操舵角検出装置および操舵角検出方法
【課題】測定作業の容易化およびコストダウンを図る上で有利な操舵角検出装置および操舵角検出方法を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール２の非円形部２Ｄは、ステアリングシャフト方向、すなわち、回転軸方向から見て回転軸の周りに非円形を呈している。操舵角検出装置１０は、ステアリングホイール２の非円形部２Ｄの回転軸の半径方向における変位量と、ステアリングホイール２の回転方向とを検出すると共に、変位量と操舵角とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定して出力すると共に、操舵角の特定は、検出された変位量と、直近の操舵角と、ステアリングホイール２の回転方向とに基づいて行う。
【解決手段】ステアリングホイール２の非円形部２Ｄは、ステアリングシャフト方向、すなわち、回転軸方向から見て回転軸の周りに非円形を呈している。操舵角検出装置１０は、ステアリングホイール２の非円形部２Ｄの回転軸の半径方向における変位量と、ステアリングホイール２の回転方向とを検出すると共に、変位量と操舵角とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定して出力すると共に、操舵角の特定は、検出された変位量と、直近の操舵角と、ステアリングホイール２の回転方向とに基づいて行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置および操舵角検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に装着されるタイヤの性能評価を行うための評価項目として操縦安定性や車両の運動特性があり、これら操縦安定性や運動特性を評価する上でステアリングホイールの操舵角は重要な測定項目である。
従来は、専用の操舵角計や操舵角力計が組み込まれ車種毎に開発されたステアリングホイールを用意し、測定対象となる車両に設けられているステアリングホイールをいったん取り外したのち、前記の専用のステアリングホイールを車両に取り付けて使用している。
また、特許文献１に示すような回転角度を測定する角度測定器を操舵機構に組み込んで操舵角を検出することが考えられる。
あるいは、特許文献２に示すように初めから操舵機構に組み込まれた回転角度検出装置を使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６６８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−０６５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した操舵角計や操舵角力計が組み込まれた専用のステアリングホイールを用いる場合には、車両への装着作業が煩雑となり手間が掛かることは無論のこと、車種毎に開発された高価な専用のステアリングホイールを用意しなくてはならず、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
また、特許文献１、２に示される装置を用いる場合であっても、それら装置を車両に装着する作業が煩雑となり手間が掛かることから、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、測定作業の容易化およびコストダウンを図る上で有利な操舵角検出装置および操舵角検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出手段と、前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出手段と、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記回転方向検出手段で検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
また本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出ステップと、前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出ステップと、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを含み、前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記回転方向検出ステップで検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
ステアリングホイールの非円形部の回転軸の半径方向における変位量と、ステアリングホイールの回転方向とを検出すると共に、変位量と操舵角とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定して出力すると共に、操舵角の特定は、検出された変位量と、直近の操舵角と、ステアリングホイールの回転方向とに基づいて行うようにした。
したがって、高価な専用のステアリングホイールを用意する必要がなく、また、専用のステアリングホイールの交換作業や車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込むといった煩雑な作業が不要となるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】変位量検出手段１２による非円形部２Ｄの変位量ｄの検出動作を説明する説明図である。
【図４】変位量検出手段１２によって検出された非円形部２Ｄの変位量ｄと操舵角θとの関係を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０におけるデータテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の動作フローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の構成を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の動作フローチャートである。
【図１０】車両の振動に起因するノイズが変位量検出手段１２で検出された変位量ｄに重畳した状態を示す図である。
【図１１】振動検出手段４２で検出された振動量ｖの図である。
【図１２】誤差抑制手段４４によって変位量ｄのノイズが抑制された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明による車両の操舵角検出装置および操舵角検出方法の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態の操舵角検出装置１０によって操舵角が検出されるステアリングホイール２について説明する。
ステアリングホイール２は、運転者により操作される円環状のリム部２Ａと、リム部２Ａの内側の中央に配置された中央ケース部２Ｂと、リム部２Ａと中央ケース部２Ｂとを接続する複数のスポーク部２Ｃとを備えている。
中央ケース部２Ｂの背面に非円形部２Ｄが一体的に設けられ、非円形部２Ｄの背面にボス部２Ｅが一体的に設けられ、このボス部２Ｅは不図示のステアリングシャフトに結合されている。
非円形部２Ｄは、ステアリングシャフト方向、すなわち、回転軸方向から見て回転軸の周りに非円形を呈している。
なお、非円形部２Ｄは、ステアリングホイール２を構成する部材としてステアリングホイール２と一体的に形成されたものであってもよいし、あるいは、予め、ステアリングホイール２とは別体に形成された非円形部２Ｄをステアリングホイール２に取着してもよい。
【０００９】
次に、本実施の形態の操舵角検出装置１０について説明する。
図１に示すように、操舵角検出装置１０は、変位量検出手段１２と、回転方向検出手段１４と、操作部１６と、ＥＣＵ１８とを含んで構成されている。
【００１０】
変位量検出手段１２は、ステアリングホイール２の回転に伴って変化する非円形部２Ｄの回転軸の半径方向における変位量ｄを検出し、変位量ｄに対応する検出信号をＥＣＵ１８に供給するものである。
変位量検出手段１２は、変位量ｄを検出できるものであれば良く、従来公知のさまざまな接触式の変位量センサあるいは非接触式の変位量センサが使用可能である。
本実施の形態では、変位量検出手段１２は非円形部２Ｄに対向する車室内の箇所に固定された非接触式の変位量センサで構成されている。
変位量検出手段１２として非接触式の変位量センサを用いると、接触式の変位量センサと異なり、非円形部２Ｄに接触しないため、変位量検出手段１２の設置作業の容易化を図る上で有利となることは無論のこと、変位量検出手段１２の耐久性の向上を図る上で有利となる。
このような非接触式の変位量センサとして、レーザ光を検出光として対象物に照射することにより対象物で反射された反射光を受光し、該受光した反射光の入射角度に基づいて変位量センサと対象物との間の距離を検出し、その距離に基づいて変位量を検出するレーザ式変位量センサなど従来公知のさまざまな変位量センサが使用可能である。
変位量検出手段１２の車室内への固定は、例えば、不図示の取り付け部材を介して運転席前方に位置するインスツルメントパネルに固定すればよく、変位量検出手段１２を固定する箇所や固定手段は任意である。
【００１１】
図３は変位量検出手段１２による非円形部２Ｄの変位量ｄの検出動作を説明する説明図、図４は変位量検出手段１２によって検出された非円形部２Ｄの変位量ｄと操舵角θとの関係を示す説明図である。
図３に示すように、ステアリングホイール２を回転操作すると、非円形部２Ｄは回転軸Ｏを中心として回転される。
図中、θは非円形部２Ｄの回転角度、すなわち、ステアリングホイール２の操舵角を示す。また、ｄは変位量検出手段１２によって検出された非円形部２Ｄの変位量を示す。
【００１２】
図４は、ステアリングホイール２を１回転させた場合に、言い換えると、ステアリングホイール２を中立位置である０度から例えば時計回り方向に３６０度回転させた場合に、変位量検出手段１２によって検出される変位量ｄを示している。
なお、ステアリングホイール２の中立位置とは、車両を直進させる場合に対応している。
すなわち、操舵角θを０度から３６０度にわたって変化させた場合の変位量ｄを示している。
変位量ｄは、操舵角θの変化に対して非円形部２Ｄの形状に応じた振幅と周期を有する繰り返し波形を呈している。
したがって、同一の変位量ｄに対して複数の操舵角θが対応することになる。
【００１３】
回転方向検出手段１４は、ステアリングホイール２の回転方向を検出し、回転方向に対応する検出信号をＥＣＵ１８に供給するものである。
回転方向検出手段１４は、ステアリングホイール２の回転方向を検出できるものであれば良く、従来公知のさまざまなセンサが使用可能である。
本実施の形態では、回転方向検出手段１４は、ステアリングホイール２に設けられステアリングホイール２の回転方向の加速度を検出する加速度センサで構成されている。
この場合、回転方向検出手段１４から出力される検出信号は、ステアリングホイール２が時計回りに回転するときと、反時計回りに回転するときとで異なる値、あるいは、異なる極性（正負）を有したものとなる。
このような加速度センサとして従来公知のさまざまな加速度センサが使用可能である。
また、加速度センサは、検出した加速度を示すデータをデータ線を介してＥＣＵ１８に供給するが、この際、データ線が無線回線で構成されているものがステアリング操作を邪魔しないため好ましい。
回転方向検出手段１４として加速度センサを用いると、ステアリングホイール２の回転操作に伴い確実にステアリングホイール２の回転方向を検出でき有利となる。
【００１４】
操作部１６は、使用者の操作に応じて生成した信号を操舵角検出装置１０に供給するものである。
本実施の形態では、操作部１６は、基準角度設定スイッチ２０を含んで構成されている。
基準角度設定スイッチ２０の機能については後述する。
【００１５】
ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ１８Ａと、制御プログラムなどを格納する第１のＲＯＭ１８Ｂと、データの再書き込みが可能な第２のＲＯＭ１８Ｃと、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ１８Ｄと、インターフェース部１８Ｅなどがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。
インターフェース部１８Ｅは、変位量検出手段１２、回転方向検出手段１４、操作部１６との間でインターフェースをとるものである。
ＥＣＵ１８は、図２に示すように、データテーブル手段２４と、データテーブル作成手段２６と、操舵角検出手段２８と、直近操舵角保持手段３０とを含んで構成されている。
データテーブル手段２４は、第２のＲＯＭ１８Ｃによって構成される。
データテーブル作成手段２６と、操舵角検出手段２８と、直近操舵角保持手段３０とは、ＣＰＵ１８Ａが前記制御プログラムを実行することにより実現されるものである。
【００１６】
データテーブル手段２４は、ステアリングホイール２の１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して変位量検出手段１２で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するものである。
【００１７】
データテーブル作成手段２６は、前記データテーブルを作成してデータテーブル手段２４に格納するものである。
【００１８】
操舵角検出手段２８は、データテーブル手段２４のデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力するものである。
操舵角検出手段２８による操舵角の特定は、変位量検出手段１２で検出された変位量ｄと、回転方向検出手段１４で検出された回転方向と、以下に説明する直近操舵角保持手段３０で保持される直近の（直前の）操舵角θ０とに基づいてなされる。
出力された操舵角データは、ＥＣＵ１８のインターフェース部１８Ｅを介して接続された不図示の外部装置、例えば、データロガーに供給され、データロガーに蓄積され、さまざまな評価に供される。
出力される操舵角データの形態は、デジタル信号であっても、あるいは、アナログ信号であってもよい。
【００１９】
直近操舵角保持手段３０は、操舵角検出手段２８によって新たな操舵角θが特定される毎に、該操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持するものである。
【００２０】
次に、操舵角検出装置１０の動作について図５、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、図５に示すように、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出を行うに先立って、予めデータテーブルを作成してデータテーブル手段２４に格納する処理を実行する。
すなわち、使用者は、ステアリングホイール２の操舵角θを実測できるようにステアリングホイール２に分度器を取着する（ステップＳ１０）。
次に、使用者は、データ入力用の外部装置としてのパーソナルコンピュータをインターフェース部１８Ｅに接続する（ステップＳ１２）。
そして、使用者は、分度器を用いてステアリングホイール２を中立位置から例えば時計回り方向に向かって所定角度、例えば１０度回転させる毎に、前記パーソナルコンピュータを操作する。これにより、実測された操舵角θは、前記パーソナルコンピュータを介してデータテーブル作成手段２６に供給される（ステップＳ１４）。
【００２１】
データテーブル作成手段２６は、前記の実測された操舵角θを受け付ける毎に、該実測された操舵角θと、そのとき変位量検出手段１２で検出された変位量ｄとを対応付けたデータをデータテーブル手段２４に格納することで中間データテーブルを作成する（ステップＳ１６）。具体的には、中間データテーブルの操舵角θは、所定角度の整数倍となっており、本例では、操舵角θ＝０度、１０度、２０度、３０度、…、３６０度と離散的な値となっている。
【００２２】
次に、データテーブル作成手段２６は、前記パーソナルコンピュータから供給される前記の実測された操舵角θが３６０度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判定結果が否定であれば、データテーブル作成手段２６はステップＳ１４に戻る。
ステップＳ１８の判定結果が肯定であれば、データテーブル作成手段２６は中間データテーブルの作成を終了する。
中間データテーブルでは、操舵角θが離散的な値、本例では操舵角θが１０度毎であるため、操舵角θの分解能が低いものに留まっている。
そこで、より分解能の高い操舵角θの検出を行うため、データテーブル作成手段２６は、中間データテーブルの操舵角θおよび変位量ｄについて補間処理を行うことにより操舵角θおよび変位量ｄの分解能をより高くした、例えば、操舵角θの分解能を１度としたデータテーブルを作成する（ステップＳ２０）。なお、前記の補間処理としては従来公知のさまざまな補間方法が使用可能である。
【００２３】
次に、補間された操舵角θおよび変位量ｄに基づいて以下のようにデータテーブルを作成する（ステップＳ２２）。
すなわち、通常、ステアリングホイール２は中立位置に対して時計回りに１回転以上しかつ中立位置に対して反時計回りにも１回転以上回転する。
したがって、中立位置に対応する操舵角θを０度とし、時計回り方向における操舵角θを正の値、反時計回り方向における操舵角θを負の値とすると、操舵角θは−１８０度〜１８０度の範囲を超えてに変化する。
そのため、データテーブルを構成する操舵角θおよび変位量ｄは、ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したものとする必要がある。
前述したように変位量ｄは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形となるので、操舵角θが０度を下回る範囲および３６０度を上回る範囲については、操舵角θ＝０度〜３６０度に対応する変位量ｄのデータを繰り返して使用してデータテーブルを作成すればよい。
ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したデータテーブルが作成されたならば、データテーブルをデータテーブル手段２４に格納する（ステップＳ２４）。
以上でデータテーブルを作成してデータテーブル手段２４に格納する処理が終了する。
【００２４】
次に、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出動作について説明する。
予めステアリングホイール２がほぼ中立位置に位置し、したがって、操舵角θは０度近傍の値であるものとする。
この状態で、使用者が基準角度設定スイッチ２０を操作することで、基準角度設定信号が操舵角検出手段２８に供給される（ステップＳ３０）。
【００２５】
操舵角検出手段２８は、基準角度設定信号を受け付けると、データテーブル手段２４のデータテーブルを参照し、操舵角θ＝０度近傍で、変位量検出手段１２から供給される変位量ｄと合致するデータテーブル上の変位量ｄを特定する。そして、特定した変位量ｄに対応する操舵角θをデータテーブルから特定し、この特定した操舵角θ（基準角度）を示す操舵角データを出力する（ステップＳ３２）。
【００２６】
直近操舵角保持手段３０は、ステップＳ３２で特定された操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する（ステップＳ３４）。
変位量検出手段１２は変位量ｄを検出する（ステップＳ３６）。
回転方向検出手段１４が回転方向を検出すると（ステップＳ３８）、操舵角検出手段２８は、検出された変位量ｄと、検出された回転方向と、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角ｄを特定し、該特定した操舵角ｄに対応する操舵角データを出力する（ステップＳ４０）。
以下、ステップＳ３４に戻って同様の処理を繰り返して行う。
【００２７】
なお、ステアリングホイール２が回転されていない場合は、ステップＳ３８において回転方向検出手段１４で回転方向が検出されない。
この場合、ステップＳ４０で特定される操舵角θは直近（直前）の値から変化しないため、同一の値の操舵角θが特定されることになる。
【００２８】
ステップＳ４０についてさらに説明する。
図４に示すように、データテーブル上において、１つの変位量ｄに対して複数の操舵角θが対応する。
したがって、本実施の形態では、直近の操舵角θ０を参照することで、複数の操舵角θの中から直近の操舵角θ０に近い操舵角θを的確に特定することができる。
また、操舵角θと変位量ｄとの関係を示す波形のピークに直近の操舵角θ０が対応する場合は、直近の操舵角θ０に対して操舵角θの正方向側と負方向側とに位置する２つの操舵角θＡ、θＢのうちの何れを真の操舵角θとして特定すればよいかが問題となる。
本実施の形態では、回転方向検出手段１４で検出される回転方向に基づいて２つの操舵角θＡ、θＢのうちの一方を真の操舵角θとして的確に特定することができる。
【００２９】
以上説明したように本実施の形態によれば、ステアリングホイール２の非円形部２Ｄの回転軸の半径方向における変位量ｄと、ステアリングホイール２の回転方向とを検出すると共に、変位量ｄと操舵角θとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定して出力すると共に、操舵角θの特定は、検出された変位量ｄと、直近の操舵角θ０と、ステアリングホイール２の回転方向とに基づいて行うようにした。
したがって、非円形部２Ｄの変位量を検出する変位量検出手段１２と、ステアリングホイール２の回転方向を検出する回転方向検出手段１４とを、例えば車室内やステアリングホイール２に装着すれば足りるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
すなわち、従来は、車両のステアリングホイールを操舵角計や操舵角力計を有する専用のステアリングホイールに交換したり、あるいは、車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込んだりする必要がある。
そのため、前者の場合は、ステアリングの交換作業が煩雑なものとなることは無論のこと、高価な専用のステアリングホイールを用意するためにコストが掛かる不都合がある。また、後者の場合も、煩雑でコストがかかる作業が必要となる不都合がある。これに対して本実施の形態では、作業の容易化およびコストダウンを図る上で極めて有利となる。
【００３０】
また、ステアリングホイール２が非円形部２Ｄを有していれば、どのような車両であっても煩雑な作業を行うことなく的確に操舵角データを得ることができるため、さまざまな車両を用いた評価試験を行う上で有利となる。
また、本実施の形態の装置および方法で得られる操舵角データの分解能と精度は、変位量検出手段１２が検出する変位量の分解能と精度に依存する。
したがって、変位量検出手段１２を適宜選択することにより必要な分解能と精度を有する操舵角データを得ることができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であり、車両の振動が変位量検出手段１２で検出される変位量ｄに及ぼす影響を抑制するようにしたものである。
図７は第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の構成を示す説明図、図８は第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の制御系の構成を示すブロック図、図９は第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の動作フローチャートである。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または同様の部分、部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図７、図８に示すように、操舵角検出装置４０は、変位量検出手段１２と、回転方向検出手段１４と、操作部１６と、データテーブル手段２４と、データテーブル作成手段２６と、操舵角検出手段２８と、直近操舵角保持手段３０とに加え、さらに、振動検出手段４２と、誤差抑制手段４４とを備える点が第１の実施の形態と異なっている。
【００３３】
振動検出手段４２は、車両の振動量を検出するものであり、インターフェース１８Ｅに接続されている。
本実施の形態では、振動検出手段４２が検出する振動量の方向は変位量検出手段１２が検出する変位量の方向と合致している。このようにすることで誤差抑止手段４４による変位量ｄの誤差の抑制をより効果的に行う上で有利となる。
振動検出手段４２は、例えば車室内に固定されている。
振動検出手段４２の車室内への固定は、変位量検出手段１２と同様に、不図示の取り付け部材を介して運転席前方に位置するインスツルメントパネルに固定すればよく、振動検出手段４２を固定する箇所や固定手段は任意である。
【００３４】
振動検出手段４２として従来公知のさまざまな加速度センサが使用可能である。
振動検出手段４２として加速度センサを用いた場合は、加速度センサから出力される加速度を積分することにより振動量が得られる。
したがって、加速度センサに加速度を積分する回路を付加することにより振動検出手段４２を構成してもよい。
あるいは、加速度センサから供給される加速度をＥＣＵ１８によって積分させることで振動量を検出するようにしてもよく、この場合は、加速度センサとＥＣＵ１８によって振動検出手段４２が構成されることになる。
【００３５】
誤差抑制手段４４は、変位量検出手段１２で検出された変位量ｄを、振動量ｖに基づいて補正することにより変位量ｄに含まれる振動量ｖに起因する誤差を抑制するものである。
誤差抑制手段４４は、ＣＰＵ１８Ａが前記制御プログラムを実行することにより実現されるものである。
【００３６】
図１０は車両の振動に起因するノイズが変位量検出手段１２で検出された変位量ｄに重畳した状態を示す図、図１１は振動検出手段４２で検出された振動量ｖの図、図１２は誤差抑制手段４４によって変位量ｄのノイズが抑制された状態を示す図である。
車両で発生した振動は、車体を介して変位量検出手段１２および非円形部２Ｄに伝達される。
したがって、図１０に示すように、変位量検出手段１２で検出される変位量ｄは振動に起因するノイズが重畳されたものとなる。
なお、図１０乃至図１２では説明をわかりやすくするため、車両振動が発生している環境下において、ステアリングホイール２を回転させて操舵角θを０度から３６０度に変化させた場合に検出される変位量ｄ、振動量ｖを示している。
そして、図１１に示すように、振動検出手段４２では前記のノイズの原因となる振動量ｖが検出される。
誤差抑制手段４４による変位量ｄに含まれる振動量ｖに起因する誤差の抑制は例えば次のように行われる。
すなわち、誤差抑制手段４４は、図１０に示すように変位量ｄにノイズが重畳した信号と、図１１に示すように振動量ｖの信号とを演算することにより、図１２に示すようなノイズが抑制された変位量ｄの波形を生成する。
前記の演算として具体的にどのような演算を行うかは任意であり、ノイズの抑制を行うための従来公知のさまざまな信号処理で使用される演算が使用可能である。
【００３７】
次に、操舵角検出装置４０の動作について図９のフローチャートを参照して説明する。
なお、データテーブル手段２４に格納されるデータテーブルの作成に関する処理は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
また、図９のステップＳ６０、Ｓ６２、Ｓ６４、Ｓ６６、Ｓ７２、Ｓ７４は、図６のステップＳ３０、Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３８，Ｓ４０と同様の処理であるため説明を簡単に行う。
【００３８】
予めステアリングホイール２がほぼ中立位置に位置した状態で、使用者が基準角度設定スイッチ２０を操作することで、基準角度設定信号が操舵角検出手段２８に供給される（ステップＳ６０）。
操舵角検出手段２８は、基準角度設定信号を受け付けると、データテーブル手段２４のデータテーブルを参照し、操舵角θ＝０度近傍で、変位量検出手段１２から供給される変位量ｄと合致するデータテーブル上の変位量ｄを特定する。そして、特定した変位量ｄに対応する操舵角θをデータテーブルから特定し、この特定した操舵角θ（基準角度）を示す操舵角データを出力する（ステップＳ６２）。
【００３９】
直近操舵角保持手段３０は、ステップＳ３２で特定された操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する（ステップＳ６４）。
変位量検出手段１２は変位量ｄを検出する（ステップＳ６６）。
次いで、振動量検出手段４２は振動量ｖを検出する（ステップＳ６８：振動検出ステップ）。
次いで、誤差抑制手段４４は変位量検出手段１２で検出された変位量ｄを、振動量ｖに基づいて補正することにより変位量ｄに含まれる振動量ｖに起因する誤差を抑制する（ステップＳ７０：誤差抑制ステップ）。
【００４０】
回転方向検出手段１４で回転方向が検出されると（ステップＳ７２）、操舵角検出手段２８は、前記の誤差が抑制された変位量ｄと、検出された回転方向と、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角θを特定し、該特定した操舵角θに対応する操舵角データを出力する（ステップＳ７４）。
以下、ステップＳ６４に戻って同様の処理を繰り返して行う。
【００４１】
以上説明したように本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、車両の振動によって発生する変位量ｄの誤差を抑制するようにしたので、操舵角θの検出精度を向上させる上で有利となる。
【符号の説明】
【００４２】
２……ステアリングホイール、２Ｄ……非円形部、１０……操舵角検出装置、１２……変位量検出手段、１４……回転方向検出手段、２４……データテーブル手段、２８……操舵角検出手段、３０……直近操舵角保持手段、４０……操舵角検出装置、４２……振動検出手段、４４……誤差抑制手段、θ……操舵角、θ０……直近の操舵角、ｄ……変位量。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置および操舵角検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に装着されるタイヤの性能評価を行うための評価項目として操縦安定性や車両の運動特性があり、これら操縦安定性や運動特性を評価する上でステアリングホイールの操舵角は重要な測定項目である。
従来は、専用の操舵角計や操舵角力計が組み込まれ車種毎に開発されたステアリングホイールを用意し、測定対象となる車両に設けられているステアリングホイールをいったん取り外したのち、前記の専用のステアリングホイールを車両に取り付けて使用している。
また、特許文献１に示すような回転角度を測定する角度測定器を操舵機構に組み込んで操舵角を検出することが考えられる。
あるいは、特許文献２に示すように初めから操舵機構に組み込まれた回転角度検出装置を使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６６８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−０６５５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した操舵角計や操舵角力計が組み込まれた専用のステアリングホイールを用いる場合には、車両への装着作業が煩雑となり手間が掛かることは無論のこと、車種毎に開発された高価な専用のステアリングホイールを用意しなくてはならず、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
また、特許文献１、２に示される装置を用いる場合であっても、それら装置を車両に装着する作業が煩雑となり手間が掛かることから、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で不利がある。
本発明は、上述した事情に鑑みなされたものであり、その目的は、測定作業の容易化およびコストダウンを図る上で有利な操舵角検出装置および操舵角検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出手段と、前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出手段と、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記回転方向検出手段で検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
また本発明は、回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出ステップと、前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出ステップと、前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを含み、前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記回転方向検出ステップで検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
ステアリングホイールの非円形部の回転軸の半径方向における変位量と、ステアリングホイールの回転方向とを検出すると共に、変位量と操舵角とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定して出力すると共に、操舵角の特定は、検出された変位量と、直近の操舵角と、ステアリングホイールの回転方向とに基づいて行うようにした。
したがって、高価な専用のステアリングホイールを用意する必要がなく、また、専用のステアリングホイールの交換作業や車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込むといった煩雑な作業が不要となるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係る操舵角検出装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】変位量検出手段１２による非円形部２Ｄの変位量ｄの検出動作を説明する説明図である。
【図４】変位量検出手段１２によって検出された非円形部２Ｄの変位量ｄと操舵角θとの関係を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０におけるデータテーブルの作成処理を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の動作フローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の構成を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の動作フローチャートである。
【図１０】車両の振動に起因するノイズが変位量検出手段１２で検出された変位量ｄに重畳した状態を示す図である。
【図１１】振動検出手段４２で検出された振動量ｖの図である。
【図１２】誤差抑制手段４４によって変位量ｄのノイズが抑制された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明による車両の操舵角検出装置および操舵角検出方法の実施の形態について図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して本実施の形態の操舵角検出装置１０によって操舵角が検出されるステアリングホイール２について説明する。
ステアリングホイール２は、運転者により操作される円環状のリム部２Ａと、リム部２Ａの内側の中央に配置された中央ケース部２Ｂと、リム部２Ａと中央ケース部２Ｂとを接続する複数のスポーク部２Ｃとを備えている。
中央ケース部２Ｂの背面に非円形部２Ｄが一体的に設けられ、非円形部２Ｄの背面にボス部２Ｅが一体的に設けられ、このボス部２Ｅは不図示のステアリングシャフトに結合されている。
非円形部２Ｄは、ステアリングシャフト方向、すなわち、回転軸方向から見て回転軸の周りに非円形を呈している。
なお、非円形部２Ｄは、ステアリングホイール２を構成する部材としてステアリングホイール２と一体的に形成されたものであってもよいし、あるいは、予め、ステアリングホイール２とは別体に形成された非円形部２Ｄをステアリングホイール２に取着してもよい。
【０００９】
次に、本実施の形態の操舵角検出装置１０について説明する。
図１に示すように、操舵角検出装置１０は、変位量検出手段１２と、回転方向検出手段１４と、操作部１６と、ＥＣＵ１８とを含んで構成されている。
【００１０】
変位量検出手段１２は、ステアリングホイール２の回転に伴って変化する非円形部２Ｄの回転軸の半径方向における変位量ｄを検出し、変位量ｄに対応する検出信号をＥＣＵ１８に供給するものである。
変位量検出手段１２は、変位量ｄを検出できるものであれば良く、従来公知のさまざまな接触式の変位量センサあるいは非接触式の変位量センサが使用可能である。
本実施の形態では、変位量検出手段１２は非円形部２Ｄに対向する車室内の箇所に固定された非接触式の変位量センサで構成されている。
変位量検出手段１２として非接触式の変位量センサを用いると、接触式の変位量センサと異なり、非円形部２Ｄに接触しないため、変位量検出手段１２の設置作業の容易化を図る上で有利となることは無論のこと、変位量検出手段１２の耐久性の向上を図る上で有利となる。
このような非接触式の変位量センサとして、レーザ光を検出光として対象物に照射することにより対象物で反射された反射光を受光し、該受光した反射光の入射角度に基づいて変位量センサと対象物との間の距離を検出し、その距離に基づいて変位量を検出するレーザ式変位量センサなど従来公知のさまざまな変位量センサが使用可能である。
変位量検出手段１２の車室内への固定は、例えば、不図示の取り付け部材を介して運転席前方に位置するインスツルメントパネルに固定すればよく、変位量検出手段１２を固定する箇所や固定手段は任意である。
【００１１】
図３は変位量検出手段１２による非円形部２Ｄの変位量ｄの検出動作を説明する説明図、図４は変位量検出手段１２によって検出された非円形部２Ｄの変位量ｄと操舵角θとの関係を示す説明図である。
図３に示すように、ステアリングホイール２を回転操作すると、非円形部２Ｄは回転軸Ｏを中心として回転される。
図中、θは非円形部２Ｄの回転角度、すなわち、ステアリングホイール２の操舵角を示す。また、ｄは変位量検出手段１２によって検出された非円形部２Ｄの変位量を示す。
【００１２】
図４は、ステアリングホイール２を１回転させた場合に、言い換えると、ステアリングホイール２を中立位置である０度から例えば時計回り方向に３６０度回転させた場合に、変位量検出手段１２によって検出される変位量ｄを示している。
なお、ステアリングホイール２の中立位置とは、車両を直進させる場合に対応している。
すなわち、操舵角θを０度から３６０度にわたって変化させた場合の変位量ｄを示している。
変位量ｄは、操舵角θの変化に対して非円形部２Ｄの形状に応じた振幅と周期を有する繰り返し波形を呈している。
したがって、同一の変位量ｄに対して複数の操舵角θが対応することになる。
【００１３】
回転方向検出手段１４は、ステアリングホイール２の回転方向を検出し、回転方向に対応する検出信号をＥＣＵ１８に供給するものである。
回転方向検出手段１４は、ステアリングホイール２の回転方向を検出できるものであれば良く、従来公知のさまざまなセンサが使用可能である。
本実施の形態では、回転方向検出手段１４は、ステアリングホイール２に設けられステアリングホイール２の回転方向の加速度を検出する加速度センサで構成されている。
この場合、回転方向検出手段１４から出力される検出信号は、ステアリングホイール２が時計回りに回転するときと、反時計回りに回転するときとで異なる値、あるいは、異なる極性（正負）を有したものとなる。
このような加速度センサとして従来公知のさまざまな加速度センサが使用可能である。
また、加速度センサは、検出した加速度を示すデータをデータ線を介してＥＣＵ１８に供給するが、この際、データ線が無線回線で構成されているものがステアリング操作を邪魔しないため好ましい。
回転方向検出手段１４として加速度センサを用いると、ステアリングホイール２の回転操作に伴い確実にステアリングホイール２の回転方向を検出でき有利となる。
【００１４】
操作部１６は、使用者の操作に応じて生成した信号を操舵角検出装置１０に供給するものである。
本実施の形態では、操作部１６は、基準角度設定スイッチ２０を含んで構成されている。
基準角度設定スイッチ２０の機能については後述する。
【００１５】
ＥＣＵ１８は、ＣＰＵ１８Ａと、制御プログラムなどを格納する第１のＲＯＭ１８Ｂと、データの再書き込みが可能な第２のＲＯＭ１８Ｃと、ワーキングエリアを提供するＲＡＭ１８Ｄと、インターフェース部１８Ｅなどがバスによって接続されたマイクロコンピュータによって構成されている。
インターフェース部１８Ｅは、変位量検出手段１２、回転方向検出手段１４、操作部１６との間でインターフェースをとるものである。
ＥＣＵ１８は、図２に示すように、データテーブル手段２４と、データテーブル作成手段２６と、操舵角検出手段２８と、直近操舵角保持手段３０とを含んで構成されている。
データテーブル手段２４は、第２のＲＯＭ１８Ｃによって構成される。
データテーブル作成手段２６と、操舵角検出手段２８と、直近操舵角保持手段３０とは、ＣＰＵ１８Ａが前記制御プログラムを実行することにより実現されるものである。
【００１６】
データテーブル手段２４は、ステアリングホイール２の１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して変位量検出手段１２で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するものである。
【００１７】
データテーブル作成手段２６は、前記データテーブルを作成してデータテーブル手段２４に格納するものである。
【００１８】
操舵角検出手段２８は、データテーブル手段２４のデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力するものである。
操舵角検出手段２８による操舵角の特定は、変位量検出手段１２で検出された変位量ｄと、回転方向検出手段１４で検出された回転方向と、以下に説明する直近操舵角保持手段３０で保持される直近の（直前の）操舵角θ０とに基づいてなされる。
出力された操舵角データは、ＥＣＵ１８のインターフェース部１８Ｅを介して接続された不図示の外部装置、例えば、データロガーに供給され、データロガーに蓄積され、さまざまな評価に供される。
出力される操舵角データの形態は、デジタル信号であっても、あるいは、アナログ信号であってもよい。
【００１９】
直近操舵角保持手段３０は、操舵角検出手段２８によって新たな操舵角θが特定される毎に、該操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持するものである。
【００２０】
次に、操舵角検出装置１０の動作について図５、図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、図５に示すように、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出を行うに先立って、予めデータテーブルを作成してデータテーブル手段２４に格納する処理を実行する。
すなわち、使用者は、ステアリングホイール２の操舵角θを実測できるようにステアリングホイール２に分度器を取着する（ステップＳ１０）。
次に、使用者は、データ入力用の外部装置としてのパーソナルコンピュータをインターフェース部１８Ｅに接続する（ステップＳ１２）。
そして、使用者は、分度器を用いてステアリングホイール２を中立位置から例えば時計回り方向に向かって所定角度、例えば１０度回転させる毎に、前記パーソナルコンピュータを操作する。これにより、実測された操舵角θは、前記パーソナルコンピュータを介してデータテーブル作成手段２６に供給される（ステップＳ１４）。
【００２１】
データテーブル作成手段２６は、前記の実測された操舵角θを受け付ける毎に、該実測された操舵角θと、そのとき変位量検出手段１２で検出された変位量ｄとを対応付けたデータをデータテーブル手段２４に格納することで中間データテーブルを作成する（ステップＳ１６）。具体的には、中間データテーブルの操舵角θは、所定角度の整数倍となっており、本例では、操舵角θ＝０度、１０度、２０度、３０度、…、３６０度と離散的な値となっている。
【００２２】
次に、データテーブル作成手段２６は、前記パーソナルコンピュータから供給される前記の実測された操舵角θが３６０度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１８の判定結果が否定であれば、データテーブル作成手段２６はステップＳ１４に戻る。
ステップＳ１８の判定結果が肯定であれば、データテーブル作成手段２６は中間データテーブルの作成を終了する。
中間データテーブルでは、操舵角θが離散的な値、本例では操舵角θが１０度毎であるため、操舵角θの分解能が低いものに留まっている。
そこで、より分解能の高い操舵角θの検出を行うため、データテーブル作成手段２６は、中間データテーブルの操舵角θおよび変位量ｄについて補間処理を行うことにより操舵角θおよび変位量ｄの分解能をより高くした、例えば、操舵角θの分解能を１度としたデータテーブルを作成する（ステップＳ２０）。なお、前記の補間処理としては従来公知のさまざまな補間方法が使用可能である。
【００２３】
次に、補間された操舵角θおよび変位量ｄに基づいて以下のようにデータテーブルを作成する（ステップＳ２２）。
すなわち、通常、ステアリングホイール２は中立位置に対して時計回りに１回転以上しかつ中立位置に対して反時計回りにも１回転以上回転する。
したがって、中立位置に対応する操舵角θを０度とし、時計回り方向における操舵角θを正の値、反時計回り方向における操舵角θを負の値とすると、操舵角θは−１８０度〜１８０度の範囲を超えてに変化する。
そのため、データテーブルを構成する操舵角θおよび変位量ｄは、ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したものとする必要がある。
前述したように変位量ｄは操舵角θ＝３６０度を１つの周期として繰り返しの波形となるので、操舵角θが０度を下回る範囲および３６０度を上回る範囲については、操舵角θ＝０度〜３６０度に対応する変位量ｄのデータを繰り返して使用してデータテーブルを作成すればよい。
ステアリングホイール２の回転範囲の全域に対応したデータテーブルが作成されたならば、データテーブルをデータテーブル手段２４に格納する（ステップＳ２４）。
以上でデータテーブルを作成してデータテーブル手段２４に格納する処理が終了する。
【００２４】
次に、操舵角検出装置１０による操舵角θの検出動作について説明する。
予めステアリングホイール２がほぼ中立位置に位置し、したがって、操舵角θは０度近傍の値であるものとする。
この状態で、使用者が基準角度設定スイッチ２０を操作することで、基準角度設定信号が操舵角検出手段２８に供給される（ステップＳ３０）。
【００２５】
操舵角検出手段２８は、基準角度設定信号を受け付けると、データテーブル手段２４のデータテーブルを参照し、操舵角θ＝０度近傍で、変位量検出手段１２から供給される変位量ｄと合致するデータテーブル上の変位量ｄを特定する。そして、特定した変位量ｄに対応する操舵角θをデータテーブルから特定し、この特定した操舵角θ（基準角度）を示す操舵角データを出力する（ステップＳ３２）。
【００２６】
直近操舵角保持手段３０は、ステップＳ３２で特定された操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する（ステップＳ３４）。
変位量検出手段１２は変位量ｄを検出する（ステップＳ３６）。
回転方向検出手段１４が回転方向を検出すると（ステップＳ３８）、操舵角検出手段２８は、検出された変位量ｄと、検出された回転方向と、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角ｄを特定し、該特定した操舵角ｄに対応する操舵角データを出力する（ステップＳ４０）。
以下、ステップＳ３４に戻って同様の処理を繰り返して行う。
【００２７】
なお、ステアリングホイール２が回転されていない場合は、ステップＳ３８において回転方向検出手段１４で回転方向が検出されない。
この場合、ステップＳ４０で特定される操舵角θは直近（直前）の値から変化しないため、同一の値の操舵角θが特定されることになる。
【００２８】
ステップＳ４０についてさらに説明する。
図４に示すように、データテーブル上において、１つの変位量ｄに対して複数の操舵角θが対応する。
したがって、本実施の形態では、直近の操舵角θ０を参照することで、複数の操舵角θの中から直近の操舵角θ０に近い操舵角θを的確に特定することができる。
また、操舵角θと変位量ｄとの関係を示す波形のピークに直近の操舵角θ０が対応する場合は、直近の操舵角θ０に対して操舵角θの正方向側と負方向側とに位置する２つの操舵角θＡ、θＢのうちの何れを真の操舵角θとして特定すればよいかが問題となる。
本実施の形態では、回転方向検出手段１４で検出される回転方向に基づいて２つの操舵角θＡ、θＢのうちの一方を真の操舵角θとして的確に特定することができる。
【００２９】
以上説明したように本実施の形態によれば、ステアリングホイール２の非円形部２Ｄの回転軸の半径方向における変位量ｄと、ステアリングホイール２の回転方向とを検出すると共に、変位量ｄと操舵角θとを対応付けたデータテーブルから操舵角θを特定して出力すると共に、操舵角θの特定は、検出された変位量ｄと、直近の操舵角θ０と、ステアリングホイール２の回転方向とに基づいて行うようにした。
したがって、非円形部２Ｄの変位量を検出する変位量検出手段１２と、ステアリングホイール２の回転方向を検出する回転方向検出手段１４とを、例えば車室内やステアリングホイール２に装着すれば足りるため、測定作業の容易化、コストダウンを図る上で有利となる。
すなわち、従来は、車両のステアリングホイールを操舵角計や操舵角力計を有する専用のステアリングホイールに交換したり、あるいは、車両の操舵機構に専用の測定装置を組み込んだりする必要がある。
そのため、前者の場合は、ステアリングの交換作業が煩雑なものとなることは無論のこと、高価な専用のステアリングホイールを用意するためにコストが掛かる不都合がある。また、後者の場合も、煩雑でコストがかかる作業が必要となる不都合がある。これに対して本実施の形態では、作業の容易化およびコストダウンを図る上で極めて有利となる。
【００３０】
また、ステアリングホイール２が非円形部２Ｄを有していれば、どのような車両であっても煩雑な作業を行うことなく的確に操舵角データを得ることができるため、さまざまな車両を用いた評価試験を行う上で有利となる。
また、本実施の形態の装置および方法で得られる操舵角データの分解能と精度は、変位量検出手段１２が検出する変位量の分解能と精度に依存する。
したがって、変位量検出手段１２を適宜選択することにより必要な分解能と精度を有する操舵角データを得ることができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であり、車両の振動が変位量検出手段１２で検出される変位量ｄに及ぼす影響を抑制するようにしたものである。
図７は第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の構成を示す説明図、図８は第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の制御系の構成を示すブロック図、図９は第２の実施の形態に係る操舵角検出装置４０の動作フローチャートである。
なお、以下の実施の形態において第１の実施の形態と同一または同様の部分、部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図７、図８に示すように、操舵角検出装置４０は、変位量検出手段１２と、回転方向検出手段１４と、操作部１６と、データテーブル手段２４と、データテーブル作成手段２６と、操舵角検出手段２８と、直近操舵角保持手段３０とに加え、さらに、振動検出手段４２と、誤差抑制手段４４とを備える点が第１の実施の形態と異なっている。
【００３３】
振動検出手段４２は、車両の振動量を検出するものであり、インターフェース１８Ｅに接続されている。
本実施の形態では、振動検出手段４２が検出する振動量の方向は変位量検出手段１２が検出する変位量の方向と合致している。このようにすることで誤差抑止手段４４による変位量ｄの誤差の抑制をより効果的に行う上で有利となる。
振動検出手段４２は、例えば車室内に固定されている。
振動検出手段４２の車室内への固定は、変位量検出手段１２と同様に、不図示の取り付け部材を介して運転席前方に位置するインスツルメントパネルに固定すればよく、振動検出手段４２を固定する箇所や固定手段は任意である。
【００３４】
振動検出手段４２として従来公知のさまざまな加速度センサが使用可能である。
振動検出手段４２として加速度センサを用いた場合は、加速度センサから出力される加速度を積分することにより振動量が得られる。
したがって、加速度センサに加速度を積分する回路を付加することにより振動検出手段４２を構成してもよい。
あるいは、加速度センサから供給される加速度をＥＣＵ１８によって積分させることで振動量を検出するようにしてもよく、この場合は、加速度センサとＥＣＵ１８によって振動検出手段４２が構成されることになる。
【００３５】
誤差抑制手段４４は、変位量検出手段１２で検出された変位量ｄを、振動量ｖに基づいて補正することにより変位量ｄに含まれる振動量ｖに起因する誤差を抑制するものである。
誤差抑制手段４４は、ＣＰＵ１８Ａが前記制御プログラムを実行することにより実現されるものである。
【００３６】
図１０は車両の振動に起因するノイズが変位量検出手段１２で検出された変位量ｄに重畳した状態を示す図、図１１は振動検出手段４２で検出された振動量ｖの図、図１２は誤差抑制手段４４によって変位量ｄのノイズが抑制された状態を示す図である。
車両で発生した振動は、車体を介して変位量検出手段１２および非円形部２Ｄに伝達される。
したがって、図１０に示すように、変位量検出手段１２で検出される変位量ｄは振動に起因するノイズが重畳されたものとなる。
なお、図１０乃至図１２では説明をわかりやすくするため、車両振動が発生している環境下において、ステアリングホイール２を回転させて操舵角θを０度から３６０度に変化させた場合に検出される変位量ｄ、振動量ｖを示している。
そして、図１１に示すように、振動検出手段４２では前記のノイズの原因となる振動量ｖが検出される。
誤差抑制手段４４による変位量ｄに含まれる振動量ｖに起因する誤差の抑制は例えば次のように行われる。
すなわち、誤差抑制手段４４は、図１０に示すように変位量ｄにノイズが重畳した信号と、図１１に示すように振動量ｖの信号とを演算することにより、図１２に示すようなノイズが抑制された変位量ｄの波形を生成する。
前記の演算として具体的にどのような演算を行うかは任意であり、ノイズの抑制を行うための従来公知のさまざまな信号処理で使用される演算が使用可能である。
【００３７】
次に、操舵角検出装置４０の動作について図９のフローチャートを参照して説明する。
なお、データテーブル手段２４に格納されるデータテーブルの作成に関する処理は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
また、図９のステップＳ６０、Ｓ６２、Ｓ６４、Ｓ６６、Ｓ７２、Ｓ７４は、図６のステップＳ３０、Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３８，Ｓ４０と同様の処理であるため説明を簡単に行う。
【００３８】
予めステアリングホイール２がほぼ中立位置に位置した状態で、使用者が基準角度設定スイッチ２０を操作することで、基準角度設定信号が操舵角検出手段２８に供給される（ステップＳ６０）。
操舵角検出手段２８は、基準角度設定信号を受け付けると、データテーブル手段２４のデータテーブルを参照し、操舵角θ＝０度近傍で、変位量検出手段１２から供給される変位量ｄと合致するデータテーブル上の変位量ｄを特定する。そして、特定した変位量ｄに対応する操舵角θをデータテーブルから特定し、この特定した操舵角θ（基準角度）を示す操舵角データを出力する（ステップＳ６２）。
【００３９】
直近操舵角保持手段３０は、ステップＳ３２で特定された操舵角θを直近の操舵角θ０として更新して保持する（ステップＳ６４）。
変位量検出手段１２は変位量ｄを検出する（ステップＳ６６）。
次いで、振動量検出手段４２は振動量ｖを検出する（ステップＳ６８：振動検出ステップ）。
次いで、誤差抑制手段４４は変位量検出手段１２で検出された変位量ｄを、振動量ｖに基づいて補正することにより変位量ｄに含まれる振動量ｖに起因する誤差を抑制する（ステップＳ７０：誤差抑制ステップ）。
【００４０】
回転方向検出手段１４で回転方向が検出されると（ステップＳ７２）、操舵角検出手段２８は、前記の誤差が抑制された変位量ｄと、検出された回転方向と、直近の操舵角θ０とに基づいてデータテーブルを参照して現時点での操舵角θを特定し、該特定した操舵角θに対応する操舵角データを出力する（ステップＳ７４）。
以下、ステップＳ６４に戻って同様の処理を繰り返して行う。
【００４１】
以上説明したように本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、車両の振動によって発生する変位量ｄの誤差を抑制するようにしたので、操舵角θの検出精度を向上させる上で有利となる。
【符号の説明】
【００４２】
２……ステアリングホイール、２Ｄ……非円形部、１０……操舵角検出装置、１２……変位量検出手段、１４……回転方向検出手段、２４……データテーブル手段、２８……操舵角検出手段、３０……直近操舵角保持手段、４０……操舵角検出装置、４２……振動検出手段、４４……誤差抑制手段、θ……操舵角、θ０……直近の操舵角、ｄ……変位量。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出手段と、
前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出手段と、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、
前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、
前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記回転方向検出手段で検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出装置。
【請求項２】
前記変位量検出手段は、前記非円形部に対向する車室内の箇所に固定された非接触式の変位量センサで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の操舵角検出装置。
【請求項３】
前記回転方向検出手段は、前記ステアリングホイールに設けられ前記ステアリングホイールの回転方向の加速度を検出する加速度センサで構成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の操舵角検出装置。
【請求項４】
前記車両の振動量を検出する振動検出手段と、
前記変位量検出手段で検出された前記変位量を、前記振動量に基づいて補正することにより前記変位量に含まれる前記振動量に起因する誤差を抑制する誤差抑制手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の操舵角検出装置。
【請求項５】
前記振動検出手段が検出する前記振動量の方向は前記変位量検出手段が検出する変位量の方向と合致している、
ことを特徴とする請求項４記載の操舵角検出装置。
【請求項６】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、
前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出ステップと、
前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出ステップと、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、
前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを含み、
前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記回転方向検出ステップで検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出方法。
【請求項７】
前記車両の振動量を検出する振動検出ステップと、
前記変位量検出ステップで検出された前記変位量を、前記振動量に基づいて補正することにより前記変位量に含まれる前記振動量に起因する誤差を抑制する誤差抑制ステップとをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６記載の操舵角検出装置。
【請求項１】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出装置であって、
前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出手段と、
前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出手段と、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルを記憶するデータテーブル手段と、
前記データテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出手段と、
前記操舵角検出手段によって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持手段とを備え、
前記操舵角検出手段による前記操舵角の特定は、前記変位量検出手段で検出された変位量と、前記回転方向検出手段で検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出装置。
【請求項２】
前記変位量検出手段は、前記非円形部に対向する車室内の箇所に固定された非接触式の変位量センサで構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の操舵角検出装置。
【請求項３】
前記回転方向検出手段は、前記ステアリングホイールに設けられ前記ステアリングホイールの回転方向の加速度を検出する加速度センサで構成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の操舵角検出装置。
【請求項４】
前記車両の振動量を検出する振動検出手段と、
前記変位量検出手段で検出された前記変位量を、前記振動量に基づいて補正することにより前記変位量に含まれる前記振動量に起因する誤差を抑制する誤差抑制手段とをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の操舵角検出装置。
【請求項５】
前記振動検出手段が検出する前記振動量の方向は前記変位量検出手段が検出する変位量の方向と合致している、
ことを特徴とする請求項４記載の操舵角検出装置。
【請求項６】
回転軸方向から見て前記回転軸の周りに非円形を呈する非円形部が設けられた車両のステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出方法であって、
前記ステアリングホイールの回転に伴って変化する前記非円形部の前記回転軸の半径方向における変位量を検出する変位量検出ステップと、
前記ステアリングホイールの回転方向を検出する回転方向検出ステップと、
前記ステアリングホイールの１回転にわたって実測された複数の操舵角と、該複数の操舵角のそれぞれに対応して前記変位量検出手段で検出された変位量とを対応付けたデータテーブルから操舵角を特定し該操舵角を示す操舵角データを出力する操舵角検出ステップと、
前記操舵角検出ステップによって新たな操舵角が特定される毎に、該操舵角を直近の操舵角として更新して保持する直近操舵角保持ステップとを含み、
前記操舵角検出ステップによる前記操舵角の特定は、前記変位量検出ステップで検出された変位量と、前記回転方向検出ステップで検出された回転方向と、前記直近の操舵角とに基づいてなされる、
ことを特徴とする操舵角検出方法。
【請求項７】
前記車両の振動量を検出する振動検出ステップと、
前記変位量検出ステップで検出された前記変位量を、前記振動量に基づいて補正することにより前記変位量に含まれる前記振動量に起因する誤差を抑制する誤差抑制ステップとをさらに含む、
ことを特徴とする請求項６記載の操舵角検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１４８８３（Ｐ２０１１−２１４８８３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０８９８（Ｐ２０１０−８０８９８）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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