JP2000121652A - 回転速度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】周波数変換の信号処理をマイクロコンピュータ
で行った場合に生じる種々の問題を回避し高温環境での
信頼性向上と構成の簡素化を図る。 【解決手段】比較器５は検波増幅器４から入力される直
流信号を所定のしきい値と比較し、ロータ１の凹凸部１
ａに対応した方形波のパルス信号をパルス変換回路６に
出力している。パルス変換回路６の単安定回路７と積分
器８とでパルス信号Ｖａの周波数を一旦直流電圧Ｖｃの
レベルに変換した後、電圧制御発振器９にて直流電圧Ｖ
ｃのレベルをパルス信号Ｖｄの周波数に変換する。よっ
て、マイコンを使用せずにパルス信号の周波数変換を行
うことで信号処理に遅延が生じず、短時間のうちに回転
速度が変化した場合でも追従することができる。また、
動作電流や消費電力を低減することも可能であるから、
自動車のバッテリの負担が軽減できて高温環境での信頼
性向上と構成の簡素化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車輪やト
ランスミッション等に取り付けて車輪軸や駆動軸等の回
転速度を検出する回転速度検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車にはアンチロックブレーキ
システム、オートマチックトランスミッション或いはナ
ビゲーションシステム等が搭載され、これらの装置は自
動車の走行速度や車輪の回転状態を検出して種々の制御
を行なうものであり、そのために自動車の走行速度や車
輪の回転状態を低速まで正確に検出することが重要性を
増してきている。

【０００３】上記のように自動車の走行速度や車輪の回
転状態を検出するためには、耐熱性、耐環境性等を考慮
して、一般的には光学式や接触式の検出装置よりも磁気
による検出装置が使用されている。例えば、略中心に挿
通された回転軸（車軸）に固定されてこの回転軸と一体
に回転し、回転方向に沿った周部に所定の間隔で多数の
凹凸が形成されたロータを磁界中に設置し、検出素子を
ロータの周部に対向させ、ロータの回転による磁界の変
化を検出素子を用いて検出することで回転軸の回転速度
（すなわち走行速度）を検出する回転速度検出装置が用
いられている（例えば、特開平７−２５３４３７号公報
等参照）。

【０００４】このような回転速度検出装置の用途とし
て、自動車のトランスミッションあるいは駆動軸等の回
転軸の回転速度を検出し、回転速度に応じたパルス信号
をスピードメータへ出力することによりスピードメータ
でのスピード表示を行うようにすることが挙げられる。
一般にスピードメータでは一定時間に入力されるパルス
信号をカウントしてスピードを算出し、その表示を行う
ようになっている。

【０００５】ところが同じスピードであっても、ロータ
が取り付けられる回転軸の種類や車種毎に回転軸の径が
異なるために、一定時間に入力されるパルス数がロータ
の寸法や凹凸のピッチ等で異なるのが普通である。従っ
て、回転速度検出装置からスピードメータへパルス信号
を出力する際には、ロータの寸法等の違いにかかわらず
同じスピードに対しては同じパルス数となるようにパル
ス信号の周波数を所定の比率で周波数変換する必要があ
る。

【０００６】図５は実開平５−７１７６８号公報に記載
されている従来例の側面断面図である。この従来例は、
円筒状のハウジング２０を有しており、ハウジング２０
の一端部には内周面に雌ねじが形成された取付凹部２１
が形成されている。また、ハウジング２０の内部には、
例えばその端面部が多極着磁されたマグネットロータ２
２が回転自在に配設されており、このマグネットロータ
２２の中心には軸受け２３に回転自在に軸支される入力
回転軸２４が設けてある。この入力回転軸２４は、その
長手方向にＮ極及びＳ極と着磁されている。さらに、入
力回転軸２４の内側には、図示しないトランスミッショ
ン等の回転軸に接続されるカップリング２５がその一端
部が取付凹部２１に位置するように嵌挿される。そし
て、回転軸の回転をカップリング２５を介して入力回転
軸２４及びマグネットロータ２２に伝達し、このマグネ
ットロータ２２の回転により、マグネットロータ２２の
近傍に配設された図示しない磁気感応素子で発生する電
気信号がパルス信号としてスピードメータ等に出力され
るようになっている。

【０００７】上記従来例では、回転速度検出装置のハウ
ジング２０内に回転軸と共に回転するマグネットロータ
２２を内蔵し、このマグネットロータ２２の入力回転軸
２４を異極に着磁するピッチに応じて上述の周波数変換
が行われているが、この従来例の場合では車種や回転軸
の違いに応じてマグネットロータ２２の仕様（着磁のピ
ッチ等）を変更する必要がある。

【０００８】しかしながら、近年では小型化や部品コス
ト削減のために、上記従来例のような回転機構を内部に
持たない構造の回転速度検出装置が開発されている。図
６はそのような従来例を示すブロック図である。この従
来例は、ロータ１の凹凸部１ａに対向させて近接配置さ
れた検出コイル２と、検出コイル２に高周波電流を流し
て駆動することにより高周波磁界を発生させる発振器３
と、ロータ１の回転に応じて変化する発振器３の発振振
幅を検波して増幅する検波増幅器４と、検波増幅器４の
出力を所定のしきい値と比較してロータ１の凹凸部１ａ
に対応したパルス信号を出力する比較器５とを備えると
ともに、比較器５から出力されるパルス信号の周波数を
マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略す。）
１０による計算処理でスピードメータに対応した所定の
比率で周波数変換するものである。マイコン１０は、比
較器５から入力されるパルス信号をカウントするカウン
タ１１、カウンタ１１によるカウント結果からパルス信
号の周期を計算する周期計算部１２、周期計算の結果か
ら周波数変換されたパルス信号をスピードメータへ出力
するパルス発生部１３を具備し、予め設定されている比
率でパルス信号の周波数変換を行う（図７参照）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、パルス信号
の周波数変換をマイコン１０の演算処理によって行う上
記従来例では、信号処理に周期計算のための遅延が生じ
る。また、図８に示すような短時間のうちに速度が変化
した場合には周期計算が追従できない虞がある。さら
に、マイコン１０を使用することでロジック回路のラッ
チアップや熱暴走等の問題が生じる可能性がある。しか
も、マイコン１０により全体の動作電流や消費電力が大
きくなって電源（例えば、自動車のバッテリ）に負担が
かかるため、高温環境での信頼性が低下する虞がある。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、周波数変換の信号処理
をマイクロコンピュータで行った場合に生じる種々の問
題が回避できて高温環境での信頼性向上と構成の簡素化
が図れる回転速度検出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、交番磁界中にて回転軸と一体に
回転し回転方向に沿った周部に所定の間隔で多数の凹凸
が形成されたロータと、ロータの回転による交番磁界の
変化を検出する検出素子と、検出素子から得られる交番
出力を整流平滑し増幅する増幅器と、回転するロータの
凹凸に応じて変動する増幅器の出力の変動範囲内に設定
された基準値と増幅器の直流出力を比較してロータの凹
凸に対応したパルス信号を出力する比較器と、比較器か
ら出力されるパルス信号の周波数を所定の比率で周波数
変換するパルス変換回路とを備えたことを特徴とし、マ
イクロコンピュータを使用せずにパルス変換回路にてパ
ルス信号の周波数変換を行うことで信号処理に遅延が生
じず、短時間のうちに回転速度が変化した場合でも追従
することができるとともに、ロジック回路のラッチアッ
プや熱暴走等の信号処理をマイクロコンピュータで行っ
た場合に生じる種々の問題が回避でき、動作電流や消費
電力を低減により電源（自動車のバッテリ等）の負担が
軽減できて高温環境での信頼性向上と構成の簡素化が図
れる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、比較器から入力されるパルス信号を波形整形する単
安定回路と、単安定回路から入力されるパルス信号を積
分する積分器と、積分器の出力で発振周波数が制御され
る電圧制御発振器とで上記パルス変換回路を構成したこ
とを特徴とし、信号処理に遅延が生じないパルス変換回
路が簡単な構成により実現できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施形態のブロ
ック図を示す。本実施形態の回転速度検出装置は、図６
に示した従来例と同様に、トランスミッションの回転軸
等が略中心に挿通されその回転軸と一体に回転し回転方
向に沿った周部に所定の間隔で多数の凹凸部１ａが形成
されたロータ１と、ロータ１の凹凸部１ａに対向させて
近接配置された検出コイル２と、検出コイル２に高周波
電流を流して駆動する発振器３と、ロータ１の回転に伴
って生じる検出コイル２のインピーダンスやＱファクタ
の変化により変動する発振器３の発振振幅の波高値を検
波して増幅する検波増幅器４と、検波増幅器４の出力を
所定のしきい値電圧と比較してＨ，Ｌの方形波のパルス
信号を出力する比較器５とを備えている。なお、本実施
形態では、高周波磁界発生用のコイルと高周波磁界の変
化を検出する検出素子とを検出コイル２にて兼用してい
るが、それぞれを別に設けることも可能である。

【００１４】ロータ１には、例えば金属材料を加工する
ことで凹凸部１ａが形成されるものや、孔が穿設される
ことで擬似的に凹凸が形成されるもの、あるいは凹凸部
１ａのうちの凸部のみを金属材料とし他の部分が合成樹
脂で形成されるものなど、種々の構造のものが適用可能
である。

【００１５】発振器３は検出コイル２とコンデンサＣ₁
から成る共振回路を有し、この共振回路の共振周波数に
て発振するものである。而して、発振器３によって検出
コイル２に高周波電流（共振電流）を流して駆動すれ
ば、検出コイル２に高周波磁界を発生させることができ
る。

【００１６】ここで、発振器３により検出コイル２を駆
動して発生させた高周波磁界中でロータ１を回転させる
ことにより、検出コイル２と対向するロータ１の周方向
に沿った面を高周波磁界の磁束が貫き、それによってロ
ータ１の周方向に沿った面に渦電流を生じさせている。
一方、この渦電流により生じる磁界によって逆に高周波
磁界が影響を受けて検出コイル２のインピーダンスやＱ
ファクタが変化し、発振器３の共振回路の共振条件が変
化して検出コイル２の発振振幅が変化することになる。
しかるに、ロータ１の円周方向に沿った面には凹凸部１
ａが設けられているため、ロータ１の回転に伴ってロー
タ１の凹凸部１ａと検出コイル２との距離が変化し、ロ
ータ１の円周方向に沿った面を貫く磁束がロータ１の回
転に応じて変化する。その結果、ロータ１の上記面に生
じる渦電流の大きさが変化するので、ロータ１の凹凸部
１ａに応じて発振器３の発振振幅が変化する。そして、
その変化を検出することによってロータ１の回転速度を
検出することができるのである。

【００１７】検波増幅器４では検出コイル２により検出
される信号（発振器３の発振出力）の波高値を包絡線検
波するとともに増幅し且つ平滑して高周波数の交流信号
である検出信号を波高値に応じた直流信号に変換して比
較器５に出力している。

【００１８】比較器５は検波増幅器４から入力される直
流信号を所定のしきい値と比較しており、ロータ１の凹
凸部１ａに対応した方形波のパルス信号（「１」，
「０」の論理信号）を次段のパルス変換回路６に出力し
ている。そして、比較器５から出力されるパルス信号の
周波数がパルス変換回路６にて所定の比率で周波数変換
される。

【００１９】次に本発明の要旨であるパルス変換回路６
について説明する。

【００２０】本実施形態におけるパルス変換回路６は、
比較器５から入力されるパルス信号Ｖａを波形整形する
単安定回路７と、単安定回路７から入力されるパルス信
号Ｖｂを積分する積分器８と、積分器８の出力Ｖｃで発
振周波数が制御される電圧制御発振器９とで構成され
る。なお、単安定回路７は例えば単安定マルチバイブレ
ータで構成される。

【００２１】図２に示すように、比較器５からはロータ
１の凹凸部１ａに応じたパルス信号Ｖａが出力される。
単安定回路７ではこのパルス信号Ｖａがトリガとなって
パルス信号Ｖａの立ち上がりに同期した一定のパルス幅
のパルス信号Ｖｂを出力する。従って、単安定回路７か
ら出力されるパルス信号Ｖｂのパルス幅は比較器５から
出力されるパルス信号Ｖａの周期にかかわらず一定にな
る。但し、パルス信号Ｖｂのパルス幅は単安定回路７の
時定数を変更することで調整可能である。

【００２２】単安定回路７で波形整形されたパルス信号
Ｖｂが積分器８に入力される。ここで、パルス信号Ｖｂ
のパルス幅が一定であるので、積分器８から出力される
直流電圧Ｖｃのレベルがパルス信号Ｖｂすなわちパルス
信号Ｖａのデューティ（又は周波数）に比例することに
なる。よって、単安定回路７及び積分器８により、比較
器５から出力されるパルス信号Ｖａの周波数を積分器８
から出力される直流電圧Ｖｃのレベルに変換することが
できる。なお、周波数から電圧へ変換する際の比率は、
単安定回路７及び積分器８の時定数を変更することで調
整可能である。

【００２３】積分器８から出力される直流電圧Ｖｃは、
図示しないフィルタでリップル分が除去されて電圧制御
発振器９の制御用電圧となる。この電圧制御発振器９は
従来周知のものであって、制御用電圧のレベルに応じて
周波数が変化するパルス信号（デューティ比５０％）Ｖ
ｄを出力する。例えば、制御用電圧（直流電圧）Ｖｃの
電圧レベルが高くなるに連れてパルス信号Ｖｄの周波数
も高くなり、反対に制御用電圧Ｖｃの電圧レベルが低く
なるに連れてパルス信号Ｖｄの周波数も低くなるもので
ある。而して、電圧制御発振器９がこのように動作する
ことで積分器８から出力される直流電圧Ｖｃのレベルを
パルス信号Ｖｄの周波数に変換することができる。

【００２４】本実施形態では、図２に示すようにロータ
１の１回転当たり７個の凹凸がある場合に凹凸部１ａに
対応して比較器５から出力される一定時間当たり７個の
パルス信号Ｖａをパルス変換回路６にて４個のパルス信
号Ｖｄに周波数変換し、スピードメータに出力するよう
になっており、単位時間当たりのパルス信号Ｖｄのパル
ス数をカウントすることでスピードメータにおけるスピ
ード表示が行われる。図３は回転速度が図２に示す場合
の半分になった状態の各信号波形を示しており、回転速
度が変化してパルス信号Ｖａの周期が変わってもパルス
変換回路６から出力されるパルス信号Ｖｄとの間の周波
数変換の比率は一定である。

【００２５】また図４に示すように短時間のうちで（ロ
ータ１の）回転速度が変動した場合、比較器５から出力
されるパルス信号Ｖａのデューティの変化に応じて積分
器８から出力される直流電圧Ｖｃのレベルが即座に変化
することでパルス変換回路６から出力されるパルス信号
Ｖｄの周波数も回転速度の変動に追従して変化させるこ
とができる。

【００２６】ところで車種や回転軸あるいはロータ１の
凹凸部１ａの数等の違いに応じてパルス変換回路６にお
ける周波数変換の比率を変えるには、パルス変換回路６
の単安定回路７、積分器８並びに電圧制御発振器９の各
回路定数を変更することで対応できる。その場合には、
パルス変換回路６を構成する回路部品とともにプリント
基板に印刷抵抗を形成しておき、この印刷抵抗をトリミ
ングすることで上記回路定数の変更が容易に行える。

【００２７】上述のように本実施形態によれば、従来例
のようなマイコン１０を使用せずにパルス変換回路６に
てパルス信号の周波数変換を行うことで信号処理に遅延
が生じず、短時間のうちに回転速度が変化した場合でも
追従することができるとともに、ロジック回路のラッチ
アップや熱暴走等の信号処理をマイコン１０で行った場
合に生じる種々の問題が回避できる。また、動作電流や
消費電力を低減することも可能であるから、自動車のバ
ッテリの負担が軽減できて高温環境での信頼性向上と構
成の簡素化が図れる。さらに、パルス変換回路６を単安
定回路７、積分器８並びに電圧制御発振器９により構成
することで、信号処理に遅延が生じないパルス変換回路
が簡単な構成により実現できる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明は、交番磁界中にて回転
軸と一体に回転し回転方向に沿った周部に所定の間隔で
多数の凹凸が形成されたロータと、ロータの回転による
交番磁界の変化を検出する検出素子と、検出素子から得
られる交番出力を整流平滑し増幅する増幅器と、回転す
るロータの凹凸に応じて変動する増幅器の出力の変動範
囲内に設定された基準値と増幅器の直流出力を比較して
ロータの凹凸に対応したパルス信号を出力する比較器
と、比較器から出力されるパルス信号の周波数を所定の
比率で周波数変換するパルス変換回路とを備えたので、
マイクロコンピュータを使用せずにパルス変換回路にて
パルス信号の周波数変換を行うことで信号処理に遅延が
生じず、短時間のうちに回転速度が変化した場合でも追
従することができるとともに、ロジック回路のラッチア
ップや熱暴走等の信号処理をマイクロコンピュータで行
った場合に生じる種々の問題が回避でき、動作電流や消
費電力を低減により電源（自動車のバッテリ等）の負担
が軽減できて高温環境での信頼性向上と構成の簡素化が
図れるという効果がある。

【００２９】請求項２の発明は、比較器から入力される
パルス信号を波形整形する単安定回路と、単安定回路か
ら入力されるパルス信号を積分する積分器と、積分器の
出力で発振周波数が制御される電圧制御発振器とで上記
パルス変換回路を構成したので、信号処理に遅延が生じ
ないパルス変換回路が簡単な構成により実現できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態を示すブロック図である。

【図２】同上の動作を説明するための信号波形図であ
る。

【図３】同上の動作を説明するための信号波形図であ
る。

【図４】同上において回転速度が短時間に変動した場合
の動作を説明するための信号波形図である。

【図５】従来例を示す一部破断した側面図である。

【図６】他の従来例を示すブロック図である。

【図７】同上の動作を説明するための信号波形図であ
る。

【図８】同上において回転速度が短時間に変動した場合
の動作を説明するための信号波形図である。

【符号の説明】

１ ロータ １ａ 凹凸部 ２ 検出コイル ３ 発振器 ４ 検波増幅器 ５ 比較器 ６ パルス変換回路 ７ 単安定回路 ８ 積分器 ９ 電圧制御発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交番磁界中にて回転軸と一体に回転し回
   転方向に沿った周部に所定の間隔で多数の凹凸が形成さ
   れたロータと、ロータの回転による交番磁界の変化を検
   出する検出素子と、検出素子から得られる交番出力を整
   流平滑し増幅する増幅器と、回転するロータの凹凸に応
   じて変動する増幅器の出力の変動範囲内に設定された基
   準値と増幅器の直流出力を比較してロータの凹凸に対応
   したパルス信号を出力する比較器と、比較器から出力さ
   れるパルス信号の周波数を所定の比率で周波数変換する
   パルス変換回路とを備えたことを特徴とする回転速度検
   出装置。
2. 【請求項２】 比較器から入力されるパルス信号を波形
   整形する単安定回路と、単安定回路から入力されるパル
   ス信号を積分する積分器と、積分器の出力で発振周波数
   が制御される電圧制御発振器とで上記パルス変換回路を
   構成したことを特徴とする請求項１記載の回転速度検出
   装置。