JP2002053019A

JP2002053019A - アンチロックブレーキ装置

Info

Publication number: JP2002053019A
Application number: JP2000243777A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Suzumura; 憲一鈴村; Kazuhiko Hozumi; 和彦穂積; Koji Sahashi; 弘二佐橋; Hisashi Otsuki; 寿志大槻
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2000-08-11
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2002-02-19
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP3936525B2

Abstract

(57)【要約】【課題】回転数の検出信号をワイレヤレスで送受する
ものとして、車外での断線の恐れを無くし、自動車の軽
量化、コスト低下を可能とする。また、ノイズの影響を
受け難く、誤動作を生じ難いものとする。【解決手段】車体３４に、車輪回転速度の検出信号に
よりブレーキ９の制動力の制御を行う制御回路３６を設
ける。車輪３１の回転部材２にパルサリング１８を装着
し、これに対峙して車輪支持部材１に回転検出用のセン
サ１７を設ける。このセンサ１４の出力をワイレヤス伝
達手段５で伝達する。ワイレヤス伝達手段５は、車輪支
持部材１に設置された送信部５Ａと、車体３４に設置さ
れた受信部５Ｂとでなる。ワイレヤス伝達手段５は、搬
送波をセンサ信号で周波数変調して微弱電波で送信する
ものとする。搬送波は周波数を３２２ＭＨｚ以下とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車における
アンチロックブレーキ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】最近の自
動車には、低摩擦路やパニックブレーキ時のタイヤロッ
クを検知し、ブレーキを緩めてタイヤグリップを確保す
ることで操舵安定性を図るアンチロックブレーキ装置
（ＡＢＳ）が多く採用されている。この装置では、車輪
軸受部に回転センサを設け、車輪回転数を検出してい
る。センサへの電力供給やセンサの出力信号は、電線で
車体部とやりとりしている。この電線は、車輪軸受部と
車体との間では車外に露出することになり、石跳ねやタ
イヤハウス内の雪の凍結により、断線等の支障を起こし
易い。また、操舵輪の場合は、電線に予め捩れを与えて
おく必要があったり、電線の固定に多大な工夫が必要で
あったりする。上記の電線は、その被覆も必要で、自動
車の軽量化の妨げとなり、また電線の固定の工数が多い
ことから、コスト増となっている。

【０００３】このような課題を解消するものとして、本
出願人は、上記センサの信号をワイヤレスで送受するも
のを提案した（特願平１１−３３９５８８号）。このワ
イレヤレスの送受には、磁気結合を用いる。つまり、電
界放出型アンテナを用いないことで磁気通信とする。微
弱電波とする場合は、２ＭＨｚ程度の低周波の搬送波を
センサの信号で振幅変調する。

【０００４】しかし、上記２ＭＨｚ程度の周波数帯で
は、放送事業の高調波（９９９ｋＨｚ（各所ＮＨＫ：出
力１００〜１ｋＷ）の２倍、６６６ｋＨｚ（ＮＨＫ大
阪：出力１００ｋＷ）の３倍など）の影響を受け易い。
また、この周波数帯には漁業無線が多く存在し、これら
は比較的出力が大きいため、近隣周波数の電磁波により
受信回路が飽和し、抑圧現象を起こし易い。また、これ
らの外乱電磁波は、振幅信号として受信機に飛び込むこ
とが殆どである。上記ワイレヤレス伝達手段を磁気結合
によるものとした場合は、周辺機器による影響が少ない
が、車輪の上下振動の影響を受け易いという課題があ
る。また、上記提案例では、回転センサを発電機で構成
し、ワイレヤレス伝達手段の電源として用いることを提
案したが、制動力が作用して車輪回転数が低下したとき
に、発電電力も低下するため、ワイレヤス伝達手段の送
信回路を十分に駆動することができなかった。

【０００５】この発明の目的は、回転数の検出信号をワ
イレヤレスで送受するものとして、車外での断線の恐れ
を無くし、自動車の軽量化、コスト低下を可能としなが
ら、ノイズの影響を受け難く、誤動作を生じ難いアンチ
ロックブレーキ装置を提供することてある。この発明の
他の目的は、ワイレヤス送受において、周辺機器の影響
を受け難く、また車輪の上下振動による影響も少なくす
ることである。この発明のさらに他の目的は、回転の検
出用のセンサをワイレヤス伝達手段の電源用の発電機に
利用できて、電力供給用の配線をタイヤハウス等に設け
ることを不要にでき、また低速時にも安定して電力供給
できるものとすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のアンチロック
ブレーキ装置は、車輪の回転数を検出し、この検出信号
によりブレーキ制動力の制御を行うアンチロックブレー
キ装置において、車輪の回転部材に装着されたパルサリ
ングと、このパルサリングに対峙して車輪支持部材に装
着されたセンサと、車体に設置されて上記制動力の制御
を行う制御回路と、上記車輪支持部材および車体に送信
部および受信部が各々設置され、上記センサの信号をワ
イヤレスで送受するワイレヤス伝達手段とを備え、ワイ
レヤス伝達手段を次の構成としたものである。すなわ
ち、この発明における第１の発明のアンチロックブレー
キ装置は、ワイレヤス伝達手段の送信部が、搬送波を上
記センサの信号で周波数変調して微弱電波で送信するも
のとし、かつ上記搬送波を周波数が３２２ＭＨｚ以下
で、２８３ＭＨｚ以上とする。この構成によると、セン
サで検出される車輪回転数の信号を、車輪支持部材の送
信部から車体側の受信部にワイレヤス伝達手段で送信す
るため、車輪支持部と車体との間でセンサ信号伝達用の
電線が外部に露出しない。そのため、石跳ねやタイヤハ
ウス内の雪の凍結等により、断線の支障を起こすことが
ない。また、車輪支持部と車体との間のセンサ信号用の
電線が省け、その煩雑な配線固定作業も不要となるた
め、自動車の軽量化、コスト低下が図れる。ワイレヤス
伝達手段は、搬送波を上記センサの信号で周波数変調
（ＦＭ変調）して微弱電波で送信するものとし、かつ上
記搬送波の周波数を３２２ＭＨｚ以下で、２８３ＭＨｚ
以上としたため、この使用周波数帯域と変調方法の選定
により、外部電磁界の影響を受け難い。

【０００７】ＦＭ変調では、送信部の発振周波数を変化
させるが、発振源として一般に用いられる水晶発振回路
の性質から、周波数の可変範囲は基準周波数のプラスマ
イナス数パーセント程度であるため、低周波では大きな
周波数偏移を得られない。そのため、必然的に周波数を
高くする必要があるが、電波法の規制にかからない微弱
電波を使用しなくてはならない。電波法の規制では、３
２２ＭＨｚ以下の場合に、出力の制限が緩く、比較的強
い電界強度とできる。そのため、３２２ＭＨｚ以下の範
囲で、できるだけ高い周波数を利用することにより、Ｆ
Ｍ変調において周波数偏移を十分に得ると共に、電波法
の制限内で十分な出力を得て、信号伝達を確実なものと
することができる。特に、搬送波の周波数は２８３〜３
２２ＭＨｚの範囲が好ましい。この周波数帯域は、航空
無線で使用されているため、安全確保のために妨害電波
などが排除されており、電波法からも外乱電磁波の少な
い周波数領域となっている。また、搬送波の周波数を高
く設定することにより、つまり３２２ＭＨｚ以下であっ
て、できるだけ高い範囲となるように設定することによ
り、次のような付帯効果も得られる。例えば、受信部の
同調回路の小型化やアンテナの短縮化が可能で、基盤上
に導箔パターンでアンテナを生成することも可能とな
り、回路の小型化、低価格化が可能になる。また、上記
のように搬送波の周波数を高くすることに伴い、波長が
短くなるため、小型のアンテナでも同調が取り易く、ア
ンテナの効率も向上する。また、高周波は指向性が強
く、送信部は受信部以外への電磁波出力を抑制でき、受
信部は送信部以外の方向からの電磁波受信を抑制できる
ため、さらに外乱ノイズに対してロバスト性が向上す
る。

【０００８】この発明における第２の発明のアンチロッ
クブレーキ装置は、ワイレヤス伝達手段を、上記送信部
と受信部との磁気結合によってワイヤレスで送受するも
のである。送信部の送信コイル、および受信部の受信コ
イルは、コイル中心が上記車輪の回転軸心に対して直角
に、かつ水平方向になるように配置する。磁気結合によ
る伝送方法は、指向性を持つため、周囲装置の影響は非
常に少ない。そのため、外乱による誤動作が防止され
る。磁気による通信においては、送信コイルの直径と長
さの比および受信コイルとの距離により、送信コイルと
受信コイルとを並列方向に配した方が良い場合と、直列
方向に配した方が良い場合とがある。車輪支持部材およ
び車体に送信コイルおよび受信コイルを配置する場合
は、コイル間の距離がコイル長さに比べて非常に長くな
るため、一般的には直列配置が良いのであるが、車輪の
上下動によりコイル端の軸にずれが生じ、伝達効率が大
きく変化する可能性がある。そのため、送信コイルおよ
び受信コイルを車輪の回転軸心に対して直角で、かつ水
平方向になるように配置することにより、車輪に上下動
が生じても、受信コイルへの磁界の変動を直列状態より
も抑えることができる。なお、操舵輪では、上記受信コ
イルを車輪の回転軸心に対して直角に配置するのは、車
輪が車体に対して傾いていない直進状態の場合の回転軸
心に対してである。

【０００９】この発明において、上記パルサリングおよ
び上記センサが発電機を構成し、上記送信部が上記発電
機の発電電力を電源として用いるものとしても良い。そ
の場合に、上記送信部の前記発電機に接続された電源回
路に、スーパーキャパシタを付加し、上記車輪の低速回
転時の発電電力の低下分を上記スーパーキャパシタで補
うようにしても良い。このように、パルサリングおよび
センサが発電機を構成するものとし、送信部の電源とし
て用いることにより、車輪支持部と車体との間で送信部
やセンサ駆動用の電線が外部に露出せず、より一層簡素
な構造となる。この場合に、発電機に接続された電源回
路に、スーパーキャパシタを付加したため、このスーパ
ーキャパシタに蓄えられた電力により、車輪回転数が低
いときにも、ワイレヤレス伝送して受信部側で安定して
回転数を検出することができる。スーパーキャパシタに
は、走行時に発電した電力を、例えば数秒で充電するこ
とが可能となる。アンチロックブレーキ装置において、
低速時に回転数の送信が必要な時間は、制動開始から制
動が完了するまでの時間であり、上記のようにスーパー
キャパシタに走行時に充電した電力で、この制動による
低速回転時に必要なワイレヤス伝送が十分に行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。このアンチロックブレーキ装置は、車輪３
１の回転数を検出し、その検出信号によりブレーキ３２
の制動力の制御を行うものである。車輪３１は、車輪用
軸受装置３３を介して車体３４に回転自在に支持されて
いる。車輪用軸受装置３３は、外方部材となる車輪支持
部材１と、内方部材となる回転部材２との間に転動体３
を介在させたものである。車輪支持部材１は、車体３４
から下方に突出したサスペンション（図示せず）に、ナ
ックル３５を介して支持されている。回転部材２は、一
端の外周に車輪取付フランジ２ａを有し、この車輪取付
フランジ２ａに車輪３１が取付けられている。車輪３１
は、図示の例では操舵輪であり、車輪用軸受装置３３の
回転部材２は、他端の等速ジョイント１５を介して車軸
（図示せず）に連結されている。なお、この実施形態
は、車輪用軸受装置と等速ジョイントを一体化した、所
謂第４世代と呼ばれる形式のものであるが、本発明は軸
受形式や等速ジョイントの形式には何ら限定されない。

【００１１】回転部材２にはパルサリング１８が装着さ
れ、このパルサリング１８に対峙して車輪回転数の検出
用のセンサ１７が、車輪支持部材１に装着されている。
パルサリング１８およびセンサ１７は、発電機４を構成
するものであり、それぞれ発電機４のロータおよびステ
ータとなる。センサ１７の検出信号は、車体３４に設置
された制御回路３６に、ワイレヤス伝達手段５を介して
伝えられる。制御回路３６は、ブレーキ３２の制動力の
制御を行う手段である。ワイレヤス伝達手段５は、車輪
支持部材１に送信部５Ａが設置され、車体３４に受信部
５Ｂが設置されている。受信部５Ｂは、車体３４におけ
る例えばタイヤハウス３４ａ内に配置される。

【００１２】ブレーキ３２は、車輪３１に設けられたブ
レーキドラムまたはブレーキディスク等の摩擦部材（図
示せず）に接して車輪３１を制動するものであり、油圧
シリンダ等を備えている。ブレーキペダル等のブレーキ
操作部材３７の操作は、変換手段３８を介して油圧力等
に変換され、増力してブレーキ３２に伝えられる。制動
力調整手段３９は、ブレーキ３２の制動力を調整する手
段であり、制御回路３６の指令に応じて制動力を調整す
る。制動力調整手段３９は、ブレーキ３２と変換手段３
８との間の油圧経路に設けられている。制御回路３６
は、具体的には、回転数のセンサ１７で検出された車輪
回転数に応じて制動力調整手段３９に制動力の調整指令
を与える手段であり、マイクロコンピュータ等の電子回
路で構成されている。

【００１３】以下、各部の詳細を説明する。図２，図３
に示すように、車輪用軸受装置３３は、外方の車輪支持
部材１と内方の回転部材２の間に複列の転動体３を介在
させたものであり、これら内外の部材２，１間の環状空
間内に回転センサ兼用の発電機４が内蔵されている。発
電機４は両列の転動体３，３間に配置されている。車輪
支持部材１は、内周に複列の転走面６，７を有し、これ
ら転走面６，７にそれぞれ対向する転走面８，９が回転
部材２の外周に設けられている。複列の転動体３は、転
走面６，８間、および転走面６，９間に収容される。こ
の車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、
背面合わせとなるように各転走面６〜９の接触角が形成
されている。転動体３は各列毎に保持器１０で保持され
ている。内外の部材２，１間の両端は、シール１１で密
封されている。車輪支持部材１は、一端に車体取付フラ
ンジ１ａを有し、この車体取付フランジ１ａを介して車
体３４のサスペンションのナックル３５に取付けられ
る。車輪支持部材１は、全体が一体の部材である。回転
部材２は、車輪取付フランジ２ａを有し、この車輪取付
フランジ２ａに車輪３１がボルト１４で取付けられる。

【００１４】回転部材２は、車輪取付フランジ２ａを有
するハブ輪２Ａと、他の内輪構成部材２Ｂとを組合わせ
たものとされ、これらハブ輪２Ａおよび内輪構成部材２
Ｂのそれぞれに、上記複列の転走面８，９のうちの各列
の転走面８，９が形成されている。内輪構成部材２Ｂ
は、等速ジョイント１５の外輪１５ａが一体に形成され
た部材である。内輪構成部材２Ｂは、等速ジョイント外
輪１５ａから一体に延びる軸部１６が、基端側の大径部
１６ａと、この大径部１６ａに段差を介して続く小径部
１６ｂとで形成され、小径部１６ｂの外周にハブ輪２Ａ
が嵌合する。上記転走面９は大径部１６ａに形成されて
いる。ハブ輪２Ａと内輪構成部材２Ｂとは加締等の塑性
結合により一体固着されている。

【００１５】発電機４は、例えばクローポール型のもの
とされ、図４〜図６に示すものが使用される。図４は、
発電機ロータとなるパルサリング１８を示す。このパル
サリング１８は、円周方向に並べて磁極Ｎ，Ｓを設けた
多極磁石からなる。

【００１６】図５は、ステータとなるセンサ１７を示
し、クローポール型とされている。すなわち、センサ１
７は、ポール状の爪２１ａ，２１ｂからなる多数の磁極
を並べた形式のものとされる。図６（Ａ），（Ｂ）は、
それぞれ図５（Ａ），（Ｂ）の一部を拡大した図であ
る。センサ１７は、詳しくは、磁性体のリング部材１９
と、このリング部材１９内に収容されたコイル２０とを
備える。リング部材１９は、断面形状が内周側に向く溝
形とされ、すなわち内周側に向くコ字状の断面形状とさ
れ、かつ両フランジ１９ａ，１９ｂの内周縁から対向す
るフランジ側１９ａ，１９ｂへ折れ曲がった櫛歯状の複
数の爪２１ａ，２１ｂを有する。これら両フランジ１９
ａ，１９ｂの櫛歯状の各爪２１ａ，２１ｂは、周方向に
互いに所定の隙間をもって交互に配列されている。各爪
２１ａ，２１ｂは、突出方向に長い長方形状とされ、同
じ方向の各爪２１ａ，２１ｂ間の隙間ｄの幅は、例えば
爪２１ａ，２１ｂの幅の３倍程度とする。リング部材１
９の両フランジ１９ａ，１９ｂの内周縁には、各爪２１
ａ，２１ｂの形成部分の間に切欠部２２ａ，２２ｂが設
けられ、これら切欠部２２ａ，２２ｂに、対向側のフラ
ンジ１９ｂ，１９ａの各爪２１ｂ，２１ａの先端が臨ん
でいる。切欠部２２ａ，２２ｂは、半円状ないしＵ字状
に形成されている。リング部材１９は、板金のプレス加
工品とされ、板金材料には例えばステンレス板や珪素鋼
板等の磁性部材が用いられる。なお、リング部材１９
は、幅方向の中央、つまりウェブの中央で２分割されて
いるが、一体の部材であっても良い。

【００１７】この発電機４は、櫛歯状の爪２１ａ，２１
ｂを有するリング部材１９と、コイル２０とでなるステ
ータ、つまりセンサ１７を用い、多極磁石からなるロー
タであるパルサリング１８と組み合わせているため、多
極化、小型化が容易で、磁束の利用効率に優れた効率の
良い発電が行える。特に、センサ１７は、対向して延び
る爪２１ａ，２１ｂ間の隙間を大きく取り、隣接磁極か
らの磁束漏れを少なくする構造であるため、磁束の利用
効率が高く得られる。

【００１８】このクローポール型の発電機４は、次のよ
うに最適設計を行うことにより、低い回転数（２０ｒｐ
ｍ）から送信部５Ａを駆動できる誘起電圧を十分にとれ
る構造となる。また、小型化が図れ、低価格で高能率な
発電機とできる。発電機４は、ステータであるセンサ１
７の極数を、５０極または１００極とする場合に、各部
を次の仕様とすることで最適設計となる。

【００１９】５０極の場合磁極ピッチ：２．７５mm エアーギャップ：０．５mm コイル巻数：２００Ｔｕｒｎコイル径：０．３２mm 磁石：ネオジ磁石

【００２０】１００極の場合磁極ピッチ：１．０mm エアーギャップ：０．５mm以下コイル巻数：２００Ｔｕｒｎ以上コイル径：０．３２mm以下磁石：ネオジ磁石

【００２１】発電機４は、上記構成のものに代えて、ス
テータとなるセンサ１７を図７に示す構成のものとして
も良い。図７に示すセンサ１７は、リング部材１９の爪
２１ａ，２１ｂの形状を、爪幅が先端に向けて漸減する
形状としたものである。リング部材１９は一対のリング
部材構成材１９Ａ，１９Ｂに分割されている。各リング
部材構成材１９Ａ，１９Ｂは、それぞれフランジ１９
ａ，１９ｂと、これらフランジ１９ａ，１９ｂの外径縁
から径方向に延びるウェブ構成片１９ｃａ，１９ｃｂと
有し、これらウェブ構成片１９ｃａ，１９ｃｂが、互い
に幅方向の一部で重なるように、両リング部材構成材１
９Ａ，１９Ｂが組み合わせられる。各リング部材構成材
１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ前記の櫛歯状の爪２１ａ，
２１ｂがフランジ１９ａ，１９ｂの内径縁から折り曲げ
て形成され、これらの対向する爪２１ａ，２１ｂは、周
方向に互いに所定の隙間をもって交互に配列されてい
る。同図のセンサ１７におけるその他の構成は、図５，
図６の例のセンサ１７と同じである。図５，図６の例
と、図７の例とにおいて、対応部分には同一符号を付し
てある。

【００２２】図５，図６に示す矩形の爪２１ａ，２１ｂ
を持つセンサ１７と、図７に示すテーパ状の爪２１ａ，
２１ｂを持つセンサ１７とを比較すると、次の得失があ
る。図５，図６の矩形の爪２１ａ，２１ｂを持つセンサ
１７の場合、磁束の利用効率としては最も良いと考えら
れるが、爪２１ａ，２１ｂの折り曲げ部である基端の磁
束密度が大きくなり、磁気飽和を起こさないためにはあ
る程度の断面積が必要である。そのため、多極化、小型
化には制限がある。図７のテーパ状の爪２１ａ，２１ｂ
を持つセンサ１７の場合、爪２１ａ，２１ｂの曲げ部の
磁気飽和が起きず、多極化，小型化が可能である。すな
わち、ＮＳ隣接磁石の磁界強度は正弦波状をしているた
め、ＮＳ切換り点の磁界は非常に弱く、隣接磁極爪２１
ａ，２１ｂに漏れても影響は少ないと考え、曲げ部の磁
気飽和が起こらないように、爪２１ａ，２１ｂをテーパ
状にしたものである。リング部材１９を分割型としたの
は、加工の都合上であり、図７の例においてリング部材
１９を一体型としても良い。

【００２３】図１において、ワイレヤス伝達手段５は、
車輪支持部材１の外周面の一部に設けられ、図８に示す
ように、コネクタ４１を介して接合されている。コネク
タ４１は、センサ１７および送信部５Ａに設けられた一
対のコネクタ構成部品４１Ａ，４１Ｂからなる。コネク
タ構成部品４１Ａ，４１Ｂのいずれか一方がソケットと
され、他方がプラグとされる。送信部５Ａに設けられた
コネクタ構成部品４１Ｂは、車輪支持部材１に設けられ
た径方向孔を貫通する。送信部５Ａは、電子部品を外装
用のケースに収容した送信器からなる。

【００２４】送信部５Ａの取付位置は、車輪用軸受装置
３３の車輪支持部材１に設けられた車体取付フランジ１
ａの内側幅面１ａａよりも、外側の位置に取付けること
が好ましい。すなわち、この内側幅面１ａａと、回転部
材２の車輪取付フランジ２ａとの間の距離Ｌのスペース
に送信部５Ａを配置する。このスペースに送信部５Ａを
配置すると、送信部５Ａを外輪となる車輪支持部材１に
取付けたままで、回転部材２の着脱が容易に行え、メン
テナンス性に優れる。上記の距離Ｌが、例えば２５mm程
度であるとすると、送信部５Ａの寸法は、２０mm×２０
mm以下にすることが好ましい。

【００２５】送信部５Ａには、ナックル３５との接触部
に、電極付きのアルミ板５３を設けることが好ましい。
この電極付きのアルミ板５３は、発電機４のステータで
あるセンサ１７で発生した正弦波を、送信部５Ａに入力
するものである。このように電極付きアルミ板５３を設
けることにより、異材質間のアノード腐食が防止でき
る。従来の車輪軸受装置においては、鋼製の外輪とアル
ミ製のナックル等の接合部において、イオン差による電
位差で錆、つまりアノード腐食が発生している。このた
め、外輪表面にダクロ皮膜を形成する高価な処理を施し
て防錆対策としている。これに対して、上記のように送
信部５Ａに電極付きのアルミ板５３を設けた場合、アル
ミ板５３とナックル３５等のアルミ材とは同じ材料であ
るため、電位差はない。よって、アルミ材に微弱電流を
流すことで、異材質間の電位差を無くすことが可能とな
る。その結果、外輪となる車輪支持部材１とアルミ材の
ナックル３５等の間に微弱電流を流すことができ、異材
間の電位差を無くすことが可能となる。この構造によ
り、錆の発生がなくなる。また、外輪となる車輪支持部
材１の表面にダクロ皮膜を形成する高価な処理工程をな
くすことができ、原価低減および納期短縮となる。

【００２６】ワイレヤス伝達手段５は、微弱電波による
ものや、磁気結合によるものなどが使用できる。まず微
弱電波によるものを説明する。図９は、電波によるワイ
レヤス伝達手段５の一例を示す。送信部５Ａは、搬送波
をセンサ１７の信号で周波数変調して微弱電波で送信す
るものとし、かつ上記搬送波を周波数が３２２ＭＨｚ以
下とする。送信部５Ａは、発振・変調回路４１および送
信アンテナ４２で構成される。発振・変調回路４１は、
所定周波数の搬送波を発振する発振回路、およびその発
振された搬送波をセンサ１７の出力で変調する変調回路
で構成される。発振・変調回路４１における発振回路に
は水晶発振回路が用いられる。搬送波の周波数は、３２
２ＭＨｚ以下の範囲でできるだけ高い周波数が好まし
く、例えば２８３〜３２２ＭＨｚの範囲とすることが好
ましい。センサ１７は、上記のように発電機４を構成す
るものであり、発振・変調回路４１の電源は、発電機４
の発電電力を用いる電源回路４３から得る。受信部５Ｂ
は、アンテナ４５と、受信信号を同調して復調する同調
複数回路４４とで構成される。

【００２７】電源回路４３は、センサ１７をステータと
する交流発電機４の発電電力を用いるものであり、図１
０に示すものが用いられる。発電機入力端子４６の入力
は、整流ブリッジ４７と平滑コンデンサ４８とで整流・
平滑され、ダイオード４９を介して電源出力端子ＶＣＣ
から出力される。ダイオード４９よりも後段で、プラス
側の電源出力端子ＶＣＣおよび設置側の端子ＧＮＤの間
には、スーパーキャパシタ５０を介在させる。スーパー
キャパシタ５０には、０．１Ｆのコンデンサを用いる。
スーパーキャパシタ５０のプラス側と出力電源端子ＶＣ
Ｃの間には、ダイオードと抵抗の並列回路５１を介在さ
せる。なお、ダイオードと抵抗の並列回路５１に代え
て、スーパーキャパシタ５０と並列にツェナダイドード
（図示せず）を接続しても良い。

【００２８】上記構成の作用を説明する。図１におい
て、センサ１７で検出される車輪回転数の信号は、車輪
支持部材１の送信部５Ａから車体３４側の受信部５Ｂに
ワイレヤスで送信するため、車輪支持部１と車体３４と
の間でセンサ信号伝達用の電線が外部に露出しない。そ
のため、石跳ねやタイヤハウス３４ａ内の雪の凍結等に
より、断線の支障を起こすことがない。また、車輪支持
部１と車体５との間のセンサ信号用の電線が省け、その
煩雑な配線固定作業も不要となるため、自動車の軽量
化、コスト低下が図れる。

【００２９】ワイレヤス伝達手段５は、搬送波をセンサ
１７の信号で周波数変調（ＦＭ変調）して微弱電波で送
信するものとし、かつ搬送波を周波数が３２２ＭＨｚ以
下としたため、この使用周波数帯域と変調方法の選定に
より、外部電磁界の影響を受け難い。ＦＭ変調では、送
信部５Ａの発振周波数を変化させるが、発振源として用
いられる水晶発振回路の性質から、周波数の可変範囲は
基準周波数のプラスマイナス数パーセント程度であるた
め、低周波では大きな周波数偏移を得られない。そのた
め、必然的に周波数を高くする必要があるが、電波法の
規制にかからない微弱電波を使用しなくてはならない。
なお、回路製作上は、周波数が低い方が容易である。

【００３０】電波法では、自由に使用できる微弱電波
は、周波数帯域により、電界強度が次のように定められ
ている。周波数電界強度（３ｍ離れた位置）３２２ＭＨｚ以下５００μＶ／ｍ３２２ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ３５μＶ／ｍ１０ＧＨｚ〜１５０ＧＨｚ３．５ｆμＶ／ｍ（ただし、５００μＶ以下、ｆは周波数）１５０ＧＨｚ以上５００μＶ／ｍ

【００３１】このように、電波法の規制では、３２２Ｍ
Ｈｚ以下の場合に、出力の制限が緩く、比較的強い電界
強度とできる。そのため、３２２ＭＨｚ以下の範囲で、
できるだけ高い周波数を利用することにより、ＦＭ変調
において周波数偏移を十分に得ると共に、電波法の制限
内で十分な出力を得て、信号伝達を確実なものとするこ
とができる。特に、搬送波の周波数は２８３〜３２２Ｍ
Ｈｚの範囲が好ましい。この周波数帯域は、航空無線で
使用されているため、安全確保のために妨害電波などが
排除されており、電波法からも外乱電磁波の少ない周波
数領域となっている。また、航空機無線は、０．１ＭＨ
ｚステップのＡＭ変調（占有周波数帯は基準周波数プラ
イマスナス３ｋＨｚ程度と低い）で行われており、変調
方式をＦＭ変調方式とすることで、周波数・変調方式共
に、外乱に対するロバスト性を向上できる。

【００３２】搬送波の周波数を高く設定することによ
り、つまり３２２ＭＨｚ以下で、できるだけ高い範囲と
なるように設定することにより、次のような付帯効果も
得られる。．受信部５Ａの同調回路の小型化やアンテナの短縮化
が可能で、基板上に導箔パターンでアンテナを生成する
ことも可能となり、回路の小型化、低価格化が可能にな
る。．搬送波の周波数を高くすることに伴い、波長が短く
なるため、小型のアンテナでも同調が取り易く、アンテ
ナの効率も向上する。ちなみに、２ＭＨｚの波長は１５
０ｍ、３００ＭＨｚの波長は１ｍであり、３００ＭＨｚ
帯であれば、基板パターン上で２５cmの１／４波長アン
テナを使うことができる。アンテナの効率が上がるた
め、送信電力も低減でき、回路消費電力も削減できる。．高周波は指向性が強く、送信部は受信部以外への電
磁波出力を抑制でき、受信部は送信部以外の方向からの
電磁波受信を抑制できるため、さらに外乱ノイズに対し
てロバスト性が向上する。

【００３３】なお、この実施形態では、周波数変調する
ようにしたが、変調方式にかかわらず、搬送波の周波数
を高い周波数に設定することで、効率の良いアンテナの
製作ができると共に、高いＳ／Ｎ比を取ることが可能と
なる。そのため、ノイズの影響が少なく、信号の検出が
容易となる。周波数変調の場合は、より一層ノイズの影
響が少なくなる。

【００３４】送信部５Ａは、振幅変調（ＡＭ変調）方式
とする場合は、図１２に示す回路構成とできる。同図の
例は、発振回路５２で発振した数百ＭＨｚ程度の高い搬
送波を、センサ入力部５４から入力されるセンサ１７の
パルスで、出力オンオフ用トランジスタ５５によってオ
ンオフし、変調信号を作り出し、送信コイル５６からワ
イレヤス伝送するものである。同図（Ａ）における各部
，，の波形、およ受信部の出力波形は、同図
（Ｂ）のようになる。搬送波を数百ＭＨｚ程度にするこ
とで、高いＳ／Ｎ比が取れる。このように、ノイズの影
響による誤信号の受信を受け難く、そのため、送受信距
離が２００mm以上離れるように、送信部５Ａ，受信部５
Ｂがタイヤハイス内に配置されていても、センサ１７の
信号を受信することができる。

【００３５】図１０の電源回路４３の作用を説明する。
図５，図６の例や、図７の例のようなクローポール型発
電機４は、上記のように小型で多極化が可能な発電機と
できるが、次のような不利な面もある。すなわち、低速
回転では、発電電力が小さく、そのままでは送信部５Ａ
の送信回路の駆動が不安定になることが考えられる。回
転数が４０ｒｐｍ（車速５ｋｍ／ｈ）以上で、送信回路
の動作、センサ信号の伝送が可能な動作となる。しか
し、アンチロックブレーキ装置に働く減速時において、
回転数が２０ｒｐｍ（車速２〜３ｋｍ／ｈ）以下でも車
輪回転数のセンサ信号の伝送が可能なものが求められ
る。そこで、この実施形態では、クローポール型の発電
機４を用いる送信部５Ａの電源回路４３として、図１０
に示すように、スーパーキャパシタ５０を用いるものと
した。これにより、走行時に発電した電力を数秒で充電
することが可能になる。一般的に、制動に至るまでの経
過時間は０．８秒、空走時間が０．８秒、制動時間が
０．２秒（制動初速度：５ｋｍ／ｈ、制動距離：５ｍ）
の時間がかかる。スーパーキャパシタ５０で充電した電
力を利用すると、送信部５Ａの回路を１０秒以上駆動で
きる。このため、回転数が２０ｒｐｍ（車速２〜３ｋｍ
／ｈ）以下になっても、回路駆動用電力を供給でき、セ
ンサ１７の車輪回転数の信号を、回転数０ｒｐｍ（車速
０ｋｍ／ｈ）まで、制御回路３６（図１）でのセンサ信
号の検出が可能になる。図１１（Ａ）は、図１０の電源
回路４３における高速時の充電経路を示し、同図（Ｂ）
は低速走行時の放電経路を示す。

【００３６】アンチロックブレーキ装置は、減速時の操
舵安定性を確保するためのものであるが、このように、
高速走行時に必要な電力を蓄えておき、この電力により
減速時に発電電力の低下分を補うことで、発電機４のみ
で動作させる場合よりも、停止に近い低速状態でも、ア
ンチロックブレーキ装置を安定して動作させることがで
きる。

【００３７】図１の実施形態において、ワイレヤス伝達
手段５は、図１３〜図１６に示すように、送信部１０５
Ａと受信部１０５Ｂとの磁気結合によってワイヤレスで
送受するワイレヤス伝達手段１０５としても良い。その
場合に、送信部１０５Ａの送信コイル６１、および受信
部１０５Ｂにおける受信コイル６２を、コイル中心が車
輪３１の回転軸心Ｏに対して直角に、かつ水平方向にな
るように配置する。なお、操舵輪の場合は、受信コイル
６２を車輪３１の回転軸心Ｏに対して直角に配置するの
は、車輪３１が車体３４に対して傾いていない直進状態
の場合の回転軸心Ｏに対してである。送信部１０５Ａお
よび受信部１０５Ｂは、図１の実施形態と同じく、それ
ぞれ車輪支持部材１および車体３４に設置する。受信部
１０５Ｂは、車体３４におけるタイヤハウス３４ａ内に
配置する。

【００３８】磁気結合による伝送方法は、指向性を持つ
ため、周囲装置の影響は非常に少ない。そのため、外乱
による誤動作が防止される。また、磁気による通信にお
いては、送信コイル６１の直径と長さの比、および送信
コイル６１と受信コイル６２との距離により、送信コイ
ル６１と受信コイル６２とを並列方向に配した方が良い
場合と、直列方向に配した方が良い場合とがある。車輪
支持部材１および車体３４に送信コイル６１および受信
コイル６２を配置する場合は、コイル６１，６２間の距
離がコイル長さに比べて非常に長くなるため、一般的に
は直列配置が良いのであるが、車輪３１の上下動により
コイル端の軸にずれが生じ、伝達効率が大きく変化する
可能性がある。そのため、送信コイル６１および受信コ
イル６２を車輪３１の回転軸心Ｏに対して直角で、かつ
水平方向になるように配置することにより、車輪３１に
上下動が生じても、受信コイル６２への磁界の変動を直
列状態よりも抑えることができる。すなわち、磁界は図
１５に示すように、送信コイル６１の軸に対してドーナ
ッツ状に発生しているため、上記の送信コイル６１およ
び受信コイル６２の配置関係とすることにより、車輪３
１と共に送信コイル６１が上下動しても、受信コイル６
２への磁界の変動の影響が小さくて済む。したがって、
走行による振動に対して安定した回転数の信号のワイレ
ヤス伝達が行える。

【００３９】送信部１０５Ａおよび受信部１０５Ｂは、
例えば、図１６（Ａ），（Ｂ）に各々示すように、回路
基板６３，６４に、送信コイル６１および受信コイル６
２と電子回路素子とを搭載し、ケース（図示せず）内に
収めたものとされる。

【００４０】磁気結合によるワイレヤス伝達手段１０５
おいて、センサ信号は、微弱電波による場合と同様に、
搬送波をセンサ信号で変調して伝えることができ、また
送信部１０５Ａの電源として、センサ１７をステータと
する発電機４の発電電力を用いることができる。例え
ば、送信部１０５Ａおよび受信部１０５Ｂは、図９に示
す微弱電波による送信部５Ａおよび受信部５Ｂにおい
て、アンテナ４２，４５に代えて送信コイル６１および
受信コイル６２（図１４）を設けたものとされ、発振変
調回路４１、電源回路４３、および同調復調回路４４
は、同図と共に前述したものが使用できる。磁気結合に
よるワイレヤス伝達手段１０５の場合も、変調方式は振
幅変調よりも周波数変調の方が、外乱による影響が小さ
くて済む。

【００４１】図１７，図１８は、この発明のさらに他の
実施形態を示す。この例は、発電機４を、車輪軸受装置
３３の外輪および内輪となる車輪支持部材１と回転部材
２との間の環状空間の一端部に配置したものである。す
なわち、車輪支持部材１の一端の内径部に、図１８
（Ａ）に矢印で示すように発電機４のステータであるセ
ンサ１７を圧入する。この時、電極部は下方を向くよう
に配置する。図１８（Ｂ）のように、発電機４のロータ
となるパルサリング１８は、等速ジョイント１５の外輪
１５ａを兼ねる内輪構成部材２Ｂの外径部に嵌め込む。
この状態で、内輪構成部材２Ｂを回転部材２のハブ輪２
Ａに圧入して嵌め込む。この構成の場合、発電機４とシ
ールが一体化されて、車輪軸受装置３３の内側端のシー
ル部品が不要となる。また、車輪軸受装置３３の複列の
転動体３の列の間に発電機４を組み込むものに比べて、
発電機４の着脱が容易である。さらに、発電機４と送信
部５Ａとを接続する電線またはコネクタ等を通す孔を車
輪支持部材１に設けることなく、配線接続できる。これ
らのため部品点数が減り、発電機４の組立工数が削減さ
れ、発電機４や送信部５Ａのメンテナンス性が良くな
る。

【００４２】次に、上記各実施形態等に用いられる発電
機４の定電圧化対策を説明する。発電機４は、回転型の
ものであるため、高回転（高周波）になるに従って、発
電量も増加する。このため、高回転になると発電機４か
ら発電される誘起電圧が多すぎて、回路の電子部品が破
損する恐れがある。このため、一定回転数以上で回転さ
せることは、好ましくない。したがって、定電圧回路を
設けるなど、高速回転にしても回路が破損しない対策を
施す必要がある。これにつき、発電機４のステータとな
るセンサ１７のリング部材１９の材質を、一般的な珪素
鋼板に代えて、高周波で飽和性の高い材質にする。ま
た、コイル２０の巻数を２００ターン以上、線径をφ
０．３２mm以下にする。これにより、高速回転時にも回
路部品が破損しない発電電力量に保持することができ
る。例えば、図１９に示すような交流発電機発電量とな
り、発電機４で発生する誘起電圧が＋５Ｖより高くなる
ことが防止でき、高速回転時にも送信部５Ａの電子部品
を破損することはなく、送信回路に駆動用電源（＋５
Ｖ）を安定して供給できる。そのため、定電圧回路が省
略できる。

【００４３】定電圧化される理由を説明する。発電機の
出力電圧（Ｖｅ）は、発電機の構造による定数をＫ、回
転数をＮとすると、Ｖ＝Ｋ・Ｎであり、回転数に比例す
る発電電圧となるが、実際に負荷を接続すると、電圧を
飽和させることができるようになる。発電機の内部抵抗
をＲｅ、インダクタンス成分（コイル成分）をＬｅ、発
電機出力に接続する負荷の抵抗（純抵抗とする）をＲ、
負荷の両端の電圧をＶとすれば、Ｖ＝Ｖｅ・（Ｒ／（Ｒ＋（Ｒｅ＋ｊωＬｅ）））＝Ｋ・Ｎ・Ｒ／（Ｒ＋Ｒｅ＋ｊωＬｅ） …… ここで、Ｋ１＝Ｋ・ＲＲ１＝Ｒ＋Ｒｅまた、ωは回転数に比例する角速度であるから、ｊω＝
Ｋ２・Ｎとおくことができ、式は次のようになる。Ｖ＝Ｋ１・Ｎ／（Ｒ１＋Ｋ２・Ｎ） …… この式より回転数Ｎが大きくなり、Ｒ１＜＜Ｋ２・Ｎと
なると、Ｖ≒Ｋ１／Ｋ２の一定値になることがわかり、発電機の出力電圧に飽和
特性を与えられることが示されている。

【００４４】負荷となる送信部の最大動作電圧（これ以
上加えると壊れる）と抵抗値がわかれば、送信部側に電
圧保護回路を設ける必要はなく、送信部回路を低価格化
できる。発電機の出力電圧Ｖｅ（無負荷）は、Ｖｅ＝１．４１４・π・Ｋｗ・ｆ・Ｗ・Φ Ｋｗ：巻線係数ｆ：周波数（回転磁石の磁極数と回転数に比例）Ｗ：巻線巻き数 Φ ：回転磁石の最大磁束また、内部抵抗Ｒｅ∝Ｗ／Ｓ（Ｓは電線の断面積（太さ））内部インダクタンスＬｅ∝Ｗ（ただし、磁気回路依存分があり、コイル枠・磁石・ハブ金属部を含めた磁気回路解析が必要）のため、組み込み条件により制限される寸法・価格等か
ら磁石・巻線・巻数等を決定する。このようにして、磁
石・巻線・巻数等を適宜定めた発電機によると、無負荷
および２００Ωの負荷時に、それぞれ図２０，図２１に
示す回転数と誘起電圧との関係が得られた。

【００４５】

【発明の効果】この発明のアンチロックブレーキ装置
は、回転を検出するセンサの信号を、車輪支持部材の送
信部から、車体側の受信部にワイレヤス伝達手段で伝送
するものとしたため、車輪支持部と車体との間でセンサ
信号伝達用の電線が外部に露出しない。そのため、石跳
ねやタイヤハウス内の雪の凍結等により、断線の支障を
起こすことがない。また、車輪支持部と車体との間のセ
ンサ信号用の電線が省け、その煩雑な配線固定作業も不
要となるため、自動車の軽量化、コスト低下が図れる。
また、この発明における第１の発明の場合は、ワイレヤ
ス伝達手段における上記送信部を、搬送波を上記センサ
の信号で周波数変調して微弱電波で送信するものとし、
かつ上記搬送波の周波数を３２２ＭＨｚ以下としたた
め、これら使用周波数帯域と変調方法との組み合わせに
より、外乱ノイズの影響を受け難く、また出力も確保し
て、誤動作を生じ難いものとできる。この発明における
第２の発明の場合は、上記ワイレヤス伝達手段が磁気結
合によって送受するものであって、送信部の送信コイル
および受信部における受信コイルを、コイル中心が車輪
の回転軸心に対して直角に、かつ水平方向になるように
配置したため、磁気結合による指向性のために、周囲装
置の影響を受け難く、また車輪に上下動が生じても安定
して信号伝送でき、誤動作の生じ難いものとできる。こ
の発明において、パルサリングおよびセンサが発電機を
構成し、送信部の電源として用いられるものとした場合
は、送信部やセンサ用の電源を別途に設けることが不要
で、電源用の電線が車輪支持部と車体との間に露出する
こともなくなる。また、発電機に接続された電源回路に
スーパキャパシタを付加した場合は、車輪の低速回転時
の発電電力の低下分を上記スーパーキャパシタで補うこ
とができ、制動による低速回転時におけるワイレヤス伝
送が十分に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるアンチロックブ
レーキ装置の概念構成を示す説明図である。

【図２】その車輪用軸受装置を、発電機およびワイレヤ
ス伝達手段の送信部と共に示す断面図である。

【図３】同車輪用軸受装置を等速ジョイント側から見た
側面図である。

【図４】（Ａ），（Ｂ）は各々発電機のロータとなるパ
ルサリングの断面図および正面図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は各々発電機ステータとなるセ
ンサの破断側面図および正面図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は各々図５（Ａ），（Ｂ）の一
部を拡大した拡大図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ発電機ステータであ
るセンサの変形例を示す破断側面図、正面図、および同
図（Ｂ）の部分拡大図である。

【図８】同車輪用軸受装置における送信部の取付部付近
を示す断面図である。

【図９】ワイレヤス伝達手段のブロック図である。

【図１０】電源回路の回路図である。

【図１１】同電源回路の回路動作説明図である。

【図１２】ワイレヤス伝達手段の参考例の電気回路図お
よびその波形説明図である。

【図１３】ワイレヤス伝達手段を磁気結合によるものと
した実施形態にかかるアンチロックブレーキ装置の車輪
軸受装置を送信部と共に示す断面図である。

【図１４】そのワイレヤス伝達手段の説明図である。

【図１５】同ワイレヤス伝達手段の磁界の説明図であ
る。

【図１６】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ同ワイレヤス伝
達手段における送信部および受信部の回路基盤例の説明
図である。

【図１７】この発明のさらに他の実施形態にかかるアン
チロックブレーキ装置の断面図である。

【図１８】その組立過程の説明図である。

【図１９】発電機の定電圧特性の説明図である。

【図２０】発電機の定電圧化を図った実験例おける無負
荷時の回転数と出力電圧との関係を示すグラフである。

【図２１】発電機の定電圧化を図った実験例おける負荷
時の回転数と出力電圧との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…車輪支持部材２…回転部材３…転動体４…発電機５…ワイレヤス伝達手段５Ａ…送信部５Ｂ…受信部１７…センサ１８…パルサリング３１…車輪３４…車体３６…制御回路４３…電源回路５０…スーパーキャパシタ１０５…ワイレヤス伝達手段１０５Ａ…送信部１０５Ｂ…受信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐橋弘二静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内 (72)発明者大槻寿志静岡県磐田市東貝塚1578番地エヌティエヌ株式会社内Ｆターム(参考） 2F073 AA35 AB04 AB14 BB01 CD02 CD04 DD01 EE13 FF01 FF03 FG14 3D046 BB28 HH00 HH36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車輪の回転数を検出し、この検出信号に
よりブレーキ制動力の制御を行うアンチロックブレーキ
装置において、車輪の回転部材に装着されたパルサリン
グと、このパルサリングに対峙して車輪支持部材に装着
されたセンサと、車体に設置されて上記制動力の制御を
行う制御回路と、上記車輪支持部材および車体に送信部
および受信部が各々設置され、上記センサの信号をワイ
ヤレスで送受するワイレヤス伝達手段とを備え、上記送信部は、搬送波を上記センサの信号で周波数変調
して微弱電波で送信するものとし、かつ上記搬送波を周
波数が３２２ＭＨｚ以下で、２８３ＭＨｚ以上としたア
ンチロックブレーキ装置。
【請求項２】車輪の回転数を検出し、この検出信号に
よりブレーキ制動力の制御を行うアンチロックブレーキ
装置において、車輪の回転部材に装着されたパルサリン
グと、このパルサリングに対峙して車輪支持部材に装着
されたセンサと、車体に設置されて上記制動力の制御を
行う制御回路と、上記車輪支持部材および車体に送信部
および受信部が各々設置され、上記センサの信号をワイ
ヤレスで送受するワイレヤス伝達手段とを備え、上記ワイレヤス伝達手段は、上記送信部と受信部との磁
気結合によってワイヤレスで送受するものであり、上記
送信部の送信コイル、および受信部の受信コイルを、コ
イル中心が上記車輪の回転軸心に対して直角に、かつ水
平方向になるように配置したアンチロックブレーキ装
置。
【請求項３】上記パルサリングおよび上記センサが発
電機を構成し、上記送信部は上記発電機の発電電力を電
源として用いるものとし、上記送信部の前記発電機に接
続された電源回路に、スーパキャパシタを付加し、上記
車輪の低速回転時の発電電力の低下分を上記スーパキャ
パシタで補うようにした請求項１または請求項２に記載
のアンチロックブレーキ装置。