JP2010060399A - 回転検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気抵抗効果素子を使用して、車輪を支持する回転体の回転数を検出するとともに回転体の傾きを検出できる回転検出装置を得る。
【解決手段】 自動車のタイヤを支持する回転体にリング状の磁石を装備し、この磁石のアキシャル方向に対向する磁気抵抗効果素子を設ける。磁気抵抗効果素子は、磁石からの漏れ磁束で自由磁性層の磁化が飽和しないように使用する。回転体および磁石が回転するときに、磁気抵抗効果素子で検出された交流波形から得られる矩形波によって回転体の回転数を検出できる。さらに交流波形Ｓのピーク値Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・Ｐ９５を前回の同じ番のピーク値と比較することで、磁石と磁気抵抗効果素子の距離の変動、すなわち回転体の傾きを検出できる。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えば自動車のタイヤを支持する回転体の回転状態を磁気検知素子を用いて検出する回転検出装置に係り、特に、回転体の傾きを前記磁気検知素子を使用して高精度に検出できる回転検出装置に関する。

自動車にはＥＣＵ（Electronic Control Unit）が装備され、このＥＣＵによりアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やエレクトロニックスタビリティコントロール（ＥＳＣ）が制御される。この制御は、車輪と路面の接触状態や車両の姿勢などの情報を得て、エンジンの回転数やギヤの減速比またはブレーキが制御されるが、この制御のための情報として、タイヤの回転状態を検出することが必要である。

一般的には、自動車のタイヤが固定されている支持ホイールに磁石が設けられ、車体側の固定部に前記磁石に対向するホール素子などの磁気検知素子が設けられている。支持ホイールと共に回転する磁石の回転状態を前記磁気検知素子で検知し、その検出信号をＥＣＵに送ることにより、ＥＣＵでタイヤの回転状態を認識できるようにしている。

自動車の前記支持ホイールは転がり軸受を介して主軸に回転自在に支持されているが、転がり軸受を用いた支持部では、軸受のインナーとアウターとの間に相対的に微小な動きが生じるために、車体に横方向への加重が作用すると、支持ホイールの回転中心線が主軸の軸心に対して傾く。この支持ホイールの回転中心線の傾きをセンサで検出できれば、前記ＥＣＵにおいて、カーブ走行時に車体に作用する横方向の加速度の情報を得ることができ、さらに安全走行のための細かな速度制御やブレーキ制御が可能になる。

以下の特許文献１には、タイヤを支持している支持ホイールの回転数と、転がり軸受の微小な動きに起因する支持ホイールの傾きとを、同じホール素子を用いて検出する検出装置が開示されている。

特許文献１に記載された検出装置は、支持ホイールにラジアル磁石が搭載されている。ラジアル磁石は、外周面の着磁面に、円周方向に向けてＮ極とＳ極が交互に着磁されており、この着磁面にラジアル方向からホール素子が対向している。前記着磁面では、Ｎ極とＳ極の境界部が、回転方向に対して斜めの向きとなるようにＶ字形状に形成されている。支持ホイールの回転中心線が傾くと、着磁面とホール素子との対向箇所が軸方向へ位置ずれし、その結果、ホール素子から出力される交流波形の位相がずれる。この位相のずれを認識して、支持ホイールの傾き量を検出するというものである。
特開２００６−３３７３５６号公報

しかし、特許文献１に記載された検出装置は、ラジアル磁石の着磁面で、Ｎ極とＳ極との境界部をＶ字形状としているが、実際に磁石にこのような着磁を行うのは技術的に難しい。

また、特許文献１に記載の検出装置は、交流波形の位相差を検知するものであるが、この位相差は、複数サイクルの交流波形を検出して各サイクルの波形を比較してからでないとその結果を知ることができない。そのため、リアルタイムで支持ホイールの傾きを検知することはできず、きめ細かな回転制御は難しい。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、簡単な構造で、回転体の傾き状態を高精度に検知することができる回転検出装置を提供することを目的としている。

また、本発明は、回転時の回転体の傾き情報をリアルタイムで得ることができる回転検出装置を提供することを目的としている。

本発明は、回転方向に向けてＮ極とＳ極が交互に着磁された着磁面を有する回転体と、前記着磁面に対向する磁気検知素子とを有する回転検出装置において、
前記回転体が回転したときに、前記着磁面からの漏れ磁束の向きの変化を前記磁気検知素子で検知して交流波形を出力する検出部と、前記交流波形のピーク値を検出するピーク検出回路と、異なる時刻に得られた前記交流波形のピーク値どうしを比較する比較部と、前記比較部での比較結果により、前記着磁面と前記磁気検知素子との距離の変動を認識する制御部と、を有することを特徴とするものである。

本発明の回転検出装置は、回転体が回転する際に得られる交流波形のピーク値を検出し、異なる時刻に得られたピーク値を比較しているため、回転体の回転中心線の傾きを高精度に検出できる。また、着磁面は、回転方向に向けてＮ極とＳ極が交互に配置されている単純な磁石で構成できる。

本発明は、さらに前記交流波形を波形整形する波形整形部を有し、前記制御部で、波形整形後の矩形波のピッチの変化を認識して前記回転体の回転数の変化を認識することもできる。

上記構成では、同じ磁気検知素子を使用して、回転体の回転数の変化と、回転体の回転中心線の傾きの変化の双方の情報を得ることができる。

例えば、本発明は、前記磁気検知素子は、固定磁性層と自由磁性層を有する磁気抵抗効果素子であり、前記検出部は、固定磁性層の固定磁化の向きと、前記着磁面からの漏れ磁束の向きに応じて変化する自由磁性層の磁化の向きとの関係で変化する抵抗値を検出するものであり、前記着磁面と前記磁気抵抗効果素子との距離が最短のときに、前記着磁面からの漏れ磁束によって、前記自由磁性層の磁化が飽和しないように構成することが好ましい。

固定磁性層と自由磁性層との磁化の向きの関係で抵抗値が変化する巨大磁気抵抗効果素子を用いた検出部は、得られる交流波形の出力幅が大きいため、この磁気抵抗効果素子を、自由磁性層の磁化が飽和しない範囲で使用すれば、着磁面と磁気抵抗効果素子との距離の変化に対応する交流波形のピーク値の変動を、少ないノイズで高精度に検知することが可能である。ただし、本発明の磁気検知素子は、ＡＭＲ素子やホール素子を使用することも可能である。ただし、出力幅の大きい前記巨大磁気抵抗効果素子またはトンネル効果素子を使用することが最も好ましい。

例えば、本発明は、前記回転体は、主軸に対して転がり軸受を介して回転自在に支持されているものであり、前記制御部は、前記着磁面と前記磁気検知素子との距離の変動を認識することで、回転体の回転中心線と主軸の軸心との傾きを検出することが可能であり、例えば、前記回転体は、自動車のタイヤを支持するものである。

本発明は、前記回転体が１回転する間に、前記ピーク検出回路で得られるピーク値が１番からＮｘ番までのＮｘの数であり、前記比較部で、同じ番のピーク値どうしを比較し、その差が所定幅以上であるときに、前記制御部にピーク値の差を通知するものが好ましい。

１番からＮｘ番までのピーク値のうちの同じ番のピーク値を回転毎に比較することで、１回転の中での回転体の回転中心線の傾きの情報を得ることができ、きめ細かなフィードバック制御が可能になる。

なお、本発明は、必ずしも同じ番のピーク値を比較するものに限定されるものではなく、どのタイミングでピーク値を比較してもよい。異なる時刻に得られたピーク値を比較することで、回転体の回転中における回転中心線の傾き状態の情報を得ることができる。また、１回転で得られる交流波形の全ての波形のピーク値を得るものに限られず、例えば、１波形おきや２波形おきにピーク値を得るものであってもよい。

本発明は、現在のピーク値と、前回の回転における同じ番のピーク値の差とが所定幅以下のときに、メモリに保持されているピーク値を更新することが好ましい。

ピーク値の変化が所定幅以下のときは、保持されているピーク値を毎回更新することで、常に最新の情報を得ながら回転体の傾き情報を検出することが可能になる。

本発明は、簡単な構造で、回転体の回転中心線の傾き状態を高精度に検知できる。また磁石は、回転方向に向けてＮ極とＳ極とが交互に着磁された単純な構造のものでよいため低コストで構成できる。

また、１回転中での回転体の傾きの変化の情報を得て、きめ細かなフィードバック制御を行うことも可能である。

図１は本発明の回転検出装置を使用した自動車の車輪支持部の構造を簡略化して示す説明図である。図２は回転検出装置を示すものであり、（Ａ）は着磁面と磁気抵抗効果素子の対向状態を示すもので図１の一部を拡大して示す正面図、（Ｂ）は着磁面と磁気抵抗効果素子との対向状態をアキシャル方向から見た側面図である。図３（Ａ）は磁気抵抗効果素子を拡大して示す側面図、図３（Ｂ）は複数の磁気抵抗効果素子と着磁面との対向関係を拡大して示す側面図である。図４は図３に示す磁気抵抗効果素子をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面図である。図５は回転検出装置の回路構成を示すブロック図、図６は回転検出装置の検出動作を示すフローチャートである。図７は、図５の回路図の検出部の検知出力を示す線図である。図８と図９は検出動作を示す波形説明図である。

図１に示す自動車の車輪支持部１は、主軸（車軸）２に回転体３，３が回転自在に支持されている。回転体３，３は支持ホイールまたはハブと称されるものであり、その中心穴が、転がり軸受によって主軸２に回転自在に支持されている。そしてそれぞれの回転体３，３に車輪であるタイヤ４，４が固定されている。

自動車の走行時は、主軸２に対して回転体３，３が回転する。カーブ走行時の加速度などにより、車体に横方向への加重が作用すると、転がり軸受の与圧付与後のアウターとインナー間の微小なクリアランスにより、回転体３，３が、主軸２の垂線に対してわずかな角度θだけ傾く。すなわち、回転体３，３の回転中心線が、主軸２の軸心に対して傾く。

車輪支持部１には、左右の回転体３，３のそれぞれに回転検出装置１０，１０が設けられている。この回転検出装置１０は、回転体３の回転数およびその変化を検出するとともに、回転体３，３の傾きθも検出することが可能である。

図２（Ａ）（Ｂ）にも示すように、それぞれの回転検出装置１０では、前記回転体３にリング状の磁石１１が取り付けられている。リング状の磁石１１は、着磁面１１ａがアキシャル方向に向けられている。着磁面１１ａは、回転体３の回転中心線Ｏを中心とする真円形状に形成されている。着磁面１１ａは、回転方向に向けてＮ極とＳ極が交互に着磁されており、全てのＮ極の着磁領域と全てのＳ極の着磁領域は、前記回転中心線Ｏからの開き角度が等角度となるように形成されている。この実施の形態では、Ｎ極の数とＳ極の数が共に４８である。

図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、それぞれの回転検出装置１０では、リング状の磁石１１の着磁面１１ａに、センサ部１２が対向している。センサ部１２は、車体側の固定部に固定された基板１３と、この基板１３に搭載された磁気検知素子２０とを有している。図３（Ｂ）に示すように、磁気検知素子２０は４個の磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有している。磁気抵抗効果素子２０ａと磁気抵抗効果素子２０ｃは、着磁面１１ａの回転方向での同じ位置に対向し、磁気抵抗効果素子２０ｂと磁気抵抗効果素子２０ｄは、着磁面１１ａの回転方向での同じ位置に対向している。そして、磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｃと磁気抵抗効果素子２０ｂ，２０ｄは、Ｎ極とＳ極の着磁を１周期としたときに、半周期分だけ回転方向に間隔を空けて配置されている。

図２（Ａ）に示すように、回転体３，３の回転中心線Ｏが主軸２の軸心と一致しているとき、すなわち回転体３，３が傾いていないとき、図１の左右のそれぞれの回転検出装置１０において、図２（Ａ）に示すように、磁石１１の着磁面１１ａと各磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとの間に、初期に設定されたクリアランスδが設けられている。

図３（Ａ）は、１つの磁気抵抗効果素子２０ａを示しているが、他の３個の磁気抵抗効果素子２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの構造も磁気抵抗効果素子２０ａと同じである。

磁気抵抗効果素子２０ａの平面形状はミアンダパターンである。磁気抵抗効果素子２０ａは、その長手方向が磁石１１の着磁面１１ａと平行で且つ磁石１１の半径方向に向けられている。図４は、図３（Ａ）に示す磁気抵抗効果素子２０ａをＩＶ−ＩＶで切断した断面図であるが、磁気抵抗効果素子２０ａは、基板１３の上に、下地膜を介して反強磁性層２１、固定磁性層２２、非磁性導電層２３、および自由磁性層２４の順に積層されて成膜され、自由磁性層２４の表面が保護層２５で覆われている。そして、自由磁性層２４が長手方向に分離され、隣り合う自由磁性層２４の間にハードバイアス層２６が介在している。個々のハードバイアス層２６はＢ方向に向けて着磁されており、このハードバイアス層２６によって自由磁性層２４がＢ方向に向けて単磁区化されている。

反強磁性層２１は、Ｉｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層２２はＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。非磁性導電層２３はＣｕ（銅）などである。自由磁性層２４は、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層２５はＴａ（タンタル）の層である。また、ハードバイアス層２６はＣｏ−Ｐｔ合金（コバルト−白金合金）などの硬磁性材料で形成されている。

磁気抵抗効果素子２０ａは、反強磁性層２１と固定磁性層２２との反強磁性結合により、固定磁性層２２の磁化の方向が固定されている。図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、この固定磁性層２２の固定磁化の方向Ｐは、磁石１１の着磁面１１ａの接線方向である。なお、ハードバイアス層２６による縦バイアスの向きＢは、磁石１１の半径方向である。

この磁気抵抗効果素子２０ａは、自由磁性層２４の磁化の向きが、固定磁性層２２の固定磁化の方向Ｐと平行なときに電気抵抗が最小になり、自由磁性層２４の磁化の向きが、固定磁化の方向Ｐと逆向きのときに、電気抵抗が最大になる。

図５は、回転検出装置１０の回路部３０を示している。
回路部３０は、４個の磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのブリッジ回路を有している。ブリッジ回路は、磁気抵抗効果素子２０ａと磁気抵抗効果素子２０ｂが直列に接続されて、この直列部に電源電圧Ｖｃｃが与えられているとともに、磁気抵抗効果素子２０ａと磁気抵抗効果素子２０ｂの中間点の電位が差動アンプ３４のマイナス入力部に与えられている。また、磁気抵抗効果素子２０ｄと磁気抵抗効果素子２０ｃが直列に接続されている。この直列部に電源電圧Ｖｃｃが印加されているとともに、磁気抵抗効果素子２０ｄと磁気抵抗効果素子２０ｃの中間点の電位が差動アンプ３４のプラス入力部に与えられている。回路部３０内では、前記ブリッジ回路と差動アンプ３４とで検知部３１が構成されている。

図７は、磁気検知素子２０に与えられる外部磁界の向きおよび強度が変化したときの、差動アンプ３４からの出力電圧の変化を示している。図７の横軸は、磁気検知素子２０に印加される磁界の向きおよびその大きさであり、縦軸が差動アンプ３４からの出力電圧である。横軸は、磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｃに対して固定磁性層２２の固定磁化の方向Ｐと逆向きの磁界が作用し、且つ磁気抵抗効果素子２０ｂ，２０ｄに固定磁化の方向Ｐと同じ向きの磁界が作用したときの磁界の向きおよび大きさを（＋）で示し、それぞれの磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに対して前記と逆の向きの磁界が作用したときの磁界の向き大きさを（−）で示している。

個々の磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにハードバイアス層２６が設けられて、自由磁性層２４がＢ方向へ単磁区化されているため、図７に示すように、磁界の向きが（＋）方向と（−）方向との間で変化する際に、差動アンプ３４の出力電圧の変化にヒステリシスが生じない。

したがって、図８に示すように、前記回転体３と共に磁石１１が回転すると、差動アンプ３４からの出力電圧は、時間軸ｔの経過にしたがって、三角関数の曲線に近似した交流波形Ｓで変化する。回転体３が１回転する間に、図８に示す交流波形Ｓが４８周期得られる。

図２（Ａ）に示す磁石１１の着磁面１１ａからのクリアランスδの大きさおよびそれぞれの磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの特性は、着磁面１１ａからの漏れ磁束で自由磁性層２４の磁化が飽和しないように設定されている。すなわち、図１に示す回転体３の回転中心線Ｏが主軸２の軸心に対して傾いて、磁石１１の着磁面１１ａが磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに最も接近したときでも、自由磁性層２４に作用する漏れ磁界の強度が、図７においてＨｗで示す範囲内に収まって、自由磁性層２４の磁化が飽和しない範囲で、差動アンプ３４から出力が得られるようになっている。

自由磁性層２４の磁化が常に飽和しない範囲で使用されているため、回転体３が回転しているときに、着磁面１１ａと磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとのクリアランスδが変化すると、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、差動アンプ３４から出力される交流波形Ｓのピーク値Ｐが変化する。磁石１１の着磁面１１ａが磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに接近すると、出力電圧は、（＋）側と（−）側の双方でピーク値の絶対値が大きくなる。また、着磁面１１ａが磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから遠ざかると、出力電圧は、（＋）側と（−）側の双方でピーク値の絶対値が小さくなる。

図８と図９では、差動アンプ３４から出力される交流波形Ｓの（＋）波を奇数１，３，５，・・・９５で示し、交流波形Ｓの（−）波を２，４，６，・・・９６で示している。回転体３および磁石１１が１回転する間に得られる（＋）波と（−）波は、共に４８個である。

図５に示す回路部３０では、差動アンプ３４からの出力電圧が波形整形部であるシュミットトリガー回路３７に与えられる。シュミットトリガー回路３７では、差動アンプ３４からの出力電圧が第１のしきい値よりも高くなると、ハイ信号を出力し、出力電圧が第２のしきい値よりも低くなると、ロー信号を出力する。その結果、図８に示すように、シュミットトリガー回路３７から、ＥＣＵの制御部４０に図８に示すように波形整形された矩形波Ｌが与えられる。磁石１１が１回点する間に、シュミットトリガー回路３７から得られる矩形波Ｌの数は４８パルスである。

シュミットトリガー回路３７で設定される第１のしきい値と第２のしきい値は、Ｖｃｃ／２に近い値であり、クリアランスδの変化によって、図９に示す交流波形Ｓの（＋）波のピーク値の絶対値と（−）波のピーク値の絶対値が最小値になったとしても、第１のしきい値と第２のしきい値の絶対値は、前記最小値よりもさらに小さい値に設定されている。したがって、（＋）波のピーク値Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・Ｐ９５と、（−）波のピーク値Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，・・・Ｐ９６の絶対値が変化しても、図８に示すように、シュミットトリガー回路３７から制御部４０に対し、回転体３が１回転する間に、必ず４８パルスの矩形波Ｌが与えられる。

制御部４０では、図８に示す矩形波Ｌをカウントし、その周期の変化によって、回転体３の回転数（回転速度）およびその変動を知ることができる。制御部４０は、矩形波Ｌから認識された回転体３の回転数（回転速度）の変動に応じて、エンジン出力やギヤ比を制御し、またはブレーキを制御する。

図５に示す回路部３０では、差動アンプ３４の出力がピーク検出回路４１に与えられる。ピーク検出回路４１は、差動アンプ３４から与えられる電圧を交流波形Ｓの周期よりも十分に小さい周期でサンプリングするとともに前回のサンプリング値と比較し、サンプリング値が前回の値よりも小さくなったときにその直前のサンプリング値をピーク値として検出する。よって、ピーク検出回路４１では、図９に示す交流波形Ｓの（＋）波のピーク値Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・Ｐ９５が検出され、（−）波のピーク値Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，・・・Ｐ９６は検出されない。したがって、回転体３と磁石１１が１回転（３６０度回転）する間に、ピーク検出回路４１から得られるピーク値は４８個である。ピーク検出回路４１から得られるピーク値はメモリ４２に送られて保持される。

メモリ４２は、少なくとも磁石１１の１回転で得られる４８個のピーク値を格納することができる。この回転検出装置１０では、検出を開始した時点で得られた（＋）波のいずれかのピーク値を「１番」として記憶し、その次に得られたピーク値を「２番」として、「３番」「４番」・・・と順次記憶していく。磁石１１が１回転した最後に得られる（＋）波のピーク値が「Ｎｘ番」である。この実施の形態では、Ｎｘ＝４８である。

最初に磁石１１が１回転する間に得られた「１番」から「Ｎｘ番」までの４８個のピーク値は、メモリ４２に保持された後に、さらに４８個のピーク値が全て比較部４３に送られて保持される。その後の回転で、ピーク検出回路４１で順番に得られるピーク値は、順番にメモリ４２に与えられるが、比較部４３では既に保持されている前回のピーク値と、新たにメモリ４２に送られてくるピーク値とを比較する。このときの比較では、前回の一回転で得られた同じ「番」のピーク値と今回の回転で得られた同じ「番」のピーク値とが比較される。

前記ピーク検出動作を、図６のフローチャートを使用してさらに詳しく説明する。図６では、各ステップを「ＳＴ１」「ＳＴ２」・・・で示している。

ＳＴ１において回転体３が回転を開始し、回転検出装置１０が検出動作を開始すると、最初に得た（＋）波のピーク値（Ｐ１ないしＰ９５のいずれか）を「１番」のピーク値とし、「１番」のピーク値から「４８番」までのピーク値の４８個をメモリ４２に順番に保持し、さらに「１番」から「４８番」までのピーク値を全て比較部４３に移行させる（ＳＴ２）。

ＳＴ３では、比較部４３に保持されているピーク値と、新たにピーク検出回路４１からメモリ４２に送られてくるピーク値とが比較される。ここで、比較部４３に保持されている「１番」のピーク値と、次の回転で送られてくる「１番」のピーク値とが比較される。図９（Ａ）が前回の１回転目に得られたピーク値で、図９（Ｂ）が今回の１回転の間に得られたピーク値とすると、必ず１回転前の同じ「番」の磁極から得られたピーク値どうしが比較される。すなわち、比較部４３では、前回と今回の「１番」のピーク値どうし、「２番」のピーク値どうし、・・・・「Ｎｘ＝４８番」のピーク値どうしが比較され、１回転での比較回数は４８回である。

ＳＴ３において、比較するピーク値どうしの差が予め設定された所定幅を超えないとき（または所定幅以下のとき）は、ＳＴ４に移行し、比較部４３に保持されているピーク値を新たに得られたピーク値に書き換える。この書き換えは、「１番」から「２番」「３番」と順番に行われるが、１回転の間に、４８個の新たに得られたピーク値と、その前の回転で得られた４８個のピーク値のそれぞれの差が、全て所定幅を超えていないときは、ＳＴ５において、比較部４３に保持されている４８個のピーク値が全て書き換えられる。そして、ＳＴ３に移行して、新たに保持されたピーク値と、次の回転で得られるピーク値との比較が再開される。

ＳＴ３において、「１番」「２番」・・・「４８番」のいずれか「ｘ番」のピーク値と、前回（Ｎ−１回）の回転時に得られた「ｘ番」のピーク値との差が所定幅以上であったら（所定幅を超えたら）、ＳＴ６に移行し、ＳＴ７において、「ｘ番」のピーク値が変動したこと、およびその変動幅が制御部４０に通知される。この場合、ＳＴ８では、制御部４０に保持されている「ｘ番」のピーク値が、今回得られたピーク値で書き換えられることはなく、変動していなかった前回（Ｎ−１回）に得られて保持されていた「ｘ番」のピーク値がそのまま残される。そして、ＳＴ９に示すように、その次の回（Ｎ＋１回）の回転において得られた「ｘ番」のピーク値は、その前々回（Ｎ−１回）に得られていた「ｘ番」のピーク値と比較される。ＳＴ９において、（Ｎ＋１回）に得られた「ｘ番」のピーク値と（Ｎ−１回）に得られた「ｘ番」のピーク値との差が前記所定幅を超えていたら、再度ＳＴ６に移行し、ＳＴ７において制御部４０に「ｘ番」のピーク値が変動していることおよびピーク値の差が通知される。

ＳＴ９において、比較部４３に保持されている（Ｎ−１回）に得られた「ｘ番」のピーク値と、今回得られた「ｘ番」のピーク値との差が前記所定幅を超えない状態になったら、ＳＴ５に移行して、比較部４３に保持されている「ｘ番」のピーク値が、新たに得られたピーク値に書き換えられる。

以上のように、比較部４３では「１番」から「Ｎｘ＝４８」番までのピーク値が、前回得られた同じ「番」のピーク値と比較され、常に「同じ番」どうしの比較結果が制御部４０に通知される。したがって制御部４０では、常に回転体３の回転状態を同じ回転位置でリアルタイムで確認することができる。また、同じ「番」のピーク値に所定幅を超える変動がないときは、比較部４３に保持されているその「番」のピーク値を書き換えることで、常に最新のピーク値を比較対象とすることができる。

制御部４０では、比較部４３からの通知により、どの回転位相でどのくらい回転体３の回転中心線が傾いたかを認識でき、これにより、急カーブ走行時に車体に作用している加速度などを知ることができ、走行速度制御やブレーキ制御などの判断基準として使用できるようになる。

図１０は、メモリと比較部の他の実施の形態を示している。
この実施の形態では、メモリがシフトレジスタ４２Ａで構成されている。磁石１１の１回転で得られるピーク値は「１番」から「Ｎｘ＝４８番」であるが、シフトレジスタ４２Ａは「Ｎｘ＋１＝４９番」までピーク値を保持できるようになっている。ピーク検出回路４１から送られてくるピーク値がシフトレジスタ４２Ａで順次保持されてシフトしていくが、このとき比較部４３Ａでは、「１番」のピーク値と「４９番」のピーク値を比較する。「４９番」に格納されているピーク値は、前回得られた「１番」のピーク値である。よって、シフトレジスタ４２Ａに新たなピーク値が与えられる毎に、「１番」と「４９番」のピーク値を比較することで、常に同じ「番」のピーク値を比較できる。

比較部４３Ａでは「１番」と「４９番」のピーク値の差が所定幅以上であったら制御部４０に、その差を通知する。

なお、実際の回転検出装置１０では、４個の磁気抵抗効果素子で構成される磁気検知素子２０がさらに１組設けられており、図３（Ｂ）に示す４個の磁気抵抗効果素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと、他の４個の磁気抵抗効果素子が、磁石１１の回転方向に、Ｎ極とＳ極の着磁周期の１／４だけ位置ずれするように配置されている。このように、配置位相を交流波形の９０度だけ変化させた２組の磁気検知素子２０を設けることで、回転体３の回転方向の識別が可能になる。

なお、前記実施の形態では、回転体３が１回転する間に得られる４８個のピーク値の全てを前回のピーク値と比較演算しているが、例えばピーク値を１個おきや２個おきに比較対照として抽出してもよい。

図１１（Ａ）（Ｂ）は本発明の回転検出装置の他の実施の形態１０Ａを示している。図１１では、磁石１１の外周面であるラジアル面が着磁面１１ｂとなり、この着磁面１１ｂに、回転方向に向けてＮ極とＳ極が交互に着磁されている。そして、図３（Ｂ）に示したのと同じ磁気検知素子２０が、着磁面１１ｂにラジアル方向から対向している。

この実施の形態においても、図５に示す回路部３０を設けることで、回転体３の回転方向を検出できる。また回転体３の回転中心線が主軸２の軸芯に対して傾いたときに、着磁面１１ｂと磁気検知素子２０との対向クリアランスが変化する。そのため、図９に示すように交流波形のピーク値の変化を検出でき、これによって回転体３の傾き状態を認識できるようになる。

本発明の実施の形態の回転検出装置を備えた車輪支持部の説明図、 （Ａ）は磁石の着磁面と磁気検知素子との対向状態を示す正面図、（Ｂ）は着磁面と磁気検知素子との対向状態をアキシャル方向から示す側面図、 （Ａ）は磁気抵抗効果素子を示す側面図、（Ｂ）は着磁面と複数の磁気抵抗効果素子との対向状態を示す側面図、 図３（Ａ）の磁気抵抗効果素子をＩＶ−ＩＶ線で切断した断面拡大図、 回転検出装置の回路部を示す回路ブロック図、 回路部の動作を示すフローチャート、 回路部の検出部の出力を示す線図、 回転数を検出する矩形波の説明図、 交流波形とピーク値との関係を示す説明図、 本発明の他の実施の形態のメモリと比較部の説明図、 （Ａ）（Ｂ）は他の実施の形態の磁石と磁気検知素子との対向状態を示す説明図、

符号の説明

１ 車輪支持部
２ 主軸（車軸）
３ 回転体
４ タイヤ（車輪）
１０ 回転検出装置
１１ 磁石
１１ａ 着磁面
１２ センサ部
１３ 基板
２０ 磁気検知素子
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 磁気抵抗効果素子
３１ 検出部
３４ 差動アンプ
３７ シュミットトリガー回路
４０ 制御部
４１ ピーク検出回路
４２ メモリ
４２Ａ シフトレジスタ
４３，４３Ａ 比較部
Ｓ 交流波形
Ｌ 矩形波
Ｐ 固定磁化の方向
Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・Ｐ９５ ピーク値

Claims (7)

1. 回転方向に向けてＮ極とＳ極が交互に着磁された着磁面を有する回転体と、前記着磁面に対向する磁気検知素子とを有する回転検出装置において、
   前記回転体が回転したときに、前記着磁面からの漏れ磁束の向きの変化を前記磁気検知素子で検知して交流波形を出力する検出部と、前記交流波形のピーク値を検出するピーク検出回路と、異なる時刻に得られた前記交流波形のピーク値どうしを比較する比較部と、前記比較部での比較結果により、前記着磁面と前記磁気検知素子との距離の変動を認識する制御部と、を有することを特徴とする回転検出装置。
2. 前記交流波形を波形整形する波形整形部を有し、前記制御部で、波形整形後の矩形波のピッチの変化を認識して前記回転体の回転数の変化を認識する請求項１記載の回転検出装置。
3. 前記磁気検知素子は、固定磁性層と自由磁性層を有する磁気抵抗効果素子であり、前記検出部は、固定磁性層の固定磁化の向きと、前記着磁面からの漏れ磁束の向きに応じて変化する自由磁性層の磁化の向きとの関係で変化する抵抗値を検出するものであり、前記着磁面と前記磁気抵抗効果素子との距離が最短のときに、前記着磁面からの漏れ磁束によって、前記自由磁性層の磁化が飽和しない請求項１または２記載の回転検出装置。
4. 前記回転体は、主軸に対して転がり軸受を介して回転自在に支持されているものであり、前記制御部は、前記着磁面と前記磁気検知素子との距離の変動を認識することで、回転体の回転中心線と主軸の軸心との傾きを検出することが可能である請求項１ないし３のいずれかに記載の回転検出装置。
5. 前記回転体は、自動車のタイヤを支持するものである請求項４記載の回転検出装置。
6. 前記回転体が１回転する間に、前記ピーク検出回路で得られるピーク値が１番からＮｘ番までのＮｘの数であり、前記比較部で、同じ番のピーク値どうしを比較し、その差が所定幅以上であるときに、前記制御部にピーク値の差を通知する請求項４または５記載の回転検出装置。
7. 現在のピーク値と、前回の回転における同じ番のピーク値の差が所定幅以下のときに、メモリに保持されているピーク値を更新する請求項６記載の回転検出装置。

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