JP2011027448A - Rotation detector and bearing provided with rotation detector - Google Patents
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Description
この発明は、車輪や各種の機器の回転検出、回転角度検出に用いられる回転検出装置、およびその回転検出装置を搭載した回転検出装置付き軸受に関する。 The present invention relates to a rotation detection device used for rotation detection and rotation angle detection of wheels and various devices, and a bearing with a rotation detection device equipped with the rotation detection device.
自動車、鉄道車両等の回転体の回転状態を正確に検出するために、高分解能、高精度な回転信号を得たいという要求がある。車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受においては、アンチロックブレーキシステム制御つまりABS制御に用いられているABSセンサがある。このABSセンサは、現状それ程高い分解能ではない。このようなセンサにより、高分解能な回転検出が可能になると、将来の自動運転、運転アシスト、安全制御等、より高度な車両制御に利用できる。
従来、回転検出装置として、磁気センサが検出したSIN,COS の回転信号入力から、高分解能で逓倍信号を得る回路方式が提案されている(特許文献1)。この回転検出装置の概略構成を図15にブロック図で示す。
In order to accurately detect the rotation state of a rotating body such as an automobile or a railway vehicle, there is a demand for obtaining a high-resolution, high-accuracy rotation signal. In a wheel bearing that supports a wheel rotatably with respect to a vehicle body, there is an ABS sensor used for antilock brake system control, that is, ABS control. This ABS sensor is not so high in resolution at present. When such a sensor can detect rotation with high resolution, it can be used for more advanced vehicle control such as future automatic driving, driving assistance, and safety control.
Conventionally, as a rotation detection device, a circuit method has been proposed in which a multiplied signal is obtained with high resolution from a rotation signal input of SIN and COS detected by a magnetic sensor (Patent Document 1). A schematic configuration of the rotation detection device is shown in a block diagram in FIG.
特許文献1に開示の回転検出装置を車輪用軸受に搭載した場合、逓倍信号により車両の挙動を詳細に検出できるので、より高度な車両制御を行うことができるようになる。しかし、前記回転検出装置の出力信号分解能と標準的に用いられているABS制御装置の入力信号分解能とは異なるため、前記回転検出装置をそのまま標準的なABS制御装置に接続して利用することができない。接続可能とするには、ABS制御装置として入力信号分解能を高めた新規なものが必要となる。すなわち、ABS制御装置では、入力データが従来のデータ数に逓倍したデータ数に増加する。例えば、従来の回転検出装置では車輪の回転を、その1回転あたり48パルスの回転検出信号で検出するのに対して、前記回転検出装置での逓倍数を40とすると、車輪の1回転を1920パルスの回転検出信号で検出することになる。そのため、特に高速回転域では単位時間当たりのABS制御装置への入力データが膨大になり、標準的なABS制御装置では処理ができなくなるか、若しくは処理が遅くなるという問題がある。
When the rotation detection device disclosed in
この発明の目的は、検出対象の回転体の回転速度に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理できる回転検出装置、およびその回転検出装置を搭載した回転検出装置付き軸受を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotation detection device capable of selecting a detection resolution in accordance with the rotation speed of a rotating body to be detected, and capable of processing a rotation detection signal even with a processing control device having a standard input signal resolution, and the rotation detection device It is providing the bearing with a rotation detection apparatus which mounts.
この発明の回転検出装置は、回転自在に設けられ円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出するセンサとを有し、前記エンコーダが取付けられた回転体の回転を検出する回転検出装置において、前記センサの出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段と、この逓倍手段の出力が入力されて少なくとも2種類の互いに異なる倍率のパルスを生成するパルス生成手段と、前記回転体の回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段の検出する回転速度に応じて前記パルス生成手段の生成するパルスのうち1種類の倍率のパルスを選択して出力するパルス選択出力手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によると、エンコーダの被検出極内の位相を逓倍した高倍率の逓倍パルスが逓倍手段から生成され、その逓倍パルスに基づきパルス生成手段において、互いに倍率の異なる2種類以上の回転パルスが生成される。さらに、速度検出手段が検出する検出対象の回転体の回転速度に応じて前記パルス生成手段の生成するパルスのうち1種類の倍率のパルスをパルス選択出力手段で選択して出力している。そのため、回転体の回転速度に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理でき、高精度の回転検出を行うことができる。
A rotation detection device according to the present invention includes an encoder provided rotatably and provided with a plurality of detected poles arranged in a circumferential direction, and a sensor for detecting the detected pole of the encoder, wherein the encoder In the rotation detection device for detecting the rotation of the attached rotating body, a multiplying means for multiplying the phase of the detected pole from the output of the sensor, and an output of the multiplying means is inputted to at least two kinds of different magnifications. A pulse generating means for generating a pulse, a speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotating body, and one of the magnifications of the pulses generated by the pulse generating means according to the rotational speed detected by the speed detecting means. Pulse selection output means for selecting and outputting a pulse is provided.
According to this configuration, a multiplying pulse having a high magnification obtained by multiplying the phase in the detection pole of the encoder is generated from the multiplying means, and based on the multiplied pulse, two or more types of rotation pulses having different magnifications are generated in the pulse generating means. Is done. Further, the pulse selection output means selects and outputs one kind of magnification pulse among the pulses generated by the pulse generation means in accordance with the rotational speed of the detection target rotating body detected by the speed detection means. Therefore, the detection resolution can be selected in accordance with the rotation speed of the rotating body, and the rotation detection signal can be processed even by a processing control device having a standard input signal resolution, so that highly accurate rotation detection can be performed.
この発明において、前記パルス選択出力手段は、前記速度検出手段の検出する回転速度が低速のときに倍率の高いパルスを選択して出力し、回転速度が高速のときに倍率の低いパルスを選択して出力するものとしても良い。この構成の場合、回転速度に左右されることなく単位時間当たりの出力パルス数を少なくすることができるので、この出力パルスを入力して処理するABS制御装置などの処理制御装置が従来の標準的な入力信号分解能のものであっても、十分に対応できる。 In the present invention, the pulse selection output means selects and outputs a pulse with a high magnification when the rotation speed detected by the speed detection means is low, and selects a pulse with a low magnification when the rotation speed is high. May be output. In the case of this configuration, the number of output pulses per unit time can be reduced without being influenced by the rotation speed, so that a processing control device such as an ABS control device that inputs and processes this output pulse is a conventional standard. Even if the input signal resolution is high, it can be adequately supported.
この発明において、前記パルス生成手段は生成するパルスの倍率を連続的に変更可能なものであり、前記パルス選択出力手段は、前記速度検出手段の検出する回転速度に応じた倍率のパルスを連続的に可変選択して出力するものとしても良い。この構成の場合、回転速度の変化に応じて出力パルスの倍率をきめ細かく選択することができる。 In the present invention, the pulse generation means can continuously change the magnification of the generated pulse, and the pulse selection output means continuously applies the pulse having the magnification according to the rotational speed detected by the speed detection means. It is also possible to variably select and output. In the case of this configuration, the output pulse magnification can be finely selected in accordance with the change in rotational speed.
この発明において、前記速度検出手段は、前記センサの出力から回転速度を検出するものであっても良い。
この発明において、前記速度検出手段は、前記センサとは別のセンサの出力から回転速度を検出するものであっても良い。
In this invention, the speed detecting means may detect a rotational speed from the output of the sensor.
In the present invention, the speed detecting means may detect a rotational speed from an output of a sensor different from the sensor.
この発明において、前記パルス生成手段の生成するパルスのうち、最も低い倍率のパルスの倍率を1としても良い。 In the present invention, the pulse magnification of the lowest magnification among the pulses generated by the pulse generation means may be set to 1.
この発明において、前記パルス生成手段が生成するパルスの倍率設定を外部から変更する倍率変更手段を設けても良い。 In the present invention, a magnification changing means for changing the magnification setting of the pulse generated by the pulse generating means from the outside may be provided.
この発明において、前記エンコーダを1つとし、このエンコーダの被検出極を検出するセンサの検出出力を前記逓倍手段に入力するものとしても良い。この構成の場合、高分解能(高倍率)の回転パルスと低分解能(低倍率)の回転パルスとを同時に生成するのに、2種類のセンサを設ける必要がなく、スペース、重量の増加を抑えることができる。 In the present invention, one encoder may be used, and a detection output of a sensor for detecting a detected pole of the encoder may be input to the multiplication means. In the case of this configuration, it is not necessary to provide two types of sensors to simultaneously generate a high resolution (high magnification) rotation pulse and a low resolution (low magnification) rotation pulse, thereby suppressing an increase in space and weight. Can do.
この発明において、前記エンコーダが磁気エンコーダであっても良い。 In the present invention, the encoder may be a magnetic encoder.
この発明において、前記センサが、前記エンコーダの被検出極の並び方向に沿ってセンサ素子が並ぶラインセンサで構成され、演算により2相の正弦波状信号を生成して、1被検出極内の位相を検出するものであっても良い。この構成の場合、被検出極パターンの歪みやノイズの影響が低減されるので、高い精度でエンコーダの位相を検出することが可能である。 In this invention, the sensor is composed of a line sensor in which sensor elements are arranged along the arrangement direction of the detected poles of the encoder, and generates a two-phase sinusoidal signal by calculation to obtain a phase within one detected pole. May be detected. In this configuration, the distortion of the detected pole pattern and the influence of noise are reduced, so that the phase of the encoder can be detected with high accuracy.
この発明において、前記パルス生成手段の生成する少なくとも1種類の倍率のパルスを、互いに位相が異なるA相,B相の位相差信号としても良い。又、位相差が90度異なるA相,B相の位相差信号としても良い。
このように、同じ倍率の回転パルス信号として、互いに位相が90度異なるA相,B相の位相差信号を出力することにより、回転方向の検出が可能となる。この回転検出装置を車両の車輪用軸受に装備した場合には、車両の前進・後退を検出することができる。
In the present invention, at least one type of magnification pulse generated by the pulse generation means may be a phase difference signal of A phase and B phase having different phases. Moreover, it is good also as a phase difference signal of A phase and B phase from which a phase difference differs 90 degree | times.
As described above, the rotation direction can be detected by outputting the phase difference signals of the A phase and the B phase whose phases are different from each other by 90 degrees as the rotation pulse signals having the same magnification. When this rotation detection device is installed in a vehicle wheel bearing, it is possible to detect forward and backward movement of the vehicle.
この発明において、前記センサと、前記逓倍手段と、前記パルス生成手段と、パルス選択出力手段とを、共通のICチップに集積して一体化しても良い。これにより、車輪用軸受などへの回転検出装置の搭載をコンパクトに行なえ、軽量化も可能となる。 In the present invention, the sensor, the multiplication unit, the pulse generation unit, and the pulse selection output unit may be integrated and integrated on a common IC chip. As a result, the rotation detection device can be mounted compactly on a wheel bearing or the like, and the weight can be reduced.
この発明において、前記ICがモールディング材により被覆されていても良い。また、そのモールディング材が樹脂であっても良い。これにより、回転検出装置の防水・耐衝撃性を確保することができる。 In the present invention, the IC may be covered with a molding material. Further, the molding material may be a resin. Thereby, the waterproof and impact resistance of the rotation detection device can be ensured.
この発明において、前記パルス出力手段の出力するパルスに電流出力に変換する電圧/電流変換回路を設けても良い。又、前記パルス出力手段の出力するパルスのうち、倍率の最も低いパルスを電流出力に変換する電圧/電流変換回路を設けても良い。この場合、前記電圧/電流変換回路は前記電流出力として、電流値7mAのパルス信号と電流値14mAのパルス信号を交互に出力するものとしても良い。これにより、回転検出装置の出力信号を処理する処理制御装置の入力信号形態に対応することができる。 In the present invention, a voltage / current conversion circuit for converting a pulse output from the pulse output means into a current output may be provided. A voltage / current conversion circuit for converting a pulse having the lowest magnification among the pulses output from the pulse output means into a current output may be provided. In this case, the voltage / current conversion circuit may alternately output a pulse signal having a current value of 7 mA and a pulse signal having a current value of 14 mA as the current output. Thereby, it can respond to the input signal form of the process control apparatus which processes the output signal of a rotation detection apparatus.
この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明の上記いずれかの構成の回転検出装置を軸受に組み込んだものである。
この構成によると、検出対象の回転体の回転速度に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理できる。また、回転検出装置付き軸受が車輪用軸受である場合には、車速に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能のABS制御装置でも回転検出信号を処理できる。
The bearing with a rotation detection device according to the present invention is obtained by incorporating the rotation detection device according to any one of the above configurations of the present invention into a bearing.
According to this configuration, the detection resolution can be selected according to the rotational speed of the rotating body to be detected, and the rotation detection signal can be processed even by a processing control device having a standard input signal resolution. Further, when the bearing with the rotation detection device is a wheel bearing, the detection resolution can be selected according to the vehicle speed, and the rotation detection signal can be processed even by an ABS control device having a standard input signal resolution.
この発明において、前記軸受が従動輪支持用の車輪用軸受であり、前記センサをキャップで覆っても良い。この構成の場合、外部からの泥水等の浸入を防止でき、回転検出装置の信頼性を向上させることができる。 In the present invention, the bearing may be a wheel bearing for supporting a driven wheel, and the sensor may be covered with a cap. In the case of this configuration, intrusion of muddy water from the outside can be prevented, and the reliability of the rotation detection device can be improved.
この発明において、前記軸受が駆動輪支持用の車輪用軸受であり、転動体を介して相対回転可能とされた外方部材と内方部材の間に形成される軸受空間の軸受端部がシールで密封され、このシールよりも軸受内側の位置に前記センサを設けても良い。この構成の場合も、外部からの泥水等の浸入を防止でき、回転検出装置の信頼性を向上させることができる。 In the present invention, the bearing is a wheel bearing for driving wheel support, and a bearing end portion of a bearing space formed between an outer member and an inner member which are relatively rotatable via a rolling element is sealed. The sensor may be provided at a position inside the bearing with respect to the seal. Also in this configuration, entry of muddy water from the outside can be prevented, and the reliability of the rotation detecting device can be improved.
この発明の回転検出装置は、回転自在に設けられ円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出するセンサとを有し、前記エンコーダが取付けられた回転体の回転を検出する回転検出装置において、前記センサの出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段と、この逓倍手段の出力が入力されて少なくとも2種類の互いに異なる倍率のパルスを生成するパルス生成手段と、前記回転体の回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段の検出する回転速度に応じて前記パルス生成手段の生成するパルスのうち1種類の倍率のパルスを選択して出力するパルス選択出力手段とを備えるので、検出対象の回転体の回転速度に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理できる。
この発明の回転検出装置付き軸受は、この発明の回転検出装置を軸受に組み込んだため、軸受回転輪の回転速度に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理できる。また、回転検出装置付き軸受が車輪用軸受である場合には、車速に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能のABS制御装置でも回転検出信号を処理できる。
A rotation detection device according to the present invention includes an encoder provided rotatably and provided with a plurality of detected poles arranged in a circumferential direction, and a sensor for detecting the detected pole of the encoder, wherein the encoder In the rotation detection device for detecting the rotation of the attached rotating body, a multiplying means for multiplying the phase of the detected pole from the output of the sensor, and an output of the multiplying means is inputted to at least two kinds of different magnifications. A pulse generating means for generating a pulse, a speed detecting means for detecting the rotational speed of the rotating body, and one of the magnifications of the pulses generated by the pulse generating means according to the rotational speed detected by the speed detecting means. Since it has pulse selection output means for selecting and outputting pulses, the detection resolution can be selected according to the rotational speed of the rotating body to be detected, and the standard input signal resolution can be selected. It can process the rotation detection signal in management controller.
In the bearing with a rotation detection device of the present invention, since the rotation detection device of the present invention is incorporated in the bearing, the detection resolution can be selected according to the rotation speed of the bearing rotating wheel. The rotation detection signal can be processed. Further, when the bearing with the rotation detection device is a wheel bearing, the detection resolution can be selected according to the vehicle speed, and the rotation detection signal can be processed even by an ABS control device having a standard input signal resolution.
この発明の一実施形態を図1ないし図5と共に説明する。この実施形態に係る回転検出装置1は、円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたリング状のエンコーダ2と、このエンコーダ2の被検出極を検出するセンサ3と、このセンサ3の出力から前記被検出極内の位相を逓倍数Nに逓倍して逓倍パルスbを発生する逓倍手段4と、この逓倍手段4から生成される逓倍パルスbに基づき少なくとも2種類の互いに異なる倍率の回転パルスを生成するパルス生成手段5と、前記エンコーダ2が取付けられた回転体の回転速度を検出する速度検出手段10と、この速度検出手段10の検出する回転速度に応じて前記パルス生成手段5の生成する回転パルスのうち1種類の倍率の回転パルスを選択して出力するパルス選択出力手段11とを備える。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
エンコーダ2は、例えば図2(A),(B)に半部断面図および斜視図で示すように、被検出極として周面の円周方向に複数の磁極対(磁極NとSの対)2cを等配位置に並べて着磁させた1つのリング状の磁気エンコーダからなり、図示しない検出対象の回転体に対して同心となるように取付けられることで回転自在とされる。この場合、センサ3は、磁気エンコーダ2の磁極N,Sを検出する磁気センサとされ、磁気エンコーダ2の周面に対向するように例えば外径側に配置される。
The
図2の磁気エンコーダ2の構成例は、周面に磁極対2cを着磁させたラジアルタイプであるが、磁気エンコーダ2は図3(A),(B)に半部断面図および斜視図で示すアキシアルタイプのものであっても良い。図3の構成例では、例えば断面をL字形としたリング状の芯金12の円筒部12aの一端から外径側に延びる立板部12bの側面の円周方向に、複数の磁極対2cを等配位置に並べて着磁させていて、回転軸などの回転体の外周面に前記芯金12の円筒部12aを嵌合させることで、回転体に取付けられる。この場合には、磁気センサ3は、磁気エンコーダ2の着磁面に対向するように軸方向に向けて配置される。
The configuration example of the
磁気センサ3は、ここでは図4(B)に示すようなラインセンサ3A,3Bと演算増幅部30とでなる。ラインセンサ3A,3Bは、磁気エンコーダ2の磁極の並び方向に沿って複数の磁気センサ素子3aを等配して並べて構成される。演算増幅部30は、複数の加算回路31,32,33,34とインバータ35とでなる。なお、図4(A)は、磁気エンコーダ2の1磁極の区間を磁界強度に換算して波形図で示したものである。この場合、第1のラインセンサ3Aは、図4(A)における180度の位相区間のうち90度の位相区間に対応付けて配置し、第2のラインセンサ3Bは残りの90度の位相区間に対応付けて配置する。このような配置構成により、第1のラインセンサ3Aの検出信号を加算回路31で加算した信号S1と、第2のラインセンサ3Bの検出信号を加算回路32で加算した信号S2とを別の加算回路33で加算することで、図4(C)に示すような磁界信号に応じたsin 信号を得る。また、信号S1と、インバータ35を介した信号S2とをさらに別の加算回路34で加算することで、図4(C)に示すような磁界信号に応じたcos 信号を得る。このようにして得られた2相の出力信号から、磁極内における位相を検出することができる。
Here, the
磁気センサ3をこのようにラインセンサで構成した場合、磁界パターンの歪みやノイズの影響が低減されるので、高い精度で磁気エンコーダ2の位相を検出することが可能である。
When the
なお、この他の磁気センサ3の例として、磁気エンコーダ2の1磁極対のピッチλを1周期とするとき、90度位相差(λ/4)となるように磁極の並び方向に離して配置したホール素子などの2つの磁気センサ素子を用い、これら2つの磁気センサ素子により得られる2相の信号(sinφ,cosφ) から磁極内位相 (φ=tan-1(sinφ/cos φ))を逓倍して算出するものとしても良い。
As another example of the
この場合の逓倍手段4は、図5に示すように、信号発生手段41と、扇形検出手段42と、マルチプレクサ手段43と、微細内挿手段44とを備える。
信号発生手段41は、前記磁気センサ3の出力である2相の信号sin,cos から、同一の振幅A0 と同一の平均値C0 とを有し、mをn以下の正の整数、iを1〜2m-1 の正の整数として、相次いで互いに2π/2m-1 ずつ位相がずれた、2m-1 個の信号si を生成する手段である。
扇形発生手段42は、2m 個の等しい扇形Pi を定義するようにコード化された、m個のディジタル信号bn-m+1 ,bn-m+2 ,……,bn-1 ,bn を発生する、2m-1 個の信号si によって区切られた2m 個の扇形Pi を検出する手段である。
マルチプレクサ手段43は、上記扇形発生手段42から発生するm個の上記ディジタル信号bn-m+1 ,bn-m+2 ,……,bn-1 ,bn によって制御され、上記信号発生手段41から生成される2m-1 個の上記信号si を処理して、振幅が一連の2m-1 個の上記信号si の上記平均値C0 と第1のしきい値L1 との間にある部分によって構成される一方の信号Aと、振幅が一連の2m-1 個の上記信号si の上記第1のしきい値L1 とこのしきい値よりも高い第2のしきい値L2 との間にある部分によって構成される他方の信号Bとを生成するアナログの手段である。
微細内挿手段44は、所望の分解能を得るために、角度2π/2m の2m 個の上記扇形Pi の各々を角度2π/2n の2n-m 個の同じサブ扇形に細分するようにコード化された、(n−m)個のディジタル信号b1 ,b2 ,……,bn-m-1 ,bn-m (ここではb1 ,b2 ,……,b8 ,b9 )回転パルスに逓倍される。
As shown in FIG. 5, the
The signal generation means 41 has the same amplitude A0 and the same average value C0 from the two-phase signal sin, cos which is the output of the
The sector generating means 42 generates m digital signals bn-
The multiplexer means 43 is controlled by the m digital signals bn-
パルス生成手段5は、前記逓倍手段4から入力されてくる前記被検出極(磁極対)2c内の位相データである逓倍パルスbから、少なくとも2種類の互いに異なる倍率の回転パルスを生成する手段である。ここでは3種類の倍率の回転パルスが各高分解能回転パルス生成部6A,6B,6Cから同時に生成される。逓倍手段4での逓倍数Nが20であるとすると、第1の高分解能回転パルス生成部6Aからは、例えば逓倍数Nそのままの倍率(×20)の回転パルスが出力される。つまり、磁気エンコーダ2の1磁極対2c内の位置(位相)を20個の回転パルスで検出する。また、第2の高分解能回転パルス生成部6Bからは、逓倍パルスbを分周して、例えば逓倍数Nよりも低い所定倍率(×10)の回転パルスが生成される。さらに、第3の高分解能回転パルス生成部6Cからは、逓倍パルスbをさらに分周して、例えば1倍の倍率(×1)の回転パルス(1磁極対に対して1個の回転パルス)が生成される。つまり、第3の高分解能回転パルス出力部6Cは、通常の回転パルスの生成部となるものである。
The pulse generation means 5 is means for generating at least two types of rotation pulses having different magnifications from the multiplication pulse b which is phase data in the detected pole (magnetic pole pair) 2c inputted from the multiplication means 4. is there. Here, rotation pulses having three different magnifications are generated simultaneously from the high-resolution
ここでは、前記パルス生成手段5において生成される回転パルスの倍率は、20倍、10倍、1倍に固定されているが、図1に仮想線で示すように、倍率変更手段7を外部に設け、この倍率変更手段7からの指令により出力される回転パルスの倍率を変更できるようにしても良い。 Here, the magnification of the rotation pulse generated in the pulse generating means 5 is fixed to 20 times, 10 times, and 1 time. However, as indicated by a virtual line in FIG. It is also possible to change the magnification of the rotation pulse output by a command from the magnification changing means 7.
前記速度検出手段10は、磁気センサ3の出力から検出対象の回転体の回転速度を検出する。磁気センサ3、逓倍手段4、パルス生成手段5、速度検出手段10、およびパルス選択出力手段11は、共通のICチップ8に集積して一体化され、パルス選択出力手段11により選択して1種類の倍率の回転パルスが出力される1つの出力端子が設けられている。これにより、車輪用軸受などへの回転検出装置1の搭載をコンパクトに行なえ、軽量化も可能となる。
The speed detection means 10 detects the rotation speed of the rotating body to be detected from the output of the
前記パルス生成手段5で生成され前記パルス選択出力手段11で選択されて出力される倍率の異なる複数種類の回転パルスのうち、最も倍率の低い回転パルス、つまりこの実施形態の場合、1倍の倍率(×1)の回転パルスについては、次段に設けた電圧/電流変換回路9によって電流出力に変換される。具体的には、電流出力として、電流値7mAのパルス信号と電流値14mAのパルス信号が交互に出力される。これにより、回転検出装置1の出力信号を処理する処理制御装置の入力信号形態に対応することができる。
Of a plurality of types of rotation pulses having different magnifications generated by the
前記電圧/電流変換回路9は、前記ICチップ8と共に図示しないプリント基板上に実装され、全体がモールド材により被覆される。モールド材は例えば樹脂である。これにより、回転検出装置1の防水・耐衝撃性を確保することができる。
The voltage /
この構成の回転検出装置1によると、エンコーダ2の被検出極2c内の位相を逓倍した高倍率の逓倍パルスbが逓倍手段4から生成され、その逓倍パルスbに基づきパルス生成手段5において、互いに倍率の異なる2種類以上の回転パルスが生成され、さらに速度検出手段10が検出する検出対象の回転体の回転速度に応じて前記パルス生成手段5の生成する回転パルスのうち1種類の倍率の回転パルスをパルス選択出力手段11で選択して出力しているので、回転体の回転速度に応じて検出分解能を選択できて、標準的な入力信号分解能の処理制御装置でも回転検出信号を処理でき、高精度の回転検出を行うことができる。
According to the
すなわち、例えば車輪用軸受に高分解能の回転検出装置を装備して車輪の回転検出に用いる場合、処理制御装置である車両のABS制御装置の信号処理能力が標準的であると、高速走行時に高分解能回転パルスを入力するとABS制御装置で入力信号を処理できなくなったり、処理が遅れたりする。この回転検出装置1の場合、高分解能であっても、高速走行時にパルス選択出力手段11が低倍率の回転パルスを選択してABS制御装置に入力し、低速走行時に高倍率の回転パルスを選択してABS制御装置に入力すことにより、標準的なABS制御装置でも十分に信号処理が可能となる。
That is, for example, when a wheel bearing is equipped with a high-resolution rotation detection device and used for wheel rotation detection, if the signal processing capability of the vehicle ABS control device, which is a processing control device, is standard, it is high when traveling at high speed. When a resolution rotation pulse is input, the ABS control device cannot process the input signal or the processing is delayed. In the case of this
例えば、前記パルス生成手段5の高分解能回転パルス生成部6A,6B,6Cとして、40倍、20倍、2倍の倍率の回転パルスを生成するものが用意されている場合に、上記パルス選択出力手段11によるパルス選択の一例として、時速40kmまでの速度域では倍率が40倍の回転パルスを選択し、それ以上の速度域では倍率が2倍の回転パルスを選択する、という選択方法で各倍率の回転パルスを速度に応じて選択することができる。
また、他の例として、時速40kmまでの速度域では倍率が40倍の回転パルスを選択し、時速40〜80kmまでの速度域では倍率が20倍の回転パルスを選択し、それ以上の速度域では倍率が2倍の回転パルスを選択する、という選択方法で各倍率の回転パルスを速度に応じて選択することもできる。
For example, when the high-resolution rotation
As another example, a rotation pulse with a magnification of 40 times is selected in a speed range up to 40 km / h, a rotation pulse with a magnification of 20 times is selected in a speed range of 40 to 80 km / h, and a speed range higher than that. Then, it is possible to select the rotation pulse of each magnification according to the speed by the selection method of selecting the rotation pulse having a magnification of 2 times.
このように、パルス選択出力手段11により、速度検出手段10の検出する回転速度が低速のとき倍率の高い回転パルスを選択して出力し、回転速度が高速のとき倍率の低い回転パルスを選択して出力するものとすると、回転速度に左右されることなく単位時間当たりの回転パルス数を少なくすることができるので、この回転パルスを入力して処理するABS制御装置などの処理制御装置が従来の標準的な入力信号分解能のものであっても、十分に対応できる。 Thus, the pulse selection output means 11 selects and outputs a rotation pulse with a high magnification when the rotation speed detected by the speed detection means 10 is low, and selects a rotation pulse with a low magnification when the rotation speed is high. Since the number of rotation pulses per unit time can be reduced without being influenced by the rotation speed, a processing control device such as an ABS control device that inputs and processes this rotation pulse is a conventional method. Even a standard input signal resolution can be adequately accommodated.
また、この実施形態では、エンコーダ2を1つとし、このエンコーダ2の被検出極2cを検出するセンサ3の検出出力を逓倍手段4に入力するものとしているので、高分解能(高倍率)の回転パルスと低分解能(低倍率)の回転パルスとを同時に生成するのに、2種類のセンサを設ける必要がなく、スペース、重量の増加を抑えることができる。
In this embodiment, since there is one
図6は、この発明の回転検出装置の他の実施形態を示す。この回転検出装置1では、速度検出手段10Aが、前記磁気センサ3とは別の外部の不図示センサの出力から検出対象の回転体の回転速度を検出するものとしている。パルス生成手段5Aにおける回転パルス生成部として、逓倍手段4の出力から高倍率の回転パルスを生成する高分解能回転パルス生成部6A(例えば倍率40)と、低倍率の回転パルスを生成する高分解能回転パルス生成部6Bとを有するものとしている。その他の構成は図1の実施形態の場合と同様である。
FIG. 6 shows another embodiment of the rotation detection device of the present invention. In this
図7は、この発明の回転検出装置のさらに他の実施形態を示す。この回転検出装置1では、図1の実施形態において、パルス生成手段5Bにおける高分解能回転パルス生成部6Dを、回転パルスの倍率を連続的に変更可能なもの(例えば40倍〜2倍)とし、パルス選択出力手段11は、前記速度検出手段10の検出する回転速度に応じた倍率の回転パルスを連続的に可変選択して出力するものとしている。その他の構成は図1の実施形態の場合と同様である。
この実施形態の場合、回転速度の変化に応じて出力パルスの倍率をきめ細かく選択することができる。
FIG. 7 shows still another embodiment of the rotation detection device of the present invention. In the
In the case of this embodiment, the output pulse magnification can be finely selected in accordance with the change in rotational speed.
図8は、この発明の回転検出装置のさらに他の実施形態を示す。この回転検出装置1では、図1の実施形態において、パルス生成手段5Cにおける少なくとも1種類の倍率の回転パルスを生成する高分解能回転パルス生成部として、互いに位相が90度異なるA相の回転パルスとB相の回転パルスとを個別に生成する一対の高分解能回転パルス生成部を設けている。ここでは、高倍率のA相・B相の回転パルスを生成する一対の高分解能回転パルス生成部6AA,6AB(倍率40)と、低倍率のA相・B相の回転パルスを生成する一対の高分解能回転パルス生成部6BA,6BBとを設けている。パルス選択出力手段11では、高倍率の回転パルスを選択するときでも、低倍率の回転パルスを選択するときでも、A相とB相の回転パルスを共に出力する。そこで、パルス選択出力手段11にはA相用・B相用として2つの出力端子が設けられる。その他の構成は図1の実施形態の場合と同様である。
FIG. 8 shows still another embodiment of the rotation detection device of the present invention. In the
このように、同じ倍率の回転パルス信号として、互いに位相が90度異なるA相,B相の位相差信号を出力することにより、回転方向の検出が可能となる。この回転検出装置1を車両の車輪用軸受に装備した場合には、車両の前進・後退を検出することができる。
As described above, the rotation direction can be detected by outputting the phase difference signals of the A phase and the B phase whose phases are different from each other by 90 degrees as the rotation pulse signals having the same magnification. When this
図9は、上記したいずれかの実施形態の回転検出装置1を装備した軸受の一例である車輪用軸受の断面図を示す。この車輪用軸受は、自動車等の車両に取付けられるものであり、この明細書において、車両に取付けた状態で車両幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両幅方向の中央側となる側のインボード側と呼ぶ。図10は、この車輪用軸受をインボード側から見た側面図を示す。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of a wheel bearing which is an example of a bearing equipped with the
この車輪用軸受は、外方部材51と内方部材52の間に複列の転動体53を介在させ、車体に対して車輪を回転自在に支持するものであって、上記した回転検出装置1を装備したものである。前記回転検出装置1のエンコーダ2およびセンサ部の外形は、各例毎に、取付形態に応じた形状とされている。
This wheel bearing has a double-
外方部材51は固定側の部材であり、内方部材52は回転側の部材である。各列の転動体53は、各列毎に保持器54に保持されており、外方部材51の内周に形成された複列の転走面55と、内方部材52の外周に形成された複列の転走面56との間に介在する。これら車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされ、両列の転走面55,55,56,56は、互いに接触角が背面合わせとなるように形成されている。
The
図9の例は、いわゆる第3世代型であって、駆動輪支持用に適用した例である。内方部材52は、ハブ輪57と、このハブ輪57の軸部57aのインボード側部の外周に嵌合させた内輪58との2つの部材からなり、ハブ輪57の軸部57aおよび内輪58の外周に上記各列の転走面56がそれぞれ形成されている。ハブ輪57の軸部57aは、内部に等速ジョイントのステム部(図示せず)を挿通させる中心孔57cを有している。内輪58は、ハブ輪57の軸部57aに形成された段差部内に嵌合し、軸部57aのインボード側端に設けられた加締部57aaによりハブ輪57に対して固定されている。ハブ輪57は、アウトボード側の端部近傍の外周に車輪取付フランジ57bを有し、車輪取付フランジ57bにホイールおよびブレーキロータ(いずれも図示せず)が重ね状態で、ハブボルト59によって取付けられる。ハブボルト59は、車輪取付フランジ57bに設けられたボルト取付孔に圧入されている。外方部材51は、全体が一体の部材からなり、外周に車体取付フランジ51bを有している。外方部材51は、車体取付フランジ51bのボルト挿通孔60に挿通されたナックルボルトにより、懸架装置のナックル(図示せず)に取付けられる。
外方部材51と内方部材52間の軸受空間の両端は、接触シール等からなる密封装置61,62によって密封されている。
The example of FIG. 9 is a so-called third generation type, and is an example applied to driving wheel support. The
Both ends of the bearing space between the
回転検出装置1のセンサ部分(センサ3が埋め込まれた部分)13は、外方部材51のインボード側端にセンサ取付部材72を介して取付けられる。センサ取付部材72は、外方部材51の外周面に嵌合して端面に当接するリング状の金属板であり、周方向の一部に、回転検出装置1を取付けるセンサ取付片72aを有している。回転検出装置1の磁気エンコーダ2は、図3に示したアキシアルタイプのものであり、断面L字状の芯金12の立板部12bに多極磁石を設けたものであり、内輪58の外周に嵌合させてある。磁気エンコーダ2は、インボード側の密封装置61の一部を兼ねるものとされる。磁気エンコーダ2とセンサ3とは、アキシアル方向に対向する。センサ部分13からはケーブル8Aが引き出されている。
A sensor portion (portion in which the
この構成の回転検出装置付き車輪用軸受によると、車速に応じて回転検出装置1の検出分解能を選択できるので、回転検出装置1の出力信号を処理する車体側のECUのABS制御装置が標準的なものであっても、回転検出信号を処理できる。すなわち、ABS制御装置の信号処理能力が標準的であると、高速走行時に高分解能回転パルスを入力するとABS制御装置で入力信号を処理できなくなったり、処理が遅れたりするが、高速走行時に低倍率の回転パルスを選択して入力し、低速走行時に高倍率の回転パルスを選択して入力するものとすれば、標準的なABS制御装置でも十分に信号処理が可能となる。
According to the wheel bearing with the rotation detection device of this configuration, the detection resolution of the
図11および図12は、図9、図10に示した例において、従動輪用としたものであって、ハブ輪57は中心孔を有しておらず、中実とされている。外方部材51のインボード側の端部は、内方部材52よりも軸方向に延びていて、その端面開口をキャップ74で覆ってある。キャップ74は、外周縁に設けられた鍔部74aで外方部材51の内周に嵌合して取付けられる。このキャップ74に、磁気エンコーダ2に対向するように、センサ部分13が取付けられている。キャップ74には、回転検出装置1の少なくともセンサ部分13が嵌入された状態で、回転検出装置本体が図示外のボルト、ナットなどを用いて着脱可能に設けられる。キャップ74にセンサ部分13が嵌入れされた状態では、このセンサ部分13を覆うモールド材(弾性部材)の弾性によって、回転検出装置本体との間に形成され得るキャップ74の環状隙間がタイトに密封される構成になっている。磁気エンコーダ2は、内輪58の外周に嵌合して取付けられており、回転検出装置1とアキシアル方向に対面する。
FIGS. 11 and 12 are for the driven wheel in the example shown in FIGS. 9 and 10, and the
この構成の場合、従動輪用への適用に限られるが、キャップ74によって外方部材51の端部開口の全体が覆われるので、外部から回転検出装置1の設置部への泥水等の浸入を防止でき、回転検出装置1の信頼性を向上させることができる。
In the case of this configuration, the application to the driven wheel is limited. However, since the entire end opening of the
図13および図14は、図9、図10に示した例において、インボード側の軸受空間の密封装置61を、磁気エンコーダ2よりも外部に配置したものである。すなわち、外方部材51に取付けられた環状のセンサ取付部材72と内輪58との間に、接触シール等からなる密封装置61を設けている。
この構成の場合、磁気エンコーダ2が密封装置61により、外部空間に対して密封され、磁気エンコーダ2とセンサ部分13との間に異物を噛み込むこと等が防止される。その他の構成,効果は図9、図10の例と同様である。
FIGS. 13 and 14 show an example in which the
In the case of this configuration, the
なお、上記各実施形態の車輪用軸受は、第3世代型の例について述べたが、この発明の回転検出装置付き車輪用軸受は、ハブと軸受とが別々に設けられる第1世代型や第2世代型、内方部材がハブ輪と等速ジョイント外輪とで構成される第4世代型の車輪用軸受にも適用でき、また外方部材が回転側で内方部材が固定側の車輪用軸受に適用することもできる。また、アンギュラ玉軸受型に限らず、各種の車輪用軸受に適用することができる。さらに、回転検出装置1における被検出体は、磁気エンコーダに限らず、例えば金属製のギヤ状のパルサリングであっても良い。
In addition, although the wheel bearing of each said embodiment described the example of the 3rd generation type | mold, the wheel bearing with a rotation detection apparatus of this invention is the 1st generation type | mold and the 1st generation type in which a hub and a bearing are provided separately. It can also be applied to second generation type wheel bearings for the 4th generation type in which the inner member is composed of a hub ring and a constant velocity joint outer ring, and the outer member is for the rotation side and the inner member is for the fixed side wheel. It can also be applied to bearings. Further, the present invention is not limited to the angular ball bearing type, and can be applied to various wheel bearings. Furthermore, the detection target in the
1…回転検出装置
2…エンコーダ
3…センサ
4…逓倍手段
5,5A,5B…パルス生成手段
6A,6AA,6AB,6B,6C,6D…高分解能回転パルス生成部
7…倍率変更手段
8…集積回路
9…電圧/電流変換回路
10,10A…速度検出手段
11…パルス選択出力手段
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記センサの出力から前記被検出極の位相を逓倍する逓倍手段と、この逓倍手段の出力が入力されて少なくとも2種類の互いに異なる倍率のパルスを生成するパルス生成手段と、前記回転体の回転速度を検出する速度検出手段と、この速度検出手段の検出する回転速度に応じて前記パルス生成手段の生成するパルスのうち1種類の倍率のパルスを選択して出力するパルス選択出力手段とを備えたことを特徴とする回転検出装置。 The encoder includes a plurality of detected poles that are rotatably provided and are arranged in the circumferential direction, and a sensor that detects the detected poles of the encoder, and rotates the rotating body to which the encoder is attached. In the rotation detection device to detect,
A multiplier for multiplying the phase of the detected pole from the output of the sensor; a pulse generator for generating pulses of at least two different magnifications by inputting the output of the multiplier; and a rotational speed of the rotating body. And a pulse selection output means for selecting and outputting a pulse of one kind of magnification among the pulses generated by the pulse generation means according to the rotational speed detected by the speed detection means. A rotation detection device characterized by that.
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