JP3114354B2 - 速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の速度を検出する
速度検出装置に関し、特に本発明では極低速度を瞬時に
検出することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】従来このような分野の技術として、実開
昭６２−１２８７３号公報に記載された車速検出装置が
ある。従来の速度検出装置では、車両の推進軸の回転に
同期して、例えばトランスミションドリブンギヤの回転
と同一に回転するロータ部に多極着磁したマグネットリ
ング、センサ部に磁気抵抗素子を用いた方法により、回
転に伴う時間の変化から得られる波形をパルスに変換
し、そのパルス間隔を測定しその周期から、又はパルス
信号をカウントしこのカウント数から速度を求めてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
速度検出装置では極低速の場合に、１パルスの間隔が長
く速度を検出するのに時間がかかり過ぎるという問題が
あった。したがって本発明は上記問題点に鑑み極低速度
を瞬時に検出できる速度検出装置を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記問題点を解
決するために、車両の回転軸の回転を検出して車両の速
度を検出する速度検出装置に、複数の波形信号発生手
段、複数の波形信号検出手段、波形変化率導出手段及び
速度導出手段を設ける。前記複数の波形信号発生手段は
前記回転軸の回転に基づき連続的に変化し一回転当たり
複数の波形信号を発生する。

【０００５】前記複数の波形信号検出手段は前記波形信
号を一定の位相差毎に検出する。前記波形変化率導出手
段は各検出された波形信号の変化率を導出し該変化率を
合成する。前記速度導出手段は予め作成してある合成波
形変化率と速度との関係から前記波形変化率導出手段で
得られた波形信号の変化率をパラメータとして速度を求
める。

【０００６】さらに前記複数の波形信号発生手段は多極
着磁したマグネットリングで、前記複数の波形信号検出
手段は前記マグネットリングによって生じる磁界分布の
変化を検出する複数の磁界検出手段で構成してもよい。
また、車速が所定値以上の場合には、前記速度導出手段
で得られた速度の使用を停止するための誤動作防止手段
を設けてもよい。

【０００７】

【作用】本発明の速度検出装置によれば、前記複数の波
形信号発生手段によって前記回転軸の回転に基づき連続
的に変化し一回転当たり複数の波形信号が発生する。前
記複数の波形信号検出手段によって前記波形信号が一定
の位相差毎に検出される。前記波形変化率導出手段によ
って各検出された波形信号の変化率が導出されその変化
率が合成される。したがって複数の波形信号検出手段の
一つが波形信号の波形の傾きが小さく変化率が小さいと
ころで波形を検出しても他の波形信号検出手段が波形の
傾きが大きく変化率が大きいところで波形を検出できる
ので磁界波形の一周期内で一定の変化率が得られる。前
記速度導出手段によって予め作成してある合成波形変化
率と速度との関係から前記波形変化率導出手段で得られ
た波形信号の変化率をパラメータとして車両の極低速度
が求められる。したがって前記複数の波形信号検出手段
の一つで形成される波形信号の変化率の大きさから瞬時
に車両の極低速度を測定することができる。

【０００８】前記複数の波形信号発生手段は多極着磁し
たマグネットリングで、前記複数の波形信号検出手段は
前記マグネットリングによって生じる磁界分布の変化を
検出する複数の磁界検出手段で容易に構成される。車速
が所定値以上の場合には、前記速度導出手段で得られた
速度の使用を停止するための誤動作防止手段を設けるこ
とにより、信頼性の向上が図られる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は本発明の実施例に係る車速信号発生手
段の構成を示す図である。本発明の速度検出装置は、本
図（ａ）に示す複数の波形発生手段１２及び複数の波形
信号検出手段１３を具備する。前記複数の波形発生手段
１２は、例えば複数の磁極を有するマグネットリング１
２１であり、該マグネットリング１２１は、周方向の約
２０箇所に等間隔に磁極を形成した円板上の永久磁石か
らなり、車速に対応した回転数が得られる手段として図
示しないトランスミションドリブンギヤに連結された回
転軸１１に一体的に設けられる。

【００１０】前記複数の波形信号検出手段１３は前記複
数の波形発生手段１２で発生する信号波形を検出するも
のであり、前記マグネットリング１２１の磁界変化を検
出する複数の磁界検出素子、例えばホール素子１３１、
１３２で形成され、前記回転軸１１の近傍に配置され
る。その配置位置は、本図（ａ）のＡ部分を拡大した本
図（ｂ）に示すようになされるが、一例として二つのホ
ール素子１３１、１３２が前記マグネットリング１２１
の回転に伴う磁界分布の変化を電圧の変化として表した
磁界波形Ｈ１、Ｈ２の位相が９０°異なるように配置さ
れる。

【００１１】次にこの複数の波形発生手段１２及び複数
の波形信号検出手段１３から車両の極低速度を求める基
本的動作を説明する。複数の波形発生手段１２では回転
軸１１が一回転すると複数の磁界波形を発生し、複数の
波形信号検出手段１３ではこの各磁界波形を検出する。
複数の波形信号検出手段１３の一つでは、測定される磁
界波形は周期的な波形を有し、車速が大きければ磁界波
形の周期が短くなって磁界波形の時間的変化が大きくな
り、車速が小さければ磁界波形の周期が長くなって磁界
波形の時間的変化が小さくなる。したがって、予め磁界
波形の時間的変化である磁界変化率と車速との関係を求
めておき、検出された磁界波形から磁界変化率を導出す
れば、車両の極低速が瞬時に求められる。しかしなが
ら、一つの波形信号検出手段では磁界波形の一周期には
磁界変化率が大きいところと小さいところがあり、小さ
いところでは磁界変化率から極低速を検出できない。こ
のため、複数の波形信号検出手段１３を設けて一つの波
形信号検出手段で検出する磁界変化率が小さい場合に
は、他方の波形信号検出手段では大きい磁界変化率が検
出できるようにする。

【００１２】以下に本基本的動作を具体的に説明する。
説明の簡単化のために複数の波形信号検出手段１３とし
て二つのホール素子１３１、１３２を用いた場合につい
て説明する。この二つのホール素子はそれぞれ９０°位
相が異なる磁界波形Ｈ１、Ｈ２が得られるように配置さ
れる。これにより、磁界波形変化率はこれら磁界波形を
一定間隔でサンプリングして求められる。これらの磁界
波形は図２に示す如く正弦波として（但し、図２はマグ
ネットリング１２１が一定回転の場合を表わしてい
る）、図中のｚを０°と考えると、その一つの波形は０
°、１８０°、３６０°（数値は一つの磁界波形Ｈ１の
位相を表す）付近で磁界変化率が大きくなるが、９０
°、２７０°付近では磁界変化率は小さくなる。他方の
波形は位相が９０°異なるように配置されているため、
一方の磁界波形変化率が小さいとき他方の磁界波形変化
率が大きくなり、一方の磁界波形変化率が大きいときは
他方の磁界波形変化率が小さくなるため、どちらか磁界
波形変化率の大きい方を検出すればある程度車速に対応
した波形磁界変化率が瞬時に求まることになる。車速と
磁界波形変化率の関係について示すと、例えば、前述し
た磁界検出素子としてホール素子１３１、１３２を二つ
とし、マグネットリング１２１として２０極着磁したも
のを用いた場合、二つのホール素子１３１、１３２の配
置を、各ホール素子が検出する検出波形の位相差が９０
°異なるようにすると、一つのホール素子から検出され
る磁界波形Ｈ１は、 Ｈ１＝Ｂ・ｓｉｎ（２π・ｆ・ｔ） …（１） となり、他方の磁界波形Ｈ２は、 Ｈ２＝Ｂ・ｃｏｓ（２π・ｆ・ｔ） …（２） となる。ここに、Ｂは磁界波形の振幅、ｆはマグネット
リングの回転周波数（Ｈｚ）を表している。なお車速に
対応した回転数が得られるように、このマグネットリン
グを取り付けているため、マグネットリングの回転周波
数と車速は所定の対応関係になっている。

【００１３】図３は二つの磁界検出素子を用いた場合の
単位時間当たりの磁界波形変化量と車速との関係を示す
図である。上記式（１）及び（２）で示す二つの、すな
わち９０°の位相差を有する磁界波形をΔｔ＝５０ｍｓ
でサンプリングすると、本図に示すように車速（０〜約
６Ｋｍ／ｈ）に対して一定の幅を有する単位時間当たり
の磁界波形変化量（ｖ）が磁界波形変化率として得られ
る。

【００１４】以上は二つの磁界検出素子１３１及び１３
２を用いた場合の磁界波形変化率について説明したが、
さらに多くの磁界検出素子を設けた場合についての磁界
波形変化率を説明する。図４は三つの磁界検出素子を用
いた場合の単位時間当たりの磁界波形変化量と車速との
関係を示す図である。三つの磁界検出素子はそれぞれの
磁界波形が６０°の位相差を有すように配置される。本
図に示すよう、磁界波形変化率は上記と同様のサンプリ
ング時間で求めると、車速に対して一定幅の単位時間当
たりの磁界波形変化量が得られ、その変化量幅は、図３
で示すものより狭くなり、精度が向上している。

【００１５】図５は六つの磁界検出素子を用いた場合の
単位時間当たりの磁界波形変化量と車速との関係を示す
図である。本図の場合にはホール素子が六つ用いられる
ため、各検出波形の位相差が３０°となり、本図に示す
ように、図４の場合に比較してさらに単位時間当たりの
磁界波形変化量の幅が小さくなり、速度が高精度で得ら
れることが分かる。

【００１６】次に磁界検出素子１３１及び１３２で検出
された磁界波形変化率から速度の導出する手段について
説明する。図６は本発明の実施例に係る極低速度を導出
する構成を説明する図であり、図７は図６の極低速度検
出手段の各部信号波形を示す図である。本発明の速度検
出装置は、本図に示すように、極低速度を導出するため
に車速パルス発生手段２及び極低速度検出手段３とを具
備する。該車速パルス発生手段２は磁界検出素子１３１
及び１３２からの磁界波形の電気信号をそれぞれ増幅す
る増幅回路２０１及び２０２と、各該増幅信号を入力し
て矩形波に成形する波形整形回路２０３及び２０４と、
各該矩形信号を入力し前記マグネットリング１２の一回
転当たり２０のパルスを出力する合成回路２０５とを含
む。

【００１７】前記極低速度検出手段３は、波形変化率導
出手段３１、速度導出手段３２及び誤動作防止手段３３
を具備する。前記波形変化率導出手段３１は、前記増幅
回路２０１により増幅された磁界波形Ｈ１の電気信号
を、図７（ａ）に示すように、Δｔの２倍の間隔でサン
プリングしΔｔの２倍の間電圧値としてサンプルホール
ドするサンプルホールド回路３０１−ａと、前記磁界波
形Ｈ１の電気信号を、図７（ａ）に示すように、Δｔの
２倍の間隔でかつ前記サンプルホールド回路３０１−ａ
とサンプリングするタイミングをΔｔ時間ずらしてサン
プリングし、Δｔの２倍の間電圧値としてサンプルホー
ルドするサンプルホールド回路３０１−ｂと、前記サン
プルホールド回路３０１−ａ及び３０１−ｂのサンプル
ホールド結果の差を、すなわち、図７（ｂ）に示すよう
に磁界波形Ｈ１のΔｔ間隔の変化量ΔＶ１の如く電圧値
として求める演算回路３０３と、前記変化量ΔＶ１が、
図７（ｃ）に示すように、車速に対応したしきい値以上
か以下か比較し矩形波信号として出力する比較回路３０
５と、同様に、前記増幅回路２０２により増幅された磁
界波形Ｈ２の電気信号を、図７（ｄ）に示すように、Δ
ｔの２倍の間隔でサンプリングしΔｔの２倍の間電圧値
としてサンプルホールドするサンプルホールド回路３０
２−ａと、前記磁界波形Ｈ１の電気信号を、図７（ｄ）
に示すように、Δｔの２倍の間隔でかつ前記サンプルホ
ールド回路３０２−ａとサンプリングするタイミングを
Δｔ時間ずらしてサンプリングし、Δｔの２倍の間電圧
値としてサンプルホールドするサンプルホールド回路３
０２−ｂと、前記サンプルホールド回路３０２−ａ及び
３０２−ｂのサンプルホールド結果の差を、すなわち、
図７（ｅ）に示すように磁界波形Ｈ２のΔｔ間隔の変化
量ΔＶ２の如く電圧値として求め演算回路３０４と、前
記変化量ΔＶ２が、図７（ｆ）に示すように、車速に対
応したしきい値以上か以下か比較し矩形波信号として出
力する比較回路３０６と、該比較回路３０５及び３０６
からの図７（ｃ）及び（ｆ）にそれぞれ示す矩形波を合
成し、図７（ｇ）に示すように出力する合成回路３０７
とを含む。なお図７（ｇ）に示す例では車速がしきい値
以上である。

【００１８】前記速度導出手段３２は、図３に示すよう
に予め得られた磁界変化量と車速との関係から、例えば
複数のコンパレータの基準信号として基準磁界変化量を
予め設定しておくことから、検出磁界変化量がいずれか
の基準磁界変化量を越えたときにこの基準磁界変化量に
対応する速度を求める。このため波形変化率導出手段３
１によって得られた単位時間当たり波形の変化量（変化
率）をパラメータとして速度が図示しない表示部に出力
される。

【００１９】さらに前記誤動作防止手段３３は、車速が
一定値以上の場合に誤動作を防止するための誤動作防止
回路３０８及び車速判定回路３０９を含む。ところで、
磁界検出素子１３１及び１３２によって検出された磁界
分布波形は、車速に対応した回転数が得られるので、車
速が速くなると磁界分布波形の周期も速くなる。前記条
件により磁界分布波形をΔｔ間隔でサンプリングする場
合、車速が速くなると磁界分布波形の周期がΔｔ間隔よ
り短くなる（以後サンプリング定理から外れるとい
う）。前記の場合、Δｔ時間での正しい磁界分布波形の
変化率が検出できなくなる（例えば、前記マグネットリ
ング１２が２０極着磁でロータ一回転２０パルスの矩形
波信号が得られる場合、サンプルホールド回路３０１−
ａ、３０１−ｂ、３０２−ａ、３０２−ｂのサンプリン
グ時間が５０ｍｓの場合、約１１．７Ｋｍ／ｈ以上の車
速でサンプリング定理から外れてしまう）のを回避する
ため、Δｔ間隔でサンプリングする場合、サンプリング
定理から外れる車速を検出する必要がある。したがって
前記誤動作防止回路３０８は、前記合成回路２０５から
車速パルスを基にサンプリング定理から外れる車速を検
出し、矩形波信号を出力する。これにより信頼性の向上
が図れる。

【００２０】また、前記車速判定回路３０９は、速度導
出手段３２の出力信号と、前記誤動作防止回路３０８の
出力信号を合成して、現在の車速がしきい値に設定した
車速より以上か以下かをΔｔ間隔で検出する。図８は本
発明の別の実施例に係る速度検出装置を示す図であり、
図９は図８の極低速度検出手段の動作を説明するフロー
チャートである。図６の極低速度検出手段３はアナログ
回路で示したが、図７に示す実施例は、極低速検出手段
３をマイクロコンピュータ（例えばＡ／Ｄ内蔵、三菱Ｍ
５０９２７）で構成する点で異なる。以下磁界検出素子
を二つ用いた場合について、図９に説明するように、先
ずステップ１０１では、合成回路２０５からの車速パル
スを利用してΔｔ間隔でＡ／Ｄ変換（Analog to Digita
l Conversion) する際にサンプリング定理から外れる車
速かどうか検査する。イエス（外れ）の場合はステップ
１０１に戻る。ノウ（外れない）の場合にはステップ１
０２に進む。

【００２１】ステップ１０２では、Ａ／Ｄ変換する間隔
であるΔｔ時間経過したか検査する。ノウ（経過前）の
場合はステップ１０１に戻り、イエス（経過後）の場合
はステップ１０３に進む。ステップ１０３では、二つの
磁界検出素子１３１及び１３２からの磁界波形をΔｔ間
隔で個々にＡ／Ｄ変換する。

【００２２】ステップ１０４では、前記Ａ／Ｄ変換の結
果を基にΔｔ時間前のＡ／Ｄ変換の結果と今回のＡ／Ｄ
結果を比較して、Δｔ間隔での磁界変化量を二つの波形
について個々に求める。次にステップ１０５で、二つの
磁界変化量の中で磁界変化量の大きい値（ＳΔＶ）を求
める。

【００２３】次にステップ１０６で、図３の磁界変化量
と車速との関係を示すマップによりＳΔＶに対応した車
速を検索する。ステップ１０７で、車速の表示を行う。
以上の実施例においては、磁界変化量のしきい値を一つ
しか設けなかったが、複数の設定することにより複数の
車速を検出することができる。

【００２４】また、今回は磁界検出素子を二つ用いた場
合について示したが、磁界検出素子を複数個（ｎ）用い
ることもできる。この場合一つ一つの磁界検出素子配置
の最適位置は一つ一つの磁界検出素子の検出する磁界波
形の位相差が１８０°／ｎとなる場合である。また、磁
界検出素子として磁気抵抗素子（ＭＲＥ）を利用するこ
とで検出してもよいことは明白である。

【００２５】また、以上は周方向の２０箇所に等間隔に
磁極を形成した円板上の永久磁石を用いたが磁極の数が
２個以上であればよいことは明白である。また、今回は
車両走行中に生じる車速に対応した回転数が得られる場
所としてトランスミションドリブンギヤについて示した
が、その他に前車輪、後車輪、プロペラシャフト、など
車両走行中に生じる車速に対応した回転数が得られる場
所ならどこでもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転軸の回転に基づき連続的に変化する複数の波形信号を
発生させ、一つが波形信号の波形の傾きが小さく変化率
が小さいところで波形を検出しても他の波形信号検出手
段が波形の傾きが大きく変化率が大きいところで波形を
検出できるようにしたので、一周期の波形内で一定の変
化率が得られ、予め作成してある波形変化率と速度との
関係から検出波形信号の変化率をパラメータとして車両
の極低速度が瞬時に求められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る車速信号発生手段の構成
を示す図である。

【図２】各磁界波形の位相差と磁界波形変化率を示す図
である。

【図３】二つの磁界検出素子を用いた場合の単位時間当
たりの磁界波形変化量と車速との関係を示す図である。

【図４】三つの磁界検出素子を用いた場合の単位時間当
たりの磁界波形変化量と車速との関係を示す図である。

【図５】六つの磁界検出素子を用いた場合の単位時間当
たりの磁界波形変化量と車速との関係を示す図である。

【図６】本発明の実施例に係る極低速度を導出する構成
を説明する図である。

【図７】図６の極低速度検出手段の各部信号波形を示す
図である。

【図８】本発明の別の実施例に係る速度検出装置を示す
図である。

【図９】図８の極低速度検出手段の動作を説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２…車速パルス発生手段 ３…極低速度検出手段 １１…回転軸 １２…複数の波形発生手段 １３…複数の波形信号検出発生手段 ３１…波形変化率導出手段 ３２…速度導出手段 ３３…誤動作防止手段 １２１…マグネットリング １３１、１３２…磁界検出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−238463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−174954（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01P 3/42 - 3/489

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の回転軸（１１）の回転を検出して
   車両の速度を検出する速度検出装置において、 前記回転軸（１１）の回転に基づき連続的な複数のサイ
   ン波形からなる磁界波形を発生するように多極着磁した
   マグネットリング（１２）と、 前記マグネットリングによって発生された前記磁界波形
   を検出する複数の磁界検出素子（１３）と、 前記磁界検出素子により検出された各磁界波形を一定時
   間間隔でサンプリングして磁界波形の変化率を導出し、
   変化量の大きい方を常に選択すべく前記変化率を合成す
   る磁界波形変化率導出回路（３１）と、 前記磁界波形変化率導出回路で得られた磁界波形の変化
   率を、予め作成された磁界波形の変化率と車速との関係
   から対応づけて車速を求める速度導出回路（３２）と、 車速が所定値以上の場合には、前記速度導出回路で得ら
   れた速度の使用を停止する誤動作防止回路（３３）と、 を備えたことを特徴とする速度検出装置。