JPH08128854A - 車輪速計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高精度の回転速度検出手段を車輪
の車軸に連結し、車輪の回転速度を検出することによ
り、車輪の回転速度の周波数成分と路面の凹凸や車両の
サスペンションの振動等の特有のノイズ成分を区別し、
前記ノイズ成分が容易に解析できることを特徴とする。 【構成】 車輪の回転速度検出手段とその回転速度検出
手段と車輪とを連結する連結手段、及び前記ロータリエ
ンコーダが車軸と同じ動作をするように回転機構とサス
ペンション機構から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の車輪の回転速度
を計測する装置で、特に、車両に後付けで取り付け可能
な車輪速計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両には車輪の回転速度を検出す
るための車輪速センサが取り付けられ、前記車輪速セン
サの信号から求められた車輪の回転速度をもとに、車両
の制御を実施している。例えば、急ブレーキをかけても
車輪がロックしないように制御するアンチロックブレー
キシステム（ＡＢＳ）や、車両の速度を一定に保つよう
に制御するクルーズコントロール（ＣＣ）がある。

【０００３】図６は、車両に取り付けられている車輪速
センサの原理を示す図である。車輪速センサは、車輪と
同一回転するセンサロータ６１、コイル６２、マグネッ
ト６３から構成される。前記センサロータ６１は、磁性
体で作られ、歯が切られているため、歯が切られている
場所と切られていない場所とでは、前記マグネット６３
から発生される磁束が変化し、前記コイル６２には車輪
の回転速度に比例した周波数で誘起電圧が発生する。従
って、車輪が高速回転する場合は周波数は高く、車輪が
低速回転する場合は周波数は低い信号が出力される。

【０００４】そして、車輪速センサから出力された信号
を基に車両の速度が求められる。前記車輪速センサの精
度は、センサロータ６１に切られている歯の数によって
決定される。現在、車両に備え付けられている車輪速セ
ンサの歯の数は４８個で、タイヤ１回転当たり４８個の
パルスが出力される。現状の車輪速センサは性能的には
現状の精度で車輪速の演算誤差は十分に守られており、
さらに高精度のセンサを使用するにはコストアップとな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のような車両に取
り付けられている車輪速センサにおいては、路面の凹
凸、車両のサスペンションの振動、車輪速センサの取り
付け方、車輪速センサの個々のばらつき等により、車輪
速センサからの信号に本来の信号とは異なるノイズが含
まれる場合がある。

【０００６】図７は、車両に取り付けられている車輪速
センサ、及び路面の凹凸、車両のサスペンションによる
振動等のノイズの周波数成分を示す図で、横軸に周波
数、縦軸に出力レベルを示す。路面の凹凸による周波数
成分やサスペンションの振動等のノイズによる周波数成
分は出力レベルが車輪速センサの出力レベルよりも低
く、さらにノイズによる周波数成分は例えば５０ｋｍ／
ｈで走行時の車輪速センサの周波数成分に含まれるノイ
ズＡもあれば含まれないノイズＢもある。従って、ノイ
ズによる周波数成分は例えば５０ｋｍ／ｈで走行時の車
輪速センサの周波数成分とノイズによる周波数成分とを
区別することができず、現状では路面の凹凸の振動、車
両のサスペンションの振動等のノイズ成分等が、どの周
波数成分かまたどの程度のレベルかは正確に把握するこ
とができない。

【０００７】現在、ノイズにより車輪速センサの信号か
ら求められる車両の速度演算結果が異常な値にならない
ように、車輪速センサの信号から車輪速度を演算すると
きにハードあるいはソフトにて図７の波線に示すような
特性のフィルタ処理を実施し、実車等にて問題が無いこ
とを確認していた。そこで、本発明は、車輪速センサの
周波数成分と路面の凸凹、車両のサスペンションの振動
等のノイズの周波数成分を分離可能とし、どのノイズ成
分がどの周波数成分でどの程度のレベルかを解析できる
ようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、第１の発明に関しては、車両の車輪の回転速度の周
波数成分が路面の凹凸や車両のサスペンションの振動等
によるノイズの周波数成分と異なる領域で前記回転速度
を検出する回転速度検出手段と、該回転速度検出手段と
該車輪の軸を連結させる連結手段と、該回転速度検出手
段を車両の車体に固定せしめる固定手段とから成ること
を特徴とする。

【０００９】また、車輪が操舵により回動するとき該車
輪の回動に連動して前記回転速度検出手段を回動させる
回動機構を設けたことを特徴とする。第２の発明に関し
ては、車両の車輪の回転速度の周波数成分が路面の凹凸
や車両のサスペンションの振動等によるノイズの周波数
成分と異なる領域で前記回転速度を検出する回転速度検
出手段と、該回転速度検出手段と該車輪の軸を連結させ
る連結手段と、該回転速度検出手段を路面上から支える
保持手段とから成ることを特徴とする。

【００１０】また、車輪が路面の凹凸等により振動する
とき該車輪に連動して前記回転速度検出手段を振動させ
るサスペンション機構を設けたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】路面の凹凸や車両のサスペンションの振動等に
よるノイズ成分と異なる周波数領域で車輪速を検出する
回転速度検出手段を車両の車輪に後付けで連結し、車輪
の回転速度を演算することにより、前記ノイズの周波数
成分と異なる車輪の回転速度の周波数成分を得ることが
でき、路面の凹凸や車両のサスペンションの振動等のノ
イズの周波数成分や出力レベルが正確に把握できる。

【００１２】また、車両走行時の振動による車輪の上下
動作、操舵による車輪の水平方向の回転動作において
も、前記回転速度検出手段が車輪に連動するように、サ
スペンション機構と回動機構を設けることにより、回転
速度検出手段にストレスがかからない構造にできる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を示す図である。図１
において、１４は車両の車輪１０の回転速度を検出する
回転速度検出手段であるロータリエンコーダである。こ
のロータリエンコーダ１４は、車輪の回転速度の周波数
成分が路面の凹凸や車両のサスペンションの振動等によ
る比較的低周波のノイズの周波数成分と異なるよう高周
波に設定され、車輪１回転当たり例えば１０００パルス
出力されるように構成されている。また、このロータリ
エンコーダ１４は全周にスリットのついた円板が設けら
れスリット部をはさんで発光素子と受光素子を対向させ
る。円板が回転すると、発光素子から照射される一定強
度の光は、スリット部だけを通過するので強度変化を伴
って受光素子へ到達する。この強度変化によりパルスを
発生させ、このパルス周期により車輪１０の回転速度が
検出できる。従ってスリットの数により高精度のロータ
リエンコーダが可能となる。１５はロータリエンコーダ
１４を保護する筐体で、ロータリエンコーダ１４の軸と
車輪１０の軸を連結するために、フランジ１１を車輪１
０に取り付け、車輪１０の車軸を延長するようにフラン
ジ１１に軸１２を取り付け、ロータリエンコーダ１４の
軸とフランジ１１に取り付けられた軸１２とを連結する
ための軸継手１３が取り付けられる。ここで、フランジ
１１、軸１２、軸継手１３で連結手段が構成される。

【００１４】また、前記ロータリエンコーダ１４が自ら
の重さで落ちないように、ロータリエンコーダ１４を車
両に固定化させるため、車両に取り付けられた車体取り
付けステー１７、ロータリエンコーダ１４を取り付ける
ためのロータリエンコーダ取り付けステー１８、車体取
り付けステー１７とロータリエンコーダ取り付けステー
１８を接続するステー接続手段１９及び、ロータリエン
コーダ取り付けステー１８とロータリエンコーダ１４を
接続するための支持手段１６が取り付けられ、ロータリ
エンコーダ１４を車両から支える構造になっている。こ
の車体取付ステー１７、ロータリエンコーダ取付ステー
１８、支持手段１６、ステー接続手段１９で固定手段が
構成される。

【００１５】上述の構成において、車輪１０が回転する
とその回転に応じてフランジ１１、軸１２も回転し、軸
継手１３を介してロータリエンコーダ１４の軸も回転す
る。そして図示しないが前述のロータリエンコーダ１４
内のスリットのついた円板が回転し、円板の回転数に応
じてロータリエンコーダ１４からパルスが出力される。
従って車輪１０の回転数に応じてロータリエンコーダ１
４からパルスが出力される。

【００１６】更に、車両が路面の凹凸等により上下動す
る場合、車両本体と車輪との間には、乗り心地を良くす
るためにサスペンション機構が設けられているため、車
両本体と車輪との間隔が変化する。この場合、上述の構
成では、ロータリエンコーダ１４は車体取付ステー１
７、ロータリエンコーダ取付ステー１８、支持手段１６
により車両の車体に固定化され、車体に応じてロータリ
エンコーダ１４が上下動するため、車輪１０とロータリ
エンコーダ１４との位置が変動し、ロータリエンコーダ
１４にストレスがかかる恐れがある。

【００１７】そこで、ロータリエンコーダ１４にストレ
スがかからないように、車両の上下動に応じて支持手段
１６が上下に動作して、ロータリエンコーダ１４が車輪
に連動するようなサスペンション機構を設ける。図２
は、図１の支持手段１６を拡大した図でサスペンション
機構の詳細を示す図で、図２（ａ）は支持手段１６がコ
イルスプリングでサスペンション機構を行うもので、パ
イプ２１、可動パイプ２２、コイルスプリング２３で支
持手段１６が構成される。パイプ２１はロータリエンコ
ーダ取り付けステー１８に固定され、中が空洞になって
おり可動パイプ２２が入り込む構造になっている。そし
て可動パイプ２２はロータリエンコーダ１４を保護する
筐体１５に固定されている。

【００１８】そしてコイルスプリング２３はロータリエ
ンコーダ取り付けステー１８と可動パイプ２２とに両端
が固定されており、ロータリエンコーダ１４はコイルス
プリング２３を介してロータリエンコーダ取り付けステ
ー１８に接続される。従って、車両が上下に振動しても
ロータリエンコーダ取り付けステー１８は車体に連動
し、ロータリエンコーダ１４は車輪１０に連動する。こ
の振動による車体と車輪１０との間隔もコイルスプリン
グ２３が伸び縮みすることにより可変するため、ロータ
リエンコーダ１４は振動によるストレスがかからない構
造になる。

【００１９】また、図２（ｂ）は支持手段１６がオイル
ダンパでサスペンション機構を行うもので、外筒２５、
バルブ２６、内筒２７で支持手段１６が構成される。外
筒２５はロータリエンコーダ取り付けステー１８に固定
され、内筒２７が内側に入り込み、さらにその内側にバ
ルブ２６が入り込む構造になっている。内筒２７はロー
タリエンコーダ１４を保護する筐体１５に固定され、内
部にオイル２８が充填されている。バルブ２６はロータ
リエンコーダ取り付けステー１８に固定され、内筒２７
の内部に入り込む構造になっている。

【００２０】従って、車両が上下に振動してもロータリ
エンコーダ取り付けステー１８は車体に連動し、ロータ
リエンコーダ１４は車輪１０に連動する。内筒２７内に
充填されたオイル内をバルブ２６が上下に移動すること
により上下動に対するクッションの役割を行い、振動に
よる車体と車輪１０との間隔も可変するため、ロータリ
エンコーダ１４は振動によるストレスがかからない構造
になる。

【００２１】上記のサスペンション機構により、ロータ
リエンコーダ１４は車両の車輪に連動するため、車両の
上下動に対してロータリエンコーダ１４にストレスがか
からない構造になっている。ここでサスペンション機構
をオイルダンパ、コイルスプリングで行っているが、こ
の両者を組み合わせてもよいし、また、摩擦ダンパやマ
スダンパ等の他の方法を使用してもよい。

【００２２】更にまた、カーブ等で操舵動作が行われる
場合、カーブを曲がるため車輪は水平方向に回転する。
この場合、上述の構成ではロータリエンコーダ１４は車
体に車体取り付けステー１６、ロータリエンコーダ取り
付けステー１７、支持手段１８により固定化されている
ため、カーブ等で車輪１０が水平方向に回転した場合、
車輪とロータリエンコーダ１４との位置が変わり、ロー
タリエンコーダ１４にストレスがかかる場合がある。

【００２３】そこで、ロータリエンコーダ１４にストレ
スがかからないように、ロータリエンコーダ取り付けス
テー１８が水平方向に回転動作して、ロータリエンコー
ダ１４が車輪に連動するような回転機構が設けられる。
図３は、図１のステー接続手段１９を拡大した図で回転
機構の詳細を示し、図３中（ａ）は斜視図、（ｂ）は断
面図を示す。

【００２４】車体に固定される車体取り付けステー１７
に、一定のトルクがかかると回転する軸を持つロータリ
ダンパー３１の本体をネジ３２で固定し、ロータリダン
パー軸３３にロータリエンコーダ取り付けステー１８を
取り付け、押え３４で上部を押さえる。ロータリダンパ
ー軸３３は非円形で、その形状に合わせてロータリエン
コーダ取り付けステー１８に穴が形成され、ロータリダ
ンパー軸３３に嵌合させる。従って、ロータリダンパー
軸３３とロータリエンコーダ取り付けステー１８とは一
体となって動作する。

【００２５】上記の回転機構により、カーブ等で車輪が
水平方向に回転動作する場合、その回転動作に合わせて
ロータリエンコーダ取り付けステー１８がロータリダン
パー軸３３と共に回転し、その動作に応じてロータリエ
ンコーダ１４も車輪の水平回転に合わせて動作する。こ
の回転機構により、ロータリエンコーダ１４は車両の車
輪に連動するため、車両の操作動作に対してロータリエ
ンコーダ１４にストレスがかからない構造になってい
る。また、一定トルクがかからないとロータリダンパー
軸３３が動かないようにしたのは、車両の加減速等でロ
ータリダンパー軸３３が容易に動かないようにするため
である。

【００２６】上述の車輪速計測装置により、車輪１０の
回転に同期して、車輪１０に取り付けられたフランジ１
１及び軸１２も回転し、軸継手１３を介してロータリエ
ンコーダ１４の軸も回転するため、その回転速度に応じ
たパルス信号がロータリエンコーダ１４から出力され
る。このパルス信号は、高精度のロータリエンコーダ１
４を使用しているため、周波数成分がノイズの周波数成
分とは異なる高い周波数成分になる。図５は本発明の車
輪速センサの周波数成分を示す図で、図５に示すよう
に、路面の凹凸、サスペンションの振動等のノイズによ
る周波数成分ノイズＡ、ノイズＢと、ロータリエンコー
ダ１４による車輪速、例えば５０ｋｍ／ｈの周波数成分
とを分離することができ、どのノイズ成分がどの周波数
成分でどの程度のレベルかを解析することが可能とな
る。そして解析されたノイズ成分を基に現状の車輪速セ
ンサから車輪速度を演算するときに、応答性を満足し、
且つノイズ成分を除去することができるフィルタ定数を
決定することができる。

【００２７】またロータリエンコーダ１４は支持手段１
６、ロータリエンコーダ取り付けステー１８、車体取り
付けステー１７を介して車両に取り付けられるため、ロ
ータリエンコーダは自らの重さで落ちることは無く、車
両の上下動、操舵による水平回転動作に対してもサスペ
ンション機構や回転機構が設けられているため、ロータ
リエンコーダ１４にストレスがかからない構造になって
いる。

【００２８】従って、車両に後付けで車輪速度を測定す
ることができ、前記ノイズ成分と異なる周波数領域で車
輪速を検出する高精度のロータリエンコーダを使用する
ことにより、ロータリエンコーダの周波数成分と車両の
振動等によるノイズの周波数成分とを分離することがで
き、どのノイズ成分がどの周波数成分でどの程度のレベ
ルかを解析することが可能となる。そして解析されたノ
イズ成分を基に現状の車輪速センサから車輪速度を演算
するときに、応答性を満足し、且つノイズ成分を除去す
ることができるフィルタ定数を決定することができる。

【００２９】図４は、本発明の第２の実施例を示す図で
ある。図４において、４４は車両の車輪４０の回転速度
を検出する回転速度検出手段であるノイズ成分と異なる
周波数領域で車輪速を検出する高精度のロータリエンコ
ーダ、４５はロータリエンコーダ４４を保護する筐体で
ある。そして、ロータリエンコーダ４４の軸と車輪４０
の軸を連結するために、フランジ４１を車輪４０に取り
付け、車輪４０の車軸を延長するようにフランジ４１に
軸４２を取り付け、ロータリエンコーダ４４の軸とフラ
ンジ４１に取り付けられた軸４２とを連結するために軸
継手４３が取り付けられる。ここでフランジ４１、軸４
２、軸継手４３で連結手段が構成される。

【００３０】そして、前記ロータリエンコーダ４４が自
らの重さで落ちないように、保持手段として路面に車輪
が接触する接地車輪４７、及び接地車輪４７とロータリ
エンコーダ４４とを接続する支持手段４６が取り付けら
れ、ロータリエンコーダ４４を路面から支える構造にな
っている。また、支持手段４６が図２に示すようなサス
ペンション機構を備えることにより、車両が路面の凹凸
等により上下動する場合でも、ロータリエンコーダ４４
は車両の車輪に連動して動作するため、ロータリエンコ
ーダ４４にストレスがかからない構造が可能となる。ま
た、カーブ等で車輪が水平回転動作する場合に関して
は、接地車輪４７を使用しているため、車輪の水平回転
動作に合わせてロータリエンコーダ４４も連動し、ロー
タリエンコーダ４４にはストレスがかからない構造とな
る。

【００３１】上述の車輪速計測装置により、車輪の回転
速度に応じたパルス信号がロータリエンコーダ４４から
出力される。このパルス信号は、ノイズ成分と異なる周
波数領域で車輪速を検出する高精度のロータリエンコー
ダを使用しているため、ロータリエンコーダ４４の周波
数成分が高くなり図５のようにノイズによる周波数成分
とロータリエンコーダ４４による車輪速の周波数成分と
を分離することができ、ノイズの周波数成分を検出する
ことができる。

【００３２】また、ロータリエンコーダ４４は支持手段
４６、接地車輪４７を介して路面に支持されるため、ロ
ータリエンコーダ４４は自らの重さで落ちることは無
く、車両の上下動、操舵による水平回転動作に対して
も、サスペンション機構及び接地車輪により、ロータリ
エンコーダにストレスがかからない構造になっている。
従って、車両に後付けで車輪速度を測定することがで
き、ノイズ成分と異なる周波数領域で車輪速を検出する
高精度のロータリエンコーダを使用することにより、ロ
ータリエンコーダの周波数成分と車両の振動等によるノ
イズの周波数成分とを分離することができ、どのノイズ
成分がどの周波数成分でどの程度のレベルかを解析する
ことが可能となる。そして解析されたノイズ成分を基に
現状の車輪速センサから車輪速度を演算するときに、応
答性を満足し、且つノイズ成分を除去することができる
フィルタ定数を決定することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明では回転速度検出
手段を車両の車軸に連結し、車軸の回転速度を演算する
ことにより、車両の回転速度の周波数成分と路面の凹凸
や車両のサスペンションの振動等によるノイズの周波数
成分とを分離することができ、路面の凹凸や車両のサス
ペンションの振動等の特有のノイズの周波数成分や出力
レベルが正確に把握できる。そして、このノイズの周波
数成分や出力レベルを基に、従来の車輪速センサのフィ
ルタ設計の参考資料とすることができる。また、サスペ
ンション機構や回動機構を設けることにより、車両の上
下動作や回転動作に対して、回転速度検出手段にストレ
スがかからない構造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図

【図２】本発明の第１の実施例のサスペンション機構の
詳細を示す図

【図３】本発明の第１の実施例の回転機構の詳細を示す
図

【図４】本発明の第２の実施例の示す図

【図５】本発明の車輪速センサの周波数成分を示す図

【図６】車両に取り付けられている車輪速センサの原理
図

【図７】車両に取り付けられている車輪速センサの周波
数成分を示す図

【符号の説明】

１０：車輪 １１：フランジ １２：軸 １３：軸継手 １４：ロータリエンコーダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の車輪の回転速度の周波数成分が路
   面の凹凸や車両のサスペンションの振動等によるノイズ
   の周波数成分と異なる領域で前記回転速度を検出する回
   転速度検出手段と、該回転速度検出手段と該車輪の軸を
   連結させる連結手段と、該回転速度検出手段を車両の車
   体に固定せしめる固定手段とから成ることを特徴とする
   車輪速計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車輪速計測装置におい
   て、車輪が操舵により回動するとき該車輪の回動に連動
   して前記回転速度検出手段を回動させる回動機構を設け
   たことを特徴とする車輪速計測装置。
3. 【請求項３】 車両の車輪の回転速度の周波数成分が路
   面の凹凸や車両のサスペンションの振動等によるノイズ
   の周波数成分と異なる領域で前記回転速度を検出する回
   転速度検出手段と、該回転速度検出手段と該車輪の軸を
   連結させる連結手段と、該回転速度検出手段を路面上か
   ら支える保持手段とから成ることを特徴とする車輪速計
   測装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項３記載の車輪速計
   測装置において、車輪が路面の凹凸等により振動すると
   き該車輪に連動して前記回転速度検出手段を振動させる
   サスペンション機構を設けたことを特徴とする車輪速計
   測装置。