(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構であって、
複数の前記歯部はそれぞれ同一形状であり、
前記回転体の外周には、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成され、
前記第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する前記第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、前記第１の間隔及び前記第２の間隔とは異なる第３の間隔となっており、
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部を有し、
前記センサ部は、
前記回転体が一方向に回転している状態で、前記センサ部に対して前記歯部が通過する毎にパルスを出力し、前記回転体が他方向に回転している状態で、前記センサ部に対して２つの前記歯部の間を通過する毎にパルスを出力する構成となっており、
前記パターン判定部は、
前記回転体が一方向に回転している状態で、前記センサ部の出力信号における、任意のパルスである、第１パルスの立ち下がり時から、第１パルスの次に出力される第２パルスの立ち上がり時までの第１時間と、第２パルスの立ち下がり時から、第２パルスの次に出力される第３パルスの立ち上がり時までの第２時間とを比較した値、及び、第２時間と、第３パルスの立ち下がり時から、第３パルスの次に出力される第４パルスの立ち上がり時までの第３時間とを比較した値の少なくとも一方に基づいて、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定し、
前記回転体が他方向に回転している状態で、第１パルスの立ち上がり時から、第１パルスの立ち下がり時までの第１パルス幅と、第２パルスの立ち上がり時から、第２パルスの立ち下がり時までの第２パルス幅とを比較した値、及び、第２パルス幅と、第３パルスの立ち上がり時から、第３パルスの立ち下がり時までの第３パルス幅とを比較した値の少なくとも一方に基づいて、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定することを特徴とする回転状態検出機構。
【請求項２】
前記パターン判定部は、
前記回転体が、前記センサ部に対して、前記第１歯対が成す第１の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第１出力時間と、前記第１歯対と前記第２歯対とが成す第３の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第２出力時間との比、及び、前記第２歯対が成す第２の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第３出力時間と、前記第２出力時間との比の少なくとも一方を出力する第１除算部と、
該第１除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第１比較部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の回転状態検出機構。
【請求項３】
外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構であって、
複数の前記歯部はそれぞれ同一形状であり、
前記回転体の外周には、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成され、
前記第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する前記第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、前記第１の間隔及び前記第２の間隔とは異なる第３の間隔となっており、
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部を有し、
前記パターン判定部は、
前記センサ部の出力信号における、任意のパルスである、第１パルスのパルス周期と、第１パルスの次に出力される第２パルスのパルス周期とを比較した値、及び、第２パルスのパルス周期と、第２パルスの次に出力される第３パルスのパルス周期とを比較した値の少なくとも一方に基づいて、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定することを特徴とする回転状態検出機構。
【請求項４】
前記パターン判定部は、
前記回転体が、前記センサ部に対して、前記第１歯対を成す一方の歯部と、前記第１歯対が成す第１の間隔とを回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第４出力時間と、前記第１歯対を成す他方の歯部と、前記第１歯対を成す他方の歯部と第２歯対を成す一方の歯部とが成す第３の間隔とを回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第５出力時間との比、及び、前記第２歯対を成す一方の歯部と、前記第２歯対が成す第２の間隔とを回転するまでに前記センサ部が出力する信号の第６出力時間と、前記第５出力時間との比の少なくとも一方を出力する第２除算部と、
該第２除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第２比較部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の回転状態検出機構。
【請求項５】
前記処理部は、前記回転体の角速度が一定か否かを判定する運動状態判定部を有し、
前記パターン判定部は、前記運動状態判定部によって前記回転体の角速度が一定であると判定された場合に、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【請求項６】
前記運動状態判定部は、
前記回転体が、前記センサ部に対して、前記第１歯対が成す第１の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第１出力時間と、前記第１歯対と前記第２歯対とが成す第３の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第２出力時間との比、及び、前記第２歯対が成す第２の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第３出力時間と、前記第２出力時間との比の少なくとも一方を出力する第３除算部と、
該第３除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第３比較部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の回転状態検出機構。
【請求項７】
前記運動状態判定部は、
前記回転体が、前記センサ部に対して、前記第１歯対を成す一方の歯部と、前記第１歯対が成す第１の間隔とを回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第４出力時間と、前記第１歯対を成す他方の歯部と、前記第１歯対を成す他方の歯部と第２歯対を成す一方の歯部とが成す第３の間隔とを回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第５出力時間との比、及び、前記第２歯対を成す一方の歯部と、前記第２歯対が成す第２の間隔とを回転するまでに前記センサ部が出力する信号の第６出力時間と、前記第５出力時間との比の少なくとも一方を出力する第４除算部と、
該第４除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第４比較部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の回転状態検出機構。
【請求項８】
外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構であって、
複数の前記歯部はそれぞれ同一形状であり、
前記回転体の外周には、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成され、
前記第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する前記第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、前記第１の間隔及び前記第２の間隔とは異なる第３の間隔となっており、
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部と、前記回転体の角速度が一定か否かを判定する運動状態判定部を有し、
前記パターン判定部は、前記運動状態判定部によって前記回転体の角速度が一定であると判定された場合に、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定し、
前記運動状態判定部は、
前記回転体が、前記センサ部に対して、前記第１歯対が成す第１の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第１出力時間と、前記第１歯対と前記第２歯対とが成す第３の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第２出力時間との比、及び、前記第２歯対が成す第２の間隔を回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第３出力時間と、前記第２出力時間との比の少なくとも一方を出力する第３除算部と、
該第３除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第３比較部と、を有することを特徴とする回転状態検出機構。
【請求項９】
外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構であって、
複数の前記歯部はそれぞれ同一形状であり、
前記回転体の外周には、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成され、
前記第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する前記第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、前記第１の間隔及び前記第２の間隔とは異なる第３の間隔となっており、
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部と、前記回転体の角速度が一定か否かを判定する運動状態判定部を有し、
前記パターン判定部は、前記運動状態判定部によって前記回転体の角速度が一定であると判定された場合に、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定し、
前記運動状態判定部は、
前記回転体が、前記センサ部に対して、前記第１歯対を成す一方の歯部と、前記第１歯対が成す第１の間隔とを回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第４出力時間と、前記第１歯対を成す他方の歯部と、前記第１歯対を成す他方の歯部と第２歯対を成す一方の歯部とが成す第３の間隔とを回転するまでに、前記センサ部が出力する信号の第５出力時間との比、及び、前記第２歯対を成す一方の歯部と、前記第２歯対が成す第２の間隔とを回転するまでに前記センサ部が出力する信号の第６出力時間と、前記第５出力時間との比の少なくとも一方を出力する第４除算部と、
該第４除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第４比較部と、を有することを特徴とする回転状態検出機構。
【請求項１０】
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルス信号の波形が正常か否かを判定する波形判定部を有し、
前記パターン判定部は、前記波形判定部によってパルス信号の波形が正常であると判定された場合に、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【請求項１１】
前記波形判定部は、
前記センサ部の出力信号における、任意のパルスのパルス幅と、そのパルスの立ち下がり時から、そのパルスの次に出力されるパルスの立ち上がり時までの時間との比を出力する第５除算部と、
該第５除算部によって出力された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第５比較部と、を有することを特徴とする請求項１０に記載の回転状態検出機構。
【請求項１２】
外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構であって、
複数の前記歯部はそれぞれ同一形状であり、
前記回転体の外周には、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成され、
前記第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する前記第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、前記第１の間隔及び前記第２の間隔とは異なる第３の間隔となっており、
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、前記回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部と、前記センサ部から出力されるパルス信号の波形が正常か否かを判定する波形判定部を有し、
前記パターン判定部は、前記波形判定部によってパルス信号の波形が正常であると判定された場合に、前記センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、前記歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定し、
前記波形判定部は、
前記センサ部の出力信号における、任意のパルスのパルス幅と、そのパルスの立ち下がり時から、そのパルスの次に出力されるパルスの立ち上がり時までの時間との比を出力する第５除算部と、
該第５除算部によって出力された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第５比較部と、を有することを特徴とする回転状態検出機構。
【請求項１３】
前記第１の間隔と、前記第２の間隔は同一であることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【請求項１４】
前記第１の間隔と、前記第２の間隔は異なることを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【請求項１５】
前記第３の間隔は、前記第１の間隔及び前記第２の間隔よりも長いことを特徴とする請求項１〜１４いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【請求項１６】
前記処理部は、前記センサ部から出力されるパルスの立ち上がり数と、立ち下がり数との少なくとも一方を数えるカウント部と、前記カウント部の出力信号に基づいて、前記回転体の回転数を算出する回転数処理部と、を有することを特徴とする請求項１〜１５いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【請求項１７】
前記センサ部は、磁束を前記回転体に印加するように配置された磁石と、前記回転体の回転に伴う磁束の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換素子と、該磁電変換素子の出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換部と、を有することを特徴とする請求項１〜１６いずれか１項に記載の回転状態検出機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、被検出歯が等間隔毎に形成されたクランクロータ（回転体）、及び、そのクランクロータの近傍に配置され、被検出歯が通過する毎に通過検出信号（パルス信号）を出力する半導体磁気センサを備える内燃機関のクランク角検出装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した内燃機関のクランク角検出装置では、クランクロータを支持する回転軸が、クランクロータの回転方向に遊びを有するために、外部からの振動などによって、クランクロータが回転方向に振動する虞がある。例えば、クランクロータが、半導体磁気センサに対して、１つの被検出歯と、その被検出歯と隣接する被検出歯との間で振動する場合、パルスが半導体磁気センサから等間隔毎に出力されることとなる。これに対して、クランクロータが正常に回転している場合、被検出歯は等間隔毎に形成されているので、上記した振動時と同様にして、パルスが半導体磁気センサから等間隔毎に出力されることとなる。このように、クランクロータが振動している、クランクロータが正常に回転している、いずれの場合においても、パルスが半導体磁気センサから等間隔毎に出力されるため、クランクロータが正常に回転しているのか否かを判定することが困難であった。
【０００５】
なお、特許文献１には、クランクロータの一部に欠落部を設けることで、欠落部において被検出歯の間隔が他の間隔とは異なる構成例が示されている。このような構成では、クランクロータが１回転した場合、半導体磁気センサからは、その欠落部に対応したパルスが出力されるので、半導体磁気センサから出力される信号に、上記した欠落部に対応したパルスが出力されたか否かを判定することで、クランクロータが正常に回転しているか否かを判定することは可能である。しかしながら、この場合、欠落部に対応したパルスを確実に検出するには、半導体磁気センサに対する欠落部の位置が定まらないので、クランクロータが最長で１回転しなければならない。そのため、クランクロータが正常に回転しているか否かを判定する時間が長くなる、という問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、回転体が正常に回転しているか否かを判定する時間が短縮された回転状態検出機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１，３，８，９，１２に記載の発明は、それぞれ、外周に複数の歯部が所定の間隔で形成された回転体と、該回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部と、該センサ部の出力信号を処理する処理部と、を備える回転状態検出機構であって、複数の歯部はそれぞれ同一形状であり、回転体の外周には、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成され、第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、第１の間隔及び第２の間隔とは異なる第３の間隔となっており、処理部は、センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部を有する。
【０００８】
以下においては、回転体が一方向に回転しているとする。そして、その回転状態において、センサ部は、歯部がセンサ部を通過する度にパルスを出力し、２つの歯部の間がセンサ部を通過する場合にパルスを出力しないものとする。換言すれば、センサ部は、歯部がセンサ部を通過する度に、電圧レベルがＨｉレベルの信号を出力し、２つの歯部の間がセンサ部を通過する度に、電圧レベルがＬｏレベルの信号を出力するものとする。
【０００９】
請求項１，３，８，９，１２に記載の発明では、回転体の外周に、歯部の間隔が第１の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第１歯対と、歯部の間隔が第２の間隔で隣接配置された２つの歯部から成る第２歯対とが交互に複数形成されている。そして、第１歯対を成す１つの歯部と、それと隣接する第２歯対を成す１つの歯部との間隔が、第１の間隔及び第２の間隔とは異なる第３の間隔となっている。
【００１０】
したがって、センサ部は、回転体が第１歯対から第２歯対までを完全に回転するまでに、以下に示す信号を順次出力する。すなわち、センサ部は、第１歯対を成す一方の歯部に対応するＨｉレベルの信号と、第１の間隔に対応するＬｏレベルの信号と、第１歯対を成す他方の歯部に対応するＨｉレベルの信号と、第３の間隔に対応するＬｏレベルの信号と、第２歯対を成す一方の歯部に対応するＨｉレベルの信号と、第２の間隔に対応するＬｏレベルの信号と、第２歯部を成す他方の歯部に対応するＨｉレベルの信号と、を順次出力する。
【００１１】
請求項１，３，８，９，１２に記載の発明では、歯部それぞれが同一形状となっており、上記したＨｉレベルの信号は、歯部の形状に依存するので、その出力時間（パルス幅）は同一となる。これに対して、上記したＬｏレベルの信号は、隣接する歯部の間隔に依存するので、第１の間隔に対応するＬｏレベルの信号の出力時間と、第２の間隔に対応するＬｏレベルの信号の出力時間それぞれは、第３の間隔に対応するＬｏレベルの信号の出力時間とは異なる。このように、回転体が正常に回転している場合、センサ部からは、一定のパルス幅を有するパルスが、歯部の間隔に依存した時間毎に出力される。すなわち、歯部の形成パターンに対応した信号が、センサ部から出力される。
【００１２】
これに対して、例えば、回転体がセンサ部に対して１つの歯部とその歯部と隣接する歯部との間で振動する場合、センサ部からは、パルスが等間隔毎に出力される。このように、回転体が振動している場合、回転体が正常に回転している場合とは異なり、歯部の形成パターンに対応した信号が、センサ部から出力されない。
【００１３】
以上により、パターン判定部によって、パルス信号のパターンが、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定することで、回転体が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００１４】
ところで、回転体の一部に欠落部を設けることで、欠落部において被検出歯の間隔が他の間隔とは異なる構成の場合、回転体が正常に回転しているか否かを確実に判定するには、センサ部に対する欠落部の位置が定まらないので、最長で、回転体が１回転しなければならない。これに対して、請求項１，３，８，９，１２に記載の発明では、複数の第１歯対と第２歯対とが、回転体の外周に交互に形成された構成となっている。したがって、これら発明の場合、回転体が１回転する前に、回転体が正常に回転しているか否かを確実に判定することができる。以上により、請求項１，３，８，９，１２に記載の回転状態検出機構は、回転体の一部に欠落部が設けられた構成と比べて、回転体が正常に回転しているか否かを判定する時間が短縮された構成となっている。
【００１５】
さらに、請求項１に記載の発明では、センサ部が、回転体が一方向に回転している状態で、センサ部に対して歯部が通過する毎にパルスを出力する。そして、パターン判定部は、回転体が一方向に回転している状態で、センサ部の出力信号における、任意のパルスである、第１パルスの立ち下がり時から、第１パルスの次に出力される第２パルスの立ち上がり時までの第１時間と、第２パルスの立ち下がり時から、第２パルスの次に出力される第３パルスの立ち上がり時までの第２時間とを比較した値、及び、第２時間と、第３パルスの立ち下がり時から、第３パルスの次に出力される第４パルスの立ち上がり時までの第３時間とを比較した値の少なくとも一方に基づいて、回転体が正常に回転しているか否かを判定する。
【００１６】
以下、第１歯対を成す一方の歯部がセンサ部を通過した際に出力されるパルスを第１パルスとし、第１歯対を成す他方の歯部がセンサ部を通過した際に出力されるパルスを第２パルスとする。そして、第２歯対を成す一方の歯部がセンサ部を通過した際に出力されるパルスを第３パルスとし、第２歯対を成す他方の歯部がセンサ部を通過した際に出力されるパルスを第４パルスとする。
【００１７】
上記したように、第１の間隔及び第２の間隔と第３の間隔とは異なる。したがって、第１パルスの立ち下がり時から、第２パルスの立ち上がり時までに出力されるＬｏレベルの信号の出力時間（第１時間）、及び、第３パルスの立ち下がり時から、第４パルスの立ち上がり時までに出力されるＬｏレベルの信号の出力時間（第３時間）と、第２パルスの立ち下がり時から、第３パルスの立ち上がり時までに出力されるＬｏレベルの信号の出力時間（第２時間）とは異なる。したがって、第１時間と第２時間とを比較した値、及び、第２時間と第３時間とを比較した値の少なくとも１つを算出し、その値が、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定する。これにより、回転体が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００１８】
なお、請求項１では、回転体が他方向に回転している状態で、センサ部に対して２つの歯部の間を通過する毎にパルスが出力される構成となっている。したがって、回転体が他方向に回転している状態では、上記した第１時間が第１パルスのパルス幅（第１パルス幅）に対応し、第２時間が第２パルスのパルス幅（第２パルス幅）に対応し、第３時間が第３パルスのパルス幅（第３パルス幅）に対応する。これにより、回転体が他方向に回転している状態では、請求項１に記載のように、第１パルス幅（第１時間）と第２パルス幅（第２時間）とを比較した値、及び、第２パルス幅（第２時間）と第３パルス幅（第３時間）とを比較した値の少なくとも一方に基づいて、回転体が正常に回転しているか否かを判定する。すなわち、第１時間と第２時間とを比較した値、及び、第２時間と第３時間とを比較した値の少なくとも１つを算出し、その値が、算出されることが期待される期待値であるか否かを判定する。すなわち、パルス信号のパターンが、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定する。これにより、回転体が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００１９】
以上、示したように、請求項１に記載の発明の場合、回転体が正常に回転しているか否かを判定するには、第１時間と第２時間、若しくは、第２時間と第３時間を得ることができればよい。したがって、回転体がセンサ部に対して、第１歯対を成す一方の歯部から、第１歯対を成す他方の歯部と隣接する第２歯対を成す一方の歯部まで、若しくは、第１歯対を成す他方の歯部から、第２歯部を成す他方の歯部まで回転すれば良い。すなわち、回転体が第１歯対から第２歯対までを完全に回転しなくとも、回転体が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００２０】
なお、請求項１に記載のパターン判定部の具体的な構成としては、例えば請求項２に記載のように、回転体がセンサ部に対して、第１歯対が成す第１の間隔を回転するまでに、センサ部が出力する信号の第１出力時間と、第１歯対と第２歯対とが成す第３の間隔を回転するまでに、センサ部が出力する信号の第２出力時間との比、及び、第２歯対が成す第２の間隔を回転するまでに、センサ部が出力する信号の第３出力時間と、第２出力時間との比の少なくとも一方を出力する第１除算部と、該第１除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第１比較部と、を有する構成を採用することができる。なお、請求項２に記載の所定の範囲は、第１除算部によって算出されることが期待される期待値に、所定の誤差範囲が付加された範囲である。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、回転体が正常に回転しているか否かを判定するパターン判定部が、センサ部の出力信号における、任意のパルスである、第１パルスのパルス周期（第１パルス周期）と、第１パルスの次に出力される第２パルスのパルス周期（第２パルス周期）とを比較した値、及び、第２パルス周期と、第２パルスの次に出力される第３パルスのパルス周期（第３パルス周期）とを比較した値の少なくとも一方に基づいて、回転体が正常に回転しているか否かを判定する。
【００２２】
以下、第１歯対を成す一方の歯部と、第１の間隔をセンサ部が通過するまでにセンサ部から出力される信号の時間を第１パルス周期とし、第１歯対を成す他方の歯部と、第３の間隔をセンサ部が通過するまでにセンサ部から出力される信号の時間を第２パルス周期とする。そして、第２歯対を成す一方の歯部と、第２の間隔をセンサ部が通過するまでにセンサ部から出力される信号の時間を第３パルス周期とする。
【００２３】
上記したように、第１の間隔及び第２の間隔と第３の間隔とは異なるので、第１パルス周期及び第３パルス周期と第２パルス周期とは異なる。したがって、第１パルス周期と第２パルス周期とを比較した値、及び、第２パルス周期と第３パルス周期とを比較した値の少なくとも１つを算出し、その値が、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定する。これにより、回転体が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００２４】
そして、請求項３に記載のパターン判定部の具体的な構成としては、例えば請求項４に記載のように、パターン判定部は、回転体が、センサ部に対して、第１歯対を成す一方の歯部と、第１歯対が成す第１の間隔とを回転するまでに、センサ部が出力する信号の第４出力時間と、第１歯対を成す他方の歯部と、第１歯対を成す他方の歯部と第２歯対を成す一方の歯部とが成す第３の間隔とを回転するまでに、センサ部が出力する信号の第５出力時間との比、及び、第２歯対を成す一方の歯部と、第２歯対が成す第２の間隔とを回転するまでにセンサ部が出力する信号の第６出力時間と、第５出力時間との比の少なくとも一方を出力する第２除算部と、該第２除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第２比較部と、を有する構成を採用することができる。なお、請求項４に記載の所定の範囲は、第２除算部によって算出されることが期待される期待値に、所定の誤差範囲が付加された範囲である。
【００２５】
ところで、回転体の角速度が一定ではない場合、上記した各パルスのパルス周期やパルス幅が変動する。そのため、各パルスのパルス周期やパルス幅などを比較することで回転体が正常に回転しているか否かを算出する場合、比較した値が、回転体の角速度が一定の状態で算出されることが期待される期待値とは異なる虞がある。この場合、回転体が正常に回転しているにも関わらず、回転体が正常に回転していない、という誤った判定が下される虞がある。そこで、請求項５に記載のように、処理部が、回転体の角速度が一定か否かを判定する運動状態判定部を有し、パターン判定部は、運動状態判定部によって回転体の角速度が一定であると判定された場合に、センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定するのが好ましい。これによれば、回転体が正常に回転しているにも関わらず、回転体の角速度が一定ではないために、回転体が正常に回転していない、という誤った判定が下されることが抑制される。
【００２６】
運動状態判定部の具体的な構成としては、例えば請求項６に記載のように、運動状態判定部は、回転体が、センサ部に対して、第１歯対が成す第１の間隔を回転するまでに、センサ部が出力する信号の第１出力時間と、第１歯対と第２歯対とが成す第３の間隔を回転するまでに、センサ部が出力する信号の第２出力時間との比、及び、第２歯対が成す第２の間隔を回転するまでに、センサ部が出力する信号の第３出力時間と、第２出力時間との比の少なくとも一方を出力する第３除算部と、該第３除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第３比較部と、を有する構成を採用することができる。
【００２７】
または、請求項７に記載のように、運動状態判定部は、回転体が、センサ部に対して、第１歯対を成す一方の歯部と、第１歯対が成す第１の間隔とを回転するまでに、センサ部が出力する信号の第４出力時間と、第１歯対を成す他方の歯部と、第１歯対を成す他方の歯部と第２歯対を成す一方の歯部とが成す第３の間隔とを回転するまでに、センサ部が出力する信号の第５出力時間との比、及び、第２歯対を成す一方の歯部と、第２歯対が成す第２の間隔とを回転するまでにセンサ部が出力する信号の第６出力時間と、第５出力時間との比の少なくとも一方を出力する第４除算部と、該第４除算部によって算出された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第４比較部と、を有する構成を採用することができる。なお、請求項６に記載の所定の範囲は、第３除算部によって算出されることが期待される期待値に、所定の誤差範囲が付加された範囲である。また、請求項７に記載の所定の範囲は、第４除算部によって算出されることが期待される期待値に、所定の誤差範囲が付加された範囲である。請求項８に記載の発明は、上記した効果に加え、請求項５，６に記載の発明と同等の効果を奏することができる。また、請求項９に記載の発明は、上記した効果に加え、請求項５，７に記載の発明と同等の効果を奏することができる。
【００２８】
ところで、回転体が回転している状態で、回転状態検出機構に振動が印加された場合、上記した各パルスのパルス周期やパルス幅が変動する。そのため、各パルスのパルス周期やパルス幅などを比較することで回転体が正常に回転しているか否かを算出する場合、比較した値が、回転体に振動が印加されていない状態で算出されることが期待される期待値とは異なる虞がある。この場合、回転体が正常に回転しているにも関わらず、回転体が正常に回転していない、という誤った判定が下される虞がある。そこで、請求項１０に記載のように、処理部が、センサ部から出力されるパルス信号の波形が正常か否かを判定する波形判定部を有し、パターン判定部は、波形判定部によってパルス信号の波形が正常であると判定された場合に、センサ部から出力されるパルス信号のパターンが、歯部の形成パターンに対応しているか否かを判定するのが好ましい。これによれば、回転体が正常に回転しているにも関わらず、回転体に印加された振動によって、回転体が正常に回転していない、という誤った判定が下されることが抑制される。
【００２９】
波形判定部の具体的な構成としては、例えば請求項１１に記載のように、波形判定部は、センサ部の出力信号における、任意のパルスのパルス幅と、そのパルスの立ち下がり時から、そのパルスの次に出力されるパルスの立ち上がり時までの時間との比を出力する第５除算部と、該第５除算部によって出力された値が所定の範囲内に収まっているか否かを判定する第５比較部と、を有する構成を採用することができる。なお、請求項１１に記載の所定の範囲は、第５除算部によって算出されることが期待される期待値に、所定の誤差範囲が付加された範囲である。請求項１２に記載の発明は、上記した効果に加え、請求項５１０，１１に記載の発明と同等の効果を奏することができる。
【００３０】
請求項１３に記載のように、第１の間隔と、第２の間隔が同一の構成を採用することができる。若しくは、請求項１４に記載のように、第１の間隔と、第２の間隔が異なる構成を採用することもできる。また、請求項１５に記載のように、第３の間隔は、第１の間隔及び第２の間隔よりも長い構成を採用することができる。
【００３１】
請求項１６に記載のように、処理部は、センサ部から出力されるパルスの立ち上がり数と、立ち下がり数との少なくとも一方を数えるカウント部と、カウント部の出力信号に基づいて、回転体の回転数を算出する回転数処理部と、を有する構成を採用することができる。
【００３２】
請求項１７に記載のように、センサ部は、磁束を回転体に印加するように配置された磁石と、回転体の回転に伴う磁束の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換素子と、該磁電変換素子の出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換部と、を有する構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】参考例としての回転体とセンサ部の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示すセンサ部から出力されるパルス信号と歯部との対応関係を示す図であり、（ａ）は、歯部の形成パターン、（ｂ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｃ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。
【図３】第１実施形態に係る回転体とセンサ部の概略構成を示す正面図である。
【図４】図３に示すセンサ部から出力されるパルス信号と歯部との対応関係を示す図であり、（ａ）は、歯部の形成パターン、（ｂ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｃ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。
【図５】回転体が第１歯対から第２歯対までを完全に回転するまでに出力されるパルス信号を説明するための波形図であり、（ａ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｂ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。
【図６】第１実施形態に係る処理部の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図７】回転体の変形例を説明するための正面図である。
【図８】図７に示すセンサ部から出力されるパルス信号と歯部との対応関係を示す図であり、（ａ）は、歯部の形成パターン、（ｂ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｃ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を説明する前に、図１及び図２に基づいて、参考例としての回転状態検出機構１００を説明する。
（参考例）
図１は、参考例としての回転体とセンサ部の概略構成を示す正面図である。図２は、図１に示すセンサ部から出力されるパルス信号と歯部との対応関係を示す図であり、（ａ）は、歯部の形成パターン、（ｂ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｃ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。
【００３５】
回転状態検出機構１００は、要部として、外周に複数の歯部１１が所定の間隔（第１の間隔Ａ）で形成された回転体１０と、該回転体１０の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を出力するセンサ部３０と、該センサ部３０の出力信号を処理する処理部５０と、を有する。本参考例では、回転体１０と、センサ部３０とを説明し、処理部５０の説明を省略する。
【００３６】
回転体１０は、空気よりも透磁率が高い材料によって形成されており、図１、及び図２の（ａ）に示すように、回転体１０の外周には、同一形状を有する複数の歯部１１が第１の間隔Ａで等間隔毎に形成されている。そして、歯部１１における、回転体１０の円周方向に沿う長さと、２つの歯部１１の間に形成された凹部１２における、回転体１０の円周方向に沿う長さ（第１の間隔Ａ）とが等しくなっている。なお、上記した２つの歯部１１の間隔は、一方の歯部１１における、他方の歯部１１と回転体１０の円周方向にて対向する側部から、他方の歯部１１における、一方の歯部１１と回転体１０の円周方向にて対向する側部との間隔に相当する。
【００３７】
センサ部３０は、要部として、磁束を回転体１０に印加するように配置された磁石３１と、回転体１０の回転に伴う磁束の変化に応じた電気信号を出力する磁電変換素子３２と、該磁電変換素子３２の出力信号をアナログ信号からディジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換部（図示略）と、を有する。磁電変換素子３２は、回転体１０の回転方向に沿って並列配置された、２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂからなる。これら２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂの隣接距離は、歯部１１若しくは凹部１２における、回転体１０の円周方向に沿う長さ（第１の間隔Ａ）よりも短くなっている。そして、一方の磁電変換素子３２ａの出力端子は、差動増幅回路（図示略）の正相入力端子に接続され、他方の磁電変換素子３２ｂの出力端子は、差動増幅回路の逆相入力端子に接続されている。したがって、差動増幅回路からは、２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂそれぞれの出力信号の差分に応じた信号が出力される。その出力信号は、Ａ−Ｄ変換部に入力され、その差分に応じたパルス信号がＡ−Ｄ変換部から出力される。
【００３８】
回転体１０が回転すると、回転体１０の外周に形成された歯部１１や凹部１２も回転する。すると、歯部１１や凹部１２の回転に伴って、回転体１０に印加される磁束の印加方向が変動する。この結果、磁電変換素子３２に印加される磁束の印加方向と量が変動し、磁電変換素子３２から出力される信号が変動する。
【００３９】
上記したように、２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂが回転体１０の回転方向に沿って配置され、その隣接距離が第１の間隔Ａよりも短くなっている。したがって、例えば、一方の磁電変換素子３２ａと１つの歯部１１とが対向している場合、他方の磁電変換素子３２ｂは、歯部１１と遠ざかり、凹部１２と近くなる。磁束は、空気よりも透磁率が高い歯部１１を透過しようとするので、歯部１１と対向する一方の磁電変換素子３２ａに印加される磁束の量が、歯部１１と遠く、凹部１２と近い他方の磁電変換素子３２ｂに印加される磁束の量よりも多くなる。この結果、２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂそれぞれから出力される信号の電圧レベルに差が生じ、上記した差動増幅回路から出力される信号が変動する。
【００４０】
本参考例では、回転体１０が時計回り（図１に破線矢印で示す方向）に回転している状態で、センサ部３０に対して歯部１１が通過する度に、差動増幅回路から正の電圧レベルの信号が出力され、センサ部３０に対して凹部１２が通過する度に、差動増幅回路から負の電圧レベルの信号が出力されるように、２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂそれぞれの出力端子が差動増幅回路の入力端子に接続されている。したがって、回転体１０が時計回りに回転している状態では、図２の（ｂ）に示すように、センサ部３０に対して歯部１１が通過する度に、Ａ−Ｄ変換部（センサ部３０）からＨｉレベルの信号が出力され、センサ部３０に対して凹部１２が通過する度に、Ａ−Ｄ変換部（センサ部３０）からＬｏレベルの信号が出力される。これとは反対に、回転体１０が反時計回り（図１に一点鎖線矢印で示す方向）に回転している状態では、位相が１８０°ずれるので、図２の（ｃ）に示すように、センサ部３０に対して歯部１１が通過する度に、Ａ−Ｄ変換部（センサ部３０）からＬｏレベルの信号が出力され、センサ部３０に対して凹部１２が通過する度に、Ａ−Ｄ変換部（センサ部３０）からＨｉレベルの信号が出力される。このように、２つの磁電変換素子３２ａ，３２ｂが差動増幅回路に接続された構成の場合、回転方向が反転すると、センサ部３０から出力される信号の電圧レベルが反転する。
【００４１】
上記したように、歯部１１及び凹部１２それぞれの回転体１０の円周方向に沿う長さが等しくなっている。したがって、図２の（ｂ）及び図２の（ｃ）それぞれに示すパルスのデューティ比（パルス幅をパルス周期で割った値）は、０．５（５０％）となっている。
【００４２】
ここで、パルス幅とは、図２の（ｂ）及び図２の（ｃ）それぞれに記号τによって示すように、Ｈｉレベルの信号が出力される時間を示し、パルス周期とは、図２の（ｂ）及び図２の（ｃ）それぞれに記号Ｔによって示すように、Ｈｉレベルの信号が出力される時間と、Ｌｏレベルの信号が出力される時間（図２の（ｂ）及び図２の（ｃ）それぞれに記号σによって示されている時間）との和を示す。なお、Ｈｉレベルの信号が出力される時間とは、１つのパルスの立ち上がりエッジから、そのパルスの立ち下がりエッジまでの時間を示し、Ｌｏレベルの信号が出力される時間とは、１つのパルスの立ち下がりエッジから、そのパルスの次に出力されるパルスの立ち上がりエッジまでの時間を示す。以下においては、煩雑となることを避けるために、Ｈｉレベルの信号が出力される時間をＨｉパルス幅と示し、Ｌｏレベルの信号が出力される時間をＬｏパルス幅と示す。
【００４３】
回転体１０が時計回りに回転している場合、Ｈｉパルス幅は、歯部１１における回転体１０の円周方向に沿う長さに依存し、Ｌｏパルス幅は、凹部１２における回転体１０の円周方向に沿う長さに依存する。これとは反対に、回転体１０が反時計回りに回転している場合、Ｈｉパルス幅は、凹部１２における回転体１０の円周方向に沿う長さに依存し、Ｌｏパルス幅は、歯部１１における回転体１０の円周方向に沿う長さに依存する。上記したように、本参考例では、歯部１１及び凹部１２それぞれの回転体１０の円周方向に沿う長さは等しいので、Ｈｉパルス幅とＬｏパルス幅とは相等しい。
【００４４】
次に、本参考例で示した回転状態検出機構１００の問題点を説明する。この回転状態検出機構１００では、図２に示すように、回転体１０が正常に回転している場合、パルスがセンサ部３０から等間隔毎に出力される。これに対して、例えば、回転体１０がセンサ部３０に対して、１つの歯部１１と、それと隣接する歯部１１との間（凹部１２）で振動する場合、回転体１０が正常に回転している場合と同様にして、パルスがセンサ部３０から等間隔毎に出力される。もちろん、回転体１０が振動している場合と、回転体１０が正常に回転している場合とでは、パルスのデューティ比は異なる。したがって、デューティ比を算出することで、回転体１０が正常に回転しているのか否かを判定することも可能ではある。しかしながら、回転体１０の角速度が変動した場合、各パルスのデューティ比が変動するので、各パルスのデューティ比が、算出されることが期待される値０．５（５０％）とは異なる虞がある。その結果、回転体１０が正常に回転しているにも関わらず、回転体１０が正常に回転していない、という誤った判定が下される虞がある。また、回転体１０が正常に回転している、回転体１０が振動している、いずれの場合においても、パルスがセンサ部３０から等間隔毎に出力されるため、パルスの出力パターンによって、回転体１０が正常に回転しているのか否かを判定することは困難である。これら問題点に対して、本発明に係る回転状態検出機構１００は、以下の実施形態に示す構成を採用することで、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定している。
【００４５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を、図３〜図６に基づいて説明する。図３は、第１実施形態に係る回転体とセンサ部の概略構成を示す正面図である。図４は、図３に示すセンサ部から出力されるパルス信号と歯部との対応関係を示す図であり、（ａ）は、歯部の形成パターン、（ｂ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｃ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。図５は、回転体が第１歯対から第２歯対までを完全に回転するまでに出力されるパルス信号を説明するための波形図であり、（ａ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｂ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。図６は、第１実施形態に係る処理部の概略構成を説明するためのブロック図である。なお、図３は、参考例として示した図１に対応しており、図４は、参考例として示した図２に対応している。
【００４６】
第１実施形態に係る回転状態検出機構１００は、参考例として示した回転状態検出機構１００によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、参考例に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００４７】
本実施形態に係る回転状態検出機構１００は、歯部１１の形成パターンと、参考例では説明しなかった処理部５０とに特徴がある。
【００４８】
先ず、本実施形態の第１の特徴点である、歯部１１の形成パターンについて説明する。回転体１０の外周には、歯部１１の間隔が第１の間隔Ａで隣接配置された２つの歯部１１ａ，１１ｂから成る第１歯対１３と、第２の間隔Ｂで隣接配置された２つの歯部１１ｃ，１１ｄから成る第２歯対１４とが交互に複数形成されている。そして、第１歯対１３を成す１つの歯部１１と、それと隣接する第２歯対１４を成す１つの歯部１１との間隔が、第１の間隔Ａ及び第２の間隔Ｂとは異なる第３の間隔Ｃとなっている。本実施形態では、第１の間隔Ａと第２の間隔Ｂとが同一なっており、第１歯対１３と第２歯対１４とは、同一の形状を有する。したがって、以下においては、煩雑となることを避けるために、第２歯対１４を第１歯対１３と示し、第２の間隔Ｂを第１の間隔Ａと示す。なお、図３及び図４においても、第２の間隔Ｂを第１の間隔Ａと示す。
【００４９】
本実施形態に係る回転体１０は、歯部１１が第１の間隔Ａで形成された回転体（参考例で示した回転体１０）における、任意の１つの歯部１１と回転体１０の円周方向で隣接する２つの歯部１１の一方を除去することで形成される。参考例と同様にして、歯部１１における回転体１０の円周方向に沿う長さは、第１の間隔Ａと等しくなっており、第３の間隔Ｃは、第１の間隔Ａの３倍の長さを有する。
【００５０】
センサ部３０は、回転体１０が時計回りに回転すると、回転体１０が第１歯対１３から第２歯対１４までを完全に回転するまでに、下記に示す信号を順次出力する。すなわち、センサ部３０は、第１歯対１３を成す一方の歯部１１ａに対応するＨｉレベルの第１信号と、第１歯対１３が成す凹部１２ａに対応するＬｏレベルの第２信号と、第１歯対１３を成す他方の歯部１１ｂに対応するＨｉレベルの第３信号とを出力し、歯部１１ｂと、それと隣接する第２歯対１４を成す一方の歯部１１ｃとが成す凹部１２ｃに対応するＬｏレベルの第４信号と、歯部１１ｃに対応するＨｉレベルの第５信号と、第２歯対１４が成す凹部１２ｂに対応するＬｏレベルの第６信号と、第２歯対１４を成す他方の歯部１１ｄに対応するＨｉレベルの第７信号と、を順次出力する。
【００５１】
本実施形態では、上記した、第２信号、第４信号、及び第６信号それぞれの出力時間のいずれかが、特許請求の範囲に記載の第１時間〜第３時間のいずれかに相当し、第１信号、第３信号、及び第５信号それぞれの出力時間のいずれかが、特許請求の範囲に記載の第１パルス幅〜第３パルス幅のいずれかに相当する。そして、第１信号が、特許請求の範囲に記載の第１パルスに相当し、第３信号が、特許請求の範囲に記載の第２パルスに相当し、第５信号が、特許請求の範囲に記載の第３パルスに相当し、第７信号が、特許請求の範囲に記載の第４パルスに相当する。また、第２信号の出力時間が、特許請求の範囲に記載の第１出力時間に相当し、第４信号の出力時間が、特許請求の範囲に記載の第２出力時間に相当し、第６信号の出力時間が、特許請求の範囲に記載の第３出力時間に相当する。したがって、第１信号と第２信号の出力時間の和が、特許請求の範囲に記載の第４出力時間に相当し、第３信号と第４信号の出力時間の和が、特許請求の範囲に記載の第５出力時間に相当し、第２信号と第６信号の出力時間の和が、特許請求の範囲に記載の第６出力時間に相当する。
【００５２】
以下、第１〜第７信号を、図４、及び図５の（ａ）に基づいて説明する。第１，３，５，７信号それぞれは、歯部１１ａ〜１１ｄに対応するので、そのＨｉパルス幅は、それぞれ同じ値τを有する。これに対して、第２，４，６信号は、凹部１２ａ〜１２ｃに対応するので、第２及び第６信号それぞれのＬｏパルス幅は同一の値σ１を有し、その値σ１は、第４信号のＬｏパルス幅σ２とは異なる。上記したように、第３の間隔Ｃは、第１の間隔Ａの３倍の長さを有するので、第４信号のＬｏパルス幅σ２は、第２若しくは第６信号のＬｏパルス幅σ１と比べて３倍の値を有する。また、歯部１１における、回転体１０の円周方向に沿う長さは、第１及び第２歯対１３，１４の成す第１の間隔Ａと等しくなっているので、第１，３，５，７信号のＨｉパルス幅τと、第２及び第６信号のＬｏパルス幅σ１とは同一となる。以下、煩雑となることを避けるために、第２及び第６信号のＬｏパルス幅σ１をσと示し、第４信号のＬｏパルス幅σ２を３σと示す。
【００５３】
以上により、センサ部３０は、回転体１０が時計回りに第１歯対１３から第２歯対１４までを完全に回転するまでに、電圧レベルが、τ，σ，τ，３σ，τ，σ，τの出力時間で、順次反転するパルス信号を出力する。このように、回転体１０が時計回りに正常に回転している場合、Ｈｉパルス幅は一定不変なのに対して、Ｌｏパルス幅は周期的に、σ，３σ，σ，３σ，σ，３σ…と順次変動する。なお、参考例で示したように、パルス周期は、Ｈｉパルス幅とＬｏパルス幅との和によって表される。したがって、上記したτとσとの和をＴとすると、パルス周期は、Ｔ，２Ｔ，Ｔ，２Ｔ，Ｔ，２Ｔ…と順次変動する。
【００５４】
次に、回転体１０が反時計回りに回転する場合を説明する。回転体１０が反時計回りに回転する場合、電圧レベルが反転したパルス信号が、センサ部３０から出力される。すなわち、センサ部３０は、図４の（ｃ）に示すように、Ｌｏレベルの第１信号と、Ｈｉレベルの第２信号と、Ｌｏレベルの第３信号と、Ｈｉレベルの第４信号と、Ｌｏレベルの第５信号と、Ｈｉレベルの第６信号と、Ｌｏレベルの第７信号と、を順次出力する。
【００５５】
第１，３，５，７信号は、歯部１１ａ〜１１ｄに対応するので、そのＬｏパルス幅は、それぞれ同じ値σを有する。これに対して、第２，４，６信号は、凹部１２ａ〜１２ｃに対応するので、第２及び第６信号のＨｉパルス幅は同一の値τ１を有し、その値τ１は、第４信号のＨｉパルス幅τ２とは異なる。上記したように、第３の間隔Ｃは、第１の間隔Ａの３倍の長さを有するので、第４信号のＨｉパルス幅τ２は、第２若しくは第６信号のＨｉパルス幅τ１と比べて３倍の値を有する。また、歯部１１における、回転体１０の円周方向に沿う長さは、第１及び第２歯対１３，１４の成す第１の間隔Ａと等しくなっているので、第１，３，５，７信号のＬｏパルス幅σと、第２及び第６信号のＨｉパルス幅τ１とは同一となる。以下、煩雑となることを避けるために、第２及び第６信号のＨｉパルス幅τ１をτと示し、第４信号のＬｏパルス幅τ２を３τと示す。
【００５６】
以上により、センサ部３０は、回転体１０が反時計回りに第１歯対１３から第２歯対１４までを完全に回転するまでに、電圧レベルが、σ，τ，σ，３τ，σ，τ，σの出力時間で、順次反転するパルス信号を出力する。このように、回転体１０が反時計回りに正常に回転している場合、Ｌｏパルス幅は一定不変なのに対して、Ｈｉパルス幅が周期的に、τ，３τ，τ，３τ，τ，３τ…と順次変動する。したがって、この場合においても、パルス周期は、Ｔ，２Ｔ，Ｔ，２Ｔ，Ｔ，２Ｔ…と順次変動する。
【００５７】
次に、本実施形態の第２の特徴点である、処理部５０について説明する。処理部５０は、センサ部３０の出力信号に含まれる、複数のパルスのＬｏパルス幅の比を算出する第１除算部５１と、複数のパルスのＨｉパルス幅の比を算出する第２除算部５２と、任意のパルスのＨｉパルス幅とＬｏパルス幅との比を算出する第３除算部５３と、各パルスの立ち上がりエッジと、立ち下がりエッジをカウントするカウント部５４と、を有する。
【００５８】
また、処理部５０は、上記した各部５１〜５４の出力信号に基づいて、所定の演算処理を行うＣＰＵ５５と、その演算処理に必要な値が記憶されたレジスタ５６〜５８と、を有する。パターンレジスタ５６には、回転体１０が正常に回転している場合に、第１除算部５１若しくは第２除算部５２から出力されることが期待される期待値に所定の誤差が付加された値が記憶されている。すなわち、パターンレジスタ５６には、３に所定の誤差が付加された値と、１／３に所定の誤差が付加された値とが記憶されている。運動レジスタ５７には、回転体１０が正常に回転している場合に、第１除算部５１若しくは第２除算部５２から出力される期待値に所定の誤差が付加された値が記憶されている。波形レジスタ５８には、回転体１０が正常に回転している場合に、第３除算部５３から出力される期待値に所定の誤差が付加された値が記憶されている。
【００５９】
なお、第１除算部５１、第２除算部５２、ＣＰＵ５５、及びパターンレジスタ５６によって、特許請求の範囲に記載のパターン判定部が構成され、第１除算部５１、第２除算部５２、ＣＰＵ５５、及び運動レジスタ５７によって、特許請求の範囲に記載の運動状態判定部が構成される。また、第３除算部５３、ＣＰＵ５５、及び波形レジスタ５８によって、特許請求の範囲に記載の波形判定部が構成される。
【００６０】
詳細に言えば、第１除算部５１と第２除算部５２とによって、特許請求の範囲に記載の第１〜４除算部のいずれかが構成される。第３除算部５３が、特許請求の範囲に記載の第５除算部に相当する。ＣＰＵ５５が、特許請求の範囲に記載の第１〜５比較部、及び、回転数処理部の機能を担う。また、カウント部５４が、特許請求の範囲に記載のカウント部に相当する。
【００６１】
回転体１０が運動し、それに応じたパルス信号がセンサ部３０から上記した各部５１〜５４に入力されると、各部５１〜５４は以下に示す演算を行う。
【００６２】
第１除算部５１は、パルス信号に含まれる、任意のパルスである第１パルスのＬｏパルス幅によって、第１パルスの次に出力される第２パルスのＬｏパルス幅を除算した値と、第２パルスの次に出力される第３パルスのＬｏパルス幅によって、第２パルスのＬｏパルス幅を除算した値と、を順次算出する。これに対して、第２除算部５２は、パルス信号に含まれる、第１パルスのＨｉパルス幅によって、第２パルスのＨｉパルス幅を除算した値と、第３パルスのＨｉパルス幅によって、第２パルスのＨｉパルス幅を除算した値と、を順次算出する。また、第３除算部５３は、パルス信号に含まれる、任意のパルスのＨｉパルス幅をＬｏパルス幅によって除算した値を順次算出する。カウント部５４は、パルス信号に含まれる、各パルスの立ち上がりエッジと、立ち下がりエッジとを順次カウントする。
【００６３】
上記したように、回転体１０が時計周りに回転している場合、センサ部３０は、電圧レベルが、τ，σ，τ，３σ，τ，σ，τの出力時間で、順次反転するパルス信号を出力する。したがって、第１除算部５１によって算出されることが期待される期待値は、３、若しくは、１／３となり、第２除算部５２によって算出されることが期待される期待値は、１となる。このように、回転体１０が時計周りに正常に回転している場合、第１除算部５１から、歯部１１の形成パターンに対応した値が順次出力される。
【００６４】
これに対して、回転体１０が反時計周りに回転している場合、センサ部３０は、電圧レベルが、σ，τ，σ，３τ，σ，τ，σの出力時間で、順次反転するパルス信号を出力する。したがって、第１除算部５１によって算出されることが期待される期待値は、１となり、第２除算部５２によって算出されることが期待される期待値は、３、若しくは、１／３となる。このように、回転体１０が反時計周りに正常に回転している場合、第２除算部５２から、歯部１１の形成パターンに対応した値が順次出力される。
【００６５】
次に、ＣＰＵ５５の演算処理について説明する。ＣＰＵ５５は、第１及び第２除算部５１，５２から電気信号が入力されると、先ず、その値が、運動レジスタ５７に記憶された値に近く、その誤差範囲内に収まっているか否かを判定する。その値が、誤差範囲内に収まっていない場合、ＣＰＵ５５は、回転体１０の角速度が一定ではないと判断し、第１及び第２除算部５１，５２から出力された値に対応する、センサ部３０から出力された信号を捨てる。これにより、回転体１０が正常に回転しているにも関わらず、回転体１０の角速度が一定ではないために、回転体１０が正常に回転していない、という誤った判断が下されることが抑制される。
【００６６】
また、ＣＰＵ５５は、第３除算部５３から電気信号が入力されると、その値が、波形レジスタ５８に記憶された値に近く、その誤差範囲内に収まっているか否かを判定する。その値が、誤差範囲内に収まっていない場合、ＣＰＵ５５は、波形が乱れていると判断し、第３除算部５３から出力された値に対応する、センサ部３０から出力された信号を捨てる。これにより、回転体１０が正常に回転しているにも関わらず、パルス信号の波形が乱れているために、回転体１０が正常に回転していない、という誤った判断が下されることが抑制される。
【００６７】
次に、ＣＰＵ５５は、運動レジスタ５７と波形レジスタ５８とに基づいて選出された、センサ部３０から出力される信号に基づく、第１及び第２除算部５１，５２の出力信号の値が、１よりも大きいか、小さいかを判定する。これにより、ＣＰＵ５５は、歯部１１の形成パターンに対応した値を選出する。次いで、ＣＰＵ５５は、１よりも大きい、若しくは、１よりも小さい値を出力する第１除算部５１若しくは第２除算部５２の出力信号に基づいて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定する。
【００６８】
ＣＰＵ５５は、第１除算部５１若しくは第２除算部５２から出力された値の１つが、１よりも大きい場合、パターンレジスタ５６から３に所定の誤差が付加された値を読み込み、１よりも大きい値が、読み込んだ値の範囲内に収まっているか否かを判定する。また、ＣＰＵ５５は、第１除算部５１若しくは第２除算部５２から出力された値の１つが、１よりも小さい場合、パターンレジスタ５６から１／３に所定の誤差が付加された値を読み込み、１よりも小さい値が、読み込んだ値の範囲内に収まっているか否かを判定する。上記した値が、読み込んだ値の範囲内に収まっている場合、ＣＰＵ５５は、回転体１０が正常に回転していると判断する。
【００６９】
また、ＣＰＵ５５は、第１及び第２除算部５１，５２いずれから、１が順次入力されているか否かを判定する。上記したように、回転体１０が時計回りに回転している場合に、第２除算部５２から１が順次出力され、回転体１０が反時計回りに回転している場合に、第１除算部５１から１が順次出力される。したがって、ＣＰＵ５５は、第２除算部５２から１が順次出力されている場合に、回転体１０が時計回りに回転していると判断し、第１除算部５１から１が順次出力されている場合に、回転体１０が反時計回りに回転していると判断する。
【００７０】
若しくは、ＣＰＵ５５は、各パルスのＨｉパルス幅が、一定であるか否か、若しくは、各パルスのＬｏパルス幅が一定であるか否かに基づいて、回転体１０の回転方向を判断する。上記したように、回転体１０が時計回りに回転している場合、Ｈｉパルス幅は一定不変であり、回転体１０が反時計回りに回転している場合、Ｌｏパルス幅は一定不変である。したがって、ＣＰＵ５５は、Ｈｉパルス幅が一定の場合に、回転体１０が時計回りに回転していると判断し、Ｌｏパルス幅が一定の場合に、回転体１０が反時計回りに回転していると判断する。
【００７１】
また、ＣＰＵ５５は、運動レジスタ５７と波形レジスタ５８とに基づいて選出された、センサ部３０から出力される信号に基づく、カウント部５４の出力信号が、回転体１０の外周に形成された歯部１１の数の２倍に達したか否かを判定する。２倍に達した場合、ＣＰＵ５５は、回転体１０が１回転したと判断する。回転体１０がセンサ部３０に対して１回転した場合、センサ部３０に対して１つの歯部１１が通過する毎に、１つのパルスがセンサ部３０から出力される。カウント部５４は、そのパルスの立ち上がりと立ち下がりとをカウントするので、回転体１０がセンサ部３０に対して１回転した場合、カウント部５４は、回転体１０の外周に形成された歯部１１の数の２倍をカウントする。なお、本実施形態では、カウント部５４が、パルスの立ち上がりと立ち下がりとをカウントする例を示したが、カウント部５４が、パルスの立ち上がり及び立ち下がりのいずれか一方をカウントするようにしても良い。この場合、ＣＰＵ５５は、カウント部５４の出力信号が、回転体１０の外周に形成された歯部１１の数に達したか否かを判定し、歯部１１の数に達した場合、ＣＰＵ５５は、回転体１０が１回転したと判断する。
【００７２】
次に、本実施形態に係る回転状態検出機構１００の作用効果を説明する。上記したように、回転体１０の外周に、第１の間隔Ａで隣接配置された２つの歯部１１から成る第１歯対１３が、第３の間隔Ｃを介して、交互に形成されている。これにより、センサ部３０から、上記した歯部１１の形成パターンに対応したパルス信号が出力される。すなわち、センサ部３０は、回転体１０が時計周りに回転している場合、電圧レベルが、τ，σ，τ，３σ，τ，σ，τの出力時間で、順次反転するパルス信号を出力し、回転体１０が反時計周りに回転している場合、電圧レベルが、σ，τ，σ，３τ，σ，τ，σの出力時間で、順次反転するパルス信号を出力する。このパルス信号のパターンは、歯部１１の形成パターンに対応する。したがって、本実施形態で示したように、センサ部３０から出力されるパルス信号に含まれる複数のパルスのＬｏ（Ｈｉ）パルス幅の比を算出し、その値がパターンレジスタ５６に記憶された値の範囲内に収まっているか否かを判定することで、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００７３】
ところで、回転体の一部に欠落部を設けることで、欠落部において被検出歯の間隔が他の間隔とは異なる構成の場合、回転体が正常に回転しているか否かを確実に判定するには、センサ部に対する欠落部の位置が定まらないので、最長で、回転体が１回転しなければならない。これに対して、本実施形態に示す回転状態検出機構１００では、複数の第１歯対１３と第２歯対１４とが、回転体１０の外周に交互に形成された構成となっている。したがって、上記構成の場合、回転体１０が１回転する前に、回転体１０が正常に回転しているか否かを確実に判定することができる。以上により、回転状態検出機構１００は、回転体の外周の一部に欠落部が設けられた構成と比べて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定する時間が短縮された構成となっている。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７５】
第１実施形態では、複数のパルスのＬｏ（Ｈｉ）パルス幅の比に基づいて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定した。しかしながら、各パルスのパルス周期に基づいて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定しても良い。第１実施形態で示したように、回転体１０が正常に回転している場合、回転体１０の回転方向に依らず、センサ部３０から出力されるパルス信号の各パルスのパルス周期は、Ｔ，２Ｔ，Ｔ，２Ｔ，Ｔ，２Ｔ…と順次変動する。したがって、例えば、第４除算部（図示略）にて、第１パルスのパルス周期によって、第２パルスのパルス周期を除算した値と、第３パルスのパルス周期によって、第２パルスのパルス周期を除算した値と、を順次算出する。そして、第２のパターンレジスタ（図示略）に記憶された、２に所定の誤差が付加された値、若しくは、１／２に所定の誤差が付加された値をＣＰＵ５５が読み込む。その次に、ＣＰＵ５５が、第４除算部から出力された値が、第２のパターンレジスタから読み込んだ値の範囲内に収まっているか否かを判定する。以上により、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００７６】
また、第１実施形態では、第１の間隔Ａと第２の間隔Ｂとが同一の場合を説明した。しかしながら、例えば図７、及び図８の（ａ）に示すように、第１の間隔Ａと第２の間隔Ｂとが異なっても良い。図７に示す回転体１０では、第２の間隔Ｂが、第１の間隔Ａよりも３倍長く、第３の間隔Ｃが、第１の間隔Ａよりも５倍長くなっている。回転体１０が時計回りに第１歯対１３から第２歯対１４まで回転した場合、センサ部３０からは、電圧レベルが、τ，σ，τ，５σ，τ，３σ，τの出力時間で、順次反転するパルス信号が出力される。この場合、第１除算部５１からは、５，５／３，３／５が出力され、第２除算部５２からは、１が出力される。このように、回転体１０が時計回りに回転している場合、第１除算部５１から、歯部１１の形成パターンに対応した値が順次出力される。したがって、ＣＰＵ５５は、第１除算部５１の出力信号に基づいて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定することができる。これに対して、回転体１０が反時計回りに第１歯対１３から第２歯対１４まで回転した場合、センサ部３０からは、電圧レベルが、σ，τ，σ，５τ，σ，３τ，σの出力時間で、順次反転するパルス信号が出力される。したがって、第１除算部５１からは、１が出力され、第２除算部５２からは、５，５／３，３／５が出力される。このように、回転体１０が反時計回りに回転している場合、第２除算部５２から、歯部１１の形成パターンに対応した値が順次出力される。したがって、ＣＰＵ５５は、第２除算部５２の出力信号に基づいて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【００７７】
この変形例の場合、ＣＰＵ５５は、パターンレジスタ５６に記憶された、５に所定の誤差が付加された値を読み込む。そして、ＣＰＵ５５は、第１除算部５１若しくは第２除算部５２から出力された、１及び５／３よりも十分に大きい値である５が、パターンレジスタ５６から読み込んだ値の範囲内に収まっているか否かを判定することで、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定する。上記した値が、読み込んだ値の範囲内に収まっている場合、ＣＰＵ５５は、回転体１０が正常に回転していると判断する。図７は、回転体の変形例を説明するための正面図である。図８は、図７に示すセンサ部から出力されるパルス信号と歯部との対応関係を示す図であり、（ａ）は、歯部の形成パターン、（ｂ）は、回転体が時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号、（ｃ）は、回転体が反時計回りに回転している状態で出力されるパルス信号を示す。
【００７８】
なお、図７及び図８に示した変形例においても、パルス周期に基づいて、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定しても良い。この変形例の場合、各パルスのパルス周期は、Ｔ，３Ｔ，２Ｔ，３Ｔ，Ｔ…と順次変動する。したがって、例えば、先の変形例で示した第４除算部にて、第１パルスのパルス幅によって、第２パルスのパルス周期を除算した値と、第３パルスのパルス周期によって、第２パルスのパルス周期を除算した値と、を順次算出する。そして、先の変形例で示した第２のパターンレジスタに記憶された、３に所定の誤差が付加された値をＣＰＵ５５が読み込む。最後に、ＣＰＵ５５が、第４除算部から出力された、１及び３／２よりも十分に大きい値である３が、読み込んだ値の範囲内に収まっているか否かを判定する。以上により、回転体１０が正常に回転しているか否かを判定することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・回転体
１１・・・歯部
１２・・・凹部
１３・・・第１歯対
１４・・・第２歯対
３０・・・センサ部
５０・・・処理部
１００・・・回転状態検出機構
【図１】
0005446825.tif 000002
【図２】
0005446825.tif 000003
【図３】
0005446825.tif 000004
【図４】
0005446825.tif 000005
【図５】
0005446825.tif 000006
【図６】
0005446825.tif 000007
【図７】
0005446825.tif 000008
【図８】
0005446825.tif 000009