(57)【要約】【課題】  回転数だけでなく、回転方向の検出が行え、かつ磁気エンコーダが塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等で損傷し難く、信頼性の高い検出が行える回転センサ付き軸受を提供する。【解決手段】  転がり軸受１０に回転を検出するセンサ部６を設ける。センサ部６は、転がり軸受１０の内方部材５４および外方部材５５のうちの回転側の部材５４に取付けられた磁気エンコーダ１７と、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材５５に取付けられた磁気センサ１８とでなる。センサ部６は、位相差が略９０°である２つの回転数信号を出力するものとする。磁気エンコーダ１７は、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石１７ａと、この多極磁石１７ａを支持する芯金１７ｂとでなる。多極磁石１７ａは、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とする。【選択図】        図１
2006170626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外方部材、内方部材、およびこれら外内の部材の間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受に、この転がり軸受の回転を検出するセンサ部を設け、このセンサ部は、内方部材および外方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダと、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサとでなり、上記センサ部は、位相差が略９０°である２つの回転数信号を出力するものとし、上記磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とでなり、前記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体である回転センサ付き軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記センサ部は、前記転がり軸受の端部に配置した回転センサ付き軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記センサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部を設けた回転センサ付き軸受。
【請求項４】
請求項３において、上記センサ部およびセンサ信号送信部の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部を設けた回転センサ付き軸受。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、上記センサ部は、上記位相差が略９０°である２つの回転数信号に加えて１回転毎の原点信号を出力するものである回転センサ付き軸受。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記転がり軸受が、複列の転走面を有する外方部材と、上記転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受である回転センサ付き軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械設備における転がり軸受や自動車の車輪用軸受等において、回転数および回転方向の検出を可能とした回転センサ付き軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受に搭載された回転センサの信号を、ワイヤレスで送信して車輪と車体間のハーネスを無くしたワイヤレスＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）センサが提案されている（例えば特許文献１）。回転センサには多極の回転発電機を利用し、自己発電によりセンサ用電力および送信部用電力を得る。これにより、車体から回転センサへの給電用の配線も不要となる。このようにワイヤレス化することにより、軽量化、および飛び石によるハーネスの断線による故障の回避等の利点が得られる。また、車輪用軸受において、回転センサにワイヤレスで給電することも提案されている（例えば特許文献２）。ワイヤレス給電によると、発電機能を利用するものと異なり、回転停止時や低速回転時にも回転検出およびそのセンサ信号の送信が行える。また電池を搭載するものと異なり、電池交換の手間や管理が不要になる。
【０００３】
また、車輪用軸受に用いられて車輪回転数を検出する磁気エンコーダとして、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを有し、前記多極磁石を、磁性粉と非金属磁性粉との混合粉を焼結させた焼結体としたものが提案されている（例えば特許文献３）。この磁性粉と非金属磁性粉との混合粉を焼結させた焼結体により多極磁石を形成したものは、安定したセンシングが行える磁力が確保でき、また従来のゴム磁石からなる多極磁石に比べて、表面硬度が硬く、塵埃の噛み込み等による損傷を生じ難いという利点がある。また、この混合粉の焼結体からなる多極磁石は、磁性粉のみを焼結させた多極磁石と比べると、強度的に優れ、他の各種の多極磁石と異なり、芯金への取付けが加締等で簡単に行えるという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−２６４７８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６１９６号公報
【特許文献３】特開２００３−８５５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記各提案例のものは、いずれも回転数は検出されるが、回転方向が認識できず、制御の高度化を図るについて、いま一つ不十分な点がある。例えば、自動車においてヒルホールド機能と呼ばれる制御がある。これは、運転者の意思と反対方向に車両が移動しかけたときに制動機能を作動させる制御機能である。例えば上り坂での信号待ちで前進状態にギヤが入っている状態で、自動アイドリングストップしたときに、車両の後退が生じると、その後退を検出し、制動動作等を行わせる。これにより、自動アイドリングストップの安全が図れる。上記各提案例の回転センサ付き軸受では、回転の検出が行われるが、いずれの方向に回転したかが制御側で識別できず、上記のようなヒルホールド機能用センサとして用いることができない。産業機械における転がり軸受においても、回転方向が認識できると、より高度な制御が可能になるが、従来の回転センサ付き軸受では、このような制御が行えない。
【０００５】
また、従来のゴム磁石等を回転センサの磁気エンコーダに用いたものは、表面硬度が低いため、粉塵の環境下、例えば車輪用軸受に適用した場合の路面下の砂粒の噛み込み等が生じる環境下で使用した場合に、損傷を受け易く、今一つ信頼性に欠ける。
【０００６】
この発明の目的は、回転数だけでなく、回転方向の検出が行え、かつ磁気エンコーダが塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等で損傷し難く、信頼性の高い検出が行える回転センサ付き軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の回転センサ付き軸受は、外方部材、内方部材、およびこれら外内の部材の間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受に、この転がり軸受の回転を検出するセンサ部を設ける。このセンサ部は、内方部材および外方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダと、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサとでなる。上記センサ部は、位相差が略９０°である２つの回転数信号を出力するものとする。上記磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とでなる。前記多極磁石は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とする。
【０００８】
この構成によると、上記センサ部が、位相差が略９０°である２つの回転数信号を出力する。そのため、制御側において、回転数に加えて回転方向も認識することができる。また、磁気エンコーダの多極磁石として、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体を用いたため、表面硬度が硬く、塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等による損傷を生じ難く、信頼性に優れる。
【０００９】
前記センサ部は、前記転がり軸受の端部に配置しても良い。センサ部を端部に配置する場合は、転がり軸受への取付けが容易になるが、軸受内に配置した場合と異なり、別のシール手段を設けなければ、回転センサが外部に露出することになる。そのような場合でも、磁気エンコーダの多極磁石が上記混合粉の焼結体であるため、塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等による損傷を生じ難く、信頼性を確保できる。
【００１０】
この発明において、前記センサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部を設けても良い。センサ信号をワイヤレスで送信する場合、信号配線が不要になり、軸受回りの配線系が簡素化され、あるいは不要とされる。
【００１１】
また、上記センサ部およびセンサ信号送信部の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部を設けても良い。その場合は、信号用および給電用の配線が共に不要で、軸受回りの配線を無くすことができる。また、一次電池や発電機を設ける必要がなく、コンパクトに構成でき、発電式と異なり、回転停止時でも動作電力が得られる。
【００１２】
上記センサ部は、上記位相差が略９０°である２つの回転数信号に加えて１回転毎の原点信号を出力するものであっても良い。
原点信号の検出可能なセンサ部を用いることで、絶対位置の検出が可能になり、より高度な制御が容易に行える。
【００１３】
この発明の回転センサ付き軸受は、車輪用軸受装置であっても良い。すなわち、上記転がり軸受が、複列の転走面を有する外方部材と、上記転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受であっても良い。
車輪用軸受では、センサ部の回転数信号が、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）に用いられる。この場合に、この発明では車輪回転方向の検出が可能となるため、上記センサ部をヒルホールド機能センサとして兼用することができる。また、センサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部を設けた場合や、さらに動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部を設けた場合、車輪用軸受では、その車輪と車体と間のハーネスを無くし、ワイヤレス化することができて、軽量
化や、石跳ね等による断線故障の防止等の面で好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の回転センサ付き軸受は、外方部材、内方部材、およびこれら外内の部材の間に介在した複数の転動体を有する転がり軸受に、この転がり軸受の回転を検出するセンサ部を設け、このセンサ部は、内方部材および外方部材のうちの回転側の部材に取付けられた磁気エンコーダと、この磁気エンコーダに対向して固定側の部材に取付けられた磁気センサとでなり、上記センサ部は、位相差が略９０°である２つの回転数信号を出力するものとし、上記磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とでなり、前記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、回転数だけでなく、回転方向の検出が行え、かつ磁気エンコーダが塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等で損傷し難く、信頼性の高い検出が行えるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この回転センサ付き軸受は、転がり軸受１０に、この転がり軸受１０の回転を検出するセンサ部６と、このセンサ部６の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部９と、上記センサ部６およびセンサ信号送信部９の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部８とが設けられている。センサ部６は、位相差が略９０°である２つの回転数信号（Ａ相信号およびＢ相信号）を出力するものである。センサ部６の出力は、信号処理手段１４を介して、または直接にセンサ信号送信部９に送られる。なお、信号処理手段１４およびセンサ信号送信部９は、センサ部６の出力する２つの回転数信号の他に、例えば温度センサ等の別のセンサ部（図示せず）の検出信号を上記回転数信号と共にセンサ信号送信部９から行うようにしたものであっても良い。
【００１６】
転がり軸受１０は、内方部材５４と外方部材５５の対向する転走面間に複数の転動体５６を介在させたものである。この例では深溝玉軸受とされている。内方部材５４および外方部材５５は、それぞれ内輪および外輪となる部材であり、この明細書では、後に示す車輪用軸受との用語の統一上、「内方部材」および「外方部材」と呼んでいる。各転動体５６は保持器５７により保持されている。内外の部材５４，５５間の軸受空間の端部は、シール５８により密封されている。転がり軸受１０は、内方部材５４と外方部材５５のいずれが回転側であっても良いが、この例では、外方部材５５がハウジング（図示せず）に設置されて静止側となり、内方部材５４が軸５９に嵌合して軸５９を回転自在に支持している。転がり軸受１０は、図１の例では単列のものとして示しているが、複列のものであっても良い。転がり軸受１０は、いずれの用途の軸受であっても良い。例えば、工場の機械設備となる搬送装置や、コンベヤの駆動ローラの支持用軸受、工作機械、産業機械を構成する軸受であっても良く、また車両の車輪用軸受であって良い。自動車の車輪用軸受に適用した例については、後に詳しく説明する。
【００１７】
センサ部６、センサ信号送信部９、および電力受信部８は、一体化されたワイヤレスセンサユニット４として構成されている。ただし、センサ部６のうち、後述の磁気エンコーダ１７については、ワイヤレスセンサユニット４と別体とされる。信号処理手段１４が設けられる場合は、信号処理手段１４もワイヤレスセンサユニット４に含められる。ワイヤレスセンサユニット４に対して、ワイヤレスで電力を供給しかつ各センサ信号を受信するセンサ信号受信機５が設けられる。
【００１８】
センサ部６は、磁気エンコーダ１７と、それに対向して設置される磁気センサ１８とで構成される。
磁気エンコーダ１７は、図２に示すように、円周方向に磁極Ｎ，Ｓが並ぶ多極に磁化さ
れたリング状の多極磁石１７ａと、この多極磁石１７ａを支持するリング状の芯金１７ｂとでなる。多極磁石からなる磁気エンコーダ１７と磁気センサ１８の組合わせによると、小型で精度の良い回転センサが構成できる。
磁気センサ１８は、磁気エンコーダ１７の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れた２ヵ所に対向する２つの検出部１８Ａ，１８Ｂを有し、位相が略９０°異なる回転数信号を各検出部１８Ａ，１８Ｂより出力する。各回転数信号は図３に示すようなパルス列であり、位相差が略９０°であるＡ相およびＢ相の２つの回転数信号となる。
【００１９】
磁気センサ１８は磁界センサであり、各検出部１８Ａ，１８Ｂのそれぞれが磁界センサとされる。この磁界センサは、磁気抵抗型センサ（「ＭＲセンサ」と呼ばれる）の他に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁界センサ、ＭＩセンサ等のアクティブ磁界センサを使用することができる。各検出部１８Ａ，１８Ｂは、上記のうち、磁気抵抗型のものが好ましい。磁気抵抗型磁気センサは、抵抗値を大きくすることで、消費電力を小さくすることができるので、ワイヤレス給電に適用するには有利である。
【００２０】
図１に示すように、磁気エンコーダ１７は、前記芯金１７ｂが段付き円筒状に形成されていて、その大径側円筒状部分で、転がり軸受１０の内方部材５４に圧入状態に嵌合し、固定されている。
磁気センサ１８は、電力受信部８およびセンサ信号受信部９と共に、共通のケース４ａに収められてワイヤレスセンサユニット４を構成し、リング状の取付部材４ｂを介して外方部材５５に取付けられる。
【００２１】
磁気エンコーダ１７の多極磁石１７ａは、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とされている。
【００２２】
多極磁石１４に混入する磁性粉としては、バリウム系およびストロンチウム系などの等方性または異方性フェライト粉であっても良い。これらのフェライト粉は顆粒状粉体であっても、湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉を磁性粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形された異方性のグリーン体とする必要がある。
【００２３】
また、磁性粉は希土類系磁性材料であっても良い。例えば希土類系磁性材料であるサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉やネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉のそれぞれ単独磁性粉であっても良い。また、磁性粉はマンガンアルミ（ＭｎＡｌ）ガスアトマイズ粉であっても良い。
【００２４】
また、上記磁性粉は、サマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉、ネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉、およびマンガンアルミ（ＭｎＡｌ）ガスアトマイズ粉のいずれか２種以上を混合させたものであっても良い。例えば、上記磁性粉はサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉とネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉とを混合させたもの、マンガンアルミガスアトマイズ粉とサマリウム鉄系磁性粉とを混合させたもの、およびサマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、のいずれかであっても良い。
また、例えば、フェライト分だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉やネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することもできる。
【００２５】
また、多極磁石１４を形成する非磁性金属粉には、スズ、銅、アルミ、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガンなどの粉体、または非磁性のステンレス系金属粉のいずれか単独（１種）の粉体、もしくは２種以上からなる混合した粉体、もしくは２種以上からなる
合金粉末を使用することができる。
【００２６】
図１において、センサ信号受信機５は、上記センサ信号送信部９から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部１３と、電力受信部８へ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部１２とを備える。センサ信号受信機５は、複数のワイヤレスセンサユニット４に対してセンサ信号の受信と動作電力の送信を行うものであっても良い。その場合、例えば各ワイヤレスセンサユニット４毎に、送信するセンサ信号を別の周波数のものとする。
【００２７】
センサ信号送信部９とセンサ信号受信部１３の間、および給電電力送信部１２と電力受信部８の間の送受は、電磁波による行うものであっても、また光波、赤外線、超音波によるもの、あるいは磁気結合により行うものであっても良い。
電磁波により通信を行うものである場合、ワイヤレス送信するセンサ信号と給電電力の周波数は互いに異なる周波数とされ、複数設けられる各センサ信号も、互いに異なる周波数とされる。ここでは、給電電力の周波数をｆ1 とし、センサ信号の周波数をｆ2 としている。１台のセンサ信号受信機５により複数のワイヤレスセンサユニット４に対してセンサ信号の受信と動作電力の送信を行うものである場合は、センサ信号の周波数を各ワイヤレスセンサユニット４毎に別の周波数とする。給電電力の周波数は、各ワイヤレスセンサユニット４に対して同じであっても、別であっても良い。
【００２８】
電力受信部８は、ワイヤレス給電を電磁波で行うものである場合、同調回路および検波整流回路等により構成される。電力受信部８は、受信電力を蓄えるキャパシタまたは２次電池、およびそれらの充電回路を有するものであっても良い。
【００２９】
センサ部６のＡ相およびＢ相の回転数信号は、信号処理手段１４により、センサ信号送信部９によるワイヤレス送信に適合した形態に処理され、センサ信号送信部９から送信される。
センサ信号送信部９は、例えばＡ相およびＢ相の２つの回転数信号を１つの搬送波に乗せて送信するものとされる。１つの搬送波に２つの回転数信号を乗せる形式は、例えば時分割による送信であっても、適宜の信号処理を行った重畳等であっても良い。信号処理手段１４は、このような時分割送信を行わせる処理、または重畳を行わせる処理等を行う回路とされる。１つの搬送波に乗せて２つの回転数信号を送信することで、ワイヤレス送信のための消費電力が節減される。ワイヤレス給電では、配線よる給電や発電機による給電に比べて効率が良くないため、給電に大きな電力を送信する必要があり、センサ送信部の消費電力の節減は、省エネルギの面で大きな利点となる。
【００３０】
図４は、信号処理手段１４によって、Ａ相およびＢ相の２つの回転数信号を１つの搬送波に乗せて送信する処理の具体例を示す。この場合、周波数ｆA （Ｈｚ）の信号をＡ相信号（ａ）で、周波数ｆB の信号をＢ相信号でそれぞれＡＳＫ（Amplitude shift keying) 変調する。同図（ｂ），（ｄ）は、それぞれＡ相，Ｂ相信号のＡＳＫ変調結果を示す。このＡＳＫ変調された２つの信号（ｂ），（ｄ）を足し合わせた信号（ｅ）で、搬送波をＦＭ変調して送信する。受信側で、上記の足し合わせ信号（ｅ）から、２つのＡＳＫ変調信号（ｂ），（ｄ）にフィルタで分離してから、センサ信号を復調する。このフィルタおよび復調手段からなる信号処理手段は、センサ信号受信部１３に設けられていても、またセンサ信号受信部１３とは別に設けられていても良い。
【００３１】
センサ信号送信部９は、上記位相差が略９０°である２つの回転数信号（Ａ相信号およびＢ相信号）を、例えば図５に示すように２つの互いに異なる周波数ｆ2 ，ｆ3 の搬送波にそれぞれ乗せて搬送するものとしても良い。その場合、同図のようにセンサ信号送信部９を２つ設け、各センサ信号送信部９，９に、Ａ相の検出部１８Ａの回転数信号、および
Ｂ相の検出部１８Ａの回転数信号を送信させるようにしても良い。センサ信号受信機５側には、例えば各送信周波数ｆ2 ，ｆ3 に応じた２つのセンサ信号受信部１３，１３を設ける。
このように２つの回転数信号を互いに異なる周波数ｆ2 ，ｆ3 の搬送波に乗せて送信するようにした場合、一つの搬送波に２つの信号を乗せるための処理が不要で、センサ信号送信部９、あるいはその前段の信号処理手段を含めた構成が簡素なものとできる。
【００３２】
この構成の回転センサ付き軸受によると、内方部材５４と外方部材５５との間の相対回転がセンサ部６により回転数信号として検出され、センサ信号送信部９よりワイヤレス送信されて、センサ信号受信機５のセンサ信号受信部１３により受信される。センサ部６は位相差が略９０°であるＡ相信号とＢ相信号との２つの回転数信号を出力し、これら２つの回転数信号がセンサ信号受信部１３で受信されるため、回転数の他に、回転方向も検出される。そのため、転がり軸受１０を装備した機器の制御の高機能化が図れる。
また、磁気エンコーダ１７の多極磁石１７ａとして、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体を用いたため、表面硬度が硬く、塊状の塵埃や砂粒の噛み込み等による損傷を生じ難く、信頼性に優れる。
【００３３】
この回転センサ付き軸受に対して、センサ信号受信機５の給電電力送信部１２より駆動電力がワイヤレスで送信され、電力受信部８により受信してセンサ部６およびセンサ信号送信部９，信号処理手段１４（図１のみ）等の駆動に用いられる。そのため、ワイヤレスセンサ型の回転センサ付き軸受において、電池や発電機を備えることが不要で、電池を用いる場合のような電池寿命管理の煩わしさがなく、また発電機で駆動する場合のような低速回転時の検出不能の問題がなく、Ｏ速から回転検出が行える。このように、センサ信号の送信およびセンサ部６等への給電が共にワイヤレスで行え、しかも回転数だけでなく、回転方向の検出が行える。
【００３４】
図６，図７は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、センサ部６の出力する回転数信号を逓倍してセンサ信号送信部に送信させる逓倍手段１９を設けている。逓倍手段１９は、センサ部のパルスからなる回転数信号について、そのパルスの立ち上がりと立ち下がりを検出して２逓倍するものであっても良く、また位相の異なる２つの回転数信号を用いて４逓倍するものであっても良い。
図７（ａ），（ｃ）は、それぞれセンサ部６の検出部１８Ａ，１８Ｂから出力されるＡ相の回転数信号およびＢ相の回転数信号を示し、同図（ｂ）はＡ相の回転数信号を逓倍手段１９で上記のように２逓倍した出力パルスを示す。同図（ｄ）は、Ｂ相の回転数信号を逓倍手段１９で上記のように２逓倍した出力パルスを示す。なお、回転数信号を逓倍するのは、Ａ相かＢ相のいずれか片方だけでも良い。いずれか片方が逓倍されていれば、回転数の検出を精度良く行え、回転方向についてはＡ相とＢ相の回転数信号の直接の比較で行える。
図８は、上記の４逓倍の場合の波形図を示す。同図（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す位相の異なるＡ相の回転数信号およびＢ相の回転数信号から、同図（ｃ）に示す４逓倍信号を得る。
【００３５】
図６における逓倍手段１９により逓倍した回転数信号は、送信処理手段１４ａにより、センサ信号送信部９による送信に適合した形式に処理される。上記逓倍手段１９および信号処理手段１４ａにより、信号処理手段１４が構成される。
なお、Ａ相およびＢ相の検出部１８Ａ，１８Ｂの回転数信号は、それぞれ逓倍手段１９によって逓倍し、図５の例と同様にそれぞれ別のセンサ信号送信部９から送信するようにしても良い。
【００３６】
このように、逓倍手段１９を設けて逓倍することで、センサ部６の被検出部となる磁気
エンコーダ１７における磁極等のピッチを小さくすることなく、回転パルス数を増やすことができる。そのため、簡単な構成で低コストで回転検出精度を高くすることができる。
【００３７】
図９に示すように、センサ信号受信機５に逓倍手段１９Ａを設け、ワイヤレスセンサユニット４の逓倍手段１９（図６）を無くしても良い。図９の逓倍手段１９Ａは、センサ信号受信機５のセンサ信号受信部１３で受信した回転数信号を逓倍する手段である。この逓倍手段１９Ａも、図７，図８の例と同様に、２逓倍するものであっても、４逓倍するものであっても良い。このセンサ信号受信機５と、図１のワイヤレスセンサユニット４を有する転がり軸受１０とで回転センサ付き軸受システムが構成される。
このように、受信側に逓倍手段１９Ａを設けた場合は、ワイヤレス給電で動作する部分の簡略化ができ、給電上で有利となる。
【００３８】
図１０は、センサ部６を原点信号付きとした例を示す。このセンサ部６は、磁気エンコーダ１７が、磁極Ｎ，Ｓの円周方向の並び部分からなる多極磁石１７ａと、この多極磁石１７ａの軸方向に隣合って設けられた原点被検出部１７ｃと、多極磁石１７ａおよび原点被検出部１７ｃとに共通して設けられた円筒状の芯金１７ｂとで構成される。原点被検出部１７ｂは、磁気エンコーダ１７の全周の１ヵ所に設けられた１極または２〜３極の磁極により構成される。原点被検出部１７ｂは、多極磁石１７ａと同じ材質の焼結体等とされる。磁気センサ１８は、多極磁石１７ａに対向して設置されるＡ相およびＢ相の検出部１８Ａ，１８Ｂと、原点被検出部１７ｂに対向する検出部１８Ｃとで構成される。このセンサ部６は、例えば図１の例や、図５または図６の例におけるワイヤレスセンサユニット４を構成する。
【００３９】
検出部１８Ｃで検出される原点信号は、例えば図１の信号処理手段１４により処理されて、Ａ相，Ｂ相の回転数信号と重畳して、あるいはＡ相，Ｂ相の回転数信号とは別に、センサ信号送信部９より送信される。この送信された原点信号は、センサ信号受信機５におけるセンサ信号受信部１３により受信される。
【００４０】
このように原点信号の出力可能なセンサ部１８を用いた場合は、絶対位置の検出が可能になり、より高度な制御が容易に行える。
【００４１】
つぎに、この回転センサ付き軸受を車輪用軸受に適用した各例を図１１〜図１３と共に説明する。図１１において、車輪用軸受３３は、複列の転走面を有する外方部材１と、上記転走面に対向する転走面を有する内方部材２と、対向する両列の転走面間に介在した複数の転動体３とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するものである。同図の車輪用軸受３３は第４世代型のものであり、内方部材２は、ハブ輪２Ａと等速ジョイト１５の外方部材１５ａとで構成され、これらハブ輪２Ａおよび等速ジョイント外輪１５ａに、内方部材２側の各列の転走面が形成されている。
【００４２】
この車輪用軸受３３の外方部材１に、ワイヤレスセンサユニット４が設置されている。このワイヤレスセンサユニット４は、回路ボックス部２４とセンサ設置部２３とが一体化されてユニットとなったものであり、回路ボックス部２４は外方部材１の外面に設置されている。センサ設置部２３は、外方部材１に設けられた径方向の孔を通って軸受内空間に臨んでいる。回路ボックス部２４内に、図１の電力受信部８やセンサ信号受信部９、および信号処理手段１４が設けられている。センサ設置部２３にセンサ部６を構成する磁気センサ１８の各検出部１８Ａ，１８Ｂが設置されている。磁気エンコーダ１７は、センサ設置部２３に対向した位置で、回転側の内方部材２に設置されている。つまり、ハブ輪２Ａの外周面に設けられている。磁気エンコーダ１７は、図１に示す実施形態と同様に、多極磁石とこの多極磁石を支持する芯金とでなり、前記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とされている。
【００４３】
センサ受信機５は、車体側に取付けられる。例えば車体のタイヤハウス（図示せず）内等に取付けられる。センサ受信機５で受信したセンサ信号は、車体に設けられた車両全体を制御する電気制御ユニット（ＥＣＵ）に送られ、各種制御に使用される。
【００４４】
この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受によると、センサ部６の回転数信号が、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）に用いられる。現在、自動車のインテリジェント化は急速に進んでおり、運転手を補助する機能が数多く提案、または実現されつつある。自動車のインテリジェント化の一つとして、この構成のワイヤレスセンサ付車輪用軸受によると、Ａ相，Ｂ相の出力が行われ、車輪回転方向の検出が可能となるため、センサ６をヒルホールド機能センサとして使用することができる。例えば、上り坂での信号待ちで、変速機が前進状態にシフトされている状態で、自動アイドリングストップしたときに、車両の後退が生じると、その後退を検出し、制動動作等を行わせる。また、後退方向にシフトされているときに車両の前進が生じるとその前進を検出し、制動動作等を行わせる。これにより、自動アイドリングストップの安全が図れる。ヒルホールド制御をもう少し述べると、オートマチック車が坂道を発進する際に、ブレーキから足を離した時に、坂道の勾配が大きいと、トルクコンバータのクリープだけでは持たずに車両が後退するときがある。特に、アイドリングストップした状態では、それが起きる可能性が大きくなる。この後退を検出してそれに制動を掛ける機能である。坂道発進時に車両が後退すると、アクセルを踏み過ぎたりして急発進の原因となることがある。そのために、この機能を付けて後退に制動をかけたりする。上記のように回転数信号とししてＡ相，Ｂ相の出力が得られて回転方向の検出が可能であると、このような制御に用いることができる。
【００４５】
また、この回転センサ付き車輪用軸受は、センサ信号の送受および給電をワイヤレスで行うため、車輪と車体間のハーネスを無くすことができて、軽量化が図れ、また石跳ね等による断線故障が回避される。ワイヤレス給電するため、発電機能を有する回転センサの発電電力を利用するものと異なり、Ｏ速まで回転を検出することができて、より高度な制御が行え、また電池を用いる場合のように電池寿命管理や電池交換の手間が省ける。
【００４６】
図１２は、この回転センサ付き軸受を他の形式の車輪用軸受に適用した例を示す。この車輪用軸受３３は、第３世代型のものであり、内方部材２が、ハブ輪２Ａと、その一端の外周に嵌合した内輪２Ｂとで構成され、ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに、内方部材２側の各列の転走面が形成されている。等速ジョイント１５は、その外輪１５ａに設けられた軸部がハブ輪２Ａ内に挿通され、ハブ輪２Ａにナットで結合されている。
ワイヤレスセンサユニット４は、外方部材１の端部に取付けられている。ワイヤレスセンサユニット４のセンサ部６は、磁気エンコーダ１７と磁気センサ１８とで構成される。磁気エンコーダ１７および磁気センサ１８は、軸方向に対面するように設けられているが、図１，図２に示したものと同様に、磁気エンコーダ１７は多極磁石とこの多極磁石を支持する芯金からなり、前記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とされている。磁気センサ１８は略９０°互いに離れた２つの検出部１８Ａ，１８Ｂ（図１２には図示せず）により構成されている。磁気エンコーダ１７は、外方部材１と内方部材２との間の軸受空間を密封するシール装置２７の構成部品として設けられている。磁気エンコーダ１７は、図１に示す実施形態と同様に、多極磁石とこの多極磁石を支持する芯金とでなり、この車輪用軸受３３におけるその他の構成は図１１に示す例と同様である。
【００４７】
この実施形態の場合、センサ部６が軸受の端部に配置されているため、塊状の塵埃や砂粒等を磁気エンコーダ１７の多極磁石と磁気センサ１８との間に噛み込む恐れがあるが、磁気エンコーダ１７の多極磁石は、上記のように多極磁石が磁性粉と非磁性金属粉との混
合粉を焼結させた焼結体であるため、従来のゴム磁石等からなる多極磁石と比べて表面硬度が硬く、塊状の塵埃や砂粒等を噛み込んでも損傷し難く、信頼性の高いものとなる。
【００４８】
図１３は、さらに他の形式の車輪用軸受３３に適用した例を示す。この車輪用軸受３３は、第３世代型の従動輪用のものである。この例では、軸受端部を覆うカバー２５にワイヤレスセンサユニット４が取付けられている。ワイヤレスセンサユニット４は、図１２の実施形態と同様に、磁気エンコーダ１７と磁気センサ１８とを軸方向に対向させたセンサ部６を有しており、その磁気エンコーダ１７は内方部材２に取付けられている。またハブ輪２Ａの軸端部を加締て内輪２Ｂを結合している。この実施形態におけるその他の構成は、図１１に示す例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかる回転センサ付き軸受の断面図とその制御系の概念構成を示すブロック図とを組み合わせた説明図である。
【図２】同回転センサ付き軸受におけるセンサ部の説明図である。
【図３】同センサ部の回転数信号の波形図である。
【図４】同回転数信号の信号処理例の波形図である。
【図５】この発明の他の実施形態にかかる回転センサ付き軸受の制御系の概念構成を示すブロック図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付き軸受の制御系の概念構成を示すブロック図である。
【図７】そのセンサ部の回転数信号および２逓倍出力の波形図である。
【図８】同センサ部の回転数信号および４逓倍出力の波形図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付き軸受システムにおけるセンサ信号受信機のブロック図である。
【図１０】センサ部の変形例の斜視図である。
【図１１】この発明のさらに実施形態にかかる車輪用軸受に適用した回転センサ付き軸受の断面図である。
【図１２】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受に適用した回転センサ付き軸受の断面図である。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態にかかる車輪用軸受に適用した回転センサ付き軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…外方部材
２…内方部材
４…ワイヤレスセンサユニット
５…センサ信号受信機
８…電力受信部
９…センサ信号受信部
１０…転がり軸受
１２…給電電力送信部
１３…センサ信号受信部
１４…信号処理手段
１７…磁気エンコーダ
１７ａ…多極磁石
１７ｂ…芯金
１８…磁気センサ
１８Ａ〜１８Ｃ…検出部
１９，１９Ａ…逓倍手段
５４…内方部材
５５…外方部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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