(57)【要約】【課題】１個のセンサを備えるだけで回転体の回転速度を判定可能にするだけでなく回転方向をも判別可能にする回転速度センサ装置および該回転速度センサ装置付き転動装置を提供すること。【解決手段】回転速度センサ装置（１）は、回転体（１００）と共に正回転方向または逆回転方向に回転自在な環状のセンサリング（１０）と、該センサリング（１０）の被感知回転面（１１）の一部分と常に対向するように配置固定されて、回転体（１００）の回転に伴うセンサリング（１０）の被感知回転面（１１）上の物理的性状変化を感知する１個のセンサ（２０）と、該センサ（２０）から出力される信号を変換処理して回転体（１００）の回転速度に比例した周波数のパルス列の信号を生成する変換器（３０）と、を備え、センサリング（１０）が正回転方向に回転した際と逆回転方向に回転した際とでセンサ（２０）から出力される信号の波形がそれぞれ異なるように被感知回転面（１１）が形成されている。【選択図】      図１
2004212347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に該回転体の回転軸心と自身の回転中心とを一致させた状態で固定されて、該回転体と共に正回転方向または当該正回転方向とは反対の逆回転方向に回転自在なセンサリングと、
前記センサリングの被感知回転面の一部分と常に対向するように配置固定されて、前記回転体の回転に伴う前記センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンサと、
前記センサから出力される信号を変換処理して前記回転体の回転速度に比例した周波数のパルス列の信号を生成する変換器と、
を備えた回転速度センサ装置であって、
前記センサリングが正回転方向に回転した際と前記センサリングが逆回転方向に回転した際とで前記センサから出力される信号の波形がそれぞれ異なるように前記センサリングの被感知回転面が形成されていることを特徴とする回転速度センサ装置。
【請求項２】
前記センサリングの被感知回転面が、その面上に、凹凸を形成する複数の突起を有しており、当該突起各々が前記センサリングの回転中心を通る線に対して非対称な形状であり、そして前記センサが当該センサと前記センサリングの被感知回転面との距離の変化を感知することを特徴とする請求項１に記載した回転速度センサ装置。
【請求項３】
前記センサリングの被感知回転面は、当該センサリングが正回転方向に回転した際と逆回転方向に回転した際とで非対称な光学的性状変化を備えており、そして前記センサが前記センサリングの被感知回転面に対する光の反射量または透過量を感知することを特徴とする請求項１に記載した回転速度センサ装置。
【請求項４】
前記センサが、前記回転体の回転に伴い前記センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンシング素子と、当該センシング素子から出力された信号の空間微分または空間差分に相当する波形の信号を生成する回路と、を備えており、
前記変換器が、前記センサから出力される前記回路の生成した信号に基づいて、前記センサリングの正回転または逆回転に対応する信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載した回転速度センサ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載した回転速度センサ装置と、
回転軌道輪、固定軌道輪、および当該回転軌道輪と固定軌道輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有し、前記回転軌道輪または前記固定軌道輪に軸が固定される軸受部と、
を備える回転速度センサ装置付き転動装置であって、
前記回転軌道輪または当該回転軌道輪に固定された前記軸を前記回転体として、当該回転体に前記センサリングが固定されていることを特徴とする回転速度センサ装置付き転動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車等の車両や、各種の工作機械、組み立て機、等の機械で用いられる転動装置における回転体の回転速度、回転方向、等を検知するための回転速度センサ装置に関し、より詳細には、回転体の回転速度に比例した周波数のパルス列の信号を生成して当該信号から回転体の回転速度を判定可能にし、更には回転体の回転方向を判別可能な信号をも生成する回転速度センサ装置および当該回転速度センサ装置付き転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から自動車等の車両では、磁性体からなる歯車状のセンサリングあるいは周方向に多極に着磁された円環状の磁気シート（即ち、磁性体）からなるセンサリングと、磁気センサ（即ち、磁電変換手段）と、を備えた回転速度センサ装置が用いられている。一般に、回転速度センサ装置は、回転体の回転速度を検知するために、そのセンサリングが回転体に固定され、そして磁気センサにより当該センサリングの被感知回転面の物理的性状変化（即ち、磁気的変化）を感知して当該物理的性状変化に伴い信号を生成する（例えば、非特許文献１参照）。尚、上述したセンサリングは、別名：トーンリング、トーンホイール、磁気エンコーダ、等とも称されている。
【０００３】
【非特許文献１】
「普及版センサ技術」、株式会社フジ・テクノシステム、平成１２年、
ｐ．５０３−５０４
【０００４】
また、回転体の回転速度の検知に加えて、更に、回転体の回転方向をも判別可能にする回転速度センサ装置も知られている。例えば、回転体の回転とともに生成される信号のパルス列から角度位置ならびに回転方向を判別可能にする回転速度センサ装置としては、ロータリエンコーダが一般的に知られており、当該ロータリエンコーダは工作機械等の位置決め制御に多用されている。
【０００５】
ロータリエンコーダは、互いに９０度だけ位相が異なるＡ相信号とＢ相信号を生成して、これら信号相互の位相関係から回転方向を判別可能にし、また、これらの信号から回転速度をも計測可能にする。このロータリエンコーダは、より詳細には、互いに９０度だけ位相が異なるＡ相信号とＢ相信号が２個のセンサからそれぞれ出力されるように当該２個のセンサを配置することによって、該センサから出力されたＡ相信号およびＢ相信号から回転体の回転方向を判別可能にするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように回転速度センサ装置にセンサを２個用いることは、回転速度センサ装置の製造コストの上昇を招く。また、Ａ相とＢ相の両信号が得られるようにセンサの位置関係を調整することは煩雑であり且つ、製造コストの点でも不利である。また、小型の回転体を回転速度センサ装置の取付け対象とする場合には、寸法上の配置制限等からセンサを２個配置できないことがあり、回転速度センサ装置付きの小型転動装置等、センサ配置用の空間が限られるものではセンサを２個配置することは困難である。
【０００７】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、１個のセンサを備えるだけで回転体の回転速度を判定可能にするだけでなく回転方向をも判別可能にする回転速度センサ装置および該回転速度センサ装置付き転動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明に係る回転速度センサ装置は、請求項１に記載したように、
回転体に該回転体の回転軸心と自身の回転中心とを一致させた状態で固定されて、該回転体と共に正回転方向または当該正回転方向とは反対の逆回転方向に回転自在なセンサリングと、
前記センサリングの被感知回転面の一部分と常に対向するように配置固定されて、前記回転体の回転に伴う前記センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンサと、
前記センサから出力される信号を変換処理して前記回転体の回転速度に比例した周波数のパルス列の信号を生成する変換器と、
を備えた回転速度センサ装置であって、
前記センサリングが正回転方向に回転した際と前記センサリングが逆回転方向に回転した際とで前記センサから出力される信号の波形がそれぞれ異なるように前記センサリングの被感知回転面が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の回転速度センサ装置によれば、センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンサから出力される信号の波形が、当該センサリングが正回転方向に回転した際と当該センサリングが逆回転方向に回転した際とでそれぞれ異なるようにセンサリングの被感知回転面が形成されているので、１個のセンサを備えるだけで回転体の回転速度を判定可能にするだけでなく回転方向をも判別可能にする回転速度センサ装置を提供することができる。換言すれば、センサリングの被感知回転面が、当該センサリングが正回転方向に回転した際と当該センサリングが逆回転方向に回転した際とでセンサから出力される信号の波形がそれぞれ異なるように、形成されているので、回転体に固定されたセンサリング、該センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知する“１個の”センサ、ならびに当該センサから出力される信号を変換処理する変換器によって、回転体の回転速度を判定可能にする信号ならびに回転方向を判別可能にする信号を生成する回転速度センサ装置を構成できる。また、当該回転速度センサ装置では、センサから出力される信号がセンサリングの正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ異なる波形となり、そして当該波形の信号から変換器がセンサリングの回転の正逆に対応する信号を生成するので、２個のセンサの相互の位置関係を調整して設定せねばならなく且つそれにより製造コストの上昇を招く従来の回転速度センサ装置の構成とは異なり、センサの設置スペースを広げることもないため、安価且つ省スペースな回転速度センサ装置を実現できる。
【００１０】
また、本発明に係る回転速度センサ装置は、請求項２に記載したように、請求項１に記載の回転速度センサ装置において、
前記センサリングの被感知回転面が、その面上に、凹凸を形成する複数の突起を有しており、当該突起各々が前記センサリングの回転中心を通る線に対して非対称な形状であり、そして前記センサが当該センサと前記センサリングの被感知回転面との距離の変化を感知することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の回転速度センサ装置によれば、センサリングの被感知回転面が、その面上に、凹凸を形成する複数の突起を有しており、当該突起各々がセンサリングの回転中心を通る線に対して非対称な形状であり、そしてセンサが当該センサとセンサリングの被感知回転面との距離の変化を感知するので、センサから出力される信号をセンサリングの正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ確実に異なる波形にすることができ、そして当該波形の信号を基にセンサリングの回転の正逆に対応する信号を変換器から生成することができる。具体的に、前記センサリングを例えば、磁性体からなり且つ、前述の被感知回転面として鋸刃状の外周面を有するセンサリング（即ち、鋸刃状の外周面を形成するための複数の突起各々がセンサリングの回転中心を通る線に対して非対称な形状を有するセンサリング）とし、そして前記センサを例えば、ホール素子、ＭＲ（即ち、Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子、等の磁気センシング素子を含む磁気センサ（即ち、磁電変換手段）とした場合は、当該磁気センサに自身とセンサリングの外周面との距離の変化（即ち、磁気センシング素子を通過する磁束の変化）を感知させる回転速度センサ装置を提供できる。
【００１２】
また、本発明に係る回転速度センサ装置は、請求項３に記載したように、請求項１に記載の回転速度センサ装置において、
前記センサリングの被感知回転面は、当該センサリングが正回転方向に回転した際と逆回転方向に回転した際とで非対称な光学的性状変化を備えており、そして前記センサが前記センサリングの被感知回転面に対する光の反射量または透過量を感知することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の回転速度センサ装置によれば、センサリングの被感知回転面が、当該センサリングが正回転方向に回転した際と逆回転方向に回転した際とで非対称な光学的性状変化を備えており、そしてセンサがセンサリングの被感知回転面に対する光の反射量または透過量を感知するので、この場合も、センサから出力される信号をセンサリングの正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ確実に異なる波形にすることができ、そして当該波形の信号を基にセンサリングの回転の正逆に対応する信号を変換器から生成することができる。具体的に、前記センサリングを例えば、鋸刃状の外周面を有するセンサリング（即ち、鋸刃状の外周面を形成するための複数の突起各々がセンサリングの回転中心を通る線に対して非対称な形状を有するセンサリング）にして、その側面を前述の被感知回転面とし、そして前記センサを例えば、センサリングの突起に向けて光を照射する光源と、センサリングの突起を反射する前述の光源からの光またはセンサリングの突起間の凹所を透過（即ち、通過）する前述の光源からの光を受光するフォトダイオード等からなる光センシング素子と、を含むフォトセンサ（即ち、光電変換手段）とした場合は、当該フォトセンサにセンサリングの被感知回転面に対する光の反射量または透過量を感知（即ち、受光量の変化を感知）させる回転速度センサ装置を提供できる。
【００１４】
また、本発明に係る回転速度センサ装置は、請求項４に記載したように、請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の回転速度センサ装置において、
前記センサが、前記回転体の回転に伴い前記センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンシング素子と、当該センシング素子から出力された信号の空間微分または空間差分に相当する波形の信号を生成する回路と、を備えており、
前記変換器が、前記センサから出力される前記回路の生成した信号に基づいて、前記センサリングの正回転または逆回転に対応する信号を生成することを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の回転速度センサ装置によれば、センサが、回転体の回転に伴いセンサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンシング素子と、当該センシング素子から出力された信号の空間微分または空間差分に相当する波形の信号を生成する回路と、を備えており、前述の変換器が、センサから出力される前記回路の生成した信号に基づいて、センサリングの正回転または逆回転に対応する信号を生成するので、回転体が低速度で回転する場合であっても回転方向を確実に判別可能な信号を変換器に生成させることができる。
【００１６】
また、前述した目的を達成するために、本発明に係る回転速度センサ装置付き転動装置は、請求項５に記載したように、
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載した回転速度センサ装置と、
回転軌道輪、固定軌道輪、および当該回転軌道輪と固定軌道輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有し、前記回転軌道輪または前記固定軌道輪に軸が固定される軸受部と、
を備える回転速度センサ装置付き転動装置であって、
前記回転軌道輪または当該回転軌道輪に固定された前記軸を前記回転体として、当該回転体に前記センサリングが固定されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項５に記載の回転速度センサ装置付き転動装置によれば、請求項１から請求項４のいずれか一つに記載した回転速度センサ装置と、回転軌道輪、固定軌道輪、および当該回転軌道輪と固定軌道輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有し、前記回転軌道輪または前記固定軌道輪に軸が固定される軸受部と、を備え、前記回転軌道輪または当該回転軌道輪に固定された前記軸を前記回転体として当該回転体に前記センサリングが固定されているので、１個のセンサを備えるだけで回転体の回転速度を判定可能にするだけでなく回転方向をも判別可能にする小型化可能な回転速度センサ装置付き転動装置を提供することができる。
【００１８】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明の実施の形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る複数の好適な実施形態ならびに変形例を図面に基づき詳細に説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は本発明に係る回転速度センサ装置の第１実施形態の概略構成を説明するための図であり、図１（Ａ）は本発明に係る回転速度センサ装置の第１実施形態を示す概略システム構成図、そして図１（Ｂ）はセンサリングが正回転方向に回転させられた際ならびに逆回転方向に回転させられた際にセンサから出力される信号の波形をそれぞれ示す図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）は図１（Ａ）に示される変換器の概略構成および該変換器による信号変換処理動作を説明するための図であり、図２（Ａ）は変換器の概略回路構成図、そして図２（Ｂ）は変換器の信号処理により生成される各種信号の波形を示す図である。
【００２１】
図１（Ａ）に示されるように、回転速度センサ装置１は、回転体１００に該回転体１００の回転軸心１００ａと自身の回転中心１０ａとを一致させた状態で固定されて、該回転体１００と共に正回転方向または当該正回転方向とは反対の逆回転方向に回転自在な環状のセンサリング１０と、該センサリング１０の被感知回転面１１の一部分と常に対向するように配置固定されて、回転体１００の回転に伴うセンサリング１０の被感知回転面１１上の物理的性状変化を感知する１個のセンサ２０と、該センサ２０から出力される信号を変換処理して回転体１００の回転速度に比例した周波数のパルス列の信号を生成する変換器３０と、を備えている。
【００２２】
そして、センサリング１０が正回転方向に回転した際とセンサリング１０が逆回転方向に回転した際とでセンサ２０から出力される信号の波形がそれぞれ異なるようにセンサリング１０の被感知回転面１１が形成されている。本実施形態の場合、具体的に、センサリング１０は磁性体からなり、センサリング１０の被感知回転面１１を構成するセンサリング１０の外周面は鋸刃状に加工されており、センサ２０はセンサリング１０の被感知回転面１１に適正なギャップを保って対向して配置され、そして変換器３０はセンサ２０からの信号を処理してパルス列の回転速度信号Ａと回転方向信号Ｅを出力する。
【００２３】
センサリング１０の鋸刃状の被感知回転面１１は、その面上に、凹凸を形成する複数の均一形状の突起１２を有しており、当該突起１２は各々がセンサリング１０の回転中心１０ａを通る線（例えば、図１（Ａ）中の点線Ｒ）に対して非対称な形状である。センサ２０は、例えば、ホール素子、ＭＲ素子、等の磁気センシング素子と、永久磁石と、を含む公知の磁気センサ（即ち、磁電変換手段）であり、そして自身（即ち、センサ２０）とセンサリング１０の被感知回転面１１との距離の変化（即ち、磁気センシング素子を通過する磁束の変化）を感知する。よって、センサ２０から出力される信号をセンサリング１０の正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ確実に異なる波形にすることができ、そして当該波形の信号を基にセンサリング１０の回転の正逆に対応する信号を変換器３０から生成することができる。
【００２４】
具体的に、センサ２０は、変換器３０の入力端子３１に電気的に接続されており、センサリング１０が正回転方向に回転させられる時と逆回転方向に回転させられる時とで、図１（Ｂ）に示されるように、回転体１００の回転速度に比例した周波数の非対称な波形の信号をそれぞれ発生して、当該信号を変換器３０の入力端子３１へ出力する。
【００２５】
変換器３０は、その入力端子３１に入力されたセンサ２０からの信号を変換処理して、回転体１００の回転速度に比例した周波数のパルス列の回転速度信号Ａ（図２（Ｂ）参照）を第１出力端子３２から出力し且つ、センサリング１０の正回転時には“１”、そして逆回転時には“０”となる回転方向信号Ｅ（図２（Ｂ）参照）を第２出力端子３３から出力する。より詳細には、図２（Ａ）に示されるように、センサ２０からの信号は、入力端子３１へ入力され、波形整形回路３４により矩形のパルス列の信号に整形されて図２（Ｂ）に示される回転速度信号Ａが当該波形整形回路３４から出力され、そして第１出力端子３２から変換器３０外へ出力される。
【００２６】
また、入力端子３１に入力されたセンサ２０からの信号は、微分回路３５にて微分されて図２（Ｂ）に示される微分信号Ｂに変換されて当該微分信号Ｂが微分回路３５から出力される。この微分信号Ｂは第１比較器３６で正の閾値＋ｅと比較され、当該正の閾値＋ｅ以上となる時間の間“１”となるパルス信号Ｃが生成されて、当該パルス信号Ｃが第１比較器３６から出力される。微分信号Ｂはまた、第２比較器３７で負の閾値−ｅと比較され、当該負の閾値−ｅ以下となる時間の間“１”となるパルス信号Ｄが生成されて、当該パルス信号Ｄが第２比較器３７から出力される。
【００２７】
パルス信号Ｃとパルス信号Ｄは、それぞれＲＳフリップフロップ３８のセット端子Ｓとリセット端子Ｒを駆動する。その結果、センサリング１０の正回転ならびに逆回転に対応して“１”、“０”となる回転方向信号ＥがＲＳフリップフロップ３８から出力され、そして第２出力端子３３から変換器３０外へ出力される。当該第２出力端子３３から変換器３０外へ出力される回転方向信号Ｅは回転体１００の回転方向を“１”、“０”の波形で示す信号である。一方、第１出力端子３２から変換器３０外へ出力される回転速度信号Ａも回転体１００の回転速度を“１”、“０”の波形で示す信号である。これらの信号Ｅ，Ａは、変換器３０と電気的に接続された解析装置２００（図１（Ａ）参照）に入力される。そして解析装置２００が、回転速度信号Ａの波形および回転方向信号Ｅの波形に基づき回転体１００の回転速度を判定し且つ回転方向を判別する。
【００２８】
以上の説明におけるセンサ２０は、磁性体のセンサリング１０との間隙の変化を磁気の変化によって感知するものであるが、非磁性金属のセンサリングを用いる場合は、渦電流式変位計、静電容量式変位計、等の非接触変位計をセンサ２０として利用すればよい。尚、センサ２０はホール素子、ＭＲ素子、等の磁気センシング素子と永久磁石とを組み合せて構成することができるが、当該永久磁石を磁気センシング素子と組み合せなくとも、センサリング１０として被感知回転面１１の複数の突起各々が回転中心を通る線に対して非対称な形状で環状本体の厚み方向に回転中心から放射状に着磁または環状本体の円周の一接線と平行な方向に着磁された環状の板磁石を設ければ、それを磁気センシング素子からなるセンサ２０とともに用いて、同様な効果を得ることができる。また、ゴム製のフェライト・シートをリング状にしてその外周面に回転中心を通る線に対して非対称な突起を複数形成し、当該突起に合わせてＮ極とＳ極が交互に配置されるように磁化した多極磁石シートをセンサリング１０として用いてもよい。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る回転速度センサ装置の第２実施形態を図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は本発明に係る回転速度センサ装置の第２実施形態の概略構成を説明するための図であり、図３（Ａ）は本発明に係る回転速度センサ装置の第２実施形態を示す概略システム構成図、そして図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示される回転速度センサ装置を横から見た図である。尚、この第２実施形態は、第１実施形態においてセンサ２０として用いた磁気センサの代わりに、センサ２０としてフォトセンサを用いた形態である。
【００３０】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように、回転速度センサ装置２は、回転体（不図示）に該回転体の回転軸心と自身の回転中心４０ａとを一致させた状態で固定されて、該回転体と共に正回転方向または当該正回転方向とは反対の逆回転方向に回転自在な環状のセンサリング４０と、該センサリング４０の被感知回転面４１の一部分と常に対向するように配置固定されて、回転体の回転に伴うセンサリング４０の被感知回転面４１上の物理的性状変化を感知する１個（１ユニット）のセンサ５０と、該センサ５０から出力される信号を変換処理して回転体の回転速度に比例した周波数のパルス列の信号を生成する第１実施形態と同様な変換器３０（図１（Ａ）および図２（Ａ）を参照）と、を備えている。
【００３１】
そして、センサリング４０が正回転方向に回転した際とセンサリング４０が逆回転方向に回転した際とでセンサ５０から出力される信号の波形がそれぞれ異なるようにセンサリング４０の被感知回転面４１が形成されている。本実施形態の場合、具体的に、センサリング４０は光を遮蔽する材料からなり、センサリング４０の外周面は第１実施形態とほぼ同様な鋸刃状に加工されており、センサ５０はセンサリング４０の被感知回転面４１を構成するセンサリング４０の側面に対向して配置され、そして第１実施形態と同様に変換器３０がセンサ２０からの信号を適宜処理してパルス列の回転速度信号Ａと回転方向信号Ｅを出力する。
【００３２】
センサ５０は、フォトダイオード等を内蔵して光電変換により光量を電流さらには電圧信号に変換し出力する光センシング素子５１と、スリット部材５２と、光源５３と、を備えた公知のフォトセンサ（即ち、光電変換手段）である。センサリング４０の被感知回転面４１の上方には適正なギャップを保って光センシング素子５１が設置され、そしてセンサリング４０の被感知回転面４１と反対側の側面の下方には適正なギャップを保って光源５３が配置されて、光センシング素子５１が光源５３からの光を受けるようになっている。また、センサリング４０の被感知回転面４１と光センシング素子５１との間にはスリット部材５２が設置されている。スリット部材５２は、センサリング４０の回転に伴う光センシング素子５１の受光量の変化が顕著になるようにセンサリング４０の周方向に幅が狭い矩形のスリット（即ち、貫通孔）５２ａを中央に有している。センサ５０（光センシング素子５１）からの出力信号は第１実施形態にて説明したように変換器３０で変換処理される。
【００３３】
即ち、センサリング４０は、その鋸刃状の外周面を形成するための複数の突起４２各々がセンサリング４０の回転中心４０ａを通る線に対して非対称な形状を有しており、そしてセンサ５０が、センサリング４０の突起４２に向けて光を照射する光源５３と、センサリング４０の突起４０間の凹所を透過（即ち、通過）する光源５３からの光を受光する光センシング素子５２と、を含むので、光センシング素子５２はセンサリング４０の被感知回転面４１からの光の透過量を感知（即ち、受光量の変化を感知）して光電変換により光量を電流さらには電圧信号に変換し出力する。
【００３４】
このようにセンサリング４０の被感知回転面４１は、当該センサリング４０が正回転方向に回転した際と逆回転方向に回転した際とで非対称な光学的性状変化を備えているので（即ち、センサ５０がセンサリング４０の被感知回転面４１に対する光の透過量（即ち、通過量）を感知する構成なので）、センサ５０から出力される信号をセンサリング４０の正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ確実に異なる波形にすることができる。
【００３５】
（変形例１）
尚、光センシング素子５２がセンサリング４０の被感知回転面に対する光の反射量を感知する構成に本実施形態を変形してもよいことは言うまでもない。即ち、この場合、被感知回転面をセンサリング４０の側面あるいは外周面とし、当該被感知回転面に光を反射させて受光できるように光源５３、スリット部材５２、および光センシング素子５１を配置すればよい。尚、スリット部材５２は光センシング素子５１の受光量の変化が顕著となるようにするための手段であるので、適宜省略してもよい。
【００３６】
（変形例２）
次に、本発明に係る回転速度センサ装置の変形例２を説明する。上述した第１実施形態と第２実施形態では変換器３０の微分回路３５がセンサリングの回転方向を判別可能にする本質的機能を持っている。この微分回路３５による微分は時間軸上の微分（即ち、時間微分）であるため、センサリングの回転が低速度の場合には微分波形の振幅が小さくなり、回転方向を判別し難くなる回転速度範囲が生じる可能性がある。第１実施形態および第２実施形態とほぼ同様な信号処理形態を採用する場合、低速回転時の回転方向判別をより向上させる方法としては、時間微分の代わりに空間微分あるいは空間差分を行なう方法が挙げられる。
【００３７】
ここでは、第２実施形態に空間差分方式を用いたものを変形例２として図２（Ａ）〜図３（Ｂ）を参照しながら図４に基づいて説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示される第２実施形態では１個のフォトダイオードを内蔵した光センシング素子５１を用いているが、それに代わって本変形例２では図４に示されるように２個のフォトダイオード６１ａ，６１ｂからなる２連のフォトダイオード・アレイを内蔵した光センシング素子６１を用い、更にスリット部材５２に代えてレンズ（不図示）を配置して、センサリング４０の突起４２を当該フォトダイオード・アレイの受光面Ｇに結像させる。尚、図４はフォトダイオード６１ａ，６１ｂの受光後の信号処理を説明するための図でもある。
【００３８】
フォトダイオード６１ａ，６１ｂで光電変換により得られた電流は、それぞれ増幅器６１ｄと６１ｅで電圧に変換され、それらを加算器６１ｆにより加算した加算結果が図２（Ａ）の変換器３０へ入力されてパルス列の回転速度信号Ａとなり（この場合、波形整形回路３４は不要となる。）、また差分器６１ｇにより差し引いた引き算結果である空間差分信号は図２（Ａ）の変換器３０へ入力されて微分回路３５の出力箇所へ入力される（この場合、微分回路３５は不要となる）。このように構成することによって、センサリング４０の低速度での回転時の方向判別精度が向上する。
【００３９】
（変形例３）
次に、変形例３として、フォトダイオード・アレイを内蔵した光センシング素子およびその信号処理の別の例を図５に示す。図５に示されるように、光センシング素子７１は細い３個のフォトダイオード６１ａ，６１ｂ，６１ｃからなる３連のフォトダイオード・アレイを内蔵する。これらのフォトダイオード６１ａ，６１ｂ，６１ｃの内、隣り合うフォトダイオード６１ａ，６１ｂ（または６１ｂ，６１ｃ）は逆方向に並列接続され、これによって空間差分に相当する光量差に比例する電流が得られるので、この電流を増幅器６１ｈで電圧信号に変換してから、図２（Ａ）の変換器３０へ入力されて微分回路３５の出力箇所へ入力する（この場合、微分回路３５は不要となる）。尚、この変形例３では、図２（Ａ）の波形整形回路３４にはフォトダイオード６１ｃからの信号を入力する。
【００４０】
尚、以上説明した光学的手段と方法に限らず、空間微分あるいは空間差分を行なうための物理的性状変化を検出するセンシング素子とそのための信号処理は種々考えられる。例えば、ホール素子あるいはＭＲ素子を磁気の変化の差分を検出するように配列して集積化したアレイを用いる磁気センサ等も考えられる。
【００４１】
（第３実施形態）
本発明に係る第３実施形態として、上述の回転速度センサ装置を備えた転動装置の一例を図６に基づき説明する。図６において符号８０は自動車用の回転速度センサ装置付き転動装置（ハブ軸受）であり、従来の回転速度センサ装置付き転動装置と同一の形状で回転方向の検出機能を追加する実施形態である。
【００４２】
ハブ軸受８０は、内輪溝８１ａを持つスピンドル軸８１を軸支するための軸受部を構成する要素として、複列溝を持つ環状の外輪（即ち、固定軌道輪）８２、スピンドル軸８１に固定された環状の内輪（即ち、回転軌道輪）８３、および外輪８２と内輪８３との間（更に、本実施形態では、外輪８２とスピンドル軸８１の内輪溝８１ａとの間）で周方向に転動自在に配設された複数の玉（即ち、転動体）８４、を有している。
【００４３】
尚、図６中、内輪８３に嵌合固定されているセンサリング１０とセンサ２０は第１実施形態の回転速度センサ装置１を構成するものと同一であり、センサ２０が挿入固定されるキャップ８６は締結リング８７によって外輪８２に固定されている。磁気センシング素子２４がセンサリング１０の被感知回転面（この例の場合、センサリング１０の側面）１１に対向して回転による磁気的変化を電気信号に変換して、コネクタ部２５から外部の変換器３０（図６では不図示）へ出力する。そして変換器３０によってパルス列の回転速度信号Ａと回転方向信号Ｅとが生成、出力される。本実施形態では変換器３０をハブ軸受８０の外部に設けたが、図６のキャップ８６内に変換器３０の回路を収納することは容易であり、そのように収納すれば、ハブ軸受８０がよりコンパクトになる。
【００４４】
尚、回転体として働く内輪８３にセンサリング１０を固定する代わりに、回転体として働くスピンドル軸８１にセンサリング１０を固定してもよいことは言うまでもない。また、外輪８２を回転軌道輪として用いる場合当該外輪にセンサリング１０を適宜固定し、そして内輪８３を固定軌道輪として当該内輪にセンサ２０を適宜固定することも可能である。また、第１実施形態の回転速度センサ装置をハブ軸受８０に設ける代わりに、第２実施形態や変形例１〜３に係る回転速度センサ装置をハブ軸受８０に設けてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
尚、本発明は、前述した各実施形態やその各変形例に限定されるものではなく、適宜、変形，改良，等が可能である。その他、前述した各実施形態や各変形例における各構成要素の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所，等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンサから出力される信号の波形が、当該センサリングが正回転方向に回転した際と当該センサリングが逆回転方向に回転した際とでそれぞれ異なるようにセンサリングの被感知回転面が形成されているので、１個のセンサを備えるだけで回転体の回転速度を判定可能にするだけでなく回転方向をも判別可能にする回転速度センサ装置を提供することができる。換言すれば、センサリングの被感知回転面が、当該センサリングが正回転方向に回転した際と当該センサリングが逆回転方向に回転した際とでセンサから出力される信号の波形がそれぞれ異なるように、形成されているので、回転体に固定されたセンサリング、該センサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知する“１個の”センサ、ならびに当該センサから出力される信号を変換処理する変換器によって、回転体の回転速度を判定可能にする信号ならびに回転方向を判別可能にする信号を生成する回転速度センサ装置を構成できる。また、当該回転速度センサ装置では、センサから出力される信号がセンサリングの正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ異なる波形となり、そして当該波形の信号から変換器がセンサリングの回転の正逆に対応する信号を生成するので、２個のセンサの相互の位置関係を調整して設定せねばならなく且つそれにより製造コストの上昇を招く従来の回転速度センサ装置の構成とは異なり、センサの設置スペースを広げることもないため、安価且つ省スペースな回転速度センサ装置を実現できる。
【００４７】
また、本発明によれば、センサリングの被感知回転面が、その面上に、凹凸を形成する複数の突起を有しており、当該突起各々がセンサリングの回転中心を通る線に対して非対称な形状であり、そしてセンサが当該センサとセンサリングの被感知回転面との距離の変化を感知するので、センサから出力される信号をセンサリングの正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ確実に異なる波形にすることができ、そして当該波形の信号を基にセンサリングの回転の正逆に対応する信号を変換器から生成することができる。
【００４８】
また、本発明によれば、センサリングの被感知回転面が、当該センサリングが正回転方向に回転した際と逆回転方向に回転した際とで非対称な光学的性状変化を備えており、そしてセンサがセンサリングの被感知回転面に対する光の反射量または透過量を感知するので、この場合も、センサから出力される信号をセンサリングの正回転方向の回転ならびに逆回転方向の回転に伴ってそれぞれ確実に異なる波形にすることができ、そして当該波形の信号を基にセンサリングの回転の正逆に対応する信号を変換器から生成することができる。
【００４９】
また、本発明によれば、センサが、回転体の回転に伴いセンサリングの被感知回転面上の物理的性状変化を感知するセンシング素子と、当該センシング素子から出力された信号の空間微分または空間差分に相当する波形の信号を生成する回路と、を備えており、前述の変換器が、センサから出力される前記回路の生成した信号に基づいて、センサリングの正回転または逆回転に対応する信号を生成するので、回転体が低速度で回転する場合であっても回転方向を確実に判別可能な信号を変換器に生成させることができる。
【００５０】
また、本発明によれば、上述した回転速度センサ装置と、回転軌道輪、固定軌道輪、および当該回転軌道輪と固定軌道輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体を有し、前記回転軌道輪または前記固定軌道輪に軸が固定される軸受部と、を備え、前記回転軌道輪または当該回転軌道輪に固定された前記軸を前記回転体として当該回転体に前記センサリングが固定されているので、１個のセンサを備えるだけで回転体の回転速度を判定可能にするだけでなく回転方向をも判別可能にする小型化可能な回転速度センサ装置付き転動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る回転速度センサ装置の第１実施形態の概略構成を説明するための図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は図１（Ａ）に示される変換器の概略構成および該変換器による信号変換処理動作を説明するための図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る回転速度センサ装置の第２実施形態の概略構成を説明するための図である。
【図４】本発明に係る回転速度センサ装置の変形例２を説明するための図である。
【図５】本発明に係る回転速度センサ装置の変形例３を説明するための図である。
【図６】本発明の第３実施形態として回転速度センサ装置付き転動装置の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１：回転速度センサ装置（第１実施形態）
２：回転速度センサ装置（第２実施形態）
１０：センサリング
１０ａ：センサリングの回転中心
１１：被感知回転面
１２：突起
２０：センサ
２４：磁気センシング素子
２５：コネクタ部
３０：変換器
３１：入力端子
３２：第１出力端子
３３：第２出力端子
３４：波形整形回路
３５：微分回路
３６：第１比較器
３７：第２比較器
３８：ＲＳフリップフロップ
４０：センサリング
４０ａ：センサリングの回転中心
４１：被感知回転面
４２：突起
５０：センサ
５１：光センシング素子
５２：スリット部材
５２ａ：スリット
５３：光源
６１：光センシング素子
６１ａ：フォトダイオード
６１ｂ：フォトダイオード
６１ｃ：フォトダイオード
６１ｄ：増幅器
６１ｅ：増幅器
６１ｆ：加算器
６１ｇ：差分器
６１ｈ：増幅器
７１：光センシング素子
８０：ハブ軸受
８１：スピンドル軸
８１ａ：内輪溝
８２：外輪
８３：内輪
８４：玉
８６：キャップ
８７：締結リング
１００：回転体
１００ａ：回転体の回転軸心
２００：解析装置
【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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