(57)【要約】【課題】  非定常回転時に車輪の回転速度を迅速に、且つ正確に求めて、車両の走行状態を安定化させる為に適切な制御を行なえる構造を実現する。【解決手段】  エンコーダ７ａの被検出面に存在するＳ極とＮ極との境界部が１対の検出素子１３ａ、１３ｂのうちの一方の検出素子１３ａの直前位置を通過する瞬間と、同じく他方の検出素子１３ｂの直前位置を通過する瞬間との間の時間差を求める。そして、上記車輪の回転速度変動に伴う、これら各境界部毎の時間差のデータの変動に応じて走行安定化の為の制御を行なわせる為の指令信号を発する。上記両検出素子１３ａ、１３ｂのピッチＤを正確に規制すれば、被検出面の特性変化のピッチＰの精度を特に高くしなくても、上記エンコーダ７ａの回転速度を正確且つ迅速に求められて、上記課題を解決できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の(a) 〜(c) を備えた、車両用走行状態安定化装置。
(a) 車輪と共に回転する回転部材に、この回転部材と同心に設けられた、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダ。
(b) それぞれが上記被検出面に対向する１対の検出部を、上記エンコーダの円周方向に離隔させた状態で設け、上記回転部材の近傍に配置された固定部材に支持された回転速度検出センサ。
(c) 上記エンコーダの被検出面に存在する、特性が変化する境界部が上記１対の検出部のうちの一方の検出部の直前位置を通過する瞬間と、同じく他方の検出部の直前位置を通過する瞬間との間の時間差を、特性変化の方向が一致する境界部毎に求める時間差データ処理部、並びに、上記車輪の回転速度変動に伴う、これら各境界部毎の時間差のデータの変動に応じて走行安定化の為の制御を行なわせる為の指令信号を発する走行制御部を備えた制御器。
【請求項２】
回転速度検出センサに設けた１対の検出部のピッチが、エンコーダの被検出面の特性変化のピッチのうちの最小のピッチ未満である、請求項１に記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項３】
エンコーダの被検出面の特性変化のピッチの相互差が、±２％以内である、請求項１〜２の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項４】
エンコーダの被検出面の特性変化のピッチ数が、５０〜１００である、請求項１〜３の何れかに記載した車両用走行状態安定化装置。
【請求項５】
制御器が、境界部が一方の検出部の直前位置を通過する瞬間と、同じく他方の検出部の直前位置を通過する瞬間との前後に基づいて、エンコーダの回転方向を判定する回転方向判定処理部を備えている、請求項１〜４の何れかに記載した走行状態安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両、特に自動車の車輪の回転速度の変動を検出して、この車両の走行安定性確保の為の制御を行なう、車両用走行状態安定化装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行安定性を確保する為の装置として従来から、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）、更にはこれらＡＢＳとＴＣＳとを組み合わせた如き構造を有する、スタビリティコントロール装置が知られている。この様な各システム、装置では、車両に加わる加速度を検出する加速度センサ、ヨーレートを検出するヨーレートセンサ等の信号と、各車輪の回転速度を検出する各回転速度検出センサとを比較して、これら各車輪と路面との接触部の滑り率を推定する。そして、各接触部の滑り率が所定の閾値を越えた場合に、上記各車輪に付属のブレーキに適切な制動力を発揮させたり、或はエンジンの出力を制御（低下）させる事で、車両の走行安定性を確保する。
【０００３】
何れのシステム、装置の場合でも、車両の走行安定性を確保する為には、転がり軸受ユニットにより懸架装置に支持された車輪の回転速度を検出する必要がある。この為に従来から、各種回転速度検出装置が提案され、実際に使用されている。例えば、特許文献１には、図１５〜１６に示す様な回転速度検出装置が記載されている。この回転速度検出装置は、使用時にも回転しないハウジング１の内径側に回転軸２を、軸受３により回転自在に支持している。又、この回転軸２の外周面と上記ハウジング１の内周面との間の空間４の端部開口を、組み合わせシールリング５により塞いでいる。そして、この組み合わせシールリング５を構成するスリンガ６の外側面に、円輪状のエンコーダ７を添着している。このエンコーダ７は、ゴム磁石等の永久磁石で、軸方向に着磁されている。着磁方向は、円周方向に関して交互に、且つ、等ピッチで変化させている。従って、上記エンコーダ７の外側面にはＮ極とＳ極とが交互に、且つ、等ピッチで配置されている。
【０００４】
一方、上記ハウジング１には回転速度検出センサ８を支持し、この回転速度検出センサ８の検出部を、上記エンコーダ７の被検出面である外側面に近接対向させている。上記回転速度検出センサ８は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等、磁束の方向や強さに応じて特性が変化する磁気検出素子を備え、この磁気検出素子の特性変化に対応して出力信号を変化させる。上記回転軸２が回転すると、上記回転速度検出センサ８の検知部の端面近傍を、上記エンコーダ７の外側面に配置されたＳ極とＮ極とが交互に通過する。この為、上記回転速度検出センサ８に組み込んだ磁気検出素子の特性が変化し、この回転速度検出センサ８の出力が変化する。この様にして回転速度検出センサ８の出力が変化する周波数は、上記回転軸２の回転速度に比例する。
【０００５】
従って、この回転速度検出センサ８の出力を図示しない処理回路に送れば、上記回転軸２の回転速度を求める（或はこの回転速度に見合う信号を得る）事ができる。尚、この処理回路で、上記回転速度検出センサ８の出力信号に基づいて上記回転軸２の回転速度を求めるには、この出力信号の変化の周期から求める方法と、単位時間当たり変化の回数（周波数）から求める方法とがある。上記回転速度は、上記周期と反比例し、周波数とは比例する。
【０００６】
上記回転軸２の回転速度をリアルタイムで求める為には、この回転速度を、上記回転速度検出センサ８の出力信号の変化の周期から求める事が好ましい。この変化の周波数から求めるのでは、この周期の数倍乃至は数十倍の所定時間（単位時間）毎にしか、上記回転速度を求める事ができない。この為、求めた回転速度とその瞬間の回転速度との間に差が生じ易く、求めた回転速度によりＡＢＳやＴＣＳを適切に制御する事ができない。これに対して、上記出力信号の変化の周期から回転速度を求めれば、求めた回転速度とその瞬間の回転速度との間の差を殆どなくす事ができて、求めた回転速度によりＡＢＳやＴＣＳを適切に制御する事ができる。
【０００７】
但し、上記出力信号の変化の周期から回転速度を正確に求める為には、エンコーダ７の被検出部の特性が円周方向に変化するピッチを正確に規制する必要がある。回転速度が同じとしても、このピッチが設計値よりも長いと上記出力信号の変化の周期が長くなり、このピッチが短いとこの周期が短くなる。この為、上記エンコーダ７の被検出部の特性が変化するピッチが、上記回転速度検出センサ８の検出部と対向する部分で全周に亙って等しい事が、上記出力信号の変化の周期から回転速度を正確に求める為に必要になる。
【０００８】
これに対して、上記ピッチは、次の(1)(2)に示した２通りの理由により、円周方向に関して不同になる可能性がある。
(1) エンコーダ７の製造誤差。
(2) エンコーダ７の組み付け誤差。
このうちの(1) は、上記エンコーダ７の着磁方向を変化させるピッチが円周方向に関して不均一になる等で生じる。又、上記(2) は、上記エンコーダ７の被検出面の幾何中心と回転中心とがずれる事で生じる。この被検出面が軸方向側面に存在する場合、この被検出部の着磁幅は、径方向外方に向かう程広くなるので、上記両中心がずれると、Ｓ極とＮ極とが変化するピッチが円周方向に関して不均一になる。何れにしても、変化のピッチが円周方向に関して不均一になると、回転速度検出センサ８の出力信号の変化の周期から回転速度を正確に求める事ができなくなる。この様な問題は、永久磁石製のエンコーダ７と磁気検出素子を組み込んだ回転速度検出センサ８との組み合わせに限らず、他の構造のエンコーダと回転速度検出センサとの組み合わせでも生じる。
【０００９】
特許文献２には、永久磁石製エンコーダで、Ｓ極とＮ極とが変化するピッチの相互差を、±２％以下に抑える事が記載されている。この様な特許文献２に記載された技術によれば、上記回転速度検出センサ８の出力信号の変化の周期から回転速度を求める場合に於ける精度を或る程度は向上させる事ができる。但し、上記ピッチの精度を高める事に伴って、上記永久磁石製エンコーダの製造コストが嵩む事が避けられないだけでなく、永久磁石製エンコーダのピッチ精度を高くする事には限界がある。しかも、この永久磁石製エンコーダのピッチ精度を高くしても、上記(2) による誤差は解消できない。この(2) による誤差を小さく抑える為には、組み付け精度を高くする必要があり、やはりコストが嵩む事が避けられない。従って、現状では、上記回転速度検出センサ８の出力信号の変化の周期から回転速度を求める構造を採用し、永久磁石製エンコーダのピッチ精度の向上に基づき、この回転速度の精度を高く（例えば誤差を１％以内に収める様に）する事は難しい。
【００１０】
この様な事情に鑑みて本発明者は、加速時或は減速時等の様に、車輪の回転速度が急激に変化する、所謂非定常回転時にこの回転速度を迅速に（高レスポンスで）、且つ正確に求めて、車両の走行状態を安定化させる為に適切な制御を行なわせる為には、次の様にする事が重要であると考えるに至った。
即ち、車輪と共に回転するエンコーダの被検出面に存在する、特性が変化する境界部毎にこのエンコーダの回転角速度を高い精度で求め、この境界部が回転速度検出センサの検出部を通過する度に求めた回転角速度の変動に応じて、車両の走行制御を行なえば、上記目的（高レスポンス、且つ正確）を達成できると考えた。
【００１１】
１対のセンサを利用してエンコーダの回転速度に関連する値を求める為の技術として従来から、特許文献３〜６に記載されたものが知られている。このうちの特許文献３、４に記載された従来技術は、エンコーダの被検出面に対向させ、且つ、このエンコーダの回転方向に離隔させた状態で設けた１対の回転検出センサの検出信号が変化するタイミングにより、上記エンコーダの回転方向を判定自在とするものである。又、特許文献５、６に記載された従来技術は、ほぼ一定速度で回転（定常回転）する回転軸に支持したエンコーダの被検出面に対向させ、且つ、このエンコーダの回転方向に離隔させた状態で設けた１対の回転検出センサの検出信号が変化するタイミングにより、上記回転軸の捩り振動を測定するものである。
【００１２】
上述した特許文献３〜６の何れにも、１対の回転検出センサを利用する事で、車輪の回転速度が急激に変化する、所謂非定常回転時にこの回転速度を迅速に、且つ正確に求めて、車両の走行状態を安定化させる為に適切な制御を行なわせる技術は記載されていない。又、１対の回転検出センサを組み込んだ構造で上述の様な目的を達成する事を示唆する記述にしても、上記特許文献３〜６の何れにも記載されていない。
【００１３】
【特許文献１】特開平８−３３８４３５号公報
【特許文献２】特開２００２−１５５９６２号公報
【特許文献３】実開平２−１２００１７号公報
【特許文献４】特開平６−１７４７３６号公報
【特許文献５】特開昭６２−２９１５１９号公報
【特許文献６】特開平６−３０７９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、車輪の回転速度が急激に変化する、所謂非定常回転時にこの回転速度を迅速に、且つ正確に求めて、車両の走行状態を安定化させる為に適切な制御を行なえる車両用走行状態安定化装置を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の車両用走行状態安定化装置は、次の(a) 〜(c) を備える。
(a) 車輪と共に回転する回転部材に、この回転部材と同心に設けられた、被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダ。
(b) それぞれが上記被検出面に対向する１対の検出部を、上記エンコーダの円周方向に離隔させた状態で設け、上記回転部材の近傍に配置された固定部材に支持された回転速度検出センサ。
(c) 上記エンコーダの被検出面に存在する、特性が変化する境界部が上記１対の検出部のうちの一方の検出部の直前位置を通過する瞬間と、同じく他方の検出部の直前位置を通過する瞬間との間の時間差を、特性変化の方向が一致する境界部毎に求める時間差データ処理部、並びに、上記車輪の回転速度変動に伴う、これら各境界部毎の時間差のデータの変動に応じて走行安定化の為の制御を行なわせる為の指令信号を発する走行制御部を備えた制御器。
【００１６】
尚、上記した、「特性変化の方向が一致する境界部」とは、例えば、エンコーダが永久磁石製であり、このエンコーダの被検出面にＳ極とＮ極とが交互に配置されている場合、例えばＳ極からＮ極に変化する境界部（或は逆に、Ｎ極からＳ極に変化する境界部）を言う。又、磁性材製のエンコーダの場合、磁性部分から非磁性部分に変化する境界部（或は逆に、非磁性部分から磁性部分に変化する境界部）を言う。要は、上記両検出部に関して、同じ方向の特性変化を捉え、その時間差に基づいて、上記指令信号に関する処理を行なう。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に構成する本発明の車両用走行状態安定化装置によれば、車輪の回転速度が急激に変化する非定常回転時にこの回転速度ｖを迅速に、且つ正確に求めて、車両の走行状態を安定化させる為に適切な制御を行なえる。即ち、回転速度検出センサに設けた１対の検出部の検出信号は、エンコーダの回転に伴って変化するが、これら両検出部の検出信号が変化するタイミングは、このエンコーダの回転方向に関する、これら両検出部のピッチＤに応じてずれる。具体的には、このエンコーダの回転速度ｖが早くなる程、上記両検出部の検出信号が変化するタイミングのずれが小さく（ずれ時間Ｔが短く）なる。従って、これら両検出部のピッチＤとこのずれ時間Ｔとに基づいて、上記回転速度ｖを求められる（ｖ∝Ｄ／Ｔ）。
【００１８】
この様にして回転速度ｖを求める場合に、上記エンコーダの被検出面の特性が変化するピッチの精度は、この回転速度ｖの測定精度に影響しない。測定精度に影響するのは、上記１対の検出部のピッチＤである。このピッチＤの精度を確保する事は、上記被検出面の特性変化の精度を確保する事に比べて容易である。例えば、上記両検出部として、ホール素子等の磁気検出素子を利用する場合、この磁気検出素子を半導体基板上に設置する事が考えられる。この様な設置作業は、半導体製造分野で広く使用されている高精度の半導体製造装置により、特にコストを高くする事なく、極めて高精度に行なえる。この為、特にコストを高くする事なく、上記回転速度ｖを高精度で求められる。
【００１９】
又、上記回転速度ｖは、上記エンコーダの被検出面のうちで特性が変化する境界部が上記両検出部同士の間を通過する毎に求められる。従って、上記エンコーダが１回転する間に上記回転速度ｖを多数回求める事ができる。この為、車輪の回転速度をほぼリアルタイムで求める事ができて、車両の走行安定性の為の制御を、より適切に行なえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、回転速度検出センサに設けた１対の検出部のピッチを、エンコーダの被検出面の特性変化のピッチのうちの最小のピッチ未満とする。
この様に構成すれば、上記エンコーダが１回転する間に上記回転速度ｖを、上記被検出面の特性が変化する回数分求める事ができる。
【００２１】
又、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記エンコーダの被検出面の特性変化のピッチの相互差を、±２％以内とする。
この様に構成すれば、上記両検出部のピッチＤを或る程度大きくしても、このピッチと上記特性変化のピッチとの大小関係が、各特性変化部分毎に逆転しない様にできる。この大小関係が各特性変化部分毎に逆転しない事は、上記両検出部の検出信号が変化するタイミングのずれに基づいて上記回転速度ｖを求める為に必要である。そして、上記両検出部のピッチＤを大きくする事は、このピッチＤの精度確保の容易化、延いてはこのピッチＤに比例して求められる回転速度検出の高精度化に結び付く。
【００２２】
又、好ましくは、請求項４に記載した様に、エンコーダの被検出面の特性変化のピッチ数を、５０〜１００とする。
この様に構成すれば、車輪の回転速度検出に関して、精度確保と、レスポンス向上とを高次元で両立させる事ができる。即ち、車輪の回転速度検出のレスポンス向上の為には、この車輪が１回転する間に回転速度ｖを求められる回数を多くする事が効果がある。言い換えれば、この回数を多くする程、この回転速度ｖの検出に関する分解能を高めて、車両の走行安定性確保の面から、より細かい制御が可能になる。
上記被検出面の特性変化のピッチ数を５０以上確保すれば、上記レスポンス或は分解能を十分に高くし、車両の走行安定性確保に関して、高度の制御が可能になる。
一方、上記特性変化のピッチ数が１００を越える様なエンコーダを造る事は、コストの面から難しい。しかも、このピッチ数を生かし（車輪１回転毎に、ピッチ数分の回転速度検出を可能にし）て、上記回転速度ｖを求める為には、上記両検出部のピッチを相当に小さくしなければならない。これら両検出部のピッチを極端に小さくする事は、技術的に難しいだけでなく、仮にできたとしても、このピッチの精度確保が難しくなって、上記回転速度ｖの検出精度が悪化する。
これに対して、上記特性変化のピッチ数を１００以下に抑えれば、上述の様な問題を生じない。
【００２３】
更に、好ましくは、請求項５に記載した様に、制御器に、回転方向判定処理部を備えさせる。この回転方向判定処理部は、境界部が一方の検出部の直前位置を通過する瞬間と、同じく他方の検出部の直前位置を通過する瞬間との前後に基づいて、エンコーダの回転方向を判定する。
この様に構成すれば、車両が前進する場合に於ける走行安定性確保だけでなく、後退する場合に於ける走行安定性確保も図れる。
【実施例１】
【００２４】
図１〜３は、本発明の実施例１を示している。本実施例の車両用走行状態安定化装置は、エンコーダ７ａと、回転速度検出センサ８ａと、制御器９とから成る。又、この制御器９は、時間差データ処理部と走行制御部とを備える。
このうちのエンコーダ７ａは、図示しない車輪と共に回転する回転軸２の中間部に外嵌固定されている。本実施例の場合、このエンコーダ７ａは、支持環１０と永久磁石１１とを組み合わせて成る。このうちの支持環１０は、軟鋼板等の磁性金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成る。又、上記永久磁石１１は、ゴム中にフェライト等の強磁性粉末を混入したゴム磁石等で、軸方向（図１の左右方向、図２の表裏方向）に着磁されている。着磁方向は、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化している。従って、上記エンコーダ７ａの被検出部である、上記永久磁石１１の片側面（図１の右側面）にはＳ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に配置されている。尚、これらＳ極とＮ極との変化のピッチは、円周方向に関して等しい事が好ましいが、従来構造の場合程の厳密さを要求するものではない。極端な場合、各ピッチが不同でも良い。
【００２５】
上述の様なエンコーダ７ａは、上記支持環１０の内周縁部に形成した円筒部１２を上記回転軸２に、締り嵌めで外嵌する事により、この回転軸２の中間部周囲に固定している。この状態で上記永久磁石１１は、この回転軸２とほぼ同心に配置される。これら永久磁石１１と回転軸２とに関しても、互いに同心である事が好ましいが、従来構造の場合程の厳密さを要求するものではない。
【００２６】
又、上記回転速度検出センサ８ａは、それぞれが検出部を構成する、１対の検出素子１３ａ、１３ｂを備える。本実施例の場合にこれら両検出素子１３ａ、１３ｂを、所定のピッチＤ（中心角θ）をあけた状態で、ＩＣのウエハ基板１４上に設置している。即ち、それぞれがホール素子或は磁気抵抗素子等の磁気検出素子である、上記両検出素子１３ａ、１３ｂは、シリコン基板等の半導体ウエハ基板１４上に、これら両検出素子１３ａ、１３ｂの出力変化を取り出して波形処理をする回路と共に搭載している。尚、この回路は、これら両検出素子１３ａ、１３ｂの特性変化に対応する矩形波を造り出すものである。この様な検出素子１３ａ、１３ｂを備えた上記回転速度検出センサ８ａは、それぞれが検出部となる、これら両検出素子１３ａ、１３ｂを、上記エンコーダ７ａを構成する永久磁石１１の片側面に対向させた状態で、軸受ハウジング、懸架装置を構成するナックル（何れも図示省略）等の静止部材に支持される。
【００２７】
この状態で上記両検出素子１３ａ、１３ｂ（の検出中心）は、上記エンコーダ７ａの回転方向に関して所定のピッチＤ（回転中心に関する角度θ）だけずれた状態で、上記エンコーダ７ａの回転中心をその中心とする同一円弧上に配置される。本実施例の場合、このピッチＤは、同一半径部分での、上記永久磁石１１の片側面に配置されたＳ極同士（或はＮ極同士）のピッチＰよりも小さく（Ｄ＜Ｐ）している。上記回転軸２と共に上記エンコーダ７ａが回転すると、上記両検出素子１３ａ、１３ｂは、図３に実線或は破線で示す様な出力信号（矩形波）ａ、ｂを出す。これら両検出素子１３ａ、１３ｂの出力信号の位相は、上記ピッチＤに見合う時間Ｔ分だけずれる。そして、このずれ時間Ｔの大きさは、上記エンコーダ７ａの回転速度と反比例の関係にある。
【００２８】
そこで、前記制御器９の時間差データ処理部は、図３に示した、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの出力信号ａ、ｂのずれ時間Ｔ（sec ）を測定し、このずれ時間Ｔ（sec ）から、上記エンコーダ７ａ（を固定した前記回転軸２）の回転速度Ｎ（min-1 ）を、下記の（１）式又は（２）式により算出する。この算出された結果は、上記制御器９のうちの、前記走行制御部に送られる。尚、この制御器９は、必ずしも上記両検出素子１３ａ、１３ｂの近くに配置する必要はなく、図示しない車体側に配置しても良い。
Ｎ＝（６０／πＴ）× sin-1（Ｄ／２ｒ）  −−−  （１）
Ｎ＝（３０／π）×（θ／Ｔ）            −−−  （２）
【００２９】
又、上記制御器９の時間差データ処理部は、上記検出素子１３ａ、１３ｂの出力信号ａ、ｂから、図３に鎖線で示した様な、これら両信号のずれ時間Ｔ（sec ）を表す信号ｃを造り出し、この信号を、図示しない車体側に設けた走行制御部に送り出す様にしても良い。この場合にこの走行制御部は、上記ずれ時間Ｔ（sec ）から、上述の場合と同様に、上の（１）式又は（２）式により、上記エンコーダ７ａ（を固定した前記回転軸２）の回転速度を算出する。
尚、上記（１）（２）式のうちの（１）式は、上記エンコーダ７ａの回転方向に関する、上記両検出素子１３ａ、１３ｂ同士のピッチＤから求める場合を、（２）式はこれら両検出素子１３ａ、１３ｂの、上記エンコーダ７ａの回転中心に関する角度（中心角ピッチ）θから求める場合を、それぞれ示している。
上記（１）式中のｒは、上記エンコーダ７ａの回転中心から上記両検出素子１３ａ、１３ｂが対向している部分までの距離（回転半径）である。上記角度θと上記ピッチＤとは次の（３）式を満たすので、何れかが分かれば、上記回転速度Ｎを求められる。
θ＝２sin-1(Ｄ／２ｒ)                   −−−  （３）
【００３０】
上記（１）（２）式のうちの何れかの式で上記回転速度Ｎを求めた、上記時間差データ処置部は、この回転速度Ｎを表す信号を、上記走行制御部に送る。尚、この時間差データ処置部で造り出したずれ時間Ｔの信号を走行制御部に送る場合は、この走行制御部で、上記回転速度Ｎを求める。そしてこの走行制御部は、この回転速度Ｎを表す信号に基づいて、走行安定化の為の制御を行なわせる為の指令信号を発する。即ち、上記走行制御部は、上記時間差データ処置部から送り込まれる、或は、この時間差データ処置部から送り込まれる信号に基づいてこの走行制御部で求められる、上記回転速度Ｎを表す信号に基づいて、車輪の回転速度変動の状態を求め、更に走行安定化に結び付く制御を行なわせる為の指令信号を発する。この場合に上記走行制御部は、別途求めた車両の実際の走行速度或は加速度（負の加速度である減速度を含む）と、上記回転速度Ｎから求められる、各車輪に関する走行速度或は加速度との相違により、これら各車輪のグリップ状態（滑り率）を求める。この点に就いて、各車輪が１回転する間に上記回転速度をｎ回検出できるとして、以下に説明する。
【００３１】
各車輪と共に上記エンコーダ７ａが回転すると、このエンコーダ７ａの被検出面に存在するＮ極からＳ極に移る部分（或はＳ極からＮ極に移る部分）の境界が上記両検出素子１３ａ、１３ｂの間を移動し、これら両検出素子１３ａ、１３ｂの出力信号が前後して変化する。この際、これら両検出素子１３ａ、１３ｂの出力信号が前後するずれ時間Ｔは、上記エンコーダ７ａの回転速度Ｎに反比例して変化するが、このずれ時間Ｔは、上記エンコーダ７ａが１回転する間にｎ回求められる。ｋを１〜ｎの自然数とすれば、この１回転の間に、Ｔ1 、Ｔ2 −−−Ｔk −−−Ｔn なる、ｎ通りのずれ時間が求められ、各ずれ時間に基づいて、ω1 、ω2 −−−ωk −−−ωn なる、ｎ通りの角速度が求められる。これら各角速度ω1 、ω2 −−−ωk −−−ωn に、上記各車輪の回転中心と接地面との距離である回転半径Ｒを乗ずれば（ωk ・Ｒを求めれば）、この接地面部分での、これら各車輪の周速を求められる。
【００３２】
一方、上記車両の実際の走行速度或は加速度は、車両側に設置した加速度センサの検出値を積分する事により、或は車体に設けたＣＣＤにより撮影した路面を画像処理する事により、任意の瞬間に、ほぼリアルタイムで求める事ができる。従って、上記両検出素子１３ａ、１３ｂを備えた回転速度検出センサ８ａの出力に基づいて求められる、上記接地面部分での上記各車輪の周速ωk ・Ｒと、同じ瞬間での実際の走行速度Ｖk とを対比する事ができる。上記接地面部分で滑りが発生していない場合には、この実際の走行速度Ｖk と上記周速ωk ・Ｒとは一致（Ｖk ＝ωk ・Ｒ）する。これに対して、上記接地面部分で滑りが発生すると、上記実際の走行速度Ｖk と上記周速ωk ・Ｒとは不一致（Ｖk ≠ωk ・Ｒ）になる。例えば、制動の為の減速時に滑りが発生すると、上記実際の走行速度Ｖk が上記周速ωk ・Ｒよりも大きく（Ｖk ＞ωk ・Ｒ）なる。この場合、上記接地面部分での滑り率Ｓk は、Ｓk ＝１−ωk ・Ｒ／Ｖk で表される。これに対して、加速時に滑りが発生すると、上記周速ωk ・Ｒが上記実際の走行速度Ｖk よりも大きく（ωk ・Ｒ＞Ｖk ）なる。この場合、上記接地面部分での滑り率Ｓk は、Ｓk ＝１−Ｖk ／（ωk ・Ｒ）で表される。
【００３３】
前記制御器９の走行制御部は、上記各車輪毎に上記滑り率Ｓk を求め、この滑り率Ｓk の値を小さくすべく（０に近づけるべく）、上記各車輪の付属のブレーキに適切な制動力を発揮させたり、或はエンジンの出力を制御（低下）させる。上記各車輪の滑り率Ｓk が小さくなる事は、これら各車輪のグリップが確保される事であり、車両の走行安定性確保に繋がる。
【００３４】
上述の様に本実施例の車両用走行状態安定化装置の場合、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの検出信号ａ、ｂのずれ時間Ｔにより、上記エンコーダ７ａの回転速度を算出する。この為、例えばこのエンコーダ７ａの被測定部のうちで特性が変化する点、即ち、Ｓ極とＮ極との境界が上記１対の検出素子１３ａ、１３ｂの検出部同士の間を通過する毎に、上記エンコーダ７ａの回転速度を算出できる。上記境界は、このエンコーダ７ａの片側面に多数存在するので、上記回転速度をほぼリアルタイムで求められる。又、上記エンコーダ７ａの回転に拘らず、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの検出部同士のピッチＤが変化する事はないので、上記エンコーダ７ａの製造誤差や組み付け誤差に関係なく、上記回転速度を正確に求められる。特に、上記走行速度Ｖk の変動の方向及び変動の割合に関しては、前記回転速度センサ８ａの製造誤差や組み付け誤差にも関係なく、正確に求められる。
【００３５】
尚、回転速度をほぼリアルタイムで求める面から、上記エンコーダ７ａの特性変化を有効に利用する為には、上記１対の検出素子１３ａ、１３ｂのピッチＤを、エンコーダ７ａの被検出面の特性変化のピッチＰのうちの最小のピッチＰmin 未満とする事が好ましい。上記回転速度を求められる回数は、上記１対の検出素子１３ａ、１３ｂのピッチＤの大きさに応じて変化する。具体的には、上記エンコーダ７ａが１回転する間に上記回転速度を求められる回数の上限は、３６０度／θ（Ｄ）である。従って、１対の検出素子１３ａ、１３ｂのピッチＤが上記特性変化のピッチＰよりも大きくなると、この特性変化を多くする意味がなくなる。これに対して、Ｄ＜Ｐmin とすれば、上記エンコーダ７ａの特性変化を有効に利用できる。
【００３６】
更に、図３の上段の実線と中段の破線とで表した、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの検出信号ａ、ｂが変化するタイミングに基づいて、上記エンコーダ７ａ（を固定した前記回転軸２）の回転方向を知る事もできる。但し、回転方向を求める為には、前記ピッチＤを、前記ピッチＰの１／２以外の長さ（Ｄ≠Ｐ／２）にする事が必要である。このピッチＤがこのピッチＰの丁度１／２であると、上記エンコーダ７ａが何れの方向に回転した場合でも、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの検出信号ａ、ｂが変化するタイミングのずれは等しくなるので、上記回転方向を求められなくなる。
【００３７】
又、本実施例の場合、上記両検出素子１３ａ、１３ｂを、同じウエハ基板１４上に設置している為、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの動作特性（閾値、ヒステリシス、温度特性等）をほぼ同じにできる。この為、これら両検出素子１３ａ、１３ｂの出力信号に基づくずれ時間Ｔ（図３参照）を高精度に求められる。しかも、このずれ時間Ｔに比例する、上記両検出素子１３ａ、１３ｂ同士のピッチＤ（中心角θ）の精度を、ＩＣ製造レベルの精度で確保でき、そのままＩＣパッケージとして一体に取り扱える。この為、１対の検出素子１３ａ、１３ｂの検出部同士のピッチＤを調節する作業も不要である。そして、上記両検出素子１３ａ、１３ｂの組み付け作業及び検出信号取り出しの為のハーネスの配設作業も容易になり、車両用走行状態安定化装置の製造コストの低減を図れる。
【実施例２】
【００３８】
次に、図４〜６は、本発明の実施例２を示している。本実施例の車両用走行状態安定化装置は、それぞれが発光素子１５と受光素子１６とを備えた、光学式の検出素子１７ａ、１７ｂから成る回転速度検出センサ８ｂにより、回転軸２に外嵌固定したエンコーダ７ｂの回転速度を検出する様にしている。上記発光素子１５としてはＬＥＤやレーザダイオード等が、上記受光素子１６としてはフォトダイオードやフォトトランジスタ等が、それぞれ使用可能である。又、上記エンコーダ７ｂは、光不透過性の板材のうちで、上記回転軸２の中心軸をその中心とする単一円弧上に複数の透孔１８、１８を、円周方向に関してほぼ等ピッチに形成して成る。
【００３９】
本実施例の場合も、上記両検出素子１７ａ、１７ｂの検出部（発光素子１５の発光部と受光素子１６の受光部とを結ぶ直線）同士のピッチＤを、所望の値にしている。この構成により、一方の検出素子１７ａが、上記各透孔１８、１８のうちの或る透孔１８の端縁の通過に基づいて出力ａを変化させた瞬間から、他方の検出素子１７ｂがその端縁の通過に基づいて出力ｂを変化させた瞬間までのずれ時間Ｔを求められる様にしている。
【００４０】
但し、本実施例の場合には、上記両検出素子１７ａ、１７ｂの設置スペースの都合上、上記ピッチＤが、上記透孔１８、１８同士のピッチＰよりも大きく、このピッチの２倍よりも小さく（２Ｐ＞Ｄ＞Ｐ）なっている。この為に上記ずれ時間Ｔは、上記一方の検出素子１７ａの出力ａが変化した（立ち上がった）瞬間から、この変化の瞬間の後、他方の検出素子１７ｂの出力ｂが２回目に変化する（立ち上がる）瞬間までの時間としている。この様な本実施例の場合も、上記ピッチＤを上記ピッチＰの１／２の非整数倍（Ｄ≠ｎＰ／２、ｎ＝自然数）とする事で、上記回転軸２の回転速度に加えて回転方向も知る事ができる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。
【００４１】
尚、上述の例では、上記ピッチＤを、２Ｐ＞Ｄ＞Ｐとしているが、このピッチＤを上記ピッチＰの２倍（２Ｐ）より大きくしても、同様にしてずれ時間Ｔを測定して回転速定を算出する事が可能である。
又、本実施例の様に、上記ずれ時間Ｔとして、出力ａが変化した（立ち上がった）瞬間から、他方の出力ｂが２回目に変化する（立ち上がる）瞬間までの時間差を採用する場合でも、マイクロコンピュータやデジタル回路等により、出力ａが変化する毎にずれ時間Ｔを測定（計算）する事は可能である。即ち、１度に複数の処理を並行して行なう事により、前記回転軸２が１回転する間に、上記透孔１８、１８の数と同じ回数、上記回転軸２の回転速度を求める事もできる。
又、実施例１、２の構造では、１対の検出素子として磁気式或は光学式のものを使用する場合に就いて示したが、この検出素子として、渦電流式の素子を使用しても良い。
【実施例３】
【００４２】
次に、図７〜９は、本発明の実施例３を示している。上述した実施例１、２が何れも、回転速度検出センサ８ａ、８ｂを構成する検出素子１３ａ、１３ｂ、１７ａ、１７ｂとして、検出信号をディジタル式に変化させるものを使用していた。これに対して本実施例の場合には、回転検出センサ８ｃを構成する検出素子１９ａ、１９ｂとして、検出信号をアナログ式に変化させるものを使用している。即ち、本実施例の場合には、上記両検出素子１９ａ、１９ｂとして、永久磁石２０と、この永久磁石２０から出た（或はこの永久磁石２０に入る）磁束を導く為のポールピース２１と、このポールピース２１に巻回したコイル２２とから成る、パッシブ型の磁気センサを使用している。一方、エンコーダ７ｃとして、磁性材製で外周縁部に歯車状の凹凸を形成したものを使用している。上記各検出素子１９ａ、１９ｂの検出面である、上記各ポールピース２１の先端面は、上記エンコーダ７ｃの外周縁のうちで、円周方向に中心角でθ分だけずれた２個所位置に、近接対向させている。
【００４３】
上述の様に構成する本実施例の場合、回転軸２と共に上記エンコーダ７ｃが回転すると、図９に示す様に上記両検出素子１９ａ、１９ｂの出力信号ａ、ｂが、正弦波的に変化する。そして、これら両出力信号の変化の位相は、上記中心角θ分に見合うずれ時間Ｔ分だけずれる。このずれ時間Ｔは、例えば上記出力信号ａが０を通過して上昇する瞬間と、上記出力信号ｂが０を通過して上昇する瞬間との時間差として求める事ができる。そこで、この様にして求めたずれ時間Ｔに基づき、前記（２）式から、上記回転軸２の回転速度Ｎを求める事ができる。本実施例の場合も、上記中心角θを、上記エンコーダ７ｃの外周縁の凹凸の変化に関する中心角ピッチの１／２の非整数倍とすれば、上記回転軸２の回転速度Ｎに加えて回転方向を求められる。尚、本実施例の様にアナログ式に変化する出力信号により回転速度を求める構造で、１対の検出素子として、ホール素子、磁気抵抗素子、ＧＭＲ素子等を組み込んだアクティブ型の磁気回転速度検出センサ、光学式の回転速度検出センサ、渦電流式の回転速度検出センサを利用する事もできる。その他の構成及び作用は、前述した実施例１の場合と同様である。
【実施例４】
【００４４】
次に、図１０〜１１は、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合には、転がり軸受の一種である、単列深溝型の玉軸受２３に、エンコーダ７ａと、１対の検出素子１３ａ、１３ｂを備えた回転速度検出センサ８ａと図示しない制御器とを組み込む事により、車両用走行状態安定化装置を構成している。本実施例は、商用車等の、非独立式の懸架装置に支持された車輪の回転速度を検出し、この車輪を備えた車両の走行状態を安定化させる装置として適切な構造である。
【００４５】
上記玉軸受２３は、互いに同心に配置された、回転しない静止輪である外輪２４と、回転する回転輪である内輪２５と、これら外輪２４及び内輪２５の互いに対向する周面に形成された、静止側軌道面である外輪軌道２６と回転側軌道面である内輪軌道２７との間に設けられた、それぞれが転動体である複数の玉２８、２８とを備える。そして、このうちの内輪２５の端部外周面に上記エンコーダ７ａを外嵌固定し、上記外輪２４の端部に外嵌固定したケース２９に、上記回転速度検出センサ８ａを保持している。このケース２９は、金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円環状とした補強板３０の内面に、合成樹脂製のホルダ３１を保持して成る。上記回転速度検出センサ８ａは、このホルダ３１内に、その射出成形時にモールドする事で、保持されている。上記回転速度検出センサ８ａ、制御器、及び、上記エンコーダ７ａの構造及び作用は、前述の図１〜３に示した実施例１の場合と同様である。
【００４６】
上述の様に構成する本実施例の場合、回転速度検出装置を構成する上記回転速度検出センサ８ａ、制御器、及び、上記エンコーダ７ａと上記玉軸受２３とを、一体的に組み合わされた部品として取り扱える。そして、回転速度検出機能を備えた回転支持部の小型化と組立作業の容易化によるコスト低減とを図れる。尚、上記玉軸受２３に代えて、円筒ころ軸受、円すいころ軸受等、大きな荷重を支承できる転がり軸受を使用すれば、大型車両用の走行状態安定化装置を実現できる。
【実施例５】
【００４７】
次に、図１２は、本発明の実施例５を示している。本実施例は、乗用車等の独立式の懸架装置に支持された車輪の回転速度を検出し、この車輪を備えた車両の走行安定化装置として適切な構造である。この車輪を懸架装置に回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットは、回転輪であるハブ３２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道面である複列の内輪軌道２７ａ、２７ａと、静止輪である外輪２４ａの内周面に形成した、それぞれが静止側軌道面である複列の外輪軌道２６ａ、２６ａとの間に、それぞれが転動体である玉２８、２８を複数個ずつ、転動自在に設けている。上記ハブ３２は、ハブ本体３３の端部に内輪２５ａを外嵌固定して成る。図示の例は、駆動輪用の転がり軸受ユニットである為、上記ハブ本体３３の中心部に設けたスプライン孔３４内に、等速ジョイント３５に付属のスプライン軸３６を挿入している。
【００４８】
上述の様な転がり軸受ユニットを利用して本発明を実施する為に、本実施例の場合には、上記内輪２５ａの端部外周面にエンコーダ７ａを外嵌固定し、上記外輪２４ａの端部に外嵌固定したケース２９ａに、上記回転速度検出センサ８ａを保持している。このケース２９ａは、金属板を曲げ形成する事により全体を円環状に造られたもので、上記回転速度検出センサ８ａを保持する部分のみを軸方向に膨らませて、当該部分を保持部３７としている。上記回転速度検出センサ８ａを構成する、それぞれがホール素子である１対の検出素子１３ａ、１３ｂ（図２参照）を搭載した半導体ウエハ基板は、上記保持部３７内に保持された合成樹脂製のホルダ３１ａ内に、その射出成形時にモールドする事で、保持されている。上記回転速度検出センサ８ａ及び上記エンコーダ７ａの構造及び作用は、前述の図１〜３に示した第１例の場合と同様である。又、上記回転速度検出センサ８ａ及び上記エンコーダ７ａと上記転がり軸受ユニットとを一体的に組み合わされた部品として取り扱える為、組立作業の容易化によるコスト低減とを図れる事は、前述した実施例４と同様である。
【実施例６】
【００４９】
本発明を独立式の懸架装置に車輪を支持する為の転がり軸受ユニットを利用して実施する場合に、上述した図１２に示す様な駆動輪用の転がり軸受ユニットに限らず、図１３に示した実施例の様に、ハブ本体３３ａの中心部にスプライン孔を設けていない、従動輪用の転がり軸受ユニットを利用して実施する事もできる。勿論、外輪回転型の従動輪用転がり軸受ユニットを利用して実施する事もできる。更には、駆動輪用の転がり軸受ユニットに適用する場合でも、図１２に示した構造に限らず、例えば図１４に示す様な構造等、各種構造に適用する事もできる。この図１４に示した構造の場合には、ハブ本体３３の内端部に形成したかしめ部３８により、このハブ本体３３の内端部に外嵌した内輪２５ａを抑え付けている。又、上記図１３及び図１４の構造では、１対の検出素子を備えたセンサユニット３９を、エンコーダ７ａ、７の軸方向（図１３）又は径方向（図１４）に配置している。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図。
【図２】図１の右方から見た図。
【図３】１対の検出素子の検出信号とこれら両検出信号を処理した出力信号とを示す線図。
【図４】本発明の実施例２を示す断面図。
【図５】図４の右方から見た図。
【図６】１対の検出素子の検出信号を示す線図。
【図７】本発明の実施例３を示す断面図。
【図８】図７の側方から見た図。
【図９】１対の検出素子の検出信号を示す線図。
【図１０】本発明の実施例４を示す断面図。
【図１１】図１０の右方から見た図。
【図１２】本発明の実施例５を示す断面図。
【図１３】同実施例６を示す断面図。
【図１４】同実施例７を示す断面図。
【図１５】従来構造の１例を示す部分断面図。
【図１６】図１５の右方から見た。
【符号の説明】
【００５１】
１    ハウジング
２    回転軸
３    軸受
４    空間
５    組み合わせシールリング
６    スリンガ
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  エンコーダ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  回転速度検出センサ
９    制御器
１０    支持環
１１    永久磁石
１２    円筒部
１３ａ、１３ｂ  検出素子
１４    ウエハ基板
１５    発光素子
１６    受光素子
１７ａ、１７ｂ  検出素子
１８    透孔
１９ａ、１９ｂ  検出素子
２０    永久磁石
２１    ポールピース
２２    コイル
２３    玉軸受
２４、２４ａ  外輪
２５、２５ａ  内輪
２６、２６ａ  外輪軌道
２７、２７ａ  内輪軌道
２８    玉
２９、２９ａ  ケース
３０    補強板
３１、３１ａ  ホルダ
３２    ハブ
３３、３３ａ  ハブ本体
３４    スプライン孔
３５    等速ジョイント
３６    スプライン軸
３７    保持部
３８    かしめ部
３９    センサユニット
【図１】
2005134238.tif 000003
【図２】
2005134238.tif 000004
【図３】
2005134238.tif 000005
【図４】
2005134238.tif 000006
【図５】
2005134238.tif 000007
【図６】
2005134238.tif 000008
【図７】
2005134238.tif 000009
【図８】
2005134238.tif 000010
【図９】
2005134238.tif 000011
【図１０】
2005134238.tif 000012
【図１１】
2005134238.tif 000013
【図１２】
2005134238.tif 000014
【図１３】
2005134238.tif 000015
【図１４】
2005134238.tif 000016
【図１５】
2005134238.tif 000017
【図１６】
2005134238.tif 000018