(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の回転数を検出し、この検出信号によりブレーキ制動力の制御を行うアンチロックブレーキ装置において、車輪の回転部材に装着されたパルサリングと、このパルサリングに対峙して車輪支持部材に装着されたセンサと、車体に設置されて上記制動力の制御を行う制御回路と、上記車輪支持部材および車体に送信部および受信部が各々設置され、上記センサの信号をワイヤレスで送受信するワイヤレス伝達手段とを備え、  上記ワイヤレス伝達手段は、上記送信部と受信部との磁気結合によってワイヤレスで送受信するものであり、上記送信部の送信コイル、および受信部の受信コイルを、互いに並列で、かつ双方のコイル中心が、車輪の回転軸心に対して直角に、かつ水平方向になるように互いに対向して配置したアンチロックブレーキ装置。
【請求項２】
上記パルサリングおよび上記センサが発電機を構成し、上記送信部は上記発電機の発電電力を電源として用いるものとし、上記送信部の前記発電機に接続された電源回路に、スーパキャパシタを付加し、上記車輪の低速回転時の発電電力の低下分を上記スーパキャパシタで補うようにした請求項１に記載のアンチロックブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車におけるアンチロックブレーキ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
最近の自動車には、低摩擦路やパニックブレーキ時のタイヤロックを検知し、ブレーキを緩めてタイヤグリップを確保することで操舵安定性を図るアンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）が多く採用されている。
この装置では、車輪軸受部に回転センサを設け、車輪回転数を検出している。センサへの電力供給やセンサの出力信号は、電線で車体部とやりとりしている。
この電線は、車輪軸受部と車体との間では車外に露出することになり、石跳ねやタイヤハウス内の雪の凍結により、断線等の支障を起こし易い。また、操舵輪の場合は、電線に予め捩れを与えておく必要があったり、電線の固定に多大な工夫が必要であったりする。上記の電線は、その被覆も必要で、自動車の軽量化の妨げとなり、また電線の固定の工数が多いことから、コスト増となっている。
【０００３】
このような課題を解消するものとして、本出願人は、上記センサの信号をワイヤレスで送受するものを提案した（特願平１１−３３９５８８号）。このワイレヤレスの送受には、磁気結合を用いる。つまり、電界放出型アンテナを用いないことで磁気通信とする。微弱電波とする場合は、２ＭＨｚ程度の低周波の搬送波をセンサの信号で振幅変調する。
【０００４】
しかし、上記ワイレヤレス伝達手段を磁気結合によるものとした場合は、周辺機器による影響が少ないが、車輪の上下振動の影響を受け易いという課題がある。
また、上記提案例では、回転センサを発電機で構成し、ワイレヤレス伝達手段の電源として用いることを提案したが、制動力が作用して車輪回転数が低下したときに、発電電力も低下するため、ワイヤレス伝達手段の送信回路を十分に駆動することができなかった。
【０００５】
この発明の目的は、ワイヤレス送受において、周辺機器の影響を受け難く、また車輪の上下振動による影響も少なくすることである。
この発明のさらに他の目的は、回転の検出用のセンサをワイヤレス伝達手段の電源用の発電機に利用できて、電力供給用の配線をタイヤハウス等に設けることを不要にでき、また低速時にも安定して電力供給できるものとすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のアンチロックブレーキ装置は、車輪の回転数を検出し、この検出信号によりブレーキ制動力の制御を行うアンチロックブレーキ装置において、車輪の回転部材に装着されたパルサリングと、このパルサリングに対峙して車輪支持部材に装着されたセンサと、車体に設置されて上記制動力の制御を行う制御回路と、上記車輪支持部材および車体に送信部および受信部が各々設置され、上記センサの信号をワイヤレスで送受信するワイヤレス伝達手段とを備え、ワイヤレス伝達手段を次の構成としたものである。
【０００８】
すなわち、ワイヤレス伝達手段を、上記送信部と受信部との磁気結合によってワイヤレスで送受信するものである。送信部の送信コイル、および受信部の受信コイルは、互いに並列で、かつ双方のコイル中心が、車輪の回転軸心に対して直角に、かつ水平方向になるように互いに対向して配置する。
磁気結合による伝送方法は、指向性を持つため、周囲装置の影響は非常に少ない。そのため、外乱による誤動作が防止される。
磁気による通信においては、送信コイルの直径と長さの比および受信コイルとの距離により、送信コイルと受信コイルとを並列方向に配した方が良い場合と、直列方向に配した方が良い場合とがある。車輪支持部材および車体に送信コイルおよび受信コイルを配置する場合は、コイル間の距離がコイル長さに比べて非常に長くなるため、一般的には直列配置が良いのであるが、車輪の上下動によりコイル端の軸にずれが生じ、伝達効率が大きく変化する可能性がある。
そのため、送信コイルおよび受信コイルを互いに並列で、かつ水平方向になるように配置することにより、車輪に上下動が生じても、受信コイルへの磁界の変動を直列状態よりも抑えることができる。
【０００９】
この発明において、上記パルサリングおよび上記センサが発電機を構成し、上記送信部が上記発電機の発電電力を電源として用いるものとしても良い。その場合に、上記送信部の前記発電機に接続された電源回路に、スーパーキャパシタを付加し、上記車輪の低速回転時の発電電力の低下分を上記スーパーキャパシタで補うようにしても良い。
このように、パルサリングおよびセンサが発電機を構成するものとし、送信部の電源として用いることにより、車輪支持部と車体との間で送信部やセンサ駆動用の電線が外部に露出せず、より一層簡素な構造となる。この場合に、発電機に接続された電源回路に、スーパーキャパシタを付加したため、このスーパーキャパシタに蓄えられた電力により、車輪回転数が低いときにも、ワイレヤレス伝送して受信部側で安定して回転数を検出することができる。スーパーキャパシタには、走行時に発電した電力を、例えば数秒で充電することが可能となる。アンチロックブレーキ装置において、低速時に回転数の送信が必要な時間は、制動開始から制動が完了するまでの時間であり、上記のようにスーパーキャパシタに走行時に充電した電力で、この制動による低速回転時に必要なワイヤレス伝送が十分に行える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の基礎となる提案例を図１ないし図１２と共に説明する。このアンチロックブレーキ装置は、車輪３１の回転数を検出し、その検出信号によりブレーキ３２の制動力の制御を行うものである。車輪３１は、車輪用軸受装置３３を介して車体３４に回転自在に支持されている。車輪用軸受装置３３は、外方部材となる車輪支持部材１と、内方部材となる回転部材２との間に転動体３を介在させたものである。車輪支持部材１は、車体３４から下方に突出したサスペンション（図示せず）に、ナックル３５を介して支持されている。回転部材２は、一端の外周に車輪取付フランジ２ａを有し、この車輪取付フランジ２ａに車輪３１が取付けられている。車輪３１は、図示の例では操舵輪であり、車輪用軸受装置３３の回転部材２は、他端の等速ジョイント１５を介して車軸（図示せず）に連結されている。
なお、この実施形態は、車輪用軸受装置と等速ジョイントを一体化した、所謂第４世代と呼ばれる形式のものであるが、本発明は軸受形式や等速ジョイントの形式には何ら限定されない。
【００１１】
回転部材２にはパルサリング１８が装着され、このパルサリング１８に対峙して車輪回転数の検出用のセンサ１７が、車輪支持部材１に装着されている。パルサリング１８およびセンサ１７は、発電機４を構成するものであり、それぞれ発電機４のロータおよびステータとなる。センサ１７の検出信号は、車体３４に設置された制御回路３６に、ワイヤレス伝達手段５を介して伝えられる。制御回路３６は、ブレーキ３２の制動力の制御を行う手段である。ワイヤレス伝達手段５は、車輪支持部材１に送信部５Ａが設置され、車体３４に受信部５Ｂが設置されている。受信部５Ｂは、車体３４における例えばタイヤハウス３４ａ内に配置される。
【００１２】
ブレーキ３２は、車輪３１に設けられたブレーキドラムまたはブレーキディスク等の摩擦部材（図示せず）に接して車輪３１を制動するものであり、油圧シリンダ等を備えている。ブレーキペダル等のブレーキ操作部材３７の操作は、変換手段３８を介して油圧力等に変換され、増力してブレーキ３２に伝えられる。
制動力調整手段３９は、ブレーキ３２の制動力を調整する手段であり、制御回路３６の指令に応じて制動力を調整する。制動力調整手段３９は、ブレーキ３２と変換手段３８との間の油圧経路に設けられている。
制御回路３６は、具体的には、回転数のセンサ１７で検出された車輪回転数に応じて制動力調整手段３９に制動力の調整指令を与える手段であり、マイクロコンピュータ等の電子回路で構成されている。
【００１３】
以下、各部の詳細を説明する。図２，図３に示すように、車輪用軸受装置３３は、外方の車輪支持部材１と内方の回転部材２の間に複列の転動体３を介在させたものであり、これら内外の部材２，１間の環状空間内に回転センサ兼用の発電機４が内蔵されている。発電機４は両列の転動体３，３間に配置されている。
車輪支持部材１は、内周に複列の転走面６，７を有し、これら転走面６，７にそれぞれ対向する転走面８，９が回転部材２の外周に設けられている。複列の転動体３は、転走面６，８間、および転走面６，９間に収容される。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、背面合わせとなるように各転走面６〜９の接触角が形成されている。転動体３は各列毎に保持器１０で保持されている。内外の部材２，１間の両端は、シール１１で密封されている。
車輪支持部材１は、一端に車体取付フランジ１ａを有し、この車体取付フランジ１ａを介して車体３４のサスペンションのナックル３５に取付けられる。車輪支持部材１は、全体が一体の部材である。回転部材２は、車輪取付フランジ２ａを有し、この車輪取付フランジ２ａに車輪３１がボルト１４で取付けられる。
【００１４】
回転部材２は、車輪取付フランジ２ａを有するハブ輪２Ａと、他の内輪構成部材２Ｂとを組合わせたものとされ、これらハブ輪２Ａおよび内輪構成部材２Ｂのそれぞれに、上記複列の転走面８，９のうちの各列の転走面８，９が形成されている。内輪構成部材２Ｂは、等速ジョイント１５の外輪１５ａが一体に形成された部材である。内輪構成部材２Ｂは、等速ジョイント外輪１５ａから一体に延びる軸部１６が、基端側の大径部１６ａと、この大径部１６ａに段差を介して続く小径部１６ｂとで形成され、小径部１６ｂの外周にハブ輪２Ａが嵌合する。上記転走面９は大径部１６ａに形成されている。ハブ輪２Ａと内輪構成部材２Ｂとは加締等の塑性結合により一体固着されている。
【００１５】
発電機４は、例えばクローポール型のものとされ、図４〜図６に示すものが使用される。図４は、発電機ロータとなるパルサリング１８を示す。このパルサリング１８は、円周方向に並べて磁極Ｎ，Ｓを設けた多極磁石からなる。
【００１６】
図５は、ステータとなるセンサ１７を示し、クローポール型とされている。すなわち、センサ１７は、ポール状の爪２１ａ，２１ｂからなる多数の磁極を並べた形式のものとされる。図６（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ図５（Ａ），（Ｂ）の一部を拡大した図である。
センサ１７は、詳しくは、磁性体のリング部材１９と、このリング部材１９内に収容されたコイル２０とを備える。リング部材１９は、断面形状が内周側に向く溝形とされ、すなわち内周側に向くコ字状の断面形状とされ、かつ両フランジ１９ａ，１９ｂの内周縁から対向するフランジ側１９ａ，１９ｂへ折れ曲がった櫛歯状の複数の爪２１ａ，２１ｂを有する。これら両フランジ１９ａ，１９ｂの櫛歯状の各爪２１ａ，２１ｂは、周方向に互いに所定の隙間をもって交互に配列されている。各爪２１ａ，２１ｂは、突出方向に長い長方形状とされ、同じ方向の各爪２１ａ，２１ｂ間の隙間ｄの幅は、例えば爪２１ａ，２１ｂの幅の３倍程度とする。
リング部材１９の両フランジ１９ａ，１９ｂの内周縁には、各爪２１ａ，２１ｂの形成部分の間に切欠部２２ａ，２２ｂが設けられ、これら切欠部２２ａ，２２ｂに、対向側のフランジ１９ｂ，１９ａの各爪２１ｂ，２１ａの先端が臨んでいる。切欠部２２ａ，２２ｂは、半円状ないしＵ字状に形成されている。
リング部材１９は、板金のプレス加工品とされ、板金材料には例えばステンレス板や珪素鋼板等の磁性部材が用いられる。
なお、リング部材１９は、幅方向の中央、つまりウェブの中央で２分割されているが、一体の部材であっても良い。
【００１７】
この発電機４は、櫛歯状の爪２１ａ，２１ｂを有するリング部材１９と、コイル２０とでなるステータ、つまりセンサ１７を用い、多極磁石からなるロータであるパルサリング１８と組み合わせているため、多極化、小型化が容易で、磁束の利用効率に優れた効率の良い発電が行える。特に、センサ１７は、対向して延びる爪２１ａ，２１ｂ間の隙間を大きく取り、隣接磁極からの磁束漏れを少なくする構造であるため、磁束の利用効率が高く得られる。
【００１８】
このクローポール型の発電機４は、次のように最適設計を行うことにより、低い回転数（２０ｒｐｍ）から送信部５Ａを駆動できる誘起電圧を十分にとれる構造となる。また、小型化が図れ、低価格で高能率な発電機とできる。
発電機４は、ステータであるセンサ１７の極数を、５０極または１００極とする場合に、各部を次の仕様とすることで最適設計となる。
【００１９】
５０極の場合
磁極ピッチ：２．７５mm
エアーギャップ：０．５mm
コイル巻数：２００Ｔｕｒｎ
コイル径：０．３２mm
磁石：ネオジ磁石
【００２０】
１００極の場合
磁極ピッチ：１．０mm
エアーギャップ：０．５mm以下
コイル巻数：２００Ｔｕｒｎ以上
コイル径：０．３２mm以下
磁石：ネオジ磁石
【００２１】
発電機４は、上記構成のものに代えて、ステータとなるセンサ１７を図７に示す構成のものとしても良い。図７に示すセンサ１７は、リング部材１９の爪２１ａ，２１ｂの形状を、爪幅が先端に向けて漸減する形状としたものである。
リング部材１９は一対のリング部材構成材１９Ａ，１９Ｂに分割されている。各リング部材構成材１９Ａ，１９Ｂは、それぞれフランジ１９ａ，１９ｂと、これらフランジ１９ａ，１９ｂの外径縁から径方向に延びるウェブ構成片１９ｃａ，１９ｃｂと有し、これらウェブ構成片１９ｃａ，１９ｃｂが、互いに幅方向の一部で重なるように、両リング部材構成材１９Ａ，１９Ｂが組み合わせられる。各リング部材構成材１９Ａ，１９Ｂは、それぞれ前記の櫛歯状の爪２１ａ，２１ｂがフランジ１９ａ，１９ｂの内径縁から折り曲げて形成され、これらの対向する爪２１ａ，２１ｂは、周方向に互いに所定の隙間をもって交互に配列されている。
同図のセンサ１７におけるその他の構成は、図５，図６の例のセンサ１７と同じである。図５，図６の例と、図７の例とにおいて、対応部分には同一符号を付してある。
【００２２】
図５，図６に示す矩形の爪２１ａ，２１ｂを持つセンサ１７と、図７に示すテーパ状の爪２１ａ，２１ｂを持つセンサ１７とを比較すると、次の得失がある。
図５，図６の矩形の爪２１ａ，２１ｂを持つセンサ１７の場合、磁束の利用効率としては最も良いと考えられるが、爪２１ａ，２１ｂの折り曲げ部である基端の磁束密度が大きくなり、磁気飽和を起こさないためにはある程度の断面積が必要である。そのため、多極化、小型化には制限がある。
図７のテーパ状の爪２１ａ，２１ｂを持つセンサ１７の場合、爪２１ａ，２１ｂの曲げ部の磁気飽和が起きず、多極化，小型化が可能である。すなわち、ＮＳ隣接磁石の磁界強度は正弦波状をしているため、ＮＳ切換り点の磁界は非常に弱く、隣接磁極爪２１ａ，２１ｂに漏れても影響は少ないと考え、曲げ部の磁気飽和が起こらないように、爪２１ａ，２１ｂをテーパ状にしたものである。
リング部材１９を分割型としたのは、加工の都合上であり、図７の例においてリング部材１９を一体型としても良い。
【００２３】
図１において、ワイヤレス伝達手段５は、車輪支持部材１の外周面の一部に設けられ、図８に示すように、コネクタ４１を介して接合されている。コネクタ４１は、センサ１７および送信部５Ａに設けられた一対のコネクタ構成部品４１Ａ，４１Ｂからなる。コネクタ構成部品４１Ａ，４１Ｂのいずれか一方がソケットとされ、他方がプラグとされる。送信部５Ａに設けられたコネクタ構成部品４１Ｂは、車輪支持部材１に設けられた径方向孔を貫通する。送信部５Ａは、電子部品を外装用のケースに収容した送信器からなる。
【００２４】
送信部５Ａの取付位置は、車輪用軸受装置３３の車輪支持部材１に設けられた車体取付フランジ１ａの内側幅面１ａａよりも、外側の位置に取付けることが好ましい。すなわち、この内側幅面１ａａと、回転部材２の車輪取付フランジ２ａとの間の距離Ｌのスペースに送信部５Ａを配置する。
このスペースに送信部５Ａを配置すると、送信部５Ａを外輪となる車輪支持部材１に取付けたままで、回転部材２の着脱が容易に行え、メンテナンス性に優れる。上記の距離Ｌが、例えば２５mm程度であるとすると、送信部５Ａの寸法は、２０mm×２０mm以下にすることが好ましい。
【００２５】
送信部５Ａには、ナックル３５との接触部に、電極付きのアルミ板５３を設けることが好ましい。この電極付きのアルミ板５３は、発電機４のステータであるセンサ１７で発生した正弦波を、送信部５Ａに入力するものである。このように電極付きアルミ板５３を設けることにより、異材質間のアノード腐食が防止できる。
従来の車輪軸受装置においては、鋼製の外輪とアルミ製のナックル等の接合部において、イオン差による電位差で錆、つまりアノード腐食が発生している。このため、外輪表面にダクロ皮膜を形成する高価な処理を施して防錆対策としている。
これに対して、上記のように送信部５Ａに電極付きのアルミ板５３を設けた場合、アルミ板５３とナックル３５等のアルミ材とは同じ材料であるため、電位差はない。よって、アルミ材に微弱電流を流すことで、異材質間の電位差を無くすことが可能となる。その結果、外輪となる車輪支持部材１とアルミ材のナックル３５等の間に微弱電流を流すことができ、異材間の電位差を無くすことが可能となる。この構造により、錆の発生がなくなる。
また、外輪となる車輪支持部材１の表面にダクロ皮膜を形成する高価な処理工程をなくすことができ、原価低減および納期短縮となる。
【００２６】
ワイヤレス伝達手段５は、微弱電波によるものや、磁気結合によるものなどが使用できる。まず微弱電波によるものを説明する。図９は、電波によるワイヤレス伝達手段５の一例を示す。送信部５Ａは、搬送波をセンサ１７の信号で周波数変調して微弱電波で送信するものとし、かつ上記搬送波を周波数が３２２ＭＨｚ以下とする。送信部５Ａは、発振・変調回路４１および送信アンテナ４２で構成される。発振・変調回路４１は、所定周波数の搬送波を発振する発振回路、およびその発振された搬送波をセンサ１７の出力で変調する変調回路で構成される。発振・変調回路４１における発振回路には水晶発振回路が用いられる。搬送波の周波数は、３２２ＭＨｚ以下の範囲でできるだけ高い周波数が好ましく、例えば２８３〜３２２ＭＨｚの範囲とすることが好ましい。
センサ１７は、上記のように発電機４を構成するものであり、発振・変調回路４１の電源は、発電機４の発電電力を用いる電源回路４３から得る。
受信部５Ｂは、アンテナ４５と、受信信号を同調して復調する同調複数回路４４とで構成される。
【００２７】
電源回路４３は、センサ１７をステータとする交流発電機４の発電電力を用いるものであり、図１０に示すものが用いられる。発電機入力端子４６の入力は、整流ブリッジ４７と平滑コンデンサ４８とで整流・平滑され、ダイオード４９を介して電源出力端子ＶＣＣから出力される。ダイオード４９よりも後段で、プラス側の電源出力端子ＶＣＣおよび設置側の端子ＧＮＤの間には、スーパーキャパシタ５０を介在させる。スーパーキャパシタ５０には、０．１Ｆのコンデンサを用いる。スーパーキャパシタ５０のプラス側と出力電源端子ＶＣＣの間には、ダイオードと抵抗の並列回路５１を介在させる。なお、ダイオードと抵抗の並列回路５１に代えて、スーパーキャパシタ５０と並列にツェナダイドード（図示せず）を接続しても良い。
【００２８】
上記構成の作用を説明する。図１において、センサ１７で検出される車輪回転数の信号は、車輪支持部材１の送信部５Ａから車体３４側の受信部５Ｂにワイヤレスで送信するため、車輪支持部１と車体３４との間でセンサ信号伝達用の電線が外部に露出しない。そのため、石跳ねやタイヤハウス３４ａ内の雪の凍結等により、断線の支障を起こすことがない。また、車輪支持部１と車体５との間のセンサ信号用の電線が省け、その煩雑な配線固定作業も不要となるため、自動車の軽量化、コスト低下が図れる。
【００２９】
ワイヤレス伝達手段５は、搬送波をセンサ１７の信号で周波数変調（ＦＭ変調）して微弱電波で送信するものとし、かつ搬送波を周波数が３２２ＭＨｚ以下としたため、この使用周波数帯域と変調方法の選定により、外部電磁界の影響を受け難い。
ＦＭ変調では、送信部５Ａの発振周波数を変化させるが、発振源として用いられる水晶発振回路の性質から、周波数の可変範囲は基準周波数のプラスマイナス数パーセント程度であるため、低周波では大きな周波数偏移を得られない。そのため、必然的に周波数を高くする必要があるが、電波法の規制にかからない微弱電波を使用しなくてはならない。なお、回路製作上は、周波数が低い方が容易である。
【００３０】
電波法では、自由に使用できる微弱電波は、周波数帯域により、電界強度が次のように定められている。
周波数                    電界強度（３ｍ離れた位置）
３２２ＭＨｚ以下              ５００μＶ／ｍ
３２２ＭＨｚ〜１０ＧＨｚ      ３５μＶ／ｍ
１０ＧＨｚ〜１５０ＧＨｚ      ３．５ｆμＶ／ｍ（ただし、５００μＶ以下、ｆは周波数）
１５０ＧＨｚ以上              ５００μＶ／ｍ
【００３１】
このように、電波法の規制では、３２２ＭＨｚ以下の場合に、出力の制限が緩く、比較的強い電界強度とできる。そのため、３２２ＭＨｚ以下の範囲で、できるだけ高い周波数を利用することにより、ＦＭ変調において周波数偏移を十分に得ると共に、電波法の制限内で十分な出力を得て、信号伝達を確実なものとすることができる。特に、搬送波の周波数は２８３〜３２２ＭＨｚの範囲が好ましい。この周波数帯域は、航空無線で使用されているため、安全確保のために妨害電波などが排除されており、電波法からも外乱電磁波の少ない周波数領域となっている。また、航空機無線は、０．１ＭＨｚステップのＡＭ変調（占有周波数帯は基準周波数プライマスナス３ｋＨｚ程度と低い）で行われており、変調方式をＦＭ変調方式とすることで、周波数・変調方式共に、外乱に対するロバスト性を向上できる。
【００３２】
搬送波の周波数を高く設定することにより、つまり３２２ＭＨｚ以下で、できるだけ高い範囲となるように設定することにより、次のような付帯効果も得られる。
▲１▼．受信部５Ａの同調回路の小型化やアンテナの短縮化が可能で、基板上に導箔パターンでアンテナを生成することも可能となり、回路の小型化、低価格化が可能になる。
▲２▼．搬送波の周波数を高くすることに伴い、波長が短くなるため、小型のアンテナでも同調が取り易く、アンテナの効率も向上する。ちなみに、２ＭＨｚの波長は１５０ｍ、３００ＭＨｚの波長は１ｍであり、３００ＭＨｚ帯であれば、基板パターン上で２５cmの１／４波長アンテナを使うことができる。
アンテナの効率が上がるため、送信電力も低減でき、回路消費電力も削減できる。
▲３▼．高周波は指向性が強く、送信部は受信部以外への電磁波出力を抑制でき、受信部は送信部以外の方向からの電磁波受信を抑制できるため、さらに外乱ノイズに対してロバスト性が向上する。
【００３３】
なお、この実施形態では、周波数変調するようにしたが、変調方式にかかわらず、搬送波の周波数を高い周波数に設定することで、効率の良いアンテナの製作ができると共に、高いＳ／Ｎ比を取ることが可能となる。そのため、ノイズの影響が少なく、信号の検出が容易となる。周波数変調の場合は、より一層ノイズの影響が少なくなる。
【００３４】
送信部５Ａは、振幅変調（ＡＭ変調）方式とする場合は、図１２に示す回路構成とできる。同図の例は、発振回路５２で発振した数百ＭＨｚ程度の高い搬送波を、センサ入力部５４から入力されるセンサ１７のパルスで、出力オンオフ用トランジスタ５５によってオンオフし、変調信号を作り出し、送信コイル５６からワイヤレス伝送するものである。
同図（Ａ）における各部(1),(2),(3) の波形、およ受信部の出力波形は、同図（Ｂ）のようになる。
搬送波を数百ＭＨｚ程度にすることで、高いＳ／Ｎ比が取れる。このように、ノイズの影響による誤信号の受信を受け難く、そのため、送受信距離が２００mm以上離れるように、送信部５Ａ，受信部５Ｂがタイヤハイス内に配置されていても、センサ１７の信号を受信することができる。
【００３５】
図１０の電源回路４３の作用を説明する。図５，図６の例や、図７の例のようなクローポール型発電機４は、上記のように小型で多極化が可能な発電機とできるが、次のような不利な面もある。すなわち、低速回転では、発電電力が小さく、そのままでは送信部５Ａの送信回路の駆動が不安定になることが考えられる。回転数が４０ｒｐｍ（車速５ｋｍ／ｈ）以上で、送信回路の動作、センサ信号の伝送が可能な動作となる。
しかし、アンチロックブレーキ装置に働く減速時において、回転数が２０ｒｐｍ（車速２〜３ｋｍ／ｈ）以下でも車輪回転数のセンサ信号の伝送が可能なものが求められる。
そこで、この実施形態では、クローポール型の発電機４を用いる送信部５Ａの電源回路４３として、図１０に示すように、スーパーキャパシタ５０を用いるものとした。これにより、走行時に発電した電力を数秒で充電することが可能になる。一般的に、制動に至るまでの経過時間は０．８秒、空走時間が０．８秒、制動時間が０．２秒（制動初速度：５ｋｍ／ｈ、制動距離：５ｍ）の時間がかかる。スーパーキャパシタ５０で充電した電力を利用すると、送信部５Ａの回路を１０秒以上駆動できる。このため、回転数が２０ｒｐｍ（車速２〜３ｋｍ／ｈ）以下になっても、回路駆動用電力を供給でき、センサ１７の車輪回転数の信号を、回転数０ｒｐｍ（車速０ｋｍ／ｈ）まで、制御回路３６（図１）でのセンサ信号の検出が可能になる。
図１１（Ａ）は、図１０の電源回路４３における高速時の充電経路を示し、同図（Ｂ）は低速走行時の放電経路を示す。
【００３６】
アンチロックブレーキ装置は、減速時の操舵安定性を確保するためのものであるが、このように、高速走行時に必要な電力を蓄えておき、この電力により減速時に発電電力の低下分を補うことで、発電機４のみで動作させる場合よりも、停止に近い低速状態でも、アンチロックブレーキ装置を安定して動作させることができる。
【００３７】
この発明の一実施形態を図１３〜図１６と共に説明する。この実施形態は、図１の提案例において、ワイヤレス伝達手段５を、図１３〜図１６に示すように、送信部１０５Ａと受信部１０５Ｂとの磁気結合によってワイヤレスで送受するワイヤレス伝達手段１０５としたものである。その場合に、送信部１０５Ａの送信コイル６１、および受信部１０５Ｂにおける受信コイル６２を、互いに並列で、かつ双方のコイル中心が、車輪３１の回転軸心Ｏに対して直角に、かつ水平方向になるように互いに対向して配置する。なお、操舵輪の場合は、受信コイル６２を車輪３１の回転軸心Ｏに対して直角に配置するのは、車輪３１が車体３４に対して傾いていない直進状態の場合の回転軸心Ｏに対してである。送信部１０５Ａおよび受信部１０５Ｂは、図１の実施形態と同じく、それぞれ車輪支持部材１および車体３４に設置する。受信部１０５Ｂは、車体３４におけるタイヤハウス３４ａ内に配置する。
【００３８】
磁気結合による伝送方法は、指向性を持つため、周囲装置の影響は非常に少ない。そのため、外乱による誤動作が防止される。
また、磁気による通信においては、送信コイル６１の直径と長さの比、および送信コイル６１と受信コイル６２との距離により、送信コイル６１と受信コイル６２とを並列方向に配した方が良い場合と、直列方向に配した方が良い場合とがある。車輪支持部材１および車体３４に送信コイル６１および受信コイル６２を配置する場合は、コイル６１，６２間の距離がコイル長さに比べて非常に長くなるため、一般的には直列配置が良いのであるが、車輪３１の上下動によりコイル端の軸にずれが生じ、伝達効率が大きく変化する可能性がある。
そのため、送信コイル６１および受信コイル６２を、互いに平行でかつ水平方向になるように配置することにより、車輪３１に上下動が生じても、受信コイル６２への磁界の変動を直列状態よりも抑えることができる。すなわち、磁界は図１５に示すように、送信コイル６１の軸に対してドーナッツ状に発生しているため、上記の送信コイル６１および受信コイル６２の配置関係とすることにより、車輪３１と共に送信コイル６１が上下動しても、受信コイル６２への磁界の変動の影響が小さくて済む。したがって、走行による振動に対して安定した回転数の信号のワイヤレス伝達が行える。
【００３９】
送信部１０５Ａおよび受信部１０５Ｂは、例えば、図１６（Ａ），（Ｂ）に各々示すように、回路基板６３，６４に、送信コイル６１および受信コイル６２と電子回路素子とを搭載し、ケース（図示せず）内に収めたものとされる。
【００４０】
磁気結合によるワイヤレス伝達手段１０５おいて、センサ信号は、微弱電波による場合と同様に、搬送波をセンサ信号で変調して伝えることができ、また送信部１０５Ａの電源として、センサ１７をステータとする発電機４の発電電力を用いることができる。
例えば、送信部１０５Ａおよび受信部１０５Ｂは、図９に示す微弱電波による送信部５Ａおよび受信部５Ｂにおいて、アンテナ４２，４５に代えて送信コイル６１および受信コイル６２（図１４）を設けたものとされ、発振変調回路４１、電源回路４３、および同調復調回路４４は、同図と共に前述したものが使用できる。
磁気結合によるワイヤレス伝達手段１０５の場合も、変調方式は振幅変調よりも周波数変調の方が、外乱による影響が小さくて済む。
【００４１】
図１７，図１８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この例は、発電機４を、車輪軸受装置３３の外輪および内輪となる車輪支持部材１と回転部材２との間の環状空間の一端部に配置したものである。すなわち、車輪支持部材１の一端の内径部に、図１８（Ａ）に矢印で示すように発電機４のステータであるセンサ１７を圧入する。この時、電極部は下方を向くように配置する。図１８（Ｂ）のように、発電機４のロータとなるパルサリング１８は、等速ジョイント１５の外輪１５ａを兼ねる内輪構成部材２Ｂの外径部に嵌め込む。この状態で、内輪構成部材２Ｂを回転部材２のハブ輪２Ａに圧入して嵌め込む。
この構成の場合、発電機４とシールが一体化されて、車輪軸受装置３３の内側端のシール部品が不要となる。また、車輪軸受装置３３の複列の転動体３の列の間に発電機４を組み込むものに比べて、発電機４の着脱が容易である。さらに、発電機４と送信部５Ａとを接続する電線またはコネクタ等を通す孔を車輪支持部材１に設けることなく、配線接続できる。これらのため部品点数が減り、発電機４の組立工数が削減され、発電機４や送信部５Ａのメンテナンス性が良くなる。
【００４２】
次に、上記各実施形態等に用いられる発電機４の定電圧化対策を説明する。発電機４は、回転型のものであるため、高回転（高周波）になるに従って、発電量も増加する。このため、高回転になると発電機４から発電される誘起電圧が多すぎて、回路の電子部品が破損する恐れがある。このため、一定回転数以上で回転させることは、好ましくない。したがって、定電圧回路を設けるなど、高速回転にしても回路が破損しない対策を施す必要がある。
これにつき、発電機４のステータとなるセンサ１７のリング部材１９の材質を、一般的な珪素鋼板に代えて、高周波で飽和性の高い材質にする。また、コイル２０の巻数を２００ターン以上、線径をφ０．３２mm以下にする。
これにより、高速回転時にも回路部品が破損しない発電電力量に保持することができる。例えば、図１９に示すような交流発電機発電量となり、発電機４で発生する誘起電圧が＋５Ｖより高くなることが防止でき、高速回転時にも送信部５Ａの電子部品を破損することはなく、送信回路に駆動用電源（＋５Ｖ）を安定して供給できる。そのため、定電圧回路が省略できる。
【００４３】
定電圧化される理由を説明する。発電機の出力電圧（Ｖｅ）は、発電機の構造による定数をＫ、回転数をＮとすると、Ｖ＝Ｋ・Ｎであり、回転数に比例する発電電圧となるが、実際に負荷を接続すると、電圧を飽和させることができるようになる。
発電機の内部抵抗をＲｅ、インダクタンス成分（コイル成分）をＬｅ、発電機出力に接続する負荷の抵抗（純抵抗とする）をＲ、負荷の両端の電圧をＶとすれば、
Ｖ＝Ｖｅ・（Ｒ／（Ｒ＋（Ｒｅ＋ｊωＬｅ）））
＝Ｋ・Ｎ・Ｒ／（Ｒ＋Ｒｅ＋ｊωＬｅ）          ……▲１▼
ここで、
Ｋ１＝Ｋ・Ｒ
Ｒ１＝Ｒ＋Ｒｅ
また、ωは回転数に比例する角速度であるから、ｊω＝Ｋ２・Ｎとおくことができ、▲１▼式は次のようになる。
Ｖ＝Ｋ１・Ｎ／（Ｒ１＋Ｋ２・Ｎ）          ……▲２▼
この式より回転数Ｎが大きくなり、Ｒ１＜＜Ｋ２・Ｎとなると、
Ｖ≒Ｋ１／Ｋ２
の一定値になることがわかり、発電機の出力電圧に飽和特性を与えられることが示されている。
【００４４】
負荷となる送信部の最大動作電圧（これ以上加えると壊れる）と抵抗値がわかれば、送信部側に電圧保護回路を設ける必要はなく、送信部回路を低価格化できる。
発電機の出力電圧Ｖｅ（無負荷）は、
Ｖｅ＝１．４１４・π・Ｋｗ・ｆ・Ｗ・Φ
Ｋｗ：巻線係数
ｆ  ：周波数（回転磁石の磁極数と回転数に比例）
Ｗ  ：巻線巻き数
Φ  ：回転磁石の最大磁束
また、
内部抵抗            Ｒｅ∝Ｗ／Ｓ  （Ｓは電線の断面積（太さ））
内部インダクタンス  Ｌｅ∝Ｗ      （ただし、磁気回路依存分があり、コイル枠・磁石・ハブ金属部を含めた磁気回路解析が必要）
のため、組み込み条件により制限される寸法・価格等から磁石・巻線・巻数等を決定する。
このようにして、磁石・巻線・巻数等を適宜定めた発電機によると、無負荷および２００Ωの負荷時に、それぞれ図２０，図２１に示す回転数と誘起電圧との関係が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
この発明のアンチロックブレーキ装置は、回転を検出するセンサの信号を、車輪支持部材の送信部から、車体側の受信部にワイヤレス伝達手段で伝送するものとしたため、車輪支持部と車体との間でセンサ信号伝達用の電線が外部に露出しない。そのため、石跳ねやタイヤハウス内の雪の凍結等により、断線の支障を起こすことがない。また、車輪支持部と車体との間のセンサ信号用の電線が省け、その煩雑な配線固定作業も不要となるため、自動車の軽量化、コスト低下が図れる。
また、上記ワイヤレス伝達手段が磁気結合によって送受するものであって、送信部の送信コイルおよび受信部における受信コイルを、互いに並列で、かつコイル中心が水平方向になるように配置したため、磁気結合による指向性のために、周囲装置の影響を受け難く、また車輪に上下動が生じても安定して信号伝送でき、誤動作の生じ難いものとできる。  この発明において、パルサリングおよびセンサが発電機を構成し、送信部の電源として用いられるものとした場合は、送信部やセンサ用の電源を別途に設けることが不要で、電源用の電線が車輪支持部と車体との間に露出することもなくなる。また、発電機に接続された電源回路にスーパキャパシタを付加した場合は、車輪の低速回転時の発電電力の低下分を上記スーパーキャパシタで補うことができ、制動による低速回転時におけるワイヤレス伝送が十分に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の基礎となる提案例にかかるアンチロックブレーキ装置の概念構成を示す説明図である。
【図２】  その車輪用軸受装置を、発電機およびワイヤレス伝達手段の送信部と共に示す断面図である。
【図３】  同車輪用軸受装置を等速ジョイント側から見た側面図である。
【図４】  （Ａ），（Ｂ）は各々発電機のロータとなるパルサリングの断面図および正面図である。
【図５】  （Ａ），（Ｂ）は各々発電機ステータとなるセンサの破断側面図および正面図である。
【図６】  （Ａ），（Ｂ）は各々図５（Ａ），（Ｂ）の一部を拡大した拡大図である。
【図７】  （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ発電機ステータであるセンサの変形例を示す破断側面図、正面図、および同図（Ｂ）の部分拡大図である。
【図８】  同車輪用軸受装置における送信部の取付部付近を示す断面図である。
【図９】  ワイヤレス伝達手段のブロック図である。
【図１０】  電源回路の回路図である。
【図１１】  同電源回路の回路動作説明図である。
【図１２】  ワイヤレス伝達手段の参考例の電気回路図およびその波形説明図である。
【図１３】  この発明の一実施形態にかかるアンチロックブレーキ装置の車輪軸受装置を送信部と共に示す断面図である。
【図１４】  そのワイヤレス伝達手段の説明図である。
【図１５】  同ワイヤレス伝達手段の磁界の説明図である。
【図１６】  （Ａ），（Ｂ）は、それぞれ同ワイヤレス伝達手段における送信部および受信部の回路基盤例の説明図である。
【図１７】  この発明のさらに他の実施形態にかかるアンチロックブレーキ装置の断面図である。
【図１８】  その組立過程の説明図である。
【図１９】  発電機の定電圧特性の説明図である。
【図２０】  発電機の定電圧化を図った実験例おける無負荷時の回転数と出力電圧との関係を示すグラフである。
【図２１】  発電機の定電圧化を図った実験例おける負荷時の回転数と出力電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…車輪支持部材
２…回転部材
３…転動体
４…発電機
５…ワイヤレス伝達手段
５Ａ…送信部
５Ｂ…受信部
１７…センサ
１８…パルサリング
３１…車輪
３４…車体
３６…制御回路
４３…電源回路
５０…スーパーキャパシタ
１０５…ワイヤレス伝達手段
１０５Ａ…送信部
１０５Ｂ…受信部
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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