(57)【要約】【課題】  検出分解能が高くかつ正確な回転位置検出が可能であるうえ、センサと回転体との間に十分なギャップをとることができ、組立、加工を簡単化し製造コストの低減を図ることができる回転検出装置付き車輪用軸受を提供する。【解決手段】  センサ３の発生するパルスを逓倍数に逓倍して逓倍パルスｂを出力する逓倍手段４と、この逓倍パルスｂ発生毎に、その逓倍パルスｂから過去に逓倍数分の逓倍パルスｂを発生した区間におけるエンコーダ７１の平均速度を検出する速度検出手段５とを設ける。【選択図】      図３
2009052934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられ円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出してパルスを発生するセンサとを有する回転検出装置を備えた車輪用軸受において、
前記センサの発生するパルスを、設定された逓倍数に逓倍して逓倍パルスを出力する逓倍手段と、前記逓倍手段が逓倍パルスを発生する毎に、その逓倍パルスから過去に逓倍数分の逓倍パルスを発生した区間における前記エンコーダの平均速度を検出する速度検出手段とを設けたことを特徴とする回転検出装置付き車輪用軸受。
【請求項２】
請求項１において、前記速度検出手段は、
前記逓倍数分の各逓倍パルスの生成時刻を記憶する記憶エリアを有するパルス生成時刻記憶手段と、
前記逓倍手段が逓倍パルスを発生する毎に逓倍パルスの生成時刻を計時して前記パルス生成時刻記憶手段の記憶内容を、最新の逓倍数分の生成時刻の記憶状態となるように更新するタイマと、
最新の逓倍パルスの生成時刻と前記パルス生成時刻記憶手段に記憶された逓倍数分だけ過去の生成時刻との差分を計算し、この差分を用いて前記平均速度を算出する速度算出手段と、
を有する回転検出装置付き車輪用軸受。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記逓倍手段で生成した逓倍パルスを回転パルスとして出力する回転パルス出力手段と、前記速度検出手段で検出した速度を速度信号として出力する速度信号出力手段とを有する回転検出装置付き車輪用軸受。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記センサと、前記逓倍手段と、前記速度検出手段とを、共通のセンサチップに集積するか、または共通の基板に設けて一体化した回転検出装置付き車輪用軸受。
【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、前記センサと前記逓倍手段が、複数の整列させられた磁気検出素子で構成され、それら複数の磁気検出素子の出力を演算して生成された内部信号に基づいて、あらかじめ定められた逓倍数の出力を生成するものである回転検出装置付き車輪用軸受。
【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、前記エンコーダはフェライト磁石から成り、このエンコーダの着磁磁極幅を１ｍｍ以上３ｍｍ以下とした回転検出装置付き車輪用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車輪の回転検出、回転角度検出に用いられる回転検出装置を備えた回転検出装置付き車輪用軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、鉄道車両等の回転体の回転状態を正確に検出するために、高分解能、高精度な回転信号を得たいという要求がある。車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受においては、アンチロックブレーキシステム制御つまりＡＢＳ制御に用いられているＡＢＳセンサがある。このＡＢＳセンサは、現状それ程高い分解能ではない。このようなセンサにより、高分解能な回転検出が可能になると、将来の自動運転、運転アシスト、安全制御等、より高度な車両制御に利用できるためである。
従来、回転検出装置として、磁気センサが検出したSIN,COSの回転信号入力から、高分解能で逓倍信号を得る回路方式が提案されている（特許文献１）。また、一列に並べた磁気ラインセンサからの信号を加算処理して中間信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、さらにそれらの信号を演算処理することによって、９０度位相にずれた二相のSIN,COS信号を得る方法が提案されている（特許文献２）。
【特許文献１】特表２００２−５４１４８５号公報
【特許文献１】特表２００１−５１８６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の回転検出装置において、高い分解能で回転信号を得るためには、磁気エンコーダの着磁ピッチを微細化する必要がある。しかし、着磁ピッチの微細化により、磁束密度が低くなって回転検出装置の信号出力の絶対値が小さくなり、回転検出が難しくなる。
回転体である磁気エンコーダに接近してセンサを配置すれば、弱い磁界も検出できるようになるが、機械構造体にこのようなセンサ配置を適用した場合には、その振動、熱膨張、取り付け公差等により限界がある。つまり、自動車等の車両では、振動、熱膨張、取り付け公差等があるため、センサを回転体に接近して配置することが難しい。
また、磁気エンコーダの磁極数以上に逓倍したパルス信号を得る構成にした場合、逓倍したパルス出力にばらつきがあると、車輪用軸受での回転位置検出誤差が大きくなるという問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、検出分解能が高くかつ正確な回転位置検出が可能であるうえ、センサと回転体との間に十分なギャップをとることができ、組立、加工を簡単化し製造コストの低減を図ることができる回転検出装置付き車輪用軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の回転検出装置付き車輪用軸受は、回転自在に設けられ円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出してパルスを発生するセンサとを有する回転検出装置を備えた車輪用軸受において、前記センサの発生するパルスを、設定された逓倍数に逓倍して逓倍パルスを出力する逓倍手段と、前記逓倍手段が逓倍パルスを発生する毎に、その逓倍パルスから過去に逓倍数分の逓倍パルスを発生した区間における前記エンコーダの平均速度を検出する速度検出手段とを設けたことを特徴とする。
【０００６】
この構成によると、逓倍手段で生成する逓倍パルスにはピッチ誤差があるが、その誤差パターンはエンコーダにおける被検出極毎に繰り返される再現性のある特性を持つ。そこで、速度検出手段を設け、逓倍数分の平均速度となる、逓倍前のパルス間隔での速度を検出しており、これにより、ピッチ誤差によるばらつきが平均化されて、検出速度の誤差を小さく抑えることができる。このように、逓倍手段により逓倍パルスを発生させ、かつ速度については逓倍前のパルス間隔での速度を出力するため、逓倍化された高分解能で、かつピッチ誤差の平均化された精度の良い速度出力が可能である。また、検出速度は、逓倍されたパルスを全て使用して検出するため、速度の検出レートが高くなる。つまり、速度を検出するサンプリング回数を増やせる。これにより、制御の応答性を高めることができ、細かな速度変動を高精度に検出することができる。
【０００７】
既存のエンコーダを適用したまま、従来の数倍から数十倍の回転パルス数が得られるため、微小な回転を検出することが可能となる。高分解能化と同時に回転検出部の小径化も可能となるため、車輪用軸受全体の小形、軽量化に貢献できる。
この車輪用軸受を自動車に適用した場合、左右輪の微小な回転差や、回転速度変動を高感度に検出することができるため、この信号を利用して高度な車両制御を行い、車両の安全性、操作性を向上させることが可能となる。例えば、左右の車輪回転速度の測定精度が高まり、カーブ等に生じるタイヤの横滑り量の予測も早まり、横滑り防止装置、車両姿勢安定装置の高精度化につながる。また、坂道発進の場合、従来では、例えば、最長２０ｍｍ車両後退するとブレーキが働くのに対し、例えば、１ｍｍでも車両後退するとその旨検出しブレーキを作動させることが可能となる。したがって、高分解能化のために、センサをエンコーダに近接配置する必要がなく、回転検出装置の組立、加工が簡単化し製造コストの低減を図ることが可能となる。
【０００８】
前記速度検出手段は、前記逓倍数分の各逓倍パルスの生成時刻を記憶する記憶エリアを有するパルス生成時刻記憶手段と、前記逓倍手段が逓倍パルスを発生する毎に逓倍パルスの生成時刻を計時して前記パルス生成時刻記憶手段の記憶内容を、最新の逓倍数分の生成時刻の記憶状態となるように更新するタイマと、最新の逓倍パルスの生成時刻と前記パルス生成時刻記憶手段に記憶された逓倍数分だけ過去の生成時刻との差分を計算し、この差分を用いて前記平均速度を算出する速度算出手段とを有するものであっても良い。
この場合、逓倍パルスを全て使用して速度を検出する速度検出手段が、簡単な構成で実現できる。したがって、回転検出装置付き車輪用軸受の製造コストの低減を図ることができる。
【０００９】
前記逓倍手段で生成した逓倍パルスを回転パルスとして出力する回転パルス出力手段と、前記速度検出手段で検出した速度を速度信号として出力する速度信号出力手段とを有するものであっても良い。
このように回転パルスと速度信号との両方が出力されると、この回転検出装置の使用機器につき、処理回路が省略または簡略化できてコンパクト化が可能となる。したがって、回転検出装置付き車輪用軸受の汎用性を高めることができる。
【００１０】
前記センサと、前記逓倍手段と、前記速度検出手段とを、共通のセンサチップに集積するか、または共通の基板に設けて一体化しても良い。この構成の場合、１つのセンサチップまたは基板から回転パルスと速度信号が出力されるため、回転検出装置のコンパクト化が可能で、かつ信号処理回路を省略することができる。
【００１１】
前記センサと前記逓倍手段が、複数の整列させられた磁気検出素子で構成され、それら複数の磁気検出素子の出力を演算して生成された内部信号に基づいて、あらかじめ定められた逓倍数の出力を生成するものであっても良い。
前記エンコーダはフェライト磁石から成り、このエンコーダの着磁磁極幅を１ｍｍ以上３ｍｍ以下としても良い。この場合、センサの実用ギャップを０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転検出装置付き車輪用軸受は、回転自在に設けられ円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたエンコーダと、このエンコーダの前記被検出極を検出してパルスを発生するセンサとを有する回転検出装置を備えた車輪用軸受において、前記センサの発生するパルスを、設定された逓倍数に逓倍して逓倍パルスを出力する逓倍手段と、前記逓倍手段が逓倍パルスを発生する毎に、その逓倍パルスから過去に逓倍数分の逓倍パルスを発生した区間における前記エンコーダの平均速度を検出する速度検出手段とを設けたため、検出分解能が高くかつ正確な回転位置検出が可能であるうえ、センサと回転体との間に十分なギャップをとることができ、組立、加工を簡単化し製造コストの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明の一実施形態を図１ないし図１２と共に説明する。この実施形態に係る車輪用軸受は、自動車等の車両に取付けられるものであり、この明細書において、車両に取付けた状態で車両幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両幅方向の中央側となる側のインボード側と呼ぶ。
【００１４】
この車輪用軸受は、外方部材５１と内方部材５２の間に複列の転動体５３を介在させ、車体に対して車輪を回転自在に支持するものであって、後述する回転検出装置１、およびこの回転検出装置１で検出される被検出体である磁気エンコーダ７１を装備したものである。前記回転検出装置１の外形は、各例毎に、取付形態に応じた形状とされている。
【００１５】
外方部材５１は固定側の部材であり、内方部材５２は回転側の部材である。各列の転動体５３は、各列毎に保持器５４に保持されており、外方部材５１の内周に形成された複列の転走面５５と、内方部材５２の外周に形成された複列の転走面５６との間に介在する。これら車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされ、両列の転走面５５，５５，５６，５６は、互いに接触角が背面合わせとなるように形成されている。
【００１６】
図１の例は、いわゆる第３世代型であって、駆動輪支持用に適用した例である。内方部材５２は、ハブ輪５７と、このハブ輪５７の軸部５７ａのインボード側部の外周に嵌合させた内輪５８との２つの部材からなり、ハブ輪５７の軸部５７ａおよび内輪５８の外周に上記各列の転走面５６がそれぞれ形成されている。ハブ輪５７の軸部５７ａは、内部に等速ジョイント（図２３、図２４参照）のステム部を挿通させる中心孔５７ｃを有している。内輪５８は、ハブ輪５７の軸部５７ａに形成された段差部内に嵌合し、軸部５７ａのインボード側端に設けられた加締部５７ａａによりハブ輪５７に対して固定されている。ハブ輪５７は、アウトボード側の端部近傍の外周に車輪取付フランジ５７ｂを有し、車輪取付フランジ５７ｂにホイールおよびブレーキロータ（いずれも図示せず）が重ね状態で、ハブボルト５９によって取付けられる。ハブボルト５９は、車輪取付フランジ５７ｂに設けられたボルト取付孔に圧入されている。外方部材５１は、全体が一体の部材からなり、外周に車体取付フランジ５１ｂを有している。外方部材５１は、車体取付フランジ５１ｂのボルト孔６０に挿通されたナックルボルトにより、懸架装置のナックル（図示せず）に取付けられる。
外方部材５１と内方部材５２間の軸受空間の両端は、接触シール等からなる密封装置６１，６２によって密封されている。
【００１７】
磁気エンコーダ７１は、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを交互に有するリング状の多極磁石からなり、転動体５３，５３間で内方部材５２の外周面に嵌合状態に設置されている。被検出体である磁気エンコーダ７１は、例えば、芯金７１ａの外周に、ゴム磁石、プラスチック磁石等の多極磁石７１ｂを設けたもの、あるいは焼結磁石等からなる。
【００１８】
回転検出装置１は、外方部材５１に、両転動体列５３，５３間で径方向に貫通させたセンサ取付孔６３に挿通して取付けられ、センサ先端が、上記磁気エンコーダ７１にラジアル方向に磁気ギャップを介して対向させられる。センサ取付孔６３は、例えば断面形状の円形の貫通孔である。センサ取付孔６３の内面と回転検出装置１との間は、Ｏリング等の接触シールや、接着剤等で密封する。
【００１９】
回転検出装置１は、センサ取付孔６３にほぼ嵌合する内径の軸状の挿入部１ａと、非挿入部である頭部１ｂとを有し、頭部１ｂは外方部材５１の外周面に接して配置される。頭部１ｂからケーブル８Ａが引き出されている。上記挿入部１ａおよび頭部１ｂは、例えば弾性部材等で構成される。
【００２０】
この回転検出装置１は、円周方向に並ぶ複数の被検出極が等配されたリング状のエンコーダ７１と、このエンコーダ７１の前記被検出極を検出してパルスａを発生するセン３と、このセンサ３の発生するパルスａを設定された逓倍数Ｎに逓倍して逓倍パルスｂを生成する逓倍手段４と、この逓倍手段４から生成される逓倍パルスｂに基づきエンコーダ７１の回転速度を検出する速度検出手段５とを備える。
【００２１】
エンコーダ７１は、例えば図４（Ａ），（Ｂ）に半部断面図および斜視図で示すように、被検出極として周面の円周方向に複数の磁極対（磁極ＮとＳの対）７１ｃを等配位置に並べて着磁させたリング状の磁気エンコーダからなり、図示しない被検出対象の回転体に対して同心となるように取付けられることで回転自在とされる。この場合、センサ３は、磁気エンコーダ７１の磁極Ｎ，Ｓを検出する磁気センサとされ、磁気エンコーダ７１の周面に対向するように例えば外径側に配置される。
【００２２】
図４の磁気エンコーダ７１の構成例は、周面に磁極対７１ｃを着磁させたラジアルタイプであるが、磁気エンコーダ７１は図５（Ａ），（Ｂ）に半部断面図および斜視図で示すアキシアルタイプのものであっても良い。図５の構成例では、例えは断面をＬ字形としたリング状のバックメタル１２の円筒部１２ａの一端から外径側に延びるフランジ部１２ｂの側面の円周方向に、複数の磁極対７１ｃを等配位置に並べて着磁させていて、回転軸などの回転体の外周面に前記バックメタル１２の円筒部１２ａを嵌合させることで、回転体に取付けられる。この場合、磁気センサ３は、磁気エンコーダ７１の着磁面に対向するように軸方向に向けて配置される。
なお、前記センサ３と前記逓倍手段４が、複数の整列させられた磁気検出素子（図示せず）で構成され、それら複数の磁気検出素子の出力を演算して生成された内部信号に基づいて、あらかじめ定められた逓倍数の出力を生成するものであってもよい。
【００２３】
速度検出手段５は、前記逓倍手段４が逓倍パルスｂを発生する毎に、その発生した逓倍パルスｂの過去の逓倍数Ｎ分の逓倍パルスｂを発生した区間におけるエンコーダ７１の平均回転速度を順次検出する。この場合に、速度検出手段５は、逓倍手段４から出力される逓倍情報ｃを用いて上記回転速度の検出を行う。逓倍情報ｃとは、設定されている逓倍数の状態など、速度検出手段５が演算に必要とする逓倍手段４の動作状態の情報である。前記速度検出手段５は、具体的には図６に示すように、パルス生成時刻記憶手段６と、タイマ７と、速度算出手段８とを有する。
【００２４】
パルス生成時刻記憶手段６は、前記逓倍数Ｎ分の逓倍パルスｂの生成時刻を記憶する記憶エリアを有する。このパルス生成時刻記憶手段６の記憶エリアの一構成例を図７に示す。同図において、時刻ｔ1 ，ｔ2 ，…，ｔN-1 ，ｔNは連続するＮ個分の逓倍パルスｂの生成時刻である。パルス生成時刻記憶手段６は、先入れ先出し形式で最新の逓倍数Ｎ個分の時刻を記憶するキュー等の記憶手段であり、最も古い記憶内容が消去されるように、記憶エリア列における順次隣の記憶エリアに記憶内容を移し、空となった先頭の記憶エリアに最新の時刻を入力する。
【００２５】
タイマ７は、逓倍パルスｂが発生する都度、その生成時刻（具体的には逓倍パルスの立ち上がり時の時刻）を計時して前記パルス生成時刻記憶手段６に記憶させる。このとき、上記のように、パルス生成時刻記憶手段６の記憶内容が、最新の逓倍数Ｎ分の逓倍パルスｂの生成時刻となるように更新する。
なお、ここで言う「タイマ７」は、本来のタイマの機能も持つ計時部と、この計時部で計時した時刻をパルス生成時刻記憶手段６に入力する入力処理部とを含む計時・入力処理手段を言う。
【００２６】
速度算出手段８は、前記パルス生成時刻記憶手段６に最新の逓倍パルスの生成時刻が記憶されると同時に、図７に示すように、前記最新の逓倍パルスｂの生成時刻とパルス生成時刻記憶手段６に記憶された逓倍数Ｎ分だけ過去の逓倍パルスｂの生成時刻との差分を差分演算部８ａで計算し、この差分を用いて前記平均回転速度を平均速度演算部８ｂで算出する。
例えば、連続して生成される逓倍パルスｂの出力波形を示す図８において、最新の逓倍パルスｂの生成時刻ｔN がパルス生成時刻記憶手段６に記憶されると同時に、速度算出手段８では、前記生成時刻ｔNと逓倍数Ｎ分だけ過去の逓倍パルスｂの生成時刻ｔ1 との差分（ｔN −ｔ1 ）を差分演算部８ａで計算し、この差分を用いて、平均回転速度（角速度）ｖを
ｖ＝Δθ／（ｔN −ｔ1 ）
として平均速度演算部８ｂで算出する。ただし、Δθは、前記磁気エンコーダ７１における１磁極対７１ｃ分の周回角度である。すなわち、前記磁気エンコーダ７１の磁極対７１ｃ（図４，図５）の数をｍとすると、Δθは
Δθ＝３６０°／ｍ
として求められる値である。
【００２７】
同様に、次の逓倍パルスｂの生成時刻ｔN+1 がパルス生成時刻記憶手段６に記憶されると、速度算出手段８では、その生成時刻ｔN+1 と逓倍数Ｎ分だけ過去の逓倍パルスの生成時刻ｔ2 との差分（ｔN+1 −ｔ2 ）を差分演算部８ａで計算し、平均回転速度ｖを
ｖ＝Δθ／（ｔN+1 −ｔ2 ）
として平均速度演算部８ｂで算出する。
【００２８】
逓倍手段４で生成する逓倍パルスｂには、図８のようにピッチ誤差がある。この誤差パターンは、磁気エンコーダ７１における磁極対７１ｃ毎に繰り返される再現性のある特性を持つ。したがって、上記したように、磁極対７１ｃの周回角度Δθを、センサ３の発生するパルスａを逓倍して生成されるＮ個分の逓倍パルスｂの区間（例えばｔN −ｔ1 ）で割り算して回転角度ｖを検出すると、ピッチ誤差によるばらつきが平均化されて、図９にＡで示すように検出速度の誤差を小さく抑えることができる。しかも、逓倍パルスｂの生成に同期して速度検出が行われるので、検出分解能も高めることができる。
これに対して、従来例のように、図８における逓倍パルスｂの一つ一つのパルスピッチに相当する回転角度Δθi と、前記パルスピッチの時間間隔Ｔとから、速度ｖを
ｖ＝Δθi ／Ｔ
として算出した場合、図９にＢで示すように検出速度の誤差の変動が大きい。
【００２９】
また、この実施形態の回転検出装置１では、図３に示すように、前記逓倍手段４で生成した逓倍パルスを回転パルスとして出力する回転パルス出力手段９と、前記速度検出手段５で検出した平均回転速度を速度信号として出力する速度信号出力手段１０とを有する。速度信号出力手段１０からの速度信号は、回転パルス出力手段９からの回転パルスの出力と同期して出力される。このように回転パルスと速度信号との両方が出力されると、この回転検出装置の使用機器につき、処理回路が省略または簡略化できてコンパクト化が可能となる。
【００３０】
図３の構成において、センサ３、逓倍手段４、および速度検出手段５を、共通のセンサチップに集積するか、または共通の基板に設けて一体化しても良い。このように構成した場合、１つのセンサチップあるいは基板から回転パルスと速度信号が出力されるため、回転検出装置１のコンパクト化が可能で、信号処理回路を省略することができる。
【００３１】
このように、この実施形態の回転検出装置１では、センサ３の発生するパルスａを逓倍した逓倍パルスｂを全て使用して速度検出を行うので、図１０に×印で示すように速度検出のレートつまり速度検出のサンプリング回数を増やすことができ、その検出速度ｖを利用した回転制御などにおいて制御の応答性を高めることができる。また、細かな速度変動を高精度に検出することができる。なお、同図において、▲印は、逓倍パルスｂを使用しない場合、つまりセンサ３の発生するパルスａだけを使用して速度検出を行う場合の検出速度ｖの変化を示す。
【００３２】
図１１、図１２は、センサとエンコーダ磁石とのギャップ変化による、検出信号ピッチ誤差の変化を示すグラフである。図１１は、４４極対アキシアルタイプ磁石、図１２は、３４極対ラジアルタイプ磁石を使用した例で、どちらの磁石も磁極幅２．４ｍｍで着磁されている。
エンコーダ磁石による磁界強度は、ギャップ１ｍｍで約２０ｍＴ以上にされており、この磁界強度を確保するためには、磁極幅を１ｍｍ以上にする必要がある。この磁石と組み合わせたときの信号精度、つまりグラフの縦軸に表されるピッチ誤差は、約１．５ｍｍのギャップまではそれほど大きく悪化していない。安定した検出を行うためには、１．５ｍｍ以内にギャップを設定し、十分な強度で着磁したエンコーダ磁石を使用する必要がある。また、機械的な接触を防止するため、ギャップを０．５ｍｍ以下に設定するのは望ましくない。
【００３３】
本実施形態において、エンコーダ７１をフェライト磁石から成るものとし、このエンコーダ７１の着磁磁極幅を１ｍｍ以上３ｍｍ以下としている。この場合、センサ３の実用ギャップを０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とすることができる。したがって、機械的な接触を防止することができると共に、所望の磁界強度を確保して安定した検出を行うことができる。
【００３４】
以上説明した回転検出装置付き車輪用軸受によれば、逓倍手段４で生成する逓倍パルスｂにはピッチ誤差があるが、その誤差パターンはエンコーダ７１における被検出極毎に繰り返される再現性のある特性を持つ。そこで、速度検出手段５を設け、逓倍数分の平均速度となる、逓倍前のパルス間隔での速度を検出する。これにより、ピッチ誤差によるばらつきが平均化されて、検出速度の誤差を小さく抑えることができる。
【００３５】
このように逓倍手段４により逓倍パルスｂを発生させ、かつ速度については逓倍前のパルス間隔での速度を出力するため、逓倍化された高分解能で、かつピッチ誤差の平均化された精度の良い速度出力が可能である。また、検出速度は、逓倍されたパルスを全て使用して検出するため、速度の検出レートが高くなる。つまり、速度を検出するサンプリング回数を増やせる。これにより、制御の応答性を高めることができ、細かな速度変動を高精度に検出することができる。
【００３６】
既存のエンコーダ７１を適用したまま、従来の数倍から数十倍の回転パルス数が得られるため、微小な回転を検出することが可能となる。高分解能化と同時に回転検出部の小径化も可能となるため、車輪用軸受全体の小形、軽量化に貢献できる。
この車輪用軸受を自動車に適用した場合、左右輪の微小な回転差や、回転速度変動を高感度に検出することができるため、この信号を利用して高度な車両制御を行い、車両の安全性、操作性を向上させることが可能となる。例えば、左右の車輪回転速度の測定精度が高まり、カーブ等に生じるタイヤの横滑り量の予測も早まり、横滑り防止装置、車両姿勢安定装置（いずれも図示せず）の高精度化につながる。また、坂道発進の場合、従来では、例えば、最長２０ｍｍ車両後退するとブレーキが働くのに対し、例えば、１ｍｍでも車両後退するとその旨検出しブレーキを作動させることが可能となる。したがって、高分解能化のために、センサ３をエンコーダ７１に近接配置する必要がなく、回転検出装置１の組立、加工が簡単化し製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３７】
速度検出手段５は、逓倍数Ｎ分の逓倍パルスｂの生成時刻を記憶する記憶エリアを有するパルス生成時刻記憶手段６と、逓倍パルスｂが発生する都度、その生成時刻を計時してパルス生成時刻記憶手段６に記憶させ、パルス生成時刻記憶手段６の記憶内容が最新の逓倍数Ｎ分の逓倍パルスｂの生成時刻となるように更新するタイマ７と、最新の逓倍パルスｂの生成時刻とパルス生成時刻記憶手段６に記憶された逓倍数Ｎ分だけ過去の逓倍パルスｂの生成時刻との差分を差分演算部８ａで計算し、この差分を用いて平均回転速度を平均速度演算部８ｂで算出する速度算出手段８とを有する。
この場合、逓倍パルスｂを全て使用して速度を検出する速度検出手段５が、簡単な構成で実現できる。したがって、回転検出装置付き車輪用軸受の製造コストの低減を図ることができる。
【００３８】
前記逓倍手段４で生成した逓倍パルスｂを回転パルスとして出力する回転パルス出力手段９と、速度検出手段５で検出した速度を速度信号として出力する速度信号出力手段１０とを有するものであっても良い。このように回転パルスと速度信号との両方が出力されると、この回転検出装置１の使用機器につき、処理回路が省略または簡略化できてコンパクト化が可能となる。したがって、回転検出装置付き車輪用軸受の汎用性を高めることができる。
【００３９】
前記センサ３と逓倍手段４が、複数の整列させられた磁気検出素子で構成され、それら複数の磁気検出素子の出力を演算して生成された内部信号に基づいて、あらかじめ定められた逓倍数の出力を生成するものであっても良い。
【００４０】
次に、この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受について説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００４１】
図１３および図１４は、図１に示した車輪用軸受において、回転検出装置１と磁気エンコーダ７１との対向方向をアキシアル方向としたものである。磁気エンコーダ７１は、断面Ｌ字状の芯金７１ａの立板部に多極磁石７１ｂを設けたものである。回転検出装置１は、その先端の内部のセンサ３が、磁気エンコーダ７１の多極磁石７１ｂに対してアキシアル方向に対面するように構成される。その他の構成，効果は、図１の例と同様である。
【００４２】
図１５および図１６は、図１に示した車輪用軸受において、回転検出装置１を外方部材５１のインボード側端にセンサ取付部材７２を介して取付けたものである。センサ取付部材７２は、外方部材５１の外周面に嵌合して端面に当接するリング状の金属板であり、周方向の一部に、回転検出装置１を取付けるセンサ取付片７２ａを有している。磁気エンコーダ７１は、断面Ｌ字状の芯金７１ａの立板部に多極磁石７１ｂを設けたものであり、内輪５８の外周に嵌合させてある。磁気エンコーダ７１は、インボード側の密封装置６１の一部を兼ねるものとされる。磁気エンコーダ７１と回転検出装置１は、アキシアル方向に対向する。
この構成の場合、外方部材５１に、図１の例のセンサ取付孔６３が設けられないため、センサ取付孔からの水の浸入の問題がない。その他の構成，効果は、図１の例と同様である。
【００４３】
図１７および図１８は、図１５、図１６に示した例において、インボード側の軸受空間の密封装置６１を、磁気エンコーダ７１よりも外部に配置したものである。すなわち、外方部材５１に取り付けられた環状のセンサ取付部材７２と内輪５８との間に、接触シール等からなる密封装置６１を設けている。
この構成の場合、磁気エンコーダ７１が密封装置６１により、外部空間に対して密封され、磁気エンコーダ７１と回転検出装置１との間に異物を噛み込むこと等が防止される。その他の構成，効果は、図１５、図１６の例と同様である。
【００４４】
図１９および図２０は、図１に示した例において、従動輪用としたものであって、ハブ輪５７は中心孔を有しておらず、中実とされている。外方部材５１のインボード側の端部は、内方部材５２よりも軸方向に延びていて、その端面開口をカバー７４で覆ってある。カバー７４は、外周縁に設けられた鍔部７４ａで外方部材５１の内周に嵌合して取付けられる。このカバー７４に、磁気エンコーダ７１に対向するように、回転検出装置１が取り付けられている。カバー７４には、回転検出装置１の少なくともセンサ部分（センサ３が埋め込まれた部分）３Ａが嵌入された状態で、回転検出装置本体が図示外のボルト、ナットなどを用いて着脱可能に設けられる。カバー７４にセンサ部分３Ａが嵌入された状態では、このセンサ部分３Ａを覆うモールド材（弾性部材）の弾性によって、回転検出装置本体との間に形成され得るカバー７４の環状隙間δｍがタイトに密封される構成になっている。磁気エンコーダ７１は、内輪５８の外周に嵌合して取付けられており、回転検出装置１とラジアル方向に対面する。
【００４５】
この構成の場合、従動輪用への適用に限られるが、カバー７４によって外方部材５１の端部開口の全体が覆われ、簡易な構成で高いシール性能が得られる。その他の構成，効果は図１の例と同様である。
【００４６】
図２１および図２２は、図１９，図２０に示した例において、磁気エンコーダ７１と回転検出装置１とをアキシアル方向に対向させる構成としたものである。その他の構成，効果は、図１９，図２０の例と同様である。
【００４７】
図２３の車輪用軸受は、いわゆる第４世代型とした例であり、内方部材５２が、ハブ輪５７Ａと、等速ジョイント外輪８１とで構成される。
等速ジョイント８０は、その外輪８１の球形内面と内輪８２の球形外面とに、軸方向に沿う軌道溝をそれぞれ複数形成し、対向する軌道溝間にトルク伝達ボール８３を介在させたものである。トルク伝達ボール８３は保持器８４に保持される。内輪８２はシャフト８６に嵌合させる。等速ジョイント外輪８１は、カップ部８１ａの外底面から中空軸状のステム部８１ｂが突出する。このステム部８１ｂを車輪用軸受のハブ輪５７Ａ内に挿入し、拡径加締によりハブ輪５７Ａと一体に結合している。ハブ輪５７Ａおよび等速ジョイント外輪８１に、内方部材５２の各列の転走面５６が形成される。等速ジョイント外輪８１のカップ部８１ａの開口とシャフト８６の外周との間には、蛇腹状のブーツ８７が被せてある。
【００４８】
回転検出装置１は、図１の例と同様に、外方部材５１にセンサ取付孔６３を貫通させてこの孔６３内に挿入して取付けている。磁気エンコーダ７１は、図１の例と同様に、内方部材５２におけるハブ輪５７Ａの外周に嵌合状態に取付けている。磁気エンコーダ７１と回転検出装置１とは、ラジアル方向に対向させている。
この例においても、回転検出装置１につき図１の例と同様の作用，効果が得られる。
【００４９】
図２４は、図２３の例において、磁気エンコーダ７１を、回転検出装置１とアキシアル方向に対向させるようにしたものである。その他の構成，効果は、図２３の例と同様である。
【００５０】
図２５および図２６は、上記のうちの任意の実施形態に係る回転検出装置１を、鉄道車両用軸受に組み込んでなる回転検出装置付き車輪用軸受の例を示す。この軸受３０は、ころ軸受、詳しくは複列の円すいころ軸受からなり、各列のころ３３，３３に対して設けた分割型の内輪３１，３１と、一体型の外輪３２と、前記ころ３３，３３と、保持器３４とを備える。後ろ蓋３６は、車軸４０に軸受３０よりも中央側で取付けられている。軸受３０の両端部に配置される両軸受シール４１，４１Ａにより軸受３０の内部に潤滑剤が封止され、かつ防塵・耐水性が確保される。
【００５１】
図２５に示す例では、アウトボード側の軸受シール４１のうち、軸受外輪３２の端部に取付けられる環状のシールケース３８に、回転検出装置本体を嵌合させて設置されている。この場合、磁気エンコーダ７１は、アウトボード側内輪３１の外周に嵌合して取付けられており、回転検出装置１とラジアル方向に対面する。なお、図示しないが、回転検出装置本体を、軸受外輪３２のインボード側の環状のシールケース３８に嵌合させることも可能である。
【００５２】
また、図２６で示す例では、回転検出装置１は、軸受外輪３２に、両ころ３３，３３間で径方向に貫通させたセンサ取付孔６３に挿通して取付けられている。これら鉄道車両用軸受に組み込んでなる回転検出装置付き車輪用軸受においても、逓倍手段４により逓倍パルスｂを発生させ、かつ速度については逓倍前のパルス間隔での速度を出力するため、逓倍化された高分解能で、かつピッチ誤差の平均化された精度の良い速度出力が可能である。また、検出速度は、逓倍されたパルスを全て使用して検出するため、速度の検出レートが高くなる。つまり、速度を検出するサンプリング回数を増やせる。これにより、制御の応答性を高めることができ、細かな速度変動を高精度に検出することができる。また、既存のエンコーダ７１を適用したまま、従来の数倍から数十倍の回転パルス数が得られるため、微小な回転を検出することが可能となる。高分解能化と同時に回転検出部の小径化も可能となるため、車輪用軸受全体の小形、軽量化に貢献できる。その他アンギュラ玉軸受型の回転検出装置付き車輪用軸受と同様の作用効果を奏する。
【００５３】
なお、上記各実施形態の車輪用軸受は、第３世代型および第４世代型の例について述べたが、この発明の回転検出装置付き車輪用軸受は、ハブと軸受とが別々に設けられる第１世代型や第２世代型の車輪用軸受にも適用でき、また外方部材が回転側で内方部材が固定側の車輪用軸受に適用することもできる。また、アンギュラ玉軸受型に限らず、各種の車輪用軸受に適用することができる。さらに、回転検出装置１で検出する被検出体は、磁気エンコーダに限らず、例えば金属製のギヤ状のパルサリングであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の一実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図２】同車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図３】同回転検出装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）は同回転検出装置におけるエンコーダの一構成例を示す半部断面図、（Ｂ）は同エンコーダの斜視図である。
【図５】（Ａ）は同回転検出装置におけるエンコーダの他の構成例を示す半部断面図、（Ｂ）は同エンコーダの斜視図である。
【図６】同回転検出装置における速度検出手段の構成を示すブロック図である。
【図７】同速度検出手段におけるパルス生成時刻記憶手段および速度算出手段の構成を示すブロック図である。
【図８】速度算出手段における差分演算部の動作説明図である。
【図９】速度算出手段により得られる速度の変化と従来例の方法により得られる速度の変化とを比較して示すグラフである。
【図１０】全逓倍パルスを使用して得られる検出速度のプロットと、逓倍パルスを使用しない場合に得られる検出速度のプロットとを比較して示すグラフである。
【図１１】センサとエンコーダ磁石とのギャップ変化による、検出信号ピッチ誤差の変化を示すグラフである。
【図１２】センサとエンコーダ磁石とのギャップ変化による、検出信号ピッチ誤差の変化を示すグラフである。
【図１３】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図１４】同車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図１５】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図１６】同車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図１７】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図１８】同車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図１９】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図２０】同車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図２１】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図２２】同車輪用軸受をインボード側から見た側面図である。
【図２３】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図２４】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図２５】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【図２６】この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…回転検出装置
３…センサ
４…逓倍手段
５…速度検出手段
６…パルス生成時刻記憶手段
７…タイマ
８…速度算出手段
７１…エンコーダ
ｂ…逓倍パルス
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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