JP2010285123A

JP2010285123A - タイヤ空気圧監視システム

Info

Publication number: JP2010285123A
Application number: JP2009141951A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Norimatsu; 孝幸乗松; Koji Kametaka; 晃司亀高
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2010-12-24
Anticipated expiration: 2029-06-15
Also published as: JP5424731B2; WO2010147004A1

Abstract

【課題】圧力センサを設けることなくタイヤの空気圧の監視が行え、また検出信号の送信が有線で行えて、ノイズの心配もなく、安定した信号送信による信頼性の高い空気圧監視が行えるシステムを提供する。
【解決手段】車両の複数の車輪２１をそれぞれ支持する各車輪用軸受２を、軸受回転輪の回転速度を検出する回転検出装置１を備えた回転検出装置付き車輪用軸受とする。これら複数の軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号を比較してタイヤ空気圧を推定する空気圧推定手段２４を設ける。回転検出装置１は、センサ３の出力パルスを逓倍する逓倍手段４を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等の車両に装備されるタイヤ空気圧監視システムに関する。

近年、走行中のタイヤ空気圧の異常の情報をドライバーに警告するための空気圧監視装置を自動車に搭載することが望まれ、米国等ではその搭載が義務付けられている。空気圧監視装置は種々提案されており、例えば特許文献１では、各タイヤごとに、圧力センサで空気圧を測定しその測定データを無線送信するセンサユニットを設け、空気圧の送信データを車載ＥＣＵ（電気制御ユニット）で受信して監視を行うようにしている。
また、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の制御や、他の種々の車両制御のために、各車輪の回転速度を検出する回転検出装置を設けることが多い。この回転検出装置として、磁気エンコーダの検出パルスを逓倍して検出分解能を高めたものが提案されている（例えば特許文献２）。

特開２００８−１６８８２６号公報特開２００９−０５２９３４号公報

空気圧を圧力センサで測定して無線送信するセンサユニットを設けたタイヤ空気圧監視システム（例えば特許文献１）では、空気圧のデータを無線送信する送信アンテナと、そのデータを受信する受信アンテナが必要であるため、センサ構成等が複雑になり、コスト高になってしまう。また、データを無線送信する構成のため、外部環境（外乱）によるノイズが発生した場合、正常なデータを送受信できないと言った懸念がある。さらに、各車輪毎に、タイヤ空気圧を検出する圧力センサと、ＡＢＳ制御等のための回転検出装置とが設けられるため、車両の電気系統が複雑になり、電気系統を構成する部品点数が増大するという問題がある。電気系統の部品点数の増大は、車両の重量増による燃費の増大にもつながる。

この発明の目的は、圧力センサを設けることなくタイヤの空気圧の監視が行え、また検出信号の送信が有線で行えて、ノイズの心配もなく、安定した信号送信による信頼性の高い空気圧監視が行え、コスト増も抑えることができるタイヤ空気圧監視システムを提供することである。

この発明のタイヤ空気圧監視システムは、車両の複数の車輪をそれぞれ支持する各車輪用軸受を、軸受回転輪の回転速度を検出する回転検出装置を備えた回転検出装置付き車輪用軸受とし、これら複数の回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号を比較してその比較結果から前記車輪のタイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段を設けたことを特徴とする。

車両走行中、タイヤの空気圧が変化すると、そのタイヤの回転数が変動する。そのため複数の回転検出装置付き車輪用軸受から出力される回転速度信号を比較することで、タイヤ空気圧の変動を推定することができる。なお、前記空気圧推定手段は、必ずしも空気圧を数値で示すものでなくても良く、例えば閾値等で定められる設定許容範囲内にあるか否かを推定するものであっても良い。回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置は、一般的にセンサが固定輪側に設けられるため、回転するタイヤに圧力センサを設けたものと異なり、回転検出装置の検出した回転速度信号の空気圧推定手段への送信が有線で行える。そのため、ノイズの心配もなく、安定した信号送信による信頼性の高い空気圧監視が行える。また、回転検出装置の回転速度信号をタイヤ空気圧の検出に利用するため、圧力センサ等の専用のセンサが不要で、ＡＢＳ制御や他の種々の車両の走行制御のために用いられる回転検出装置をタイヤ空気圧の推定に兼用することができる。そのため、センサ個数を削減できて、配線系も簡素化され、コスト増を抑えることができる。回転検出装置は、独立して車軸等に設けるのではなく、車輪用軸受に設けるため、複数設けられる各車輪に対して回転検出装置を設けるにつき、簡素な構成で済む。

この発明において、前記回転検出装置付き車輪用軸受の前記回転検出装置は、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、この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、この逓倍手段で逓倍したパルスから得た回転速度信号を出力する回転速度信号出力手段とを有し、前記空気圧推定手段は、前記回転速度信号出力手段から出力された回転速度信号を比較してタイヤ空気圧を推定するものであっても良い。この場合に、前記回転検出装置の前記回転速度信号出力手段は、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を有するものであっても良い。
逓倍手段を設けることで、各車輪の回転速度を高分解能で検出することができる。そのため、タイヤ空気圧の変動の推定を精度良く行うことができる。また、平均速度を検出する速度検出手段を設けることで、検出速度の誤差が低減できる。すなわち、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。

前記逓倍手段等を設ける場合に、前記回転検出装置の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としてもよい。
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、しいてはタイヤ空気圧監視システムのコストの低減を図ることができる。

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回転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。

前記センサと、前記逓倍手段と、前記回転速度信号検出手段とを、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。

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。

この発明において、車両の全ての車輪をそれぞれ支持する車輪用軸受をいずれも前記回転検出装置付き車輪用軸受とし、前記空気圧推定手段は、全ての回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号を比較してその比較結果から前記車輪のタイヤの空気圧を推定するものとしても良い。必ずしも全ての車輪用軸受が回転検出装置を有してなくてもタイヤ空気圧の推定が可能であるが、車両の全ての車輪用軸受を回転検出装置付き車輪用軸受として全ての車輪の回転速度信号回転を比較すれば、全ての車輪のタイヤ空気圧の推定が行え、また回転速度信号の比較によるタイヤ空気圧の推定の精度が向上する。

この発明において、前記空気圧推定手段は、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号のばらつきを比較することでタイヤの空気圧を推定するものであっても、各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号の角速度を比較することでタイヤの空気圧を推定するものであってもよい。さらに、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号のばらつきおよび角速度の両方を比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしても良い。
各回転速度信号のばらつきの比較、および各回転速度信号の角速度の比較のいずれによってもタイヤ空気圧の推定が可能である。ばらつきと角速度の両方を比較すれば、より精度の良いタイヤ空気圧の推定が行える。

この発明において、前記逓倍手段は必ずしも設けなくても良い。すなわち、前記回転検出装置は、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たパルスを車輪速信号として出力するセンサとを有し、前記空気圧推定手段は、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の前記センサが出力する回転速度信号のばらつき、または角速度、またはばらつきおよび角速度を比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしても良い。
前記逓倍手段を設けることは、タイヤ空気圧の推定の精度向上の面からは好ましいが、逓倍手段を設けずに磁気エンコーダ等のエンコーダの被検出極を検出したパルスによっても、実用可能なタイヤ空気圧の推定精度が得られる。ＡＢＳ制御では、逓倍手段が必要なほどの高精度な回転速度信号は不要であり、ＡＢＳ制御に使用される程度の回転速度信号によっても、実用可能なタイヤ空気圧の推定精度を得ることができる。これにより、構成の簡素化が図れる。

この発明のタイヤ空気圧監視システムは、車両の複数の車輪をそれぞれ支持する各車輪用軸受を、軸受回転輪の回転速度を検出する回転検出装置を備えた回転検出装置付き車輪用軸受とし、これら複数の回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号を比較してその比較結果から前記車輪のタイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段を設けたため、圧力センサを設けることなくタイヤの空気圧の監視が行え、また検出信号の送信が有線で行えて、ノイズの心配もなく、安定した信号送信による信頼性の高い空気圧監視が行え、コスト増も抑えることができる。

この発明の一実施形態に係るタイヤ空気圧監視システムの概念構成を示すブロック図である。同タイヤ空気圧監視システムの各回転検出装置付き車輪用軸受と車両との関係をブロック図で示す平面図である。その各回転検出装置付き車輪用軸受の一例の断面図である。同回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置における磁気エンコーダの一構成例を示す半裁断面図および斜視図である。磁気エンコーダの変形例を示す半裁断面図および斜視図である。回転検出装置の概念構成を示すブロック図である。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。同回転検出装置におけるパルス発生時刻記憶手段および速度検出手段の構成を示すブロック図である。速度算出手段における差分値演算部の動作説明図である。速度算出手段により得られる平均化速度の変化と平均化を行わない場合の速度変化との関係を示すグラフである。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速度変化とを比較して示すグラフである。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。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他の例のグラフである。回転検出装置付き車輪用軸受の他の構成例の断面図である。回転検出装置付き車輪用軸受のさらに他の構成例の断面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図４と共に説明する。図２に示すように、このタイヤ空気圧監視システムは、車両２０の複数の車輪２１をそれぞれ支持する各車輪用軸受２を、軸受回転輪の回転速度を検出する回転検出装置１を備えた回転検出装置付き車輪用軸受とする。これら複数の回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号を比較してその比較結果から車輪２１のタイヤ２２の空気圧を推定する空気圧推定手段２４を設ける。車両２０は、乗用車やトラック、その他の自動車である。空気圧推定手段２４は、車両２０の全体を制御する電気制御装置である車載ＥＣＵ２５の一部として設けられている。車載ＥＣＵ２５は、コンピュータとこれに実行させるプログラムとで構成され、各回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１は、ハーネス等の配線を用いた車内ＬＡＮ２７で接続されている。車両２０の車輪２１は、図示の例では、右前輪、左前輪、右後輪、左後輪の４つが設けられている。

図３は回転検出装置付き車輪用軸受２の一例を示す。なお、この明細書において、車両２０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。この回転検出装置付き車輪用軸受２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を装備したものである。回転検出装置１は、内方部材５２に取付けられる磁気エンコーダ７１と、外方部材５１に取付けられて磁気エンコーダ７１を検出するセンサユニット１Ａとで構成される。

外方部材５１は固定輪であり、内方部材５２は回転輪である。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。

図３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。従動輪支持用にも適用できる。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（図示せず）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。

磁気エンコーダ７１は、例えば図４に示すように、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７１ａをリング状の芯金１２に取付けたものである。隣合う磁極Ｎ，Ｓで磁極対７１ｃを構成する。多極磁石７１ａは、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石、またはファライト磁石片等からなる。芯金１２は、円筒部１２ａと立板部１２ｂとからなる断面Ｌ字状とされ、立板部１２ｂの外面に多極磁石７１ｃが取付けられている。センサユニット１Ａのセンサ３は磁気センサであり、磁気エンコーダ７１の多極磁石７１ａにアキシアル方向に対面する。なお、磁気エンコーダ７１とセンサ３とは、例えば図５のようにラジアル方向に対面させても良い。

図３において、磁気エンコーダ７１は、インボード側の密封装置６１の構成部品となるスリンガを兼用しており、内輪５８のインボード側端の外周に嵌合している。

センサユニット１Ａは、外方部材５１のインボード側端にセンサ取付部材７２を介して取付けられる。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、センサユニット１Ａ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と回転検出装置１は、アキシアル方向に対向する。

図１に示すように、センサユニット１Ａは、エンコーダ７１の被検出極を検出してパルスａを発生するセンサ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、高分解能回転パルスからなる回転速度信号ｃを出力する速度信号出力手段１１とを有する。速度信号出力手段１１は、回転速度信号ｃとして、逓倍手段４で逓倍された逓倍パルスｂをそのまま出力するものであっても、逓倍パルスｂを信号処理して高分解能回転パルスを出力するものであっても良い。この回転速度信号ｃとして出力される高分解能回転パルスは、センサ３の発生するパルスａよりも高分解能のパルスである。

センサユニット１Ａは、上記センサ３と、逓倍手段４と、速度信号出力手段１１とを、共通のセンサチップに集積した１チップのＩＣチップとしても良く、またセンサ３、逓倍手段４を構成する回路部品、および速度信号出力手段１１を構成する回路部品を共通の基板に設けて一体化したものであっても良い。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。
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。

空気圧推定手段２４は、上記のように構成される各回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号ｃを比較してその比較結果から前記車輪のタイヤの空気圧を推定する手段である。この例では、空気圧推定手段２４は、車両の全ての回転検出装置付き車輪用軸受２、すなわち右前輪、左前輪、右後輪、および左後輪の回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号ｃを比較して各車輪２１のタイヤ２２の空気圧を推定する。

空気圧推定手段２４によるタイヤ空気圧の推定は、例えば、各回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号ｃのばらつきを比較することでタイヤの空気圧を推定するものとされる。空気圧推定手段２４によるタイヤ空気圧の推定は、この他に、各回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号ｃの角速度を比較することでタイヤ空気圧を推定するものとしても良く、またこれらの各回転速度信号ｃのばらつきおよび角速度の両方を比較することでタイヤ空気圧を推定するものとしても良い。
この空気圧推定手段２４によるタイヤ空気圧の推定は、各回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１の出力する回転速度信号ｃを、演算式やテーブル等の設定推定基準（図示せず）に従って行われる。

空気圧推定手段２４で出力するタイヤ空気圧の推定結果は、圧力値としても良く、また設定された基準値に対する割合としても良い。この他に、上記推定結果は、個々の車輪２１のタイヤ空気圧を上記圧力値や基準値に対する割合として示す他に、各車輪２１のタイヤ空気圧の関係を示す相対的な値であっても良い。さらに、上記推定結果は、単にタイヤ空気圧が設定許容範囲内にあるか否かを示すものであっても良い。この例では、空気圧推定手段２４は、タイヤ空気圧を推定する推定部２４ａと、この推定部２４ａの出力を設定基準と比較してタイヤ空気圧が異常であるか否かを判定する異常判定部２４ｂとで有する。異常判定部２４ｂは、個々の車輪２１毎に異常判定を行うものであっても、いずれかの車輪２１にタイヤ空気圧の異常があることや、各車輪２１のタイヤ空気圧のバランスに異常があることを判定するものであっても良い。

空気圧推定手段２４は、異常判定部２４ｂ等によりタイヤ空気圧が異常であると判定した場合は、車両２０の運転席のメータ類が設置されたコンソール等の警告灯２６を点灯させる。なお、空気圧推定手段２４による異常の警告は、警告灯２６による他に、ブザーや音声信号を発生する警告手段で行うようにしても良い。

上記構成のタイヤ空気圧監視システムの作用を説明する。車両走行中、タイヤ２２の空気圧が変化すると、そのタイヤ２２の回転数が変動する。各車輪２１を支持する回転検出装置付き車輪用軸受２は、常に、回転検出装置１から出力される回転速度信号ｃを車載ＥＣＵの空気圧推定手段２４に送信する。空気圧推定手段２４は、各回転速度信号ｃを監視して比較することで、タイヤ空気圧の変動を推定する。推定結果により空気圧に異常がある場合は、空気圧推定手段２４は運転席の警告灯２６を点灯させることにより、ドライバーに警告を発する。

回転検出装置１の出力する回転速度信号ｃは、センサ３が磁気エンコーダ７１を検出したパルスａを逓倍した高分解能回転パルスであるため、タイヤ空気圧の変動を精度良く推定することができる。
また、この回転検出装置付き車輪用軸受２の回転検出装置１は、センサ３が固定輪側に設けられるため、回転するタイヤ２２に圧力センサを設けたものと異なり、回転検出装置１の検出した回転速度信号ｃの空気圧推定手段２４への送信が有線で行える。そのためノイズの心配もなく、安定した信号送信による信頼性の高い空気圧監視が行える。また、回転検出装置１の回転速度信号ｃをタイヤ空気圧の検出に利用するため、圧力センサ等の専用のセンサが不要で、ＡＢＳ制御や他の種々の車両の走行制御のために用いられる回転検出装置１をタイヤ空気圧の推定に兼用することができる。そのため、センサ個数を削減できて、配線系も簡素化され、コスト増を抑えることができる。回転検出装置１は、独立して車軸等に設けるのではなく、車輪用軸受に設けるため、複数設けられる各車輪２１に対して回転検出装置１を設けるにつき、簡素な構成で済む。

図６は、このタイヤ空気圧監視システムにおける回転検出装置１の具体例を示す。この例は、速度信号出力手段１１が、速度検出手段５と、回転パルス出力部９と、速度信号出力部１０とで構成される。
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。この順次検出した平均回転速度を、回転速度検出信号として出力する。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ｄを用いて上記回転速度の検出を行う。逓倍情報ｄ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７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。
パルス生成時刻記憶手段６はメモリで構成され、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８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。

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を持つ計時部と、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。

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８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９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。

上記と同様に、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。

逓倍手段４で生成する逓倍パルスｂには、図９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１０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９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１０にＢで示すように検出速度の誤差の変動が大きい。

また、この実施形態の回転検出装置１では、図６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部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部１０とを有する。速度信号出力部１０からの速度信号は、回転パルス出力部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。図１の空気圧推定手段２４は、上記回転パルスと平均速度の回転速度信号のうち、回転速度信号を空気圧の推定に用いる。

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１１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。

図１２、図１３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１２は、４４極対アキシアルタイプ磁石、図１３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。

この実施形態においては、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。

上記構成の回転検出装置１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。

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。

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。

この回転検出装置１を自動車に適用した場合、タイヤ空気圧の変動検出が、高い精度，信頼性をもって行え、その他に、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て、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。

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２の製造コストの低減を図ることができる。

図１４は、図３に示した回転検出装置付き車輪用軸受２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３の例と同様である。

図１５は、図３に示した回転検出装置付き車輪用軸受２において、軸受を従動輪用とし、かつ回転検出装置１を、磁気エンコーダ７１とセンサ３とが半径方向に対面するラジアル型としたものである。この回転検出装置付き車輪用軸受２では、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のセンサユニット１Ａ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３Ａ（センサ３が埋め込まれた部分）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。

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３の例と同様である。

なお、上記各実施形態では、回転検出装置１が逓倍手段を有するものである場合につき説明したが、回転検出装置は逓倍手段を有しないものであっても良い。すなわち、回転検出装置１のセンサユニット１Ａが、センサ３の出力を逓倍することなく、エンコーダ７１を検出したパルスを回転速度信号として出力するものとし、空気圧推定手段２４は、その逓倍していないセンサ３の出力する回転速度信号のばらつき、または角速度、またはばらつきおよび角速度を比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしても良い。
また、上記各実施形態では、回転検出装置１のエンコーダが磁気エンコーダ７１である場合につき説明したが、回転検出装置１は光学式のものであっても良い。

１…回転検出装置
１Ａ…センサユニット
２…回転検出装置付き車輪用軸受
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
１１…速度信号出力手段
７１…エンコーダ
２０…車両
２１…車輪
２２…タイヤ
５１…外方部材（固定輪）
５２…内方部材（回転輪）
ｂ…逓倍パルス
ｃ…回転速度信号

Claims

車両の複数の車輪をそれぞれ支持する各車輪用軸受を、軸受回転輪の回転速度を検出する回転検出装置を備えた回転検出装置付き車輪用軸受とし、これら複数の回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号を比較してその比較結果から前記車輪のタイヤの空気圧を推定する空気圧推定手段を設けたタイヤ空気圧監視システム。
請求項１において、前記回転検出装置付き車輪用軸受の前記回転検出装置は、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、この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、この逓倍手段で逓倍したパルスから得た回転速度信号を出力する回転速度信号出力手段とを有し、前記空気圧推定手段は、前記回転速度信号出力手段から出力された回転速度信号を比較してタイヤ空気圧を推定するものであるタイヤ空気圧監視システム。
請求項２において、前記回転検出装置の前記回転速度信号出力手段は、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を有するタイヤ空気圧監視システム。
請求項３において、前記回転検出装置の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タイヤ空気圧監視システム。
請求項３または請求項４において、前記回転検出装置の前記回転速度信号出力手段は、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部と、前記速度検出手段で検出した速度を回転速度信号として出力する速度信号出力部とを有するタイヤ空気圧監視システム。
請求項２ないし請求項５のいずれか１項において、前記回転検出装置は、前記センサと、前記逓倍手段と、前記回転速度信号出力手段とを、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タイヤ空気圧監視システム。
請求項２ないし請求項６のいずれか１項において、前記回転検出装置は、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タイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、車両の全ての車輪をそれぞれ支持する車輪用軸受をいずれも前記回転検出装置付き車輪用軸受とし、前記空気圧推定手段は、全ての回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号を比較してその比較結果から前記車輪のタイヤの空気圧を推定するものとしたタイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記空気圧推定手段は、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号のばらつきを比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしたタイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記空気圧推定手段は、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号の角速度を比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしたタイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項８のいずれか１項において、前記空気圧推定手段は、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の出力する回転速度信号のばらつきおよび角速度を比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしたタイヤ空気圧監視システム。
請求項１において、前記回転検出装置は、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たパルスを回転速度信号として出力するセンサとを有し、前記空気圧推定手段は、前記各回転検出装置付き車輪用軸受の回転検出装置の前記センサが出力する回転速度信号のばらつき、または角速度、またはばらつきおよび角速度を比較することでタイヤの空気圧を推定するものとしたタイヤ空気圧監視システム。