JPH06160428A - 回転センサ及びその故障検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感磁素子を用いて故障の少ない回転センサを
形成し、その故障検出を簡易に行なえる方法を確立す
る。 【構成】 回転センサは、２つの磁気抵抗素子１ａ、１
ｂと、その背後に磁石２と、この磁石の磁束を伝える磁
極子３と、その一方の脚部に巻装したコイル４をケース
本体６内にポッティング材７で固定して成る。５はケー
ブル、８は回転ロータである。回転停止時にコイル４へ
の通電により故障検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車の車輪等の回
転速度を検出する回転センサ及びその検出方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車輪の回転を制動するアンチロ
ックシステム等に利用される回転センサには、その性質
上極めて高い信頼性が要求される。かかる自動車用の回
転センサとしては、センサ検出部に電磁発電信号発生用
のコイルを持つ電磁誘導型回転センサと、半導体や金属
薄膜の感磁素子を応用した感磁素子型回転センサがあ
る。後者の例としては、例えば実開平３−４６８２０号
公報、あるいは実開平３−４６８２１号公報に開示され
たものなどがある。

【０００３】上記いずれかの回転センサをアンチロック
システム等のような電子制御回路の構成の一部として使
用する場合は、極めて高い信頼性が要求され、従って一
般には回転センサが故障していないか走行前に電子制御
回路により自己診断する機能が設けられている。このよ
うな自己診断機能を有する例は、例えば特開平３−２５
８６４５号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記公報等
の電子制御回路に電磁誘導型回転センサを使用する場
合、この型式の回転センサは故障モードがコイルの断線
に集約されているので、電磁発電用のコイルに常に通電
しておけば断線、即ち故障を検知できる。ところが、感
磁素子型回転センサでは、故障モードが断線だけではな
く、種々の故障モードがあり複雑なため、検出素子部に
通電しその状態をチェックするだけでは故障検知として
は十分でない。このように、故障の自己診断が困難であ
ることや、電磁誘導型に比べて信頼性が低いことなどの
理由から、アンチロックシステムのような高い信頼性を
要するシステムには一般に用いられていなかったのであ
る。

【０００５】この発明は、上述した従来の回転センサ及
びその故障検出方法の現状に留意して、感磁素子を用い
て故障検知が容易な構成の回転センサと、この回転セン
サを用いて自動車の停止時でも故障を確実にかつ容易に
検出し得る故障検出方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
としてこの発明は、センサロータに対向配置される回転
センサのケース本体内に、磁界の変化を電気信号の変化
として検出する感磁素子を備え、上記感磁素子の周辺に
故障検出のための磁界発生用コイルを設けた回転センサ
の構成としたのである。

【０００７】この場合、前記感磁素子を２つ設け、前記
磁界発生用コイルを２つの素子群の一方の周辺にオフセ
ットした状態で組み込み、２つの素子群の差動出力によ
り回転信号を得るように構成するのが好ましい。あるい
は、前記感磁素子を２つ設け、前記磁界発生用コイルを
２つの素子群のそれぞれの周辺に組み込み、２つの素子
群の差動出力により回転信号を得るように構成するとよ
い。

【０００８】そして、いずれの場合も前記感磁素子の後
端面側に磁極子を配設し、この磁極子に前記磁界発生用
のコイルを巻回したものとするのが好ましい。又、前記
コイルに印加する電圧波形を発生する波形形成手段をセ
ンサ内に内蔵したものとするのがよい。

【０００９】さらに、上記課題を解決するもう１つの手
段として、回転センサのケース本体内に感磁素子に磁石
を接合して設け、感磁素子の周辺に磁界発生用コイルを
設けた回転センサに対し、これと対向して設けられる回
転体が静止状態で上記コイルに通電し、感磁素子から発
生する信号を検出して感磁素子及びその関連する電気回
路の正常又は異常を検出する回転センサの故障検出方法
を採用することもできる。

【００１０】この場合、前記磁界発生用コイルに交流も
しくは矩形波の電流を印加し、発生した磁界の変化によ
り回転に相当する信号を発生させ、前記感磁素子及びそ
の関連する電気回路の正常又は異常を検出するようにす
るとよい。

【００１１】あるいは、前記磁界発生用コイルを２つ設
け、その一方に交流もしくは矩形波電流を印加し、もう
一方には１８０°位相のずれた交流もしくは矩形波電流
を印加し、これにより発生する磁界の変化により回転に
相当する信号を発生させ、前記感磁素子及びその関連す
る電気回路の正常又は異常を検出するようにしてもよ
い。

【００１２】さらに、前記磁界発生用コイルを２つ設
け、その各々に対して一度ずつ一定時間の通電を行い、
発生する磁界の変化により変化するセンサ信号を用いて
前記感磁素子及びその関連する電気回路の正常又は異常
を検出することもできる。

【００１３】

【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は第一実施例の回転センサの断面図で
ある。磁気抵抗素子１は、２つの素子１ａ、１ｂとから
成り、その後方に設けた磁石２から発生する磁束を磁気
抵抗素子１に伝える磁極子３に接合して設けられてい
る。

【００１４】磁極子３は、２つの磁気抵抗素子１ａ、１
ｂの各々に磁束を伝えるために二叉のコの字状に形成さ
れ、その脚部の一方（図中左側）には界磁発生用のコイ
ル４が巻装されている。磁気抵抗素子１ａ、１ｂには、
ケーブル５を通じて電源Ｖｃｃが供給されるとともにそ
の出力信号もケーブル５を通じて外に導出される。又、
図２に示すように磁気抵抗素子１ａ、１ｂと組合せてブ
リッジ回路を構成するために固定抵抗１ｃ、１ｄが設け
られている（図１では図示省略）。コイル４にもケーブ
ル５を通じて故障検出用の電流が印加される。

【００１５】上記１〜４のセンサ構成部品はケース本体
６内にポッティング材７によりモールドされ固定されて
いる。８は磁性体から成る歯車状の回転ロータであり、
上記回転センサはこの回転ロータ８に対向配置される。

【００１６】以上のように構成したこの実施例の回転セ
ンサは、故障のない通常の状態では回転ロータ８が回転
すると磁気抵抗素子１ａ、１ｂより差動出力電圧が発生
し、回転体の速度に応じた周波数の電圧信号が発生す
る。上記検知信号は次のようにして得られる。回転ロー
タ８が回転しているとき、ある瞬間に磁気抵抗素子１ａ
側に回転ロータ８の山が相対し、１ｂ側に谷が相対して
いるとすると、１ａ側に大きな磁束密度が発生し、抵抗
も大である。このとき１ｂ側は磁束密度は小さく、抵抗
も小である。

【００１７】回転ロータ８の回転が進み、１ａ側に谷、
１ｂ側に山が相対する位相になると、上記と逆の状態と
なり、出力端子５ａ、５ｂには回転ロータ８の回転に伴
なって交流電圧が発生する。

【００１８】以上のようにしてこの回転センサでは回転
速度の情報が得られるが、故障検出は次のようにして行
なう。回転停止時には信号が発生していないが、その停
止時にコイル４に図３の（ａ）のような電圧波形の交流
電流を印加すると、回転ロータ８が回転した場合と同様
に、交流電流によって磁極子３内に生じる磁束の変化の
作用により磁気抵抗素子１に差動出力が発生する。

【００１９】この差動出力の波形は、磁気抵抗素子１が
正常であれば、図３の（ｂ）に示すように、コイル４に
印加された電圧波形と同じ波形となる。しかし、もし磁
気抵抗素子１に断線もしくは感度異常の不具合等の故障
が生じているときは上記電圧波形は、印加された電圧波
形とは同じにならず、これによって磁気抵抗素子１の故
障を検出することができる。

【００２０】図４は第二実施例の回転センサの断面を示
す。この実施例の回転センサは、基本的な構成は第一実
施例と同様であるが、磁界発生用のコイルとして４ａと
４ｂの２つを設け、磁気抵抗素子１の出力信号を処理す
る電気回路９を設けている点が異なる。その他同一の機
能部材には同一の符号を付して説明は省略する。

【００２１】電気回路９には、図示省略しているが、例
えばマルチバイブレータ等を用いてケーブル５から送ら
れてくる電流から所定の矩形波を形成する矩形波形成手
段と、磁気抵抗素子１から成るセンサにより検出された
検出信号の波形を、例えばシュミット回路等により成形
して矩形波の出力波形を形成するもう１つの矩形波形成
手段とを備えている。

【００２２】上記構成の第二実施例の回転センサでは、
通常の回転中には第一実施例と同様にして回転速度の情
報が得られる。但し、この場合は出力信号は矩形波形成
手段により、回転速度に応じた周期の矩形波の信号とし
て出力される。

【００２３】回転停止時に故障検知をする場合は、外部
の自己診断実施信号に基づいてケーブル５から加える電
流により電気回路９の矩形波形成手段により矩形波の電
圧信号をコイル４へ印加する。その場合、図５の（ａ）
に示すように、コイル４ａとコイル４ｂに対し１８０°
位相の異なる矩形波の電圧信号を加える。

【００２４】コイル４ａに加える電圧が最大電圧である
ときは、磁気抵抗素子１ａの抵抗は大で、ＯＶのときは
抵抗は小となる。コイル４ｂについても同じであるが、
位相が１８０°異なるため、磁気抵抗素子１ｂの抵抗の
変化は１ａと反対になる。従って、２つの磁気抵抗素子
１で得られる出力信号の波形は、図５の（ｂ）のように
矩形波状となり、第一実施例と同様にして、この矩形波
信号を判断することにより、故障検知ができる。なお、
この実施例ではコイル４への印加波形は矩形波とした
が、正弦波でもよい。

【００２５】上述したように、この実施例ではコイルが
２つ形成されているので、印加電圧の位相をずらせば正
の電圧を印加するだけで信号を発生させることができ
る。第一実施例のように、コイルが１つだけのときは＋
−の電圧を印加する必要があるが、２つのコイルがある
場合は片方のみに通電すればマイナスの電圧を印加した
ことと同様の効果が得られるからである。

【００２６】この実施例では、他にも正の電圧のみでよ
いので電気回路の構成が容易であり、センサ素子部の故
障のみならず電気回路９の故障も検出でき、又コイルへ
の印加波形を発生させる手段が組み込まれているので、
外部からは自己診断実施信号を入力するだけでよく、外
部の回路の構成が簡単であるという利点がある。さら
に、信号線も１本（自己診断開始命令用）追加するだけ
でよく、ケーブルのコストアップも最小限に抑えられる
など種々の利点がある。

【００２７】図６、図７に第三実施例の電圧波形を示
す。この実施例の回転センサは基本的には第二実施例の
ものとほぼ同じであるが、コイル４への印加電圧の波形
が図示のように１回のパルス波形である点で異なる。従
って、矩形波形成手段に代えて、パルス形成手段が用い
られる。通常の回転速度の検出については第二実施例の
場合と全く同様である。

【００２８】回転停止時に異常診断を次のようにして行
なう。まず、コイル４への印加電圧はコイル４ａとコイ
ル４ｂに対してそれぞれ１回だけのパルス電圧を印加す
る。このとき、（ａ）磁気抵抗素子１ａの側に回転ロー
タ８の山が対応している場合、出力電圧波形の記号Ｖ_L
の間では１ａにさらに高い磁束密度が発生するだけであ
り、Ｌｏｗレベルの信号電圧の出力に変化はない。

【００２９】コイル４ｂへ電圧を印加している間では、
１ａには回転ロータ８の山が対応し高い磁束密度の磁界
が生じているが、コイル４ｂに通電されるためそれ以上
の磁束密度が１ｂ側に発生し、あたかも回転ロータ８の
山が１ｂ側にずれたかのようになり、信号電圧がＬｏｗ
（ＶＬ）からＨｉｇｈ（ＶＨ）レベルに入れ替わる。反
対にもし磁気抵抗素子１ｂ側に回転ロータ８の山がある
場合は、（ｂ）に示すように、コイル４ａに通電された
ときに信号電圧がＶＬに入れ替わる。

【００３０】従って、コイル４ａ、４ｂに１回ずつのパ
ルス波形の電圧を印加すると、ロータの山の位置に拘ら
ず、Ｌｏｗ又はＨｉｇｈの信号が必ず１度発生する。か
かる信号を検出したときは正常であるが、検出されない
ときは磁気抵抗素子１に何らかの異常があり、この正常
又は異常の信号を検出して故障診断ができる。

【００３１】この実施例でも、印加電圧はプラス側の電
圧のみでよいから電気回路が容易に形成でき、コイルに
１回だけのパルスを入力するだけでよいから回路構成が
簡単であるという利点がある。なお、実施例ＩとIIの場
合もロータ位置に拘らず交流又は矩形波パルス列の信号
は発生する。又、上記実施例では感磁素子として磁気抵
抗素子の場合について説明したが、ホール素子のような
他の感磁素子においても成立する。

【００３２】

【効果】以上詳細に説明したように、この発明では回転
センサ内に感磁素子を設け、その周辺に磁界発生用コイ
ルを設けた回転センサの構成としたから、感磁素子を用
いていても故障検知が容易でこの構成が簡単な回転セン
サを得ることができる。

【００３３】又、この回転センサに対して静止状態でそ
のコイルに通電すると感磁素子から得られる信号を検出
することにより感磁素子とその関連する電気回路の正常
又は異常が検出でき、自動車の停止時でも故障検知でき
る方法が得られるという利点がある。

【００３４】従って、これによりこの発明の回転センサ
の信頼性は飛躍的に向上し、アンチロックシステム等、
回転センサに高度の信頼性が要求されるシステムに応用
すると効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一実施例の回転センサの断面図

【図２】同上回転センサ内の電気回路

【図３】同上の印加電圧と出力電圧の波形図

【図４】第二実施例の回転センサの断面図

【図５】同上の印加電圧と出力電圧の波形図

【図６】第三実施例の回転センサ印加電圧の波形図

【図７】第三実施例の回転センサ出力電圧の波形図

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ 磁気抵抗素子 ２ 磁石 ３ 磁極子 ４、４ａ、４ｂ 磁界形成用のコイル ５ ケーブル ６ ケース本体 ７ ポッティング材 ８ 回転ロータ ９ 電気回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサロータに対向配置される回転セン
   サのケース本体内に、磁界の変化を電気信号の変化とし
   て検出する感磁素子を備え、上記感磁素子の周辺に故障
   検出のための磁界発生用コイルを設けたことを特徴とす
   る回転センサ。
2. 【請求項２】前記感磁素子を２つ設け、前記磁界発生用
   コイルを２つの素子群の一方の周辺にオフセットした状
   態で組み込み、２つの素子群の差動出力により回転信号
   を得るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の回
   転センサ。
3. 【請求項３】 前記感磁素子を２つ設け、前記磁界発生
   用コイルを２つの素子群のそれぞれの周辺に組み込み、
   ２つの素子群の差動出力により回転信号を得るようにし
   たことを特徴とする請求項１に記載の回転センサ。
4. 【請求項４】 前記感磁素子の後端面側に磁極子を配設
   し、この磁極子に前記磁界発生用のコイルを巻回したこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の回転
   センサ。
5. 【請求項５】 前記コイルに印加する電圧波形を発生す
   る波形形成手段をセンサ内に内蔵したことを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれかに記載の回転センサ。
6. 【請求項６】 回転センサのケース本体内に感磁素子に
   磁石を接合して設け、感磁素子の周辺に磁界発生用コイ
   ルを設けた回転センサに対し、これと対向して設けられ
   る回転体が静止状態で上記コイルに通電し、感磁素子か
   ら発生する信号を検出して感磁素子及びその関連する電
   気回路の正常又は異常を検出する回転センサの故障検出
   方法。
7. 【請求項７】 前記磁界発生用コイルに交流もしくは矩
   形波の電流を印加し、発生した磁界の変化により回転に
   相当する信号を発生させ、前記感磁素子及びその関連す
   る電気回路の正常又は異常を検出することを特徴とする
   請求項６に記載の回転センサの故障検出方法。
8. 【請求項８】 前記磁界発生用コイルを２つ設け、その
   一方に交流もしくは矩形波電流を印加し、もう一方には
   １８０°位相のずれた交流もしくは矩形波電流を印加
   し、これにより発生する磁界の変化により回転に相当す
   る信号を発生させ、前記感磁素子及びその関連する電気
   回路の正常又は異常を検出することを特徴とする請求項
   ６に記載の回転センサの故障検出方法。
9. 【請求項９】 前記磁界発生用コイルを２つ設け、その
   各々に対して一度ずつ一定時間の通電を行い、発生する
   磁界の変化により変化するセンサ信号を用いて前記感磁
   素子及びその関連する電気回路の正常又は異常を検出す
   ることを特徴とする請求項６に記載の回転センサの故障
   検出方法。