JPH0720137A

JPH0720137A - 回転検出器

Info

Publication number: JPH0720137A
Application number: JP18745593A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Ito; 貴俊伊藤; Jun Inoue; 純井上; Kota Otoshi; 浩太大年
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高感度で高速であると共にコンパクトな，ス
リップ検出機能付き回転検出器の提供。【構成】回転体８１は，クラッチ装置８２によって回
転駆動源と連結されている。磁束発生源１１の磁気信号
を検出する磁気センサ２０は磁気抵抗素子を用いてい
る。回転検出器１０の演算部３０は，回転駆動源の回転
検出信号を計数する第１カウンタ回路３１と，磁気セン
サ２０の波数を計数する第２カウンタ回路３２と，第１
カウンタ回路３１と第２カウンタ回路３２の差を計数
し，スリップ値を検出する第１比較回路３３と，スリッ
プ設定回路３４からの限界スリップ値とスリップ値とを
比較する第２比較回路３５と，出力回路３６とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，回転体の回転検出器に
関するものであり，特に回転駆動源と回転体との間のス
リップ値を検出することのできる回転検出器に関する。

【０００２】

【従来技術】別置の回転駆動源から動力の伝達を受けて
回転する回転体は，回転体の故障や過負荷時に回転駆動
源を保護するため両者の間に動力の伝達をオンオフする
クラッチ装置を設けることが多い。例えば，カーエアコ
ンのコンプレッサと回転駆動源であるエンジンとの間に
は，クラッチが設けられており，コンプレッサが故障し
たときには，両者間のスリップ値を検出し，エンジンと
コンプレッサとの間は切り離される。

【０００３】即ち，図６に示すように，空調用ＥＣＵ
（電子制御装置）９１に対して，コンプレッサの回転検
出器９２からの検出信号と，エンジンの回転検出器９３
からの検出信号とが送出される。そして，空調用ＥＣＵ
９１は，エンジンの回転数Ｎｅとコンプレッサの回転数
ＮｃからスリップＳ（＝（Ｎｅ−Ｎｃ）Ｎｅ^-1）を算出
する。そして，スリップＳが所定値以上となった場合に
は，電磁クラッチ９４を操作し，エンジンとコンプレッ
サの間の動力伝達を遮断する。

【０００４】上記回転検出器９２，９３はそれぞれの回
転体に装着された磁束発生源から発せられた磁束の変化
を，磁気センサとしてのコイルによって電圧信号に変換
するものである。空調用ＥＣＵ９１は，上記回転検出器
９２，９３の電圧信号の信号変化周波数からそれぞれの
回転体の回転数を検出し，スリップＳを算出する。

【０００５】

【解決しようとする課題】しかしながら，回転数とスリ
ップとを検出する従来装置には，次のような問題があ
る。第１の問題点は，低速回転時における磁気センサの
感度が悪いことである。コイルを用いた磁気センサは，
コイルの鎖交磁束の変化（微分値）を電圧変換するか
ら，磁束の変化が緩慢である低速回転時は，検出信号が
微弱となり検出不能となる。

【０００６】第２の問題点は，回転検出以外に各種の処
理を行っている空調用ＥＣＵにおいて回転数及びスリッ
プの検出を行うから，検出スピードが低下する傾向があ
ることである。そして，回転及びスリップ検出の優先度
を空調用ＥＣＵにおいて高めれば他の処理が遅れるとい
う問題がある。

【０００７】第３の問題は，磁気センサの検出信号を空
調用ＥＣＵに引き渡すため信号線を引きまわす必要があ
るから，ノイズの影響を受け易く，また信号が減衰する
ということである。特に，検出信号が微弱となる低速回
転時においては，その影響が大きくなる。

【０００８】第４の問題点は，第１の問題点と関連し，
磁気センサのコイル感度を上げるためには，コイルの巻
線をふやす必要があり，コイルの小型化，即ち磁気セン
サの小型化には限界があることである。本発明は，かか
る従来の問題に鑑みて，高感度で高速であると共に，コ
ンパクトなスリップ検出機能付き回転検出器を提供しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題の解決手段】本発明は，回転軸上に配置した磁束
発生源と，該磁束発生源に対向配置した磁気センサと，
該磁気センサの検出信号を演算処理する演算部とを有す
る回転体の回転検出器であって，上記回転体は，伝達動
力をオンオフすることのできるクラッチ装置を経て回転
駆動源と連結されており，上記磁気センサは，磁気抵抗
素子の抵抗変化を電気信号に変換する変換回路を有して
おり，上記演算部は，回転駆動源の回転数に比例した電
気信号を受信し，その波数Ｎ ₁を計数する第１カウンタ
回路と，上記回転体の磁気センサの電気信号を２値信号
化した後その波数Ｎ₂を計数する第２カウンタ回路と，
上記第１カウンタ回路と第２カウンタ回路の出力信号差
を計数し，上記回転駆動源に対する回転体のスリップ値
を検出する第１比較回路と，限界スリップ値信号を出力
するスリップ設定回路と，上記検出スリップ値と限界ス
リップ値とを比較する第２比較回路と，該第２比較回路
の判定信号に基づいて上記クラッチ装置を操作する出力
回路とを有することを特徴とする回転体のスリップ検出
機能付き回転検出器にある。

【００１０】本発明において，注目すべきことの第１点
は，磁気センサの感磁部に磁気抵抗素子を用いたことで
ある。そして，磁気センサは磁束変化に伴う磁気抵抗素
子の抵抗変化を電気信号に変換する変換回路を有してい
る。上記変換回路には，上記磁気抵抗素子をブリッジ回
路の辺に挿入して電圧信号に変換するものや，磁気抵抗
素子をポテンショ回路（抵抗分圧回路）により電圧信号
に変換するものなどがある。

【００１１】本発明において注目すべきことの第２点
は，回転検出器自体が演算部を有しており，上記電気信
号を２値信号（ディジタル）化して，回転数とスリップ
の検出を行うことである。そして，上記演算部は，回転
駆動源の回転検出器の電気信号を計数する第１カウンタ
回路と，回転体の磁気センサの電気信号を２値信号化し
て計数する第２カウンタ回路と，第１カウンタ回路と第
２カウンタ回路との出力差から回転駆動源と回転体との
スリップ値を検出する第１比較回路と，検出スリップ値
と所与の限界スリップ値とを比較する第２比較回路とを
有する。

【００１２】第２カウンタ回路においてアナログ信号を
２値信号化する手段には，各種の波形整形回路があり，
２値信号化されたディジタル信号を計数するカウンタに
は，各種のものがありその出力はシリーズパルスで出力
するものやコード符号化した数値で出力するものなどが
ある。

【００１３】また，比較回路には，２つの入力端子から
入力された連続パルスの差を計数し，差値を出力する２
入力減算カウンタや，コード符号化された２つの数値入
力を減算するディジタル減算回路など各種のものがあ
る。いずれの場合にも上記カウンタ回路の出力と比較回
路の入力とはインターフェースを合わせてその入出力信
号を決定する。

【００１４】本発明において注目すべきことの第３点
は，演算部がクラッチ装置を操作する出力回路を有する
ことである。上記出力回路は，第２比較回路の判定信
号，即ち検出スリップ値と限界スリップ値との比較結果
に基づいて，クラッチ装置を動作させるクラッチ操作信
号を出力するものである。なお，上記においてスリップ
値とは，単に回転駆動源の回転数Ｎ₁と回転体の回転数
Ｎ₂とのスリップ（＝（Ｎ₁−Ｎ₂）Ｎ₁ ^-1）のみを意
味するのではなく，回転差ΔＮ（＝Ｎ₁−Ｎ₂）の概念
をも含むものである。

【００１５】なお，回転体が前記カーエアコンのコンプ
レッサである場合には，演算部の出力回路は，第２比較
回路の判定信号を空調用ＥＣＵに出力することが好まし
い。これによって，空調用ＥＣＵは，カーエアコンの運
転を停止したり，故障表示などを指令することができる
からである。

【００１６】また，磁気センサと演算部とは，単一のユ
ニット上に形成することが好ましい。磁気抵抗素子を用
いた磁気センサは，従来のコイル式の磁気センサに比べ
て大幅に小型化することができると共に，演算部の各回
路は電子回路によって構成することができる。従って，
磁気センサと演算部とは，プリント基板などに搭載して
単一ユニット化することが容易である。

【００１７】そして単一ユニットに一体化することによ
り，信号ラインが短くなりノイズの影響などを受けにく
くなり，また，信号レベルを低くして省電力化すること
が可能となるからである。

【００１８】

【作用及び効果】回転駆動源の回転検出器の電気信号
は，第１カウンタ回路において連続パルス又はコード信
号として第１比較回路に送られる。また，回転体の磁気
センサの電気信号も第２カウンタ回路において２値信号
化されて，同様に連続パルス又はコード信号として第１
比較回路に送られる。

【００１９】第１比較回路は，両カウンタ回路の信号差
を算定し，回転差ΔＮ＝（Ｎ₁−Ｎ₂）又はスリップＳ
（＝（Ｎ₁−Ｎ₂）Ｎ^-1）を算出する。一方，第２比較
回路は，上記第１比較回路からの出力とスリップ設定回
路からの出力を比較し，両者の大小を比較し，第１比較
回路からの出力すなわち検出スリップ値が，限界スリッ
プ値以上になったか否かを判定する。

【００２０】そして，第２比較回路の判定結果が，検出
スリップ値が限界スリップ値以上であるときには，出力
回路はクラッチ装置を切る操作指令を発し，検出スリッ
プ値が限界スリップ値より小さければ，クラッチ装置に
対するオン信号を発する。

【００２１】次に，本発明の回転検出器の効果について
述べる。本発明の回転検出器の効果の第１点は，磁気セ
ンサの感磁部には，磁気抵抗素子を用いたことによるも
のである。磁気抵抗素子は，磁束密度の大きさによりそ
の抵抗値を変化させるものであり，コイルのように磁束
変化（微分値）に感応するものではない。従って，回転
数が小さい場合においても，その出力が低下することが
ない。

【００２２】回転数が低下すれば，出力の変化波数（周
波数）が変化するだけであり，出力の振幅は変化しな
い。そして，出力の波数が変化してもこれを２値信号化
して計数する精度は格別に低下することはないから，回
転検出器の検出精度は，すべての回転数領域において均
一であり，従来のように低速回転時の検出精度が低下す
ることはない。

【００２３】また，磁気抵抗素子は，ペースト状にして
プリント基板上にプリント配線することができるから，
薄形かつ小型化することができる。そして，磁束発生源
とのギャップも小さくすることができるから検出感度を
上げることが容易である。上記のように，磁気抵抗素子
は基板上に形成することが容易であるから，演算部と共
に単一基板上に形成することが容易であり（図４参
照），演算部のプリント基板と共に１つのユニットに纏
めること（図２，３参照）が容易である。従って大幅な
小型化が可能である。

【００２４】効果の第２点は，回転数やスリップの算出
などの演算処理を空調用ＥＣＵで行うのではなく，回転
検出器自体において行うことから生ずる。即ち，回転数
やスリップの演算処理は，専用の演算部によって行われ
るから各種の処理を行うＥＣＵと異なり単機能化するこ
とにより高速化が可能である。その結果，故障時には，
速やかにクラッチ装置を作動させ回転駆動源から切り離
すことができる。

【００２５】また，磁気センサの信号線を空調用ＥＣＵ
まで引き伸ばす必要がなくなるから，ノイズ等の影響を
受けにくくなり精度が向上する。また，信号ラインが短
いから，信号レベルを低く取ることができ，省電力化す
ることができると共に発熱も小さくすることができるか
ら小型化することができる。

【００２６】効果の第３点は，磁気センサの検出信号を
ディジタル処理（２値信号化）することから生ずるもの
である。本発明においては，磁気センサの電気信号は，
直ちに２値信号化される。従って，その後の演算処理に
おいてアナログ演算処理のような誤差が生じにくい。ま
た，ＥＣＵとの信号受け渡しのインターフェースが容易
となる。そして空調用ＥＣＵとの間の信号線が多少長く
なってもノイズ等による誤差は生じない。上記のよう
に，本発明によれば，高感度で高速であると共に，コン
パクトなスリップ検出機能付き回転検出器を提供するこ
とができる。

【００２７】

【実施例】

実施例１本発明の実施例にかかる回転検出器につき，図１〜図４
を用いて説明する。本例は，図１に示すように，磁束発
生源１１と，磁束発生源１１に対向配置した磁気センサ
２０と，磁気センサ２０の検出信号を演算処理する演算
部３０とを有する回転体８１の回転検出器１０である。

【００２８】回転体８１は，伝達動力をオンオフするこ
とのできるクラッチ装置８２を経て図示しない回転駆動
源と連結されている。磁気センサ２０は，磁気抵抗素子
の抵抗変化を電気信号に変換するアナログ変換回路を有
している。

【００２９】一方，演算部３０は，回転駆動源の回転検
出器の磁気センサ８３から回転駆動源の回転数Ｎ₁に比
例した波数Ｎ₁のアナログ電気信号を受信し，これを２
値信号化した後その波数Ｎ₁を計数する第１カウンタ回
路３１と，上記回転体８１の磁気センサ２０の電気信号
を２値信号化した後その波数Ｎ₂を計数する第２カウン
タ回路３２を有している。また，演算部３０は上記第１
カウンタ回路３１と第２カウンタ回路３２の出力信号差
（Ｎ₁−Ｎ₂）を計数し，上記回転駆動源に対する回転
体８１のスリップ値Ｓを検出する第１比較回路３３と，
限界スリップ値Ｓ_Lを出力するスリップ設定開路３４
と，上記検出スリップ値Ｓと限界スリップ値Ｓ_Lとを比
較する第２比較回路３５と，該第２比較回路３５の判定
信号に基づいて，上記クラッチ装置８２を操作する出力
回路３６とを有する。

【００３０】なお，上記回転体８１は，カーエアコンの
コンプレッサで，回転駆動源はエンジンであり，上記出
力回路３６は，更に第２比較回路３５の出力信号を空調
用ＥＣＵ８４に出力する。また，図４に示すように，磁
気センサ２０と演算部３０とは，同一基板１５上に形成
されており，図２，図３に示すように単一のケース１３
又は１４に封入されている。ケース１３，１４の大きさ
は，約Ｈ６０ｍｍ×Ｗ２４ｍｍ×Ｄ１１ｍｍである。

【００３１】以下それぞれについて詳説する。回転体８
１としてのコンプレッサは，図示しないベルトを介して
エンジンのクランク軸に連結されてしいる。そして，エ
ンジンの回転駆動力の伝達をオンオフするクラッチ装置
８２は，図１に示すように電磁クラッチである。回転体
８１には，磁束発生源１１としての１個の永久磁石が取
付けてある。

【００３２】磁気センサ２０は，磁束発生源１１に対向
配置されており，磁束発生源１１から発する磁束８０
は，回転体８１の回転に伴って周期的に変化し，磁気抵
抗素子の抵抗値を変化させる。磁気抵抗素子は，アナロ
グ変換回路であるブリッジ回路の一辺に挿入されてお
り，ブリッジ回路の出力電圧Ｖ₂は，磁束８０の変化に
伴い周期的に変化する。そして，その変化の周波数は，
回転体８１の回転数Ｎ₂と同一である。

【００３３】磁気センサ２０の上記アナログ出力信号Ｖ
₂は，演算部３０の第１カウンタ回路３１のシュミット
回路において２値信号化された後，パルスカウンタ回路
において１定期間におけるパルス数を測定し，回転体８
１の回転数Ｎ₂（ｒ．ｐ．ｍ）をコード化して出力す
る。

【００３４】同様にエンジンの回転検出器の磁気センサ
８３のアナログの出力信号は，第１カウンタ回路３１の
シュミット回路３１１に入力されて２値信号化され，パ
ルスカウンタ回路３１２において一定期間におけるパル
ス数を測定し，エンジンの回転数Ｎ₁（ｒ．ｐ．ｍ）を
コード信号化して出力する。

【００３５】第１カウンタ回路３１の出力と，上記パル
スカウンタ回路３１２の出力はそれぞれ第１比較回路３
３に入力され，両者の回転数Ｎ₁，Ｎ₂信号からコンプ
レッサのスリップ値Ｓ（＝（Ｎ₁−Ｎ₂）Ｎ₁ ^-1）を演
算しコード化した信号を出力する。一方，スリップ設定
回路３４には，予め限界スリップ値Ｓ_Lが与えられ記憶
されており，コード化した限界スリップ値Ｓ_Lを出力す
る。

【００３６】スリップ設定回路３４のコード化出力Ｓ_L
と上記第１比較回路３３の出力Ｓとは，第２比較回路３
５に入力され，第１カウンタ回路３５は，上記スリップ
値Ｓと限界スリップ値Ｓ_Lを比較し，スリップ値Ｓが限
界スリップ値Ｓ_L以上（Ｓ≧Ｓ_L）となったときには，
１信号を出力し，それ以外のとき（Ｓ＜Ｓ_L）は０信号
を出力する。

【００３７】上記第２比較回路３５の出力は，出力回路
３６に送出され，出力回路３６は信号をパワー増幅して
クラッチ装置８２を操作すると共に，空調用ＥＣＵに対
して（０，１）信号を送出する。なお，出力回路３６に
おけるクラッチ装置８２の操作は，第２比較回路３５の
出力が１のとき動力伝達遮断の操作がなされ，０信号の
ときは動力伝達のオン操作がなされる。

【００３８】また，磁気センサ２０と演算部３０とは，
図４に示すように，単一の基板１５上に形成されてい
る。図４において，符号３０１は，上記第１，第２カウ
ンタ回路３１，３２，第１，第２比較回路３３，３５及
びスリップ設定回路３４を搭載した信号処理ＩＣであ
り，符号３０２は出力回路３６を搭載したプリント基板
である。

【００３９】また，符号１５１はプラス電源パターン，
符号１５２はグランドパターン，符号１５３はエンジン
の磁気センサ８３に接続される信号パターン，符号１５
４は空調用ＥＵＣに接続されるＥＣＵ信号ライン，符号
１５５は，クラッチ装置８２に接続されるドライブパタ
ーンである。

【００４０】上記基板１５は，図２又は図３に示すよう
なケース１３，又は１４に封入されている。図２に示す
ケース１３は，リード線１３１引出し形であり，図３に
示すケース１４はコネクタ１４１接続タイプである。

【００４１】次に，本例の回転検出器の作用効果につい
て述べる。本例における磁気センサ２０の感磁部には磁
気抵抗素子を用いている。従って，低速回転時において
も検出信号の信号レベルが低下することがなく，検出感
度が低下しない。また，磁気抵抗素子はペースト状にし
て基板に印刷することができるので，図４に示すように
電圧に変換するブリッジ回路と共にプリント基板化して
あり，極めて小型である。

【００４２】また，回転数及びスリップを算出する回
路，並びにスリップを比較する回路は，図４に示すよう
に集積回路３０１化して１チップ化してあり，極めて小
型である。同様にクラッチ装置８２を駆動する出力回路
３６も図４に示すようにプリント基板３０２にコンパク
トにまとめられている。これによって，磁気センサ２０
と演算部３０とは，単一の基板１５に搭載され，図２，
図３に示すように，コンパクトなケース１３，１４にま
とめられている。

【００４３】また，本例の回転検出器１０は，磁気セン
サ２０の出力信号を空調用ＥＣＵに送出することなく，
磁気センサ２０と一体の基板１５において各種の演算処
理を行っている。従って，ノイズ等の影響を受けること
なく，精度の高い処理が可能である。また，専用の演算
部３０において，信号処理を行うから，専用装置として
高速な処理が可能である。

【００４４】そして，磁気センサ２０のアナログ出力信
号は，直ちに２値信号化されて，以後の演算処理はディ
ジタル信号処理として行われる。従って，アナログ処理
のような誤差が生じにくいと共に，信号レベルを低くし
て小型化と省電力化することができる。また，回転検出
器１０と空調用ＥＣＵ８４とのインターフェースも容易
となる。

【００４５】上記のように，本例によれば，高感度で高
速であると共にコンパクトなスリップ検出機能付き回転
検出器１０を提供することができる。なお，本例におい
ては，磁束発生源１１を回転体８１に１個だけ装着する
例を示したが，磁束発生源１１の個数ｍを増加して，回
転数の検出単位を１／ｍ回転とすることができる。

【００４６】また，磁束発生源１１は回転体８１にＮ極
とＳ極の磁極を交互に配置する構成とすることもでき
る。また，本例は，エンジン回転数Ｎ₁を直接計測した
が，エンジンコントロール用ＥＣＵからエンジン回転数
Ｎ₁信号を受信する方法もある。

【００４７】実施例２本例は，図５に示すように，別個のパッケージに封入し
た磁気センサ２１を用いる，もう１つの実施例である。
即ち，図５に示すように，演算部３００を一枚の基板１
６上に形成し，磁気センサ２１のリード端子２１１を基
板１６の電源パターン１５１，グランドパターン１５
２，信号入力パターン１５６に接続する。その他につい
ては，実施例１と同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の回転検出器の説明図。

【図２】実施例１の回転検出器のケースの斜視図。

【図３】実施例１の回転検出器の他のケースの斜視図。

【図４】実施例１の回転検出器の基板の配置図。

【図５】実施例２の回転検出器の基板と磁気センサの配
置図。

【図６】従来のカーエアコンのコンプレッサの回転検出
装置。

【符号の説明】

１０．．．回転検出器，１１．．．磁束発生源，２０．．．磁気センサ，３０．．．演算部，３１．．．第１カウンタ回路，３２．．．第２カウンタ回路，３３．．．第１比較回路，３４．．．スリップ設定回路，３５．．．第２比較回路，３６．．．出力回路，８１．．．回転体，８２．．．クラッチ装置，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体に配置した磁束発生源と，該磁束
発生源に対向配置した磁気センサと，該磁気センサの検
出信号を演算処理する演算部とを有する回転体の回転検
出器であって，上記回転体は，伝達動力をオンオフする
ことのできるクラッチ装置を経て回転駆動源と連結され
ており，上記磁気センサは，磁気抵抗素子の抵抗変化を
電気信号に変換する変換回路を有しており，上記演算部
は，回転駆動源の回転数に比例した電気信号を受信し，
その波数Ｎ₁を計数する第１カウンタ回路と，上記回転
体の磁気センサの電気信号を２値信号化した後その波数
Ｎ₂を計数する第２カウンタ回路と，上記第１カウンタ
回路と第２カウンタ回路の出力信号差を計数し，上記回
転駆動源に対する回転体のスリップ値を検出する第１比
較回路と，限界スリップ値信号を出力するスリップ設定
回路と，上記検出スリップ値と限界スリップ値とを比較
する第２比較回路と，該第２比較回路の判定信号に基づ
いて上記クラッチ装置を操作する出力回路とを有するこ
とを特徴とする回転体のスリップ検出機能付き回転検出
器。
【請求項２】請求項１において，上記回転体は，カー
エアコンのコンプレッサであると共に，上記回転駆動源
はエンジンであり，上記出力回路は，更に第２比較回路
の判定信号を空調用ＥＣＵ（電子制御装置）に出力する
ことを特徴とする回転検出器。
【請求項３】請求項１又は請求項２において，上記磁
気センサと演算部とは，単一のユニット上に形成されて
いることを特徴とする回転検出器。