CN102365552A - 车轮用旋转传感器装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有新颖结构的车轮用旋转传感器装置，该旋转传感器装置允许旋转传感器以简单的结构安装，同时长时期高可靠性地确保车轮轴承部中的可靠密封性能。朝向脉冲环(38)突出地设置到内环(14)的存储凹口(50)形成在安装到车轮轴承装置(12)的外部构件(16)的金属芯构件(44)。传感器元件(58)模制有合成树脂材料以形成感测部(56)，且作为与金属芯构件(44)分离的部件的旋转传感器(54)的感测部(56)通过固定装置(63)固定同时容纳在存储凹口(50)中。因此，感测部(56)与脉冲环(38)相对地定位，而存储凹口(50)的底壁(52)设置在感测部与脉冲环之间。

Description

车轮用旋转传感器装置
技术领域
本发明涉及一种设置到汽车等的车轮轴承部的车轮用旋转传感器装置。
背景技术
旋转传感器装置附接到汽车的车轮轴承部。通过该旋转传感器装置来检测用于对防抱死制动系统(ABS)进行控制的车轮转速。
这些车轮用旋转传感器装置中的一些是允许直接附接到车轴的结构，但是在相关技术中，大部分的旋转传感器装置是允许附接到外部构件的结构，该外部构件通过以可旋转的方式支承附接到车轮的内部构件而形成车轮轴承装置，例如，如在专利文献1中描述的。旋转传感器的感测部与设置到内部构件的脉冲环相对地布置。因此，使用旋转传感器并且通过检测与车轮一起旋转的脉冲环的旋转作为与脉冲环的旋转相关联的通量变化来检测车轮的转速。
附带地，相关技术中的结构的旋转传感器装置采用金属芯来将旋转传感器附接到外部构件。金属芯基本是杯形形状的并且在用于驱动轮的底壁的中心处设有驱动轴插孔。当金属芯的周壁开口牢固地固定到外部构件时，金属芯附接到该外部构件。同时，金属芯设有传感器附接孔以便穿过该底壁，并且当旋转传感器通过插入该传感器附接孔而固定时，旋转传感器附接到金属芯。在旋转传感器插入金属芯中的传感器附接孔中的情况下，感测部从金属芯突出并且朝向脉冲环暴露。因此该感测部布置为直接与附接到内部构件的脉冲环相对。
然而，脉冲环设置在形成轮毂的内部构件和外部构件的轴承附接区中。此外金属芯用作屏蔽构件，其通过将密封轴承附接区与外部空间密封来防止外物的进入。然而，在相关技术中的设有穿过金属芯的传感器附接孔的结构的旋转传感器装置的情形中，存在如下可能性：就轴承附接区中的密封性能而言可靠性降低。
为了确保轴承附接区中的密封性能，旋转传感器可通过将旋转传感器无任何间隙地压配到金属芯中的传感器附接孔中来附接。然而，良好地控制部件尺寸使密封性能能够以可靠的方式发挥是很困难的。通过密封构件的密封可在旋转传感器附接到金属芯中的传感器附接孔之后实施。然而，难以长时期地保证理想的密封性能。
相关技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2006-105185
发明内容
本发明要解决的问题
本发明鉴于上述情形而设计并且通过提供一种新颖结构的车轮用旋转传感器装置来解决这些问题，该车轮用旋转传感器装置允许旋转传感器以简单的结构附接，同时长时期高可靠性地确保车轮轴承部中的可靠密封性能。
用于解决问题的手段
下文，将对设计用以解决上文讨论的问题的本发明的构造进行描述。应当认识的是，在可能的情况下，下文在各自构造中采用的部件能够任意地结合。
根据本发明的车轮用旋转传感器装置使用金属芯，该金属芯具有圆形外周，并且通过将外周部牢固地固定到外部构件来附接到该外部构件，该外部构件通过以可旋转的方式支承附接到车轮的内部构件而形成车轮轴承装置，并且通过将旋转传感器固定到金属芯，从而使得该金属芯将旋转传感器的感测部支承为与设置到内部构件的脉冲环对向地定位。该车轮用旋转传感器装置的特征在于：朝向脉冲环突出的有底存储凹口设置到该金属芯；旋转传感器形成为与金属芯分离的部件，该旋转传感器设有通过利用合成树脂材料模制传感器元件而成的感测部；提供用于将旋转传感器的感测部在存储在存储凹口中的状态下固定到该存储凹口的固定装置；以及感测部与脉冲环相对地定位，而存储凹口的底壁处于感测部与脉冲环之间。
在具有本发明的结构的车轮用旋转传感器装置中，感测部在存储于存储凹口中的状态下固定到设置到金属芯的有底存储凹口。因而不必使金属芯设置通孔形状的传感器附接孔。因此，利用简单的结构能够长时期地以高可靠性确保金属芯中的旋转传感器固定部中的理想密封性能。因此，能够防止雨水和灰尘从旋转传感器侧进入车轮轴承装置。此外，因为无需通过将感测部通过金属芯插入来附接感测部，所以感测部能够利用简单的结构附接到金属芯。
另外，在本发明中，感测部通过模制传感器元件而形成，并且作为与金属芯分离的部件的旋转传感器通过固定装置固定在存储凹口中。因而能够对传感器元件进行更精确地定位。换句话说，当传感器元件通过模制而与金属芯一体地形成时，难以将传感器元件定位在相对狭窄的存储凹口中。因此，传感器元件经历可能降低性能的移位。相比之下，根据本发明，旋转传感器首先通过模制传感器元件而形成为分离部件，然后固定在存储凹口中。因而能够对传感器元件进行更精确的定位。各种类型的固定方式，诸如粘结、压配、填塞、铆接，以及通过将传感器元件模制所在的感测部进一步通过模制牢固地固定到存储凹口都能够或单独或结合地用作固定方式。
作为本发明的包括存储凹口的金属芯的材料，相关技术中用于金属芯的各种已知材料都能够适当地采用。然而，应当注意的是考虑到由于涡电流的损失而优选避免铝和铜。
脉冲环可以是任意类型，只要对于本发明的旋转传感器的传感器元件，它能够产生与旋转相关联的通量变化，并且相关技术中已知的脉冲环都能够适当地采用。因此，脉冲环可以是本身具有多个绕内部构件的旋转中心轴线周向排列的磁极的脉冲环，或者只要旋转传感器具有磁极，则脉冲环可以是这样的脉冲环，即其本身没有磁极但具有多个由铁磁材料制成并且绕内部构件的旋转中心轴线周向排列的轭形成突起。
存储凹口可通过将与金属芯分离模制的杯状配件插入设置到金属芯的对应形状的附接孔中并通过沿外周缘进行铜焊或焊接而将杯状配件紧密地固定到附接孔来形成。然而，优选采用存储凹口与金属芯通过挤压而一体地形成的构造。当以这种方式构造时，不仅能够实现更可靠的密封性能，而且能够减少部件的数量。
另外，本发明优选采用进一步包括方向确定装置的构造，该方向确定装置用于指定旋转传感器在金属芯中的附接方向。当以这种方式构造时，能够防止旋转传感器的错误附接。因而在附接到金属芯时，通过指定感测部的方向性能够以更可靠的方式更容易地指定感测部相对于脉冲环的周向方向的合适的相对位置关系。各种结构都能够适当地用作方向确定装置的具体结构。例如，给出关于存储凹口的内周面和要装配在存储凹口中的旋转传感器的外周面的对应位置，然后通过在一个位置处提供在深度方向上延伸的凹口以及在另一位置处提供装配在该凹口中的突起，仅允许旋转传感器在指定方向上插入存储凹口中，或者更简单地，存储凹口可形成为具有基本矩形横截面，作为与在深度方向上的线垂直的横截面。
附图说明
图1是用于描述车轮轴承装置的横截面，根据本发明的一个实施例的车轮用旋转传感器装置附接到该车轮轴承装置；
图2是图1的主要部分的放大视图；
图3是形成图1中所示的车轮用旋转传感器装置的金属芯的底视图；
图4是沿图3的线IV-IV截取的横截面；
图5是不同构造的金属芯的底视图；
图6是沿图5的线VI-VI截取的横截面；
图7是用于描述不同构造的固定装置的横截面；
图8是用于描述另一不同构造的固定装置的横截面；
图9是用于描述另一不同构造的金属芯的横截面；以及
图10是用于描述又一不同构造的金属芯的横截面。
具体实施方式
下文，为了使本发明更加具体，将参照附图对本发明的实施例进行详细描述。
首先，图1示意性显示了车轮轴承装置12，根据本发明的一个实施例的车轮用旋转传感器装置10附接到该车轮轴承装置12。车轮轴承装置12是现有技术中已知的、用于从动轮的车轮轴承装置，并且包括内部构件14、外部构件16以及容纳在这些构件14与16之间的多排滚动元件18。
内部构件14包括毂环20和分开的内环22，该内环22通过外部接合固定到毂环20。毂环20基本上成实心杆形，并且在外周部中一体地形成有用于附接未示出车轮的车轮附接法兰24。用以固定车轮的轮毂螺栓26在周向等距位置处附接到车轮附接法兰24。毂环20和内环22一起在内部构件14的外周上形成多排内部滚动接触表面28。
同时，外部构件16基本上是管形的，并且在外周部中一体地形成有用于附接到未示出车体的车体附接法兰30。外部构件16利用设置到车体附接法兰30的螺栓孔32并利用螺栓等固定到车体侧。另外，与内部构件14的内部滚动接触表面28相对的多排外部滚动接触表面34形成在外部构件16的内周面上。
当内部构件14插入外部构件16中时，内部构件14以可旋转的方式经由能够在外部滚动接触表面34与内部滚动接触表面28之间滚动的多排滚动元件18支承在外部构件16上。尽管未在图中显示，但是由橡胶等制成的合适密封构件设置在车轮侧端部(图1中的左侧端部)处的外部构件16与内部构件14之间以防止雨水和灰尘的进入。
脉冲环38在车体侧端部(图1中的右侧端部)处经由支承件36附接到毂环20。如图2中所示，支承件36具有在轴向方向上的两侧开口的圆管40。沿半径向外延伸的法兰状部42与圆管40在一个开口边缘处一体地形成。
脉冲环38由橡胶磁体制成，并且形如圆盘，该橡胶磁体通过将由橡胶等制成的弹性体与诸如铁氧体的铁磁颗粒混合而获得。北极和南极在周向方向上被交替磁化。然而，应当认识的是脉冲环38不一定由弹性体制成而是可由烧结金属制成，该烧结金属通过将由铁氧体等制成的铁磁颗粒与金属粘合剂压缩而获得。当将如上形成的脉冲环38附接到支承件36的法兰状部42并且支承件36的圆管40在外部接合的状态下于车体侧端部处压配或粘结到毂环20时，脉冲环38能够与毂环20一起围绕毂环20的中心轴线旋转。
同时，金属芯44在车体侧端部(图1中的右侧端部)处附接到外部构件16。图3和图4显示了金属芯44。金属芯44基本上是有底的杯形形状，具有通过一体地形成基本圆盘形的底壁46和从底壁46的整个外周缘直立的周壁48而获得的圆形外圆周。周壁48的开口边缘的直径沿整个圆周稍稍扩大，以有利于与外部构件16的外部接合。另外，在沿半径稍稍向外偏移的区域中，向内(图4中向左)突出到金属芯44并且在与金属芯44的开口方向(图4中向左)相反的方向开口的存储凹口50设置到底壁46。存储凹口50是具有底壁52的有底凹口。如图3中所示，在与存储凹口50的深度方向(图4中的水平方向)垂直的方向上，存储凹口50基本上具有矩形的横截面。另外，特别地，该实施例的金属芯44通过挤压金属板而形成，并且存储凹口50与金属芯44一体地形成。
作为金属芯44的材料，能够适当地采用已用于金属芯的各种材料。实例包括但不限于奥氏体不锈钢板(JIS-SUS 304钢板等)以及防锈冷轧钢板(JIS-SPCC钢板等)。然而，应当注意的是，考虑到由于涡电流的损失而优选避免铝和铜。
具有上述结构的金属芯44的周壁48在车体侧端部(图1中的右侧端部)处外部接合到外部构件16并且通过压配或粘结固定到该外部构件16。因此，外部构件16中的车体侧的整个开口覆有金属芯44。因此防止雨水和灰尘进入车轮轴承装置12中。同时，如图2中所示，存储凹口50的底壁52朝向脉冲环38突出以在车轮轴承装置12的轴向方向(图2中的水平方向)上以给定距离相对地定位。
旋转传感器54的感测部56在存储于存储凹口50中的状态下固定在该存储凹口50中。旋转传感器54形成为与金属芯44分离的部件。感测部56通过将作为使用霍耳元件等的传感器元件的磁性检测IC芯片58和必要时的未示出的控制电路与作为合成树脂材料的实例的环氧树脂59模制而形成。另外，输出线路60的一端电连接到磁性检测IC芯片58，而输出线路60的另一端连接到连接器62。旋转传感器54经由连接器62电连接到未示出的控制装置，诸如ECU。
旋转传感器54的感测部56是块形形状的，具有装配到金属芯44中的存储凹口50中的基本矩形横截面。感测部56在装配到存储凹口50中的状态下通过利用作为固定装置的粘合剂63粘结而固定到金属芯44。由此，在该实施例中，车轮用旋转传感器装置10包括旋转传感器54和金属芯44。设置到感测部56的磁性检测IC芯片58以给定距离与脉冲环38相对地定位，而存储凹口50的底壁52在车轮轴承装置12的轴向方向上处于磁性检测IC芯片58与脉冲环38中间。由于此构造，由脉冲环38的旋转导致的磁场波动通过设置到感测部56的磁性检测IC芯片58检测并转换成电信号，并且由此产生的电信号经由输出线路60和连接器62传输到控制装置，诸如ECU。
根据具有上述结构的车轮用旋转传感器装置10，感测部56在存储在有底存储凹口50中的状态下固定在该存储凹口50中，并因此在不穿过44的情况下附接。因此，不仅能够利用简单的结构将感测部56附接到金属芯44，而且在无需使金属芯44设有用以插入感测部56的附接孔的情况下，能够使用非常简单的构造以高度的可靠性长时期地确保旋转传感器54的附接部中的可靠密封性能。因而能够防止雨水和灰尘从旋转传感器54的附接部进入车轮轴承装置12中。在该实施例中，特别地，因为存储凹口50与金属芯44一体地模制，所以能够实现更可靠的密封性能。
另外，在该实施例中，设有模制的磁性检测IC芯片58的感测部56形成为与金属芯44分离的部件并随后固定到金属芯44。由此，例如，与磁性检测IC芯片58在存储于存储凹口50中的状态下与金属芯44一起模制的情形相比，能够使磁性检测IC芯片58在存储凹口50中更精确地定位并因此相对于脉冲环38更精确地定位。
此外，在该实施例中，因为存储凹口50和感测部56具有彼此对应的矩形横截面，所以感测部56仅能够在给定方向上附接到存储凹口50。在该实施例中，通过使存储凹口50和感测部56以这种方式具有矩形横截面而形成了方向确定装置。因此，不仅能够降低将感测部56错误地附接到存储凹口50的风险，而且能够降低感测部56在存储凹口部50中经历移位的风险。
此外，在该实施例中，因为存储凹口50是杯形形状的，所以在周向方向上，存储凹口50占据金属芯44中的较小部分。因此，能够有效地确保金属芯44的强度。因而能够降低金属芯在附接到外部构件16时经历变形并且使感测部56的位置不稳定的风险。
尽管已对本发明的一个实施例进行了描述，但是应当认识的是，例如，存储凹口的具体形状不限于上述实施例中的形状。如同图5和图6中所示的不同构造的金属芯70的情形那样，可形成具有圆形横截面的存储凹口72。在存储凹口72具有如该构造中的圆形横截面的情形中，例如如作为示例的图6中所示，优选分别提供定位突起74和定位凹口76，该定位突起74和定位凹口76一起装配到存储凹口72的外围和感测部56。在该构造中，定位突起74和定位凹口76一起形成方向确定装置。
存储凹口不必与金属芯一体地模制。例如，存储凹口可使用作为与金属芯分离的部件形成的有底杯状配件形成，使得该杯状配件插入设置到金属芯的对应形状的附接孔中并通过沿外周缘进行铜焊或焊接而紧密地固定。在此情形中，优选沿半径在杯状配件的开口外周缘中形成向外延伸的凸缘，然后沿该凸缘进行铜焊等。
用于将感测部固定到金属芯的固定装置的具体构造也不是特别限制的。代替上述实施例中的粘结或除粘结之外，相关技术中已知的各种固定装置都能够适当地采用。特别地，因为在本发明中，通过有底存储凹口能够确保旋转传感器附接部中的密封性能，所以能够提高对于固定装置的选择自由度。例如，如图7中所示，在外周面上开口的凹口78可设置到感测部56以通过填塞而强迫在凹口78中来固定存储凹口50，从而该固定装置包括凹口78。可替代地，如图8中所示，存储凹口50和感测部56可利用合成树脂材料、例如环氧树脂79模制以通过嵌入模制来在存储凹口50中提供感测部56，从而将环氧树脂79用作固定装置。另外，在图8中，还将通过以与图7中相同的方式对凹口78填塞的固定与环氧树脂79一起用作固定装置。
另外，存储凹口的形成位置能够通过考虑附接到车轮轴承装置的脉冲环的位置而适当地设定。例如，如图9中所示，存储凹口50可形成在金属芯44的外周缘中。在图9的感测部56中，凹口78固定到金属芯44，因为它通过填塞在存储凹口50在金属芯44的径向方向上的内壁中而固定并且利用环氧树脂79模制。另外，如已知的，脉冲环和感测部的相对方向不限于车轮轴承装置的旋转中心轴线方向。例如，在脉冲环和感测部在与车轮轴承装置的旋转中心轴线垂直的方向上彼此相对的情形中，存储凹口50可形成为在与车轮轴承装置的旋转中心轴线垂直的方向上从上述实施例的金属芯44的周壁48向内突出到车轮轴承装置，使得存储凹口50的底壁52并因此存储在存储凹口50中的感测部56在与车轮轴承装置的旋转中心轴线垂直的方向上与脉冲环相对地布置。
此外，如图10中所示，自不必说金属芯80在内部接合到外部构件16的状态下附接到该外部构件16。金属芯80设有定位部82，该定位部82通过弯曲周壁48以便从周壁48向外延伸而形成为金属芯80的整体部。随着金属芯80插入外部构件16中，直到它锁定到定位部82，金属芯80在内部接合的状态下附接到外部构件16。当以这种方式构造时，能够更精确地设定脉冲环38与感测部56之间的间距。
作为实例，上述实施例已对车轮用旋转传感器装置附接到从动轮侧的车轮轴承装置的一种构造进行了描述。然而，自不必说本发明的车轮用旋转传感器装置也能够附接到驱动轮侧的车轮轴承装置。在此情形中，金属芯基本是环形形状的，具有在中心处穿过金属芯的驱动轮插孔。
关于设置到感测部的传感器元件，能够与脉冲环的方法相应地适当地采用相关技术中已知的传感器元件。例如，可采用磁阻元件(MR元件)等，或者可采用使用缠绕线圈的磁性拾取方法的元件。
附图标记的描述
10：车轮用旋转传感器装置
12：车轮轴承装置
14：内部构件
16：外部构件
38：脉冲环
44：金属芯
48：周壁
50：存储凹口
52：底壁
54：旋转传感器
56：感测部
58：磁性检测IC芯片(传感器元件)
59：环氧树脂
63：粘合剂(固定装置)

Claims (3)

1.一种使用金属芯的车轮用旋转传感器装置，所述金属芯具有圆形外周，并且通过将外周部牢固地固定到外部构件来附接到所述外部构件，所述外部构件通过以可旋转的方式对附接到车轮的内部构件进行支承来形成车轮轴承装置，并且通过将旋转传感器固定到所述金属芯，从而使得所述金属芯将所述旋转传感器的感测部支承为与设置到所述内部构件的脉冲环对向地定位，所述车轮用旋转传感器装置的特征在于：
朝着所述脉冲环突出的有底存储凹口设置到所述金属芯；
所述旋转传感器形成为与所述金属芯分离的部件，并且所述旋转传感器设有通过利用合成树脂材料模制传感器元件而成的感测部；
提供固定装置，所述固定装置用于在所述旋转传感器的感测部存储于所述存储凹口中的状态下、将所述旋转传感器的感测部固定到所述存储凹口；以及
所述感测部与所述脉冲环对向地定位，且所述存储凹口的底壁位于所述感测部与所述脉冲环之间。
2.根据权利要求1所述的车轮用旋转传感器装置，其中：
所述存储凹口通过挤压来与所述金属芯一体地形成。
3.根据权利要求1或2所述的车轮用旋转传感器装置，进一步包括：
方向确定装置，所述方向确定装置用于给定所述旋转传感器在所述金属芯中的附接方向。
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