JP2006162404A - 回転速度検出装置付き車輪軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサの検出誤差を低減することができる回転速度検出装置付き車輪軸受装置を提供する。
【解決手段】 懸架装置に固定され両端に連通した開口部を有する外方部材２と、一端が車輪に固定され、他端が外方部材２の一方の開口部から挿入され、挿入部分の外周面と外方部材２の内周面の間に配置される転動体４を介して外方部材２との間で相対回転する内方部材３と、内方部材３の回転軸線を共有した円環部に磁極を有して接続部材を介して内方部材３の他端側に装着される回転部材６と、回転部材６と内方部材３を覆うように外方部材２の他方の開口部を封止するキャップ部材７と、キャップ部材７に固定され回転部材６の磁極に対向したホール素子を有するセンサ８とを備えた回転速度検出装置付き車輪軸受装置１であって、センサ８のホール素子を含む部位の表面を回転部材６の円環部の曲面に沿った形状に形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等の車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置付き車輪軸受装置に関する。

従来、自動車の懸架装置と車輪との間に配設され、車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置付き車輪軸受装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
例えば特許文献１に記載の回転速度検出装置付き車輪軸受装置は、懸架装置に固定され中空で両端に連通した開口部を有すると共に内周に転動面が形成された外方部材と、一端が車輪に固定されると共に、この外方部材の転動面に対応した転動面を外周に有する内方部材と、外方部材の転動面と内方部材の転動面との間に配設された転動体と、内方部材の回転軸線を共有する円環部を有し、この円環部にＮ極とＳ極とが交互に配置された磁極を有する回転部材と、この回転部材と内方部材を覆うように外方部材の開口部を封止するキャップ部材と、このキャップ部材に形成された連通孔に挿入固定されると共に回転部材の磁極に対向した検知部を有するセンサと、を備えている。また、回転部材の接続部材には、内方部材から外方部材側に突出した突出部が設けられているので、センサの挿入方向（内方部材の回転軸方向）に対して正確に位置合わせを行うことができる。これによれば、センサの出力は、車輪の回転状況に比例して変化するので車輪の回転速度を求めることができる。
特開２０００−１６２２２２号公報（段落００１３〜００２３、図１）

しかしながら、従来の技術において、センサの精度を向上させるために、センサの検知部を回転部材の周方向に複数設けるようにした場合、センサの検知部を回転部材の磁極に十分近づけることができなかった。また、センサの検知部が１つであっても、円環状の回転部材の内側に磁極を配して、この回転部材の内側にセンサを配するようにした場合、センサの検知部を回転部材の磁極に十分近づけることができなかった。

また、従来の技術において、センサはキャップ部材に貫通して挿入されているだけなので、車輪の回転に伴う内方部材の回転の振動等により、センサの配設位置がずれたり、センサがキャップ部材から抜けたりする虞があった。その結果、センサにより車輪の回転速度を正確に検出することができないという問題があった。

そこで、本発明では、前記した従来の問題を解決し、センサの検出誤差を低減することができる回転速度検出装置付き車輪軸受装置を提供することを目的としている。

本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、本発明のうち請求項１に記載の発明は、中空で両端に連通した開口部を有すると共に内周に転動面が形成された外方部材と、この外方部材の転動面に対応した転動面を外周に有する内方部材と、外方部材の転動面と内方部材の転動面との間に配設された転動体と、内方部材の回転軸線を共有する円環部を有し、この円環部に被検知部を有する回転部材と、この回転部材と内方部材を覆うように外方部材の開口部を封止するキャップ部材と、このキャップ部材に形成された連通孔に挿入固定されると共に回転部材の被検知部に対向した検知部を有するセンサと、を備えた回転速度検出装置付き車輪軸受装置において、センサの検知部を含む部位の表面を、回転部材の円環部の曲面に沿った形状に形成したことを特徴とする。

ここで、回転部材とセンサとによって、車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置が形成される。この回転速度検出装置は、電磁気的な原理によって回転速度を検出するものであり、回転部材は、円環状に形成され、被検知部は円環部の外側または内側に形成される。かかる構成によれば、センサの検知部を含む部位の表面を、回転部材の円環部の曲面に沿った形状に形成したので、そうでない場合に比べて、センサの検知部と回転部材の被検知部との隙間を小さくすることが可能になる。このため、センサの検出誤差を低減することができる。特に、回転速度検出装置は電磁気的な原理のもので構成されており、回転部材とセンサとの間の磁力は、回転部材とセンサとの距離が近づくほど、大きなものになるので、センサとして、検出能力の比較的低い安価な検知素子でも利用することが可能になる。このため、製造コストを低減できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転速度検出装置付き車輪軸受装置であって、キャップ部材は、連通孔の周囲に、外側へ膨出すると共に外表面に係止部を有する膨出部を備え、センサは、キャップ部材の膨出部の内周面に嵌合する嵌合部と、この嵌合部から外側に向けて、キャップ部材の膨出部の外周面を被覆するように延設された鍔部と、この鍔部に形成され、キャップ部材の膨出部の係止部に係合する係合部とを備えることとした。

請求項２に記載の発明によれば、センサの装着時には、センサの係合部と膨出部の係止部とが係合されるので、センサが固定されると共に、センサの挿入方向の位置合わせを正確に行うことができる。これによれば、内方部材の回転による振動でセンサの位置がずれたり、センサが抜けたりすることを防止できる。その結果、センサの検知部を回転部材の被検知部に対してより近づけるように位置合わせすることが可能になる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転速度検出装置付き車輪軸受装置であって、車体に取り付けられた状態で、キャップ部材の膨出部を、その先端が斜め下方へ向くように設け、この膨出部の傾斜角に適合させて回転部材の円環部を円錐状に形成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、センサの挿入口となるキャップ部材の膨出部の先端が斜め下方へ向くように設けられているので、センサをキャップ部材に装着する際には、斜め下方から挿入することとなる。これによれば、装置内部への水等の浸入を抑制することができる。

請求項１に記載の発明によれば、センサのヘッド部の検知部を含む部位の表面を、回転部材の円環部の曲面に沿った形状に形成したので、そうでない場合に比べて、センサの検知部と、回転部材の被検知部との隙間を小さくすることが可能になる。このため、センサの検出誤差を低減することができる。その結果、センサとして検出能力の比較的低い安価な検出素子でも利用することが可能になるので、製造コストを低減できる。

請求項２に記載の発明によれば、センサの係合部と膨出部の係止部との係合によって、センサが固定されると共に、センサの挿入方向の位置合わせを正確に行うことができる。したがって、センサの位置ずれを防止できるので、センサの検知部を回転部材の被検知部に対してより近づけることが可能になる。
請求項３に記載の発明によれば、装置内部への水等の浸入を抑制することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１の実施形態］
参照する図面において、図１は第１の実施形態に係る回転速度検出装置付き車輪軸受装置の縦断面図である。この回転速度検出装置付き車輪軸受装置１は、自動車の懸架装置と車輪との間に配設され、図示しない車輪の回転速度を検出するものである。

図１に示すように、回転速度検出装置付き車輪軸受装置１は、外方部材２、内方部材３、転動体４、回転部材６、キャップ部材７、センサ８を主に備えている。
外方部材２は、両端に連通した開口部を有する略円筒の形状に構成され、その外周に設けられたフランジ２ａが図示しないボルトを介して懸架装置に締結固定されている。この外方部材２の両端近傍の内周２箇所には、所定の環状の転動面が形成されている。

内方部材３は、その一端側外周に設けられたフランジ３ａがボルト９を介して車輪に締結固定されている。この内方部材３は、その他端側の外周面に内輪５を備えており、この内輪５および内方部材３のフランジ３ａの近傍の外周には、所定の環状の転動面が形成されている。この内方部材３のフランジ３ａと反対側の他端側は、外方部材２の一方の開口部（図中左）から挿入されるように構成されており、外方部材２の前記２箇所の転動面（内周面）と対応する内方部材３の転動面（外周面）の間には、図示しない保持器に保持された転動体４が介在している。これにより、内方部材３は、外方部材２に対して回動自在となっている。

回転部材６は、内方部材３の回転軸線を共有する円環状に形成されており、その内周面（円環部）に、Ｎ極とＳ極とが所定間隔で交互に配された磁極（被検知部）を有している。この回転部材６は、外周面が芯金（接続部材）１０を介して内方部材３の他端側（内輪５）に装着されている。なお、磁極を形成する磁石は、ゴム磁石、プラスティック磁石、フェライト磁石等の永久磁石であり、磁石の種類に応じて、接着、焼付け等の所定の方法で回転部材６に設けられ着磁されている。

キャップ部材７は、回転部材６と内方部材３とを覆うように外方部材２の他方の開口部（図中右）を封止するものである。このキャップ部材７には、センサ８を回転部材６の内周面（円環部）に導く連通孔７ａが形成されている。このキャップ部材７は、例えば、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジェン・スチレン）樹脂等の合成樹脂製である。

センサ８は、ホール素子（検知部）を有する磁気センサであり、キャップ部材７の連通孔７ａに挿入されて回転部材６の磁極に対向した位置に、ホール素子が位置合わせされるようにキャップ部材７に固定されている。なお、本実施形態では、前記した回転部材６およびセンサ８は、「回転速度検出装置」に相当する。

次に、この回転速度検出装置付き車輪軸受装置１の回転部材６、キャップ部材７およびセンサ８の詳細な構成を図２を参照して説明する。図２は、図１の要部拡大図である。
図２に示すように、回転部材６は、その内周面（円環部）６ａをセンサ８に対向させた状態で、芯金（接続部材）１０を介して内輪５に固定されている。芯金１０は、軟鋼板等の磁性金属板を断面Ｓ字型で全体を円環状に形成したもので、内輪５に外嵌固定する嵌合筒部１１と、この嵌合筒部１１のキャップ部材７側の端縁部から径方向外側に拡径した円輪部１２と、この円輪部１２の先端縁部からキャップ部材７側に直角に折れ曲がった円筒部１３とから成る。そして、この円筒部１３の内周面に、回転部材６の外周面を配設している。なお、嵌合筒部１１の転動体４側の端縁部から径方向外側に直角に折れ曲がった部分を設けるようにしてもよい。この場合には、内方部材３と外方部材２との間に封入したグリースの漏れを防止することができる。また、嵌合筒部１１のキャップ部材７側の端縁部から径方向内側（内輪５側）に直角に折れ曲がった部分を延設するようにしてもよい。この場合には、回転部材６（芯金１０）の内輪５に対する位置合わせを正確に行うことができる。

キャップ部材７は、センサ８が挿入される連通孔７ａの周囲に、外側へ膨出する膨出部１４を備えている。この膨出部１４は、キャップ部材７の表面に近い基端部側に、センサ８の太さよりも大径である大径部１５ａと、先端部側に、センサ８の太さに適合した径を有する小径部１５ｂと、小径部１５ｂの表面の一部（図２中下方）に設けられた係止部１５ｃとから成る。

センサ８は、センサ本体部１６と、このセンサ本体部１６の後端に位置して、このセンサ８の出力信号を取り出すためのハーネス１７と、センサ本体部１６の先端に位置してホール素子が配されたヘッド部２０とを備えている。
センサ本体部１６には、キャップ部材７の小径部１５ｂ（膨出部）の内周面に嵌合する嵌合部１６ａと、この嵌合部１６ａの後端側から径方向（外側）に突出して嵌合部１６ａに対して僅かな隙間を形成するように、嵌合部１６ａの基端側に延設された鍔部１８と、この鍔部１８の内周の一部（図２中下方）に設けられた係合部１８ａと、鍔部１８の内側で嵌合部１６ａの図示しない溝部に挟持されたシール部材１９とが設けられている。

キャップ部材７の膨出部１４とセンサ本体部１６がこのように構成されているので、センサ８をキャップ部材７の連通孔７ａに挿入した際には、嵌合部１６ａが、小径部１５ｂの内周面に嵌合し、鍔部１８が小径部１５ｂの外周面を被覆する。そして、鍔部１８の先端が大径部１５ａの端縁に当接して、係合部１８ａが係止部１５ｃに係合する。これにより、センサ８をキャップ部材７に固定すると共に、センサ８の挿入方向の位置合わせを正確に行うことができるようになっている。

次に、センサ８のヘッド部２０を図３を参照して説明する。図３は、図２に示す回転部材の位置での横断面図であり、（ａ）は本実施形態、（ｂ）は比較例を示している。図３の（ａ）に示すように、センサ８のヘッド部２０の外周面（図中上方）には、磁場を検出するために、一対のホール素子２２，２２が所定間隔で配設されており、この一対のホール素子２２，２２が回転部材６の内周面（円環部）６ａに対向するようにセンサ８が配置されている。このホール素子２２，２２は、半導体内の電流の流れる方向と直角に磁場がある場合、ホール効果により、電流及び磁場と直角方向に電流と磁場に比例する起電力を生じさせる既存の磁場検出素子である。このホール素子２２，２２のそれぞれの出力は、回転部材６の回転に伴って、正弦波的に変化するものであり、各ホール素子２２，２２の出力は位相差が１８０度になるように、前記所定間隔が決定されている。それゆえ、この一対のホール素子２２，２２の出力差は最大振幅で正弦波的に変化するものとなっている。

このセンサ８のヘッド部２０のホール素子２２，２２を含む部位（表面）は、図３の（ａ）に示すように、回転部材６の内周面（円環部）６ａの曲面に沿った形状に形成されている。一方、図３の（ｂ）に示したように、比較例の回転速度検出装置付き車輪軸受装置３０のセンサヘッド部２０ａは、ホール素子２２，２２を含む部位が平面の形状に形成されている。本実施形態のヘッド部２０（図３の（ａ））と比較例のセンサヘッド部２０ａ（図３の（ｂ））とを比較すると、ヘッド部２０は、回転部材６の内周面６ａの曲面に沿った形状（凸型）に形成されているので、磁極との隙間を比較例のものよりも小さくすることができる。このため、本実施形態によれば、ヘッド部２０のホール素子２２，２２と磁極の間の磁力が、比較例のものよりも強力になり、検出精度を向上させることができる。

以上のように構成された回転速度検出装置付き車輪軸受装置１は、次のように動作する。すなわち、車輪の回転に伴って、回転部材６が回転し、センサ８のヘッド部２０に配置されたホール素子２２，２２から出力される磁場検出信号は、センサ本体部１６に内蔵された図示しないコントローラに出力され、このコンローラにおいて、例えば、磁場強度ゼロの点、Ｎ極側ピーク、Ｓ極側ピークが検出される。コントローラは、各ピークの出現数や時刻を求めることにより、車輪が一回転するのに要する時間（車輪の回転速度）を検出し、デジタル信号に変換する。このデジタル信号はハーネス１７を介して、自動車のＥＣＵ（Electronic Control Unit）に送られ、ＡＢＳ（Antilock Braking Systems）等のシステム制御に利用される。

［第２の実施形態］
図４を参照して、第２の実施形態を説明する。図４は、図３に対応した横断面図である。この第２の実施形態は、回転部材６の配置が異なる点を除いて、第１の実施形態と同一の構成である。そのため、同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２の実施形態の回転速度検出装置付き車輪軸受装置１Ａは、芯金（接続部材）１０（図２参照）の円筒部１３の外周面に、回転部材６を配設している。なお、芯金１０の円輪部１２は、嵌合筒部１１のキャップ部材７側の端縁部から径方向内側に縮径して形成してもよい。

このように、回転部材６が配置された回転速度検出装置付き車輪軸受装置１Ａでは、図４の（ａ）に示すように、センサ８のヘッド部２０の外周面（図中下方）に配設されたホール素子２２，２２が、前記した所定間隔で、回転部材６の磁極に対向するように、センサ８が配置されている。そして、ヘッド部２０のホール素子２２，２２を含む部位（表面）は、回転部材６の外周面（円環部）６ｂの曲面に沿った形状（凹型）に形成されている。一方、図４の（ｂ）に示したように、回転部材６が同様に配置された比較例の回転速度検出装置付き車輪軸受装置３０Ａのセンサヘッド部２０ａは、ホール素子２２，２２を含む部位（表面）が平面の形状に形成されている。したがって、本実施形態のヘッド部２０は磁極との隙間を比較例のものよりも小さくすることができる。このため、本実施形態によれば、ヘッド部２０のホール素子２２，２２と磁極の間の磁力が、比較例のものよりも強力になり、検出精度を向上させることができる。

［第３の実施形態］
図５を参照して、第３の実施形態を説明する。図５は、第３の実施形態の回転速度検出装置付き車輪軸受装置の縦断面図である。この第３の実施形態は、主に、キャップ部材の形状が異なる点を除いて、第１の実施形態と同一の構成である。そのため、同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
この第３の実施形態の回転速度検出装置付き車輪軸受装置１Ｂのキャップ部材７Ａは、車体に取り付けられた状態で、センサ８が挿入される連通孔７ａの周囲に形成された膨出部１４Ａの先端が、斜め下方へ向くように構成されている。また、回転部材６Ａは、膨出部１４Ａの傾斜角に適合させて円錐状に形成されている。同様に、回転部材６Ａを支持する芯金（接続部材）１０Ａは、回転部材６Ａが装着される円筒部１３（図２参照）が膨出部１４Ａの傾斜角に適合させて円錐状に形成されている。すなわち、回転部材６Ａおよび芯金１０Ａは、先端側（キャップ部材７Ａ側）に向かって広がった形状になっている。
このように構成されたキャップ部材７Ａにセンサ８を装着する際には、斜め下方から挿入し、センサ８を、水平方向から傾斜した状態で固定する。本実施形態によれば、装置１Ｂへの水の浸入を一層確実に防止できる。

以上、第１乃至第３の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、前記第１乃至第３の実施形態では、回転速度検出装置付き車輪軸受装置は、センサ８の検知部として、ホール素子を備えるものとしたが、例えば磁気抵抗素子等の他の能動素子を用いるようにしてもよい。さらには、例えばコイル、磁石等の受動素子を用いるようにしてもよい。この場合には、能動素子と異なり、磁場を検出するための電力を素子に供給する必要がないので、回路構成を簡略化することができる。

第１の実施形態に係る回転速度検出装置付き車輪軸受装置の縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 図２に示す回転部材の位置での横断面図であり、（ａ）は第１の実施形態、（ｂ）は比較例を示している。 図３に対応した横断面図であり、（ａ）は第２の実施形態、（ｂ）は比較例を示している。 第３の実施形態に係る回転速度検出装置付き車輪軸受装置の縦断面図である。

符号の説明

１，１Ａ、１Ｂ 回転速度検出装置付き車輪軸受装置
２ 外方部材
２ａ フランジ
３ 内方部材
３ａ フランジ
４ 転動体
５ 内輪
６，６Ａ 回転部材
６ａ 内周面（円環部）
６ｂ 外周面（円環部）
７，７Ａ キャップ部材
７ａ 連通孔
８ センサ
９ ボルト
１０，１０Ａ 芯金（接続部材）
１１ 嵌合筒部
１２ 円輪部
１３ 円筒部
１４，１４Ａ 膨出部
１５ａ 大径部
１５ｂ 小径部
１５ｃ 係止部
１６ センサ本体部
１６ａ 嵌合部
１７ ハーネス
１８ 鍔部
１８ａ 係合部
１９ シール部材
２０ ヘッド部
２２ ホール素子

Claims (3)

1. 中空で両端に連通した開口部を有すると共に内周に転動面が形成された外方部材と、この外方部材の転動面に対応した転動面を外周に有する内方部材と、前記外方部材の転動面と前記内方部材の転動面との間に配設された転動体と、前記内方部材の回転軸線を共有する円環部を有し、この円環部に被検知部を有する回転部材と、この回転部材と前記内方部材を覆うように前記外方部材の開口部を封止するキャップ部材と、このキャップ部材に形成された連通孔に挿入固定されると共に前記回転部材の被検知部に対向した検知部を有するセンサと、を備えた回転速度検出装置付き車輪軸受装置において、
   前記センサの検知部を含む部位の表面を、前記回転部材の円環部の曲面に沿った形状に形成したことを特徴とする回転速度検出装置付き車輪軸受装置。
2. 前記キャップ部材は、前記連通孔の周囲に、外側へ膨出すると共に外表面に係止部を有する膨出部を備え、
   前記センサは、前記キャップ部材の膨出部の内周面に嵌合する嵌合部と、この嵌合部から外側に向けて、キャップ部材の膨出部の外周面を被覆するように延設された鍔部と、この鍔部に形成され、前記キャップ部材の膨出部の係止部に係合する係合部とを備えた、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転速度検出装置付き車輪軸受装置。
3. 車体に取り付けられた状態で、前記キャップ部材の膨出部を、その先端が斜め下方へ向くように設け、この膨出部の傾斜角に適合させて前記回転部材の円環部を円錐状に形成したことを特徴とする請求項２に記載の回転速度検出装置付き車輪軸受装置。
   

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