JP2009025309A - 情報感知システムを備えた軸受ハウジングを形成するアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】符号器を保護するカバーを介して送信される信号の分解能を維持する
【解決手段】磁気パルスを生成する符号器７および磁気パルスを検出可能な少なくとも２つの検出素子を有するセンサー８を備えた情報感知システムを備えた軸受ハウジングを形成するアセンブリを提供する。軸受は軸受空間に配置された回転部材３、固定部材１および回転体５を備えている。軸受ハウジングは、固定部材１に固定され、軸受空間の側面に沿って遮蔽するカバー９を備えている。符号器７はカバー９の背後の回転部材３に固定され、検出素子は符号器７の反対側のカバー９の前に位置しているので、検出素子がカバー９を介して磁気パルスを検出する。センサー８は、検出された信号を処理する処理装置を備え、処理装置は検出された信号の分解能に対して、出力信号の分解能を増大させるトリガー手段およびトリガーされた信号にＸＯＲ演算子を適用する手段を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気パルスを生成する符号器、およびこれらのパルスを検出することが可能な少なくとも２つの検出素子を備えたセンサーを備えた情報感知システムを有する軸受ハウジングを形成するアセンブリに関する。

磁気パルスを生成する符号器、およびこれらのパルスを検出することが可能な少なくとも２つの検出素子を備えたセンサーを備えた情報感知システムを有する軸受ハウジングを形成するアセンブリが、回転速度、角度位置および／または回転方向を感知するシステムを備えている場合、特に、アンチロックシステムを備えた自動車のホイールに搭載させることができる。すなわち、情報がブレーキ補助コンピュータによって使用されることができるからである。

このようなアセンブリによりもたらされる問題の１つは、周辺環境からの汚染に対する軸受空間の保護、特に、当該空間近傍に位置する符号器の保護である。

この問題を解決するために、軸受ハウジングに符号器を保護するためのカバーを取り付けることが提案されている。しかしながら、センサーがカバーの前に配置する場合、カバーを介して磁気パルスを読み取るという問題が引き起こされる。なぜならば、情報を読み取りを可能にするために、検出素子を符号器から離れた空隙に配置しなければならず、符号器の存在により生じる特定の距離離れる必要があるからである。また、カバーを通過することによって、読み取られる情報の振幅が弱まる。

加えて、この問題は、自動車の非可動のホイールに搭載される軸受ハウジングを形成するアセンブリの場合に、ますます重大である。なぜならば、符号器が有する回転部材は内部の部材であるため、トランスミッションに含まれる回転部材と比較して直径がより小さいからである。結果として、符号器の直径も小さくなり、上述したパルスを生成する磁極の大きさが制限され、上述したパルスの振幅も制限される。その結果、特に、このような型に搭載する場合、空隙の距離は、軸受ハウジングに符号器を保護するカバーを備えるには小さすぎる。

この問題を解決するために、検出素子と反対側の表面に、センサーが一体化されたカバーを備えた軸受ハウジングが提案されている。この解決策によると、センサーを検出素子に近づけるように移動させることによって、空隙距離の制限を克服することができるが、センサーのカバーの設計は、各取り付け形態に特異的であり、より複雑になる。

本発明の目的は、カバーによって符号器を保護する一方で、カバーを通して送信される情報の分解能を維持する、軸受ハウジングを形成するアセンブリを提供することによって、従来技術の問題を緩和することである。この軸受ハウジングを形成するアセンブリは、符号器の小さい直径および／または機械的に軸受ハウジングから分離されたセンサーでさえ維持する。

この目的で、本発明は、磁気パルスを生成する符号器と、これらのパルスを検出可能な少なくとも２つの検出素子を有するセンサーと、固定された外部部材と、これらの構成要素の相対的な回転を可能にするために、これらの構成要素間に形成された軸受空隙に位置する回転体とを備えた情報感知システムを包含する軸受ハウジングを形成するアセンブリであって、上述した軸受ハウジングは、固定部材に固定され、上述した軸受空間に沿って遮蔽するためのカバーをさらに備えたアセンブリを提案する。

本発明に係るアセンブリにおいて、上記符号器は、上記カバーの後ろの回転部材と、上記符号器の反対側であって上記カバーの前面に位置する検出素子とに固定され、上記カバーを介してパルスを検出するようになっており、上記センサーは、上記検出素子によって検出されたシグナルを処理する装置を備え、当該装置は、トリガー手段とトリガーされた信号にＸＯＲ（排他的論理和）演算子を適用する手段とを備え、検出された信号の分解能に対する出力信号の分解能を増大させるようになっている。

本発明の他の目的および利点は、添付の図面を参照して得られる、以下の詳細な説明から明らかになるだろう。

図１および２に関連して、特に、自動車の非可動ホイールに搭載するための軸受ハウジングを形成するアセンブリの実施形態を以下に説明する。

軸受ハウジングは、フランジ２を備えた外部の固定部材１を備えている。フランジ２は、ねじ止めまたはボルト締めによって軸受ハウジングを、例えば自動車のサスペンション素子に固定可能なように配置された固定孔２ａを有している。軸受ハウジングは、プレート４を有する、内部の回転部材３を備えている。プレート４は、ホイールの連結を可能にする固定孔４ａを有している。

固定部材１および回転部材３の２つの部材間において、これらの部材の相対的な回転が可能なように軸受空間が形成されている。このために、固定部材１および回転部材３は、２つの軸受軌道を、軸方向に間隔を空けて有する。これにより、球状の回転体５の列にそれぞれ配置された２つの軸受進路が上述した部材間に形成される。

図１において、回転部材３は、胴体部および当該胴体部の外部表面上に取り付けられた付属リング６を備えている。軸受軌道の一方は付属リング６上に形成され、他方は上記胴体部上に形成される。しかしながら、本発明は、特に、フランジ２およびプレート４の存在、軸受方法の設計、回転体５の形状、ならびに外部の固定部材１および内部の回転部材３の形状に関して、上述した軸受ハウジングの実施形態に限定されない。

回転速度、移動方向および／または外部の固定部材１に関する内部の回転部材３の角度位置を知りたいときに、どのように情報感知システムを使用するかは知られている。このような固定部材１を補償する情報感知システムは、磁気パルスを生成する符号器７と、これらのパルスを検出可能な２つの検出素子を有する固定されたセンサー８とを備えている。

外部環境からの汚染から符号器７を保護するために、軸受ハウジングはまた、例えば金属製のカバー９を備えている。カバー９は、軸受空間の側面に沿って遮蔽するために、固定部材１に固定されている。このために、符号器７は、カバー９の背後の回転部材３に固定されており、検出素子が、符号器７の反対側のカバー９の前面に位置される。これにより、検出素子によってカバー９を介してパルスが検出される。

本実施形態が示すように、符号器７は、例えばシート状の金属を圧縮して製造されるフレーム１０を備えている。フレーム１０は、回転する付属リング６の表面の外径に取り付けられる軸方向の表面と、磁気パルス生成手段が固定された半径方向の表面とを有している。

実施形態の例において、磁気パルス生成手段は、合成材料により生成された多軸磁石１１によって形成されている。磁気パルス生成手段は、フレーム１０の半径方向の表面上に型作られる。合成材料は、磁気粒子を含んでいるので、２つの隣接する軸に関して一方とは逆の磁性方向を有する、複数の隣接する軸を形成することができる。

符号器７は、軸受空間の側面の一方、より正確には、ホイールに固定するプレート４の反対側において、内部の回転部材３に固定されている。加えて、軸受空間の他方の側面は、摩擦口縁部を有する封止部１２を配置することによって、封止されている。

実施形態が示すように、カバー９は、軸方向の表面１３が形成された端部を有するソリッドディスクを備えている。軸方向の表面１３は、対応する外部の固定部材１の表面の内径に取り付けられている。加えて、軸方向の表面１３は、半径方向の折り曲げ部１４によって、上述したソリッドディスクに連結されている。この折り曲げ部１４は、外部の固定部材１の半径方向の端部の表面上に接触するように位置している。

この実施形態において、特に符号器７を、上述した外部の固定部材１の半径方向の端部の表面と半径方向に概ね整列するように配置されているので（図２参照）、カバー９の軸方向の位置は、多軸磁石１１の軸方向の位置に関連して適宜決定される。それゆえに、符号器７とカバー９との間の軸方向の空間距離を最小化することができるので、符号器７と検出素子との間の距離を減縮することができる。

符号器７と検出素子との間の距離をさらに減縮するために、ソリッドディスクは、半径方向に折り曲げ部１４に整列する側面部１５を有している。側面部１５は、符号器７とセンサー８との間に位置することが意図されている。ソリッドディスクは、また、回転部材３の端部に接触することなく覆うのに適した中心形状を有している。より正確には、ソリッドディスクは、側面部１５に関して軸方向に補正された中心部１６を有している。中心部１６は、平縁１７によって連結されており、軸方向に付属リング６を保持するために回転部材３の胴体部の端部に形成された、輪状の折り曲げ部１８に重なっている。

実施形態に示すように、センサー８は、特に、側面部１５の反対側に、側面部１５との間に空間を有するように検出素子を配置することによって、固定部材１およびカバー９から機械的に分離されている。

符号器７に対してできるだけ近くに検出素子を配置することによって、読取距離を減縮することに加えて、本発明は、情報感知システムを提供する。この情報感知システムにおいて、符号器７は、その大きさに関連して高振幅のシグナルを発し、センサー８は、予見したアプリケーションに適した分解能のシグナルを送信する。

このために、多軸磁石１１は、例えば、正確にＮが２４以下である２×Ｎ対の軸のような、少数の軸のセットを備えている。ここで、特にＮは１２または６と等しくてもよく、これにより、２４または１２対の軸を有する多軸磁石を有することになる。このように、軸の対の数を少なくし、その大きさをより大きくすることによって、各軸はより振幅の大きいシグナルを送信する。その結果、空隙の距離、すなわち検出素子が送信された信号を検出することができる距離は、例えば４８対の軸を有する従来の磁石を用いた場合よりも長くなる。

しかしながら、符号器７の回転ごとのパルスの数は、軸の対の数に直接依存しているので、このような磁石により送信されるシグナルの分解能は劣る。

この分解能の低下を免れるために、センサー８は、検出素子により検出されるシグナルを処理するための処理装置を備えている。このような装置は、検出されたシグナルの分解能に対して出力するシグナルの分解能を増大させるように設計されている。このために、処理装置は、トリガー手段と、トリガーされた信号にＸＯＲ（排他的論理和）演算子を適用する手段とを備えている。

図３に関しては、検出素子により送信される２つの正弦波信号Ｓ１およびＳ２の処理を示す。本実施形態において、検出素子は、ホール効果センサーまたは磁気抵抗器を備えていてもよい。特に、２つの検出素子は、それぞれ、アナログの正弦波信号Ｓ１およびＳ２を送信するために用いられてもよい。または、２グループのセンサーをそれぞれのシグナル群に加えることによって、各群からそれぞれ発される２つの正弦波信号Ｓ１およびＳ２を送信するために用いてもよい。本実施形態において、用語「検出素子」は、検出素子または検出素子の一群を区別せずに示すように用いられる。

図３において、２つの正弦波信号Ｓ１およびＳ２は直交し、多軸磁石１１により送信されるシグナルの分解能と等しい分解能を有している。一実施形態において、多軸磁石１１の軸の長さの半分と等しい距離に２つの検出素子を配置することによって、２つの正弦波信号Ｓ１およびＳ２を直交させることができる。

他の実施形態において、検出素子との間の距離が、多軸磁石１１の軸の長さに完全には適合していないとき、処理装置は、検出素子からそれぞれ発せられる２つの正弦波信号を混合する混合手段をさらに備えている。これにより、直交する２つの正弦波信号Ｓ１およびＳ２が送信される。特に、混合手段は、信号の和および差を生成することができるので、直交する２つの正弦波信号Ｓ１およびＳ２がそれぞれ送信される。

次に、直交する正弦波信号Ｓ１およびＳ２は、電子信号Ｓ’１およびＳ’２を生成するためにトリガー手段によって処理される。入力信号の振幅において零値からの上昇が小さいにもかかわらず、出力信号の振幅が急激かつ大きな変化を有するように、正弦波信号Ｓ１およびＳ２は、トリガー回路において零周辺にトリガーされてもよい。これにより、図３に示すような、四角形の信号Ｓ’１およびＳ’２が生成される。電子信号Ｓ’１およびＳ’２は、電子的に位相が９０°オフセットされ、多軸磁石１１の分解能と等しい分解能を有する。

その後、実施形態に示すように、信号Ｓ’１およびＳ’２を、ＸＯＲ演算子を用いて、２を乗じる。それゆえに、軸が２４対の符号器を用いる場合でも、出力シグナルＳの分解能は、軸が４８対の符号器の分解能と等しい。

本発明の一実施形態に係る軸受ハウジングを形成するアセンブリの縦断面図である。 軸受ハウジングに関して、符号器、カバーおよびセンサーのそれぞれの配置を示す、図１の拡大図である。 検出した信号の処理を表すダイアグラムである。

符号の説明

１ 固定部材
３ 回転部材
５ 回転体
７ 符号器
８ センサー
９ カバー
１１ 多軸磁石
１３ 軸方向の表面
１４ 折り曲げ部

Claims (8)

1. 磁気パルスを生成する符号器（７）と、当該磁気パルスを検出する少なくとも２つの検出素子を備えたセンサー（８）とを備えた情報感知システムを備えた軸受ハウジングを形成するアセンブリであって、
   上記軸受は、内部の回転部材（３）、外部の固定部材（１）および回転体（５）を備え、これらの部材が、これらの部材間に形成される軸受空間に配置されることによって、これらの部材の相対的な回転が可能となっており、さらに、上記軸受は、上記軸受空間の側面に沿って遮蔽する、固定部材（１）に固定されたカバー（９）を備え、
   上記符号器は、上記カバーの背後の上記回転部材（３）に固定されており、上記検出素子は、上記符号器とは反対側の、上記カバーの前に位置していることによって、上記検出素子が上記カバーを介して上記磁気パルスを検出するようになっており、
   上記センサー（８）は、上記検出素子によって検出された信号を処理する処理装置を備えており、当該処理装置は、トリガー手段およびトリガーされた信号にＸＯＲ演算子を適用する手段を備えていることによって、上記検出された信号の分解能に対して、出力信号の分解能を増大させるようになっていることを特徴とするアセンブリ。
2. 上記符号器（７）は、２×Ｎ対の軸を有する多軸磁石（１１）を備えており、Ｎが正確に２４以下であることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
3. Ｎが１２または６と等しいことを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
4. 上記検出素子は、２つの正弦波信号を送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアセンブリ。
5. 上記処理装置は、２つの正弦波信号を混合して、直交する２つの正弦波信号を送信する混合手段をさらに備えており、上記トリガー手段およびＸＯＲ演算子を適用する手段は、上記直交する２つの正弦波信号を処理するようになっていることを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。
6. 上記センサー（８）は、上記固定部材（１）および上記カバー（９）から機械的に分離されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアセンブリ。
7. 上記カバー（９）の端部は、対応する上記固定部材（１）の表面の内径に取り付けられる軸方向の表面（１３）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
8. 上記軸方向の表面（１３）は、上記固定部材（１）の半径方向の表面上に接触するように配置された、半径方向の折り曲げ部（１４）によって、カバー（９）に連結されていることを特徴とする請求項７に記載のアセンブリ。

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