JP2010008329A

JP2010008329A - シールリングを用いる取り付け機構を有するセンサ及びその取り付け構造

Info

Publication number: JP2010008329A
Application number: JP2008170400A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ninomiya; 健一二宮
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-14

Abstract

【課題】
センサの取り付けに大きな力を必要とせずに、また、簡易な構成によりセンサの固定時のシールリングの偏りによるシール性能の低下を防止する。
【解決手段】
本発明によるシールリングを用いる取り付け機構を有するセンサは、センサが取り付けられるときに挿入孔に挿入される挿入部と、取り付けフランジ部とを有する。本センサにおいて、シールリングは挿入部に装着される。本センサにおいて、挿入部は、センサが取り付けフランジ部により固定されるときにセンサの挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造を有する。本発明のセンサにおいて、シールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造は、挿入部の外周面から突出する少なくとも１つのリブを備える。このリブは、挿入部の外周面のうち、センサが取り付けフランジ部により固定されるときにセンサの挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力の方向から±９０°の範囲内に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールリングを用いる取り付け機構を有するセンサ及びその取り付け構造に関する。

物の様々な振る舞いを測定するために、各種センサが様々な装置に用いられる。そして、センサを何らかの装置に取り付けるときに、センサを外界からシールするように取り付けなければならない場合がある。例えば、四輪自動車等におけるＡＢＳ（Antilock Brake System）には、車輪の回転速度を測定するために車輪速センサが用いられる。車両に取り付けられる車輪速センサは、雨水や埃等がセンサ部分に侵入するのを防ぐために、シール構造を伴って取り付けられる。

図６、７に従来の車輪速センサ及びその取り付け構造を示す。図６において、車輪速センサは、全体として符号１００により示されている。図６は、車輪速センサ１００の側面図であり、センサ取り付けカバー１５０に取り付けられた状態を示している。図７は、図６の車輪速センサ１００を矢印Ｂの方向から見た図である。

車輪速センサ１００は、それぞれ合成樹脂で形成された円筒形状の挿入部１０２、取り付けフランジ部１０４を有する。車輪速センサ１００の挿入部１０２には、全周にわたって、溝１０６が形成されており、この溝１０６に弾性体で形成されたＯリング１０８が装着されている。センサの検出部（図示せず）は、挿入部１０２の先端部分にセンサの検出部が位置するように挿入部１０２内に設けられている。車輪速センサ１００は半導体式（アクティブ方式）のセンサであり、磁気エンコーダ１１０の回転に伴う磁束の周期変化に比例する電圧を検出する。なお、図６中において、磁気エンコーダ１１０は浮いた状態で描かれているが、磁気エンコーダ１１０は、実際には回転体に連結されている。車輪速センサ１００で検出された信号は、ハーネス１１２によりＥＣＵ等の制御装置（図示せず）に出力される。車輪速センサ１００の取り付けフランジ部１０４は、挿入部１０２に直交する方向に延びる。取り付けフランジ部１０４には、車輪速センサ１００を固定するためのボルト１１６を通すボルト挿入孔１１４が設けられている。

図６に示す車輪速センサ１００は、センサ取り付けカバー１５０に形成された挿入孔１５２に、車輪速センサ１００の挿入部１０２を挿入して取り付けられる。図示のように、車輪速センサ１００の挿入部１０２が、カバー１５０のセンサ挿入孔１５２に挿入されると、Ｏリング１０８が弾性的に圧縮されてシールを形成する。車輪速センサ１００は、フランジ部１０４に形成されたボルト挿入孔１１４にボルト１１６を通して、ボルト１１６をカバー１５０に形成されたネジ穴１５４に回転挿入させてカバー１５０に固定する。

図６、７に示すようなＯリングを備えるセンサを取り付けカバーの挿入孔に挿入して、ボルト等によりネジ固定する方式のセンサ取り付け構造においては、センサの固定時にボルトを回転させた際に、ボルトとセンサのフランジ部との間の摩擦力により、センサがボルトを中心にボルトの回転方向（図７参照）に回転し、その結果、Ｏリングが一定方向に圧縮されてＯリングのシール力が不均一になることがある。そのため、設計値通りのＯリングのシール性能が確保できなくなることがある。かかる状態を図８に模式的に示す。図８（Ａ）は、理想的な状態で、センサ１００が挿入孔１５２に挿入されてボルト１１６等で固定された状態を挿入部１０２の長手方向に沿った断面図で示している。すなわち、図８（Ａ）において、センサ１００の挿入部１０２の中心軸ａと取り付けカバー１５０の挿入孔１５２の中心軸が一致しており、Ｏリング１０８が、センサ１００の挿入部１０２の全周にわたって均一に圧縮されている。一方、図８（Ｂ）は、センサ１００の挿入部１０２が、挿入孔１５２内で偏った状態で固定された状態を示している。図８（Ｂ）では、センサ１００は、ボルト１１６の回転方向（図８では上方向）に偏っている。従って、Ｏリング１０８は、ボルト１１６の回転方向において大きく圧縮されており、その反対方向（図８の下方向）での圧縮力は小さくなっている。そのため、Ｏリング１０８のシール性能が不均一になり、場合によっては、水や埃がシールの弱い部分を通過してしまうことがある。

このような問題に対処する方法は、いくつか考えられる。センサの挿入部の外周面と挿入孔の内面との間の間隙を小さくすれば、すなわち、挿入部の外径を挿入孔の内径に一致させれば（実際には、センサの挿入部の径をほんのわずかに小さくする）、センサを固定する際のＯリングの偏りを小さくすることができる。しかし、この場合、センサの挿入部及び取り付けカバーの挿入孔の設計公差が極めて小さくなってしまい、製造が困難になり、また製造コストが高くなる。

他の方法として、センサの挿入部の外周面と取り付けカバーの挿入孔の内面との間の間隙をある程度（製造が困難にならない程度に）確保したまま、センサの挿入部の外周面に、センタリングのための複数（例えば９０°間隔で４つ）のつぶしリブを設け、つぶしリブをつぶしながらセンサの挿入部をカバーの挿入孔に挿入するようにすることで、センサの固定時のＯリングの偏りを実質的になくすことができる。しかし、この場合、センサの挿入部を挿入孔に挿入するときに、リブをつぶすために大きな力が必要になり、センサの取り付けの作業効率が悪くなる。

また、他の方法として、特開２００６−９８８９号公報は、センサの挿入部の外面の一部に半径方向に延びる突起を設け、さらに取り付けカバーの挿入孔にセンサの挿入部の突起に対応するＬ字型の横溝を設け、かかる挿入部の突起と挿入孔の横溝とを係合させて、センサの取り付け時における偏りを防止する構造を開示している。しかし、かかる方法は、挿入孔に複雑な加工を必要とするので、やはり製造コストが高くなる。

そこで、センサの取り付けに大きな力を必要とせずに、また、簡易な構成によりセンサの固定時のＯリング等のシールリングの偏りによるシール性能の低下を防止できれば有利である。そこで本発明は、センサの取り付けに大きな力を必要とせずに、簡易な構成により、センサの固定時のシールリングの偏りによるシール性能の低下を防止できるセンサ、およびその取り付け構造を提供する。

本発明によるシールリングを用いる取り付け機構を有するセンサは、センサが取り付けられるときに挿入孔に挿入される挿入部と、取り付けフランジ部とを有する。本センサにおいて、シールリングは挿入部に装着される。本センサにおいて、挿入部は、センサが取り付けフランジ部により固定されるときにセンサの挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造を有する。なお、シールリングとはリング状あるいは環状のシール部材を意味しており、必ずしも完全な円形であることを要しない。

本発明の一実施態様において、シールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造は、挿入部の外周面から突出する少なくとも１つのリブを備える。このリブは、挿入部の外周面のうち、センサが取り付けフランジ部により固定されるときにセンサの挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力の方向から±９０°の範囲内に設けられる。そして、リブの最外径は、挿入部が挿入孔に挿入されたときのリブの位置に対応する挿入孔の径に実質的に一致する。ここでいう、センサが取り付けフランジ部により固定されるときにセンサの挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力とは、センサの挿入部を挿入孔に挿入した後に、センサを固定するときにシールリングに生じ得る過分の圧縮力のことであり、センサの挿入部を挿入孔に挿入するときに発生する圧縮力（シール力）のことではない。本実施態様においては、センサの固定時における、シールリングの偏りによる過分の圧縮力は、リブにより防止される。リブは、挿入部の外周面の、シールリングに加えられ得る過分の圧縮力の方向に設けられることが好ましい。

本発明の一実施態様において、シールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造は、挿入部の一部において、シールリングに加えられる過分の圧縮力の方向における挿入部の外径が、対応する挿入孔の内径と実質的に一致する形状を備える。

本発明の一実施態様において、取り付けフランジ部は、センサを固定するためのボルトを通すボルト挿入孔を備える。そして、シールリングに加えられる過分の圧縮力は、センサを固定するときのボルトの回転挿入により生じる挿入部の回転力により生じる。

本発明の一実施態様において、センサは車輪速センサとすることができる。

本発明によるセンサ及びその取り付け構造の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる車輪速センサ１０の側面図を示している。車輪速センサ１０は、略円筒形状の挿入部１２、挿入部１２に直交する方向に延びる鍔形状の取り付けフランジ部１４を備える。挿入部１２及びフランジ部１４は、それぞれ合成樹脂で形成される。合成樹脂の種類は任意であり、公知のものを使用できる。車輪速センサ１０の挿入部１２及び取り付けフランジ部１４は、一体的に形成することができる。あるいは、挿入部１２と取り付けフランジ部１４とを別体として形成し、それらを適当に組み立てられるように形成してもよい。車輪速センサ１０の挿入部１２には、全周にわたって溝１６が形成されている。この溝１６に弾性体で形成されたＯリング１８が装着される。なお、本実施形態においては、シールリングとしてＯリングが用いられているが、センサの挿入部の形状等に応じて、Ｄリング、Ｘリング、Ｔリング等の他の形状のシールリングを用いることもできる。

車輪速センサ１０の検出部（図示せず）は、挿入部１２の先端側（図１においては右側）に内蔵されている。本実施形態にかかる車輪速センサ１０は、半導体式（アクティブ方式）の車輪速センサであるが、もちろん他の形式の車輪速センサを採用することもできる。半導体式の車輪速センサの検出機構自体は公知であり、任意のものを使用できるので本明細書では説明しない。車輪速センサ１０の挿入部１２に対向する端部にはハーネス２０が接続される。車輪速センサ１０で検出された信号は、ハーネス２０によりＥＣＵ等の制御装置（図示せず）に出力される。

本発明の実施形態による車輪速センサ１０において、略円筒形状の挿入部１２の外周面の一部に、少なくとも１つのリブ２２が設けられる。リブ２２は、センサ１０が取り付けフランジ部１４及びボルト２４によりセンサ取り付けカバー５０にセンサ１０が固定されるときに、センサ１０の挿入部１２に装着されたＯリング１８に加えられる圧縮力に抵抗し得る構造である。リブ２２は、挿入部１２を形成するときに同時に形することができる。例えば、射出形成により挿入部１２を形成するときに、所定位置にリブ２２の形状と相補的な形状を備える金型を用いて射出成形することができる。リブ２２の寸法及び配置等については後述する。

車輪速センサ１０の取り付けフランジ部１４には、取り付け用のボルト２４を通すボルト挿入孔２６が形成されている。車輪速センサ１０の取り付けフランジ部１４は、挿入部１２に直交する方向に延びる鍔形状である。取り付けフランジ部１４の形状は、他の形状とすることもできる。また、本実施形態では、車輪速センサ１０は、ボルトによって取り付けられるが、他の方法で取り付けるよう構成してもよい。例えば、センサ側に溝を設けてクリップ等で固定するようにしてもよい。

本発明の実施形態にかかる車輪速センサ１０の取り付け構造及びその取り付け方法について説明する。図１に示すように、まず、車輪速センサ１０の挿入部１２をセンサ取り付けカバー５０の挿入孔５２に挿入する。なお、同図は、取り付けカバー５０のセンサ挿入孔５２の近傍だけを示しており、その他の部分は省略して図示している。

車輪速センサ１０の略円筒形状の挿入部１２の外径は、カバー５０の挿入孔５２の内径よりも小さく、製造誤差等により挿入部１２、挿入孔５２のサイズがばらついたとしたとしても、センサの挿入を阻害することはない。挿入部１０の溝１６に装着されたＯリング１８は、センサ１０の挿入時に圧縮される。すなわち、センサ１０の挿入前のＯリング１８の最外径は、カバー１０の挿入孔５２の径よりも幾分大きい。センサ１０が挿入孔５２に挿入されるときに、Ｏリング１８が圧縮されることでＯリング１８がシールとして機能する。

図２に示すように、センサ１０の挿入部１２をカバー５０の挿入孔５２に挿入したら、ボルト２４をセンサ１０の取り付けフランジ部１４に形成されたボルト挿入孔２６に通し、カバー１０の対応する位置に形成されたネジ穴５４にボルト２４をネジ係合させることでセンサ１０をカバー５０に固定する。センサ１０をボルト２４でネジ固定するとき、ボルト２４の頭部の底面とフランジ部１４の上面との間の摩擦力により、ボルト２４に加えられる回転力がフランジ部１４及び挿入部１２に伝えられ、センサ１０の挿入部１２はボルト２４の回転方向（通常は時計回り方向）に回転力を受ける（図７参照）。従って、センサ１０の挿入部１２に装着されたＯリング１８に、Ｏリング１８をボルト２４の回転方向に過分に圧縮しようとする力が作用することになる。

しかし、本発明による車輪速センサ１０は、挿入部１２の外周面に、挿入部１２の外周面から突出するリブ２２が少なくもと１つ設けられているので、ボルト２４で車輪速センサ１０を固定する場合にでも、センサ１０の挿入部１２に設けられたリブ２２がセンサ１０の挿入部１２の回転を阻止することができる。従って、センサ１０をボルト２４で固定するときに、Ｏリング１８が過分に圧縮されることを阻止することができ、結果としてシール性能を挿入部１２の全周にわたって均一に保つことができる。

リブ２２は、挿入部１２の外周面のうち、センサ１０が取り付けフランジ部１４を用いてボルト２４により固定されるときに、センサ１０の挿入部１２に装着されたＯリング１８に加えられる圧縮力の方向から±９０°の範囲内に設けられる。図３は、図２に示す車輪速センサ１０の挿入部１２の線Ａに沿った断面を示している。従って、センサ１０が取り付けフランジ部１４及びボルト２４により固定されるときに、センサ１０の挿入部１２に装着されたＯリング１８に加えられる圧縮力の方向から±９０°の範囲内とは、本実施形態においては、具体的には図３に示す円筒形状の挿入部１２の右半分の円周上の領域である。リブ２２は、図３に示すようにＯリング１８に加えられる過分の圧縮力の方向、すなわち上述の０°の位置に設けられることが好ましい。また、０°の位置にリブ２２を設けるならば、リブ２２は１つで十分である。また、リブ２２を±９０°の範囲内に複数設けてもよい。例えば、図４においては、リブ２２は±４５°の位置にそれぞれ１つずつ設けられている。

本実施形態においては、リブ２２は、挿入部１２の外周面の片側に、Ｏリング１８を挟むように設けられる。しかし、リブ２２の挿入部１２の長手方向に関する位置、長さ等は任意であり、本技術分野の当業者は適宜変更可能である。また、本実施形態では、リブ２２は、円柱の一部が挿入部１２に埋没した形状であるが、リブ２２の形状を他の形状としてもよい。リブ２２を有する挿入部１２を射出形成する場合において、金型の成形しやすさ等を加味してリブ２２の形状を決定してもよい。

リブ２２の頂点は、挿入部１２を挿入孔５２に挿入したときに、リブ２２の頂点が挿入孔５２の内面に僅かに接する高さであることが好ましい。すなわち、リブ２２の頂点の最外径は、図３、４に示すように、挿入孔５２の径に一致ないし実質的に一致することが好ましい。実質的に一致とは、製造時の誤差等による不一致を許容する趣旨である。

本実施形態における、車輪速センサ１０は、センサ１０が取り付けフランジ部１４を用いてボルト２４により固定されるときに、センサ１０の挿入部１２に装着されたＯリング１８に加えられる圧縮力の方向から±９０°の範囲内にリブ２２が設けられているので、従来技術のような挿入部の全体の外径を、挿入孔の内径に一致するようにセンサの挿入部を形成する場合に比べて、センサの挿入部及び取り付けカバーの挿入孔の設計公差を小さくせずにすむ。すなわち、挿入部の全体の外径を、挿入孔の内径に一致するようにセンサの挿入部を形成する場合、挿入部の外径が、挿入孔よりも僅かでも大きくなった場合、挿入部を挿入孔に挿入することができないか、あるいは挿入時に大きな力を要することになるのに対して、本実施形態のように、製造誤差等が生じたとしても挿入部１２の外径が挿入孔５２の内径よりも小さくなるような寸法に設計し、挿入部１２の片側部分（図３、４においては右半分）のみにリブを設ける場合、リブ２２の最外径が、製造誤差等により挿入孔５２の径よりも僅かに大きくなったとしても、センサの挿入時に、製造誤差分だけ挿入部１２をリブ２２の反対側（図３、４においては左側）にずらして挿入すればよいので、挿入時に過分の力を要することはない。この場合、Ｏリング１８のシール力にほんの僅かな偏りが生じるが、製造誤差等により生じる程度の偏りなので、その偏りはきわめて小さい。また、リブ２２の最外径が、挿入孔５２の内径よりも製造誤差等により僅かに小さくなった場合、センサ１０の挿入時に挿入部１２を製造誤差分だけリブ方向（図３、４においては右側）にずらして挿入すればよいので、挿入時に過分の力を要せず、また、Ｏリング１８のシール力の偏りも最小限となる。

以上のように、本発明を、車輪速センサの実施形態に沿って説明してきたが、本発明は、上述の実施形態に限られない。センサの挿入部、フランジ部、シールリング及びリブ等の形状、大きさ及び位置等は本発明の趣旨に反しない限り変更可能である、また、上述の実施形態ようなリブ２２を設けずに、センサ１０の挿入部１２の長手方向の少なくとも一部の断面を、非円形に形成し、Ｏリング１８に加えられる過分の圧縮力の方向における挿入部１２の外径が、対応する挿入孔５２の外径に実質的に一致するように形成してもよい。例えば、図５に示す挿入部１２の断面形状は、片側（図５では右側）に膨らんだ楕円形であり、挿入部１２の前述の０°の位置で挿入孔５２の内面に実質的に接するように形成されている。

また、本発明は、上述の実施形態による車輪速センサの取り付け構造に限られない。センサの取り付け及び固定に際して、シールリングが偏る可能性のあるセンサの取り付け構造であれば、本発明を適用できる。

本発明の実施形態による車輪速センサの側面図である。本発明の実施形態による車輪速センサをボルトで固定したときの側面図である。図２に示す車輪速センサの線Ａに沿った断面図である。本発明の実施形態による車輪速センサの断面図である。本発明の実施形態による車輪速センサの断面図である。従来技術による車輪速センサの取り付け構造を示す図である。図６に示す車輪速センサを矢印Ｂの方向から見た図である。図６に示すセンサの固定時においてＯリングが偏った状態を示す概略図である。

Claims

シールリングを用いる取り付け機構を有するセンサであって、
前記センサは、前記センサが取り付けられるときに挿入孔に挿入される挿入部と、
取り付けフランジ部と、を有し、
前記シールリングは、前記挿入部に装着され、
前記挿入部は、前記センサが前記取り付けフランジ部により固定されるときに前記センサの前記挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造を有する、センサ。
請求項１に記載のセンサであって、
前記シールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る前記構造は、
前記挿入部の外周面から突出する少なくとも１つのリブを備え、前記リブが、前記挿入部の外周面のうち、前記センサが前記取り付けフランジ部により固定されるときに前記センサの前記挿入部に装着されたシールリングに加えられる圧縮力の方向から±９０°の範囲内に設けられ、前記リブの最外径が、前記挿入部が挿入孔に挿入されたときの前記リブの位置に対応する挿入孔の内径に実質的に一致する、センサ。
請求項２に記載のセンサであって、前記リブは、前記シールリングに加えられる圧縮力の方向に設けられる、センサ。
請求項１に記載のセンサであって、
前記シールリングに加えられる圧縮力に抵抗し得る構造は、前記挿入部の一部において、前記シールリングに加えられる圧縮力の方向における前記挿入部の外径が、対応する前記挿入孔の内径と実質的に一致する形状を備える、センサ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のセンサであって、
前記取り付けフランジ部は、前記センサを固定するためのボルトを通すボルト挿入孔を備え、
前記シールリングに加えられる前記圧縮力は、前記センサを固定するときのボルトの回転挿入により生じる前記挿入部の回転力により生じる、センサ。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサであって、前記センサは車輪速センサである、センサ。