JP2010230593A - 車輪用回転センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪の軸受部分における確実なシール性を長期に亘って高い信頼性のもとに確保しつつ、簡単な構造で回転センサを装着することが出来る、新規な構造の車輪用回転センサ装置を提供すること。
【解決手段】車輪軸受装置１２の外側部材１６に組み付けられる芯金４４に、内側部材１４に設けられたパルサリング３８に向かって突出する収容凹部５０を形成する一方、センサ素子５８を合成樹脂材料でモールドしてセンシング部５６を構成して芯金４４とは別部品とした回転センサ５４のセンシング部５６を収容凹部５０への収容状態で固定手段６３で固定することによって、センシング部５６を収容凹部５０の底壁５２を挟んでパルサリング３８と対向位置させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等の車輪の軸受部分に設けられる車輪用回転センサ装置に関するものである。

従来から、自動車の車輪の軸受部分には回転センサ装置が装着されており、この回転センサ装置によって、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の制御等に用いられる車輪回転速度を検出するようになっている。

かかる車輪用の回転センサ装置は、車軸に直接取り付けられる構造のものも一部にはあるが、従来構造の多くは、例えば特許文献１等に記載されているように、車輪に取り付けられる内側部材を回転可能に支持せしめて車輪軸受装置を構成する外側部材に取り付けられている。そして、回転センサのセンシング部分が、内側部材に設けられたパルサリングに対向配置されている。これにより、車輪と共に回転するパルサリングの回転を、それに伴う磁束変化として回転センサで検出することにより、車輪の回転速度を検出するようになっている。

ところで、従来構造の回転センサ装置には、回転センサを外側部材に装着するために芯金が採用されている。この芯金は、略カップ形状を有しており、駆動輪では底壁中央に駆動軸挿通孔が形成されている。そして、芯金の周壁開口部が外側部材に固着されて組み付けられていると共に、底壁にセンサ装着孔が貫設されており、このセンサ装着孔に挿通固定されることにより回転センサが装着されている。芯金のセンサ装着孔に挿通された回転センサは、センシング部が芯金から突出してパルサリングに向かって露呈されており、内側部材に装着されたパルサリングに対して直接に対向配置されている。

ところが、パルサリングは、一般に、車輪ハブを構成する内側部材と外側部材のベアリング装着領域に設置されている。そして、芯金は、このベアリング装着領域を外部空間からシールして異物の侵入を防止する遮蔽部材としても機能するものであるが、この芯金にセンサ装着孔が貫設されている従来構造の回転センサ装置では、ベアリング装着領域のシール性能に関して信頼性が低下するおそれがあった。

なお、ベアリング装着領域のシール性を確保するために、芯金のセンサ装着孔に対して回転センサを隙間無く圧入組み付けすることも考えられるが、確実なシール性能が発揮される程に部品寸法を管理することは極めて難しい。また、芯金のセンサ装着孔に回転センサを組み付けた後にシール部材で封止することも考えられるが、完全なシール性を長期に亘って保障することは困難である。

特開２００６−１０５１８５号公報

ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、車輪の軸受部分における確実なシール性を長期に亘って高い信頼性のもとに確保しつつ、簡単な構造で回転センサを装着することが出来る、新規な構造の車輪用回転センサ装置を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。

すなわち、本発明は、車輪に取り付けられる内側部材を回転可能に支持して車輪軸受装置を構成する外側部材に対して外周部分が固着されて組み付けられる外周円形の芯金を用い、芯金に対して回転センサを固定することにより、回転センサのセンシング部分を内側部材に設けられたパルサリングに対して対向位置させて支持した車輪用回転センサ装置であって、芯金においてパルサリングに向かって突出する有底の収容凹部を形成する一方、センサ素子を合成樹脂材料でモールドしてセンシング部分が構成された回転センサを、芯金とは別部品として、回転センサのセンシング部分を収容凹部に収容状態で固定する固定手段を設け、センシング部分を収容凹部の底壁を挟んでパルサリングに対向位置させるようにしたことを、特徴とする。

本発明に従う構造とされた車輪用回転センサ装置においては、芯金に形成された有底の収容凹部にセンシング部分が収容状態で固定される。従って、芯金に貫通孔形状のセンサ装着孔を形成することが不要とされる。これにより、芯金の回転センサ固定部分において、簡易な構成で、完全なシール性を長期に亘って高い信頼性のもとに確保することが出来、回転センサ側からの車輪軸受装置内への雨水や粉塵の侵入を防止することが出来る。また、センシング部分を芯金を貫いて装着する必要も無く、簡単な構造でセンシング部分を芯金に装着することが出来る。

さらに、本発明においては、センサ素子をモールドすることでセンシング部分が構成されて、芯金とは別部品とされた回転センサが固定手段によって収容凹部内で固定される。これにより、センサ素子をより精度良く位置決めすることが出来る。即ち、センサ素子をモールド成形して芯金と一体成形しようとすると、比較的狭小である収容凹部内でのセンサ素子の位置決めが困難となって、センサ素子の位置ずれが発生し、性能低下に繋がる可能性がある。これに対して、本発明によれば、予めセンサ素子がモールド成形されて別部品とされた回転センサを収容凹部に後固定することから、センサ素子の位置決めをより精度良く行なうことが出来る。そこにおいて、固定手段としては、接着や圧入、かしめやリベット、更には、センサ素子がモールドされたセンシング部分を更に収容凹部にモールド固着する等、従来公知の各種の固定手段が単独で或いは複数組み合わせて採用可能である。

なお、本発明における芯金の材質としては、収容凹部を含んで、従来から芯金として用いられている公知の各種材料が適宜に採用可能である。但し、アルミニウムや銅等は渦電流による損失を考慮して、避けることが好ましい。

また、パルサリングとしては、本発明の回転センサのセンサ素子に対して、回転に際して磁束の変化を及ぼすものであれば良く、従来公知のものが適宜に採用可能である。従って、パルサリングとしては、それ自体が内側部材の回転中心軸回りの周方向に配列された複数の磁極を有するもののみならず、回転センサ側が磁極を有するものであれば、それ自体は磁極を有さない強磁性材からなるヨーク形成突起が内側部材の回転中心軸回りの周方向に複数配列されたものを用いる等しても良い。

なお、収容凹部としては、芯金と別体成形したカップ状金具を、芯金に設けた対応形状の装着孔に対して挿し入れて周縁部分をロウ付けや溶接等で密着固定して形成する等しても良いが、好適には、収容凹部が、芯金においてプレス加工で一体形成されている態様が採用され得る。このようにすれば、より確実なシール性を得ることが出来ると共に、部品点数の削減も図ることが出来る。

さらに、本発明においては、芯金において、回転センサの組み付け方向を特定する方向決め手段が設けられている態様も、好適に採用され得る。このようにすれば、回転センサの誤組み付けを防止することが出来る。これにより、芯金への組み付けに際してセンシング部の方向性を特定して、センシング部のパルサリングの周方向に対する正規の相対位置関係をより容易且つ確実に特定することが出来る。かかる方向決め手段の具体的構造としては各種構造が適宜に採用可能であり、例えば、収容凹部の内周面とそこに嵌め入れられる回転センサの外周面との対応する位置において、一方に深さ方向に延びる凹部を形成すると共に他方にそれに嵌り合う突起を形成することで、特定方向でのみ回転センサを収容凹部に挿し入れ可能としたり、より簡易には、収容凹部において深さ方向線に直交する断面形状を略矩形断面形状とする等しても良い。

本発明の一実施形態としての車輪用回転センサ装置が装着された車輪軸受装置の断面説明図。 図１の要部拡大図。 図１に示した車輪用回転センサ装置を構成する芯金の底面図。 図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図。 異なる態様の芯金の底面図。 図５におけるＶＩ−ＶＩ断面図。 固定手段の異なる態様を説明するための断面説明図。 固定手段の更に異なる態様を説明するための断面説明図。 芯金の異なる態様を説明するための断面説明図。 芯金の更に異なる態様を説明するための断面説明図。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１に、本発明の一実施形態としての車輪用回転センサ装置１０が取り付けられる車輪軸受装置１２を概略的に示す。車輪軸受装置１２は、従動輪に用いられる従来公知の車輪軸受装置であって、内側部材１４と外側部材１６、およびこれらの間に収容される複列の転動体１８を含んで構成されている。

内側部材１４は、ハブ輪２０とハブ輪２０に外嵌固定された別体の内輪２２を含んで構成されている。ハブ輪２０は略中実ロッド形状を有すると共に、その外周部分には図示しない車輪を取り付けるための車輪取付フランジ２４が一体形成されており、この車輪取付フランジ２４の円周等配位置には車輪を固定するためのハブボルト２６が取り付けられている。そして、ハブ輪２０と内輪２２によって、内側部材１４の外周に複列の内側転走面２８が形成されている。

一方、外側部材１６は略筒体形状を有すると共に、その外周部分には図示しない車体に取り付けるための車体取付フランジ３０が一体形成されており、車体取付フランジ３０に設けられたボルト孔３２を用いてボルト等によって車両ボデー側に固定される。更に、外側部材１６の内周面には、内側部材１４の内側転走面２８と対向する複列の外側転走面３４が形成されている。

そして、外側部材１６に内側部材１４が挿し入れられて、外側転走面３４と内側転走面２８の間で転動可能とされた複列の転動体１８を介して、内側部材１４が外側部材１６に対して回転可能に支持される。なお、図示は省略するが、外側部材１６における車輪側端部（図１中、左側端部）と内側部材１４との間には、ゴムなどで形成された適当なシール部材が設けられて、雨水や粉塵の侵入が防止される。

そして、ハブ輪２０における車両ボデー側端部（図１中、右側端部）には、支持金具３６を介してパルサリング３８が取り付けられている。図２に示すように、支持金具３６は、軸方向両側に開口する円筒部４０を有しており、円筒部４０の一方の開口端縁部には、径方向外方に広がるフランジ状部４２が一体形成されている。

また、パルサリング３８は、ゴム等からなるエラストマにフェライト等の強磁性体粉が混入されたゴム磁石からなる円環板形状を有しており、周方向で交互にＮ極とＳ極が着磁されている。なお、パルサリング３８としてはエラストマ製のみならず、例えば、フェライト等からなる強磁性体粉を金属バインダーで固めた焼結金属製等であっても良い。そして、かかるパルサリング３８が支持金具３６のフランジ状部４２に取り付けられて、支持金具３６の円筒部４０がハブ輪２０の車両ボデー側端部に外挿状態で圧入や接着等されることにより、パルサリング３８がハブ輪２０の中心軸回りでハブ輪２０と一体的に回転されるようになっている。

一方、外側部材１６における車両ボデー側端部（図１中、右側端部）には、芯金４４が取り付けられている。図３および図４に、芯金４４を示す。芯金４４は、略円板形状とされた底壁４６と、底壁４６の外周縁部から全周に亘って立ち上がる周壁４８が一体形成された、外周円形で有底の略カップ形状とされている。なお、周壁４８の開口端縁部は、全周に亘って僅かに拡径されて、外側部材１６への外挿が容易とされている。更に、底壁４６におけるやや径方向外方寄りの部位には、芯金４４の内方（図４中、左方向）に突出して、芯金４４の開口方向（図４中、左方向）と反対方向に開口する収容凹部５０が形成されている。収容凹部５０は底壁５２を有する有底の凹部とされており、図３に示すように、収容凹部５０の深さ方向（図４中、左右方向）に直交する方向の断面形状は略矩形状とされている。更に、特に本実施形態における芯金４４は、金属板がプレス加工されることによって形成されており、収容凹部５０は芯金４４と一体形成されている。

なお、かかる芯金４４の材料としては、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格におけるＳＵＳ３０４系等）や防錆処理された冷間圧延鋼板（ＪＩＳ規格におけるＳＰＣＣ系等）など、従来から芯金として用いられる各種材料が適宜に採用可能である。但し、アルミニウムや銅等は、渦電流による損失を考慮して避けることが好ましい。

このような構造とされた芯金４４の周壁４８が、外側部材１６の車両ボデー側端部（図１中、右側端部）に外挿されて、圧入や接着等で固定されている。これにより、外側部材１６の車両ボデー側の開口部の全体が芯金４４で覆蓋されて、雨水や粉塵の車輪軸受装置１２内への侵入が防止されている。それと共に、図２に示すように、収容凹部５０の底壁５２が、パルサリング３８に向けて突出されて、車輪軸受装置１２の軸方向（図２中、左右方向）で所定距離を隔てて対向位置される。

そして、収容凹部５０には、回転センサ５４のセンシング部５６が収容状態で固定される。回転センサ５４は芯金４４と別体形成されており、センシング部５６は、ホール素子などを用いたセンサ素子としての磁気検出用ＩＣチップ５８および必要に応じて図示しない制御回路などが合成樹脂材料としての例えばエポキシ樹脂５９等でモールドされることによって形成されている。更に、磁気検出用ＩＣチップ５８には、出力線６０の一方の端部が電気的に接続されると共に、かかる出力線６０の他方の端部には、コネクタ６２が接続されている。そして、回転センサ５４は、コネクタ６２を介して図示しないＥＣＵ等の制御装置と電気的に接続される。

かかる回転センサ５４のセンシング部５６は、芯金４４の収容凹部５０に嵌り込む略矩形断面のブロック形状とされており、収容凹部５０に嵌め込まれた状態で、固定手段としての接着剤６３によって芯金４４に対して接着固定されている。これにより、本実施形態においては、回転センサ５４および芯金４４を含んで車輪用回転センサ装置１０が構成されている。そして、センシング部５６に設けられた磁気検出用ＩＣチップ５８が、車輪軸受装置１２の軸方向で収容凹部５０の底壁５２を挟んで、パルサリング３８に対して所定距離を隔てて対向位置される。これにより、パルサリング３８の回転による磁界変動をセンシング部５６に設けられた磁気検出用ＩＣチップ５８で検出して電気信号に変換し、出力線６０およびコネクタ６２を介してＥＣＵ等の制御装置に伝達することとなる。

このような構造とされた車輪用回転センサ装置１０によれば、センシング部５６が有底の収容凹部５０に収容状態で固定されて、芯金４４を貫くことなく取り付けられる。これにより、センシング部５６を芯金４４に簡単な構造で装着出来ると共に、芯金４４にセンシング部５６を挿通する装着孔を貫設することもなく、極めて簡易な構成で、回転センサ５４の取り付け部分における確実なシール性を長期に亘って高い信頼性のもとで確保することが出来る。これにより、回転センサ５４の取り付け部分からの車輪軸受装置１２内への雨水や粉塵の侵入を防止することが出来る。特に本実施形態においては、収容凹部５０が芯金４４と一体成形されていることによって、より確実なシール性を得ることが出来る。

さらに、本実施形態においては、磁気検出用ＩＣチップ５８がモールド成形されて芯金４４に対して別体とされたセンシング部５６が、芯金４４に後固定されている。これにより、例えば収容凹部５０内に磁気検出用ＩＣチップ５８を収容した状態で芯金４４と共にモールド成形するような場合に比して、磁気検出用ＩＣチップ５８を収容凹部５０内で、延いてはパルサリング３８に対してより精度良く位置決めすることが出来る。

加えて、本実施形態においては、収容凹部５０およびセンシング部５６が互いに対応する矩形断面形状とされていることによって、センシング部５６が収容凹部５０に対して特定方向でのみ組み付け可能とされている。このように、本実施形態においては、収容凹部５０およびセンシング部５６を矩形断面形状とすることによって方向決め手段が構成されており、これにより、センシング部５６の収容凹部５０への誤組み付けのおそれが軽減されていると共に、収容凹部５０内でのセンシング部５６の位置ずれのおそれも軽減されている。

加えて、本実施形態においては、収容凹部５０がカップ形状とされていることから、収容凹部５０が芯金４４の周方向で占める割合も小さくされている。これにより、芯金４４の強度を有効に確保することが出来て、外側部材１６への装着に際して芯金４４が変形してセンシング部５６が安定位置しない等のおそれも軽減することが出来る。

以上、本発明の一実施形態について説明してきたが、例えば、収容凹部の具体的な形状は上記実施形態の形状に限定されない。図５および図６に示す異なる態様としての芯金７０のように、円形断面を有する収容凹部７２を形成する等しても良い。なお、本態様のように収容凹部７２が円形断面である場合には、例えば図６にモデル的に示すように、収容凹部７２の周囲とセンシング部５６に、互いに嵌合する位置決め突部７４と位置決め凹部７６を形成することが好ましい。本態様においては、これら位置決め突部７４と位置決め凹部７６で方向決め手段が構成される。

また、収容凹部は、必ずしも芯金と一体成形される必要は無い。例えば、芯金とは別体形成した有底のカップ状金具で収容凹部を形成して、かかるカップ状金具を芯金に設けた対応形状の装着孔に挿し入れて、周縁部分をロウ付けや溶接等で密着固定する等しても良い。そのような場合には、カップ状金具の開口周縁部に外周側に広がるフランジ部を形成して、このフランジ部においてロウ付け等することが好ましい。

さらに、芯金にセンシング部を固定する固定手段の具体的態様についても何等限定されるものではなく、前記実施形態の如き接着に代えて、或いは加えて、従来公知の各種の固定方法が適宜に採用可能であり、特に本発明によれば、有底の収容凹部によって回転センサ取付部分のシール性が確保出来ることから、固定手段の選択自由度も向上される。例えば、図７に示すように、センシング部５６において外周面上に開口する凹部７８を形成して、かかる凹部７８に入り込むように収容凹部５０をかしめて固定することによって、凹部７８を含んで固定手段を構成する等しても良い。また、図８に示すように、収容凹部５０とセンシング部５６を例えばエポキシ樹脂７９等の合成樹脂材料でモールドして、センシング部５６を収容凹部５０にインサート成形することによって、エポキシ樹脂７９を固定手段として用いる等しても良い。更に、図８においては、エポキシ樹脂７９と共に、図７と同様の凹部７８へのかしめ固定も固定手段として用いられている。

更にまた、収容凹部の形成位置についても、車輪軸受装置に装着されるパルサリングの位置等を考慮して適宜に設定可能であり、例えば図９に示すように、収容凹部５０を芯金４４の外周縁部に形成する等しても良い。なお、図９におけるセンシング部５６は、凹部７８が収容凹部５０における芯金４４の径方向内側の壁部でかしめ固定されると共にエポキシ樹脂７９でモールド成形されることによって、芯金４４に固定されている。更に、公知のように、パルサリングとセンシング部の対向方向は車輪軸受装置の回転中心軸方向に限られるものではなく、例えばパルサリングとセンシング部が車輪軸受装置の回転中心軸に直交する方向で対向される場合には、前記実施形態における芯金４４の周壁４８から、車輪軸受装置の回転中心軸に直交する方向で車輪軸受装置の内方に突出する収容凹部５０を形成して、収容凹部５０の底壁５２延いてはこれに収容されるセンシング部５６を、パルサリングに対して車輪軸受装置の回転中心軸に直交する方向で対向させる等しても良い。

また、図１０に示すように、芯金８０を外側部材１６への内挿状態で装着することも勿論可能である。芯金８０には、周壁４８が屈曲されることによって、周壁４８の外方に広がる位置決め部８２が一体形成されている。そして、かかる位置決め部８２で係止されるまで芯金８０が外側部材１６に内挿状態で挿し込まれて装着される。このようにすれば、パルサリング３８とセンシング部５６との離隔距離をより精度良く設定することが出来る。

また、前記実施形態においては、車輪用回転センサ装置が従動輪側の車輪軸受装置に装着された態様を例示したが、本発明における車輪用回転センサ装置は、駆動輪側の車輪軸受装置に装着することも勿論可能である。そのような場合には、芯金が中央部分を貫通する駆動輪挿通孔を有した略円環形状とされる。

また、センシング部に設けられるセンサ素子としても、パルサリングの形式に応じて、従来公知のものが適宜に採用可能であって、例えば磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等を採用しても良いし、巻回されたコイルを用いた磁気ピックアップ方式のものを採用する等しても良い。

１０：車輪用回転センサ装置、１２：車輪軸受装置、１４：内側部材、１６：外側部材、３８：パルサリング、４４：芯金、４８：周壁、５０：収容凹部、５２：底壁、５４：回転センサ、５６：センシング部、５８：磁気検出用ＩＣチップ、５９：エポキシ樹脂、６３：接着剤

Claims (3)

1. 車輪に取り付けられる内側部材を回転可能に支持して車輪軸受装置を構成する外側部材に対して外周部分が固着されて組み付けられる外周円形の芯金を用い、該芯金に対して回転センサを固定することにより、該回転センサのセンシング部分を前記内側部材に設けられたパルサリングに対して対向位置させて支持した車輪用回転センサ装置であって、前記芯金において前記パルサリングに向かって突出する有底の収容凹部を形成する一方、センサ素子を合成樹脂材料でモールドして前記センシング部分が構成された前記回転センサを、前記芯金とは別部品として、前記回転センサの前記センシング部分を前記収容凹部に収容状態で固定する固定手段を設け、前記センシング部分を前記収容凹部の底壁を挟んで前記パルサリングに対向位置させるようにしたことを特徴とする車輪用回転センサ装置。
2. 前記収容凹部が、前記芯金においてプレス加工で一体形成されている請求項１に記載の車輪用回転センサ装置。
3. 前記芯金において、前記回転センサの組み付け方向を特定する方向決め手段が設けられている請求項１又は２に記載の車輪用回転センサ装置。

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