JP2015513682A - センサユニット及び当該センサユニットを備える軸受組立体 - Google Patents

Abstract

固定型要素（２２）に対する回転要素（２０）の角度位置を感知するためのこのセンサユニット（４）は、回転要素（２０）と固着されたターゲット（４２）と、所定の複数の感知セル（４０１）と、を備えている。各感知セル（４０１）は、電力供給を提供し、感知セル（４０１）によって送られたデータを伝達し且つ各感知セル（４０１）をグランドに接続するように構成された接続装置（４０３）に接続されている。センサユニット（４）は、少なくとも２つの接続電線（５０１，５０２，５０３，５０４）を備える接続ケーブル（５０）を介して、センサユニット（４）を受信装置、電力供給システム及びグランドに電気的に接続するための出力コネクタ（４４）を備えている。コネクタ（４４）は、接続ケーブル（５０）の各電線（５０１−５０４）のために、前記電線（５０１−５０４）の端部を受けるように構成されたクランプ部分（４４６０）と、接続装置（４０３）との押圧接触をなすように構成されたプラグ部分（４４６４）と、を有する接続ピン（４４６）を備えている。

Description

本発明は、固定型要素に対する回転要素の角度位置を感知するためのセンサユニットに関する。また、本発明は、上記センサユニットを備える軸受組立体に関する。

軸受組立体は、通常、角度位置及び回転速度を決定するためのセンサユニットを備えている。これらセンサユニットは、電力供給及びグランドへの接続を必要とし、且つ受信装置、例えば軸受組立体が取り付けられる車両の計器盤へ出力信号を送信できなければならない。電気的接続は、多くの場合、センサユニットに接続されたいくつかの電線を備えるケーブルにより実現され、これにより、上述した機能を果たす。このことは、いくつかの電気的接続がセンサユニットを取り付けるときになされる必要があることを示している。これら接続は、通常、はんだ付けによって行われ、このことは、取付け作業を比較的長く且つコストを高くさせる。

本発明の目的は、出力接続が従来技術よりもシンプル且つ容易である新たなセンサユニットを提供することである。

このために、本発明は、固定型要素に対する回転要素の角度位置を感知するためのセンサユニットであって、センサユニットが、回転要素とともに回転可能に回転要素と固着されたターゲットと、所定の複数の感知セルと、を備え、各感知セルが、電力供給を提供し、感知セルによって送られたデータを伝達し且つ各感知セルをグランドに接続するように構成された接続装置に接続され、センサユニットが、少なくとも２つの接続電線を備える接続ケーブルを介して、センサユニットを受信装置、電力供給システム及びグランドに電気的に接続するための出力コネクタを備える、センサユニットに関する。このセンサユニットは、コネクタが、接続ケーブルの各電線のために、前記電線の端部を受けるように構成されたクランプ部分と、接続装置との押圧接触をなすように構成されたプラグ部分と、を有する接続ピンを備えていることを特徴とする。

本発明により、センサユニットは、接続ピンのプラグ部分によって与えられる機械的力により電気的接続をなす出力コネクタをプラグ接続することによってシンプルに受信装置、電力供給システム及びグランドに接続することができる。これは、溶接又ははんだ付けステップを回避し、センサユニットの取付コストを減少させる。

有利であるが必須ではない本発明のさらなる側面によれば、上記センサユニットは、以下の特徴の１つを組み込んでもよい：
− 各クランプ部分が孔を有し、電線の端部が孔を通して挿入される。
− プラグ部分が、接続装置のプラグ範囲内に挿入されるように構成された長円形状を有している。
− 各プラグ部分が、前記プラグ部分が弾性変形することを可能にする長手方向スロットを備えている。
− 接続装置のプラグ範囲が、円形孔である。
− 円形孔の直径が、接続ピンの加圧されていないプラグ部分の横方向の寸法よりも小さい。
− 接続装置が、環状のプリント基板である。
− 出力コネクタが、プラスチック材料から形成されている。
− 接続ピンが、出力コネクタ内にオーバーモールドされる。
− 接続ピンが、その製造後に出力コネクタ内に取り付けられる。
− 出力コネクタが、センサ本体に固定され、センサ本体内では、感知セル及び接続装置がスナップ結合によって取り付けられている。
− 出力コネクタが、回転要素の回転軸線と反対に向けられ且つ前記センサ本体の表面と協働するように構成された少なくとも１つの径方向保持停止部を備えている。

本発明は、軸受と、本明細書で上述したセンサユニットと、を備える軸受組立体にも関する。

本発明は、説明に役立つ例としての添付の図面と対応してこれから説明されるであろう。

本発明による軸受組立体の部分的な分解斜視図である。 図１の組立体に含まれる、本発明によるセンサユニットの斜視図である。 異なる角度からの図２のセンサユニットの部分的な分解斜視図である。 図２及び図３のセンサユニットに含まれる出力コネクタ及び接続ケーブルの斜視図である。 センサ本体に接続された図４の出力コネクタ及び接続ケーブルにおける図２での平面Ｖに沿う断面図である。 図４及び図５の出力コネクタの分解斜視図である。 図６の出力コネクタに含まれる接続ピンの斜視図である。 図５の出力コネクタ及びセンサ本体における図５での平面ＶＩＩＩに沿う断面図である。

図１に表される転がり軸受組立体Ａは、外側リング２０、内側リング２２及び図示されない転がり要素、例えば玉、ローラ又はニードルを含む転がり軸受２を備えている。

組立体Ａは、プラスチック材料から形成され且つ締結フランジ６により外側リング２０に固定されるように構成されたセンサ本体４０を含むセンサユニット４をさらに備えている。また、センサユニット４は、内側リング２２とともに回転可能に内側リング２２と固着されたコーダ要素又はターゲット４２を含んでいる。軸線Ｘ−Ｘ’が、外側リング２０に対する内側リング２２の回転軸線を示し、且つセンサ本体４０に対するコーダ要素４２の回転軸線も示す。センサ本体４０に組み込まれたいくつかの感知セル４０１が、ターゲット４２の角度位置を感知するように構成され、これにより、外側リング２０に対する内側リング２２の角度位置及び／又は回転速度を決定する。

感知セル４０１は、ターゲット４２の回転軸線Ｘ−Ｘ’周りに一定の間隔で分配されている。ターゲット４２は、軸線Ｘ−Ｘ’回りの回転中に磁界変化を生じさせる多極磁性リングであってもよい。上記磁界変化は、感知セル４０１によって感知され、感知セル４０１は、ホール効果感知セルであってもよい。感知セル４０１は、軸線Ｘ−Ｘ’に対してターゲット４２と径方向で向かい合うように構成されている。

センサユニット４は、感知セル４０１とセンサユニット４の出力部との間の電気的接続を形成する電気的接続装置を備えている。出力部は、出力信号を受信装置、例えば計器盤へ伝達し且つ電力及びグランドへの接続を提供するためのコネクタ４０５及び接続ケーブル５０を備えている。本実施形態では、接続ケーブル５０は、符号５０１，５０２，５０３及び５０４でそれぞれ表される４つの電線を備え、これら電線は、以下の機能をそれぞれ果たす：
− 感知セル４０１を表されない電力供給部に電気的に接続させる、
− 感知セル４０１をグランドに電気的に接続させる、
− 正弦出力電気信号を伝達する、
− 余弦出力電気信号を伝達する。

正弦及び余弦出力電気信号は、外側リング２０に対する内側リング２２の回転速度及び角度位置を表す。これら信号は、感知セル４０１によって感知されたデータに基づいて信号処理手段によって作り出される。本実施形態では、接続装置は、信号処理手段を含み且つデータ、すなわち各感知セル４０１によって送られた電流を取得するように構成されたプリント基板４０３である。

出力コネクタ４４が、好ましくはプラスチック材料から形成されたコネクタ本体４４０を備えている。コネクタ本体４４０は、略中空の平行６面体形状を有している。本体４４０は、底壁４４００と、底壁４４００と略垂直である側壁４４０２及び４４０４と、後壁４４０６と、前壁４４０８と、を備えている。後壁４４０６及び前壁４４０８は、互いに反対側にあり、且つ側壁４４０２及び４４０４を結合する。後壁４４０６は、円形スロット４４１０を備え、接続ケーブル５０は、円形スロット４４１０を通してコネクタ本体４４０の内部に挿入される。接続ケーブル５０は、底壁４４００の内面４４１２に対して横たわるように構成されている。

ケーブル５０の電線５０１，５０２，５０３及び５０４の各々を受けるために、コネクタ本体４４０は、４つのハウジング４４２１，４４２２，４４２３及び４４２４を備えている。これらハウジングは、前壁４４０８及び底壁４０００から延在する３つのリブ４４３０により分けられている。ハウジング４４２１から４４２４は、略平行６面体形状を有し、且つ後壁４４０６の方に向けられたそれらの端部に、後壁４４０６と略平行な横断壁４４４０を有している。横断壁４４４０は、４つの開口部４４４２を備え、電線５０１から５０４は、４つの開口部４４４２を通してハウジング４４２１から４４２４内にそれぞれ挿入される。

コネクタ４４は、各電線５０１から５０４のために、電線５０１から５０４の１つとプリント基板４０３との間の電気的接続を行うように構成された接続ピン４４６を備えている。

コネクタ４４は、４つの接続ピン４４６を備え、これら接続ピンは、好ましくは、型打ちされ且つ折り曲げられた金属シートから形成される。接続ピン４４６は、好ましくは、出力コネクタ４４内にオーバーモールドされる。あるいは、接続ピン４４６は、その製造後に出力コネクタ４４内に取り付けられてもよい。各接続ピン４４６のクランプ部分４４６０は、開口部４４４２の１つにおいて突出し、且つ電線がコネクタ４４に固定される状態を保つように構成された形状を有している。このために、各クランプ部分４４６０は、中央孔４４６２を有し、電線５０１から５０４の１つは、中央孔４４６２を通して挿入される。孔４４６２の直径は、好ましくは、電線５０１から５０４の直径よりも若干小さい。

各接続ピン４４６は、プリント基板４０３に接続されるように構成されたプラグ部分４４６４を備えている。プラグ部分４４６４は、中央の長手方向スロット４４６６を有する有利な長円形状を示す。この中央スロット４４６６は、プラグ部分４４６４が、スロット４４６６に対して垂直に与えられる圧縮力を受けて弾性変形することを可能にする。

プリント基板４０３は、コネクタ４４のプラグ部分４４６４を受けるように構成された４つの円形孔４０３５を備えている。孔４０３５は、加圧されていないプラグ部分４４６４における中央スロット４４６６に対して垂直な横方向の寸法Ｄ２よりも若干小さい直径Ｄ１を有している。プラグ部分４４６４が孔４０３５内に挿入されると、孔４０３５は、プラグ部分４４６４上に圧縮力を与える。プラグ部分４４６４が弾性変形することができるので、図８に表される弾性力Ｆ１は、孔４０３５にスロット４４６６に対して垂直に与えられ、且つ接続ピン４４６とプリント基板４０３との間の電気的押圧接触を保証する。この取り付けは、長く且つコストがかかる溶接又ははんだ付けステップを回避する。

同様に、クランプ部分４４６０の孔４４６２は、電線５０１から５０４をハウジング４４２１から４４２４内に保持するように構成されている。これは、電線５０１から５０４をコネクタ４４に固着するための溶接又ははんだ付け作業の使用を回避する。

コネクタ４４は、後壁４４０６と側壁４４０２及び４４０４との間の交差部で底壁４４０に対して垂直に延在した取付スタブ４４８を備えている。取付スタブ４４８は、センサ本体４０の２つの対応する孔４０５内に挿入されるように構成され、これにより、孔４０５から突出する。コネクタ４４は、壁４４０２，４４０４，４４０６及び４４０８と協働するように構成された取付面４０７と反対の孔４０５の一側上で取付スタブ４４８の端部４４８１をスナップ結合することによってセンサ本体４０に固定される。

側壁４４０２及び４４０４は、軸線Ｘ−Ｘ’から反対に向けられた径方向保持停止部４４４８を備えている。停止部４４４８は、軸線Ｘ−Ｘ’の方に向けられたセンサ本体４０の対応する表面４０９と当接した状態になるように構成されている。表面４０９と停止部４４４８との間の協働は、センサ本体４０上でのコネクタ４４の径方向の保持を保証する。

２０ 固定型要素、２２ 回転要素、４ センサユニット、４０ センサ本体、４０１ 感知セル、４０３ 接続装置、４０３５ プラグ範囲、４０７、４２ ターゲット、４４ 出力コネクタ、４４４８、４４６ 接続ピン、４４６０ クランプ部分、４４６２ 孔、４４６４ プラグ部分、４４６６ 長手方向スロット、５０ 接続ケーブル、５０１，５０２，５０３，５０４ 接続電線、Ａ 軸受組立体、Ｆ１ 押圧接触、Ｄ１ 直径、Ｄ２ 寸法、Ｘ−Ｘ’ 回転軸線

Claims (13)

1. 固定型要素（２２）に対する回転要素（２０）の角度位置を感知するためのセンサユニット（４）であって、
   前記センサユニットが、前記回転要素（２０）と固着されたターゲット（４２）と、所定の複数の感知セル（４０１）と、を備え、各感知セル（４０１）が、電力供給を提供し、前記感知セル（４０１）によって送られたデータを伝達し且つ各感知セル（４０１）をグランドに接続するように構成された接続装置（４０３）に接続され、前記センサユニット（４）が、少なくとも２つの接続電線（５０１，５０２，５０３，５０４）を備える接続ケーブル（５０）を介して、前記センサユニット（４）を受信装置、電力供給システム及び前記グランドに電気的に接続するための出力コネクタ（４４）を備え、
   前記コネクタ（４４）が、前記接続ケーブル（５０）の各電線（５０１−５０４）のために、前記電線（５０１−５０４）の端部を受けるように構成されたクランプ部分（４４６０）と、前記接続装置（４０３）との押圧接触（Ｆ１）をなすように構成されたプラグ部分（４４６４）と、を有する接続ピン（４４６）を備えていることを特徴とするセンサユニット。
2. 各クランプ部分（４４６０）が、孔（４４６２）を有し、電線（５０１−５０４）の端部が、前記孔（４４６２）を通して挿入されることを特徴とする請求項１に記載のセンサユニット。
3. 前記プラグ部分（４４６４）が、前記接続装置（４０３）のプラグ範囲（４０３５）内に挿入されるように構成された長円形状を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサユニット。
4. 各プラグ部分（４４６４）が、前記プラグ部分（４４６４）が弾性変形することを可能にする長手方向スロット（４４６６）を備えていることを特徴とする請求項３に記載のセンサユニット。
5. 前記接続装置（４０３）の前記プラグ範囲が、円形孔（４０３５）であることを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサユニット。
6. 前記円形孔（４０３５）の直径（Ｄ１）が、前記接続ピン（４４６）の加圧されていない前記プラグ部分（４４６４）の横方向の寸法（Ｄ２）よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のセンサユニット。
7. 前記接続装置が、環状のプリント基板（４０３）であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサユニット。
8. 前記出力コネクタ（４４）が、プラスチック材料から形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサユニット。
9. 前記接続ピン（４４６）が、前記出力コネクタ（４４）内にオーバーモールドされることを特徴とする請求項８に記載のセンサユニット。
10. 前記接続ピン（４４６）が、その製造後に前記出力コネクタ（４４）内に取り付けられることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のセンサユニット。
11. 前記出力コネクタ（４４）が、センサ本体（４０）に固定され、前記センサ本体（４０）内では、前記感知セル（４０１）及び前記接続装置（４０３）がスナップ結合によって取り付けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサユニット。
12. 前記出力コネクタ（４４）が、前記回転要素（２０）の回転軸線（Ｘ−Ｘ’）と反対に向けられ且つ前記センサ本体（４０）の表面（４０７）と協働するように構成された少なくとも１つの径方向保持停止部（４４４８）を備えていることを特徴とする請求項１１に記載のセンサユニット。
13. 軸受（２）と、請求項１から１２のいずれか一項に記載のセンサユニット（４）と、を備える軸受組立体（Ａ）。

Images