JP2537571B2 - かじ取り軸の方向及び速度検知装置 - Google Patents

かじ取り軸の方向及び速度検知装置

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JP2537571B2 JP3000517A JP51791A JP2537571B2 JP 2537571 B2 JP2537571 B2 JP 2537571B2 JP 3000517 A JP3000517 A JP 3000517A JP 51791 A JP51791 A JP 51791A JP 2537571 B2 JP2537571 B2 JP 2537571B2
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    • G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
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    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多重ホールセンサ要素の
入っている着脱自在な又はクリップ留めセンサ取付台を
用いる車両かじ取り軸の速度、方向及び角度位置を検知
する新規な手段を提供する。
【０００２】
【従来の技術】電子制御装置（ＥＣＵと略記する）が情
報をセンサから集めて今日の自動車における多くの重要
な機能の動作を指令する。ＥＣＵが著しく関係している
四つの主要部門、すなわち、（１）エンジン、（２）変
速機、（３）懸架装置及び（４）アンチロック制動／け
ん引制御装置がある。これらの場合のすべてにおいて、
構成要素の回転運動又は位置変化の信号は、ＥＣＵに送
られ、ＥＣＵは各信号を運転条件に理想的な計算又は計
画された値と比較する。次に、ＥＣＵは理想的条件から
のずれを最小にするために、制御された機能に変化を起
こす。この計画が有効に作用するためには、高い信頼性
と良好な分解能を有し、経済的なセンサ装置を必要とす
る。
【０００３】自動車において運動や位置を検知するため
に、四つの全く異なる装置が案出された。すなわち、
（１）受動的又は可変リラクタンスセンサ、（２）ホー
ル効果センサなどの能動的センサ、（３）光学的センサ
及び（４）加速度計である。可変リラクタンスセンサは
車両速度の検知用のアンチロック制動装置と自動変速機
出力速度の検知に主に用いられている。ホール効果セン
サは、ほとんど点火装置において用いられ、光学的セン
サ及び加速計は、懸架制御装置において用いられる。
【０００４】乗客の乗心地の主な改良点の中には自動車
の乗車特性を改良した結果として達成されたものがあ
る。これらの改良点は、とりわけ、能動的及び半能動的
懸架装置を導入することによって達成された。従来の装
置は、乗心地制御ＥＣＵに入力される横加速度を検知す
る。横加速度を得る方法にはいくつかある。一つのよく
用いられている方法はかじ取り軸の回転位置の情報（か
じ取り輪の角度）及び計算によって加速度を求めるため
の車両速度を用いることである。
【０００５】自動車のかじ取り軸の位置を検知する必要
は、能動懸架装置、電子動力かじ取り装置補助装置、安
全な運転者警報装置及び四輪かじ取りがあるために生じ
た。そのようなものとして、様々なセンサが速度、方向
及び基準パルス（すなわち、真の位置）を検出するため
に案出された。かじ取り輪の角度情報を得る従来の手段
は、光学センサ装置又は加速度計である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車のか
じ取り軸の速度、方向及び位置を検出するためにホール
効果センサを使用することを目的としている。本発明で
は、センサ軸受として既存のかじ取り軸支持軸受を利用
できるようにする。さらに、重量と費用の節約、ごみや
異物に対する不敏感性、簡単な取付け、高い分解及び直
の基準位置を容易に達成する方法を達成できることを目
的としている。
【０００７】さらに、本発明は、「クリップ留め」セン
サ取付け、方向性検知及び基準パルス認識という追加の
利点で従来の光学的センサに対してずっと簡単になった
設計を提供できるようにしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】簡単に述べると、かじ取
り軸の方向と速度を検知する装置は、細長い内輪、細長
い外輪及び両軌道輪の間に配設された転動要素を有する
かじ取り軸支持軸受を備えている。内輪は、外輪に対し
て相対的に回転できる。符号器が内輪に取り付けられ
る。着脱式センサ取付け台がかじ取り軸支持軸受の外輪
につけられる。第１のセンサと第２のセンサが符号器か
らの半径方向の磁界を検知するためにセンサ取付け台の
中に取付けられる。
【０００９】
【実施例】代表的光学センサ装置が図１に示され、光学
センサケース１がかじ取り軸支持軸受２に接続されてい
る。軸受２はかじ取り軸３に取付けられる。光学センサ
ケース１は隣接した電気ピンコネクタ４によって電力を
供給される。かじ取り軸３の速度と方向は、光学センサ
ケース１の中に入れられた２組の送受センサ（図示な
し）の直角離角を用いて達成される。各センサの直角離
角は、スロット付き円板の幾何学的形状を介して得られ
る。
【００１０】図１から見ることができるように、かじ取
り軸の中に光学センサ装置を収容するにはかなりの領域
が必要である。かじ取り軸のまわりに光学センサを用い
るその他の欠点は、関連するコスト、重量及びサービス
である。サービスが複雑になるのは、個別軸受をかじ取
り軸の上に置かなければならないからである。光学セン
サの保守は、光学センサが自動車の本質的に汚い環境で
は見出されない清浄な環境を必要とするので、特有の問
題である。さらに、光学装置ががじ取り車の軸の真の位
置を検出できるかどうかは、確かでない。
【００１１】本発明によるセンサ軸受は、内輪と外輪を
拡張することによるかじ取り軸支持軸受の設計し直しを
含んでいる。軸受の内側部材すなわち回転部材は、符号
器、すなわち、多極磁石リングを受入れるように拡張さ
れる。軸受の外側部材すなわち固定部材は、外輪へセン
サ取付け台及び保護おおいの添付又はクリップ留めを可
能にするように拡張されている。
【００１２】独特な着脱式又はクリップ留めセンサ取付
け台には第１のセンサ及び第２のセンサ、すなわち、ホ
ール効果センサが入っている。これらのセンサは、磁石
リングの半径方向の磁界を検出するために多極磁石リン
グに向かい合せに置かれている。それらのセンサは、出
力信号の位相が異なっている、すなわち、一つのセンサ
の出力信号は、他のセンサから９０゜離れているような
具合に配置されている。二つの出力信号の相対位置を電
子的に監視することによって、方向情報を導出できる。
【００１３】ホール効果センサは、センサ取付け台の中
に入っている。多極磁石リングがかじ取り軸支持軸受の
内輪に取付けられる。多極磁石リングがホール効果セン
サに対して回転すると、ＥＣＵに送られる制御信号が作
られる。制御信号は、かじ取り車の軸の相対速度を表
す。互いに位相の異なっている制御信号を発生するよう
に、円周方向に隔置された二つのホール効果センサを用
いることによって、かじ取り軸の方向を検出できる。
【００１４】基準パルスが望まれる場合には、第３のホ
ール効果センサをクリップ留めセンサ取付け台に組込み
できる。その場合には、単極磁石が磁石支えの中に配置
される。磁石支えは、細長い内輪すなわち回転軌道輪に
調節可能に接続される。基準パルス位置決めのために
は、磁石支えに配置された突起部が絶対又は真の基準パ
ルスを設定するためにかじ取り軸にあるスロットの中に
はまる。なお、センサ取付け台組立体のかじ取り軸のま
わりの円周方向の位置は、センサ取付け台の二また部分
を軸取付けブラケットに抱き合せることによって確実に
される。
【００１５】本発明は、かじ取り軸１１の方向と速度を
主に検知するのに用いられる軸受センサ組立体１０が描
かれている図２及び図３がある添付図を参照することに
よって最もよく説明できる。軸受センサ組立体１０は、
細長い内輪１３、細長い外輪１４及びそれらの間に配置
された転動要素２２を有するかじ取り軸支持軸受１２を
備えている。内輪１３は、Ｏリング２８を介してかじ取
り軸１１のまわりに保持される。外輪１４は、環状みぞ
２４を備えている。外輪１４は、外輪の部分２６を取り
巻く残部より大きい直径の軸方向部分を有する環状部材
２５によってかじ取り軸支持軸受ケース２１に対して適
正な軸方向位置に保たれる。軸受クリップ１５が環状部
材２５と環状みぞ２４によって形成された外輪１４にあ
る肩との間にはまる半径方向に伸びる部分をもってい
る。内輪１３は、外輪１４に対して相対的に回転でき
る。
【００１６】符号器２０がかじ取り軸支持軸受１２の内
輪１３に取付けられ、着脱式センサ取付け台１６が外輪
１４に付けられている。センサ取付け台１６には、第１
のセンサ１７と符号器２０に対向して置かれた第２のセ
ンサ１８があり、第１のセンサ１７及び第２のセンサ１
８は、符号器２０によって発生された半径方向の磁界を
検出できる。センサ１７及び１８はホール効果検出器で
あるのが好ましい。
【００１７】センサ１７と１８は、一方のセンサの出力
信号が他方のセンサの出力信号と位相が異るようにして
センサ取付け台の中に入れられている。センサ（１７、
１８）の上方に電気的一体コネクタ１９がある。コネク
タ１９はセンサ組立体１０の一体部分であり、センサ取
付け台１６と同じ材料でできている。センサ取付け台１
６はまた回路板（図示なし）及び任意の他の望ましい構
成部品も含むことができる。センサ（１７，１８）及び
電気コネクタピンは予成形プラスチック取付け台１６の
中に挿入される回路板に、普通は、はんだ付けされてい
る。そのあとで、センサ（１７，１８）のうしろ及び回
路板を貫通して充てんするためにポッテイング（封入注
型）材料が用いられる。
【００１８】符号器２０は、複数の永久磁化された磁極
セグメントを有する多極磁石リングである。各磁極セグ
メントは、北極と南極を有し、各磁極が反対の極性の二
つの極の間にあるように配置されている。
【００１９】保護おおい２３がナットやボルトなどの自
由に動く磁気粒子から符号器２０を守るためにかじ取り
軸支持軸受１２のまわりに配置されている。保護おおい
２３は、どんな大きな磁性粒子も符号器２０にくっつい
てかじ取り車（図示なし）の回転を止めないようにす
る。保護おおい２３は外輪１４に接続され、センサ（１
７，１８）を符号器２０の直接向かい合せに置くことが
できるように穴を備えている。保護おおい２３は、任意
の適当なプラスチックで形成される。
【００２０】自由選択的には、第３のセンサ３０が第１
のセンサ１７及び第２のセンサ１８に直交してセンサ取
付け台に配設され、基準パルス磁石３１が符号器２０の
出力を生じないような方法で環状磁石支え３２の中に配
設される。基準パルス磁石は単極磁石である。
【００２１】磁石支え３２はまた、基準パルス磁石３１
のかじ取り軸１１のまわりのあらかじめ定めた円周方向
の取付け位置を維持する手段を備えている。あらかじめ
定めた円周方向の取付け位置を維持する手段は、磁石支
え３２の自由端にある突起３３であり、かじ取り軸１１
の中に配置されたスロット３４にはまる。
【００２２】図４は、第１のセンサ４１、第２のセンサ
４２、第３のセンサ４３及び電気的又は一体コネクタ４
４を有するセンサ取付け台４０の好適実施例を示してい
る。センサ取付け台４０はプラスチックで形成され、１
対のたわみ指４５と４６を備えている。たわみ指４５と
４６は、かじ取り軸（図示なし）の外側部分のまわりに
置かれ、かじ取り軸のほとんど全周に伸びている。たわ
み指４５と４６はセンサ（４１，４２及び４３）を軸受
の外径まで引き上げ、センサを適当な符号器に向かい合
せて適当に位置決めする作用をする。
【００２３】着脱式センサ取付け台４０の設計は、セン
サ装置をかじ取り軸にかぶさっているどの部品も取除か
ずに容易に組立体、分解できるようにする。したがっ
て、このセンサ装置の手入れは、非常に簡単でセンサが
取替えを必要とする場合に特に簡単である。
【００２４】センサ取付け台４０の円周方向の位置はセ
ンサ取付け台４０の二また部分４７と４８を軸取付けブ
ラケット（図示なし）に抱き合せることによって確実に
される。
【図面の簡単な説明】
【図１】かじ取り軸のまわりに配設された従来の光学セ
ンサの斜視図である。
【図２】本発明による着脱式センサ取付け台を有するか
じ取り軸の軸受の正面図である。
【図３】図２の線ＡーＡに沿った側面断面図である。
【図４】本発明によるセンサ取付け台の正面図である。
【符号の説明】
１０ 軸受センサ組立体 １１ かじ取り軸 １２ かじ取り軸支持軸受 １３ 内輪 １４ 外輪 １５ 軸受クリップ １６ センサ取付け台 １７，１８ センサ １９ コネクタ ２０ 符号器 ２２ 転動要素 ３０ センサ ３１ 基準パルス ４０ センサ取付け台 ４１，４２，４３ センサ

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 細長い内輪と、細長い外輪と、前記内輪
    と前記外輪の間に配設された転動要素を備え、前記内輪
    が前記外輪に対して相対的に回転可能になっているかじ
    取り軸支持軸受と、 前記内輪に取付けられた符号器と、 前記かじ取り軸支持軸受の前記外輪に付けられる着脱式
    センサ取付け台と、 前記センサ取付け台にある第１のセンサ及び第２のセン
    サとを備え、該センサは、磁界がセンサを通り越して回
    転するとき、前記符号器からの磁界を検知するようにさ
    れていること、を特徴とするかじ取り軸の方向及び速度
    検知装置。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２のセンサがホール効果
    センサであることをさらに特徴とする請求項１に記載の
    検知装置。
  3. 【請求項３】 前記符号器が複数の永久磁化された磁極
    セグメントを有する多極磁石リングであることをさらに
    請求項１に記載の検知装置。
  4. 【請求項４】 各磁極セグメントが北極及び南極を有
    し、各セグメントは、各磁極が反対極性の二つの磁極の
    間にあるように配置されていることをさらに特徴とする
    請求項３に記載の検知装置。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２のセンサは、一方のセ
    ンサの出力信号が他方のセンサの出力信号と位相が異な
    るようにして前記センサ取り付け台に位置決めされてい
    ることをさらに特徴とする請求項１に記載の検知装置。
  6. 【請求項６】 前記センサ取付け台がまた一体コネクタ
    及び回路板を備えていることを特徴とする請求項１に記
    載の検知装置。
  7. 【請求項７】 前記センサ取付け台が任意のプラスチッ
    ク材料で形成されていることをさらに特徴とする請求項
    １に記載の検知装置。
  8. 【請求項８】 前記センサ取付け台が前記かじ取り軸支
    持軸受を保持できることをさらに特徴とする請求項１に
    記載の検知装置。
  9. 【請求項９】 前記符号器を自由に動ける粒子から保護
    するために保護おおいが前記かじ取り軸支持軸受のまわ
    りに配置されていることを特徴とする検知装置。
  10. 【請求項１０】 前記保護おおいが前記外輪に接続さ
    れ、前記第１及び第２のセンサを前記符号器に直接向か
    い合せに置くことができるようにする穴を備えているこ
    とをさらに特徴とする請求項９に記載の検知装置。
  11. 【請求項１１】 前記保護おおいがプラスチックで形成
    されていることをさらに特徴とする請求項９に記載の検
    知装置。
  12. 【請求項１２】 第３のセンサが前記第１及び第２のセ
    ンサに直角に前記センサ取付け台に位置決めされ、基準
    パルス磁石が前記符号器の出力に変化をもたらさないよ
    うにして磁石支え内に位置決めされ、前記基準パルス磁
    石が通ると前記第３のセンサが基準パルスを検知するこ
    とをさらに特徴とする請求項１に記載の検知装置。
  13. 【請求項１３】 前記基準パルス磁石が単極磁石である
    ことをさらに特徴とする請求項１２に記載の検知装置。
  14. 【請求項１４】 前記磁石支えが前記基準パルス磁石の
    前記かじ取り軸上のあらかじめ定めた円周方向の取付け
    位置を維持する手段を備えていることを特徴とする請求
    項１２に記載の検知装置。
  15. 【請求項１５】 あらかじめ定めた円周方向の取付け位
    置を維持する前記手段が前記かじ取り軸内のスロットに
    はまる突起であることをさらに特徴とする請求項１に記
    載の検知装置。
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