JP4247011B2 - 圧入式エキサイタリング・アセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は速度検出装置に関し、特に自動車の車軸の速度を測定する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンチロック・ブレーキ・システムおよびトラクション・コントロール・システムの出現により、自動車の個々のホイールの正確な速度を測定する必要が生じて来た。その結果、車軸回転の測定によりホイール速度を測定する速度検出装置を備えた自動車が増えている。
【０００３】
一般的には鉄製の、言い換えれば磁性を有するエキサイタリングが使用され、これは車軸と共に回転するようになっている。車軸の回転に対して固定されたセンサがエキサイタリングの歯部の近傍に配設される。エキサイタリングが可変リラクタンスセンサの近傍で回転するとき、エキサイタリングの歯部はセンサ内の磁石が生じる磁束内を通過する。歯部が磁束内を通過するとき、センサ内のコイルに電圧が生じる。電圧の大きさはセンサの設計パラメータに加えてエキサイタリング歯部の速度、サイズに相関し、センサとエキサイタリング歯部との距離に反比例する。エキサイタリング・アセンブリはまた（ホール効果）アクティブセンサとも同様に作動する。センサは車軸の角速度を計算するコントロールシステムに連結される。最良のセンサ設計はコントロールシステムの必要とするもの次第である。この計算は、単位時間当りに検出される歯数の入力とエキサイタリングの既知の歯数を使って行われる。加速または減速時の車軸の瞬間速度は、エキサイタリングの有限な歯数のためこれらの速度検出装置で直接には測定できない。このように、これらの装置の精度はエキサイタリングの歯数により制限される。より高精度の速度測定には、より多くの歯を有する大径のエキサイタリングが使用される。
【０００４】
複数の速度検出装置が従来使用されている。従来の速度検出装置の一例としては、特許文献１に開示される環状エキサイタリングがある。他の例としては特許文献２に開示されるものがある。このロールベアリング装置にはエキサイタリングが一体化されている。
【０００５】
エキサイタリングまたはターゲットは、被駆動車軸のディファレンシャル部に搭載されることが従来知られている。この位置では通常、車軸アセンブリ内のディファレンシャルハウジングが一般的にアクスルチューブよりも径が大きいので、より大きなホイールを収容することが可能となる。ディファレンシャルの近傍に速度検出装置を設ける欠点は、トルク負荷時またはトルク・ワインドアップ時に車軸の弾性捩れにより速度測定が不正確となることである。車軸が捩れている間は実際の車輪速度は測定されない。
【０００６】
別法として、車軸のホイール・ベアリング・アセンブリと一体化した速度検出装置が公知である。この位置ではトルク・ワインドアップによる誤差は低減されるが、複雑度と重量が増大する。更に、ベアリング・アセンブリはコストが増大し、別のシール・アセンブリが必要となることもある。上記の速度検出装置は夫々所期の目的には十分に機能しているが、より簡単な構造で、設置が容易であり、ホイールの実速度をより正確に測定することができるようなエキサイタリング・アセンブリの改良が必要である。
【０００７】
【特許文献１】
米国特許第５０６７３５０号明細書
【０００８】
【特許文献２】
米国特許第５９６７６６９号明細書
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様は、車軸アセンブリと、該車軸アセンブリ内の車軸の回転パラメータを測定するようになっているコントローラに信号を送るようになった複数のセンサと、該車軸と共に回転するように取付けられたエキサイタリングを含みかつ該リングの第一の端部の周囲に突出する環状縁部を有するエキサイタリング・アセンブリと、該縁部の環状端部の放射状に突出する環状面を拘束するようになっていてかつ該車軸アセンブリ内に該縁部と同軸に取付けられる外側部材とを有する自動車であって、該リングは該車軸のシャフトを収容する孔を有しかつ該リングの第二の端部に沿って軸方向に延長する歯を有し、該センサは該エキサイタリングの該歯を検出するような位置に設けられることを特徴とする自動車である。
【００１０】
本発明の他の態様は、アクスルチューブと、該アクスルチューブに挿通される車軸と、該アクスルチューブ内の内側孔と、該車軸の回転パラメータを検出するセンサ手段と、該内側孔に圧入されるエキサイタリング・アセンブリとを有する車軸アセンブリであって、該エキサイタリング・アセンブリはエキサイタリングと外側部材を有し、該エキサイタリングは、第一の端部の周囲に突出する環状縁部と、第二の端部に沿って放射方向に延長する軸方向歯と、該車軸の径を収容する同軸の孔とを有し、該センサ手段は該エキサイタリングの該歯を検出可能な位置に設けられ、該外側部材は、該縁部の環状端部の放射状に突出する環状面を拘束するように該縁部と同軸に該内側孔に締り嵌めされることを特徴とする車軸アセンブリである。
【００１１】
本発明のさらに他の態様は、エキサイタリングと外側部材とを有するエキサイタリング・アセンブリであって、該エキサイタリングは、第一の端部の周囲に突出する環状縁部と、車軸の径を収容する同軸の孔と、第二の端部に沿って軸方向に延長する放射方向歯を有し、該縁部は第一の放射方向に突出する環状端面と第二の放射方向に突出する環状端面とを有し、該外側部材は、該縁部の該第一と第二の環状面を拘束するように該縁部と同軸に配設され、該車軸の回転運動に対して拘束されるようになっていることを特徴とするエキサイタリング・アセンブリである。
【００１２】
本発明の別の態様は、第一の端部の周囲に突出する環状縁部と、第二の端部に沿って軸方向に延長する放射方向歯と、車軸の径を収容する同軸の孔を有するエキサイタリングであって、該縁部は第一の環状端面と第二の環状端面と外側周面とを有することを特徴とするエキサイタリングである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、アクスルチューブ内に締り嵌めまたは圧入可能なエキサイタリング・アセンブリを提供することにある。エキサイタリングは歯を有し、車軸に取付けられる。センサがエキサイタリングの歯の近傍でアクスルチューブに取付けられる。車軸が回転すると、センサはエキサイタリングの歯の移動を検出する。アセンブリの精度はセンサと歯の間隔（通常数ミリメートル以下）に反比例する。エキサイタリングは、リングに一体化された縁部を取囲む外側部材に対して回転する。外側部材の外径は、これがアクスルチューブの内径に圧入されるような寸法で形成される。アクスルチューブにはホイール・ベアリング孔の内側にこれを圧入するための孔を設けても良い。外側部材はプレス加工金属から形成されるかまたは圧入に耐えるように同様に形成される。外側部材の周囲には溝が設けられ、オイルがエキサイタリング・アセンブリを通って流れ、ホイールベアリングを潤滑するようになっている。スペーサが外側部材内でエキサイタリングの縁部の近傍に配設されることにより、最終のアセンブリが正確な間隔で配設される。スペーサはアセンブリの騒音を抑制するのにも役立つ。更にスペーサには、エキサイタリング・アセンブリを通ってオイルが流れるのを可能とする切欠きが備わっている。エキサイタリング・アセンブリを圧入して取付けることにより、センサをエキサイタリングの歯の所要の近接位置に配設するためにエキサイタリングの位置合せや位置調整をする必要がなくなるので組立てが簡単になる。
【００１４】
エキサイタリングは、車軸を担持するベアリング間のアクスルチューブ内に圧入される。エキサイタリング・アセンブリは、ホイールベアリングの取付けに先立って車軸アセンブリの製造時にアクスルチューブ内に取付けることができる。このようにホイールベアリングの近接位置にエキサイタリング・アセンブリを配設することにより、車軸を取付ける時に車軸とエキサイタリング孔を整列させることが容易になる。またこの位置によりトルク・ワインドアップによる速度検出の誤差は低減される。エキサイタリングの直径は通常のホイールベアリング速度センサ・リングより大きいので速度測定がより正確になる。
【００１５】
ホイールベアリングの近傍にエキサイタリングを配設する別の利点は、車軸の撓み量がベアリングの近傍ではベアリングから離れた位置より少ないことである。車軸の撓みの減少によりセンサと歯部間の間隔の変動が低減するので、感度が増す。車軸の撓みの減少によりセンサと歯部間の最大距離が低減するので、同じく感度が増す。
【００１６】
以下、本発明の一実施例について説明するが、下記の実施例の説明は単に例示的なものであり、本発明およびその適用を限定するものではない。
【００１７】
概して本発明は、アクスルチューブ内に取付けられる速度検出装置に関する。図１および図２には、四輪駆動車１０の車軸アセンブリ１２が概略的に示されている。車軸アセンブリ１２は車輪１４を相互に連結する。コントローラ１６はセンサ１８からのデータを受け取る。このデータは車軸２０の回転パラメータに関する。センサ１８は車軸アセンブリ１２に連結される。コントローラ１６はアンチロックブレーキシステム、トラクションコントロールシステム、アダプティブ四輪駆動システム等にデータを供給する。車軸２０はアクスルチューブ２２内のディファレンシャルベアリング２４およびホイールベアリング２６に回転自在に担持される。センサ１８はエキサイタリング２８に極めて接近してアクスルチューブ２２に取付けられる。実施例ではエキサイタリング２８には、車軸２０に締り嵌めされるような寸法で形成されたインサート３０が備わっている。従って、エキサイタリング２８は車軸２０と共に回転するように取付けられる。
【００１８】
引き続き図２を参照して説明すると、エキサイタリング・アセンブリ３２は縁部３４を備えたエキサイタリング２８を有する。エキサイタリング・アセンブリ３２は外側部材３６も有する。縁部３４の周囲は外側部材３６内に嵌め込まれ、これに対して回転自在である。外側部材３６はアクスルチューブ２２のエキサイタリング用車軸孔３８内に圧入される。アクスルチューブ２２のホイールベアリング孔４０内にはホイールベアリング２６が取付けられている。
【００１９】
図３にエキサイタリング・アセンブリ３２が車軸２０の軸方向に直交して切断された断面図を示す。エキサイタリング２８の内面４２はインサート３０に取付けられる。好ましくはこのインサートはエラストマ材である。インサート３０には、これと車軸２０間にオイルが流れるように設けられた通路４４が備わっている。インサート３０の内面４６は、エキサイタリング２８が車軸２０と共に回転できるように車軸２０に締り嵌めされる。実施例ではオイル通路４４はインサート３０の内面内に形成されてインサート３０の内面４８をなす。
【００２０】
引き続き図３を参照に説明すると、エキサイタリング２８は歯５０を備えている。図２にも示されるが、センサ１８は、エキサイタリング２８が車軸２０の軸を中心に回転するとき、歯５０の有無を検出する。実施例では５５個の歯５０がエキサイタリング２８の周囲に等間隔に配設される。良く知られるように、センサ１８はエキサイタリング２８の回転パラメータの計算用のコントローラ１６に連結することができる。回転パラメータはホイール速度、加速度を含む。これらの回転パラメータは、車速、即ちホイール速度を必要とするアンチロックブレーキシステム、トラクションコントロールシステム、トルク可変四輪駆動システムまたは他のシステムに入力として使用することができる。米国特許第5,332,060号にはコントロールシステムの一例が開示されるが、その開示内容は先行技術として本説明に含まれる。
【００２１】
エキサイタリング２８が可変リラクタンスセンサ１８の近接位置で回転するとき、エキサイタリング２８の歯５０はセンサ１８内の磁石により生じる磁束内を通過する。歯５０が磁束内を通過するとき、センサ１８内のコイルに電圧が生じる。電圧の大きさはセンサ１８内の設計パラメータに加えてエキサイタリングの歯５０の寸法、速度に相関する。大径のエキサイタリングはより多くの歯を備えるので回転パラメータの測定精度が増す。更に、大径のエキサイタリングではより大きな歯、より速い周辺速度が可能となるので当該装置の感度が増し、また製造許容値の増大、コスト削減が可能となる。電圧の大きさはセンサ１８とエキサイタリングの歯５０との距離に逆比例する。シャフトの撓みが小さければ小さい程、間隙の変動が小さく、最大の間隙が小さくなり、因って感度が改良される。エキサイタリング・アセンブリはまた（ホール効果）アクティブセンサとも同様に作動する。
【００２２】
図４は車軸２０の軸に沿って切断されたエキサイタリング・アセンブリ３２の断面図が示されている。図示のようにエキサイタリング２８の縁部３４は外側部材３６内に配設されている。縁部３４の第一環状面５４に近接してスペーサ５２が配設される。外側部材３６はエキサイタリング２８の縁部３４とスペーサ５２を取り囲んでいる。外側部材３６により車軸２０の軸を中心としたエキサイタリング２８の回転が可能となる。設置時にエキサイタリング２８は、外側部材３６と縁部３４の第１、第２径方向突出環状面５４、５６間の相互作用によりセンサ１８に対して軸方向の移動が制限される。
【００２３】
図５は外側部材３６の好適な実施例を示し、これは外側部材３６の軸方向に沿って形成された周方向凹部５８を備える。凹部５８によりオイルがエキサイタリング・アセンブリ３２を通って流れるのが可能となる。図６は外側部材３６の他の実施例を示し、これに設けた周方向切欠け６０によりオイルがエキサイタリング・アセンブリ３２を通って流れるのが可能となる。
【００２４】
図７はスペーサ５２の好適な実施例を示す。外側孔６２によりオイルがエキサイタリング・アセンブリ３２を通って流れるのが可能となる。図８はスペーサ５２の他の実施例を示す。これに設けられた内側孔６２によりオイルがエキサイタリング・アセンブリ３２を通って流れるのが可能となる。別法として、縁部にコーティングをしてスペーサとして用いることもできる。なお、コーティングはスペーサと同様に騒音を減じるように働く。
【００２５】
上記の本発明の好適な実施例は本発明を限定するためのものではなく、記載された請求の範囲から逸脱することなしに上記実施例に様々な変更、改変、改良を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を取付けた自動車を例示する概略図である。
【図２】図２は、本発明を取付けた自動車の車軸アセンブリの１図の２−２線に沿って切断した断面図である。
【図３】 図３は、図２の３−３線に沿って切断したエキサイタリング・アセンブリの断面図であり、エキサイタリングの歯とインサートの通路を示す。
【図４】図４は、車軸の軸に沿って切断されたエキサイタリング・アセンブリの断面図であり、エキサイタリングの縁部を示す。
【図５】図５は、エキサイタリング・アセンブリの軸に直交する方向に切断されたエキサイタリング・アセンブリの外側部材の断面図であり、オイルを流すための凹部を示す。
【図６】図６は、エキサイタリング・アセンブリの外側部材の他の実施例であり、オイルを流すための切欠けを示す。
【図７】図７は、エキサイタリング・アセンブリの軸に直交する方向に切断されたエキサイタリング・アセンブリの内部に用いられるスペーサの断面図である。
【図８】図８は、エキサイタリング・アセンブリの内部に用いられるスペーサの他の実施例である。

Claims (15)

1. 車軸アセンブリと、該車軸アセンブリ内の車軸の回転パラメータを測定するようになっているコントローラに信号を送るようになった複数のセンサと、該車軸と共に回転するように取付けられたエキサイタリングを含みかつ該リングの第一の端部の周囲に突出する環状縁部を有するエキサイタリング・アセンブリと、該縁部の環状端部の放射状に突出する環状面を拘束するようになっていてかつ該車軸アセンブリ内に該縁部と同軸に取付けられる外側部材と、該外側部材内に配置されるスペーサとを有する自動車であって、該リングは該車軸のシャフトを収容する孔を有しかつ該リングの第二の端部に沿って軸方向に延長する歯を有し、該センサは該エキサイタリングの該歯を検出するような位置に設けられ、
   該スペーサは、外周面と内周面を有するリング状本体と、オイルが流れることを可能にする少なくとも一つの該内周面の切欠きとを有し、
   該リング状本体は、該外周面に沿って円周方向に切れ目がなく、該内周面に向かって内向きに放射方向に延在し、
   該切欠きは該外周面に向かって外向きに放射方向に延在すること
   を特徴とする自動車。
2. インサートが前記エキサイタリングの内面に取付けられ、該エキサイタリングと前記車軸間の相対的な回転を制止するように該車軸に接触することを特徴とする請求項１に記載の自動車。
3. 前記エキサイタリングは前記エキサイタリング・アセンブリ領域内のアクスルチューブ内におけるオイルの流れを促進する手段を有し、該手段は、該エキサイタリング・アセンブリの第一の軸方向端部から該エキサイタリング・アセンブリの第二の軸方向端部へオイルが流れることが可能となるように前記インサートの内面に設けられた通路を含むことを特徴とする請求項２に記載の自動車。
4. 前記外側部材は周方向表面に凹部を有し、該凹部によりオイルが前記エキサイタリング・アセンブリを通って流れることが可能となることを特徴とする請求項１に記載の自動車。
5. 前記外側部材は周方向表面に切欠きを有し、該切欠きによりオイルが前記エキサイタリング・アセンブリを通って流れることが可能となることを特徴とする請求項１に記載の自動車。
6. アクスルチューブと、該アクスルチューブに挿通される車軸と、該アクスルチューブ内の内側孔と、該車軸の回転パラメータを検出するセンサ手段と、該内側孔に圧入されるエキサイタリング・アセンブリとを有する車軸アセンブリであって、該エキサイタリング・アセンブリはエキサイタリングと外側部材と該外側部材内に配置されるスペーサとを有し、該エキサイタリングは、第一の端部の周囲に突出する環状縁部と、第二の端部に沿って放射方向に延長する軸方向歯と、該車軸の径を収容する同軸の孔とを有し、該センサ手段は該エキサイタリングの該歯を検出可能な位置に設けられ、該外側部材は、該縁部の環状端部の放射状に突出する環状面を拘束するように該縁部と同軸に該内側孔に締り嵌めされ、該スペーサは、外周面と内周面を有するリング状本体と、オイルが流れることを可能にする少なくとも一つの切欠きを該内周面に有し、該リング状本体は該外周面に沿って円周方向に切れ目がなく、該内周面に向かって内向きに放射方向に延在し、該切欠きは該外周面に向かって外向きに放射方向に延在することを特徴とする車軸アセンブリ。
7. インサートが前記エキサイタリングの内面に取付けられ、該エキサイタリングと前記車軸間の相対的な回転を制止するように該車軸に接触することを特徴とする請求項６に記載の車軸アセンブリ。
8. 前記エキサイタリングは前記エキサイタリング・アセンブリ領域内の前記アクスルチューブ内をオイルが流れることを可能とする手段を有し、該手段は、該エキサイタリング・アセンブリの第一の軸方向端部から該エキサイタリング・アセンブリの第二の軸方向端部へオイルが流れることが可能となるように前記インサートの内面に設けられた通路を含むことを特徴とする請求項７に記載の車軸アセンブリ。
9. 前記外側部材は周方向表面に凹部を有し、該凹部によりオイルが前記エキサイタリング・アセンブリを通って流れることが可能となることを特徴とする請求項６に記載の車軸アセンブリ。
10. 前記外側部材は周方向表面に切欠きを有し、該切欠きによりオイルが前記エキサイタリング・アセンブリを通って流れることが可能となることを特徴とする請求項６に記載の車軸アセンブリ。
11. エキサイタリングと外側部材と該外側部材内に配置されるスペーサとを有するエキサイタリング・アセンブリであって、該エキサイタリングは、第一の端部の周囲に突出する環状縁部と、車軸の径を収容する同軸の孔と、第二の端部に沿って軸方向に延長する放射方向歯を有し、該縁部は第一の放射方向に突出する環状端面と第二の放射方向に突出する環状端面とを有し、該外側部材は、該縁部の該第一と第二の環状面を拘束するように該縁部と同軸に配設され、該車軸の回転運動に対して拘束され、該スペーサは、外周面と内周面を有するリング状本体と、オイルが流れることを可能にする少なくとも一つの切欠きを該内周面に有し、該リング状本体は該外周面に沿って円周方向に切れ目がなく、該内周面に向かって内向きに放射方向に延在し、該切欠きは該外周面に向かって外向きに放射方向に延在するようになっていることを特徴とするエキサイタリング・アセンブリ。
12. インサートが前記エキサイタリングの内面に取付けられ、該エキサイタリングと前記車軸間の相対的な回転運動を制止するように該車軸に接触することを特徴とする請求項１１に記載のエキサイタリング・アセンブリ。
13. 前記エキサイタリングは前記エキサイタリング・アセンブリ領域内のアクスルチューブ内におけるオイルの流れを促進する手段を有し、該手段は、該エキサイタリング・アセンブリの第一の軸方向端部から該エキサイタリング・アセンブリの第二の軸方向端部へオイルが流れることが可能となるように前記インサートの内面に設けられた通路を含むことを特徴とする請求項１２に記載のエキサイタリング・アセンブリ。
14. 前記外側部材は周方向表面に凹部を有し、該凹部によりオイルが前記エキサイタリング・アセンブリを通って流れることが可能となることを特徴とする請求項１１に記載のエキサイタリング・アセンブリ。
15. 前記外側部材は周方向表面に切欠きを有し、該切欠きによりオイルが前記エキサイタリング・アセンブリを通って流れることが可能となることを特徴とする請求項１１に記載のエキサイタリング・アセンブリ。

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