JP5373447B2 - 車輪回転速度検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行車両の車輪の回転速度を検出する車輪回転速度検出装置に関する。

従来、建設機械や乗用車等の走行車両において、各車輪の回転速度を検出する車輪回転速度検出装置が用いられている。車輪回転速度検出装置の構成としては、車軸に取り付けられたパルスギヤと回転速度センサとを外部に露出した状態で各車輪の近傍に配置し、パルスギヤの回転を回転速度センサで検出するのが一般的である。ところが、このような構成では、パルスギヤおよび回転速度センサが露出していることから、パルスギヤのギヤ歯間に異物が詰まったり、パルスギヤや回転速度センサが損傷したりすることが考えられる。また、路面の凹凸により車輪がバウンドすることで、パルスギヤおよび回転速度センサ間のギャップが変化することも考えられる。そして、これらいずれの場合をとっても、車輪の正確な回転速度は検出できなくなってしまう。

ここで、検出された車輪回転速度は、例えば、アンチロックブレーキシステムや電子制御式ＬＳＤ（Limited Slip Differential）等の重要な電子制御デバイスの入力信号として用いられている。このため、近年は車輪回転速度検出装置について信頼性および耐久性の向上が求められているところ、前述したような従来の構成では、このような要求を満足することができなかった。そこで、パルスギヤや回転速度センサをアクスルハウジング内に設けた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１３３０３６号公報

しかしながら、特許文献１では、パルスギヤがアクスルハウジング内でディファレンシャルの出力軸に固定されているため、アクスルハウジングからシャフトを外すのが困難であり、メンテナンス性に問題があった。
また、特許文献１には、パルスギヤや回転速度センサをアクスルハウジング外部に設け、パルスギヤおよび回転速度センサをデフレクタで保護するようにした構成も示されている。しかし、このような構成では、パルスギヤおよび回転速度は部分的に保護されているに過ぎないため、信頼性および耐久性を確保することができない。

本発明の目的は、十分な信頼性および耐久性を確保することができる車輪回転速度検出装置を提供することである。

第１発明の車輪回転速度検出装置は、走行車両のアクスルハウジング内に設けられ、前記走行車両の車輪の回転速度を検出する車輪回転速度検出装置であって、前記アクスルハウジング内に収容されたディファレンシャルのデフケースにおいて、前記ディファレンシャルの出力軸を挿入するための出力軸挿入孔に挿入され、かつ前記デフケースに固定されたブッシュと、前記ブッシュに嵌挿されて前記出力軸の軸まわりに回転摺動自在に前記ブッシュに支持されるとともに、前記出力軸に対する前記軸まわりの回転不能に前記出力軸に嵌合されるカップリングと、前記カップリングに固定された回転体と、前記アクスルハウジング内に設けられ、前記回転体の回転速度を検出する回転速度センサとを備え、
前記カップリングにおける前記出力軸の軸方向の端部には、外周方向に突出した係止部が設けられ、前記ブッシュは、前記回転体と前記係止部とで前記軸方向に挟持され、前記デフケースの前記出力軸挿入孔に圧入されていることを特徴とする。

第２発明の車輪回転速度検出装置は、第１発明において、前記カップリングには、前記ディファレンシャルのサイドギヤに形成されたスプラインと同一形状のスプラインが形成され、前記出力軸は、当該スプラインを介したスプライン結合により前記カップリングおよび前記サイドギヤに嵌合していることを特徴とする。

第３発明の車輪回転速度検出装置は、第１発明または第２発明において、前記アクスルハウジングは、開口が形成されたハウジング本体と、前記開口を覆う蓋部材とを備え、前記回転速度センサは、センシング部が前記ハウジング本体内に露出した状態で当該ハウジング本体に固定され、前記ディファレンシャルは、前記蓋部材に支持されて前記蓋部材とともに前記アクスルハウジングから着脱自在に構成されるとともに、前記ブッシュ、前記カップリング、および前記回転体が取り付けられた状態で、着脱方向の直交面内の最大外形寸法が前記開口の内径寸法よりも小さいことを特徴とする。

第１発明によれば、車輪回転速度検出装置はアクスルハウジング内に設けられるため、車輪回転速度検出装置が、外部の砂塵や異物等にさらされることがない。このため、例えば、車輪回転速度検出装置を構成する回転体および回転速度センサ間の隙間が異物等で埋ったり、回転体や回転速度センサが損傷したりすることを防止できる。従って、車輪回転速度検出装置について、十分な信頼性および耐久性を確保することができる。

また、回転速度センサにより回転速度が検出される回転体は、カップリングに固定され、カップリングは、デフケースの出力軸挿入孔に挿入固定されたブッシュに回転摺動自在に支持されている。そして、カップリングは、出力軸に対する軸まわりの回転不能に出力軸に嵌合されている。これによれば、カップリングは、出力軸の回転に合わせて回転するが、径方向の移動は規制される。このため、カップリングに固定された回転体も径方向の移動が規制される。従って、出力軸の径方向の変位の有無にかかわらず、回転体と回転速度センサとの隙間が一定に保たれるので、回転速度の検出値に対する精度を向上させることができる。

また、カップリングの係止部、ブッシュ、および回転体は、この順番で出力軸の軸方向に沿って並んで設けられている。ここで、ブッシュは、カップリングを係止部で係止した状態で、ディファレンシャルの出力軸挿入孔に圧入されており、回転体は、カップリングに固定されている。すなわち、カップリングおよび回転体は、ディファレンシャルに圧入固定されたブッシュを挟持した状態で、互いが固定されている。これにより、ブッシュ、カップリング、および回転体は、出力軸の軸方向の移動が規制された状態で、ディファレンシャルに一体的に取り付けられていることになる。このため、例えば、路面の凹凸により車輪がバウンドした際に、カップリングや回転体が外れたり位置ずれを起こしたりすることがないため、車輪回転速度検出装置の信頼性や耐久性をさらに向上させることができる。また、出力軸をディファレンシャルに挿脱する際にも、カップリングや回転体が外れることがないため、アクスル全体としてのメンテナンス性を確保することができる。

第２発明の車輪回転速度検出装置によれば、出力軸は、同一形状のスプラインを介したスプライン結合によりカップリングおよびサイドギヤに嵌合している。これによれば、出力軸に対するカップリングの回転動作が規制される一方で、出力軸は、カップリングおよびサイドギヤの軸方向に挿脱自在となる。このため、カップリングに固定された回転体とともに出力軸およびカップリングが一体で回転するようにしつつ、出力軸をカップリングおよびサイドギヤに挿脱自在とすることができる。従って、アクスルハウジングから出力軸を容易に外すことができるので、アクスルのメンテナンス性を向上させることができる。

第３発明の車輪回転速度検出装置によれば、ディファレンシャルは、アクスルハウジングに形成された開口を覆う蓋部材とともに、アクスルハウジングから着脱自在に構成されている。また、ディファレンシャルは、ブッシュ、カップリング、および回転体が取り付けられた状態で、着脱方向の直交面内の最大外形寸法が、アクスルハウジングの開口の内径寸法よりも小さくなっている。このため、ディファレンシャルを蓋部材とともにアクスルハウジングから取り外す際に、ディファレンシャルが開口に引っ掛かることなく、蓋部材を外すだけで簡単にディファレンシャルを取り外すことができる。従って、車輪回転速度検出装置の一部を構成するブッシュ、カップリング、および回転体をディファレンシャルとともに容易にアクスルハウジングから取り出すことができるので、車輪回転速度検出装置単体としても、十分なメンテナンス性を確保することができる。また、ディファレンシャルを容易に取り外すことができるため、アクスルやディファレンシャルのメンテナンス性もより向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るアクスルを部分的に断面して示す平面図。 前記実施形態に係るアクスルを構成するディファレンシャルの断面図。 前記実施形態に係るアクスルを構成する蓋部材およびディファレンシャルの側面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔１〕アクスル１の構成
図１には、本実施形態の車輪回転速度検出装置が組み込まれたアクスル１が示されている。アクスル１はいわゆる全浮動式であり、図示しない車輪がベアリングを介してアクスルハウジング２に支持されている。アクスル１は、車輪にトルクを伝達するトルクシャフト（出力軸）３を備え、トルクシャフト３は、アクスル１に挿脱自在となっている。

アクスルハウジング２は、ハウジング本体２１および蓋部材２２を備えて構成さる。図２に示すように、ハウジング本体２１には、ディファレンシャル４の出し入れにも用いられる開口２１１が形成され、アクスルハウジング２内には、蓋部材２２に支持された状態で、ディファレンシャル４が収容されている。

図２において、ディファレンシャル４は、ディファレンシャル４の入力軸の回転駆動をうけて回転するデフケース４１およびサイドギヤ４２を備えている。デフケース４１には、ディファレンシャル４の出力軸であるトルクシャフト３を挿入するためのトルクシャフト挿入孔（出力軸挿入孔）４１１が形成され、トルクシャフト３は、ディファレンシャル４のサイドギヤ４２に、スプライン結合により挿脱自在に支持されている。ディファレンシャル４からの出力は、トルクシャフト３を伝わって車輪に伝達され、車輪の回転速度は、アクスルハウジング２内に設けられた車輪回転速度検出装置５により検出される。

〔２〕車輪回転速度検出装置５の構成
図２に示すように、車輪回転速度検出装置５は、ブッシュ５１、カップリング５２、パルスギヤ５３、および回転速度センサ５４を備えて構成される。
このうちのブッシュ５１は、円筒状に形成された軸受け部材である。このブッシュ５１は、デフケース４１に形成されたトルクシャフト挿入孔４１１に圧入され、圧入によりデフケース４１に固定されている。

カップリング５２は、円筒状に形成され、カップリング５２の軸方向の一端には、外周方向に延出した係止部５２１が形成されている。そして、カップリング５２は、ブッシュ５１に嵌挿されて回転摺動自在にブッシュ５１に支持されており、かつ係止部５２１によりブッシュ５１に係止されている。つまり、カップリング５２は、係止部５２１がブッシュ５１に係止されることで、ブッシュ５１に対する軸方向の移動が規制されている。

このようなカップリング５２には、ディファレンシャル４のサイドギヤ４２に形成されたスプラインと同一形状のスプラインが形成されており、カップリング５２およびサイドギヤ４２は、当該スプラインを介してトルクシャフト３に嵌合されている。すなわち、カップリング５２は、カップリング５２に挿入されたトルクシャフト３とスプライン結合されており、カップリング５２は、トルクシャフト３に対して軸まわりに回転不能にトルクシャフト３に嵌合されている。これにより、トルクシャフト３が、カップリング５２およびサイドギヤ４２の軸方向に挿脱自在とされる一方で、トルクシャフト３に対するカップリング５２の回転動作が規制されている。

パルスギヤ５３は、外周面に沿ってギヤが形成された環状部材であり、図３にも示すように、パルスギヤ５３の内周部には、キー溝５３１が設けられている。カップリング５２の外周部におけるキー溝５３１に対応する部分には、カップリング５２の軸方向の端部から軸方向に沿って延びるキー溝５２２が形成されており、このキー溝５２２，５３１にキー５５が嵌合することで、パルスギヤ５３がカップリング５２に対して回転不能に取り付けられている。

そして、パルスギヤ５３は、軸方向の一端側がブッシュ５１と当接し、他端側がパルスギヤ５３の外周部に取り付けられたスナップリング５６と当接している。つまり、パルスギヤ５３の軸方向の移動は、ブッシュ５１およびスナップリング５６により規制されている。これにより、パルスギヤ５３は、カップリング５２に固定されることになる。
なお、図３は、キー溝５２２，５３１およびキー５５をわかりやすくするために、スナップリング５６を外した状態で示してある。

筒状の回転速度センサ５４は、その先端に設けられたセンシング部５４１がハウジング本体２１内に露出した状態でハウジング本体２１に埋設されており、センシング部５４１とは反対の端部側にて、螺合によりハウジング本体２１に固定されている。このような回転速度センサ５４は、ディファレンシャル４がアクスルハウジング２内に収納されている状態で、ディファレンシャル４に取り付けられているパルスギヤ５３の直上に位置することになる。

〔３〕車輪回転速度検出装置５の作用および効果
以上のような構成の車輪回転速度検出装置５によれば、次のような作用および効果が得られる。

すなわち、トルクシャフト３は、スプライン結合によりカップリング５２に回転不能に支持され、カップリング５２は、デフケース４１のトルクシャフト挿入孔４１１に圧入されたブッシュ５１に回転摺動自在に支持されている。このため、トルクシャフト３の回転時には、トルクシャフト３、カップリング５２、およびパルスギヤ５３が一体で回転し、パルスギヤ５３の回転数が、回転速度センサ５４により検出される。車輪の回転数は、トルクシャフト３の回転数、すなわちパルスギヤ５３の回転数から一義的に定まるため、パルスギヤ５３の回転数を検出することで、車輪の回転数を求めることができる。

ここで、トルクシャフト３は、デフケース４１のトルクシャフト挿入孔４１１に嵌挿されたブッシュ５１およびカップリング５２を介して、デフケース４１に支持されている。これによれば、トルクシャフト３は、ブッシュ５１およびカップリング５２によって、トルクシャフト挿入孔４１１に対する径方向の位置決めがなされる。そして、トルクシャフト３が嵌挿されたカップリング５２は、ブッシュ５１に嵌挿されているため、カップリング５２の径方向の移動が規制される。このため、カップリング５２に固定されたパルスギヤ５３も径方向に変位することがなくなるので、パルスギヤ５３と回転速度センサ５４との隙間が一定に保たれる。

また、カップリング５２の係止部５２１、ブッシュ５１、およびパルスギヤ５３は、トルクシャフト３の軸方向に沿って並んで設けられている。そして、ブッシュ５１は、カップリング５２を係止部５２１で係止した状態でデフケース４１のトルクシャフト挿入孔４１１に圧入されており、パルスギヤ５３は、カップリング５２の外周部に回転不能に取り付けられている。つまり、つまり、ブッシュ５１、カップリング５２、およびパルスギヤ５３は、トルクシャフト３の軸方向の移動が規制された状態で、ディファレンシャル４に一体的に取り付けられている。

ここで、図３に示すように、ディファレンシャル４は、アクスルハウジング２の蓋部材２２に支持されており、蓋部材２２とともにアクスルハウジング２から着脱自在に構成されている。すなわち、ディファレンシャル４は、アクスルハウジング２から、図２における手前および奥行き方向に着脱自在となっている。

そして、図２に示すように、ディファレンシャル４は、ブッシュ５１、カップリング５２、およびパルスギヤ５３が取り付けられた状態で、ディファレンシャル４およびアクスルハウジング２の着脱方向の直交面内における最大外形寸法Ｍｄが、ハウジング本体２１の開口２１１の内径寸法Ｍｏよりも小さくなっている。このため、ディファレンシャル４を蓋部材２２とともにアクスルハウジング２から取り外す際に、ディファレンシャル４が開口２１１に引っ掛かることなく、蓋部材２２をハウジング本体２１から外すだけで簡単にディファレンシャル４を取り外すことができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、ブッシュ５１およびパルスギヤ５３は別部材とされていたがこれに限られず、一部材で構成するようにしてもよい。この場合でも、当該一部材において係止部を設け、当該一部材を係止部で係止した状態でトルクシャフト挿入孔４１１に圧入することで、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。

前記実施形態では、トルクシャフト３およびカップリング５２はスプライン結合され、カップリング５２およびパルスギヤ５３はキー結合されていたがこれに限られず、互いにトルクシャフト３の軸方向に回転不能となるものであれば、他方法で結合されていてもよい。

前記実施形態では、アクスル１は、車輪がベアリングを介してアクスルハウジング２に支持されたいわゆる全浮動式のものであったがこれに限られず、例えば、車輪が取り付けられたトルクシャフトが、ベアリングを介してアクスルハウジングに支持されたいわゆる半浮動式のものであってもよい。

前記実施形態では、カップリング５２、パルスギヤ５３、およびキー５５は別部材として構成されていたがこれに限られず、カップリング５２およびキー５５、またはパルスギヤ５３およびキー５５を位置部材として一体形成し、キー溝５２２，５３１嵌合するようにしてもよい。

本発明は、自走式の建設機械に利用できる他、乗用車や商用車等のあらゆる走行車両に利用することができる。

１…アクスル、２…アクスルハウジング、３…トルクシャフト（出力軸）、４…ディファレンシャル、５…車輪回転速度検出装置、２１…ハウジング本体、２２…蓋部材、４１…デフケース、４２…サイドギヤ、５１…ブッシュ、５２…カップリング、５３…パルスギヤ（回転体）、５４…回転速度センサ、２１１…開口、４１１…トルクシャフト挿入孔（出力軸挿入孔）、５２１…係止部。

Claims (3)

1. 走行車両のアクスルハウジング内に設けられ、前記走行車両の車輪の回転速度を検出する車輪回転速度検出装置であって、
   前記アクスルハウジング内に収容されたディファレンシャルのデフケースにおいて、前記ディファレンシャルの出力軸を挿入するための出力軸挿入孔に挿入され、かつ前記デフケースに固定されたブッシュと、
   前記ブッシュに嵌挿されて前記出力軸の軸まわりに回転摺動自在に前記ブッシュに支持されるとともに、前記出力軸に対する前記軸まわりの回転不能に前記出力軸に嵌合されるカップリングと、
   前記カップリングに固定された回転体と、
   前記アクスルハウジング内に設けられ、前記回転体の回転速度を検出する回転速度センサとを備え、
   前記カップリングにおける前記出力軸の軸方向の端部には、外周方向に突出した係止部が設けられ、
   前記ブッシュは、前記回転体と前記係止部とで前記軸方向に挟持され、前記デフケースの前記出力軸挿入孔に圧入されていることを特徴とする車輪回転速度検出装置。
2. 請求項１に記載の車輪回転速度検出装置において、
   前記カップリングには、前記ディファレンシャルのサイドギヤに形成されたスプラインと同一形状のスプラインが形成され、
   前記出力軸は、当該スプラインを介したスプライン結合により前記カップリングおよび前記サイドギヤに嵌合していることを特徴とする車輪回転速度検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車輪回転速度検出装置において、
   前記アクスルハウジングは、開口が形成されたハウジング本体と、前記開口を覆う蓋部材とを備え、
   前記回転速度センサは、センシング部が前記ハウジング本体内に露出した状態で当該ハウジング本体に固定され、
   前記ディファレンシャルは、前記蓋部材に支持されて前記蓋部材とともに前記アクスルハウジングから着脱自在に構成されるとともに、前記ブッシュ、前記カップリング、および前記回転体が取り付けられた状態で、着脱方向の直交面内の最大外形寸法が前記開口の内径寸法よりも小さいことを特徴とする車輪回転速度検出装置。

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