回転検出装置及び車輪軸受装置
【課題】組み付け時における磁気センサの干渉を抑制しながら、回転部材の回転を正確に検出することが可能な回転検出装置、及びそれを備えた車輪軸受装置を提供する。
【解決手段】回転検出装置１は、内輪１１に取り付けられ、内輪１１の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する磁気エンコーダ２と、内輪１１を回転可能に支持するナックル９に取り付けられ、磁気エンコーダ２の磁界を検出するホール素子３０ａ，３０ｂを有する磁気センサ３と、ナックル９に対して回転不能に設けられ、磁気エンコーダ２と磁気センサ３との間に少なくとも一部が介在するカバー部材４とを備え、磁気センサ３は、ホール素子３０ａ，３０ｂを保持する本体部３１と、本体部３１をカバー部材４に押し付ける弾性部３２とを有する。
【解決手段】回転検出装置１は、内輪１１に取り付けられ、内輪１１の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する磁気エンコーダ２と、内輪１１を回転可能に支持するナックル９に取り付けられ、磁気エンコーダ２の磁界を検出するホール素子３０ａ，３０ｂを有する磁気センサ３と、ナックル９に対して回転不能に設けられ、磁気エンコーダ２と磁気センサ３との間に少なくとも一部が介在するカバー部材４とを備え、磁気センサ３は、ホール素子３０ａ，３０ｂを保持する本体部３１と、本体部３１をカバー部材４に押し付ける弾性部３２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材の回転に伴う磁気の変化によって、その回転状態を検出する回転検出装置、及びそれを備えた車輪軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両の軸受けユニットに用いられ、車輪と共に回転する回転部材の回転速度を検出することが可能な回転センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の回転センサは、軸受けユニット内の気密性を保つために、軸受けユニットの開口部の少なくとも一部を塞ぐ非磁性のキャップ部を備えている。そして、軸受けユニット内に配置された磁性体からなる回転エンコーダの回転による磁気の変化を、キャップ部を介して軸受けユニットの外部に設けられたセンサ部で検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この回転センサによれば、気密性の保持には寄与するものの、回転エンコーダとセンサ部との間にキャップ部が介在するため、それに応じて回転エンコーダとセンサ部との間隔が広くなる。回転エンコーダの磁界は距離に応じて弱くなるので、回転部材の回転を正確に検出するためには、センサ部をキャップ部に近接させて可及的に回転エンコーダとセンサ部との間隔を狭くする必要があるが、この間隔を狭く設定しすぎると、組み付け時にセンサ部がキャップ部に干渉し、センサ部を組み付けられなくなるおそれがある。また、部材の形状誤差や組み付け誤差等によって回転エンコーダとセンサ部との間隔が広くなると、センサ部において回転エンコーダの回転に伴って発生する磁気パルスのミスカウントが生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みて、組み付け時における磁気センサの干渉を抑制しながら、回転部材の回転を正確に検出することが可能な回転検出装置、及びそれを備えた車輪軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、回転部材に取り付けられ、前記回転部材の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材と、前記回転部材を回転可能に支持する固定部材に取り付けられ、前記被検出部材の磁界を検出する検出素子を有する磁気センサと、前記固定部材に設けられ、前記被検出部材と前記磁気センサとの間に少なくとも一部が介在する非磁性部材とを備え、前記磁気センサは、前記検出素子を保持する本体部と、前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける弾性部とを有する回転検出装置を提供する。
【０００８】
また、前記磁気センサは、前記本体部及び前記弾性部が樹脂からなる一体の部材で構成されているとよい。
【０００９】
また、前記本体部は、少なくとも一部が前記固定部材に形成された保持孔に収容され、前記弾性部は、前記保持孔の前記非磁性部材とは反対側の内面に当接して前記本体部を前記非磁性部材側に押し付けるようにするとよい。
【００１０】
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記回転検出装置と、車輪が取り付けられるフランジ部を有する前記回転部材としての内輪と、前記非磁性部材が取り付けられた外輪と、前記内輪の外周面に形成された軌道面及び前記外輪の内周面に形成された軌道面との間に配置された複数の転動体とを備え、前記非磁性部材は、前記内輪と前記外輪との間を封止する封止部材である車輪軸受装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る回転検出装置によれば、組み付け時におけるセンサ部の干渉を抑制しながら、回転部材の回転を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転検出装置、及びこの回転検出装置を有する車両用の車輪軸受装置の構成例を示す断面図である。
【図２】図１における回転検出装置及びその周辺部を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】磁気センサの形状を示す外観六面図である。
【図４】磁気エンコーダ及び磁気センサを示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態に係る回転検出装置の構成例を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る磁気センサの外観六面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態の概要］
本実施の形態は、回転部材に取り付けられ、前記回転部材の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材と、前記回転部材を回転可能に支持する固定部材に取り付けられ、前記被検出部材の磁界を検出する検出素子を有する磁気センサと、前記固定部材に回転不能に設けられ、前記被検出部材と前記磁気センサとの間に少なくとも一部が介在する非磁性部材とを備えた回転検出装置において、前記磁気センサは、前記検出素子を保持する本体部と、前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける弾性部とを有する回転検出装置についてのものである。
【００１４】
［第１実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転検出装置１、及びこの回転検出装置１を有する車両用の車輪軸受装置１０の構成例を示す断面図である。
【００１５】
（車輪軸受装置１０の構成）
車輪軸受装置１０は、円筒状の本体部１１０、及び車輪が取り付けられるフランジ部１１１を有する回転部材としての内輪１１と、内輪１１の本体部１１０の外周側に配置された外輪１２と、内輪１１の外周面１１ａに形成された一対の軌道面１１ｂ，１１ｂ、及び外輪１２の内周面１２ａに形成された一対の軌道面１２ｂ，１２ｂの間に配置され、両軌道面１１ｂ，１２ｂを転動する球状の複数の転動体１３と、内輪１１の外輪１２に対する回転速度を検出する回転検出装置１とを備えている。
【００１６】
内輪１１の本体部１１０の中心部には、その回転軸線Ｏに沿って貫通孔が形成され、この貫通孔の内面には、図示しないドライブシャフトを連結するためのスプライン嵌合部１１０ａが形成されている。
【００１７】
内輪１１のフランジ部１１１は、本体部１１０の径方向外側に突出して本体部１１０と一体に形成されている。フランジ部１１１には、図示しない車輪を取り付けるためのボルトが圧入される複数の貫通孔１１１ａが形成されている。
【００１８】
外輪１２は、円筒状に形成され、車体に連結されたナックル９に複数のボルト９１（図１には１つのみ示す）によって固定されている。ナックル９は、内輪１１を回転可能に支持する固定部材の一例である。外輪１２における内輪１１のフランジ部１１１側の端部には、内輪１１との間にシール１４が配置されている。
【００１９】
ナックル９には、次に説明する回転検出装置１の磁気センサ３を保持するための保持孔９０が形成されている。保持孔９０は、中心軸に直交する断面の形状が円形であり、ナックル９を回転軸線Ｏの径方向に貫通している。
【００２０】
（回転検出装置１の構成）
図２は、図１における回転検出装置１及びその周辺部を拡大して示す部分拡大図である。
【００２１】
回転検出装置１は、内輪１１に取り付けられ、内輪１１の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材としての磁気エンコーダ２と、ナックル９に取り付けられ、磁気エンコーダ２の磁界を検出するホールＩＣ（Hall Integrated Circuit）３０を有する磁気センサ３と、外輪１２への圧入によって固定部材としてのナックル９及び外輪１２に対して回転不能に設けられ、磁気エンコーダ２とホールＩＣ３０との間にその一部が介在する非磁性材料からなるカバー部材４とを備えている。
【００２２】
磁気エンコーダ２は、回転軸線Ｏに平行な方向の厚みを有する環状に形成されている。この磁気エンコーダ２は、内輪１１の外周面１１ａに固定された支持部材１１２に支持され、内輪１１と一体回転するように取り付けられている。また、磁気エンコーダ２は、磁気センサ３に対向して周方向に沿って交互に配列されたＮ磁極２１とＳ磁極２２とを有している。Ｎ磁極２１及びＳ磁極２２の配置の詳細については後述する。
【００２３】
磁気センサ３は、ホールＩＣ３０と、ホールＩＣ３０を保持する本体部３１と、本体部３１をカバー部材４側に押し付ける弾性部３２と、本体部３１をナックル９に固定するための固定部３３とを有している。本体部３１、弾性部３２、及び固定部３３は、樹脂からなる一体の部材である。この樹脂としては、例えばＰＡ（ポリアミド）６１２や、ナイロン６６、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等を適用することができる。
【００２４】
本体部３１は、保持孔９０に収容される軸状の軸部３１１と、軸部３１１の一端に連続して形成され、ホールＩＣ３０を保持する直方体状の保持部３１２とからなる。本実施の形態では、ホールＩＣ３０が保持部３１２の内部に封止されている。
【００２５】
軸部３１１の直径Ｄ１は保持孔９０の内径Ｄ２よりも小さく形成され、軸部３１１の外周面３１１ａと保持孔９０の内周面９０ａとの間には、直径Ｄ１と内径Ｄ２との差に応じた寸法の隙間Ｓが形成されている。
【００２６】
ホールＩＣ３０の検出信号は、軸部３１１及び保持部３１２に挿通された導線３０１によって磁気センサ３の外部に導かれ、ケーブル３４に出力される。
【００２７】
弾性部３２は、保持孔９０の内周面９０ａに当接する当接部３２１と、当接部３２１を本体部３１（保持部３１２）に弾性的に連結する弾性連結部３２２とからなる。当接部３２１は、保持孔９０の内周面９０ａのうち、カバー部材４とは反対側の領域９０ａ１に当接する。この領域９０ａ１は、弾性部３２の当接部３２１、本体部３１の保持部３１２、及びホールＩＣ３０を介してカバー部材４に対向している。
【００２８】
弾性部３２は、弾性連結部３２２の弾性変形により、本体部３１をカバー部材４側に押し付ける。図２では、弾性部３２に外力が作用しない磁気センサ３単体での形状を二点鎖線で示し、磁気センサ３がナックル９に取り付けられ、弾性連結部３２２が弾性変形した状態における弾性部３２の形状を実線で示している。なお、本体部３１は、弾性部３２の押し付けにより、カバー部材４に接触している。
【００２９】
固定部３３は、軸部３１１の他端（保持部３１２とは反対側の端部）に連続して形成され、保持孔９０の外部にて、軸部３１１の中心軸に直交する方向に延びるように形成されている。固定部３３にはボルト９２を挿通させる内面３３０ａを有する貫通孔３３０が形成され、ボルト９２のナックル９へのねじ締めにより、固定部３３がナックル９に固定される。
【００３０】
カバー部材４は、オーステナイト系ステンレスやアルミニウム等の非磁性の金属からなり、円筒状に形成された円筒部４１と、円筒部４１の磁気センサ３側の一端部に連続して形成され、円筒部４１から磁気センサ３側に向かって徐々に縮径するテーパ部４２と、テーパ部４２の小径側の端部から径方向内側に向かって突出するように形成された円環板状の鍔部４３と、鍔部４３の内径側の端部から回転軸線Ｏに沿って円筒部４１とは反対側に延びるように形成された環状突出部４４とを一体に有している。円筒部４１の回転軸線Ｏ方向の他端部は、外輪１２の外周面に形成された環状凹部１２ｃに圧入されて、外輪１２とナックル９との間に回転不能に取り付けられている。すなわち、カバー部材４は、ナックル９及び外輪１２に固定されている。また、環状突出部４４は、内輪１１の外周面１１ａに対向する内周面４４ａが円筒状である。
【００３１】
また、環状突出部４４の内周面４４ａと内輪１１の外周面１１ａとの間には、合成ゴム等の弾性体からなるシール部材５が配置されている。シール部材５は、カバー部材４を芯金として、環状突出部４４の内周面４４ａに例えば加硫接着によって接合されている。カバー部材４及びシール部材５は、内輪１１と外輪１２との間を封止する封止部材の一例である。なお、本実施の形態では、シール部材５が環状突出部４４の内周面４４ａに固定され、内輪１１の外周面１１ａに摺接するように構成されているが、シール部材５を内輪１１の外周面１１ａに固定し、環状突出部４４の内周面４４ａに摺接するように構成してもよい。
【００３２】
鍔部４３の回転軸線Ｏ方向の一側（磁気エンコーダ２側）には、カバー部材４と内輪１１の外周面１１ａとの間をシールする合成ゴム等の弾性体からなる封止部材としてのシール部材５が固定されている。シール部材５は、カバー部材４を芯金として、鍔部４３の磁気エンコーダ２側の面に、例えば加硫接着によって接合されている。
【００３３】
図３は、磁気センサの形状を示す外観六面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は左側面図、（ｆ）は底面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、固定部３３には貫通孔３３０の周辺部に金属板からなるリング部材３３１が嵌め込まれている。ボルト９２（図２参照）は、その頭部がリング部材３３１に接触してリング部材３３１をナックル９側に押し付け、磁気センサ３をナックル９に固定する。
【００３５】
また、同じく図３（ａ）に示すように、貫通孔３３０は、回転軸線Ｏ（図１参照）に沿った方向の内径が回転軸線Ｏに直交する方向の内径よりも大きく形成されている。本実施の形態では、貫通孔３３０の内面３３０ａが、回転軸線Ｏに平行な一対の直線部と、この一対の直線部の間を結ぶ一対の円弧部とからなる。これにより、貫通孔３３０にボルト９２が挿入された状態での磁気センサ３の回転軸線Ｏ方向の移動が許容され、弾性部３２の弾性によるセルフアライメント効果によって磁気センサ３が位置決めされた状態で、磁気センサ３がナックル９に固定される。
【００３６】
図４は、磁気エンコーダ２を磁気センサ３側から見た平面図に、磁気センサ３の本体部３１、ホールＩＣ３０、及び導線３０１の形状を破線で重ねて示す説明図である。なお、この図では磁気エンコーダ２と磁気センサ３との間に介在するカバー部材４及びシール部材５の図示を省略している。
【００３７】
磁気エンコーダ２は、本体部２０の磁気センサ３側の面に周方向に沿って複数のＮ磁極２１及びＳ磁極２２が交互に設けられている。
【００３８】
ホールＩＣ３０は、２つのホール素子３０ａ，３０ｂを有している。ホールＩＣ３０は、このホール素子３０ａ，３０ｂにおける磁界によるホール効果によって磁界の強度及び極性を電気信号に変換して出力する。ホール素子３０ａとホール素子３０ｂの間隔は、隣り合うＮ磁極２１とＳ磁極２２の距離に対応した寸法である。ホール素子３０ａ，３０ｂの出力信号の相対的な比較により、磁気エンコーダ２の回転に伴うホール素子３０ａ，３０ｂにおける磁極の変化を検出し、内輪１１（図１参照）の回転速度を求めることが可能である。
【００３９】
（回転検出装置１の組み立て手順）
次に、回転検出装置１の組み立て手順について説明する。
【００４０】
回転検出装置１の組み立ては、内輪１１の外周面１１ａに支持部材１１２を固定し、支持部材１１２に磁気エンコーダ２を固定し、シール部材５が予め接合されたカバー部材４を外輪１２の環状凹部１２ｃに圧入により固定し、外輪１２をボルト９１によってナックル９に固定した後、ナックル９に磁気センサ３を取り付けることにより行われる。
【００４１】
磁気センサ３は、保持部３１２側から保持孔９０内に本体部３１及び弾性部３２を挿入し、その後、固定部３３の貫通孔３３０にボルト９２を挿入してねじ留め固定する。
【００４２】
保持孔９０に本体部３１及び弾性部３２を挿入する際には、保持部３１２の先端がカバー部材４のテーパ部４２に接触し、テーパ部４２の傾斜に沿って保持部３１２が保持孔９０の内周面９０ａにおける領域９０ａ１側に移動しながら保持孔９０の延伸方向に移動する。前述のように、軸部３１１の外周面３１１ａと保持孔９０の内周面９０ａとの間には隙間Ｓが形成されているので、磁気センサ３のテーパ部４２の傾斜に沿った移動が可能となっている。この移動の過程で、弾性部３２の弾性連結部３２２が弾性変形し、保持部３１２をカバー部材４側に押し付ける押付力が発生する。
【００４３】
本体部３１及び弾性部３２の保持孔９０への挿入が完了した段階では、保持部３１２がカバー部材４の鍔部４３に押し付けられて接触している。この状態でボルト９２が締め付けられると、保持部３１２がカバー部材４に接触した状態が維持されたまま、磁気センサ３がナックル９に固定される。
【００４４】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
【００４５】
（１）保持部３１２がカバー部材４に押し付けられた状態で磁気センサ３が固定されるので、ホールＩＣ３０と磁気エンコーダ２との距離を可及的に短くすることができ、磁気エンコーダ２の回転に伴って発生する磁気パルスのミスカウントを抑制することができる。これにより、回転速度の検出精度を高めることが可能となる。
【００４６】
（２）磁気センサ３は、弾性部３２の弾性変形を伴ってカバー部材４のテーパ部４２に沿って回転軸線Ｏ方向に移動可能であるので、磁気センサ３とカバー部材４との干渉によって、磁気センサ３が組み付けられなくなることがない。
【００４７】
（３）本体部３１、弾性部３２、及び固定部３３は、一体の樹脂材料から形成されているので、例えば射出成型により、低コストで製造することができる。
【００４８】
（４）当接部３２１は、カバー部材４に対向する保持孔９０の内周面９０ａの領域９０ａ１に当接するので、弾性連結部３２２の弾性力が直接的に保持部３１２をカバー部材４に押し付ける押付力となる。このため、当接部３２１が確実にカバー部材４に接触する。
【００４９】
（５）磁気センサ３は、カバー部材４側に押し付けられた状態で固定されるので、個々の製品ごとの磁気センサ３の取り付け位置のばらつきが少なくなる。これにより、回転検出装置１の性能ばらつきが低減される。
【００５０】
（６）シール部材５は、環状突出部４４の内周面４４ａと内輪１１の外周面１１ａとの間、すなわち磁気エンコーダ２とホールＩＣ３０との間の磁路とならない部位に配置されているので、ホールＩＣ３０を通過する磁束の磁束密度がシール部材５によって低くなることがない。従って、例えばシール部材５を鍔部４３と磁気エンコーダ２との間に配置した場合に比較して、ホールＩＣ３０を通過する磁束の磁束密度が高くなる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６において、第１の実施の形態について説明したものと機能が共通する部材又は部分については、共通する符号を付してその重複した説明を省略する。
【００５２】
図５は、本実施の形態に係る回転検出装置１Ａの構成例を示す断面図である。図６は、本実施の形態に係る磁気センサ３Ａの外観六面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は左側面図、（ｆ）は底面図である。
【００５３】
本実施の形態に係る磁気センサ３Ａは、弾性部３２Ａの構成が異なる他は、第１の実施の形態に係る磁気センサ３と同様に形成されている。つまり、第１の実施の形態に係る磁気センサ３では、弾性連結部３２２が、当接部３２１を保持部３１２の先端部（軸部３１１とは反対側の端部）に連結していたが、本実施の形態に係る磁気センサ３Ａでは、弾性連結部３２２Ａが、当接部３２１Ａを軸部３１１の先端部（固定部３３とは反対側の端部）に連結している。より具体的には、軸部３１１と保持部３１２との段差面３１１ｂから、弾性連結部３２２Ａが保持部３１２側に延びている。
【００５４】
本実施の形態に係る磁気センサ３Ａを用いた場合でも、第１の実施の形態に係る磁気センサ３を用いた場合と同様の作用及び効果が得られる。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ…回転検出装置、２…磁気エンコーダ（被検出部材）、３，３Ａ…磁気センサ、４，４Ａ…カバー部材（非磁性部材）、５…シール部材、９…ナックル（固定部材）、１０…車輪軸受装置、１１…内輪、１１ａ…外周面、１１ｂ…軌道面、１２…外輪、１２ａ…内周面、１２ｂ…軌道面、１２ｃ…環状凹部、１３…転動体、１４…シール、２０…本体部、２１…Ｎ磁極、２２…Ｓ磁極、３０…ホールＩＣ、３０ａ，３０ｂ…ホール素子、３１…本体部、３２，３２Ａ…弾性部、３３…固定部、３４…ケーブル、４１…円筒部、４２…テーパ部、４３…鍔部、４４…環状突出部、４４ａ…内周面、９０…保持孔、９０ａ…内周面、９０ａ１…領域、９１，９２…ボルト、１１０…本体部、１１０ａ…スプライン嵌合部、１１１…フランジ部、１１１ａ…貫通孔、１１２…支持部材、３０１…導線、３１１…軸部、３１１ａ…外周面、３１１ｂ…段差面、３１２…保持部、３２１，３２１Ａ…当接部、３２２，３２２Ａ…弾性連結部、３３０…貫通孔、３３０ａ…内面、３３１…リング部材、Ｏ…回転軸線、Ｓ…隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材の回転に伴う磁気の変化によって、その回転状態を検出する回転検出装置、及びそれを備えた車輪軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば車両の軸受けユニットに用いられ、車輪と共に回転する回転部材の回転速度を検出することが可能な回転センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の回転センサは、軸受けユニット内の気密性を保つために、軸受けユニットの開口部の少なくとも一部を塞ぐ非磁性のキャップ部を備えている。そして、軸受けユニット内に配置された磁性体からなる回転エンコーダの回転による磁気の変化を、キャップ部を介して軸受けユニットの外部に設けられたセンサ部で検出するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この回転センサによれば、気密性の保持には寄与するものの、回転エンコーダとセンサ部との間にキャップ部が介在するため、それに応じて回転エンコーダとセンサ部との間隔が広くなる。回転エンコーダの磁界は距離に応じて弱くなるので、回転部材の回転を正確に検出するためには、センサ部をキャップ部に近接させて可及的に回転エンコーダとセンサ部との間隔を狭くする必要があるが、この間隔を狭く設定しすぎると、組み付け時にセンサ部がキャップ部に干渉し、センサ部を組み付けられなくなるおそれがある。また、部材の形状誤差や組み付け誤差等によって回転エンコーダとセンサ部との間隔が広くなると、センサ部において回転エンコーダの回転に伴って発生する磁気パルスのミスカウントが生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みて、組み付け時における磁気センサの干渉を抑制しながら、回転部材の回転を正確に検出することが可能な回転検出装置、及びそれを備えた車輪軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、回転部材に取り付けられ、前記回転部材の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材と、前記回転部材を回転可能に支持する固定部材に取り付けられ、前記被検出部材の磁界を検出する検出素子を有する磁気センサと、前記固定部材に設けられ、前記被検出部材と前記磁気センサとの間に少なくとも一部が介在する非磁性部材とを備え、前記磁気センサは、前記検出素子を保持する本体部と、前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける弾性部とを有する回転検出装置を提供する。
【０００８】
また、前記磁気センサは、前記本体部及び前記弾性部が樹脂からなる一体の部材で構成されているとよい。
【０００９】
また、前記本体部は、少なくとも一部が前記固定部材に形成された保持孔に収容され、前記弾性部は、前記保持孔の前記非磁性部材とは反対側の内面に当接して前記本体部を前記非磁性部材側に押し付けるようにするとよい。
【００１０】
また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記回転検出装置と、車輪が取り付けられるフランジ部を有する前記回転部材としての内輪と、前記非磁性部材が取り付けられた外輪と、前記内輪の外周面に形成された軌道面及び前記外輪の内周面に形成された軌道面との間に配置された複数の転動体とを備え、前記非磁性部材は、前記内輪と前記外輪との間を封止する封止部材である車輪軸受装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る回転検出装置によれば、組み付け時におけるセンサ部の干渉を抑制しながら、回転部材の回転を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転検出装置、及びこの回転検出装置を有する車両用の車輪軸受装置の構成例を示す断面図である。
【図２】図１における回転検出装置及びその周辺部を拡大して示す部分拡大図である。
【図３】磁気センサの形状を示す外観六面図である。
【図４】磁気エンコーダ及び磁気センサを示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態に係る回転検出装置の構成例を示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る磁気センサの外観六面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態の概要］
本実施の形態は、回転部材に取り付けられ、前記回転部材の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材と、前記回転部材を回転可能に支持する固定部材に取り付けられ、前記被検出部材の磁界を検出する検出素子を有する磁気センサと、前記固定部材に回転不能に設けられ、前記被検出部材と前記磁気センサとの間に少なくとも一部が介在する非磁性部材とを備えた回転検出装置において、前記磁気センサは、前記検出素子を保持する本体部と、前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける弾性部とを有する回転検出装置についてのものである。
【００１４】
［第１実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転検出装置１、及びこの回転検出装置１を有する車両用の車輪軸受装置１０の構成例を示す断面図である。
【００１５】
（車輪軸受装置１０の構成）
車輪軸受装置１０は、円筒状の本体部１１０、及び車輪が取り付けられるフランジ部１１１を有する回転部材としての内輪１１と、内輪１１の本体部１１０の外周側に配置された外輪１２と、内輪１１の外周面１１ａに形成された一対の軌道面１１ｂ，１１ｂ、及び外輪１２の内周面１２ａに形成された一対の軌道面１２ｂ，１２ｂの間に配置され、両軌道面１１ｂ，１２ｂを転動する球状の複数の転動体１３と、内輪１１の外輪１２に対する回転速度を検出する回転検出装置１とを備えている。
【００１６】
内輪１１の本体部１１０の中心部には、その回転軸線Ｏに沿って貫通孔が形成され、この貫通孔の内面には、図示しないドライブシャフトを連結するためのスプライン嵌合部１１０ａが形成されている。
【００１７】
内輪１１のフランジ部１１１は、本体部１１０の径方向外側に突出して本体部１１０と一体に形成されている。フランジ部１１１には、図示しない車輪を取り付けるためのボルトが圧入される複数の貫通孔１１１ａが形成されている。
【００１８】
外輪１２は、円筒状に形成され、車体に連結されたナックル９に複数のボルト９１（図１には１つのみ示す）によって固定されている。ナックル９は、内輪１１を回転可能に支持する固定部材の一例である。外輪１２における内輪１１のフランジ部１１１側の端部には、内輪１１との間にシール１４が配置されている。
【００１９】
ナックル９には、次に説明する回転検出装置１の磁気センサ３を保持するための保持孔９０が形成されている。保持孔９０は、中心軸に直交する断面の形状が円形であり、ナックル９を回転軸線Ｏの径方向に貫通している。
【００２０】
（回転検出装置１の構成）
図２は、図１における回転検出装置１及びその周辺部を拡大して示す部分拡大図である。
【００２１】
回転検出装置１は、内輪１１に取り付けられ、内輪１１の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材としての磁気エンコーダ２と、ナックル９に取り付けられ、磁気エンコーダ２の磁界を検出するホールＩＣ（Hall Integrated Circuit）３０を有する磁気センサ３と、外輪１２への圧入によって固定部材としてのナックル９及び外輪１２に対して回転不能に設けられ、磁気エンコーダ２とホールＩＣ３０との間にその一部が介在する非磁性材料からなるカバー部材４とを備えている。
【００２２】
磁気エンコーダ２は、回転軸線Ｏに平行な方向の厚みを有する環状に形成されている。この磁気エンコーダ２は、内輪１１の外周面１１ａに固定された支持部材１１２に支持され、内輪１１と一体回転するように取り付けられている。また、磁気エンコーダ２は、磁気センサ３に対向して周方向に沿って交互に配列されたＮ磁極２１とＳ磁極２２とを有している。Ｎ磁極２１及びＳ磁極２２の配置の詳細については後述する。
【００２３】
磁気センサ３は、ホールＩＣ３０と、ホールＩＣ３０を保持する本体部３１と、本体部３１をカバー部材４側に押し付ける弾性部３２と、本体部３１をナックル９に固定するための固定部３３とを有している。本体部３１、弾性部３２、及び固定部３３は、樹脂からなる一体の部材である。この樹脂としては、例えばＰＡ（ポリアミド）６１２や、ナイロン６６、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等を適用することができる。
【００２４】
本体部３１は、保持孔９０に収容される軸状の軸部３１１と、軸部３１１の一端に連続して形成され、ホールＩＣ３０を保持する直方体状の保持部３１２とからなる。本実施の形態では、ホールＩＣ３０が保持部３１２の内部に封止されている。
【００２５】
軸部３１１の直径Ｄ１は保持孔９０の内径Ｄ２よりも小さく形成され、軸部３１１の外周面３１１ａと保持孔９０の内周面９０ａとの間には、直径Ｄ１と内径Ｄ２との差に応じた寸法の隙間Ｓが形成されている。
【００２６】
ホールＩＣ３０の検出信号は、軸部３１１及び保持部３１２に挿通された導線３０１によって磁気センサ３の外部に導かれ、ケーブル３４に出力される。
【００２７】
弾性部３２は、保持孔９０の内周面９０ａに当接する当接部３２１と、当接部３２１を本体部３１（保持部３１２）に弾性的に連結する弾性連結部３２２とからなる。当接部３２１は、保持孔９０の内周面９０ａのうち、カバー部材４とは反対側の領域９０ａ１に当接する。この領域９０ａ１は、弾性部３２の当接部３２１、本体部３１の保持部３１２、及びホールＩＣ３０を介してカバー部材４に対向している。
【００２８】
弾性部３２は、弾性連結部３２２の弾性変形により、本体部３１をカバー部材４側に押し付ける。図２では、弾性部３２に外力が作用しない磁気センサ３単体での形状を二点鎖線で示し、磁気センサ３がナックル９に取り付けられ、弾性連結部３２２が弾性変形した状態における弾性部３２の形状を実線で示している。なお、本体部３１は、弾性部３２の押し付けにより、カバー部材４に接触している。
【００２９】
固定部３３は、軸部３１１の他端（保持部３１２とは反対側の端部）に連続して形成され、保持孔９０の外部にて、軸部３１１の中心軸に直交する方向に延びるように形成されている。固定部３３にはボルト９２を挿通させる内面３３０ａを有する貫通孔３３０が形成され、ボルト９２のナックル９へのねじ締めにより、固定部３３がナックル９に固定される。
【００３０】
カバー部材４は、オーステナイト系ステンレスやアルミニウム等の非磁性の金属からなり、円筒状に形成された円筒部４１と、円筒部４１の磁気センサ３側の一端部に連続して形成され、円筒部４１から磁気センサ３側に向かって徐々に縮径するテーパ部４２と、テーパ部４２の小径側の端部から径方向内側に向かって突出するように形成された円環板状の鍔部４３と、鍔部４３の内径側の端部から回転軸線Ｏに沿って円筒部４１とは反対側に延びるように形成された環状突出部４４とを一体に有している。円筒部４１の回転軸線Ｏ方向の他端部は、外輪１２の外周面に形成された環状凹部１２ｃに圧入されて、外輪１２とナックル９との間に回転不能に取り付けられている。すなわち、カバー部材４は、ナックル９及び外輪１２に固定されている。また、環状突出部４４は、内輪１１の外周面１１ａに対向する内周面４４ａが円筒状である。
【００３１】
また、環状突出部４４の内周面４４ａと内輪１１の外周面１１ａとの間には、合成ゴム等の弾性体からなるシール部材５が配置されている。シール部材５は、カバー部材４を芯金として、環状突出部４４の内周面４４ａに例えば加硫接着によって接合されている。カバー部材４及びシール部材５は、内輪１１と外輪１２との間を封止する封止部材の一例である。なお、本実施の形態では、シール部材５が環状突出部４４の内周面４４ａに固定され、内輪１１の外周面１１ａに摺接するように構成されているが、シール部材５を内輪１１の外周面１１ａに固定し、環状突出部４４の内周面４４ａに摺接するように構成してもよい。
【００３２】
鍔部４３の回転軸線Ｏ方向の一側（磁気エンコーダ２側）には、カバー部材４と内輪１１の外周面１１ａとの間をシールする合成ゴム等の弾性体からなる封止部材としてのシール部材５が固定されている。シール部材５は、カバー部材４を芯金として、鍔部４３の磁気エンコーダ２側の面に、例えば加硫接着によって接合されている。
【００３３】
図３は、磁気センサの形状を示す外観六面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は左側面図、（ｆ）は底面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、固定部３３には貫通孔３３０の周辺部に金属板からなるリング部材３３１が嵌め込まれている。ボルト９２（図２参照）は、その頭部がリング部材３３１に接触してリング部材３３１をナックル９側に押し付け、磁気センサ３をナックル９に固定する。
【００３５】
また、同じく図３（ａ）に示すように、貫通孔３３０は、回転軸線Ｏ（図１参照）に沿った方向の内径が回転軸線Ｏに直交する方向の内径よりも大きく形成されている。本実施の形態では、貫通孔３３０の内面３３０ａが、回転軸線Ｏに平行な一対の直線部と、この一対の直線部の間を結ぶ一対の円弧部とからなる。これにより、貫通孔３３０にボルト９２が挿入された状態での磁気センサ３の回転軸線Ｏ方向の移動が許容され、弾性部３２の弾性によるセルフアライメント効果によって磁気センサ３が位置決めされた状態で、磁気センサ３がナックル９に固定される。
【００３６】
図４は、磁気エンコーダ２を磁気センサ３側から見た平面図に、磁気センサ３の本体部３１、ホールＩＣ３０、及び導線３０１の形状を破線で重ねて示す説明図である。なお、この図では磁気エンコーダ２と磁気センサ３との間に介在するカバー部材４及びシール部材５の図示を省略している。
【００３７】
磁気エンコーダ２は、本体部２０の磁気センサ３側の面に周方向に沿って複数のＮ磁極２１及びＳ磁極２２が交互に設けられている。
【００３８】
ホールＩＣ３０は、２つのホール素子３０ａ，３０ｂを有している。ホールＩＣ３０は、このホール素子３０ａ，３０ｂにおける磁界によるホール効果によって磁界の強度及び極性を電気信号に変換して出力する。ホール素子３０ａとホール素子３０ｂの間隔は、隣り合うＮ磁極２１とＳ磁極２２の距離に対応した寸法である。ホール素子３０ａ，３０ｂの出力信号の相対的な比較により、磁気エンコーダ２の回転に伴うホール素子３０ａ，３０ｂにおける磁極の変化を検出し、内輪１１（図１参照）の回転速度を求めることが可能である。
【００３９】
（回転検出装置１の組み立て手順）
次に、回転検出装置１の組み立て手順について説明する。
【００４０】
回転検出装置１の組み立ては、内輪１１の外周面１１ａに支持部材１１２を固定し、支持部材１１２に磁気エンコーダ２を固定し、シール部材５が予め接合されたカバー部材４を外輪１２の環状凹部１２ｃに圧入により固定し、外輪１２をボルト９１によってナックル９に固定した後、ナックル９に磁気センサ３を取り付けることにより行われる。
【００４１】
磁気センサ３は、保持部３１２側から保持孔９０内に本体部３１及び弾性部３２を挿入し、その後、固定部３３の貫通孔３３０にボルト９２を挿入してねじ留め固定する。
【００４２】
保持孔９０に本体部３１及び弾性部３２を挿入する際には、保持部３１２の先端がカバー部材４のテーパ部４２に接触し、テーパ部４２の傾斜に沿って保持部３１２が保持孔９０の内周面９０ａにおける領域９０ａ１側に移動しながら保持孔９０の延伸方向に移動する。前述のように、軸部３１１の外周面３１１ａと保持孔９０の内周面９０ａとの間には隙間Ｓが形成されているので、磁気センサ３のテーパ部４２の傾斜に沿った移動が可能となっている。この移動の過程で、弾性部３２の弾性連結部３２２が弾性変形し、保持部３１２をカバー部材４側に押し付ける押付力が発生する。
【００４３】
本体部３１及び弾性部３２の保持孔９０への挿入が完了した段階では、保持部３１２がカバー部材４の鍔部４３に押し付けられて接触している。この状態でボルト９２が締め付けられると、保持部３１２がカバー部材４に接触した状態が維持されたまま、磁気センサ３がナックル９に固定される。
【００４４】
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
【００４５】
（１）保持部３１２がカバー部材４に押し付けられた状態で磁気センサ３が固定されるので、ホールＩＣ３０と磁気エンコーダ２との距離を可及的に短くすることができ、磁気エンコーダ２の回転に伴って発生する磁気パルスのミスカウントを抑制することができる。これにより、回転速度の検出精度を高めることが可能となる。
【００４６】
（２）磁気センサ３は、弾性部３２の弾性変形を伴ってカバー部材４のテーパ部４２に沿って回転軸線Ｏ方向に移動可能であるので、磁気センサ３とカバー部材４との干渉によって、磁気センサ３が組み付けられなくなることがない。
【００４７】
（３）本体部３１、弾性部３２、及び固定部３３は、一体の樹脂材料から形成されているので、例えば射出成型により、低コストで製造することができる。
【００４８】
（４）当接部３２１は、カバー部材４に対向する保持孔９０の内周面９０ａの領域９０ａ１に当接するので、弾性連結部３２２の弾性力が直接的に保持部３１２をカバー部材４に押し付ける押付力となる。このため、当接部３２１が確実にカバー部材４に接触する。
【００４９】
（５）磁気センサ３は、カバー部材４側に押し付けられた状態で固定されるので、個々の製品ごとの磁気センサ３の取り付け位置のばらつきが少なくなる。これにより、回転検出装置１の性能ばらつきが低減される。
【００５０】
（６）シール部材５は、環状突出部４４の内周面４４ａと内輪１１の外周面１１ａとの間、すなわち磁気エンコーダ２とホールＩＣ３０との間の磁路とならない部位に配置されているので、ホールＩＣ３０を通過する磁束の磁束密度がシール部材５によって低くなることがない。従って、例えばシール部材５を鍔部４３と磁気エンコーダ２との間に配置した場合に比較して、ホールＩＣ３０を通過する磁束の磁束密度が高くなる。
【００５１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６において、第１の実施の形態について説明したものと機能が共通する部材又は部分については、共通する符号を付してその重複した説明を省略する。
【００５２】
図５は、本実施の形態に係る回転検出装置１Ａの構成例を示す断面図である。図６は、本実施の形態に係る磁気センサ３Ａの外観六面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は背面図、（ｅ）は左側面図、（ｆ）は底面図である。
【００５３】
本実施の形態に係る磁気センサ３Ａは、弾性部３２Ａの構成が異なる他は、第１の実施の形態に係る磁気センサ３と同様に形成されている。つまり、第１の実施の形態に係る磁気センサ３では、弾性連結部３２２が、当接部３２１を保持部３１２の先端部（軸部３１１とは反対側の端部）に連結していたが、本実施の形態に係る磁気センサ３Ａでは、弾性連結部３２２Ａが、当接部３２１Ａを軸部３１１の先端部（固定部３３とは反対側の端部）に連結している。より具体的には、軸部３１１と保持部３１２との段差面３１１ｂから、弾性連結部３２２Ａが保持部３１２側に延びている。
【００５４】
本実施の形態に係る磁気センサ３Ａを用いた場合でも、第１の実施の形態に係る磁気センサ３を用いた場合と同様の作用及び効果が得られる。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ…回転検出装置、２…磁気エンコーダ（被検出部材）、３，３Ａ…磁気センサ、４，４Ａ…カバー部材（非磁性部材）、５…シール部材、９…ナックル（固定部材）、１０…車輪軸受装置、１１…内輪、１１ａ…外周面、１１ｂ…軌道面、１２…外輪、１２ａ…内周面、１２ｂ…軌道面、１２ｃ…環状凹部、１３…転動体、１４…シール、２０…本体部、２１…Ｎ磁極、２２…Ｓ磁極、３０…ホールＩＣ、３０ａ，３０ｂ…ホール素子、３１…本体部、３２，３２Ａ…弾性部、３３…固定部、３４…ケーブル、４１…円筒部、４２…テーパ部、４３…鍔部、４４…環状突出部、４４ａ…内周面、９０…保持孔、９０ａ…内周面、９０ａ１…領域、９１，９２…ボルト、１１０…本体部、１１０ａ…スプライン嵌合部、１１１…フランジ部、１１１ａ…貫通孔、１１２…支持部材、３０１…導線、３１１…軸部、３１１ａ…外周面、３１１ｂ…段差面、３１２…保持部、３２１，３２１Ａ…当接部、３２２，３２２Ａ…弾性連結部、３３０…貫通孔、３３０ａ…内面、３３１…リング部材、Ｏ…回転軸線、Ｓ…隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材に取り付けられ、前記回転部材の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材と、
前記回転部材を回転可能に支持する固定部材に取り付けられ、前記被検出部材の磁界を検出する検出素子を有する磁気センサと、
前記固定部材に設けられ、前記被検出部材と前記磁気センサとの間に少なくとも一部が介在する非磁性部材とを備え、
前記磁気センサは、前記検出素子を保持する本体部と、前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける弾性部とを有する、回転検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記本体部及び前記弾性部が樹脂からなる一体の部材で構成されている、
請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記本体部は、少なくとも一部が前記固定部材に形成された保持孔に収容され、
前記弾性部は、前記保持孔の前記非磁性部材とは反対側の内面に当接して前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける、
請求項１又は２に記載の回転検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転検出装置と、
車輪が取り付けられるフランジ部を有する前記回転部材としての内輪と、
前記非磁性部材が取り付けられた外輪と、
前記内輪の外周面に形成された軌道面及び前記外輪の内周面に形成された軌道面との間に配置された複数の転動体とを備え、
前記非磁性部材は、前記内輪と前記外輪との間を封止する封止部材である、車輪軸受装置。
【請求項１】
回転部材に取り付けられ、前記回転部材の周方向に沿って設けられた複数の磁極を有する被検出部材と、
前記回転部材を回転可能に支持する固定部材に取り付けられ、前記被検出部材の磁界を検出する検出素子を有する磁気センサと、
前記固定部材に設けられ、前記被検出部材と前記磁気センサとの間に少なくとも一部が介在する非磁性部材とを備え、
前記磁気センサは、前記検出素子を保持する本体部と、前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける弾性部とを有する、回転検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記本体部及び前記弾性部が樹脂からなる一体の部材で構成されている、
請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記本体部は、少なくとも一部が前記固定部材に形成された保持孔に収容され、
前記弾性部は、前記保持孔の前記非磁性部材とは反対側の内面に当接して前記本体部を前記非磁性部材側に押し付ける、
請求項１又は２に記載の回転検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転検出装置と、
車輪が取り付けられるフランジ部を有する前記回転部材としての内輪と、
前記非磁性部材が取り付けられた外輪と、
前記内輪の外周面に形成された軌道面及び前記外輪の内周面に形成された軌道面との間に配置された複数の転動体とを備え、
前記非磁性部材は、前記内輪と前記外輪との間を封止する封止部材である、車輪軸受装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４７６３６（Ｐ２０１３−４７６３６Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５９１６（Ｐ２０１１−１８５９１６）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
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