(57)【要約】【課題】センサ強度を向上させた回転センサを提供する。【解決手段】軸受け２０の外周に片側から嵌められる環状の金具２にホルダ３を設け、そのホルダ３内に回転体７の回転による磁気の変化を検出する磁気センサ部４を収容し、その磁気センサ部４の端子にケーブル５を接続し、回転体７の回転を検出する回転センサ１において、ホルダ３は、軸受け２０の片側となる片面側が盛り上がった肉盛り部１０を備え、肉盛り部１０は、軸受け２０の外周に片側からさらに嵌められて軸受け２０を支持するための支持部材３０と接触させると共に、環状の金具２０の径方向外側に向かって肉厚が薄くなるように傾斜させた傾斜部１０ｓを有するものである。【選択図】図３
2010032250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受けの外周に片側から嵌められる環状の金具にホルダを設け、そのホルダ内に回転体の回転による磁気の変化を検出する磁気センサ部を収容し、その磁気センサ部の端子にケーブルを接続し、前記回転体の回転を検出する回転センサにおいて、
前記ホルダは、前記軸受けの片側となる片面側が盛り上がった肉盛り部を備え、
該肉盛り部は、前記軸受けの外周に片側からさらに嵌められて前記軸受けを支持するための支持部材と接触させると共に、前記環状の金具側から肉厚が薄くなるように傾斜させた傾斜部を有することを特徴とする回転センサ。
【請求項２】
前記肉盛り部は、前記環状の金具側が前記環状の金具の片面と略同一平面上になるように形成されている請求項１記載の回転センサ。
【請求項３】
前記ホルダは、ホルダ本体と、そのホルダ本体を覆う保持部品とからなり、その保持部品に前記肉盛り部が設けられる請求項１または２記載の回転センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転による磁気の変化から回転体の回転を検出する回転センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転体の回転を検出する回転センサとして磁気センサを利用したものがある。磁気センサとしては、永久磁石と、ホールＩＣなどの磁気ＩＣとを組み合わせたものがある。磁気ＩＣには、磁気の変化に応じて電圧などの電気量が変化するホール素子をはじめとする磁気感応素子と、その磁気感応素子からの電気量を電気信号として出力する電子回路とが内蔵されている。
【０００３】
このような回転センサでは、Ｆｅなどの磁性体からなる回転体（例えば、磁気エンコーダ）に臨ませて永久磁石と磁気ＩＣが配置され、永久磁石の磁場による磁束密度が回転体の回転による影響を受け、磁気感応素子によって感知される。
【０００４】
この種の回転センサを実際に組み立てる際には、永久磁石、磁気ＩＣ、これらを収容するための樹脂製のホルダ、磁気ＩＣの出力信号を伝送するケーブルなどの種々の部品を、回転軸を支える軸受けの本体などの固定物に固定しなければならない。
【０００５】
例えば、図５（ａ）および図５（ｂ）に示す従来の回転センサ５１は、軸受けの外筒に片側から嵌められる環状の金具（芯金）５２に樹脂製のホルダ５３を設け、そのホルダ５３にホールＩＣを収容し、そのホールＩＣにケーブル５４を接続した芯金一体型の回転センサである。
【０００６】
金具５２には未硬化の樹脂を流し込んでホルダ５３を成形するための穴が形成されており、その穴に未硬化の樹脂を流して硬化させることで、金具５２にホルダ５３を固定している。回転センサ５１は、軸受けの外筒に金具５２を圧入することで軸受けに取り付けられる。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２６２６２号公報
【特許文献２】特開２００１−３１５５０１号公報
【特許文献３】特開２００３−２５４９８５号公報
【特許文献４】特開２００５−２６５８２６号公報
【特許文献５】特開２００２−２１３４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば、自動車などの車両に回転センサを搭載する場合は、センサ強度を高くすることが求められている。
【００１０】
しかし従来の回転センサ５１は、ホルダ５３の厚さが金具５２側で薄いため、センサ強度が低いという問題がある。また、センサ強度を高くするためには、特に、金具５２とセンサ本体との取り付け強度を上げることが重要であるが、一般に回転センサは、圧入で軸受けに取り付けられるので、軸受けの圧入部には、その構造上、軸受けに回転センサ７１を固定するための樹脂を流し込むような穴が開けられない。つまり、軸受けに金具５２を樹脂で固定して取り付け強度を上げることで、センサ強度を高くすることができない。
【００１１】
そこで、センサ強度を高くするために、金具５２のホルダ５３を成形するための穴に、樹脂を大量に流し込み、金具５２に載せる樹脂量を増やすことを考えた。
【００１２】
しかしながら、単に樹脂量を増やすだけでは、センサ強度は若干向上するものの、ホルダ内部に巣（ボイド）などが発生し、最終的に所望のセンサ強度が得られなかったり、肉厚にした部分の樹脂が硬化時に収縮すること（ひけ）により、ホルダが変形したりする可能性がある。
【００１３】
また、従来の回転センサ５１は、ホルダ５３の厚さが金具５２側で薄いことから、センサ搭載時、軸受けの外筒に片側からさらに嵌められて支持するための支持部材（例えば、自動車などの車両に回転センサを搭載する場合では、ナックル）に、ホルダ５３が接触しない。
【００１４】
このため、従来の回転センサ５１では、ホルダ５３に過剰な荷重が加わると、ホルダ５３が傾いて支持部材に衝突し、ホルダ５３と金具５２の取り付け部に悪影響を及ぼし、この点でもセンサ強度が低い。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、センサ強度を向上させた回転センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために創案された本発明は、軸受けの外周に片側から嵌められる環状の金具にホルダを設け、そのホルダ内に回転体の回転による磁気の変化を検出する磁気センサ部を収容し、その磁気センサ部の端子にケーブルを接続し、前記回転体の回転を検出する回転センサにおいて、前記ホルダは、前記軸受けの片側となる片面側が盛り上がった肉盛り部を備え、該肉盛り部は、前記軸受けの外周に片側からさらに嵌められて前記軸受けを支持するための支持部材と接触させると共に、前記環状の金具側から肉厚が薄くなるように傾斜させた傾斜部を有する回転センサである。
【００１７】
前記肉盛り部は、前記環状の金具側が前記環状の金具の片面と略同一平面上になるように形成されているとよい。
【００１８】
前記ホルダは、ホルダ本体と、そのホルダ本体を覆う保持部品とからなり、その保持部品に前記肉盛り部が設けられるとよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、センサ強度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の好適な実施形態である回転センサの平面図（裏面図）、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の１Ｃ線矢視図、図２は図１に示した回転センサを表側から見た図（表面図）である。
【００２２】
図１（ａ）〜図１（ｃ）および図２に示すように、本実施形態に係る回転センサ１は、軸受けの外筒（外輪）に嵌められるＦｅなどの金属からなる環状の金具（芯金）２と、その金具２の周縁の一部に設けられる樹脂製のホルダ３と、そのホルダ３内に収容され、回転体７の回転速度を検出する磁気センサ部４（後述する図３参照）と、ホルダ３内に端末部が収容され、磁気センサ部４からの出力信号を伝送するためのケーブル５とで主に構成される。
【００２３】
金具２は、大径部２ｂと小径部２ｓを有し、縦断面視で外周部が段差状に形成される。金具２の大径部２ｂには、大径部２ｂを軸方向に貫通し、金具２のほぼ接線方向に沿った貫通穴８が形成される。
【００２４】
ホルダ３は、磁気センサ部４とケーブル５の端末部とを収容するものであり、ホルダ３の一端部が金具２の大径部２ｂと小径部２ｓの外周面に密着し、かつ貫通穴８の周囲で金具２の内側と外側にまたがるように設けられる。
【００２５】
このホルダ３は、ホルダ本体としての下ホルダ３ｄと、その下ホルダ３ｄを覆って磁気センサ部４とケーブル５の端末部を保護・保持する保持部品としてのキャップ３ｕとからなる。下ホルダ３ｄは、平面視でほぼＴ字形に形成され、金具２のほぼ接線方向に沿って広がる幅が広い部分である幅広部３ｗと、その幅広部３ｗと一体形成され、金具２の径方向外側に沿って（ケーブル５の端末部において、ケーブル５の長手方向に沿って）延びる幅が狭い部分である幅狭部３ｎとからなる。この下ホルダ３ｄは、ホルダ形成用の樹脂金型に金具２をセットし、金具２の貫通穴８に樹脂を流し込み、これを硬化させることで金具２に密着して作製される。
【００２６】
キャップ３ｕは、予め成形しておいた樹脂成形品からなるものを下ホルダ３ｄに嵌めてもよいし、下ホルダ３ｄに磁気センサ部４とケーブル５の端末部を搭載し、これらを接続した後、樹脂を流し込んで成形したものでもよい。
【００２７】
さて、ホルダ３のキャップ３ｕの一端部には、金具２の小径部２ｓ側に盛り上がった肉盛り部１０がキャップ３ｕと一体に設けられる。すなわち、肉盛り部１０は、例えば、自動車などの車両では、車輪側とは反対側であるサスペンション側に位置するホルダ３の裏面（片面）側を盛り上げて形成される。
【００２８】
この肉盛り部１０は、軸受けの外筒に片側からさらに嵌められて軸受けを支持するための支持部材（例えば、自動車などの車両では、図３で後述するハウジング３１やナックル３２）と接触させると共に、環状の金具２側からケーブル５側にかけて厚さがホルダ３の表面（反対面）側へ徐々に薄くなるように傾斜させて勾配状に形成した傾斜部１０ｓを有する。
【００２９】
さらに、肉盛り部１０は、環状の金具２側が環状の金具２の裏面（片面）と略同一平面上になるように（回転センサ１の裏面側が略平らになるように）、形成される。
【００３０】
ホルダ３には、耐湿性、耐薬品性に優れ、融点が樹脂中では比較的低いナイロン樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂材料からなるものを用いる。本実施形態ではホルダ３として、融雪剤として利用されるＣａＣｌ2に高い耐性を有し、融点が約２１５〜２３０℃であるナイロン樹脂として、ナイロン６１２からなるものを使用した。
【００３１】
図３および図４に示すように、回転センサ１は、軸受け２０の外筒２１に、環状の金具２が片側（図３では、左側）から圧入にて外筒２１と軸が一致するように外挿して嵌められる。軸受け２０は、例えば、自動車などの車両のサスペンション周辺部品として使用される。
【００３２】
この軸受け２０は、ハブとラジアルベアリングをユニット化したハブベアリングであり、回転センサ１の環状の金具２が圧入にて片側から嵌められる外筒２１と、その外筒２１に転動体２２を介して内挿され、ホイールが取り付けられて回転軸６と一体回転する回転系のハブ２３と、回転センサ１の片側面に接触するように外筒２１に片側から嵌められるハウジング３１と、そのハウジング３１の外周面に、内周面が接触するように圧入にて片側からさらに嵌められるナックル３２とで、主に構成される。
【００３３】
ナックル３２は、自動車などの車両では、ステアリングアクスルの部品で、車輪を支持して車体を懸架すると共に、車両のハンドル操作で車輪の向きを変えて車両の方向を変えるためのものである。
【００３４】
このナックル３２とハウジング３１とで、軸受け２０を支持するための支持部材３０が構成される。図３では、ハウジング３１とナックル３２とが別体形成された例を示したが、ハウジング３１とナックル３２とが一体形成されたものでもよい。
【００３５】
外筒２１には、回転センサ１の環状の金具２を片側（サスペンション側）から外挿して取り付けるための段差を有するセンサ取り付け部２１ｓと、そのセンサ取り付け部２１ｓのさらに片側に形成され、ハウジング３１を片側から外挿して取り付けるためのハウジング取り付け部２１ｈとが設けられる。
【００３６】
回転センサ１は、外筒２１のセンサ取り付け部２１ｓに環状の金具２を圧入にて取り付けることで、軸受け２０の外周に嵌められる。その後、外筒２１のハウジング取り付け部２１ｈにハウジング３１を取り付け、さらにハウジング３１の外周にナックル３２を圧入にて取り付ける。
【００３７】
これにより、回転センサ１のホルダ３は、軸受け２０とナックル３２間に挟まれると共に、軸受け２０とハウジング３１間に挟まれ、ホルダ３の肉盛り部１０が環状の金具２側でハウジング３１の外側面に接触すると共に、肉盛り部１０の傾斜部１０ｓがハウジング３１の外側面およびナックル３２の外側面と接触する。
【００３８】
金具２の中心部には、回転軸６とハブ２３が挿通され、そのハブ２３の外側で金具２の内側には、回転軸６およびハブ２３と一体回転する回転体７が設けられる。本実施形態では、回転体７として歯車状の磁気エンコーダを用いた。
【００３９】
磁気センサ部４は、センシング軸が金具２の径方向に沿うようにホルダ３内に収容される。ケーブル５の一端は、ホルダ３内で磁気センサ部４と接続され、ケーブル５の他端は、機器の各部品を制御するための制御手段や、コンピュータなどの外部装置に接続される。
【００４０】
磁気センサ部４には、少なくとも３本の端子を有する磁気ＩＣを用いる。本実施形態では、磁気ＩＣ（磁気センサ部４）として、４本並列に配置された端子を有するホールＩＣを用いた。ホールＩＣは、磁気感応素子としてのホール素子と、そのホール素子からの電気量を処理して電気信号として出力する電子回路とを内蔵したものである。内蔵される電子回路には、ＯＰアンプ、そのオフセット除去回路、出力バッファ、Ａ／Ｄ変換器などがある。このホールＩＣは、４本並列の端子が金具２の径方向にほぼ沿うようにホルダ３内に収容される。
【００４１】
ケーブル５は、磁気センサ部４に給電する電源線と、磁気センサ部４からの出力信号を伝送する信号線とを有する。電源線と信号線は、ケーブル５に高い屈曲性と機械強度を持たせるため、細径の素線を複数本撚り合わせてなる導体１３を絶縁体（電源線と信号線で色違い）で被覆して構成される。これら電源線と信号線を並べ、シースで被覆するとケーブル５となる。ケーブル５の外径は約３〜６ｍｍである。
【００４２】
ホールＩＣの外側２本の端子のうち一方の端子は、電源線の端末部の導体１３と接続される電源用端子であり、他方の端子は、信号線の端末部の導体１３と接続される信号線用端子（出力用端子）である。ホールＩＣの内側２本の端子は、出力信号の波形をモニタするための端子であるが、回転センサ１には必要ないため、ケーブル５に接続されない余剰端子である。
【００４３】
ケーブル５の端末処理は、電源線と信号線の導体１３、絶縁体をそれぞれ露出させた上で、下ホルダ３ｄ上にケーブル５を載置し、各導体１３をそれぞれ超音波溶着して複数本の素線を一体化して行う。端末処理したケーブル５は、下ホルダ３ｄに固定した磁気センサ部４の端子４２ｐ，４２ｓに各導体１３がそれぞれ溶接あるいは半田接続される。
【００４４】
このように、回転センサ１は、ホルダ３の一端部に傾斜部１０ｓを有する肉盛り部１０を設けている。このため、回転センサ１では、図５（ａ）および図５（ｂ）で説明した従来の回転センサ５１に比べると、肉盛り部１０によってホルダ３の一端部の剛性が上がり、ケーブル５の長手方向に沿った引張り強度や、ホルダ３の厚さ方向に加わる外力に対する強度などのセンサ強度（センサ破壊強度）を大幅に向上できる。
【００４５】
また、回転センサ１では、ホルダ３の一端部に傾斜部１０ｓを設け、この傾斜部１０ｓを、ハウジング３１の外側面とナックル３２の外側面とに積極的に接触させている。このため、回転センサ１では、ホルダ３に過剰な荷重が加わっても、ホルダ３が傾いたり、ホルダ３が揺れ動いたりすることはない。
【００４６】
したがって、回転センサ１によれば、ホルダ３と環状の金具２の取り付け部に悪影響を及ぼすことを低減し、センサ強度が高い。しかも、回転センサ１は、ホルダ３が軸受け２０とナックル３２間に挟まれるので、ホルダ３の表裏面（車輪側およびサスペンション側）からの荷重に対してもセンサ強度が向上する。
【００４７】
さらに、回転センサ１は、ホルダ３の一端部に樹脂量を増やしてただ肉を盛ったのではなく、肉盛り部１０の傾斜部１０ｓにより、ケーブル５側から環状の金具２側にかけて徐々に肉厚を増やし、無駄な樹脂部分が形成されないようにしているので、ひけや巣（ボイド）の影響を抑えつつ、センサ強度を向上できる。
【００４８】
回転センサ１は、肉盛り部１０の環状の金具２側が、環状の金具２の裏面と略同一平面上になるように形成されているので、ホルダ３と軸受け２０との密着性が従来に較べて大幅に向上すると共に、ホルダ３と環状の金具２との取り付け強度も向上する。
【００４９】
回転センサ１は、ホルダ３をホルダ本体としての下ホルダ３ｄと、保持部品としてのキャップ３ｕとで構成し、そのキャップ３ｕに肉盛り部１０を設けているため、ホルダ３の製作、ひいては回転センサ１の製作が容易である。
【００５０】
また、肉盛り部を環状の金具２の径方向外側に沿って延長形成するなどして、肉盛り部１０と、ハウジング３１およびナックル３２との接触面積を図３の状態よりも大きくして密着させれば、ホルダ３と環状の金具２の取り付け部に悪影響を及ぼすことをより低減し、さらにセンサ強度を高くできる。
【００５１】
ここで、試作した回転センサ１のホルダ３に荷重を印加し、その際にホルダ３に加わる応力を解析した。
【００５２】
回転センサ１の寸法は、金具２の小径部２ｂの内径φｓ１が５４ｍｍ、外径φｓ２が６８ｍｍ、大径部２ｓの外径φｂが７４．４ｍｍ、ホルダ３の幅広部３ｗの幅ｗ１が２４ｍｍ、幅狭部３ｎの幅ｗ２が９ｍｍ、ケーブル５の外径φを４ｍｍとした。
【００５３】
さらに、荷重を加える原点Ｏをケーブル５の延長線上となるホルダ３の一端とし、ホルダ３の長手方向のLine Ｐに沿って、ホルダ３に１６２Ｎの荷重を加え、ホルダ３の長手方向をｘ方向、ホルダ３の表面から裏面に向かう厚さ方向をｙ方向、ホルダ３の幅方向をｚ方向とし、そのときのｘ方向成分の応力を測定した。また、比較のため、同様の条件により、図５（ａ）および図５（ｂ）で説明した従来の回転センサ５１のホルダ５３に加わる応力も解析した。
【００５４】
その結果、回転センサ１では、ホルダ３が最も破壊されやすい位置と考えられるLine Ｐ上の点Ａの位置（ホルダ３の幅広部３ｗのほぼ中心）で、応力が１５ＭＰａ未満となり、従来の回転センサ５１の約２８ＭＰａに比べて大幅に低下した。
【００５５】
したがって、回転センサ１によれば、ホルダ３に肉盛り部１０を設けることで、ホルダ３に応力が加わりにくく、センサ破壊強度が大幅に向上したことがわかる。
【００５６】
本実施形態に係る回転センサは、自動車などの車両に設けられるＡＢＳ（Anti-lock Brake System）センサや、車速センサなどに用いると有用である。例えばＡＢＳセンサでは、ケーブル５が外気にさらされるため、ケーブル５に泥や雪、あるいは融雪剤が付着したり、周囲に温度差が生じたりしてケーブル５が引っ張られることがある。このような場合でも、本実施形態に係る回転センサでは、磁気センサ部４の位置ずれを防止でき、ＡＢＳの確実な動作を保証できる。
【００５７】
本実施形態に係る回転センサをＡＢＳセンサに用いる場合には、ホルダ３内に磁気センサ部４と永久磁石を収容して動作するアクティブ方式でも、ホルダ３内に磁気センサ部４と永久磁石とコイルとを収容して動作するパッシブ方式でもよい。また、回転体７としてその周面にＮ極とＳ極を交互に露出させて永久磁石を複数個配列してなる多極磁石リングを用いるタイプでもよい。
【００５８】
また、磁気センサ部４としては、磁気抵抗（ＭＲ）素子を有するＭＲＩＣを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】図１（ａ）は本発明の好適な実施形態である回転センサの平面図（裏面図）、図１（ｂ）はその側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）の１Ｃ線矢視図である。
【図２】図１に示した回転センサを表側から見た図（表面図）である。
【図３】図１に示した回転センサの使用状態の一例を示す縦断面図（図４の３Ａ−３Ａ線断面図）である。
【図４】図３の４Ａ−４Ａ線断面図である。
【図５】図５（ａ）は従来の回転センサの平面図、図５（ｂ）はその側面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  回転センサ
２  環状の金具
３  ホルダ
５  ケーブル
７  回転体
１０  肉盛り部
１０ｓ  傾斜部
２０  軸受け
２１  外筒
３０  支持部材
３１  ハウジング
３２  ナックル
【図１】
2010032250.tif 000003
【図２】
2010032250.tif 000004
【図３】
2010032250.tif 000005
【図４】
2010032250.tif 000006
【図５】
2010032250.tif 000007