(57)【要約】【課題】  ワイヤレス通信のための部品の取付位置の空間自由度を高めることができ、これにより効率の良いワイヤレス給電、または効率の良いセンサ信号の送受が可能となるワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】  検出対象を検出するセンサ部６と、センサ信号送信部９と、動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部８とを設ける。センサ信号送信部９および電力受信部８の両方またはいずれか一方における少なくともアンテナをナックル１１に配置する。センサ部６、センサ信号送信部９、および電力受信部８は、一体部品のワイヤレスセンサユニット４としてナックル１１に取付けても良い。また、センサ部６は別体とし、センサ信号送信部９および電力受信部８を一体部品の送受信ユニットとしてナックル１１に取付けても良い。【選択図】        図１
2005098344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に複列の軌道面を有し車体にナックルを介して取付けられる外方部材と、上記複列の軌道面に対面する軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在する複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部とを設け、上記センサ信号送信部および電力受信部の両方またはいずれか一方における少なくともアンテナを上記ナックルに配置したことを特徴とするワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項２】
請求項１において、上記センサ信号送信部および電力受信部の両方またはいずれか一方の略全体を上記ナックルに配置したワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項３】
請求項１において、上記センサ信号送信部と電力受信部とを一体の部品としてユニット化し、このユニット化した一体部品である送受信ユニットをナックルに取付けたワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項４】
請求項１において、上記センサ信号送信部と、電力受信部と、センサ部とを一体の部品としてユニット化し、このユニット化した一体部品であるワイヤレスセンサユニットをナックルに取付けたワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項５】
請求項１において、上記センサ部が、パルサリングと磁気センサとでなる回転センサであって、この回転センサの磁気センサと上記センサ信号送信部と電力受信部とを一体の部品としてユニット化し、このユニット化した一体部品であるワイヤレスセンサユニットをナックルに取付け、パルサリングを内方部材に取付けたワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置。
【請求項６】
請求項５において、上記内方部材に等速ジョイントの外輪が取付けられ、または上記内方部材の構成部分として等速ジョイントの外輪が設けられ、この等速ジョイントの外輪に上記パルサリングを取付けたワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転数等の検出信号をワイヤレスで送信し、かつワイヤレス給電を行うようにしたワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪用軸受装置に搭載された回転センサの信号を、ワイヤレスで送信して車輪と車体間のハーネスを無くしたワイヤレスＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）センサが提案されている（例えば特許文献１）。回転センサには多極の回転発電機を利用し、自己発電によりセンサ用電力および送信部用電力を得る。これにより、車体から回転センサへの給電用の配線も不要となる。このようにワイヤレス化することにより、軽量化、組立性の向上、および飛び石によるハーネスの断線による故障の回避等の利点が得られる。
【０００３】
図７はこの種のワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置の一例を示す。この車輪用軸受装置は、固定側輪となる外方部材１がナックル１１に取付けられており、外方部材１の端部に回転センサ５６およびセンサ信号送信機５４が取付けられている。回転センサ５６は、パルサリング５７と磁気センサ５８とでなる。センサ信号受信機５５は、タイヤハウジング内で、ナックル１１の基端の近傍に設置される。なお、同図において、実施形態を示す各図と同じ符号を対応部分に付してある。
【０００４】
また、車輪用軸受装置において、回転センサにワイヤレスで給電することも提案されている（例えば特許文献２）。ワイヤレス給電によると、発電機能を利用するものと異なり、回転停止時や低速回転時にも回転検出およびそのセンサ信号の送信が行える。
【特許文献１】特開２００２−２６４７８６号公報
【特許文献２】特開２００３−１４６１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
タイヤハウジング内において、車輪用軸受装置の周辺に余裕の空間は少ない。特に、図７のように、駆動側では車輪用軸受装置の内方部材２にトルク伝達用の等速ジョイント１５の外輪１５ａが結合されているため、余裕区間が僅かとなっている。そのため、同図のように外方部材１にセンサ信号送信機５４を取付けた場合、センサ信号受信機５５とセンサ信号送信機５４とを直接に対面させることができず、等速ジョイント外輪１５ａ等が障害となることがある。電磁波による信号の送受は、途中に障害があっても可能ではあるが、混信防止や部品の小型化等のために、高周波化し、指向性を高めた場合、途中に障害があると効率が悪くなる。
ワイヤレス給電の場合、センサ信号の送受に比べて大きな電力の取り出しが必要であるため、効率の良い給電が必要となる。そのため、送信周波数をＧＨｚ帯と高周波化し、小型のアンテナでも効率の良い受信が行えるようにすることを考えた。その場合に、上記のように途中に障害があると、給電の効率が低下する。給電効率の低下は燃費の低減に影響する。
【０００６】
この発明の目的は、通信用部品等の取付位置の空間自由度を高めることができ、これにより効率の良いワイヤレス給電、または効率の良いセンサ信号の送受が可能となるワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面（１ａ，１ｂ）を有し車体にナックル（１１）を介して取付けられる外方部材（１）と、上記複列の軌道面（１ａ，１ｂ）に対面する軌道面（２ａ，２ｂ）を有する内方部材（２）と、対向する軌道面（１ａ，２ａ）（１ｂ，２ｂ）間に介在する複列の転動体（３）とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置（１０）において、検出対象を検出するセンサ部（６）と、このセンサ部（６）の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部（９）と、上記センサ部（６）およびセンサ信号送信部（９）の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部（８）とを設け、上記センサ信号送信部（９）および電力受信部（８）の両方またはいずれか一方における少なくともアンテナ（８ａ，９ａ）を上記ナックル（１１）に配置したことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、センサ部（６）で検出したセンサ信号が、センサ信号送信部（９）で送信され、また電力受信部（８）で動作電力を受信してセンサ部（６）およびセンサ信号送信部（９）の駆動が行われる。そのため、車輪と車体間のハーネスを無くして、軽量化、組立性の向上、および飛び石によるハーネスの断線による故障の回避等が行える。また、ワイヤレス給電を行うため、発電の場合と異なり、回転停止時や低速回転時にもセンサ部（６）による検出が行える。この場合に、センサ信号送信部（９）および電力受信部（８）の両方またはいずれか一方における少なくともアンテナ（８ａ，９ａ）をナックル（１１）に配置するため、車輪用軸受装置の周辺の空間を効果的に利用して、センサ信号送信部（９）や電力受信部（８）の取付位置の自由度が高められる。そのため、車体側に取付けられるセンサ信号受信部や給電電力送信部に対して、センサ信号送信部（９）や電力受信部（８）のアンテナ（８ａ，９ａ）を、途中に障害が介在しない適切な位置に配置することが可能となる。これにより、給電あるいはセンサ信号の送受に指向性の高い高周波帯等を使用しても、障害物の介在による効率低下を避けることができる。
【０００９】
上記センサ信号送信部（９）および電力受信部（８）は、少なくともアンテナ（８ａ，９ａ）がナックル（１１）に配置されていれば、電磁波等のワイヤレス通信の経路の途中に障害が介在することを避ける配置が容易に行える。しかし、センサ信号送信部（９）および電力受信部（８）は、その両方またはいずれか一方について、アンテナ（８ａ，９ａ）だけでなく、略全体を上記ナックル（１１）に配置しても良い。ナックル（１１）への取付部分を増やすことで、車輪用軸受装置の周辺の空間利用がより一層容易になる。
【００１０】
上記センサ信号送信部（９）と電力受信部（８）とは一体の部品としてユニット化し、このユニット化した一体部品である送受信ユニット（７）をナックル（１１）に取付けても良い。このように一体としてナックル（１１）に取付けることで、送受信手段の小型化が可能になる。
【００１１】
センサ信号送信部（９）と電力受信部（８）に加え、センサ部（６）を一体の部品としてユニット化し、このユニット化した一体部品であるワイヤレスセンサユニット（４）をナックル（１１）に取付けてもよい。これにより、より一層の小型化が可能になる。また外方部材（１）にナックル（１１）を取付けるだけで、センサで検出する対象物とセンサ部（６）との位置決めが容易に行える。
【００１２】
この発明において、上記センサ部（６）が、パルサリング（１７）と磁気センサ（１８）とでなる回転センサであっても良い。その場合に、この回転センサの磁気センサ（１８）と上記センサ信号送信部（９）と電力受信部（８）とを一体の部品としてユニット化し、このユニット化した一体部品であるワイヤレスセンサユニット（４）をナックル（１１）に取付け、パルサリング（１７）を内方部材（２）に取付けても良い。
この構成の場合、一体化によって小型化が可能になると共に、ナックル（１１）に取付けることで設置場所の空間自由度が高められる。また、外方部材（１）にナックル（１１）を取付けることで、パルサリング（１７）と磁気センサ（１８）との対応する位置決めが行える。
【００１３】
この場合に、上記内方部材に等速ジョイントの外輪が取付けられ、または上記内方部材の構成部分として等速ジョイントの外輪が設けられるときに、この等速ジョイントの外輪に上記パルサリングを取付けても良い。この構成の場合、比較的周辺に余裕空間の大きい等速ジョイント外輪にパルサリングが取付けられることで、より一層、設置空間の自由度が高められる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置は、検出対象を検出するセンサ部と、このセンサ部の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部と、上記センサ部およびセンサ信号送信部の動作電力を給電電力送信部からワイヤレスで受信する電力受信部とを設け、上記センサ信号送信部および電力受信部の両方またはいずれか一方における少なくともアンテナを上記ナックルに配置したため、ワイヤレス通信のための部品の取付位置の空間自由度を高めることができ、これにより効率の良いワイヤレス給電、または効率の良いセンサ信号の送受が可能になるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。このワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置１０は、内周に複列の軌道面１ａ，１ｂを有する外方部材１と、上記複列の軌道面１ａ，１ｂに対面する軌道面２ａ，２ｂを有する内方部材２と、対向する軌道面１ａ，２ａ，１ｂ，２ｂ間に介在する複列の転動体３とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持するものである。外方部材１と内方部材２との間の軸受空間の軸方向両端は密封部材２１，２２により密封される。外方部材１は、外周にフランジ１ｃを有し、車体にナックル１１を介して取付けられる。ナックル１１は外方部材１のインボード側端の外周に嵌合し、その嵌合部分が図示しないボルトによってフランジ１ｃに取付けられる。この車輪用軸受装置１０は、内方部材および外方部材にフランジを有する第３世代型のものであり、内方部材２が、ハブ輪２Ａと、その一端の外周に嵌合して内輪２Ｂとで構成され、ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに、内方部材２の各列の軌道面２ａ，２ｂが形成されている。ハブ輪２Ａは外周にフランジ２Ａａを有し、ボルト１３によって車輪（図示せず）が取付けられる。等速ジョイン１５は、その外輪１５ａに設けられた軸部がハブ輪２Ａ内に挿通され、ハブ輪２Ａにナット１４で結合されている。
【００１６】
この車輪用軸受装置１０において、ワイヤレスセンサユニット４がナックル１１に取付けられている。ワイヤレスセンサユニット４は、図２に示すように、検出対象を検出するセンサ部６と、このセンサ部６の出力するセンサ信号をワイヤレスで送信するセンサ信号送信部９と、上記センサ部６およびセンサ信号送信部９の動作電力をワイヤレスで受信する電力受信部８とを有する。電力受信部８の受信電力を蓄えるキャパシタまたは２次電池（図示せず）を設けても良い。センサ信号送信部９は、送信用のアンテナ９ａと送信回路（図示せず）とで構成される。電力受信部８は、受信用のアンテナ８ａと受信回路とで構成される。センサ信号送信部９と電力受信部８とは、互いに一体の部品としてユニット化された送受信ユニット７を構成するものとしても良い。
【００１７】
このワイヤレスセンサユニット４と、センサ信号受信機５とでワイヤレスセンサシステムが構成される。センサ信号受信機５は、ワイヤレスセンサユニット４のセンサ信号送信部９から送信されたセンサ信号を受信するセンサ信号受信部１３と、電力受信部８へ動作電力をワイヤレスで送信する給電電力送信部１２とを備える。センサ信号受信部１３はアンテナ１３ａおよび受信回路で構成され、給電電力送信部１２はアンテナ１２ａおよび送信回路で構成される。センサ信号送信部９とセンサ信号受信部１３の間、および給電電力送信部１２と電力受信部８の間の送受は、電磁波により行うものであっても、また光波、赤外線、超音波によるもの、あるいは磁気結合により行うものであっても良い。
【００１８】
電磁波により通信を行うものである場合、ワイヤレス送信するセンサ信号と給電電力の周波数は互いに異なる周波数とされる。ここでは、給電電力の周波数をｆ１とし、センサ信号の周波数をｆ２としている。給電電力の周波数ｆ１は、アンテナの小型化や、指向性を高めて給電効率を高めるために高周波とすることが好ましく、例えばＧＨｚ帯の周波数とされる。
【００１９】
図３に示すように、センサ部６は、パルサリング１７と、それに対向して設置される磁気センサ１８とで構成される回転センサからなる。パルサリング１７は、円周方向に磁極Ｎ，Ｓが並ぶ多極に磁化された磁石、またはギヤー状の凹凸を施した磁性体リングなど、周方向に周期的な変化を有するものである。多極磁石からなるパルサリング１７と磁気センサ１８の組合わせによると、小型で精度の良い回転センサが構成できる。パルサリング１７を構成する磁石は、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石などであっても良い。磁気センサ１８は一つであっても良く、またパルサリング１７の周方向の磁気的変化の周期に対して位相が略９０°離れた２ヵ所に対向する２つの検出部１８Ａ，１８Ｂを有するものであっても良い。このように２つの検出部１８Ａ，１８Ｂを設けた場合は、位相が略９０°異なる回転数信号が各検出部１８Ａ，１８Ｂより出力され、これにより回転方向が検出可能となる。
磁気センサ１８は、磁気抵抗型センサ（「ＭＲセンサ」と呼ばれる）の他に、ホール素子型センサ、フラックスゲート型磁界センサ、ＭＩセンサ等のアクティブ磁界センサを使用することができる。このうち、磁気抵抗型磁気センサは、抵抗値を大きくすることで、消費電力を小さくすることができるので、ワイヤレス給電に適用するには有利である。
【００２０】
センサ部６のパルサリング１７は、芯金１７ａを介して図１のように内方部材２の外周に取付けられる。センサ部６の磁気センサ１８は、上記センサ信号送信部９と電力受信部８と共に一体の部品としてユニット化されている。例えば、磁気センサ１８、センサ信号送信部９、および電力受信部８が、一つの共通のケース内に納められる。このユニット化した一体部品であるワイヤレスセンサユニット４がナックル１１に取付けられる。
なお、センサ部６は、磁気センサ１８の他に、回転以外の検出対象、例えば温度、振動、加速度、軸受の予圧、荷重、トルク等を検出するセンサ（図示せず）を有していても良い。その場合、各センサの信号は、重畳や時分割などで、同じセンサ信号送信部９から送信される。
【００２１】
センサ信号受信機５は、ナックル１１の基端付近等で、車体のタイヤハウジング内に設置される。この場合に、ワイヤレスセンサユニット４のセンサ信号送信部９および電力受信部８のアンテナ９ａ，８ａ（図２）に対して、対応するアンテナ間の直線経路内に等速ジョイント１５等の障害物が介在しない位置に設置される。
【００２２】
この構成のワイヤレスセンサ付き車輪用軸受装置によると、センサ部６で検出した回転信号等のセンサ信号が、センサ信号送信部９で送信され、また電力受信部８で動作電力を受信してセンサ部６およびセンサ信号送信部９の駆動が行われる。そのため、車輪と車体間のハーネスを無くし、軽量化、組立性の向上、および飛び石によるハーネスの断線による故障の回避等が行える。ワイヤレス給電を行うため、発電の場合と異なり、回転停止時や低速回転時にもセンサ部６による回転検出が行える。
【００２３】
この場合に、センサ信号送信部９および電力受信部８がナックル１１に配置されているため、車輪用軸受装置１０の周辺の空間を効果的に利用して、センサ信号送信部９や電力受信部８の取付位置の自由度が高められる。そのため、車体側に取付けられるセンサ信号受信部１３や給電電力送信部１２に対して、センサ信号送信部９や電力受信部８のアンテナ９ａ，８ａを、途中に障害が介在しない適切な位置に配置することが可能となる。これにより、給電あるいはセンサ信号の送受に指向性の高いＧＨｚ帯等の高周波帯等を使用しても、障害物の介在による効率低下を避けることができる。
また、この実施形態では、センサ部６の磁気センサ１８と、センサ信号送信部９と、電力受信部８とが、一体の部品としてユニット化されてナックル１１に取付けられているため、小型化されて設置場所の空間自由度が高められるうえ、取付性が良い。また、外方部材１をナックル１１に取付けるだけで、被検出体となるパルサリング１７とセンサ部６の磁気センサ１８との位置決めがなされる。
【００２４】
図４はこの発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図２のセンサ信号送信部９と電力受信部８とを、共通のケースに納めることなどで、互いに一体の部品としてユニット化された送受信ユニット７とし、この送受信ユニット７をセンサ部６の磁気センサ１８と配線１９またはコネクタで接続したものである。送受信ユニット７はナックル１１に取付け、磁気センサ１８は取付部材２３によって外方部材１に取付けている。その他の構成は図１〜図３に示す第１の実施形態と同じである。
この構成の場合、送受信ユニット７をナックル１１に取付けたことにより、設置場所の空間自由度を大きくすることができる。また、センサ信号送信部９と電力受信部８とを一体部品の送受信ユニット７としたことにより、小型化が可能になる。
【００２５】
図５は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、図１ないし図３に示す第１の実施形態において、センサ部６をラジアル型の回転センサとし、そのパルサリング１７を等速ジョイント１５の外輪１５ａに取付けたものである。
この構成の場合、比較的周辺に余裕空間の大きい等速ジョイント外輪１５ａにパルサリング１７が取付けられることで、より一層、設置空間の自由度が高められる。その他の構成，効果は第１の実施形態と同様である。
【００２６】
図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態は、車輪用軸受装置１０を第４世代型としたものである。この例では、内方部材２は、ハブ輪２Ａと等速ジョイト１５の外輪１５ａとで構成され、これらハブ輪２Ａおよび等速ジョイント外輪１５ａに、内方部材２側の各列の軌道面２ａ，２ｂが形成されている。センサ部６は、図５の実施形態と同様に、ラジアル型の回転センサとされ、そのパルサリング１７が等速ジョイント１５の外輪１５ａに取付けられている。
【００２７】
なお、上記各実施形態では、センサ部６とセンサ信号送信部９と電力受信部８とを一体部品のワイヤレスセンサユニット４とし、あるいはセンサ信号送信部９と電力受信部８とを一体部品の送受信ユニット７としたが、必ずしも一体化しなくても良く、センサ部６、センサ信号送信部９、および電力受信部８を別々に取付けるようにしても良い。その場合に、センサ信号送信部９および電力受信部８のいずれか一方をナックル１１に取付ければ良い。また、センサ信号送信部９および電力受信部８は、必ずしも全体をナックル１１に取付けなくても良く、少なくともアンテナ９ａ，８ａがナックル１１に配置されていれば良い。その場合でも、センサ信号受信機５との間の電磁波等の経路に等速ジョイント外輪１５ａ等の障害物が介在することが容易に回避でき、各部品の設置場所の空間自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付軸受装置の断面図である。
【図２】同ワイヤレスセンサ付軸受装置におけるワイヤレスセンサユニットとセンサ信号受信機のブロック図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれそのセンサ部の部分正面図および拡大断面図である。
【図４】この発明の他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の断面図である。
【図５】この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の断面図である。
【図６】この発明のさらに他の実施形態にかかるワイヤレスセンサ付車輪用軸受装置の断面図である。
【図７】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…外方部材
２…内方部材
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ…軌道面
３…転動体
４…ワイヤレスセンサユニット
５…センサ信号受信機
６…センサ部
７…送受信ユニット
８…電力受信部
９…センサ信号送信部
８ａ，９ａ…アンテナ
１０…車輪用軸受装置
１１…ナックル
１２…給電電力送信部
１３…センサ信号受信部
１５…等速ジョイント
１５ａ…等速ジョイントの外輪
１７…パルサリング
１８…磁気センサ
【図１】
2005098344.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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