JP6968038B2 - 回転検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転速度を検出する回転検出装置に関する。

この種の装置として、従来、リング状磁性体のロータの回転に伴って発生する磁気変化を検出することで、回転軸の回転を検出するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、磁性体からなるロータの外周面に対向して磁気センサを設置するとともに、磁気センサの先端部に、ロータの外周面に常時当接した状態で弾性体を取り付け、弾性体がロータの外周面上を摺動することで、ロータの外周面に付着した鉄粉等を除去する。

特開平６−１０９７４９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の装置は、弾性体がロータの外周面上を常時摺動するため、弾性部材が磨耗して、装置の耐久性が低下する。

本発明の一態様は、潤滑油が貯留された筐体の内部に配置された回転体の回転速度を検出する回転検出装置であって、先端部が回転体の周面から離間して設置され、回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を生成するセンサ本体と、センサ本体の先端部を覆うカバー部を有するとともに、センサ本体の先端部の中心を通る軸線に対し略垂直かつ回転体の回転軸に対し略垂直である所定方向に移動可能に、センサ本体に支持された可動体と、を備える。可動体は、回転体の回転に伴って掻き上げられた潤滑油が当たる受圧部をさらに有し、受圧部に作用する油圧力により所定方向に移動するように設けられる。

本発明によれば、装置の耐久性を低下させずに、センサ本体の先端部に鉄粉等の異物が付着することを防止でき、高精度の回転検出が可能である。

本発明の実施形態に係る回転検出装置のセンサ本体を、ディファレンシャル装置の周囲に取り付けた例を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係る回転検出装置を構成するセンサ本体の斜視図。 本発明の実施形態に係る回転検出装置を構成する可動体の斜視図。 図３の矢視IV図。 本発明の実施形態に係る回転検出装置の車両停車時における動作の一例を模式的に示す図。 本発明の実施形態に係る回転検出装置の車両走行時における動作の一例を模式的に示す図。

以下、図１〜図５Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る回転検出装置は、車両の走行速度（車速）を検出する車速検出装置として用いることができる。この回転検出装置は、車速と相関関係を有する回転速度で回転する回転体の周囲に配置された非接触式のセンサ本体を有する。

図１は、本発明の実施形態に係る回転検出装置１００の車両への適用例、すなわち回転検出装置１００をディファレンシャル装置２の周囲に設けた例を模式的に示す図である。ディファレンシャル装置２には、図示しない駆動源（例えばエンジン）からのトルクが変速機を介して伝達される。なお、駆動源として、エンジンの代わりに、あるいはエンジンに加えて、走行モータを用いることもできる。ディファレンシャル装置２に伝達されたトルクは、図示しない左右のドライブシャフトを介して左右の車輪に伝達される。

図１に示すように、ディファレンシャル装置２は、変速機ケース３内の収容空間ＳＰ１に回転可能に配置される。図示は省略するが、ディファレンシャル装置２は、リングギアを介して変速機からのトルクが入力されるディファレンシャルケース、ディファレンシャルケース内に配置され、左右のドライブシャフトにそれぞれ連結された左右一対のサイドギア、左右一対のサイドギアにそれぞれ噛合する一対のピニオン、一対のピニオンをディファレンシャルケースから回転可能に支持するピニオンシャフト等を有する。なお、ディファレンシャル装置２の構成は上述したものに限らず、例えば二対のピニオンを有する構成としたり、ピニオンを有しないヘリカルギヤシャフトＬＳＤなどであってもよい。

回転体５は、強磁性材料である金属により構成され、例えばディファレンシャルケースと一体かつ同軸に設けられる。より詳しくは、回転体５は、変速機ケース３に固定された回転軸６に支持され、回転軸６を中心としてディファレンシャルケースと一体に回転する。特に車両前進時に、回転体５と回転軸６とは矢印Ｒ方向に回転する。回転体５の外周面は、全周にわたって凹凸状に形成される。すなわち、外周面には、凹部と凸部とが周方向交互かつ等間隔に規則的に設けられ、凹凸部５ａが形成される。

変速機ケース３内の収容空間ＳＰ１の底部には潤滑油が貯留される。潤滑油の油面ＯＬは、回転体５の底部よりも高位置にあり、回転体５の一部が潤滑油に浸っている。例えば油面ＯＬは、回転軸６を通る水平線よりも下方に位置する。潤滑油は、回転体５の回転に伴い凹凸部５ａにより掻き上げられ、収容空間ＳＰ１内を飛散する。潤滑油は、ディファレンシャル装置２（例えばディファレンシャルケース）の回転によっても掻き上げられ、ディファレンシャル装置２の各部に供給される。

回転検出装置１００は、軸線ＣＬ１を中心に延在するセンサ本体１０と、センサ本体１０の先端部に、軸線ＣＬ１に対し略垂直かつ回転軸に対し略垂直な方向（矢印Ａ方向）に、移動可能に設けられた可動体２０とを有し、回転検出ユニットとして構成される。矢印Ａ方向は、軸線ＣＬ１と回転体５の外周面との交点における、回転体５の外周面に対する接線方向に相当する。

センサ本体１０は、回転体５の外周面（凹凸部５ａ）に対向して配置される。すなわち、センサ本体１０は、その一端部（先端部）が回転体５の外周面から所定距離隔てて軸線ＣＬ１に沿って下方または斜め下方を向くように配置され、他端部（基端部）が、変速機ケース３に図示しないボルトなどにより固定される。より詳しくは、センサ本体１０の先端部は、潤滑油の油面ＯＬよりも上方、好ましくは回転軸６を通る水平線よりも上方で、かつ、回転方向（矢印Ｒ方向）における回転軸６を通る鉛直線に至る範囲θに配置される。

センサ本体１０は、例えば永久磁石とコイルとを有するピックアップセンサとして構成される。すなわち、センサ本体１０は、その中心部に配置された永久磁石の周囲にコイルを配置してなり、回転体５の回転に伴う磁束変化、つまり凹凸部５ａが通過することにより生じる磁束変化によってコイルでパルス信号を発生させる。センサ本体１０で発生したパルス信号は、図示しない制御ユニットに出力され、これにより車速が検出される。

ところで、センサ本体１０は磁石を有するため、センサ本体１０に磁力によって鉄粉等の異物が付着するおそれがある。センサ本体１０の先端部に鉄粉が付着すると、センサ本体１０の周囲の磁界が影響を受けるため、車速の検出精度が低下する。そこで、本実施形態では、センサ本体１０に付着した鉄粉等の異物を容易に除去できるよう、以下のようにセンサ本体１０の先端部に可動体２０を設ける。

図２は、センサ本体１０の斜視図であり、図３は、可動体２０の斜視図である。なお、以下では、便宜上、図示のように前後方向、左右方向および上下方向を定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。前後方向は、可動体２０の移動方向（図１の矢印Ａ方向）、左右方向は、図１の回転軸６の延在する方向、上下方向は、軸線ＣＬ１に沿った方向である。図３には、センサ本体１０が２点鎖線で示される。

図２に示すように、センサ本体１０は、軸線ＣＬ１を中心として上下方向に延在する円筒部１１と、円筒部１１の下端部に設けられたベース部１２とを有する。円筒部１１の上端部には、円筒部１１よりも大径の略円盤状のフランジ部１３が設けられ、フランジ部１３から上方にコネクタ部１４が突設される。フランジ部１３は、図示しないボルトなどにより変速機ケース３に固定される。図示は省略するが、円筒部１１の内部に磁石とコイルとが設けられる。

ベース部１２は、全体が略ボックス形状（直方体形状）を呈する。すなわち、ベース部１２は、上面１２ａおよび下面１２ｂと、前面１２ｃおよび後面１２ｄと、左面１２ｅおよび右面１２ｆとを有する。ベース部１２の前後方向および左右方向の長さは、それぞれ円筒部１１の径よりも長い。また、ベース部１２の前後方向の長さは、左右方向の長さよりも長く、ベース部１２は前後方向に細長に形成される。円筒部１１は、上面１２ａの前後方向中央部を貫通し、その下端面は下面１２ｂと同一ないしほぼ同一面上に位置する。なお、ベース部１２の左右方向長さを円筒部１１の径と等しくしてもよい。ベース部１２は、例えば樹脂等の非磁性体により構成され、内部を空洞として形成することができる。

図３に示すように、可動体２０は、複数の板部により全体が枠状に構成され、内部に略ボックス状の収容空間ＳＰ２が形成される。すなわち、可動体２０は、上面２１ａおよび下面２１ｂと、前面２１ｃおよび後面２１ｄと、左面２１ｅおよび右面２１ｆとを有する。可動体２０は、ベース部１２に対応して前後方向に細長に形成される。可動体２０は、例えば樹脂等の非磁性体により構成される。

可動体２０の上面２１ａの中央部には開口部２１ｇが設けられ、円筒部１１が開口部２１ｇを通過して、収容空間ＳＰ２にベース部１２が収容される。ベース部１２が収容された状態では、可動体２０の各面２１ａ〜２１ｆはそれぞれベース部１２の各面１２ａ〜１２ｆに対向する。ベース部１２の上面１２ａは、前端部および後端部が可動体２０の上面２１ａにより覆われる。ベース部１２の残りの面１２ｂ〜１２ｆは、それぞれ可動体２０の面２１ｂ〜２１ｆにより全体が覆われる。可動体２０の下面２１ｂは、センサ本体１０の先端部を覆うカバー部を構成する。

可動体２０の上面２１ａおよび下面２１ｂは、ベース部１２の上面１２ａおよび下面１２ｂよりも前後方向に長尺に形成される。したがって、収容空間ＳＰ２には前後方向において隙間があり、可動体２０は、センサ本体１０に対し前後方向にスライド可能である。なお、収容空間ＳＰ２には、左右方向および上下方向において隙間がないまたは隙間がほとんどない。開口部２１ｇは、可動体２０が前後方向に最大に移動したときであっても、ベース部１２の上面１２ａの前端部および後端部がそれぞれ可動体２０の上面２１ａに覆われるように形成される。これにより、可動体２０がセンサ本体１０から脱落することを防止できる。

収容空間ＳＰ２には、可動体２０の後面２１ｄとベース部１２の後面１２ｄとの間に、板ばね３０（二点鎖線）が介装され、可動体２０は板ばね３０によって後方に付勢される。なお、可動体２０は、初期状態では板ばね３０の付勢力により後方に押動されるが、図３には、板ばね３０の付勢力に抗して可動体２０が前方に移動した状態が示される。

図４は、可動体２０を後方から見た図（図３の矢視IV図）である。図３，４に示すように、可動体２０は、その後面２１ｄの上端部から後方に突設された左右方向に延在する板状のリブ部２２と、リブ部２２の下方において後面２１ｄから後方に突設された左右一対の板状のリブ部２３とを有する。リブ部２３は上下方向に延在し、その上端面はリブ部２２の下面に当接し、下端面は可動体２０の下面２１ｂと同一高さに位置する。リブ部２２と一対のリブ部２３とにより、可動体２０の後面２１ｄに、三方（上方、左右側方）が囲まれた凹状の受圧部２４が形成される。

さらに可動体２０は、その下面２１ｂから下方に突設された、前後方向に延在する左右一対の板状のリブ部２５を有する。一対のリブ部２５により、可動体２０の下面２１ｂに、前後方向が開放された凹部２６が形成される。なお、リブ部２３とリブ部２５とは左右方向同一位置に位置する。

次に、本実施形態に係る回転検出装置１００の主要な動作を説明する。図５Ａ，図５Ｂは、それぞれ車両停車時および車両走行時における回転検出装置１００の動作の一例を模式的に示す図であり、回転検出装置１００を左右方向の中心部で切断した断面図に相当する。

図５Ａに示すように、車両停車時においては、板ばね３０の付勢力（矢印Ｆ１）により可動体２０が後方に付勢される。このため、可動体２０は最大に後方に押動された初期位置（第１位置とも呼ぶ）に位置する。この状態では、磁力を発生するセンサ本体１０の下端中央部１０ａの下方（軸線ＣＬ１上）における、可動体２０の下面２１ｂに、変速機ケース３の収容空間ＳＰ１（図１）内を飛散した鉄粉等の異物８が付着するおそれがある。

図５Ｂに示すように、車両走行時においては、ディファレンシャル装置２や回転体５の回転によって収容空間ＳＰ１内の潤滑油が掻き上げられ、潤滑油Ｌ１が可動体２０の後面２１ｄに衝突する。これにより、リブ部２２とその下方の左右一対のリブ部２３とによって囲まれた可動体２０の受圧部２４に、前方への押圧力（矢印Ｆ２）が作用し、可動体２０は、板ばね３０の付勢力に抗してベース部１２にガイドされながら、前方に移動（摺動）する。すなわち、可動体２０は、第２位置に移動する。その結果、異物８の位置がセンサ本体１０の下端中央部１０ａの下方位置から前方にずれる。その結果、異物８に作用する磁力が低下し、異物自体の重力や走行時の振動等により異物８を落下させることが可能となる。

このとき、ディファレンシャル装置２や回転体５の回転によって掻き上げられた潤滑油Ｌ２は、可動体２０の下面２１ｂにも衝突する。すなわち、潤滑油Ｌ２が左右一対のリブ部２５の間の凹部２６に沿って後方から前方へと流れる。この潤滑油Ｌ２の流れにより、表面張力等により可動体２０の下面に付着した異物８をも、容易に除去することができる。これにより、回転検出装置１００による車速の検出精度を向上することができる。回転体５の回転が停止すると、可動体２０は板ばね３０の付勢力により第２位置から第１位置へと復帰する。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）回転検出装置１００は、潤滑油が貯留された変速機ケース３の内部に配置された回転体５の回転速度を検出する。この回転検出装置１００は、先端部が回転体５の外周面（凹凸部５ａ）から離間して設置され、回転体５の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を生成するセンサ本体１０と、センサ本体１０の先端部を覆う下面２１ｂを有するとともに、センサ本体１０の円筒部１１の中心を通る軸線ＣＬ１に対し垂直かつ回転体５の回転軸６に対し略垂直である図１のＡ方向に、センサ本体１０に移動可能に支持された可動体２０と、を備える（図１，３）。可動体２０は、回転体５の回転に伴って掻き上げられた潤滑油が当たる受圧部２４をさらに有し、受圧部２４に作用する油圧力によりＡ方向（前後方向）に移動するように設けられる（図４，５Ｂ）。

この構成により、可動体２０の下面２１ｂに付着した鉄粉等の異物８を、回転体５の回転時に前方に移動させることができ、磁力が発生するセンサ本体１０の下端中央部１０ａから、異物８の位置がずれる。このため、異物８に作用する磁力が低下し、回転体５の回転に伴って掻き上げられた潤滑油が可動体２０の下面２１ｂに衝突することにより、下面２１ｂに付着した異物８を容易に除去することができる。その結果、回転検出装置１００による回転検出精度が向上する。回転検出装置１００は、全体が回転体５の外周面から離間して設けられるため、回転検出装置１００の耐久性の低下も防止できる。

（２）回転検出装置１００は、可動体２０を、油圧力が作用する方向と反対方向（後方）に付勢する板ばね３０をさらに備える（図３）。これにより可動体２０の受圧部２４に油圧力が作用していない状態において、可動体２０を初期位置に移動させることができる。すなわち、可動体２０の受圧部２４に油圧力が作用すると、可動体２０は第２位置に移動するが、この第２位置とは異なる第１位置へ可動体２０を容易に移動させることができる。したがって、異物８の除去を高頻度で行うことができる。

（３）可動体２０の受圧部２４は、掻き上げられた潤滑油による油圧力が作用する後面２１ｄと、後面２１ｄから後方に突出すリブ部２２，２３と、を有する（図３，４）。これにより可動体２０の後面２１ｄに作用する油圧力を増大させることができ、可動体２０の前方への移動が容易になる。

（４）可動体２０の下面２１ｂは、回転体５の外周面に向けて突出するとともに前後方向に延在する左右一対のリブ部２５を有する。これにより可動体２０の下面２１ｂに沿って流路（凹部２６）が形成され、下面２１ｂに沿って流れる潤滑油量を増大させることができ、異物８を容易に除去できる。

上記実施形態は種々の形態に変形できる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、変速機ケース３の内部に回転検出ユニットとしての回転検出装置１００を配置するようにしたが、潤滑油が貯留される他の筐体の内部に回転検出装置を配置することもできる。上記実施形態では、センサ本体１０の内部に永久磁石を設けるようにしたが、これに代えて、永久磁石を有さずに磁界を発生させるタイプのセンサ本体を用いることもできる。上記実施形態では、軸線ＣＬ１を中心とした円筒部１１を有するようにセンサ本体１０を形成したが、軸線ＣＬ１はセンサ本体の先端部の中心を通ればよく、センサ本体は円筒部を有しなくてもよい。

上記実施形態では、センサ本体１０に前後方向に細長のベース部１２を設けるようにしたが、左右方向に細長のベース部１２を設けるようにしてもよい。この場合、可動体２０を左右方向に細長に形成し、可動体２０の上面２１ａがベース部１２の左右両端部の上面１２ａを覆うようにすればよい。上記実施形態では、可動体２０を略ボックス状に構成したが、センサ本体の先端部を覆う下面（カバー部）と、回転体の回転に伴って掻き上げられた潤滑油が当たる受圧部とを有し、センサ本体の中心を通る軸線に対し略垂直かつ回転体の回転軸に対し略垂直である所定方向に移動可能に設けられるのであれば、可動体の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、センサ本体１０のベース部１２を包囲するように可動体２０を設け、可動体２０がベース部１２の上面１２ａ等に沿って摺動するようにしたが、摺動抵抗を減らすために、例えばベース部１２の左右側面１２ｅ，１２ｆに前後方向に溝部を延設させるとともに、この溝部に係合するように可動体２０の左右内側面に突起部を設けるようにしてもよい。これによりベース部１２の上面１２ａと可動体２０の上面２１ａとを当接させることが不要となる。

上記実施形態では、板ばね３０により可動体２０を初期位置に移動させるようにしたが、コイルばね等、他の付勢部材を用いてもよい。また、例えば重力により可動体２０を初期位置に移動させるようにしてもよく、したがって、油圧力が作用する方向と反対方向に可動体を付勢する付勢部材を省略してもよい。上記実施形態では、可動体２０の後面２１ｄ（受圧面）とリブ部２２，２３（第１突出部）とにより受圧部２４を構成したが、受圧部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、可動体２０の下面２１ｂにリブ部２５（第２突出部）を設けて凹部２６を構成したが、カバー部の構成はこれに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

３ 変速機ケース、５ 回転体、１０ センサ本体、２０ 可動体、２１ｂ 下面、２１ｄ 後面、２２，２３ リブ部、２４ 受圧部、２５ リブ部、２６ 凹部、３０ 板ばね、１００ 回転検出装置

Claims (4)

1. 潤滑油が貯留された筐体の内部に配置された回転体の回転速度を検出する回転検出装置であって、
   先端部が前記回転体の周面から離間して設置され、前記回転体の回転に伴う磁束の変化に応じたパルス信号を生成するセンサ本体と、
   前記センサ本体の前記先端部を覆うカバー部を有するとともに、前記センサ本体の中心を通る軸線に対し略垂直かつ前記回転体の回転軸に対し略垂直である所定方向に移動可能に、前記センサ本体に支持された可動体と、を備え、
   前記可動体は、前記回転体の回転に伴って掻き上げられた潤滑油が当たる受圧部をさらに有し、前記受圧部に作用する油圧力により前記所定方向に移動するように設けられることを特徴とする回転検出装置。
2. 請求項１に記載の回転検出装置において、
   前記可動体を、前記油圧力が作用する方向と反対方向に付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする回転検出装置。
3. 請求項１または２に記載の回転検出装置において、
   前記受圧部は、受圧面と、受圧面から略垂直に突出する第１突出部と、を有することを特徴とする回転検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転検出装置において、
   前記カバー部は、前記回転体の周面に向けて突出するとともに前記所定方向に延在する第２突出部を有することを特徴とする回転検出装置。

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