JPS5947261B2 - 車輪の角加速度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、使用時の温度条件や、部品の加工精度や、使
用部材の形状および材質上の多少の不均等性に影響され
ることなく、車輪に、絶対値が一定値以上の角加速度が
生じたときには、正確にその角加速度を検出することが
できる、車輪の角加速度検出装置に関するものである。

例えば、車輪のアンチスキッドブレーキ装置は、車輪の
角加速度に対応して作動するように構成することができ
るが、この場合、アンチスキッドブレーキ装置を的確に
作動させるためには、先ず車輪の角加速度を正確に検知
しなければならない。

したがつて本発明の車輪の角加速度検出装置は、例えば
アンチスキッドブレーキ装置に有効に適用することがで
きる。また、本発明においては、角加速度は正負の角加
速度、すなわち、車輪が一方向に増速するときの正の加
速度と、同方向に回転する車輪が減速するときの負の加
速度との両方の概念を含むものである。車輪と一体的に
回転する第１の部材と、この第１の部材に対して相対回
転し得るように弾性部材を介して第１の部材上に取付け
られた第２の部材と、第１の部材と第２部材との間の相
対回転を検出する相対回転検出装置とを備えた、車輪の
角加速度検出装置において、相対回転検出装置は、一般
に使用時の温度条件や、部品の加工精度や、使用部材の
形状および材質上の多少の不均等性等によつて影響を受
け、第１の部材と第２の部材との間の相対回転量が一定
値に達したときに、常に正確に作動して第１の部材と第
２の部材との間に相対回転があつたことを検出するとは
限らない。

相対回転検出装置として、例えば、発光体と受光体との
間で互いに相対回転をする、第１の部材に取付けられた
第１のスリットリングと、第２の部材に取付けられた第
２のスリットリングとを設け、第１のスリットリングの
スリットと第２のスリットリングのスリットとは通常は
重なり合わずに遮光状態にあるが、第１の部材と第２の
部材との間に相対回転が生じたとき、第１のスリットリ
ングのスリットと第２のスリットリングのスリットとが
重なり合つて発光体により発光された光を受光体まで透
過させ、そのときの受光体の光電効果に基づく作用によ
り、第１の部材と第２の部材との間に相対回転があつた
ことを検知することができるような相対回転検出装置が
考えられる。この場合、発光体を構成する発光素子が発
光する光の強さ、および受光体を構成する受光素子の受
光感度は、一般に使用時における温度の影響を受け、第
１のスリットリングのスリットと第２のスリットリング
のスリットとが重なり合い始めたときに直ちに受光体が
作動をせず、第１のスリットリングのスリットと第２の
スリットリングのスリットとがある程度まで重なり合い
が進んだとき初めて受光体が作動し始めるということが
起こり得る。また、各スリットリングは、それぞれ第１
の部材および第２の部材とＸもに回転する関係上、円周
方向に等間隔で多数のスリットを有するように構成され
るが、加工精度に限界があるため、各スリットリングの
スリットは精確に等間隔に配設されているとは限らず、
また各スリットの円周方向の幅も完全に一定であるとは
限らない。このため、第１の部材と第２の部材との間に
相対回転が生じても、互いに重なり合うスリットごとに
光の透過量が異なり、受光体が正確に両部材間の相対回
転を検知することが困難となる場合もある。さらに、第
１の部材と第２の部材とを連結する弾性部材は、製品に
よつてその形状や材質が多少不均等となることが避けら
れない。このような場合、使用した弾性部材により、車
輪に一定の角加速度が生じても、第１の部材と第２の部
材との間に生じる相対回転量は異なり、したがつて、相
対回転検出装置による相対回転の検出に必要な最少限の
相対回転量が製品により異なる、とぃう不都合が生じる
。以一ヒのような実情にかんがみ、本発明は提案された
もので、使用時の温度条件、部品の加工精度、使用部材
の形状および材質上の多少の不均等性等に影響されるこ
となく、車輪に、絶対値が一定値以上の角加速度が生じ
たときには、正確にその角加速度を検出することができ
るような、しかもその検出可能な角加速度の設定値を任
意に且つ簡単迅速に調節できるような、車輪の角加速度
検出装置を提供することを目的とし、その特徴は、車輪
と一体的に回転する第１の部材と；この第１の部材に対
して相対回転し得るように弾性部材を介して前記第１の
部材に支持された第２の部材と：前記第１，第２の部材
間の相対回転を検出する相対回転検出装置と；前記車輪
の一方向または逆方向の角加速度の大きさがそれぞれ予
め設定された大きさよりも小さい間は前記相対回転検出
装置が実質的に作動しないように、前記第１，第２の部
材間の相対回転を拘束する相対回転制御装置と；よりな
り、前記相対回転制御装置は、前記第１，第２の部材の
一方に固着された磁石と、前記第１，第２の部材の一方
に基部が固着され且つ前記磁石に先部が吸着された透磁
性弾性腕と、この弾性腕に係合し、前記第１，第２の部
材間の相対回転時には該弾性腕を前記磁石よりその吸着
力に抗して離間させる係合腕とより構成され、前記係合
腕は前記第１，第２の部材の他方に、該係合腕と前記弾
性腕との係合位置を調節できるように固着されてなるこ
とにある。

以下、本発明の一実施例を図面に沿つて説明すると、先
ず第１図において、車輪１の車輪ディスク３は取付ボル
ト４により車輪ハブ２に取付けられており、車輪ハブ２
は、間隔保持部材８，１０により軸方向の位置が設定さ
れた一対の軸受６，７を介して固定車軸５上に回転自在
に装架されている。

軸受６の外側において、固定車軸５上にはさらに光電ス
イッチ保持部材１４が嵌合され締付ナット１５により締
付固定される。光電スイッチ保持部材１４には、発光素
子からなる発光体２４と、発光体２４よりも半径方向内
方に位置する受光素子からなる受光体２５とを担持する
スイッチカバー２２が、固着ボルト２３により固着され
ている。

受光体２５を構成する受光素子は光電効果に基づいて作
動するようになつており、発光体２４から発光された光
を感知したとき、その光のエネルギーを電流に交換し、
スイッチカバー２２の中心部に固定されたコネクター４
１、およびこれと対向する位置で固定車軸５の端面部に
形成されたコネクター４Ｖ、さらに固定車軸５内を貫通
する案内孔１１を経て延設された配線４２を通して、例
えば図示しないアンチスキッドブレーキ装置等を作動す
るようになつている。車輪ハブ２と間隔保持部材８との
間にはシール部材９が介装されているとＸもに、車輪ハ
ブ２の内周面に嵌装された環状部材１３と光電スイッチ
保持部材１４の円筒部外周面との間にはシール部材９′
が介装されている。

そして、車輪ハブ２には、光電スイッチ保持部材１４お
よびスイッチカバー２２を包囲するようにして、車輪１
と同心状にケーシング１２の内端縁部が螺合固着されて
いる。ケーシング１２の外端壁の内側には回転基板１７
が固着ボルト１６により固着されてぃる。第１図、第２
図および第３図に見られるように、回転基板１７には、
円周方向に等間隔を置かれ、しかも放射方向に配向され
た３枚の板ばね１８を介して、回転基板１７と同心状に
フライホィール１９が互ぃに板ばね１８の撓み範囲内で
相対回転し得るように取付けられている。特に第４図に
示されるように、各板ばね１８は、回転基板１７および
フライホィール１９に対して通常は垂直な状態を保つよ
うに、回転基板１７に対しては固着ボルト１８ａにより
、またフライホィール１９に対しては固着ボルト１８ｂ
により、それぞれ固定されている。第１図、第２図およ
び第５図に示されるように、３枚の板ばね１８のうちの
２枚の板ばね１８間において、回転基板１７に固着され
たブラケット２６とフライホィール１９に固着されたブ
ラケット２７との間にはダンパー２８が介装されており
、このダンパー２８により、回転基板１７とフライホィ
ール１９との間の相対回転に伴う衝撃が適度に緩和され
るようになつている。第１図、第２図および第３図に見
られるように、フライホィール１９には外側スリットリ
ング２０の基端縁側が固着ボルト２０ａにより固着され
ているとＸもに、回転基板１７のボス部の先端部には内
側スリットリング２１の基端縁側が締付リング２１ａに
より固着されている。

そして、各スリットリング２０，２１の先端嫁側は発光
体２４と受光体２５との間に延在している。第６図に示
されるように、外側スリットリング２０は、円周方向の
幅および軸方向の幅が互いに等しく、しかも円周方向に
等間隔で配列されたスリット２９の一群と、同じく円周
方向の幅および軸方向の幅が互いに等しく、しかも円周
方向に等間隔に、スリット２９の列から軸方向に離隔し
た位置で、スリット２９の列と並列状態に配列されたス
リット３０の一群とを有している。

また、内側スリットリング２１は、円周方向の幅および
軸方向の幅が互いに等しく、通常の状態では円周方向に
見て一方向に各スリット２９よりも一定の距離だけ位相
がずれた状態に配列されたスリット３１の一群と、同じ
く円周方向の幅および軸方向の幅が互いに等しく、通常
の状態では円周方向に見て各スリット３１とは逆方向に
各スリット３０よりも一定の距離だけ位相がずれた状態
に配列されたスリット３２の一群とを有している。かく
して、車輪１が定速度で回転している間は、回転基板１
７とフライホィール１９との間には相対回転が生じない
ので、各スリットリングは第６図に示されたように、発
光体２４の光を遮断した状態を保つ。また、車輪１が一
方向に加速回転されると、回転基板１７とフライホィー
ル１９との間には一方向の相対回転が生じ、各スリット
２９と各スリット３１、あるいは各スリット３０と各ス
リット３２のうちのいずれか一方のスリット列が互いに
重なり合う。このとき発光体２４から発光された光が重
なり合つたスリットを透過することにより、受光体２５
は断続的に発光体２４の光を感知する。そして、車輪１
が制動されるか、あるいは逆方向に加速回転されると、
回転基板１７とフライホィール１９との間には逆方向の
相対回転が生じ、各スリット２９と各スリット３１、あ
るいは各スリット３０と各スリット３２のうちの他方の
スリット列が互いに重なり合う。このときも発光体２４
から発光された光が重なり合つたスリットを透過するこ
とにより、受光体２５は断続的に発光体２４の光を感知
する。この際、車輪１の角加速度が正負のいずれの角加
速度であるかは、受光体２５がいずれのスリット列を透
過した光を感知したかによつて識別することができる。

第７図および第８図には、各スリットが重なり合うとき
の状態の一例として、スリット２９の群とスリット３１
の群とが互いに重なり合うときの状態が示されている。

第ｒ図に示されるように、車輪１が定速回転をしている
ときには、スリット２９とスリット３１とは円周方向の
距離ＳＯだけ互いに離隔しており、発光体２４の光は遮
断されている。車輪１が加速回転あるいは制動されると
、第８図に示されるように、スリット２９とスリット３
１とは円周方向に見て長さＳ１の分だけ重なり合う。発
光体２４が発光する光の強さ、および受光体２５が光を
感知する感度は温度の影響を受け、受光体２５が発光体
２４の光を感知してその機能を発揮するに必要な最小限
のスリットの円周方向の重なり長さは、温度の高低によ
つて変動する。

また、各スリット２９が対応するスリット３１と重なり
合う度合が全てのスリットに対して完全に均等になるよ
うにすることは、加工精度上困難である。このような場
合、スリット２９とスリット３１とが重なり合い始めて
受光体２５が発光体２４の光を感知し始める時点は、各
スリット対ごとに異なるような結果となる。さらに、板
ばね１８のばね定数が製品によつて変動することにより
、製品ごとに受光体２５が発光体２４の光を感知し始め
るときの車輪１の角加速度の大きさが異なるという結果
をもたらす。第１２図には、縦軸に車輪１の角加速度、
横軸に各スリットリング２０，２１の相対角度変位をと
り、板ばね１８のばね定数が変動したとき、各スリット
リング２０，２１の相対角度変位がどのように変動する
かｙ示されている。

板ばね１８のばね定数が標準ばね定数Ｋ１であるときは
、車輪１の角加速度がＧ１の大きさのときに各スリット
リング２０，２１の相対角度変位はθｏで、このとき受
光体２５が作動するものとすると、板ばね１８のばね定
数がＫ２あるいはＫ３に変動したときには、受光体２５
が作動する角加速度の大きさは、それぞれＧ２あるいは
Ｇ３に変動する。また、車輪１の角加速度がＧ１の大き
さであつても、板ばね１８のばね定数がＫ２あるいはＫ
３に変動することによつて、各スリットリング２０，２
１の相対角度変位は、それぞれ受光体２５が作動し始め
る角度変位θｏよりも小さな角度変位θｏ−Δθ、ある
いは標準の角度変位θｏよりも大きい角度変位θｏ＋Δ
θへと変動する。

以上のような作動のばらつきをなくし、車輪１の角加速
度が一定の角加速度に達したときには、確実に受光体２
５が発光体２４の光を感知して作動し始めるようにする
ためには、温度変化、加工精度、ばね定数の変動による
作動のばらつきを完全に吸収し得る程度に車輪１の角加
速度の絶対値が大きくなるまで、回転基板１７とフライ
ホィール１９との間の相対変位を拘束する必要がある。

第２図、第３図、第９図、第１０図および第１１図に示
されているように、３枚の板ばね１８のうちのダンパー
２８が取付けられてぃなぃ位置の２枚の板ばね１８の間
において、回転基板１７には、半径方向外方位置と内方
位置とにおいて軸方向に突出する一対の腕を有する支持
枠体３３が固着ボルト３４により固着されている。そし
て、この支持枠体３３の半径方向外方の突出腕の先端部
には磁石３６が固定されていると匁もに、半径方向内方
の突出腕の先端部には、半径方向外方に自由端部を有す
る一対の透磁性弾性腕３９，４０を備えた相対回転制御
枠体３５の基端部が固着されている。そして、各透磁性
弾性腕３９，４０は、それぞれ通常は磁石３６の両端部
の対向する端面に吸着されている。フライホィール１９
には、相対回転制御枠体３５を挟むような位置で、一対
の係合腕３７，３８の基端部がそれぞれ固着ボルト３７
ａ，３８ａにより固着されている。

各係合腕３７，３８の先端側は互いに対向する方向に延
在しており、その先端部の屈曲部はそれぞれ対応する透
磁性弾性腕３９，４０の内側面に係合している。かくし
て、車輪１が加速回転あるいは制動されると、回転基板
１ｒとフライホィール１９とは互いに相対回転をしよう
とするが、そのときのトルクが磁石３６の磁力によつて
定まる一定値以下の間は、各透磁性弾性腕３９，４０が
磁石３６に吸着されていることによつて、回転基板１７
とフライホィール１９との間の相対回転は拘束される。

車輪１がさらに加速回転あるいは制動されて、回転基板
１７とフライホィール１９とが互いに相対回転をしよう
とするときのトルクが一定値を超えたとき、係合腕３７
あるいは３８は磁石３６の磁力に抗して透磁性弾性腕３
９あるいは４０を弾力的に屈撓させる。第１１図には、
係合腕３８が透磁性弾性腕４０を磁石３６の磁力に抗し
て屈撓させたときの状態が例示されている。透磁性弾性
腕３９あるいは４０が屈撓されると、回転基板１７とフ
ライホィール１９との間には相対回転が生じるので、ス
リット２９とスリット３１、あるいはスリット３０とス
リット３２とが重なり合い、受光体２５は作動のばらつ
きを伴うことなく確実に発光体２４の光を受光して作動
する。

第１３図には、このときの作動態様がグラフ化して示さ
れている。縦軸にはトルクの大きさが示され、横軸には
スリットリング２０，２１の相対角度変位が示されてい
る。この場合、板ばね１８のばね定数がＫ２であるとす
ると、この板ばね１８による抵抗トルクとスリットリン
グ２０，２１の相対角度変位との関係は直線ａで示され
る。また、磁石３６の磁力による抵抗トルクとスリット
リング２０，２１の相対角度変位との関係は曲線ｂで示
される。したがつて、板ばね１８による抵抗トルクと磁
石３６の磁力による抵抗トルクとの合力の、スリットリ
ング２０，２１の相対角度変位に対する関係は、曲線ｃ
で示される。かくして、車輪１が加速回転あるいは制動
されることによつて生じる、スリットリング２０，２１
を相対回転させようとするトルクが、Ａ点における抵抗
トルクの大きさＴ１以下であれば、スリットリング２０
，２１には相対回転を生じないが、スリットリング２０
，２１を相対回転させようとするトルクが抵抗トルクの
大きさＴ１を超えた瞬間に、各スリットリング２０，２
１はＢ点に対応する相対角度変位θ１まで相対回転をす
る。

そして、車輪１の角加速度の絶対値が小さくなるに従つ
て、トルクの大きさとスリットリング２０，２１の相対
角度変位との関係は曲線ｃに沿つて極小点Ｃまで達する
。スリットリング２０，２１の相対角度変位が極小点Ｃ
に対応するθ２よりも小さくなろうとすると、板ばね１
８ど磁石３６の磁力による抵抗トルクが、そのときのス
リットリング２０，２１の相対角度変位を保とうとする
トルクＴ２よりも大きくなつて、各スリットリング２０
，２１の相対角度変位は急速に解消される。

この間の抵抗トルクの大きさとスリットリング２０，２
１の相対角度変位との関係は曲線ｃに沿つて極小点Ｃか
ら点Ａへと変化する。結局、受光体２５の作動のばらつ
きを生じるようなスリットリング２０，２１の相対角度
変位のうちの最大値θ。

よりも、極小点Ｃに対応するスリットリング２０，２１
の相対角度変位θ２を大きくするように、板ばね１８の
ばね定数および磁石３６の磁力を設定すれば、受光体２
５の作動のばらつきは完全に回避することができる。第
１０図に示されるように、例えば係合腕３８の透磁性弾
性腕４０に対する係合点をＤ点からＥ点あるいはＦ点に
変更することによつて、透磁性弾性腕４０の屈撓の腕の
長さを変え、それにより実質的に磁石３６の磁力の大き
さを変更した場合と同様の効果を持たせることもできる
。

以上の実施例において、回転基板１７は本発明の第１の
部材を構成し、板ばね１８は本発明の弾性部材を構成し
、フライホィール１９は本発明の第２の部材を構成し、
発光体２４および受光体２５は互いに協働して本発明の
相対回転検出装置を構成し、磁石３６、係合腕３７，３
８、及び弾性腕３９，４０は互いに協働して本発明の相
対回転制御装置を構成している。

以上のように本発明によれば、車輪と一体的に回転する
第１の部材と；この第１の部材に対して相対回転し得る
ように弾性部材を介して前記第１の部材に支持された第
２の部材と；前記第１，第２の部材間の相対回転を検出
する相対回転検出装置と：前記車輪の一方向または逆方
向の角加速度の大きさがそれぞれ予め設定された大きさ
よりも小さい間は前記相対回転検出装置が実質的に作動
しないように、前記第１，第２の部材間の相対回転を拘
束する相対回転制御装置と；よりなり、前記相対回転浦
ｕ御装置は、前記第１，第２の部材の一方に固着された
磁石と、前記第１，第２の部材の一方に基部が固着され
且つ前記磁石に先部が吸着された透磁性弾性腕と、この
弾性腕に係合し、前記第１，第２の部材間の相対回転時
には該弾性腕を前記磁石よりその吸着力に抗して離間さ
せる係合腕とより構成されるので、車輪に作用する角加
速度の大きさが設定値以下である間は、前記弾性部材の
ばね力、及び弾性腕に対する磁石の吸着力によつて第１
，第２の部材間の相対回転を確実に規制することができ
、これにより前記相対回転検出装置が濫りに作動するお
それはなくなり、また前記角加速度の大きさが設定値を
越え前記弾性腕が磁石より少しでも離間すると、該磁石
の弾性腕に対する吸着力が急激に低下して第１，第２の
部材間の急速なる相対回転を許容し、これにより前記相
対回転検出装置を直ちに作動させることができ、以上の
結果、車輪に一定値以上の角加速度が生じたときにはこ
れを常に正確に検出することができ、使用時の温度条件
変化や部品の加工精度、材質のばらつき等によるも検出
装置が濫りに誤作動することはない。

特に前記係合腕は前記第１，第２の部材の他方に、該係
合腕と前記弾性腕との係合位置を調節できるように固着
されているので、前記係合腕と弾性腕との係合位置を調
節することにより、弾性腕に対する前記磁石と係合腕と
のレバー比を適宜変更でき、このレバー比変更によれば
、弾性腕が磁石より離間を始める角加速度の設定値を適
宜変更することができ、従つて、磁石を磁力の異なる別
の磁石に交換せずとも、検出可能な上記角加速度の設定
値を任意に調整でき、その調整作業を迅速容易に行い得
ると共にその調整のためのコストを低減し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づく車輪の角加速度検出
装置の要部縦断面図、第２図は第１図の■−■線に沿う
横断面図、第３図は第２図の■一■線に沿う縦断面図、
第４図および第５図はそれぞれ第２図の要部拡大断面図
、第６図は第１図の要部拡大展開図、第ｒ図は第６図の
■−■線に沿つて見た場合に対応する相対回転検出装置
の部分のスリットリングの横断面図、第８図は第７図と
は異なつた状態にある第７図と同様な横断面図、第９図
は第２図の■−■線に沿う要部断面図、第１０図は第２
図の要部拡大説明図、第１１図は第２図の要部の作動状
態図、第１２図は車輪の角加速度に対するスリットリン
グの相対角度変位の関係を示す図、第１３図は抵抗トル
クに対するスリットリングの相対角度変位の関係を示す
図である。 １・・・・・・車輪、１７・・・・・・第１の部材、１
８・・・・・・弾性部材、１９・・・・・・第２の部材
、２４，２５・・・・・・相対回転検出装置を構成する
発光体，受光体、３６・・・・・・磁石、３７，３８・
・・・・・係合腕、３９，４０・・・・・・弾性腕。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 車輪と一体的に回転する第１の部材と；この第１の
   部材に対して相対回転し得るように弾性部材を介して前
   記第１の部材に支持された第２の部材と；前記第１、第
   ２の部材間の相対回転を検出する相対回転検出装置と；
   前記車輪の一方向または逆方向の角加速度の大きさがそ
   れぞれ予め設定された大きさよりも小さい間は前記相対
   回転検出装置が実質的に作動しないように、前記第１、
   第２の部材間の相対回転を拘束する相対回転制御装置と
   ；よりなり、前記相対回転制御装置は、前記第１、第２
   の部材の一方に固着された磁石と、前記第１、第２の部
   材の一方に基部が固着され且つ前記磁石に先部が吸着さ
   れた透磁性弾性腕と、この弾性腕に係合し、前記第１、
   第２の部材間の相対回転時には該弾性腕を前記磁石より
   その吸着力に抗して離間させる係合腕とより構成され、
   前記係合腕は前記第１、第２の部材の他方に、該係合腕
   と前記弾性腕との係合位置を調節できるように固着され
   てなる、車輪の角加速度検出装置。