JP2006064180A - 自動車用エンコーダ付転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 必要に応じ、シール性向上、小型・軽量化、エンコーダ及びセンサの取付位置の変更に対応できる構造を実現し、設計の自由度向上に寄与する。
【解決手段】 永久磁石製のエンコーダ７ａを、組み合わせシールリング６ａを構成するスリンガ８ａの円輪部１４の外側面に添設する。又、上記エンコーダ７ａの外側面を、非磁性材製のカバープレート１９により覆う。このカバープレート１９が上記エンコーダ７ａへの異物付着及び損傷防止を図る。又、上記スリンガ８ａの円輪部１４の内側面にシールリップ１６ｂを摺接自在となり、上記課題を解決できる。
【選択図】 図１

Description

この発明に係る自動車用エンコーダ付転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持すると共に、この転がり軸受ユニットにより支持された車輪の回転速度を検出する為に利用する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御すべく、この車輪の回転速度を検出する為に、従来から各種構造のエンコーダ付転がり軸受ユニットが知られている。又、この様なエンコーダ付転がり軸受ユニットに組み込むエンコーダとして、Ｓ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に且つ等間隔で配置した、ゴム磁石、プラスチック磁石等の永久磁石を使用するものが、車輪の回転速度に関係なくセンサの出力を安定させられる事から、一部で使用されている。更に、この様な永久磁石製のエンコーダを使用する場合に、このエンコーダを非磁性材製の支持素子に支持固定し、この支持素子により周囲空間から隔てる構造も、特許文献１に記載されている様に、従来から知られている。

図８は、この特許文献１に記載されたエンコーダ付転がり軸受ユニットを示している。このエンコーダ付転がり軸受ユニットは、一般的な転がり軸受ユニットと同様に、その外周面に内輪軌道１を有し、使用時に車輪と共に回転する内輪２と、その内周面に外輪軌道３（図８には図示せず。図１〜７参照。）を有し、使用時に懸架装置に支持された状態で回転しない外輪４と、この外輪軌道３と上記内輪軌道１との間に転動自在に設けられた複数個の転動体５とを備える。そして、上記内輪２の端部外周面と上記外輪４の端部内周面との間を塞ぐ組み合わせシールリング６に、エンコーダ７を組み込んでいる。

このうちの組み合わせシールリング６は、上記内輪２の端部外周面に外嵌固定した非磁性金属板製のスリンガ８と、上記外輪４の内周面に内嵌固定したシールリング９とから成る。又、このシールリング９は、断面Ｌ字形で円環状の芯金１０の内周縁部に弾性材製のシールリップ１１を、全周に亙り添設している。そして、このシールリップ１１の内周縁を上記スリンガ８を構成する円筒部１２の外周面に、このシールリップ１１に外嵌したガータスプリング１３の弾力により押し付けている。一方、上記スリンガ８を構成する円輪部１４の軸方向両側面のうち、上記シールリング９に対向する内側面には、上記エンコーダ７を、全周に亙り添設している。このエンコーダ７は、永久磁石で、軸方向側面にＳ極とＮ極とを、交互に配置している。

上述の様なエンコーダ付転がり軸受ユニットは、上記内輪２を挿通した車軸の端部に車輪を支持固定すると共に、上記外輪４を懸架装置に支持固定する事により、この懸架装置に対して上記車輪を回転自在に支持する。又、この懸架装置に支持したセンサ１５の検出部を、上記エンコーダ７の側面に対向させる。この状態で上記車輪と共に上記内輪２が回転すると、このエンコーダ７が上記スリンガ８と共に回転し、このエンコーダ７の側面と対向した上記センサ１５の出力が変化する。このセンサ１５の出力が変化する周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、センサ１５の出力信号を図示しない制御器に入力すれば、上記車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。

又、上述の様に構成し作用する従来のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、永久磁石製のエンコーダ７が非磁性金属板製のスリンガ８により覆われて、外部空間に露出していない。この為、この外部空間に浮遊する磁性粉末が上記エンコーダ７に付着しにくく、仮に付着した場合でも、上記スリンガ８の回転に伴って周囲に振り飛ばされ、上記磁性粉末がそのまま上記エンコーダ７とセンサ１５の検出部との間に残留しにくい。この為、このセンサ１５による回転速度検出の精度確保を図れる。又、上記エンコーダ７に、小石等の異物が直接ぶつかる事もない為、このエンコーダ７に割れや欠け等の損傷が生じる事を防止して、このエンコーダ７を含んで構成する回転速度検出装置の信頼性確保を図れる。

上述の様な、従来から知られているエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、設計の自由度が小さく、例えば組み合わせシールリングのシール性向上、小型・軽量化、エンコーダ及びセンサの取付位置の変更等に対応できない。

米国特許第５５７５５６８号明細書

本発明は、上述の様な事情に鑑み、必要に応じて、組み合わせシールリングのシール性向上、小型・軽量化、エンコーダ及びセンサの取付位置の変更等に対応できるエンコーダ付転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。

本発明の自動車用エンコーダ付転がり軸受ユニットのうち、請求項１に記載したエンコーダ付転がり軸受ユニットは、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体と、スリンガと、シールリングと、エンコーダと、カバー層とを備える。
このうちの静止輪は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持された状態で回転しない。又、上記回転輪は、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に車輪と共に回転する。又、上記複数個の転動体は、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在に設けられている。又、上記スリンガは、円筒部とこの円筒部の端縁から径方向に折れ曲がった円輪部とを備える断面Ｌ字形で、このうちの円筒部を上記回転側周面の端部に嵌合する事により上記回転輪に対し、この回転輪と同心に支持固定されている。又、上記シールリングは、複数本のシールリップを備える円環状の弾性材を円環状の芯金により補強して成り、この芯金を上記静止側周面の端部に嵌合固定した状態で上記各シールリップの先端縁を上記スリンガを構成する円筒部の周面及び円輪部の片側面に摺接させている。又、上記エンコーダは、上記スリンガを構成する上記円輪部の他側面にその軸方向片側面を密着させる事により、全周に亙って上記回転輪と同心に固定されたもので、その軸方向他側面にＳ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に配置している。更に、上記カバー層は、上記エンコーダの表面のうちの、少なくとも上記軸方向他側面を覆うものであり、非磁性材製である。

又、請求項２に記載したエンコーダ付転がり軸受ユニットは、内輪と、外輪と、複数個の転動体と、エンコーダと、カバー層とを備える。このうちの内輪は、外周面に内輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持された状態で回転しない。又、上記外輪は、内周面に外輪軌道を有し、使用時に車輪と共に回転する。又、上記複数個の転動体は、この外輪軌道と上記内輪軌道との間に転動自在に設けられている。又、上記エンコーダは、上記外輪の外周面に外嵌固定されたもので、その外周面にＳ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に配置している。更に、上記カバー層は、上記エンコーダの表面のうちの、少なくとも上記外周面を覆うもので、非磁性材製である。

上述の様に構成する本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットによれば、必要に応じて、組み合わせシールリングのシール性向上、小型・軽量化、エンコーダ及びセンサの取付位置の変更等に対応できるエンコーダ付転がり軸受ユニットを実現できて、自動車設計の自由度向上に寄与できる。
先ず、請求項１に記載したエンコーダ付転がり軸受ユニットによれば、エンコーダをスリンガを構成する円輪部の他側面に設けている為、この円輪部の径を特に大きくしなくても、シールリングを構成する複数本のシールリップのうちの一部を、上記円輪部の片側面に摺接させる事ができる。従って、スリンガとシールリングとから成る組み合わせシールリングのシール性向上を、特にこの組み合わせシールリングを大型化する事なく図れる。 又、請求項２に記載したエンコーダ付転がり軸受ユニットによれば、内輪の周囲で回転する外輪の外周面にエンコーダを外嵌固定し、このエンコーダの外周面にセンサの検出部を径方向に対向させる構造で、永久磁石製のエンコーダの保護を図れる。

図１は、請求項１に対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例のエンコーダ付転がり軸受ユニットは、一般的な転がり軸受ユニットと同様に、その外周面に内輪軌道１を有し、使用時に車輪と共に回転する内輪２と、その内周面に外輪軌道３を有し、使用時に懸架装置に支持された状態で回転しない外輪４ａと、この外輪軌道３と上記内輪軌道１との間に転動自在に設けられた複数個の転動体５とを備える。そして、上記内輪２の端部外周面と上記外輪４ａの端部内周面との間を塞ぐ組み合わせシールリング６ａに、エンコーダ７ａを組み込んでいる。

このうちの組み合わせシールリング６ａは、上記内輪２の端部外周面に外嵌固定した、強磁性ステンレス鋼板、鋼板等の、強磁性金属板製のスリンガ８ａと、上記外輪４ａの内周面に内嵌固定したシールリング９ａとから成る。又、このシールリング９ａは、断面Ｌ字形で円環状の芯金１０の内周縁部に、複数本（図示の例では２本）のシールリップ１６ａ、１６ｂを有する弾性材１７を、全周に亙って添設している。そして、これら両シールリップ１６ａ、１６ｂのうち、径方向内方に突出したシールリップ１６ａの先端縁（内周縁）を上記スリンガ８ａを構成する円筒部１２の外周面に、同じく軸方向側方に突出したシールリップ１６ｂの先端縁を上記スリンガ８ａを構成する円輪部１４の内側面（転動体５を設置した空間１８側の側面）に、それぞれシールリップ１６ａ、１６ｂ自身の弾性により、全周に亙り弾性的に当接させている。従って、上記空間１８の内外は、上記２本のシールリップ１６ａ、１６ｂにより二重にシールされて、この空間１８内に封入したグリースが外部に漏洩する事、並びに外部空間に存在する雨水等の異物が上記空間１８内に侵入する事を、有効に防止できる。

一方、上記スリンガ８ａを構成する円輪部１４の外側面には、上記エンコーダ７ａを、全周に亙って添設している。このエンコーダ７ａは、ゴム磁石、プラスチック磁石、フェライト磁石等の永久磁石で、軸方向（図１の左右方向）に着磁している。着磁方向は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。従って上記エンコーダ７ａの外側面（上記空間１８と反対側の側面）には、Ｓ極とＮ極とが円周方向に亙って交互に配置されている。更に、上記エンコーダ７ａの外側面には、合成樹脂、アルミニウム、非磁性ステンレス等の非磁性材により、内外径を上記エンコーダ７ａと同寸の円輪状に形成したカバープレート１９を、接着等により添着して、請求項１に記載したカバー層を構成している。

上述の様な本実施例のエンコーダ付転がり軸受ユニットは、前記内輪２を挿通した（この内輪２をその端部に外嵌固定した）、図示しない車軸の端部に図示しない車輪を支持固定すると共に、前記外輪４ａを、懸架装置を構成するナックル２０の取付孔２１に支持固定する。この構成により、この懸架装置に対して上記車輪を回転自在に支持する。又、上記ナックル２０に設けた挿通孔２２に外径側から内径側に挿通したセンサ１５ａの検出部を、上記エンコーダ７ａの外側面に、上記カバープレート１９を介して対向させている。この状態で上記センサ１５ａは、その基端部に設けた取付フランジ２３を上記ナックル２０の外周面に、ねじ２４により結合する事で、このナックル２０に対し固定している。

この様に構成各部材を組み立てた状態で、上記車輪と共に上記内輪２が回転すると、上記エンコーダ７ａが前記スリンガ８ａと共に回転し、このエンコーダ７ａの外側面と対向した上記センサ１５ａの出力が変化する。このセンサ１５ａの出力が変化する周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、センサ１５ａの出力信号を図示しない制御器に入力すれば、上記車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。

又、上述の様に構成し作用する本実施例のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合は、永久磁石製のエンコーダ７ａが非磁性板製のカバープレート１９により覆われて、外部空間に露出していない。従って、この外部空間に浮遊する磁性粉末が上記エンコーダ７ａの外側面に付着しにくく、仮に付着した場合でも、上記スリンガ８ａと共に回転する上記カバープレート１９の回転に伴って周囲に振り飛ばされ、上記磁性粉末がそのまま上記エンコーダ７ａの外側面とセンサ１５ａの検出部との間に残留しにくい。この為、このセンサ１５ａによる回転速度検出の精度確保を図れる。又、上記エンコーダ７ａに、小石等の異物が直接ぶつかる事もない為、このエンコーダ７ａに割れや欠け等の損傷が生じる事を防止して、このエンコーダ７ａを含んで構成する回転速度検出装置の信頼性確保を図れる。

更に、本実施例のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、上記エンコーダ７ａを上記スリンガ８ａを構成する円輪部１４の外側面に設けている為、この円輪部１４の径を特に大きくしなくても、前記シールリング９ａを構成する複数本のシールリップ１６ａ、１６ｂのうちの軸方向側方に突出しているシールリップ１６ｂの先端縁を、上記円輪部１４の内側面に摺接させる事ができる。従って、上記スリンガ８ａとシールリング９ａとから成る組み合わせシールリング６ａのシール性向上を、特にこの組み合わせシールリング６ａを大型化（大径化）する事なく図れる。

これに対して前述の図８に示した従来構造の場合には、シールリップの数を増やしてシール性向上を図ろうとした場合には、エンコーダ７を円輪部１４の径方向外方に移動させるべく、この円輪部１４の外径を大きくする必要が生じ、組み合わせシールリング６を大型化する必要が生じる。上記従来構造の場合には、ガータスプリング１３を設ける事でシール性の確保を図っているが、その分、組み立て作業が面倒になるだけでなく、転がり軸受ユニットの回転抵抗も大きくなってしまう。本実施例のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、この様な従来構造の有する不都合をなくせる。

次に、図２は、やはり請求項１に対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の場合には、組み合わせシールリング６ａを構成するスリンガ８ａの外側面に添設するエンコーダ７ａに、ゴム、合成樹脂等の非磁性材製のカバー層２５をモールドして、このエンコーダ７ａの外側面並びに内外両周縁を覆っている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例１の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

次に、図３は、やはり請求項１に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の場合には、内輪２の端部外周面に、合成樹脂、アルミニウム、非磁性ステンレス鋼、真鍮の如き銅系合金等の非磁性板により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したカバープレート２６を外嵌固定している。そして、組み合わせシールリング６ａを構成するスリンガ８ａの円筒部１２を上記カバープレート２６を構成する円筒部２７に外嵌固定すると共に、このカバープレート２６を構成する円輪部２８により、上記スリンガ８ａを構成する円輪部１４の外側面に添設したエンコーダ７ａの外側面を覆っている。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例１例及び上述した実施例２の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

次に、図４は、やはり請求項１に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の場合も上述した実施例２の場合と同様に、内輪２の端部外周面に、合成樹脂、アルミニウム、非磁性ステンレス鋼、真鍮の如き銅系合金等の非磁性板により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したカバープレート２６ａを外嵌固定している。但し、本実施例の場合には、このカバープレート２６ａを構成する円筒部２７ａを、組み合わせシールリング６ａを構成するスリンガ８ａの円筒部１２よりも軸方向端部寄り部分で、上記内輪２に外嵌固定している。そして、上記カバープレート２６ａを構成する円輪部２８により、上記スリンガ８ａを構成する円輪部１４の外側面に添設したエンコーダ７ａの外側面を覆っている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例３の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

次に、図５は、請求項２に対応する、本発明の実施例５を示している。本実施例の場合には、外輪４の外周面に円筒状のエンコーダ７ｂを、保持筒２９を介して外嵌固定している。このうちの保持筒２９は、磁性ステンレス鋼、軟鋼等の強磁性金属板により円筒状に構成されたもので、上記外輪４の端部外周面に、締り嵌めにより外嵌固定している。又、上記エンコーダ７ｂは、ゴム磁石、プラスチック磁石等の、若干の弾性変形自在な永久磁石で、径方向に着磁されている。着磁方向は円周方向に亙って交互に且つ等間隔で変化させている。従って、上記エンコーダ７ｂの外周面には、Ｓ極とＮ極とが円周方向に亙って交互に且つ等間隔で配置されている。更に、上記エンコーダ７ｂには、ゴム、合成樹脂、アルミニウム、真鍮等の非磁性材により円筒状に形成したカバー筒３０を外嵌して、上記エンコーダ７ｂの外周面を覆うカバー層を構成している。

又、内輪２の端部外周面にはシールリング９ｂを構成する芯金１０ａを外嵌固定し、この芯金１０ａの外周縁部に全周に亙って添設したシールリップ１１ａの外周縁を、上記外輪４の端部内周面に、全周に亙って当接させている。尚、上記シールリング９ｂの組み付け状態は、図示の例とは径方向に関して内外逆にしても良い。又、車両への組み付け状態で、このエンコーダ７ｂの外周面には、懸架装置に支持したセンサ１５ｂの先端面に設けた検出部を対向させている。

上述の様に構成し、車両に組み付けた状態で使用する本実施例のエンコーダ付転がり軸受ユニットによれば、上記内輪２の周囲で回転する外輪４の外周面にエンコーダ７ｂを外嵌固定し、このエンコーダ７ｂの外周面にセンサ１５ｂの検出部を径方向に対向させる構造で、前述した実施例１〜４の場合と同様に、永久磁石製のエンコーダ７ｂの保護を図れる。

次に、図６は、やはり請求項２に対応する、本発明の実施例６を示している。本実施例の場合には、外輪４の端部外周面に外嵌固定するエンコーダ７ｃに、ゴム、合成樹脂等の非磁性材製のカバー層２５ａをモールドして、このエンコーダ７ｃの外周面並びに軸方向両端縁を覆っている。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例５の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

次に、図７は、やはり請求項２に対応する、本発明の実施例７を示している。本実施例の場合には、前述した実施例５の場合と同様に、外輪４の端部外周面に円筒状のエンコーダ７ｂを、保持筒２９を介して外嵌固定している。そして、上記外輪４の外周面でこのエンコーダ７ｂに隣接する部分に、ゴム、合成樹脂、アルミニウム、真鍮等の非磁性材により断面クランク形で全体を略円筒状に形成したカバー筒３０ａの基端部を外嵌して、上記エンコーダ７ｂの外周面を覆うカバー層を構成している。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例５の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。

本発明の実施例１を示す部分断面図。 同実施例２を示す部分断面図。 同実施例３を示す部分断面図。 同実施例４を示す部分断面図。 同実施例５を示す部分断面図。 同実施例６を示す部分断面図。 同実施例７を示す部分断面図。 従来構造の１例を示す部分断面図。

符号の説明

１ 内輪軌道
２ 内輪
３ 外輪軌道
４、４ａ 外輪
５ 転動体
６、６ａ 組み合わせシールリング
７、７ａ、７ｂ、７ｃ エンコーダ
８、８ａ スリンガ
９、９ａ、９ｂ シールリング
１０、１０ａ 芯金
１１、１１ａ シールリップ
１２ 円筒部
１３ ガータスプリング
１４ 円輪部
１５、１５ａ、１５ｂ センサ
１６ａ、１６ｂ シールリップ
１７ 弾性材
１８ 空間
１９ カバープレート
２０ ナックル
２１ 取付孔
２２ 挿通孔
２３ 取付フランジ
２４ ねじ
２５、２５ａ カバー
２６、２６ａ カバープレート
２７、２７ａ 円筒部
２８ 円輪部
２９ 保持筒
３０、３０ａ カバー筒

Claims (2)

1. 静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に懸架装置に支持された状態で回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に車輪と共に回転する回転輪と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転輪の一部にこの回転輪と同心に支持固定され、円筒部とこの円筒部の端縁から径方向に折れ曲がった円輪部とを備える断面Ｌ字形で、このうちの円筒部を上記回転側周面の端部に嵌合する事により上記回転輪に固定されたスリンガと、複数本のシールリップを備える円環状の弾性材を円環状の芯金により補強して成り、この芯金を上記静止側周面の端部に嵌合固定した状態で上記各シールリップの先端縁を上記スリンガを構成する円筒部の周面及び円輪部の片側面に摺接させたシールリングと、このスリンガを構成する上記円輪部の他側面にその軸方向片側面を密着させる事により、全周に亙って上記回転輪と同心に固定された、その軸方向他側面にＳ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に配置したエンコーダと、このエンコーダの表面のうちの、少なくとも上記軸方向他側面を覆う、非磁性材製のカバー層とを備える自動車用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
2. 外周面に内輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持された状態で回転しない内輪と、内周面に外輪軌道を有し、使用時に車輪と共に回転する外輪と、この外輪軌道と上記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記外輪の外周面に外嵌固定された、その外周面にＳ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に配置したエンコーダと、このエンコーダの表面のうちの、少なくとも上記外周面を覆う、非磁性材製のカバー層とを備える自動車用エンコーダ付転がり軸受ユニット。
   

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