JP2007139075A

JP2007139075A - 回転センサ付軸受

Info

Publication number: JP2007139075A
Application number: JP2005333655A
Authority: JP
Inventors: Yasumitsu Ishikawa; 恭光石川
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する外輪回転の軸受に適用される。遠心力によるグリース漏れの防止、軸方向の寸法制約の低減、およびセンサ信号出力のための電線の取り回しの容易化が図れ、これにより安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる回転センサ付軸受を提供する。
【解決手段】回転側軌道輪となる外輪３の一端部に装着されたエンコーダ１４と、このエンコーダ１４に対向して内輪２に装着されたセンサ部１５とを備える。エンコーダ１４は、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金１７と、この芯金１７に一体化されて前記センサ部１５で検出可能な被検出体１６とでなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の軸受であって、外輪回転で使用され、遠心力によるグリース漏れの防止構造を兼ねた回転センサを備える回転センサ付軸受に関する。

外輪回転で使用する軸受を、外部環境から保護するためのシール構造を備えたものとする場合、遠心力によりグリースが外輪の内径面側に偏ってしまうことから、外輪嵌合のシールを採用して、シールリップを内輪側に摺接させることでグリース漏れが生じないように配慮している。
しかし、軸受に回転検出等のセンサ機能を付加した場合、従来のシール構造であると、軸受の回転に伴いシール自体も回転するので、回転センサに接続する電線の取り回しが困難となる。
一般的な回転センサ付軸受は、センサと反対側の端部にはシール等の密閉装置を備えているが、センサ側には密封装置を備えておらず、グリース漏れ防止が行えない。

また、従来の回転センサ付軸受として、外輪の一端部にエンコーダを軸受外に張り出すように装着すると共に、内輪の一端部に前記エンコーダに対向するセンサを軸受外に張り出すように装着したものがある（例えば特許文献１）。この構成のものでは、電線の取り回しが容易に行える。しかし、グリース漏れの防止機能は持たず、また軌道輪からエンコーダが軸方向に突出するため、回転センサ付軸受の全体の軸方向寸法が大きくなる。
特開２００２−２９５４６５号公報

しかし、上記した構成の回転センサ付軸受では、軸受外に回転センサが張り出す構造となるため、回転センサが外部環境に曝されることで性能劣化を招くだけでなく、軸方向寸法が長くなり軸受のコンパクト化が阻害されるという問題点を有する。

この発明の目的は、グリース漏れ防止と、軸方向の寸法制約の低減と、センサ信号出力のための電線の取り回しの容易化が図れ、これにより安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる回転センサ付軸受を提供することである。

この発明の回転センサ付軸受は、自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の回転センサ付軸受であって、回転側軌道輪となる外輪と、固定側軌道輪となる内輪と、これら内外輪の間に介在する複数の転動体と、前記外輪の一端部に装着されたエンコーダと、このエンコーダに対向して前記内輪に装着されたセンサ部とを備え、前記エンコーダは、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金と、この芯金に一体化されて前記センサ部で検出可能な被検出体とでなることを特徴とする。
この構成によると、エンコーダ芯金がシールド板としての機能を兼用することにより、外輪の回転による遠心力で封入グリースが外輪の内径面に偏って軸受外に流出することを防止できる。また、回転センサが軸受内に設置されるので、軸受外に回転センサを張り出させる従来例の場合の構造に比べて、軸方向寸法を短くでき、それだけ軸受のコンパクト化が可能となる。センサ部に接続される信号出力用の電線は、固定側軌道輪である内輪にセンサ部が装着されることから、軸受回転を阻害することがなく、また軸受回転により外乱等の影響を受けることがなく、これにより電線の引き回しが容易となる。これらの結果、安定したセンサ出力が得られ、また軸受の周辺構造を簡略化することが可能となる。

前記エンコーダの芯金の外輪との嵌合面には弾性体を介在させても良い。弾性体を介在させると、シールド板として機能するエンコーダ芯金と外輪との嵌合面における油分の浸透が防止され、潤滑寿命の向上と、漏れ油分による周辺の汚れの防止が得られる。

また、前記エンコーダの芯金に、内輪の外径面に接触する弾性体のリップを設けても良い。リップを設けて接触構造とすると、回転抵抗は増大するが、グリース漏れ防止の効果が高められる。そのため、回転センサが流出グリースで機能低下したり機能不全に陥ることの防止効果も得られる。

この発明において、前記回転センサ付軸受を玉軸受としても良い。玉軸受は深溝玉軸受であっても良い。また単列であっても、複列であっても良い。

この発明の回転センサ付軸受は、自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の回転センサ付軸受であって、回転側軌道輪となる外輪と、固定側軌道輪となる内輪と、これら内外輪の間に介在する複数の転動体と、前記外輪の一端部に装着されたエンコーダと、このエンコーダに対向して前記内輪に装着されたセンサ部とを備え、前記エンコーダは、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金と、この芯金に一体化されて前記センサ部で検出可能な被検出体とでなるものとしたため、グリース漏れ防止と、軸方向の寸法制約の低減と、センサ信号出力のための電線の取り回しの容易化が達成され、これにより安定したセンサ出力と周辺構造の簡略化が可能となる。

この発明の第１の実施形態を図１と共に説明する。この回転センサ付軸受１は、転がり軸受であって、図１（Ａ）に示すように、回転側軌道輪となる外輪３と、固定側軌道輪となる内輪２と、これら内外輪２，３の間に介在する複数の転動体４を備え、内外輪２，３の間の相対回転を検出する回転センサ１３を内蔵したものである。

この回転センサ付軸受１は単列の玉軸受からなり、玉からなる転動体４は保持器５により保持される。内外輪２，３間の軸受空間の両端は接触式の軸受シール６，７により密封されている。片方の軸受シール６は外輪３に取付けられる。この軸受シール６は、リング状の芯金８と、この芯金８に固着された弾性部材９とで構成され、その外径端側を、外輪３の内径面に形成されたシール取付溝１０に嵌合することで、外輪３に取付けられる。軸受シール６における弾性部材９の内径側端には、その先端が内輪２の外径面に接触するリップ部９ａが形成されている。

もう片方の軸受シール７は内輪２に取付けられる。この軸受シール７も、リング状の芯金１１と、この芯金１１に固着された弾性部材１２とで構成され、その芯金１１を内輪２の外径面に圧入嵌合することで、内輪２に取付けられる。前記芯金１１は、前記弾性部材１２が固着される立板部１１ａと、この立板部１１ａの内径側端から軸受内側に延びる円筒部１１ｂとでなる断面Ｌ字状とされ、前記円筒部１１ｂが内輪２の外径面に圧入嵌合される。軸受シール７における弾性部材１２の外径側端には、その先端が外輪３の内径面に接触するリップ部１２ａが形成されている。

前記回転センサ１３は、外輪３と一体に回転するエンコーダ１４と、内輪２に取付けられてエンコーダ１４を検出するセンサ部１５とで構成される。
エンコーダ１４は、前記センサ部１５により検出可能な被検出体１６と、この被検出体１６を支持するリング状の芯金１７とでなる。前記芯金１７は、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を兼用するものである。芯金１７は、円筒部１７ａと、この円筒部１７ａの軸受内側端から内径側に延びる立板部１７ｂとでなる断面Ｌ字状とされていて、円筒部１７ａを外輪３の内径面に圧入嵌合することによりエンコーダ１４が外輪３の一端部に取付けられる。芯金立板部１７ｂの内径側端は内輪２の外径面に近接配置され、芯金立板部１７ｂと内輪２の外径面との間に、非接触シール隙間１８が形成される。
被検出体１６は、芯金円筒部１７ａの内周面に固定されたリング状のものであり、ここでは円周方向に磁極Ｎ，Ｓが交互に並ぶ多極に着磁された磁石、またはギヤ状の凹凸を施した磁性体リング等のパルサリングとしてある。

前記センサ部１５は、前記エンコーダ１４の被検出体１６と径方向に対向するように前記軸受シール７を介して内輪２に取付けられる。具体的には、センサ部１５は、例えばホール素子や磁気抵抗素子などからなる磁気センサチップ１９を回路基板２０上に配置して構成され、軸受シール７における芯金円筒部１１ｂの外径面の円周方向の一部に設けることにより、軸受シール７と一体化されている。これにより、軸受シール７よりも内側の軸受空間に、上記回転センサ１３が設置され、この回転センサ１３と転動体４との間はシールド板として機能する芯金立板部１７ｂで仕切られる。この実施形態では、内外輪２，３の軌道面中心から軸受シール６側の幅面までの長さよりも、回転センサ１３の配置側の幅面までの長さを長くし、この長くした部分の軸受空間に回転センサ１３を設置している。この場合に、内外輪２，３は同一幅寸法であり、規格寸法よりも幅寸法を片方へ大きくしている。

センサ部１５に接続される被覆付きコード等の電線２１は、軸受シール７の芯金立板部１１ａに形成された電線挿通孔（図示せず）から軸受外に引き出され、この後に電線挿通孔が樹脂などのモールド材で封止される。このように固定側軌道輪である内輪２に取付けられた軸受シール７の芯金１１の電線挿通孔に電線２１を通すことにより、外輪３の回転を阻害することなく、信号電線２１を容易に軸受外に引き出すことができる。この信号電線２１を経て、センサ部１５の検出信号が軸受外に出力される。

この構成の回転センサ付軸受１によると、外輪３の回転による遠心力で封入グリースが外輪３の内径面に偏って軸受外に流出することが、エンコーダ１４の芯金立板部１７ｂにより防止される。すなわち、芯金１７がシールド板として機能する。そのため、グリース漏れによる潤滑寿命の低下や、回転センサ１３の汚れが防止される。
回転センサ１３が設置される端部側において、軸受シール７のリップ部１２ａが回転側軌道輪である外輪３の内径面に接触した構造となっているが、この軸受シール７は、外部からの塵埃や水等の侵入防止手段として機能する。

また、回転センサ１３が軸受内に設置されるので、軸受外に回転センサを張り出させる従来例の場合の構造に比べて、軸方向寸法を短くでき、それだけ軸受のコンパクト化が可能となる。軸受内の回転センサ１３のセンサ部１５に接続される電線２１は、固定側軌道輪である内輪２に取付けられる軸受シール７の電線挿通孔（図示せず）を通して軸受外に引き出すことで、軸受の回転を阻害することなく、また軸受回転により外乱等の影響を受けることがない。そのため、電線２１の引き回しが容易となる。これらのことから、安定したセンサ出力が得られ、軸受１の周辺構造を簡略化することが可能となる。
また、回転センサ１３の設置される軸受空間は、軸受シール７で密封されるので、回転センサ１３が外部環境に曝されることがなく、異物などにより損傷を受けて性能劣化を来すことを回避できることから、安定したセンサ出力を得ることができる。

なお、図１（Ａ）では、エンコーダ１４の芯金円筒部１７ａを外輪３の内径面に直接に圧入嵌合した場合を示したが、図１（Ｂ）のように弾性部材２２を介して芯金円筒部１７ａを圧入嵌合しても良い。弾性部材２２を介在させると、芯金１７と外輪３との嵌合面における油分の浸透が防止され、潤滑寿命の向上と、漏れ油分による周辺の汚れの防止効果が得られる。

図１（Ａ）では、エンコーダ１４の芯金立板部１７ｂの内径側端を内輪２の外径面に非接触の状態で近接させて、芯金立板部１７ｂと内輪外径面との間をラビリンス構造とした場合を示したが、図１（Ｃ）のように、芯金立板部１７ｂの内径側端に弾性部材からなるリップ部１７ｃを設け、このリップ部１７ｃを内輪２の外径面に接触させるようにしても良い。このように、リップ部１７ｃを内輪２の外径面に接触させることで、芯金立板部１７ｂから外側への封止グリースの流出を確実に防止でき、回転センサ１３が流出グリースで機能低下したり機能不全に陥ることも防止される。

図２は、この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付軸受１Ａを示す。この回転センサ付軸受１Ａは、図１（Ａ）に示した第１の実施形態において、軸受両端部の軸受シール６，７およびセンサ部１５を省略し、軸受内にはエンコーダ１４Ａのみを取付けたものである。この例のエンコーダ１４Ａは、断面Ｌ字状の芯金１７の立板部１７ｂの軸受外側に向く面に、円周方向に磁極Ｎ，Ｓが交互に並ぶ多極に着磁されたリング状の磁石からなる被検出体１６を固定したアキシアル型のものである。このエンコーダ１４Ａと、軸受外に配置されエンコーダ１４Ａの被検出体１６に対して軸方向から対向して被検出体１６を検出可能なセンサ部１５とで、回転センサ１３Ａが構成される。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。

この構成の回転センサ付軸受１Ａにおいても、外輪３の回転による遠心力で封入グリースが外輪３の内径面に偏って回転センサ１３Ａの設置側から軸受外に流出することが、エンコーダ１４Ａの芯金立板部１７ｂがシールド板として機能することで防止される。
この構成の場合にも、回転センサ１３Ａは大部分が軸受内に配置されるので、軸受外に回転センサの全体を張り出させる従来例の場合の構造に比べて、軸方向寸法を短くでき、それだけ軸受のコンパクト化が可能となる。また、回転センサ１３Ａのセンサ部１５は軸受１Ａから独立して設置されるので、センサ部１５に接続される信号電線の引き回しが問題になることはない。

図３は、図１の実施形態に係る回転センサ付軸受を備えた自動二輪車におけるホイルの断面図である。このホイル３０は前輪であって、そのハブ３０ａの軸挿通孔３１に、一対のフロントフォーク３２間に設けられた車軸３３が挿通される。ハブ３０ａと車軸３３の間には、左右一対の転がり軸受３４，３５が介在し、これら転がり軸受３４，３５により、ホイル３０が車軸３３に対して回転自在に支持されている。前記フロントフォーク３２に取付けられたキャリパ３７と、ホイル３０に固定されてホイル３０と一体回転するブレーキディスク３８とにより、ディスクブレーキ３９が構成されている。
前記一対の転がり軸受３４，３５のうち、一方の転がり軸受３４（図３において左側の軸受）に、図１（Ａ）の実施形態の回転センサ付軸受が用いられている。上記転がり軸受３４，３５に、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、または図２〜図４のいずれの実施形態に係る回転センサ付軸受を用いても良い。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図、（Ｂ）は同軸受の他の例を示す要部断面図、（Ｃ）は同軸受のさらに他の例を示す要部断面図である。この発明のさらに他の実施形態にかかる回転センサ付軸受の断面図である。図１の回転センサ付軸受を備えた自動二輪車のホイールを示す断面図である。

符号の説明

１，１Ａ…回転センサ付軸受
２…内輪
３…外輪
４…転動体
１４…エンコーダ
１５…センサ
１６…被検出体
１７…芯金
１７ｃ…リップ部
２２…弾性部材
３０…ホイル
３０ａ…ハブ
３３…車軸
３４，３５…転がり軸受

Claims

自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の回転センサ付軸受であって、回転側軌道輪となる外輪と、固定側軌道輪となる内輪と、これら内外輪の間に介在する複数の転動体と、前記外輪の一端部に装着されたエンコーダと、このエンコーダに対向して前記内輪に装着されたセンサ部とを備え、前記エンコーダは、軸受内の封入グリースの流出を防止するシールド板としての機能を有する芯金と、この芯金に一体化されて前記センサ部で検出可能な被検出体とでなることを特徴とする回転センサ付軸受。
請求項１において、前記エンコーダの芯金の外輪との嵌合面に弾性体を介在させた回転センサ付軸受。
請求項１または請求項２において、前記エンコーダの芯金に、内輪の外径面に接触する弾性体のリップを設けた回転センサ付軸受。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、玉軸受とした回転センサ付軸受。