JP2004204895A

JP2004204895A - 転がり軸受装置

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Publication number: JP2004204895A
Application number: JP2002372501A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Inoue; 昌弘井上
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP4258214B2

Abstract

【課題】回転検出器を組み込んだシール装置を装着した転がり軸受装置に関し、回転検出器の省スペース化が図れ、軸受装置のコンパクト化が図れる。
【解決手段】内外輪部材２，３の各軌道面間に玉４，５を介装し、内外輪部材２，３の肩部間にシール装置７を装着した転がり軸受装置１において、シール装置７は、外輪部材２に固定した外輪側シールリングと、内輪部材３に固定した内輪側シールリングとからなり、内輪側シールリングの環状芯金の外周面において、正逆検知センサ１５が樹脂製外装体１７にてモールドされて一体化され、外輪側シールリングの環状芯金の軸方向側面にパルサリング１６が固定されているものである。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるパックシールと呼ばれるシール装置に、自動車のＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）等に用いられる回転検出用のセンサやパルサリングを組み込み、当該回転検出器を組み込んだシール装置にて内外輪間の隙間をシールしてなる転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の車輪を車体に対して回転自在に支持する軸受装置において、ＡＢＳ等に用いられる回転検出器を備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
軸受装置は、車輪側に固定された回転輪となる外輪と、車体側に固定された固定輪となる内輪との各軌道面間に転動体を介装し、内外輪間の隙間がシール装置にてシールされている。
【０００４】
回転検出器は、回転輪となる外輪に固定したパルサリングの磁界の変化をセンサにて検出し、当該検出信号はハーネスを介して車体の電子回路に送信される構成となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１１３１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転検出器のセンサの検出面とパルサリングの被検出面が対面して配置されており、互いの間にエアギャップが必要となり、回転検出器の設置スペースが大きくなり、その結果、軸受装置が大型化するという問題があった。
【０００７】
また、シール装置のシールリップと回転検出器が、軸方向に並んで儲けられており、軸受装置が大型化するという問題があった。
【０００８】
このように、軸受装置が大型化し、コンパクト化が望まれていた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軌道面を有する固定輪となる内輪部材と、この内輪部材と同心に配置されかつ前記内輪部材と対応する軌道面を有する回転輪となる外輪部材と、前記内輪部材および前記外輪部材の各軌道面間に介装した転動体と、前記内輪部材および前記外輪部材の間の隙間をシールするシール装置と、前記外輪部材の回転状態を検出する回転検出器とを備えた転がり軸受装置において、前記シール装置は、前記外輪部材に固定した外輪側シールリングと、前記内輪部材に固定した内輪側シールリングとからなり、前記回転検出器は、前記内輪側シールリングの環状芯金の外周面に設けられた磁気センサと、前記外輪側シールリングの環状芯金の軸方向側面に設けられた磁性体リングとからなり、前記磁気センサにて前記磁性体リングを検出して前記外輪部材の回転状態を検出するものである。
【００１０】
前記磁気センサは、樹脂製外装体にてモールドされて前記内輪側シールリングの環状芯金に一体化され、前記樹脂製外装体と前記外輪側シールリングの環状芯金との間にラビリンスを形成する。
【００１１】
回転検出器としては、例えば磁束の変化に応じて出力を変化させるアクティブ型検出器が用いられ、磁性体リングにはパルサリング、磁気センサには周方向に離れて配置した２個の磁気センサにて構成された正逆検知センサ等が挙げられる。
【００１２】
本発明の転がり軸受装置によると、外輪側シールリングの環状芯金の軸方向側面に磁性体リングが設けられており、内輪側シールリングの環状芯金の外周面に磁気センサが設けられており、磁性体リングならびに磁気センサがシール装置にコンパクトに一体化され、かつ、磁気センサの検出面と磁性体リングの被検出面が直交配置されており、対面配置のような互いの間にエアギャップが不要となり、回転検出器のコンパクト化が図れる。
【００１３】
磁性体リングは、外輪側シールリングの環状芯金の軸方向側面に固定されており、かつ、磁気センサは内輪側シールリングの環状芯金の外周面において、樹脂製外装体にてモールドされて一体化されており、磁性体リングならびに磁気センサの密封性が向上し、耐ダスト性に優れる。
【００１４】
磁気センサをモールドした樹脂製外装体と外輪側シールリングの環状芯金との間にラビリンスが形成されており、内外輪部材間の環状軸受空間に外部から泥水等が侵入するのを防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１ないし図８に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本実施形態に係る車両用の転がり軸受装置の全体構成を示す断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は図２のシール装置部分の断面図、図４は図３のシール装置部分の正面図、図５は図３のシール装置部分の部分拡大断面図、図６は２個の磁気センサの検出信号の位相関係を示す図、図７は正逆検知センサの説明図、図８は正逆検知センサのハーネスの接続構造を示す駆動輪の断面図である。
【００１７】
本実施形態の転がり軸受装置１は、自動車の駆動輪側または従動輪側に用いられ、図１において左側が車両アウタ側、右側が車両インナ側となる。
【００１８】
車体側に非回転に支持される内輪部材３に、それぞれ冠形保持器６に円周方向等配位置に配置された二列の玉（転動体の一例）４，５を介して、外輪部材２が軸心回りに回転自在に支持されている。
【００１９】
外輪部材２の内周面に両列の玉４，５のための一対の外輪軌道面が形成されている。外輪部材２の外周面には、径方向外向きに突出してフランジ２１が形成されている。フランジ２１に、ボルト１０にてブレーキディスクロータならびにタイヤホイールが取付けられ、タイヤホイールに車輪が取付けられる。
【００２０】
内輪部材３は、各列の玉４，５の内輪軌道面を形成した一対の内輪３１，３２にて構成されている。
【００２１】
外輪部材２と内輪部材３の間の環状軸受空間１１を、その軸方向両側で密封して、環状軸受空間１１内の潤滑材が外部に漏れるのを防止するとともに、外部から泥水等が侵入するのを防止するためのシール装置７，８が設けられている。
【００２２】
車両インナ側のシール装置７は、外輪側シールリング７１と内輪側シールリング７２とを組み合わせて構成される。
【００２３】
外輪側シールリング７１は、外輪部材２側に取り付けられるもので、環状芯金７３にリップ７４を被着した構成である。環状芯金７３は、径方向に沿う環状板部７３ａと、環状板部７３ａの径方向外端側を軸方向外向きに屈曲してなる円筒部７３ｂと、円筒部７３ａの軸方向外端側を径方向外向きに屈曲してなる環状板部７３ｃとを有している。そして、環状板部７３ｃが外輪部材２の車両インナ側端面に当接されて、円筒部７３ｂが外輪部材２の肩部２ａに圧入嵌合される。
【００２４】
内輪側シールリング７２は、内輪３２側に取り付けられるもので、軸方向に沿う円筒部７５ａと、円筒部７５ａの軸方向外端側を径方向外向きに屈曲してなる環状板部７５ｂと、環状板部７５ｂの径方向外端側を軸方向内向きに屈曲してなる円筒部７５ｃとからなる環状芯金７５にて構成されている。そして、円筒部７５ａが内輪３２の肩部３２ａに圧入嵌合される。
【００２５】
なお、リップ７４は、ニトリルブタジエンラバー（ＮＢＲ）などのゴムとされ、環状芯金７３に対して加硫接着される。また、内輪側シールリング７２の環状芯金７５は、例えばステンレス鋼などの非磁性材で形成されている。
【００２６】
そして、内輪側シールリング７２には磁気センサとなる正逆検知センサ１５が、外輪側シールリング７１には磁性体リングとなるパルサリング１６がそれぞれ一体に組み込まれており、これら正逆検知センサ１５とパルサリング１６とで外輪部材２の回転を検出するようになっている。
【００２７】
正逆検知センサ１５は、例えば、ホール素子や磁気抵抗素子などからなる円周方向に離れて配置した２個の磁気センサにて構成され、回転角度に加え回転方向の検出も行えるセンサである。２個の磁気センサの検出信号の位相関係は、図６に示すように、一方の磁気センサが図６（Ａ）の矩形波信号を出力すると、他方の磁気センサは９０度位相がずれた図６（Ｂ）の矩形波信号を出力するように配置する。両磁気センサの進遅により、右回りか左回りかの回転方向が判断できる。
【００２８】
正逆検知センサ１５には、図７に示すように、２個のホール素子２２を内蔵するホールＩＣを用いてもよい。すなわち、パルサリング１６の着磁ピッチλに対し、２個のホール素子２２を互いの出力位相が９０度となる間隔（λ／４）で配置することにより、回転方向の検出が行えるようにする。
【００２９】
正逆検知センサ１５は、内輪側シールリング７２の環状芯金７５における円筒部７５ｃの外周面上に搭載されており、円筒部７５ｃの外径に正逆検知センサ１５を覆う厚みの樹脂製外装体１７を一体成形（インサート成形）することにより設けている。樹脂製外装体１７は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）などのエンジニアプラスチックとされる。
【００３０】
正逆検知センサ１５には、信号線１８，１９が接続されており、信号線１８，１９は束ねられて絶縁パイプからなるハーネス２０にて被覆されている。ハーネス２０は外径方向に延設されている。
【００３１】
なお、樹脂製外装体１７には、ハーネス２０が埋め込まれるガイド用凸部１７ａ、ならびに内輪側シールリング７２を内輪３２に取り付けた状態で、正逆検知センサ１５を軸方向に位置決めするためのフランジ１７ｂが一体に設けられている。
【００３２】
パルサリング１６は、磁性粉末を含有したゴムを加硫成型して形成されるものであり、例えば周方向交互にＮ極とＳ極を配列する形態で着磁されている。このパルサリング１６は、外輪側シールリング７１の環状芯金７３の環状板部７３ａの軸方向側面において、正逆検知センサ１５が当該パルサリング１６の磁界の変化を検出可能な位置に固定されている。なお、正逆検知センサ１５の検出面（内径方向）１５ａと、パルサリング１６の被検出面（軸方向）１６ａは、互いに直交している。
【００３３】
ところで、車両インナ側のシール装置７は、外輪側シールリング７１と内輪側シールリング７２とを組み合わせた状態で、正逆検知センサ１５を組み込んだ内輪側シールリング７２については、その環状芯金７５を内輪３２の外周面の肩部３２ａに対して、また、パルサリング１６を組み込んだ外輪側シールリング７１については、その環状芯金７３を外輪部材２の内周面の肩部２ａに対してそれぞれ圧入嵌合させることにより、タイトフィット状態で取り付けている。なお、樹脂製外装体１７と外輪側シールリング７１の環状芯金７３との間に、円筒部７３ｂから環状板部７３ｃに渡ってラビリンスＳが形成される。
【００３４】
図８を用いて、正逆検知センサ１５のハーネス２０の接続について説明する。
＜図８中、軸受装置１とナックル９の連結部の絵が正しいか、ご検討ください＞
正逆検知センサ１５のハーネス２０は、正逆検知センサ１５に接続された第１ハーネス２０ａと、車体の電子回路に接続された第２ハーネス２０ｂとに分割されている。
【００３５】
第１ハーネス２０ａと第２ハーネス２０ｂは、互いの先端に設けたコネクタ２３どうしを連結して接続される。なお、第１ハーネス２０ａの先端のコネクタ２３ａは、外輪部材２を固定するナックル９にコネクタブラケット２４にて固定されており、第２ハーネス２０ｂの先端のコネクタ２３ｂは第１ハーネス２０ａのコネクタ２３ａに着脱自在に接続される。
【００３６】
第２ハーネス２０ｂは、プロテクタ２５ならびにプロテクタブラケット２６を介して車体に固定され、電子回路に接続されている。
【００３７】
なお、２７はブレーキディスク、２８はブレーキパッド、２９はショックアブソーバである。
【００３８】
転がり軸受装置１は、内輪部材３を非回転で固定配置し、外輪部材２を回転させるときに、外輪部材２と一体に回転するパルサリング１６の各磁極が、正逆検知センサ１５の２個の磁気センサに対して順次対向することになる。このとき、正逆検知センサ１５に対してパルサリング１６の対向位置が順次変化するために、パルサリング１６から出る磁束の向きが交互に変わるので、正逆検知センサ１５から交流電圧が出力される。この交流電圧の波形周期は、パルサリング１６の回転位相、回転速度に応じて変化する。この交流電圧を波形処理することにより、外輪部材２の回転位相、回転速度、回転数、回転方向などを求める。
【００３９】
このように構成された転がり軸受装置１によると、外輪側シールリング７１の環状芯金７３の環状板部７３ａの軸方向側面にパルサリング１６が設けられており、内輪側シールリング７２の環状芯金７５の円筒部７５ｃの外周面に正逆検知センサ１５が設けられており、パルサリング１６ならびに正逆検知センサ１５がシール装置７にコンパクトに一体化され、かつ、正逆検知センサ１５の検出面１５ａとパルサリング１６の被検出面１６ａが直交配置されており、対面配置のような互いの間にエアギャップが不要となり、回転検出器のコンパクト化が図れる。
【００４０】
パルサリング１６は、外輪側シールリング７１の環状芯金７３の環状板部７３ａの軸方向側面に固定されており、かつ、正逆検知センサ１５は内輪側シールリング７２の環状芯金７５の円筒部７５ｃの外周面において、樹脂製外装体１７にてモールドされて一体化されており、パルサリング１６ならびに正逆検知センサ１５の密封性が向上し、耐ダスト性に優れる。
【００４１】
正逆検知センサ１５をモールドした樹脂製外装体１７と外輪側シールリング７１の環状芯金７３の円筒部７３ｂ，環状板部７３ｃとの間にラビリンスＳが形成されており、内外輪部材２，３間の環状軸受空間１１に外部から泥水等が侵入するのを防止できる。
【００４２】
正逆検知センサ１５にて外輪部材２の回転速度と回転方向の検出が行える。
【００４３】
正逆検知センサ１５のハーネス２０は、正逆検知センサ１５に接続された第１ハーネス２０ａ、車体の電子回路に接続された第２ハーネス２０ｂとに分割され、ナックル９に設けたコネクタ２３を介して互いに接続されている。このため、走行時の車体の揺れに対して、転がり軸受装置１とナックル９は共にダンパに接続されていることから、転がり軸受装置１に固定された正逆検知センサ１５とナックル９に設けたコネクタ２３には車体の振動が伝わらず、それらを結ぶ第１ハーネス２０ａは車体の揺れによって断線しない。しかし、車体に設けられた電子回路は、車体の揺れによって振動するため、ナックル９に設けられたコネクタ２３と車体に設けられた電子回路とを結ぶ第２ハーネス２０ｂは、車体の揺れによって断線する恐れがある。このように、車体の揺れによって第２ハーネス２０ｂが断線した場合に、第２ハーネス２０ｂのコネクタ２３ｂを第１ハーネス２０ａのコネクタ２３ａから外して交換することで、軸受装置を含むハブユニット全体を交換する必要がなく、かつ、正逆検知センサ１５は交換せずに利用でき、安価かつ容易にメンテナンスが行える。
【００４４】
正逆検知センサ１５からハーネス２０に渡って樹脂製外装体１７にてモールドされており、正逆検知センサ１５と信号線１８，１９の接続部が補強され、断線を防止できる。
【００４５】
なお、磁気センサは正逆検知センサ１５に限らず、外輪部材２の回転速度のみ検出するものとしてもよい。
【００４６】
また、ハーネス２０は分割されておらず、正逆検知センサ１５と車体の電子回路を結ぶものとしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の転がり軸受装置によると、回転検出器の省スペース化が図れ、軸受装置のコンパクト化が図れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用の転がり軸受装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】図２のシール装置部分の断面図である。
【図４】図２のシール装置部分の正面図である。
【図５】図２のシール装置部分の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る正逆検知センサの検出信号の位相関係を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る正逆検知センサの説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る正逆検知センサのハーネスの接続構造を示す従動輪の断面図である。
【符号の説明】
１転がり軸受装置
２外輪部材
３内輪部材
７シール装置
１５正逆検知センサ（磁気センサ）
１６パルサリング（磁性体リング）
１７樹脂製外装体
２０ハーネス
７１外輪側シールリング
７２内輪側シールリング

Claims

軌道面を有する固定輪となる内輪部材と、この内輪部材と同心に配置されかつ前記内輪部材と対応する軌道面を有する回転輪となる外輪部材と、前記内輪部材および前記外輪部材の各軌道面間に介装した転動体と、前記内輪部材および前記外輪部材の間の隙間をシールするシール装置と、前記外輪部材の回転状態を検出する回転検出器とを備えた転がり軸受装置において、
前記シール装置は、前記外輪部材に固定した外輪側シールリングと、前記内輪部材に固定した内輪側シールリングとからなり、
前記回転検出器は、前記内輪側シールリングの環状芯金の外周面に設けられた磁気センサと、前記外輪側シールリングの環状芯金の軸方向側面に設けられた磁性体リングとからなり、前記磁気センサにて前記磁性体リングを検出して前記外輪部材の回転状態を検出する、ことを特徴とする転がり軸受装置。
請求項１に記載の転がり軸受装置において、
前記磁気センサは、樹脂製外装体にてモールドされて前記内輪側シールリングの環状芯金に一体化され、
前記樹脂製外装体と前記外輪側シールリングの環状芯金との間にラビリンスを形成した、ことを特徴とする転がり軸受装置。