JP2005024529A

JP2005024529A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2005024529A
Application number: JP2003348582A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Maeda; 俊秋前田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】磁気エンコーダの機能を十分に発揮するようにして、高精度な車輪速度制御を可能にすること。
【解決手段】磁気エンコーダ６の外周端縁と、外輪３の内周面との間隔は、２ｍｍ以上になるように設定してある。これにより、磁気エンコーダ６の磁束は、矢印で示すように、外輪３に向けて漏洩することを極力抑制して、磁気エンコーダ６の軸方向内側面と対向した回転検出センサ（図示略）に確実に導くことができる。
また、磁気エンコーダは外輪の車両中心側の端部より車両中心方向に向かって、０.５ｍｍないし１０ｍｍ離間した距離になるように設定したので、上記と同様な効果を奏する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置に関する。

例えば、特許文献１に開示してあるように、車両のアンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステムを高精度に制御するためには、車輪の回転速度を検出する必要がある。

車両の懸架装置には、車輪用ハブを回転自在に支持すると共に、車輪の回転速度を検出することができるように、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置が設けてある。
特開２００３−１２０７０３号公報

しかしながら、特許文献１には磁気エンコーダからの磁束を、前記磁気エンコーダに近接対向している回転速度センサへの漏洩を極力抑制して、導くことに関しての工夫は開示されていない。

その結果、磁気エンコーダは、本来の性能を十分に発揮することができず、高精度な車輪速度制御を阻害するといった虞れがある。

本第１および第２の発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、磁気エンコーダの機能を十分に発揮するようにして、高精度な車輪速度制御を可能にすることができる車輪用軸受装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、第１の発明に係る車輪用軸受装置は、車輪用ハブ又は内輪に形成した内輪軌道と、外輪に形成した外輪軌道との間に、多数の転動体が介装してあり、車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置において、
前記磁気エンコーダの外周端縁と、前記外輪の内周面との間隔は、２ｍｍ以上になるように設定してあることを特徴とする。

このように、第１の発明によれば、磁気エンコーダの外周端縁と、外輪の内周面との間隔は、２ｍｍ以上になるように設定してあることから、磁気エンコーダの磁束は、外輪に向けて漏洩することを極力抑制して、磁気エンコーダの軸方向内側面と対向した回転検出センサに確実に導くことができる。

従って、磁気エンコーダは、軸受に組み付けた状態で、その精度を落とすことなく、その機能を十分に発揮することができ、高精度な車輪速度制御を可能にすることができる。

さらに、前記の目的を達成するため、第２の発明に係わる車輪用軸受装置は、車輪用ハブ又は内輪に形成した内輪軌道と外輪に形成した外輪軌道との間に介装した多数の転動体を含む車輪用軸受と、前記車輪用軸受の車両中心側の端部に配置され、車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置において、
前記磁気エンコーダは前記車輪用ハブ又は内輪の車両中心側端部に装着され、前記外輪の車両中心側の端部より、車両中心方向に向かって、０.５ｍｍないし１０ｍｍ離間した位置となるように設定されていることを特徴とする。

このように、第２の発明によれば、磁気エンコーダは外輪の車両中心側の端部より、車両中心方向に向かって、０.５ｍｍないし１０ｍｍ離間した位置となるように設定されているので、第１の発明と同様、磁気エンコーダの磁束は、外輪に向けて漏洩することを極力抑制して、磁束を検出センサに確実に導くことが出来る。

第１の発明、および第２の発明によれば、磁気エンコーダの磁束は外輪に向けて漏洩することを極力抑制して、磁気エンコーダの対向面と近接対抗した回転速度センサに確実に導くことが出来る。

以下、第１の発明および第２の発明の実施の形態に係わる磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置を図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の第１実施の形態に係り、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に於いて丸で囲んだ箇所の拡大断面図である。（ｃ）は、（ｂ）に相当する比較例の説明図である。

図１（ａ）に示すように、車輪用ハブ（図示略）に装着する一対の内輪１ａ，１ｂには、夫々、内輪軌道２ａ，２ｂが形成してあり、ナックル（図示略）等に取付ける外輪３には、夫々、外輪軌道４ａ，４ｂが形成してある。これら内輪軌道２ａ，２ｂと、外輪軌道４ａ，４ｂとの間には、夫々、多数の球状転動体５ａ，５ｂが介装してある。

また、外輪３の車両中心側端部３１には、ナックル（図示略）などに取付けるフランジ４ｃが設けられている。

さらにまた、車両中心側端部３１と外輪軌道４ｂとの間は、外輪軌道４ｂに近接した肩部４ｅを隔てて、肩部４ｅより径が大きい円筒状の内周面４ｄとなっている。

また、外輪３の車輪側端部には、車輪用ハブ（図示略）との間をシールするためのシールリング７が設けてある。

図１（ｂ）に示すように、内輪１ｂの端部の外周面１ｄには、磁気エンコーダ６が取付けてある。なお、磁気エンコーダ６は、芯金１０とゴム磁石１１とを組み合わせる事により、全体を円環状に形成している。芯金１０は、ＳＰＣＣの如き炭素鋼板等の磁性金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成り、円筒部１２と、この円筒部１２の軸方向内端部から径方向外方に向け直角に折れ曲がった円輪部１３とを有する。

ゴム磁石１１は円輪部１３の検出センサ対向面に装着されている。磁気エンコーダ６は外輪３の車両中心側端部３１よりも、軸方向内側に位置するように取り付けられており、しかも、外輪の内周面４ｄと磁気エンコーダ６の外周端縁１４との間隔が２ｍｍないし８ｍｍに設定されている。

ゴム磁石１１は、ニトリル等のゴム材料中にフェライト等の強磁性粉末を混入したもので、断面形状を大略Ｊ字形とすると共に全体を円環状として成り、軸方向に着磁されている。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、ゴム磁石１１の軸方向内側面には、Ｓ極とＮ極とが円周上に交互に且つ等間隔で配置されている。

これにより、車輪（図示略）と共に車輪用ハブ（図示略）が回転すると、このハブ（図示略）に内輪１ｂを介して固定した磁気エンコーダ６の軸方向内側面と対向した回転検出センサ（図示略）の出力が変化する。この回転検出センサ（図示略）の出力が変化する周波数は、車輪（図示略）の回転速度に比例する。従って、この回転検出センサ（図示略）の出力信号を図示しない制御器に入力すれば、車輪（図示略）の回転速度を求め、例えばＡＢＳやＴＣＳを適切に制御することができる。

さて、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、磁気エンコーダ６は前述のように外輪３の車両中心側端部３１よりも軸方向内側に位置するように取り付けられると共に、磁気エンコーダ６の外周端縁１４と、外輪３の内周面４ｄとの間隔は、２ｍｍないし８ｍｍになるように設定してある。

この間隔を２ｍｍ以下に設定すると、図１(ｃ)の比較例に矢印で示すように、磁気エンコーダの磁束が大幅に外輪３に向けて漏洩してしまう。

また、上限の８ｍｍの根拠に関しては以下の理由による。

外輪内周面４ｄを外輪軌道４ｂに隣接した肩部４ｅより径をできるだけ大きくすることによって、磁気エンコーダの外周端縁１４と円輪部１３の内径部１５との差、すなわち、回転速度検出センサへの対向面を大きく設定することを可能にしてある。

前記対向面の大きさ(磁気エンコーダの外周端縁１４と内径部１５との半径方向の寸法差)は磁束の量から少なくとも２ｍｍは必要とする。外輪内周面４ｄの径をできるだけ大きくするように工夫してあるので、外輪内周面４ｄと内輪端部外周面１ｄとの間隔を１０ｍｍ程度まで広げることができ、前述のように前記対向面の大きさを少なくとも２ｍｍとすると、外輪内周面４ｄと磁気エンコーダ６の外周端縁１４との間隔を８ｍｍまで広げることが可能である。

上述のごとく、磁気エンコーダの外周端縁１４と外輪内周面４ｄとの間隔を大きくとれるので、磁気エンコーダ６の磁束は、図１（ｂ）に矢印で示すように、外輪３に向けて漏洩することを極力抑制して、磁気エンコーダ６の軸方向内側面と対向した回転検出センサ（図示略）に確実に導くことができると共に、検出センサへの対向面を大きく設定可能にしたので、磁束の量を増すことが可能となる。

従って、磁気エンコーダ６は、軸受の内輪１ｂに組み付けた状態で、その精度を落とすことなく、その機能を十分に発揮することができ、高精度な車輪速度制御を可能にすることができる。

（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係り、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置の断面図である。

図２に示すように、本実施形態２では、車輪用ハブ８の外周面に、内輪軌道２ａが直接的に形成してあり、また、車輪用ハブ８は、車輪を取付けるためのフランジ９を有している。

この内輪軌道２ａ及び内輪１ｂの内輪軌道２ｂと、外輪３の外輪軌道４ａ，４ｂとの間には、夫々、多数の球状転動体５ａ，５ｂが介装してある。

また、外輪３の車輪側端部には、車輪用ハブ８との間をシールするためのシールリング７が設けてある。

図２に示すように、内輪１ｂの端部には、磁気エンコーダ６が取付けてある。なお、磁気エンコーダ６は、芯金１０とゴム磁石１１とを組み合わせる事により、全体を円環状に形成している。芯金１０は、ＳＰＣＣの如き炭素鋼板等の磁性金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成り、円筒部１２と、この円筒部１２の軸方向内端部から径方向外方に向け直角に折れ曲がった円輪部１３とを有する。

さて、本実施形態２では、外輪３の車輪反対側の端部には、センサ用ハウジング２０が装着してあり、このセンサ用ハウジング２０には、回転検出センサ２１が設けてある。

この回転検出センサ２１は、磁気エンコーダ６の軸方向内側面に所定間隔で対向するように配置してあり、これにより、車輪用ハブ８が回転すると、このハブ８に内輪１ｂを介して固定した磁気エンコーダ６の軸方向内側面と対向した回転検出センサ２１の出力が変化する。この回転検出センサ２１の出力が変化する周波数は、車輪（図示略）の回転速度に比例する。従って、この回転検出センサ２１の出力信号を図示しない制御器に入力すれば、車輪（図示略）の回転速度を求め、例えばＡＢＳやＴＣＳを適切に制御することができる。

また、本実施の形態に於いても、図２に示すように、磁気エンコーダ６は外輪３の車両中心側端部３１よりも軸方向内側に位置するように取付けられると共に、磁気エンコーダ６の外周端縁１４と、外輪３の内周面との間隔は、２ｍｍないし８ｍｍになるように設定してある。

これにより、磁気エンコーダ６の磁束は、外輪３に向けて漏洩することを極力抑制して、磁気エンコーダ６の軸方向内側面と対向した回転検出センサ２１に確実に導くことができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。

(実施形態３)
図３(ａ)は、本発明の実施形態３に係わり、車速検出装置の磁気エンコーダ６を取付けた車輪用軸受の断面図であり、(ｂ)は、(ａ)において丸で囲んだ個所の拡大断面図である。

図３(ａ)に示すように、車輪用ハブ(図示略)に装着する一対の内輪１ａ、１ｂには、それぞれ内輪軌道２ａ、２ｂが形成してあり、ナックル(図示略)などに取り付ける外輪３にはそれぞれ外輪軌道４ａ、４ｂが形成されている。これらの内輪軌道２ａ、２ｂと外輪軌道４ａ、４ｂとの間には、それぞれ、多数の球状転動体５ａ、５ｂが介装してある。また、外輪３の車輪側端部には、車輪用ハブ(図示略)との間をシールするシーリング７が設けてある。

図３(ｂ)に示すように車両の中心側にある内輪１ｂの端部には、磁気エンコーダユニット６ａが取付けてある。磁気エンコーダユニット６ａは芯金１０とゴム磁石１１を組み合わせることにより、全体を円環状に形成している。芯金１０は円筒部１２と該円筒部１２の軸方向内端部から径方向外方に向け直角に折れ曲がった円輪部１３を有する。前記ゴム磁石１１と円輪部１３とで磁気エンコーダ６を構成している。ゴム磁石１１は円輪部１３の検出センサ対向面に装着されている。

該磁気エンコーダ６は円筒部１２によって内輪の端部からオーバーハング状態に取り付けられて、車輪用軸受の車両中心側の端部に位置している。円筒部１２は内輪１ｂの外周面に嵌合され磁気エンコーダ６のゴム磁石１１が外輪の車両中心側端部３１より０.５ｍｍないし１０ｍｍの位置に設定されるように、設定位置を調整している。本実施形態の場合は、磁気エンコーダ６の外周端縁１４の直径寸法が外輪内周面４ｄの内径寸法より大きくても差し支えない。

本実施形態の構成によって、図３(ｂ)の矢印で示すように、磁束は外輪側に漏洩することなく、効率よく車速検出装置の検出センサ２１側の導くことが可能となる。

(実施形態４)
図４は本発明の実施形態４に係わり、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受の断面図である。

前記車輪用軸受は、車輪用ハブ８、外輪３、および車速検出装置Ｐを含むものである。

車輪用ハブ８は中実軸Ｓの端部に車輪取付け用のフランジ９を有している。車輪用ハブ８の前記フランジ側外周部には内輪軌道２ａが直接的に形成され、車両中心側端部には、中実軸Ｓの外周に小径の段部Ｓ１が形成され、該段部に内輪１ｂが嵌合され、さらに中実軸Ｓの端部は加締加工により、内輪１ｂを軸方向に固定させている。内輪１ｂには内輪軌道２ｂが形成されている。なお、中実軸の端部においては、加締に好適なように、中ぐり加工が施され部分的には中空部Ｓ３となっている。

外輪３は内周面に外輪軌道４ａ、４ｂが形成されており、車輪ハブの内輪軌道２ａと内輪１ｂの内輪軌道２ｂの間に多数個の転動体５ａ、５ｂを介装している。外輪３のハブ８のフランジ９側端部には外フランジ９および中実軸外周との間をシールするシーリング７が設けてある。

車両中心側の内輪１ｂの外周部には車速検出装置Ｐの磁気エンコーダユニット６ａが取付けられている。該磁気エンコーダユニット６ａの内輪１ｂの外周部への取付け部分は円筒部１２をなし、該取付部に連なって外方に開くテーパ部を有し、該テーパ部の端部には内方に折れ曲がった円輪部１３が形成され、該円輪部にゴム磁石１１が取り付けられたもので円輪部１３とゴム磁石１１とで磁気エンコーダ６を構成している。

該ゴム磁石１１は外輪３の車両中心側端部３１より、少なくとも離間寸法０.５ｍｍないし１０ｍｍになるように設定されるが、１０ｍｍ以下とするのは車速検出装置Ｐが車体との干渉を避けるようにするためである。

磁気エンコーダ６の外周１４および内周端縁１６の寸法は、磁気エンコーダ６を外輪３の車両中心側端部３１より０.５ｍｍないし１０ｍｍ離間した位置に設定するので、前記寸法の選定に自由度が大きいため、検出センサ対向面も大きく取れ磁束の量を増すことができる。

車速検出装置Ｐはセンサ用ハウジング２０、検出センサ２１および既に叙述してあるような磁気エンコーダユニット６ａとからなり、センサ用ハウジング２０は外輪３の車両中心側端部３１に取付けられ、内輪１ｂの外周部に取付けられた磁気エンコーダ６の位置に対応する位置に検出センサ２１を有し、磁気エンコーダ６と検出センサ２１との間で車速の検出をする。なお、センサ用ハウジング２０はプラスティックなど非磁性材料が成型加工されたものが一般的である。この検出センサと磁気エンコーダ６との間隔は、一般的に略１ミリである。

センサ２１の位置は車両設計によって決まるので、設計の結果、センサ位置にあわせて磁気エンコーダ６の位置を決めねばならない。その場合に、センサ２１の位置が外輪端部３１若しくは内側になる設計の場合は、第１の発明の構成における発明を実施することを選択すると好適であるが、センサ位置が外輪端部３１から車両中心側に向けて離れている場合は、第２の発明を実施する。第２の発明では、第１の発明のゴム磁石が外輪内周と内輪外周との間隔によってゴム磁石１１の検出センサ対向面の大きさが制限されるのに比べて、ゴム磁石１１の外径寸法、若しくは内径寸法に選択の自由度があって対向面を大きくできるので、磁力の大きい磁気エンコーダが得られ、センサへの磁束の集中度が増加する。

なお、磁気エンコーダ６の内径部１５若しくは内周端縁１６と内輪１ｂ若しくは加締め部Ｓ２など内輪の固定部材(本実施形態とは異なるが加締めの変形例として内輪をボルト・ナットによって固定する設計も一般的には採用されている)との間隔の大小によっては、磁気エンコーダ６の内径部１５若しくは内周端縁１６と前記固定部材間における磁束の漏洩が問題となるが、車輪用軸受の構造上この漏れは止むを得ないものとして認識されているところであるので、本発明は、外輪とエンコーダ間の漏洩を極力少なくすると言う観点に焦点が当てられたものである。

（ａ）は、本発明の実施形態１に係り、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置の断面図である。（ｂ）は、（ａ）に於いて丸で囲んだ箇所の拡大断面図である。（ｃ）は、（ｂ）に相当する比較例の説明図である。本発明の実施形態２に係り、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置の断面図である。（ａ）は、本発明の実施形態３に係わり、磁気エンコーダを備えた車輪軸受装置の断面図である。（ｂ）は、（ａ）に於いて丸で囲んだ箇所の拡大断面図である。本発明の実施形態４に係わり、磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ内輪
２ａ，２ｂ内輪軌道
３外輪
３１外輪の車両中心側端部
４ａ，４ｂ外輪軌道
４ｄ外輪内周面
５ａ，５ｂ球状転動体
６磁気エンコーダ
６ａ磁気エンコーダユニット
７シールリング
８車輪用ハブ
９フランジ
１０芯金
１１ゴム磁石
１２円筒部
１３円輪部
１４外周端縁
１６内周端縁
２０センサ用ハウジング
２１回転検出センサ
Ｐ車速検出装置

Claims

車輪用ハブ又は内輪に形成した内輪軌道と、外輪に形成した外輪軌道との間に、多数の転動体が介装してあり、車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置において、
前記磁気エンコーダの外周端縁と、前記外輪の内周面との間隔は、２ｍｍ以上になるように設定してあることを特徴とする車輪用軸受装置。
車輪用ハブ又は内輪に形成した内輪軌道と外輪に形成した外輪軌道との間に介装した多数の転動体を含む車輪用軸受と、前記車輪用軸受の車両中心側の端部に配置され、車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダを備えた車輪用軸受装置において、
前記磁気エンコーダは前記車輪用ハブ又は内輪に取付けられ、かつ、前記外輪の車両中心側の端部より、車両中心方向に向かって、０.５ｍｍないし１０ｍｍ離間した位置となるように設定されたことを特徴とする車輪用軸受装置。