JP2007232606A

JP2007232606A - 車輪用軸受装置

Info

Publication number: JP2007232606A
Application number: JP2006055790A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Yamamoto; 一成山本
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】車輪の回転速度に加えその回転方向を検知することができるとともに、安価に製造することができる車両用軸受装置を提供する。
【解決手段】内周に複列の外側転走面が形成された外輪２と、外周に複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪３と、この内輪３および外輪２のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体４と、内輪３に固定され、円周方向に亙る磁気特性を等間隔に変化させたエンコーダ７と、該エンコーダ７に所定の軸方向のエアギャップを介して対向配置された回転速度センサ１１とを備えた車輪用軸受装置１において、エンコーダ７は、円周方向に亙って３段階以上の磁気強度を有し、当該３段階以上の磁気強度が回転速度センサ１１に対して繰り返し及ぼされるよう形成されたものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車等の車輪を回転自在に支承するとともに、この車輪の回転速度を検出する回転速度センサが内蔵された車両用軸受装置に関するものである。

近時において、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承するとともに、車輪の回転速度を検出してアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を制御するための回転速度センサが内蔵された車両用軸受装置が提案されるに至っている。かかる車両用軸受装置は、例えば特許文献１で開示されているように、円周方向に磁極を交互に並べてなるパルサーリングと、該パルサーリングに対向配置された磁気センサ（回転速度センサ）とを有し、パルサーリングを車両用軸受装置を構成する内輪に配設するとともに、磁気センサを外輪に固定させて構成されていた。

具体的には、パルサーリングは、円筒部及び外向きフランジ部から成る金属リングと、該金属リングの外側面に設けられた着磁体とから成るものであり、着磁体は、多数の磁極（Ｓ極及びＮ極）が等間隔をおいて交互に配設されたものである。そして、パルサーリングの周上の少なくとも１カ所に残りの部分よりも磁気強度が弱い基準位置信号被検出部を形成することにより、基準位置（内輪の１回転の基準位置）を検出し得るようになっていた。
特開２００３−２７０２５７号公報

しかしながら、上記の如き従来の車両用軸受装置においては、軸受の基準位置を検知し得るものの、正転方向と逆転方向の区別はできず、そのため、例えば回転方向を検知するためのセンサを別途設けたり、或いはパルサーリング（磁気エンコーダ）の表裏両面に交互にＳ極及びＮ極を配設する必要があった。このため、別個のセンサや裏面側の着磁が必要とされ、製造コストが嵩んでしまうという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、車輪の回転速度に加えその回転方向を検知することができるとともに、安価に製造することができる車両用軸受装置を提供することを目的としている。

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材および前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材に固定され、円周方向に亙る磁気特性を等間隔に変化させたエンコーダと、該エンコーダに所定の軸方向のエアギャップを介して対向配置された回転速度センサとを備えた車輪用軸受装置において、前記エンコーダは、円周方向に亙って３段階以上の磁気強度を有し、当該３段階以上の磁気強度が前記回転速度センサに対して繰り返し及ぼされるよう形成されたことを特徴とする。

このように、エンコーダは、円周方向に亙って３段階以上の磁気強度を有し、当該３段階以上の磁気強度が回転速度センサに対して繰り返し及ぼされるよう形成されたので、車輪の回転速度に加えその回転方向を検知することができるとともに、安価に製造することができる車両用軸受装置を提供することができる。

また、請求項２に記載の発明のように、前記エンコーダは、円周方向に亙ってＳ極及びＮ極が交互に等間隔で形成されるとともに、その連続した３極を互いに異ならせて３段階の磁気強度を得るものであってもよく、この場合、必要最低限の段階の磁気強度で車輪の回転速度に加えその回転方向を検知することができる。すなわち、エンコーダの連続した２極を互いに異ならせて２段階の磁気強度を得た場合、回転方向を検知することができないため、最低でも３段階の磁気強度が必要だからである。

また、請求項３に記載の発明のように、前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールを具備するとともに、当該シールのスリンガに前記エンコーダを形成するようにしてもよい。

更に、請求項４に記載の発明のように、前記シールは、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、当該スリンガの立板部に前記エンコーダが形成されたものであってもよい。

また更に、請求項５に記載の発明のように、前記スリンガが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されていてもよい。

本発明に係る車両用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材および前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材に固定され、円周方向に亙る磁気特性を等間隔に変化させたエンコーダと、該エンコーダに所定の軸方向のエアギャップを介して対向配置された回転速度センサとを備えた車輪用軸受装置において、前記エンコーダは、円周方向に亙って３段階以上の磁気強度を有し、当該３段階以上の磁気強度が前記回転速度センサに対して繰り返し及ぼされるよう形成されたので、車輪の回転速度に加えその回転方向を検知することができるとともに、安価に製造することができる車両用軸受装置を提供することができる。

内周に複列の外側転走面が形成された外輪（外方部材）と、外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪（内方部材）と、この内輪および前記外輪のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内輪に固定され、円周方向に亙る磁気特性を等間隔に変化させたエンコーダと、該エンコーダに所定の軸方向のエアギャップを介して対向配置された回転速度センサとを備えた車輪用軸受装置において、エンコーダは、円周方向に亙って３段階の磁気強度を有し、当該３段階の磁気強度が回転速度センサに対して繰り返し及ぼされるよう形成されたものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る車両用軸受装置の第１の実施形態を示す縦断面図、図２は、図１のシール近傍を示す要部拡大図、図３は、エンコーダの平面における一部を示す拡大模式図、図４は、回転速度センサに及ぼされた磁気強度を時系列に示すグラフ（縦軸が磁気強度、横軸が経過時間）である。

この車両用軸受装置１は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承するために使用される第１世代と称される構成を有し、内周に複列の外側転走面２ａ、２ａが形成された外輪２（外方部材）と、外周に前記複列の外側転走面２ａ、２ａに対向する内側転走面３ａが形成された一対の内輪３（内方部材）と、両転走面間に収容されたボールから成る複列の転動体４、４と、これらの転動体４を転動自在に保持する保持器５と、外輪２の両端部に装着されたシール６、６とを備え、一対の内輪３、３の正面側端面が突き合された状態でセットされた背面合せタイプの複列のボール軸受を構成している。

外輪２は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。一方、内輪３は、外輪２と同様、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。

また、シール６は、外輪２と内輪３との間に形成される環状空間の開口部に装着されており、軸受内部に所定量のグリースが封入された状態となっている。具体的には、シール６は、図２に拡大して示すように、互いに対向配置されたスリンガ８と環状のシール板９とからなる。スリンガ８は、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて断面が略Ｌ字状に形成され、内輪３に圧入される円筒部８ｂと、この円筒部８ｂから径方向外方に延びる立板部８ａとからなる。これにより、スリンガ８の発錆を防止してシール６の耐久性が向上し、低コスト化を図ることができる。

一方、シール板９は断面略Ｌ字状に形成され、外輪２に装着されている。このシール板９は、芯金９ａと、この芯金９ａに加硫接着されたシール部材９ｂとからなる。芯金９ａは、オーステナイト系ステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４系等）、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成され、外輪２の端部に内嵌された円筒部９ａａと、この円筒部９ａａから径方向内方に延びる立板部９ａｂとからなる。

然るに、シール部材９ｂはニトリルゴム等の弾性部材からなり、スリンガ８の立板部８ａに摺接するサイドリップ１０ａを有している。かかるサイドリップ１０ａは、芯金９ａの立板部９ａｂから外径側に傾斜して形成され、その先端がスリンガ８の立板部８ａに所定のシメシロをもって摺接している。また、シール部材９ｂには、スリンガ８の円筒部８ｂに向かって延びるラジアルリップ１０ｂ、及びグリースリップ１０ｃが形成されている。

ここで、本実施形態におけるシール６のスリンガ８には、円周方向に亙る磁気特性を等間隔に変化させたエンコーダ７（磁気エンコーダ）が形成されている。かかるエンコーダ７は、図３に示すように、円周方向に亙ってＳ極及びＮ極が交互に等間隔で形成されるべく着磁された円環状部材から成るものであり、かかるエンコーダ７に所定の軸方向のエアギャップを介して回転速度センサ１１が対向配置されている。

回転速度センサ１１は、固定部位（例えば外輪２の一部）に固定され、内輪３と共に回転するエンコーダ７からの磁気を検出するとともに、その磁気変化（パルス）から回転速度を検出し得るものである。即ち、Ｓ極及びＮ極が等間隔で形成されているため、時間経過と共に変化する磁気変化を検知すれば、その回転速度を求めることができるのである。

一方、エンコーダ７は、その連続した３極（隣り合う３つのＳ極又はＮ極）の磁気を互いに異ならせて３段階の磁気強度を得るよう構成されており、内輪３及びエンコーダ７の回転に伴い、当該３段階の磁気強度が回転速度センサ１１に対して繰り返し及ぼされるよう形成されている。例えば、図４に示すように、隣り合う３つのＳ極又はＮ極をＰ１〜Ｐ３とした場合、Ｐ１が回転速度センサ１１に対して最も高い磁気強度（Ｈ）を及ぼし、以下、Ｐ３が磁気強度（Ｍ）、Ｐ２が磁気強度（Ｌ）を及ぼすよう各磁気強度を設定する。

更に、Ｐ１〜Ｐ２の並びは、エンコーダ７の円周方向に亙って同一とされており、当該エンコーダ７の同一方向の回転では、回転速度センサ１１で検知される磁気強度（Ｈ）、（Ｌ）、（Ｍ）の順が変化しないようになっている。これにより、内輪３と共にエンコーダ７がａ方向（図３参照）に回転すると、回転速度センサ１１にて磁気強度が（Ｌ）（Ｍ）（Ｈ）の順が繰り返し検出される一方、ｂ方向（同図参照）に回転すると、回転速度センサ１１にて磁気強度が（Ｈ）（Ｍ）（Ｌ）の順で繰り返し検出されることとなる。

しかして、回転速度センサ１１にて当該磁気強度の繰り返しパターンを検出すれば、内輪３の回転速度に加えその回転方向を検知することができるとともに、回転方向を検知するための別個のセンサが不要であるため、車両用軸受装置１を安価に製造することができる。尚、本実施形態においては、エンコーダが円周方向に亙って３段階の磁気強度を有しているが、４段階以上であってもよい。即ち、３段階以上の磁気強度を有していれば、その磁気強度の繰り返しパターンから回転方向を識別できるのである。

本実施形態においては、エンコーダ７は、円周方向に亙ってＳ極及びＮ極が交互に等間隔で形成されるとともに、その連続した３極を互いに異ならせて３段階の磁気強度を得るものであり、この場合、必要最低限の段階の磁気強度で車輪（内輪３）の回転速度に加えその回転方向を検知することができる。すなわち、エンコーダ７の連続した２極を互いに異ならせて２段階の磁気強度を得た場合、回転方向を検知することができないため、最低でも３段階の磁気強度が必要だからである。

然るに、車輪用軸受装置に使用されるものとして複列のボール軸受について詳述したが、本発明に係る車両用軸受装置は、これに限らず、内輪回転又は外輪回転の１世代、２世代、３世代ホイール用軸受（ボール、テーパ型含む）とすることができ、特に複列のアンギュラ玉軸受を適用することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る車輪用軸受装置は、内輪回転方式の第１乃至第４世代の車輪用軸受装置に適用できる。

本発明に係る車両用軸受装置の実施形態を示す縦断面図である。図１のシールを示す要部拡大図である。同車両用軸受装置におけるエンコーダを模式的に示す要部拡大図である。回転速度センサに及ぼされた磁気強度を時系列に示すグラフである。

符号の説明

１・・・・・・・・・・・・・・車両用軸受装置
２・・・・・・・・・・・・・・外輪（外方部材）
２ａ・・・・・・・・・・・・・外側転走面
３・・・・・・・・・・・・・・内輪（内方部材）
３ａ・・・・・・・・・・・・・内側転走面
４・・・・・・・・・・・・・・転動体
５・・・・・・・・・・・・・・保持器
６・・・・・・・・・・・・・・シール
７・・・・・・・・・・・・・・エンコーダ
８・・・・・・・・・・・・・・スリンガ
８ａ・・・・・・・・・・・・・立板部
８ｂ・・・・・・・・・・・・・円筒部
９・・・・・・・・・・・・・・シール板
９ａ・・・・・・・・・・・・・芯金
９ｂ・・・・・・・・・・・・・シール部材
１０ａ・・・・・・・・・・・・サイドリップ
１０ｂ・・・・・・・・・・・・ラジアルリップ
１０ｃ・・・・・・・・・・・・グリースリップ
１１・・・・・・・・・・・・・回転速度センサ

Claims

内周に複列の外側転走面が形成された外方部材と、
外周に前記複列の外側転走面に対向する内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材および前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記内方部材に固定され、円周方向に亙る磁気特性を等間隔に変化させたエンコーダと、
該エンコーダに所定の軸方向のエアギャップを介して対向配置された回転速度センサと、
を備えた車輪用軸受装置において、
前記エンコーダは、円周方向に亙って３段階以上の磁気強度を有し、当該３段階以上の磁気強度が前記回転速度センサに対して繰り返し及ぼされるよう形成されたことを特徴とする車両用軸受装置。
前記エンコーダは、円周方向に亙ってＳ極及びＮ極が交互に等間隔で形成されるとともに、その連続した３極を互いに異ならせて３段階の磁気強度を得ることを特徴とする請求項１記載の車両用軸受装置。
前記外方部材と内方部材との間に形成される環状空間の開口部に装着されたシールを具備するとともに、当該シールのスリンガに前記エンコーダを形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用軸受装置。
前記シールは、断面が略Ｌ字状に形成されて互いに対向配置されたスリンガと環状のシール板とからなり、当該スリンガが前記内方部材に外嵌される円筒部と該円筒部から径方向外方に延びる立板部とを有するとともに、当該スリンガの立板部に前記エンコーダが形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の車両用軸受装置。
前記スリンガが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されていることを特徴とする請求項４記載の車輪用軸受装置。