JP2007327645A - 車両用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外方部材1と内方部材2の転走面間に複列の転動体3を介在させた車両用軸受装置51において、回転検出センサ4を設ける。この回転検出センサ4は、内方部材2の端部外径面に取付けられリング状の多極磁石と、この多極磁石に対面して磁界を検出する検出手段17とからなる。この検出手段17は、外周部が外方部材の端部外径面に圧入状態に嵌合した断面逆L字状の部分49bとなる取付リング49に取付ける。この取付リング49は、外方部材1と内方部材2間の端部開口を略覆っており、この取付リング49の内周縁と内方部材2の端面との間を密封する接触シール38を設ける。
【選択図】 図9
Description
この構成によると、上記取付リングは、外方部材と内方部材間の端部開口を略覆っており、この取付リングの内周と内方部材側部分との間を密封する接触シールを設けたため、多極磁石と検出手段との間に異物が入り込むことが防止され、異物による検出手段の損傷が防止される。
上記構成の第1および第2の環状のシール部材を設けた場合、軸受の密封性を得ることができる。
送信手段105に対する受信手段106は、この車両用軸受装置51を装備した自動車の車体における適宜の個所、例えばタイヤハウス内に設置される。
周期計測用カウンタ108は、リセット入力があってから次のリセット入力があるまでの時間だけクロック数をカウントし、そのカウント値を周期データとしてディジタル信号で出力するものである。このディジタル信号の周期データは、所定ビット数のパラレルデータで出力する。タイミング信号生成手段107は、回転検出センサ4の回転検出信号であるパルス信号入力における各パルスの立ち上がり、または立ち下がりのタイミングを検出し、その検出によりラッチ信号(ラッチ指令の信号)をラッチ手段109に送信し、その直後にリセット信号を周期計測用カウンタ108に出力する手段である。ラッチ手段109は、このラッチ信号の入力によって周波数計測用カウンタ108の周期データをラッチする。したがって、ラッチ手段109は、回転検出センサ4のパルス出力における各パルス間のパルス立ち上がりまたは立ち下がりのタイミングtn ,tn+1 間の周期Tのデータをラッチすることになる。ラッチ手段109は、この周期データのラッチ時に、冗長ビット生成手段110により所定の基準で生成される冗長ビットをラッチし、本来の周期データとなるビットに冗長ビットを加えたビット数の冗長ビット付き周期データを生成する。冗長ビット数は1つであっても、複数であっても良い。このように生成された所定ビット数のパラレルデータである冗長ビット付き周期データは、データ変換または暗号化の手段111により、設定規則に従って、異なる形式のディジタルデータまたは暗号化データに変換される。データ変換または暗号化の手段111を設けた場合は、受信側にその変換や暗号化に対応した復号が必要である。なお、データ変換または暗号化の手段111は省略しても良い。
送信手段105は、シフトレジスタ112と、周波数セレクタ113と、周波数セレクタ113の出力を増幅してアンテナから送信する送信回路(図示せず)とを有する。この送信回路は、電波により送信するものの他に、磁気結合による伝送、赤外線等による伝送、または超音波による伝送を行うものなどであっても良い。シフトレジスタ112は、信号まとめ手段104から入力されたパラレルの各ディジタルデータを、シリアル形式に変換して周波数セレクタ113へ出力する。フトレジスタ112は、上記ディジタルデータを、例えば2ビットずつ出力する。周波数セレクタ113に対して、帯域幅W内で一定周波数間隔に複数個(n個)の搬送波f1〜fnを与える手段(図示せず)が配置されていて、周波数セレクタ113は、これこらの搬送波f1〜fnを、定められた順序(ホッピングパターン)に従って、例えばf1,f2,f3,…というように、一定の時間間隔で切り替えて行く。周波数セレクタ113は、このように順次切替えられる搬送波に、シフトレジスタ112から出力されるディジタル信号を載せて出力する。
送信手段105は、スペクトラム拡散通信を行うものとしたため、妨害や干渉に強い通信が行える。例えば、同じ周波数帯に干渉波やノイズがあっても排除でき、またフェージングなどの電波伝搬上の影響を受け難い。また、秘匿性の高い通信が行える。送信するディジタル信号に冗長ビットを追加する場合は、周波数ポッピングされるある周波数が妨害されても、冗長ビットによる修復が可能である。
このように信頼性の高い回転検出信号の送信が行えるため、アンチロックブレーキシステム等による自動車の制御の信頼性を高めることができる。送信手段105は、ワイヤレスで送信するものであるため、電線類が車外に露出せず、断線の支障を起こすことがないうえ、煩雑な配線固定作業も不要となり、自動車の軽量化、コスト低下にもつながる。回転検出センサ4が発電機である場合は、このセンサ4への給電用の電線が不要になる。また、送信手段105や、別状況検出センサ52,53への給電、各ディジタル化手段101〜103への給電を、この発電機からなる回転検出センサ4の発電電力により行うようにした場合は、車両用軸受装置51と車体の間の電線を全て無くすことができる。なお、回転検出センサ4を発電機としない場合、車両用軸受装置51と車体の間にワイヤレスで給電する手段を設けることも可能であり、これにより電線を全て無くすことができるが、回転検出センサ4に発電機を用いる方が、構成が簡素化される。
外方部材1は、内周に複列の転走面6,7を有し、これら転走面6,7にそれぞれ対向する転走面8,9が内方部材2の外周に設けられている。複列の転動体3は、転走面6,8間、および転走面7,9間に収容される。この車両用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、背面合わせとなるように各転走面6〜9の接触角が形成されている。転動体3は各列毎に保持器10で保持されている。内外の部材2,1間の両端は、シール11,11Aで密封されている。
外方部材1は、一端に車体取付フランジ1aを有し、この車体取付フランジ1aを介して車体12のナックル等の車輪軸受支持部品12aに取付けられる。外方部材1は、車体取付フランジ1aを含めて、全体が一体の部材である。内方部材2は、車輪取付フランジ2aを有し、この車輪取付フランジ2aに車輪13がボルト14で取付けられる。
コイル・磁性体組17は、詳しくは、磁性体のリング部材19とこのリング部材19内に収容されたコイル20とを備える。リング部材19は、コイル20を収容する収容部分の断面形状が、内周側に向く溝形とされ、すなわち内周側に向くコ字状の断面形状とされ、かつ溝側面をなす両フランジ19a,19bの開口縁から対向する側面側へ折れ曲がった櫛歯状の複数の爪21a,21bを有する。これら両フランジ19a,19bの櫛歯状の各爪21a,21bは、周方向に互いに所定の隙間をもって交互に配列されている。各爪21a,21bの並びにより、それぞれ環状の磁極部が構成される。各爪21a,21bは、突出方向に長い長方形状とされ、同じ方向の各爪21a,21b間の隙間dの幅は、例えば爪21a,21bの幅の3倍程度とする。
リング部材19の両フランジ19a,19bの内周縁には、各爪21a,21bの形成部分の間に切欠部22a,22bが設けられ、これら22a,22bに、対向側のフランジ19b,19aの各爪21b,21aの先端が臨んでいる。切欠部22a,22bは、半円状ないしU字状に形成されている。
リング部材19は、板金のプレス加工品とされ、板金材料には例えばステンレス板等の磁性部材が用いられる。
なお、リング部材19は、幅方向の中央、つまりウェブの中央で2分割されているが、一体の部材であっても良い。
リング部材19は一対のリング部材構成材19A,19Bに分割されている。各リング部材構成材19A,19Bは、それぞれフランジ19a,19bと、これらフランジ19a,19bの外径縁から径方向に延びるウェブ構成片19ca,19cbと有し、これらウェブ構成片19ca,19cbが、互いに幅方向の一部で重なるように、両リング部材構成材19A,19Bが組み合わせられる。各リング部材構成材19A,19Bは、それぞれ前記の櫛歯状の爪21a,21bがフランジ19a,19bの内径縁から折り曲げて形成され、これらの対向する爪21a,21bは、周方向に互いに所定の隙間をもって交互に配列されている。
同図のコイル・磁性体組17におけるその他の構成は、図6,図7の例のコイル・磁性体組17と同じである。図6,図7の例と、図8の例とにおいて、対応部分には同一符号を付してある。
図6,図7の矩形の爪21a,21bを持つコイル・磁性体組17の場合、磁束の利用効率としては最も良いと考えられるが、爪21a,21bの折り曲げ部である基端の磁束密度が大きくなり、磁気飽和を起こさないためにはある程度の断面積が必要である。そのため、多極化、小型化には制限がある。
図8のテーパ状の爪21a,21bを持つコイル・磁性体組17の場合、爪21a,21bの曲げ部の磁気飽和が起きず、多極化,小型化が可能である。すなわち、NS隣接磁石の磁界強度は正弦波状をしているため、NS切換り点の磁界は非常に弱く、隣接磁極爪21a,21bに漏れても影響は少ないと考え、曲げ部の磁気飽和が起こらないように、爪21a,21bをテーパ状にしたものである。
リング部材19を分割型としたのは、加工の都合上であり、図8の例においてリング部材19を一体型としても良い。また、図8の例において、一対のリング部材構成材19A,19Bを、図6,図7の例と同様にウェブ部19cで突き合わせるようにしても良い。また、図6,図7の例において、リング部材19を図8の例と同様にウェブ構成片が一部で重なる分割型としても良い。
また、上記提案例では、ワイヤレスの送信ユニット5を、円周方向の一部に設けられた箱型送信機からなるものとしたが、ワイヤレスの送信ユニット5は、環状の送信機で構成されるものであっても良い。その場合に、環状の送信機を回転検出センサ4のリング部材19と一体化しても良い。
次に、回転検出センサ4をシール11の構成部品とし、かつワイヤレス送信ユニット5を環状の送信機として回転検出センサ4のリング部材と一体化した各種実施形態を説明する。
外方部材1と内方部材2との相対回転によって発電する回転検出センサ4を有し、回転検出センサ4から出力される車輪の回転数の信号をワイヤレスで送信する送信ユニット5が設けられている。
回転検出センサ4は、コイル20を収容した磁性体のリング部材19と、リング状の多極磁石18とからなる。上記コイル20とリング部材19とでなるコイル・磁性体組17が、請求項1で言う「検出手段」である。上記リング部材19を外方部材1に設け、内方部材2に多極磁石18を設けている。回転検出センサ4は、コイル・磁性体組17と多極磁石18とが対面する方向、つまり磁極が向く方向が、軸受軸方向に向くスラスト型のものか、または上記提案例(図3)のように軸受径方向に向くラジアル型のものとされている。
リング部材19と多極磁石18の少なくとも一方は、外方部材1と内方部材2間の開口端部をシールするシール11の構成部材であるシール部材と一体に形成されている。
送信ユニット5は環状に構成され、この環状の送信ユニット5は、回転検出センサ4を構成するリング部材19と一体となっている。送信ユニット5とコイル20とは、電線または接続用コネクタ(図示せず)で接続される。
以下、個々の実施形態を説明する。
外方部材1は車体取付フランジ1aを有し、第1の提案例と同様に、車体12のナックル等の車輪軸受支持部品12aに取付けられる。内方部材2は、ハブ輪2Aと、ハブ輪2Aの端部外径に嵌合した別の内輪構成部材2Cとで構成される。ハブ輪2Aは車輪取付フランジ2aを一体に有する。内方部材2における各列の転走面8,9は、ハブ輪2Aと内輪構成部材2Cに形成されている。
内方部材2には、この車両用軸受装置とは別に製造された等速ジョイント15の外輪15aが連結される。等速ジョイント外輪15aは、その外底部から軸部16が一体に延びており、この軸部16がハブ輪2Aの内径面に挿通され、ナット止めされることにより、内方部材2に連結される。等速ジョイント外輪15aの外底部に設けられた軸方向に向く平坦段部16cは、内輪構成部材2Cの端面に当接し、内輪構成部材2Cを止め付けている。
第1のシール部材31は、内方部材2および外方部材1のうちの回転側の部材である内方部材2に嵌合される。第1のシール部材31の立板部31bは、軸受外方側に配され、その外方側の側面に、多極磁石18の磁石部材34が設けられている。この磁石部材34は、第1のシール部材31と共に回転検出センサ4の多極磁石18を構成するものであり、第1のシール部材31は磁性体とされる。磁石部材34は、図10のように周方向に交互に磁極N,Sが形成され、磁極N,Sは、ピッチ円直径(PCD)において、所定のピッチpとなるように形成されている。この多極磁石18の磁石部材34に対面して、図9(B)のようにコイル・磁性体組17を配置することにより、回転検出センサ4が構成される。
多極磁石18の磁石部材34は、磁性体粉の混入された弾性部材からなり、第1のシール部材31に加硫接着等で接着されており、いわゆるゴム磁石とされている。なお、多極磁石18の磁石部材34は、加硫接着に代えて、磁性体粉をボンドで固めたもの(ネオジムボンド磁石など)を用い、これを第1のシール部材31に接着固定したものであっても良い。また多極磁石18の磁性部材34は、磁性体粉を混入したプラスチックであっても良い。
取付リング49は、金属板の成形品からなり、コイル・磁性体組17が嵌合した横向きの溝形部分49aと、この溝形部分49aの外周側開口縁から径方向外側に延びて溝形部分49aの開口方向と同じ方向に延びる逆L形部分49bとを有する。取付リング49は、逆L形部分49bが外方部材1の端部外径面に圧入状態に嵌合することにより外方部材1に取付けられる。このように取付けることにより、コイル・磁性体組17は、外方部材1と内方部材2間の開口端部に対向して位置し、したがって多極磁石18と対向し、送信ユニット5は外方部材1の端面に対向して位置する。
取付リング49は、外方部材1と内方部材2間の端部開口を略覆っていて、この端部開口のシール手段を兼ねており、取付リング49と内方部材2との間の残りの隙間を覆うシール38が、取付リング49の溝形部分49aにおける内径側の開口縁に取付けられている。シール38は、ゴム等の弾性体からなり、内方部材2の端面に摺接する。このシール38は、コイル・磁性体組17を構成するリング部材19と多極磁石18の磁石部材34との隙間に異物が入り込むことを防止するものであり、回転検出センサ4が損傷するのを防止する。
送信ユニット5は環状に構成されるため、送信ユニット5の横断面を小さなものとでき、軸受装置の周辺の小さな空き空間を利用して送信ユニット5を配置することができる。すなわち、図3の提案例のように、箱型の送信ユニット5を設けた場合、送信ユニット5が嵩張るために、その箱型送信ユニット5の取付スペースが得られるように車両用軸受装置の周辺の設計を行う必要があるが、環状の送信ユニット5とした場合、車両用軸受装置の周辺に通常に生じる空間を送信ユニット5の配置に利用できる。車両用軸受装置の周辺に通常に生じる空間、特に端部開口付近に生じる空間は、図9からもわかるように、等速ジョイント15や車輪軸受取付部材12aが周囲にあって、非常に限られた小さな空間となることが多い。このような小さな周辺空間にも、送信ユニット5を環状とすることにより、配置することができる。特に、上記の周辺空間は、等速ジョイント15が迫っているために、軸方向よりも径方向に比較的余裕のある形状となっているが、この実施形態では、送信ユニット5をコイル・磁性体組17の外周に重ねて配置しているため、両者を軸方向に並べる場合に比べて、上記の周辺空間に効率良く収めることができる。
また、この実施形態では、環状の送信ユニット5と回転検出センサ4のリング部材19とを一体としたため、これら送信ユニット5と回転検出センサ4の組み合わせがより一層コンパクト化されて、配置空間が確保し易く、また部品点数もさらに削減できる。
シール11は、第2のシール部材32に設けられた各シールリップ36a〜36cの第1のシール部材31との摺接と、ラビリンスシール37とにより、その軸受端部の密封性を得る。
このように小径化部81を設けることにより、回転検出センサ4の軸方向の長さをよりコンパクトにできる。つまり径方向に長くした分、軸方向に短くできる。このように内輪外径に小径化部81を設けてシール11の容積を内径方向に拡大する構成は、シール11と回転検出センサ4の構成部品を一体化させた車両用軸受装置一般に適用することができる。
なお、この実施形態では、環状の送信ユニット5の配置は、コイル・磁性体組17の外周とし、送信ユニット5を取付リング49に固定してある。
外方部材1は、正面側となる一端に車輪取付フランジ1bを有する。内方部材2は、2つの軸受内輪2Dを軸方向に並べた分割型のものとされている。この実施形態の場合、外方部材1が回転側の部材となるため、外方部材1に取付けられた送信ユニット5が回転することになるが、送信ユニット5は環状のものであるため、送信ユニット5の回転が受信側で検出信号の変動として影響しない。
外方部材1は、正面側である一端に車輪取付フランジ1bを有する。内方部材2は、2つの内輪構成部材2E,2Fとで構成され、内輪構成部材2Fに車体取付フランジ2bが設けられている。車体取付フランジ2bは、外方部材1の背面側の端部よりもさらに背面側に位置して設けられている。内輪構成部材2Eは、正面側の端部に配置され、内輪構成部材2Fに設けられた加締部により固定される。
この実施形態では、シール11の第1のシール部材31は、内方部材2の外径面における軌道面9と車体取付フランジ2bとの間の部分に圧入状態に嵌合する。回転検出センサ4のコイル・磁性体組17および送信ユニット5は、取付リング49により外方部材1に取付けられるが、この取付リング49の内周部に設けられるシール38は、内方部材2の外径面に摺接する。
この実施形態の場合、内方部材2の外周において、外方部材1の端部と車体取付フランジ2bとの間に溝状の空間が生じるが、回転検出センサ4と環状の送信ユニット5とが軸方向に重なるため、上記の内方部材2の外周空間を効果的に利用して回転検出センサ4および送信ユニット5が配置できる。
図15は、図1などに示す各提案例や実施形態の車両用軸受装置51を用いたアンチロックブレーキシステム100のブロック図である。ブレーキ89は、車輪13に設けられたブレーキドラムまたはブレーキディスク等の摩擦部材(図示せず)に接して車輪13を制動するものであり、油圧シリンダ等を備えている。ブレーキペダル等のブレーキ操作部材90の操作は、変換手段91を介して油圧力等に変換され、増力してブレーキ89に伝えられる。
制動力制御手段92は、ブレーキ89の制動力を調整する手段であり、制御回路93の指令に応じて制動力を調整する。制動力調整手段92は、ブレーキ89と変換手段91との間の油圧回路に設けられている。
制御回路13は、回転検出センサ4で検出された車輪回転数に応じて制動力調整手段12に制動力の調整指令を与える手段であり、マイクロコンピュータ等の電子回路で構成されている。回転検出センサ4の回転検出信号は、ワイヤレスの送信手段105から受信手段106に送信され、受信手段106から制御回路93に入力される。アンチロックブレーキシステム100は、受信手段106で受信される各種の信号から、回転検出センサ4の回転検出信号だけを選択して用いる。
また、回転検出センサ4の回転検出信号は、自動車の制御において、アンチロックブレーキシステム100の他に、前輪操舵の自動車における後輪角度の操舵を電子制御するシステム(ARSシステム)等に用いても良い。
車両50は、各種の自動車等であり、例えば、乗用車、トラック、バス、建設用車両である。
図示の例は、携帯電話の通信網の例であり、基地局61と、基地局制御装置62と、移動交換機63とがあり、基地局61を介して情報処理装置56等の移動端末に対する通信が行われる。移動交換機63は、一般加入回線網やISDN網、その他の移動通信網等の他通信網64と接続され、他通信網64から上記事業所71と通信される。
車両50には、カーナビゲーションシステム(位置情報検出システム)の車載の端末57が搭載され、情報処理装置56と接続されている。カーナビゲーション端末57と情報処理装置56の液晶ディスプレイ等の画面表示装置は、1つを共有させるようにしても、それぞれ別個に設けても良い。
処置情報作成手段77は、判断手段75の判断結果に応じて、車両用軸受装置51の異常に対する処置の情報を作成する手段である。処置情報作成手段77は、この作成した処置情報を、移動体通信網60を介して上記車両50に送信する手段を兼ねる。
車両50の運転者は、その判断結果である軸受異常の情報を見て、不具合を未然に防止することができ、また処置を行う事業所73,74の案内情報を見て、適切な事業所73,74へ向かうことができる。処置等を行う事業所73,74では、処置の情報を見て、早めに部品の準備等を進めることができ、車両50が到着すると、迅速に軸受交換等の処置を行うことができる。
移動体通信網60からセンサ検出信号を受信する事業所71は、図1の提案例と同じく、軸受製造業者の事業所71とされ、この事業所71に、図1の提案例と同じく処置情報作成手段77を設け、また必要に応じてさらに受注処理手段78が設けられる。判断手段75および処置情報作成手段77は、上記各提案例と同じく、他のいずれの事業所72〜74に設けても良い。
2…内方部材
3…転動体
4…回転検出センサ
17…コイル・磁性体組(検出手段)
18…多極磁石
38…シール(接触シール)
49…取付リング
49b…逆L形部分
Claims (4)
- 内周に転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する転走面を有する内方部材と、対向する上記転走面間に収容される転動体とを備えた車両用軸受装置において、上記内方部材の端部外径面に取付けられたリング状の多極磁石と、この多極磁石に対面して磁界を検出する検出手段とからなる回転検出センサを設け、上記検出手段は、外周部が外方部材の端部外径面に圧入状態に嵌合した断面逆L字状の部分となる取付リングに取付け、この取付リングは、外方部材と内方部材間の端部開口を略覆っており、この取付リングの内周と内方部材側部分との間の開口隙間を密封する接触シールを設けたことを特徴とする車両用軸受装置。
- 請求項1において、上記外方部材が車体取付フランジを一体に有し、上記内方部材が、車輪取付フランジを一体に有するハブ輪と、このハブ輪の端部外径に嵌合した別の内輪構成部材とで構成されて、これらハブ輪と内輪構成部材とに各列の転走面が形成された車両用軸受装置。
- 請求項1または請求項2において、上記内方部材の外周および外方部材の内周にそれぞれ圧入状態に嵌合した第1および第2の環状のシール部材を設け、両シール部材は、いずれも板状の部材であって、各々円筒部と立板部とでなる断面L字状に形成されて互いに対向し、第1のシール部材は、立板部が軸受外方側に配されてその外方側の側面に磁石部材が取付けられ、この磁石部材が上記多極磁石を構成するものであり、上記第2のシール部材は、第1のシール部材の立板部および円筒部にそれぞれに摺接するサイドリップおよび複数のラジアルリップを有する車両用軸受装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、上記接触シールが、上記取付リングの内周縁に取付けられて上記内方部材の端面に先端が摺接するものである車両用軸受装置。
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