JP2007333182A - Seal structure with encoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸受の回転状態(例えば、回転速度、回転方向)を検出するためのエンコーダを有するシール構造において、特にエンコーダ表面を被覆する非磁性カバーに関する。 The present invention relates to a non-magnetic cover that covers an encoder surface particularly in a seal structure having an encoder for detecting the rotation state (for example, rotation speed, rotation direction) of a bearing.
近年、自動車の安全性に対する意識の高まりと共に、例えば凍結など滑りやすい路面で制動時の走行安定性を確保するためのABS(Antilock Brake System)が普及しており、これに伴って、走行時の回転状態(例えば、車輪の回転速度や回転方向など)を検出可能な回転検出機構を備えた各種の軸受が提案されている。回転検出機構は、静止輪に固定されたセンサと、回転輪に固定されたエンコーダとを備えて構成されており、エンコーダには、その周方向に沿ってN極及びS極の異なる磁極が交互に着磁されている。この場合、自動車制動時に回転軸と共にエンコーダが回転している間、単位時間当たりの磁極の変化をセンサで検出することで、車輪の回転速度や回転方向を検出することができる。 In recent years, with the increasing awareness of automobile safety, for example, ABS (Antilock Brake System) for ensuring running stability during braking on slippery road surfaces such as freezing has become widespread. Various bearings including a rotation detection mechanism capable of detecting a rotation state (for example, a rotation speed or a rotation direction of a wheel) have been proposed. The rotation detection mechanism includes a sensor fixed to a stationary wheel and an encoder fixed to the rotating wheel. The encoder has alternating magnetic poles having different N and S poles along its circumferential direction. Is magnetized. In this case, the rotation speed and direction of rotation of the wheel can be detected by detecting the change of the magnetic pole per unit time while the encoder is rotating together with the rotating shaft during vehicle braking.
ところで、エンコーダは、例えばフェライト系磁性粉にゴム材(結合材)を混合して形成されており、無垢のゴム材に比べると比較的胞い構成になっている。このため、自動車走行中に例えば土砂や泥水など異物の跳ね返り環境下に長期間さらされると、エンコーダの表面が異物により磨耗してしまう場合がある。そして、磨耗の進行程度によっては、例えばエンコーダの各磁極の磁束密度が変動し、これによりセンサの検出精度が低下してしまう場合がある。また、エンコーダが磨耗した際に生じた磁性粉が当該エンコーダ表面に付着した場合、磁性分の付着の程度によっては、同様にエンコーダの磁束密度が変動し、これによりセンサの検出精度が低下してしまう場合がある。 By the way, the encoder is formed by mixing, for example, a ferrite magnetic powder with a rubber material (binding material), and has a relatively spore structure as compared with a solid rubber material. For this reason, when the vehicle is exposed to a rebound environment of foreign matter such as earth and sand or muddy water for a long time, the surface of the encoder may be worn by the foreign matter. Depending on the degree of progress of wear, for example, the magnetic flux density of each magnetic pole of the encoder may fluctuate, which may reduce the detection accuracy of the sensor. Also, when magnetic powder generated when the encoder is worn adheres to the encoder surface, the magnetic flux density of the encoder varies in the same manner depending on the degree of adhesion of the magnetic component, which reduces the detection accuracy of the sensor. May end up.
このため、エンコーダの周辺領域は、その周辺部品を取り込んだ形で一種のラビリンスが構成されるように設計されているが、それだけでは上述したような問題を解消するには不十分な場合がある。そこで、例えば特許文献1には、エンコーダの外側にシールを配設し、当該シールの外側から回転検出を行う技術が提案されている。また、例えば特許文献2には、エンコーダの表面を非磁性体製のカバーで被覆し、当該カバーの外側から回転検出を行う技術が提案されている。 For this reason, the peripheral area of the encoder is designed so that a kind of labyrinth is formed by incorporating the peripheral parts, but that alone may not be sufficient to solve the above-described problems. . Thus, for example, Patent Document 1 proposes a technique in which a seal is disposed outside the encoder and rotation is detected from the outside of the seal. For example, Patent Document 2 proposes a technique in which the surface of an encoder is covered with a nonmagnetic cover and rotation detection is performed from the outside of the cover.
しかしながら、特許文献1の技術では、エンコーダとセンサとの間に、エンコーダからシールまでのエアギャップ、シール自体の厚さ、シールからセンサまでのエアギャップのそれぞれを合計した比較的広いスペースを確保しなければならない。このため、エンコーダから比較的離れた位置にセンサが配置されることになる。この場合、エンコーダとセンサとの距離によっては、センサが受けるエンコーダからの磁気作用が弱くなるため、磁極の変化を高精度に検出することが困難になり、その結果、軸受の回転状態を高精度に検出することができなくなってしまう場合がある。また、径方向にシールとエンコーダが重なった構造であるため、シールの断面高さを大きくすることができず大きな磁束密度を期待できない。 However, in the technique of Patent Document 1, a relatively wide space is secured between the encoder and the sensor, including the air gap from the encoder to the seal, the thickness of the seal itself, and the air gap from the seal to the sensor. There must be. For this reason, the sensor is arranged at a position relatively distant from the encoder. In this case, depending on the distance between the encoder and the sensor, the magnetic action from the encoder received by the sensor becomes weak, so it is difficult to detect the change in the magnetic pole with high accuracy, and as a result, the rotation state of the bearing can be detected with high accuracy. May not be able to be detected. In addition, since the seal and the encoder overlap in the radial direction, the height of the cross section of the seal cannot be increased, and a large magnetic flux density cannot be expected.
一方、特許文献2の技術では、カバーの取り付けの際、エンコーダを支持しているスリンガと共に、カバーを回転輪に圧入して嵌合させなければならない。このため、カバーの取付作業に手間がかかり、シール構造の製造効率が低下してしまう。また、スリンガ及びカバーの加工に際し高い精度が要求されるため、シール構造の製造コストが上昇してしまう。更に、特許文献2の技術では、カバーを被覆したままでエンコーダに着磁処理を施すと、着磁装置(着磁ヨーク)をエンコーダ表面に密着させることができないため、当該エンコーダを正確に着磁させることが困難になってしまう場合がある。逆に、着磁処理後にカバーを被覆すると、カバーを回転輪に圧入する際に生じた塵埃が当該カバーとエンコーダとの間に入り込んだ場合、エンコーダの磁束密度が変動し、これによりセンサの検出精度が低下してしまう虞がある。そして、いずれの場合でも、軸受の回転状態を高精度に検出することができなくなってしまう。
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、軸受の回転状態を高精度に検出することが可能な製造効率に優れた低コストのエンコーダ付きシール構造を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a low-cost encoder-equipped seal structure excellent in manufacturing efficiency capable of detecting the rotation state of a bearing with high accuracy. There is.
このような目的を達成するために、本発明は、対向配置された回転輪と静止輪との間の軸受内部を軸受外部に対して密封するシール構造であって、その基端が回転輪に固定され且つその先端が静止輪に向けて延出した環状のシール部材と、シール部材の軸受外部側に設けられ且つその表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダと、エンコーダの軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバーとを備えており、カバーは、その内径側から外径側に亘る全体がエンコーダの表面全体に密着して被覆されていると共に、その全体が非磁性のゴム材料で形成されている。 In order to achieve such an object, the present invention provides a seal structure that seals the inside of a bearing between a rotating wheel and a stationary ring that are arranged opposite to each other, the base end of which is the rotating wheel. An annular seal member that is fixed and has a tip extending toward the stationary ring, and an annular encoder that is provided outside the bearing of the seal member and has different magnetic poles alternately magnetized along the circumferential direction on the surface thereof And an annular cover coated on the entire outer surface of the bearing of the encoder, and the entire cover from the inner diameter side to the outer diameter side of the encoder is covered in close contact with the entire surface of the encoder. The whole is made of a nonmagnetic rubber material.
本発明において、カバーは、その外径側がエンコーダを乗り越えて軸受内部側に折り返されており、当該カバーの外径側の内径寸法は、エンコーダの外径寸法よりも比較的小さく設定されている。この場合、カバーは、エンコーダと別体で形成される。 In the present invention, the outer diameter side of the cover overturns the encoder and is folded back to the bearing inner side, and the inner diameter dimension of the outer diameter side of the cover is set to be relatively smaller than the outer diameter dimension of the encoder. In this case, the cover is formed separately from the encoder.
本発明によれば、エンコーダは、従来同様、端面高さを高くして高出力にできる。軸受外部側の表面全体をゴム製のカバーで被覆したことにより、長期にわたり軸受の回転状態を高精度に検出することが可能な製造効率に優れた低コストのエンコーダ付きシール構造を実現することができる。 According to the present invention, the encoder can achieve a high output by increasing the height of the end face, as in the prior art. By covering the entire outer surface of the bearing with a rubber cover, it is possible to realize a low-cost encoder-sealed seal structure with excellent manufacturing efficiency that can detect the rotational state of the bearing with high accuracy over a long period of time. it can.
図1(a)には、本発明の一実施の形態に係るエンコーダ付きシール構造の構成が示されており、かかるシール構造は、対向配置された回転輪2と静止輪4との間の軸受内部を軸受外部に対して密封することができるように構成されている。なお、この構成例では、自動車の車輪(例えば、ディスクホイール)を車体(例えば、懸架装置)に対して回転自在に支持する軸受を想定し、当該軸受において、回転輪2は、車輪側に接続されて車輪(図示しない)と共に回転し、また、静止輪4は、回転輪2の外側に対向して設けられ且つ車体側に固定されて常時非回転状態に維持されている。 FIG. 1 (a) shows a configuration of a seal structure with an encoder according to an embodiment of the present invention, and this seal structure is a bearing between a rotating wheel 2 and a stationary wheel 4 arranged opposite to each other. The inside can be sealed against the outside of the bearing. In this configuration example, a bearing that rotatably supports a vehicle wheel (for example, a disc wheel) with respect to a vehicle body (for example, a suspension device) is assumed, and in this bearing, the rotating wheel 2 is connected to the wheel side. The stationary wheel 4 is provided so as to face the outside of the rotating wheel 2 and is fixed to the vehicle body side and is always kept in a non-rotating state.
このようなシール構造には、その基端が回転輪2に固定され且つその先端が静止輪4に向けて延出した環状のシール部材6と、シール部材6の軸受外部側に設けられ且つその表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダ8と、エンコーダ8の軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバー10とが設けられている。
In such a seal structure, an
ここで、シール部材6は、後述するパックシールのスリンガとして構成されており、その基端側には、回転輪2の外周面2sに固定された中空円筒部6aが設けられ、その先端側には、中空円筒部6aから静止輪4に向けて折り返された環状折返部6bが設けられている。この場合、シール部材(スリンガ)6を回転輪2に固定する前の状態において、中空円筒部6aの内径は回転輪2の外周面2sの外径よりも僅かに小さく設定することが好ましい。これにより、中空円筒部6aを回転輪2の外周面2sに対して締まり嵌めで堅牢に固定することができる。
Here, the
また、パックシールには、上述したシール部材(スリンガ)6に加えて更に、当該シール部材6に対して常時摺接したシール本体が設けられている。なお、シール本体は、静止輪4に固定されている。この場合、シール本体は、静止輪4に固定された心金12の内側(シール部材6に対向する面側)に樹脂(ゴム)製密封材14を付加して構成されており、当該密封材14には、例えば3つのシールリップ14a,14b,14cが一体成形されている。そして、各シールリップ14a,14b,14cは、それぞれが対向するシール部材(スリンガ)6の環状スリンガ面M1,M2に摺接している。
In addition to the above-described seal member (slinger) 6, the pack seal is further provided with a seal body that is always in sliding contact with the
これにより、軸受内部が軸受外部に対して密封され、例えば潤滑剤(例えば、油やグリース)の軸受外部への漏洩や、異物(例えば、土砂や泥水など)の軸受内部への浸入を防止することができる。なお、本実施の形態のシール構造において、シール本体は、必須の構成品では無く、スリンガとしてのシール部材6だけでも充分な密封性を確保することが可能である。
As a result, the inside of the bearing is sealed with respect to the outside of the bearing, for example, preventing leakage of lubricant (for example, oil or grease) to the outside of the bearing, and entry of foreign matter (for example, earth and sand, muddy water, etc.) be able to. In the seal structure of the present embodiment, the seal body is not an essential component, and sufficient sealing performance can be ensured with only the
また、エンコーダ8は、例えばフェライト系磁性粉にゴム材(結合材)を混合して形成され、その表面に周方向に沿ってN極及びS極の異なる磁極が交互に着磁されている。この場合、エンコーダ8は、上述したシール部材(スリンガ)6において、その環状折返部6bの軸受外部側に設けられている。
The
なお、エンコーダ8を環状折返部6bに設ける方法としては、例えばエンコーダ8を環状折返部6bに加硫成形、接着或いはネジ止めしたり、又は、例えばシール部材(スリンガ)6が金属製であれば、エンコーダ8自身の磁気力により当該エンコーダ8をシール部材6に磁気的に吸着させても良い。いずれの方法においても、後述するカバー10の被覆状態を考慮して、例えば図1(b)に示すように、エンコーダ8の外径端をシール部材(スリンガ)6の外径端よりも内径側に所定量Wだけずらせて(引っ込めて)位置決めすることが好ましい。この場合、所定量Wは、例えばシール部材6やエンコーダ8の大きさや形状に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
In addition, as a method of providing the
また、カバー10は、その全体が非磁性のゴム材料が加硫成形され、弾性に富んだカバーが形成されている。なお、平面部分には非磁性材のインサートを入れて補強することも可能である。インサート用の非磁性の材料としては、例えば300番系のステンレス、同合金、アルミニウムなどを適用すれば良い。そして、かかる非磁性材料に無垢のゴム材(結合材)を混合して加硫処理を施すことで、円筒部(外径部)が弾性に富んだ非磁性のカバー10を成形することができる。
Further, the
かかるカバー10は、その外径側10bがエンコーダ8の外径側を乗り越えて軸受内部側に折り返されており、その折返し先端10cは、シール部材(スリンガ)6の軸受内部側に折り込まれて(引っ掛けられて)いる。これにより、エンコーダ8は、その外径側がカバー10で完全に軸受外部から遮蔽された状態となると同時に、当該カバー10とシール部材6とで挟持された状態となる。この場合、カバー10の外径側10bの内径寸法は、エンコーダ8の外径端の外径寸法よりも比較的小さく設定することが好ましい。
The
具体的に説明すると、上述したようにシール部材(スリンガ)6の外径端は、エンコーダ8の外径端よりも内径側に所定量Wだけずらせて(引っ込めて)位置決めされており、かかるシール部材6の外径端の外径寸法よりも更にカバー10の外径側10bの内径寸法を小さく設定することが好ましい。こうすることで、例えば図1(b)に示すように、カバー10でエンコーダ8を被覆する際に、当該カバー10の外径側10bを矢印P1方向に折り返して、その折返し先端10cを引き延ばし、スリンガ外径を通して軸受内部側に折り込むと(引っ掛けると)、ゴム材質のカバー10自体の弾性により、当該カバー10には、その内径方向への収縮力が作用する。
More specifically, as described above, the outer diameter end of the seal member (slinger) 6 is positioned by being displaced (retracted) by a predetermined amount W from the outer diameter end of the
これにより、カバー10は、シール部材6に弾性的に保持された状態となると同時に、その内径側10aから外径側10bに亘る全体がエンコーダ8の表面全体に密着する。この場合、エンコーダ8は、その外径側がカバー10で完全に軸受外部から遮蔽された状態となると同時に、その表面全体がカバー10とシール部材6とで挟持された状態で被覆されることになる。
As a result, the
以上、本実施の形態によれば、エンコーダ8の軸受外部側の表面全体を無垢のゴム製のカバー10で被覆したことにより、例えば自動車走行中に土砂や泥水など異物の跳ね返り環境下に長期間さらされた場合でも、従来のようにエンコーダ8の表面が異物により磨耗することは無い。即ち、無垢のゴム製カバー10は、磁性ゴム材で成形されたエンコーダ8よりも耐久性に優れているため、過酷な環境下に長期間さらされた状態でも当該カバー10が劣化したり磨耗することは無い。この場合、かかるカバー10で被覆されたエンコーダ8を長期に亘って一定の磁束密度に保持することが可能となり、これによりセンサの検出精度を長期に亘って一定に維持することができる。この結果、長期に亘って軸受の回転状態を高精度に検出することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the entire surface of the
また、本実施の形態によれば、カバー10の内径側10aから外径側10bに亘る全体をエンコーダ8の表面全体に密着させて被覆することができるため、エンコーダ8に近接してセンサ(図示しない)を対向配置させることができる。この場合、センサが受けるエンコーダ8からの磁気作用を長期に亘って一定の強さに維持することができるため、磁極の変化を高精度に検出することができる。この結果、長期に亘って軸受の回転状態を高精度に検出することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, since the entire portion from the
更に、本実施の形態によれば、カバー10の折返し先端10cをシール部材(スリンガ)6の軸受内部側に折り込む(引っ掛ける)だけで、当該カバー10を短時間に且つ確実に取り付けてエンコーダ8を被覆することができる。この場合、カバー10の取付作業が簡素化されるため、シール構造の製造効率を向上させることができる。また、エンコーダ8やシール部材6に対する高い加工精度は要求されないため、シール構造の製造コストを低減させることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
また、エンコーダ8に対する着磁処理では、カバー10でエンコーダ8を被覆した状態で着磁処理を行っても良いが、本実施の形態のカバー10はゴム製であり、その外径側10bを例えば図1(b)の矢印P2方向に弾性変形させるだけで簡単に取り外すことができる。この場合、着磁処理に際し、着磁装置(着磁ヨーク)をエンコーダ8の表面に密着させることができるため、当該エンコーダ8を正確に着磁させることができる。そして、着磁処理後にカバー10を被覆する場合、当該カバー10の折返し先端10cをシール部材(スリンガ)6に引っ掛けるだけであるため、その際に塵埃が発生することは無い。即ち、カバー10とエンコーダ8との間に塵埃が入り込むといったような問題は発生しない。
In the magnetizing process for the
なお、上述した実施の形態において、カバー10は、エンコーダ8の外径側及び表面全体を被覆する構成(図1)として例示したが、その変形例として例えば図2に示すように、カバー10の内径側10aにエンコーダ8の内径側を乗り越えてシール部材(スリンガ)6まで延出した環状の延出被覆部16を突設させても良い。これにより、エンコーダ8の外径側及び表面全体に加えて、その内径側もカバー10で被覆されることになり、当該エンコーダ8を外界から完全に密封させた状態に維持することが可能となる。
In the above-described embodiment, the
2 回転輪
4 静止輪
6 シール部材
8 エンコーダ
10 カバー
10a カバーの内径側
10b カバーの外径側
2 Rotating wheel 4
Claims (3)
その基端が回転輪に固定され、且つ、その先端が静止輪に向けて延出した環状のシール部材と、
シール部材の軸受外部側に設けられ、且つ、その表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダと、
エンコーダの軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバーとを備えており、
カバーは、その内径側から外径側に亘る全体がエンコーダの表面全体に密着して被覆されていると共に、その全体が非磁性のゴム材料で形成されていることを特徴とするエンコーダ付きシール構造。 A seal structure that seals the inside of the bearing between the rotating wheel and the stationary wheel arranged opposite to each other with respect to the outside of the bearing,
An annular seal member whose proximal end is fixed to the rotating wheel and whose distal end extends toward the stationary wheel;
An annular encoder which is provided on the bearing outer side of the seal member, and whose surfaces are alternately magnetized with different magnetic poles along the circumferential direction;
And an annular cover that covers the entire outer surface of the encoder bearing,
The cover is covered with the entire surface from the inner diameter side to the outer diameter side in close contact with the entire surface of the encoder, and is entirely formed of a nonmagnetic rubber material. .
The seal structure with an encoder according to claim 1, wherein the cover is formed separately from the encoder.
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010031961A (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Jtekt Corp | Rolling bearing device with sensor |
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2006
- 2006-06-19 JP JP2006168856A patent/JP2007333182A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010031961A (en) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Jtekt Corp | Rolling bearing device with sensor |
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