JP2008175284A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンコーダからのセンサ信号読み取りにおいて、外部磁界の影響を極力抑え、ＡＢＳの誤作動を防ぐことができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 センサ１６を支持する芯金１７の嵌合筒部１８および側板部２０を、外部磁界からの磁力線を遮蔽する磁性体で成形し、センサ支持部２１のうち周方向一端部２４に形成される貫通孔２４ａと、センサ素子１６ａとを互いにずらした位置に配置する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、車輪用軸受装置に関し、詳しくは、たとえば自動車用アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）センサ等を備える車輪用軸受装置の構造に関する。

ＡＢＳセンサを、駆動輪ハブベアリングに一体構造としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構造を図６を参照しつつ概略説明する。センサ７０は、エンコーダ７１の磁界を検出する磁気センサであり、センサ取付部材７２を介して外方部材７３に取付けられる。センサ７０のセンサホルダ７４の本体部７４ａは、軸受中心と同心の円弧状に延びる正面形状とされている。センサホルダ７４は、本体部７４ａの先端付近から外径側へ延びる張出部分７４ｂを有し、かつ本体部か７４ａら次第に小径となって検出面に対して後方へ延びるコードカバー部７４ｃが設けられている。コードカバー部７４ｃの先端から、コード７５が延びている。
特開２００５−２９９７６８号公報

一般的に、ＡＢＳセンサはホール素子またはＭＲ素子（MR:Magneto Resistance Effect）を樹脂モールドしており、センサヘッド自体に磁気シールド機能はない。また、ハブベアリングの周辺は、磁性体で形成された自動車部品で覆われているため、外部磁界の影響は受けにくくなっている。
しかし、寒冷地等において、冬季に道路の雪を溶かす目的で、地面にロードヒータを埋め込んでいる場合がある。このロードヒータは、電磁コイルによって熱を発生させるため、路面からのコイルの磁場により、エンコーダとＡＢＳセンサとの間のセンシング（信号波形）が乱され、ＡＢＳが誤作動するおそれがある。

この発明の目的は、エンコーダからのセンサ信号読み取りにおいて、外部磁界の影響を極力抑え、ＡＢＳの誤作動を防ぐことができる車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および前記両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、前記内方部材の端部に設けられたエンコーダ、およびこのエンコーダに対向して前記外方部材の端部に設けられ、このエンコーダを磁気的に検出するセンサを有するセンサ部とを有し、前記センサ部は、外方部材の端部に設けられてセンサを支持する芯金であって、前記芯金は、外部磁界からの磁力線を遮蔽する磁性体からなり、この芯金にセンサから延びるケーブルを貫通させる貫通孔を形成し、この貫通孔とセンサとを互いにずらした位置に配置したことを特徴とする。

この構成によると、外方部材の端部に、芯金を介してセンサが設けられる。このセンサは、内方部材の端部のエンコーダに対向して設けられ、このエンコーダを磁気的に検出する。前記芯金は、外部磁界からの磁力線を遮蔽する磁性体からなる。これによって、センサが磁気シールドされ、エンコーダのセンシングつまり信号波形が外部磁界によって影響を受けない。この芯金にセンサから延びるケーブルを貫通させる貫通孔を形成し、この貫通孔とセンサとを互いにずらした位置に配置したので、センサを磁性体からなる芯金で極力覆うことが可能となる。つまり貫通孔から磁力線が侵入した場合であっても、センサが貫通孔に対してずらした位置に配置していることで、エンコーダのセンシングが外部磁界によって影響を受けなくなる。したがって、エンコーダの信号波形の乱れを防止し、自動車用アンチロックブレーキシステム等の誤作動を未然に防止することができる。

この発明において、前記芯金は、その表面が防錆処理されていることが好ましい。この構成によると、この車輪用軸受装置の芯金が、例えば塩泥水を浴びるような厳しい環境下に設置された場合であっても、センサを確実に保護することができる。
この発明において、芯金をセンサヘッドの樹脂モールドで挟み込む構造としてもよい。上記構造により、芯金とセンサヘッドの界面の強度が増し、芯金からセンサヘッドが脱落することが無くなる為、工場で軸受の搬送が扱いやすく、かつ、製品の信頼性が向上する。
なお、この発明は、図のような非密封型でも、センサ芯金とシールでセンサと磁気エンコーダ間の密封をする、密封型の、どちらでも良い。

この発明の車輪用軸受装置は、芯金は外部磁界からの磁力線を遮蔽する磁性体からなるので、センサが磁気シールドされ、エンコーダのセンシングつまり信号波形が外部磁界によって影響を受けない。芯金において、貫通孔とセンサとを互いにずらした位置に配置したので、貫通孔から磁力線が侵入した場合であっても、エンコーダの信号波形の乱れを防止し、自動車用アンチロックブレーキシステム等の誤作動を未然に防止することができる。

この発明の一実施形態を図１、図２、図３および図４と共に説明する。この実施形態は、例えば、駆動輪側のＡＢＳセンサ内蔵車輪用軸受装置に適用したものである。この車輪用軸受装置１は、軸受部２にセンサ部３を取付けたものである。
先ず、軸受部２について説明する。
軸受部２は、内周に複列の軌道面４を形成した外方部材５と、上記各軌道面４に対向する軌道面６を形成した内方部材７と、これら外方部材５および内方部材７の軌道面４，６間に介在した複列の転動体８とで構成される。各列の転動体８は保持器９により保持されている。外方部材５と内方部材７との間の軸受空間の両端は、シール１０，１１によりそれぞれ密封されている。

外方部材５は、一体の部品からなり、車体の懸架装置（図示せず）におけるナックル等に取付けるフランジ５ａが外周に設けられている。内方部材７は、アウトボード側端に車輪取付用フランジ１２ａを有するハブ輪１２と、このハブ輪１２のインボード側端の外周に嵌合した内輪１３とを有し、これらハブ輪１２および内輪１３に前記複列の軌道面６における各列の軌道面６が設けられている。なお、アウトボード側とは、車輪用軸受装置１を車両に取付けた状態で車幅方向の外側となる側を言い、中央側となる側をインボード側と言う。内方部材７は、中央孔１４を有し、図示外の等速ジョイントの片方の継手部材のステム部が挿通される。

次に、センサ部３について説明する。
センサ部３は、内方部材７の端部外周に取付けられるエンコーダ１５（パルサリングでもよい）、このエンコーダ１５に対向して配置されるセンサ１６、およびこのセンサ１６を外方部材５の端部に取付ける芯金１７を有する。
エンコーダ１５は磁気エンコーダからなり、断面Ｌ字状のリング部材１５ａの側板部に多極磁石１５ｂを設けたものとされている。リング部材１５ａは、内方部材７の外周に圧入して取付けられる円筒部と、この円筒部の軸方向一端部から半径方向外方に立設する前記側板部とを含む。多極磁石１５ｂは、円周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓを形成した部材であり、ゴム磁石、プラスチック磁石、または焼結磁石などからなる。

エンコーダ１５は、この実施形態では、インボード側のシール１１の構成部品を兼ねており、スリンガとしての機能を発揮する。このシール１１は、エンコーダ１５のリング部材１５ａと、外方部材５の内径面に嵌合したシール部材１１ａとを備えている。シール部材１１ａは、環状の芯金にゴム等の弾性体を設けたものであり、エンコーダ１５のリング部材１５ａの側板部および円筒部にそれぞれ先端が摺接する複数のリップ部が、前記弾性体に設けられている。勿論、本実施形態において、シール１１の構成部品を兼用しないエンコーダを採用することも可能である。

センサ１６は、エンコーダ１５の磁界を検出する磁気センサであり、芯金１７を介して外方部材５に取付けられる。センサ１６は、ホール素子、磁気抵抗素子（ＭＲセンサ、MR:Magneto Resistance Effect）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲセンサ、GMR:Giant Magneto Resistive）、またはコイルから成る磁気式センサ等によって実現される。センサ１６は、このようなセンサ素子１６ａを、例えば、樹脂等からなる正面視略円弧形状のセンサホルダ１６ｂ内に埋め込んだものである。前記正面視とは、対象物を軸方向に視ることと同義である。

前記センサ１６を支持する芯金１７は、外方部材５の外径面に嵌合する嵌合筒部１８、および外方部材５の端面に外周縁部１９が接して軸方向に位置決めされる側板部２０を有する。この芯金１７の嵌合筒部１８および側板部２０は、外部磁界からの磁力線を遮蔽する磁性体、具体的には鉄系の金属製鋼板から一体成形されてなる。これら嵌合筒部１８および側板部２０の表面は、例えば、リン酸塩処理などの防錆（防腐）処理１７ａが施されている。ただし、嵌合筒部１８と側板部２０とを別体に形成し固着させても良い。防錆処理１７ａは、リン酸塩処理に限定されるものではない。側板部２０は、外方部材５の端面に当接する外周縁部１９を除き、大部分が軸部２に対して軸方向に所定小距離離隔して配設される。

側板部２０において、エンコーダ１５に臨む円周方向の一定範囲（後述する）にわたってセンサ支持部２１が形成されている。このセンサ支持部２１は、エンコーダ１５に対向する内面側が円弧形状のセンサホルダ１６ｂの寸法（円周方向寸法、軸方向の厚み寸法、および半径方向の厚み寸法）に応じて軸方向一方に凹む。すなわち、センサ支持部２１は、円周方向にわたる約３０度の範囲にわたって設けられている。ただし、センサ支持部２１の形成範囲は、約３０度に限定されるものではない。

前記センサ支持部２１は、例えば、側板部本体の円周方向の一定範囲を打抜き、曲げ形成等することで実現される。このセンサ支持部２１は、外周縁部１９の基端部１９ａ（半径方向内方側端部）から軸方向一方に立設する筒状支持部２２と、この筒状支持部２２の先端部から半径方向内方に延びる有底状支持部２３とからなる。
図３（ｂ）に示すように、外周縁部１９の、センサケーブル支持部には孔１９ｂが空いており、その孔１９ｂを形成する部分１９ｂａ，１９ｂｂを樹脂モールド１６ｂの一部で挟み込んで、センサケーブル支持部２１Ｓを形成する。有底状支持部２３と筒状支持部２２とで囲繞された空間に、センサ素子１６ａが配置される。つまり、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、センサ１６の周方向一端部および他端部に配置される芯金１７のうちの突出部分１９ｂａ，１９ｂｂを樹脂モールド１６ｂで挟み込む。図３（ａ）および図４（ａ）に示すように、センサ素子１６ａは、センサ１６の周方向中間付近部に配置され、少なくともセンサ素子１６ａを有底状支持部２３と筒状支持部２２とで覆う。

以上説明したように、芯金１７の一部に孔１９ｂを形成し、この孔１９ｂを形成する突出部分１９ｂａ，１９ｂｂを樹脂モールド１６ｂで挟み込む、換言すれば、樹脂モールド１６ｂの外周部が突出部分１９ｂａに係合すると共に、樹脂モールド１６ｂの内周部が突出部分１９ｂｂに係合する。これによって、芯金１７は、センサ１６の保持強度を高め、このセンサ１６が芯金１７から不所望に脱落することを防止することができる。しかも、部品点数を増加させることなく、センサヘッドの脱落強度を向上させることができるうえ、センサヘッドの位置決め精度を容易に高めることが可能となる。また、樹脂モールド１６ｂで挟み込む上記構造により、芯金１７とセンサヘッドの界面の強度が増し、芯金１７からセンサヘッドが脱落することが無くなるため、工場等で軸受の搬送が扱いやすく、かつ、製品の信頼性が向上する。

一方、図２（ｂ）に示すように、芯金１７のうち筒状支持部２２と樹脂モールド１６ｂとの界面を接着すると共に、有底状支持部２３と樹脂モールド１６ｂとの界面を接着しても良い。この場合、センサヘッドの脱落強度は、図３および図４に示す構造よりも高くないが、樹脂モールド１６ｂの形状が簡単になる分、成型容易になる。したがって、工数の低減を図ることが可能となる。
また、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、円周方向にケーブル２５を取り出す構成にすることで、ケーブル２５を極力屈曲させることなく車体側に導くことが可能となる。よって、ケーブル２５の取り回しを容易化できるうえ、ケーブル全長を短縮化できる。

道路に積もる雪を溶かす目的で、地面に、電磁コイルによって熱を発生させるロードヒータ等を埋め込んでいる場合があるが、このような場合であっても、センサ支持部２１（特に有底状支持部２３）等が路面からのコイルの磁場を遮蔽する。
また、センサ支持部２１のうち周方向一端部２４には、センサ１６から延びるケーブル２５を貫通させる貫通孔２４ａが形成されている。この貫通孔２４ａとセンサ素子１６ａとは円周方向に互いにずらした位置（平面視で貫通孔２４ａとセンサ素子１６ａとが約３０度離隔した位置）に配置している。本実施形態では、貫通孔２４ａとセンサ素子１６ａとを円周方向に互いにずらしているが、半径方向に互いにずらした位置に配置しても良い。また貫通孔とセンサ素子とを円周方向および半径方向に互いにずらした位置に配置しても良い。貫通孔２４ａから外方に延びるケーブル２５は、円周方向に取り出すように配置される。

前述のように、貫通孔２４ａとセンサ素子１６ａとを互いにずらした位置に配置したので、センサ素子１６ａを磁性体からなる芯金１７で極力覆うことが可能となる。つまり貫通孔２４ａから磁力線が侵入した場合であっても、センサ素子１６ａが貫通孔２４ａに対してずらした位置に配置していることで、エンコーダ１５のセンシングが外部磁界によって影響を受けなくなる。したがって、エンコーダ１５の信号波形の乱れを防止し、自動車用アンチロックブレーキシステム等の誤作動を未然に防止することができる。センサ支持部２１のうち周方向一端部２４に貫通孔２４ａを形成し、この貫通孔２４ａからケーブル２５を円周方向に取り出すように配置するので、路面からの磁力線の方向と、貫通孔２４ａの軸方向とが略直交することになる。したがって、この貫通孔２４ａから磁力線が侵入し難くなる。これにより、周方向一端部２４に形成する貫通孔２４ａの寸法精度を高める必要がなく、その分加工工数の低減を図ることができる。

本実施形態において、貫通孔２４ａとセンサ素子１６ａとを円周方向に互いにずらしているがこの場合、貫通孔とセンサ素子とを半径方向に互いにずらせる場合よりも、そのずらせる距離を短縮できる。つまり、路面からの磁力線は、半径方向に沿って延びるので、貫通孔２４ａとセンサ素子１６ａとを円周方向に予め定める距離互いにずらすことで、貫通孔２４ａから侵入する磁力線の影響を受けなくすることができる。それ故、センサ支持部２１の形成範囲を小さくでき、貫通孔とセンサ素子とを半径方向に互いにずらせる場合よりも加工工数の低減を図ることができる。また、芯金１７の表面に防錆処理１７ａを施しているので、車輪用軸受装置１が、例えば塩泥水を浴びるような厳しい環境下に設置された場合であっても、センサ１６を確実に保護することができる。

図５は、この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置１Ａの正面図である。
以下の説明において、前述の図１ないし図４にした実施形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図５に示すように、センサ支持部２１Ａのうち、センサ素子１６ａから円周方向に離隔した有底状支持部２３に、貫通孔２３ａが形成されている。この貫通孔２３ａから、センサ１６からのケーブル２５を貫通させ、軸方向一方に取出すように配置される。この構成によると、左右輪軸受用のセンサについて、ケーブル取り出し方向が左右対称となり、部品の共通化が可能になるため、コストダウンが可能となる。

センサ１６の周方向一端部では、芯金１７のうち、前記貫通孔２３ａを形成する突出部分２７，２８を樹脂モールド１６ｂで挟み込む、換言すれば、樹脂モールド１６ｂの外周部が突出部分２７に係合すると共に、樹脂モールド１６ｂの内周部が突出部分２８に係合する。また、図４（ｂ）に示すように、センサ１６の周方向他端部では、芯金１７のうちの突出部分１９ｂａ，１９ｂｂを樹脂モールド１６ｂで挟み込む。これによって、芯金１７は、センサ１６の保持強度を高め、このセンサ１６が芯金１７から不所望に脱落することを防止することができる。しかも、部品点数を増加させることなく、センサヘッドの脱落強度を向上させることができるうえ、センサヘッドの位置決め精度を容易に高めることが可能となる。また、樹脂モールド１６ｂで挟み込む上記構造により、芯金１７とセンサヘッドの界面の強度が増し、芯金１７からセンサヘッドが脱落することが無くなるため、工場等で軸受の搬送が扱いやすく、かつ、製品の信頼性が向上する。センサ素子１６ａは、図４（ａ）、図５（ａ）に示すように、センサ１６の周方向中間付近部に配置され、少なくともセンサ素子１６ａを有底状支持部２３と筒状支持部２２とで覆う。これにより、路面からのコイルの磁場を遮蔽することができる。

本実施形態では、センサをエンコーダに対してアキシアル方向に対向させたが、センサは、エンコーダに対してラジアル方向に対向させるものであってもよい。また、本実施形態では、例えば、駆動輪支持用の複列アンギュラ玉軸受形式の車輪用軸受装置に適用した例について述べたが、この発明は、従動輪支持用の車輪用軸受装置や、テーパころタイプなどの車輪用軸受装置にも適用することができる。この場合でも、本実施形態と同様の効果を奏する。

この発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。 同車輪用軸受装置の図であり、図２（ａ）はこの車輪用軸受装置の正面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。 同車輪用軸受装置を部分的に変更した図であり、図３（ａ）はこの車輪用軸受装置の正面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ１−Ｂ１線矢視断面図である。 同車輪用軸受装置を部分的に変更した図であり、図４（ａ）は、図３（ａ）のＢ２−Ｂ２線矢視断面図、図４（ｂ）は、図３（ａ）および図５（ａ）のＢ３−Ｂ３線矢視断面図である。 この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受装置の図であり、図５（ａ）はこの車輪用軸受装置の正面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＣ１−Ｃ１線矢視断面図である。 従来例の車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

１…車輪用軸受装置
２…軸受部
３…センサ部
４…軌道面
５…外方部材
６…軌道面
７…内方部材
８…転動体
１５…エンコーダ
１６…センサ
１６ｂ…樹脂モールド
１７…芯金
２４ａ…貫通孔
２５…ケーブル
２６…固定部材

Claims (3)

1. 内周に軌道面を有する外方部材、上記軌道面に対向する軌道面を有する内方部材、および前記両軌道面の間に介在した転動体を有する軸受部と、前記内方部材の端部に設けられたエンコーダ、およびこのエンコーダに対向して前記外方部材の端部に設けられ、このエンコーダを磁気的に検出するセンサを有するセンサ部とを有し、
   前記センサ部は、外方部材の端部に設けられてセンサを支持する芯金であって、前記芯金は、外部磁界からの磁力線を遮蔽する磁性体からなり、この芯金にセンサから延びるケーブルを貫通させる貫通孔を形成し、この貫通孔とセンサとを互いにずらした位置に配置した車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記芯金は、その表面が防錆処理されている車輪用軸受装置。
3. 請求項１または請求項２において、前記芯金をセンサヘッドの樹脂モールドで挟み込む構造とした車輪用軸受装置。

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