JP2009097660A - センサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受装置にセンサを固定する構造において、従来技術のように磁性体をカバーする部位とセンサを固定する部位とを簡易な方法で形成しつつ、これに磁性体を外部に露出しないための修正を施したセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】軸受装置１において、外輪４に外嵌する環状部材１０を備え、環状部材にセンサ２０を固定する固定部を一体に成型する。固定部を一体に成型することによって環状部材１０に形成されてしまいそこから磁性体７が露出する開口部を、カバー部材５０により覆う。カバー部材５０は、径方向外方と、軸方向外方とから環状部材１０を覆い、カバー部材５０の端部に形成された爪部５６が環状部材１０の端部に係止することにより、カバー部材５０は環状部材１０に固定される。
【選択図】図１

Description

本発明はセンサ付き転がり軸受装置に関する。

各種装置における回転運動の計測において、軸受装置に計測機構を装備する場合がある。例えば、車両アクスル駆動輪に対してＡＢＳ機構を構成するときに、回転速度を検出するＡＢＳセンサは軸受装置に固定する場合が多い。その場合、通常軸受非回転輪外径に嵌合したカバー部材にＡＢＳセンサを固定し、回転輪に嵌合したマグネットロータの回転による磁束密度の変化により、ＡＢＳセンサが回転速度を検出する。

車両の駆動輪を回転可能に支持する軸受の回転輪に永久磁石製のエンコーダを固定した構造においては、エンコーダを何らかの方法によって保護しないと、走行中に路面から巻き上げられた異物などが表面に付着して回転速度の検出性能が劣化してしまう。下記特許文献１には、軸受装置を支持固定するナックルの内周部と車軸との間にシールリングを配置して、エンコーダを外部空間から遮断することにより、エンコーダに異物が付着することを防止する技術が開示されている。

特開２００２−３３７５０５号公報

しかし、上記特許文献１の技術ではシールリングによってエンコーダを外部から遮断することはできるものの、シールリングが回転する車軸と固定部分との間を摺接するため摺動抵抗が生じてしまう。したがって、それは車両の駆動に対する抵抗となるので、自動車の低燃費性能に対する障害となる。自動車の性能向上への要求が高まるなかで、これは大きな欠点となる。

したがって回転性能を劣化させることなく、従来技術を改良して磁性体を外部に露出させない軸受装置を構成することが必要となる。従来より広く用いられているＡＢＳセンサの代表的な取り付け方法として、転がり軸受の非回転輪にカバー部材を嵌合し、さらにカバー部材にＡＢＳセンサを固定する場合に、カバー部材にＡＢＳセンサを弾性変形によって押し付けるための押付け部を形成して、ＡＢＳセンサを固定する方法がある。

このような場合、カバー部材と、その上に形成された押付け部とを、一体的に１つの部材として成型することが通常おこなわれる。それによりマグネットロータを覆うべきカバー部材に不可避的に開口部が形成されてしまい、マグネットロータが外部に露出することとなる。

このような従来技術は、マグネットロータが外部に露出してしまう欠点をもつものの、１つの部材からカバー部材と押付け部とを成型する簡易な構成という利点ももっている。したがって、このような従来技術の長所を生かしながら、これに簡素な修正を施すことにより、マグネットロータの露出という欠点をなくすことができれば有用である。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、軸受装置にセンサを固定する構造において、従来技術のように磁性体をカバーする部位とセンサを固定する部位とを簡易な方法で形成しつつ、これに磁性体を外部に露出しないための簡易な修正を施したセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明のセンサ付き転がり軸受装置は、回転輪の周方向に沿って磁界が交互に変化するように取り付けられた磁性体と、その磁性体の磁界を検出することによって回転輪の回転速度を計測するように非回転輪に固定されたセンサとを有するセンサ付き転がり軸受装置であって、前記磁性体を周方向に渡って覆い、非回転輪に嵌合した環状部材を備え、前記環状部材には、前記センサを前記環状部材に固定する固定部が一体に成型され、前記環状部材は、周方向の一部に前記磁性体を軸方向へ露出する開口部を有し、その開口部を軸方向から覆うように前記環状部材に固定されたカバー部材をさらに備えたことを特徴とする。

これにより環状部材によって磁性体を周方向に渡って覆い、環状部材に一体に成型された固定部によってセンサを非回転輪に固定し、さらに環状部材が有する開口部をカバー部材によって覆うので、センサを軸受装置に固定する機構を環状部材と一体に成型する簡素な構造をとりつつ、開口部をカバー部材で覆うとの簡素な方法により磁性体を外部に露出することなく覆うことができる。したがって、従来の軸受装置においてセンサ固定部を環状部材と一体に成型していたことにより開口部が形成されてしまい磁性体が外部に露出していた欠点が簡素な方法で克服できる。これにより磁性体に外部からの異物が付着することが抑制されて、センサの計測値への信頼性の高いセンサ付き軸受装置が構成できる。

また前記環状部材は、前記非回転輪に嵌合された円筒部と、その円筒部の軸方向外方の端部から径方向かつ回転輪のある方向へ延設された延設部とを有し、その延設部が周方向に沿って開口部を有しつつ前記磁性体を覆い、前記カバー部材は係止部を供えた円環形状を有し、前記カバー部材は、前記延設部を軸方向外方から覆い、前記爪部が前記環状部材の端部に係止することにより、前記環状部材に固定されるとしてもよい。

これによりカバー部材が延設部を軸方向外方から覆うので、簡素な構造により開口部を安定的に覆うことができる。そして係止部が環状部材の端部に係止することによりカバー部材が環状部材に固定されるので、簡易な構造でカバー部材を固定することができ、カバー部材の脱落が抑制できる。

また前記環状部材は、前記延設部の軸方向外方の面上に、前記センサを前記環状部材へ押し付けて固定する押付け部を備え、前記カバー部材には、前記カバー部材が前記環状部材に固定された状態で前記押付け部と重なる位置にはセンサ用孔部が形成されているとしてもよい。

これによりカバー部材において押付け部と重なる位置にはセンサ用孔部が形成されるので、カバー部材を用いることによってセンサの固定に悪影響を与えることなく、安定したセンサ固定が実現できる。したがって安定してセンサを固定し、かつカバー部材により磁性体を覆うことにより、センサの計測値に対する信頼性の高いセンサ付き軸受装置が構成できる。

また前記環状部材には、排水のためのドレーン穴が形成され、前記カバー部材には、前記カバー部材が前記環状部材に固定された状態で前記ドレーン穴と重なる位置にはドレーン穴用孔部が形成されているとしてもよい。

これにより、カバー部材においてドレーン穴と重なる位置にはドレーン穴用孔部が形成されるので、カバー部材によってドレーン穴による排水を妨げることなく、軸受内部に侵入した泥水などを外部に排出できる。したがって磁性体が泥水によって汚損することが抑制できるので、センサの計測値に対する信頼性の高いセンサ付き軸受装置が構成できる。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置１（軸受装置）の軸方向断面図である。そして図２に軸受装置１の斜視図が示されている。

軸受装置１は、車両アクスル駆動輪を回動可能に支持し、アクスルシャフト２（軸）に嵌合して軸と一体に回転する内輪３と、車両ボディに固定された外輪４と、内輪３に形成された軌道面と外輪４に形成された軌道面間に挟持された転動体５（ころ）を備える。なお図２、及び後述の図７、図１０、図１１では軸２の図示は省略されている。また図１の図示左方が車輪側、図示右方が車両中央側である。

軸受装置１における軸方向外方（軸方向でかつ軸受から遠ざかる方向）にはシール６が配置されて、外部から異物が軸受内部に侵入することを防止する。シール６のさらに軸方向外方には永久磁石製のマグネットロータ７（磁性体）が内輪３に外嵌されている。マグネットロータ７は周方向にそってＮ極、Ｓ極が交互に配列された構造であり、軸２、内輪３の回転によって磁束密度が変化し、後述するＡＢＳセンサ２０（センサ）がこの変化を検出することにより回転速度を計測する。

外輪４にはセンサ２０を軸受装置１に固定するための円環形状の環状部材１０が外嵌されている。そして環状部材１０にセンサ２０が固定されている。センサ２０の環状部材１０への固定方法は以下で説明する。

そしてさらに環状部材１０を、本発明に係るカバー部材５０が覆っている。カバー部材５０は、後述する円筒部１０ａを径方向外方から覆い、後述する延設部１０ｂを軸方向外方から覆っている。ちなみに、カバー部材を使用しない従来のセンサ付き軸受装置１ｂが図１０に示されている。図１０に示されているように環状部材１０は開口部１９を有する。

この開口部１９は、後述する第１固定部１１と第２固定部１３とを環状部材１０と一体に成型することにより不可避的に形成されてしまう。この開口部１９からマグネットロータ７が外部に露出する。そして図１０と図２とを比較すれば明らかなとおり、カバー部材５０によって開口部１９が覆われる。これによりマグネットロータ７の外部への露出が防がれるので、外部から混入した異物がマグネットロータへ付着して、センサ２０による回転速度の計測の信頼性が低減することが回避される。

図８にはカバー部材５０のみが示されている。ただし（ａ）は軸受装置に装着された際に軸方向外方（図１では図示左方）に当たる側から見た斜視図、（ｂ）は軸受装置に装着された際に軸方向内方（図１では図示右方）に当たる側から見た斜視図である。カバー部材５０には軸２を通す位置に軸用孔部５２が形成されている。またセンサ２０を取り付ける位置にセンサ用孔部５１が形成されている。またカバー部材５０の端部には爪部５６が周方向に渡って形成されており、これが図１のように環状部材１０の端部に係止することによりカバー部材５０が環状部材１０に固定される。なおカバー部材５０に形成した爪部５６の半径方向の出量は、環状部材を覆う際に爪の先端が外輪に当接して浮き上がることを防ぐために、環状部材の板厚以下としている。

図３は図２の要部拡大図である。そして図４がセンサ２０のみを示した図、図５が環状部材１０のみを示した図である。図４に示されたセンサ２０は、大きく分けて、本体部２１と信号線２２とに分けられる。本体部２１に磁束密度を検出する検出部が備えられている。そして計測値をのせた信号が信号線２２を通じて車両に搭載されたＥＣＵへと送られる。

本体部２１の表面は、先端２４、上面２３、側面２５を含む。本体部２１はもうひとつの側面を有し、それは図４に示された側面２５の裏側にある面である。また上面２３とは裏側にある、図４には示されていない面を底面とする。センサ２０は、図３に示されたとおり、先端２４を径方向内方に向けて、かつ底面を環状部材１０に向けた姿勢で、環状部材１０に固定される。

図４に示されているように、側面２５には、側面２５の途中から先端２４までレール溝部２６が形成されている。レール溝部は両側面に形成されているとする。レール溝部２６の先端２４とは逆側の端面をレール溝端面２６ａとする。また図４に示されているとおり、上面２３には、凹部２３ａが形成されている。

図５に示された環状部材１０は、外輪４に外嵌するための円筒部１０ａと、円筒部１０ａの端部から径方向内方へと延設された延設部１０ｂとを有する。そして延設部１０ｂの軸方向外方の面には、センサ２０を固定するための部位として、第１固定部１１と第２固定部１３とが形成されている。第１固定部１１は、延設部１０ｂの軸方向外方の面から湾曲する形状で形成され、押付け部１２を有する。

第１固定部１１は弾性を有し、弾性変形された第１固定部の弾性復元力によって、センサ２０を押し付けることによってセンサを固定する。押付け部１１には屈曲部１２ａが形成され、これが前述の本体部２１の凹部２３ａと一致する形状となっている。したがって押付け部１２が本体部２１の上面２３を押し付けるときに、凹部２３ａと屈曲部１２ａとが嵌合して隙間無く接する。それも含めて押付け部１２全体の形状が、上面２３を押し付ける際に、隙間が形成されない形状に設計されている。

第２固定部１３は、延設部１０ｂの軸方向外方の面の２箇所から、軸方向外方へ向かって延び途中から屈曲した形状で形成され、先端にレール部１４が形成されている。センサ２０が径方向外方から挿入されることにより、レール部１４が、前述のレール溝部２６内に挿入される。レール部１４はその端部がレール溝端面２６ａに接する位置まで挿入される。

押付け部１２がセンサ２０を押し付けるときに、凹部２３ａ、屈曲部１２ａの存在により、径方向内方へむけての力を作用させる。この力によりセンサ２０の本体部２１に径方向内方への力が作用し、逆にレール溝端面２６ａがレール部１４から径方向外方への力を受ける。以上の径方向内方へと外方へのふたつの力により、本体部２１の径方向の位置決めがなされ、径方向への移動が規制される。

また上記挿入の際に、レール部１４とレール溝部２６との間に隙間が形成されないように、レール部１４とレール溝部２６と寸法が決定されることにより、本体部２１の周方向の位置決めがなされ、周方向への移動が規制される。さらに押付け部１２が本体部２１を軸方向内方（軸受の内側に向かう方向）へと押すことにより、同方向への力を作用させ、逆にレール部１４が、その反対方向に、つまり軸方向外方へと本体部２１を押し返すことにより、本体部２１の軸方向の位置決めがなされ、軸方向への移動が規制される。

また図１に示されているように、環状部材１０には、上記円筒部１０ａの内周面として外輪４に外嵌する嵌合面１５、延設部１０ｂの最外周部に形成されて外輪の端面４ａに突き当てられる突当て面１６、その内周側に、マグネットロータ７を覆う覆い面１７が形成されている。

突当て面１６が形成されて、外輪端面４ａに突き当てられることによって、環状部材１０の軸方向の位置決めが成される。覆い面１７は、隙間を隔ててマグネットロータ７を周方向に沿って覆う。覆い面１７の内径φｂはマグネットロータ７の内径φａ以下とする。これにより覆い面１７はマグネットロータ７が外部に露出することを抑制する。

これにより外部から異物が混入してマグネットロータ７に付着することを抑制する。またマグネットロータ７と覆い面１７との間に隙間ｃが形成されているので、万一異物が混入しても、マグネットロータ７と覆い面１７との間に堆積することが抑制される。こうした覆い面１７の形状によりマグネットロータ７の長期使用における信頼性が向上する。

図６、図７、図９に上記実施例の変形例が示されているので、以下で説明する。この変形例のセンサ付き転がり軸受装置１ｃ（軸受装置）においては環状部材の図示下部に排水のためのドレーン穴１８が形成されている。図６、図７に図示された下部が、実際に軸受装置１ｃが車両に装着された状態での下部に対応するとすればよい。このドレーン穴１８によって、軸受装置１ｃの内部に侵入してしまった泥水などが外部に排出できる。

図９にはこの変形例におけるカバー部材５０ｂのみが示されている。また図６、図７の軸受装置１ｃにおいて、カバー部材を除いた状態が図１１に示されている。図１１のとおり、環状部材には開口部１９が存在する。この開口部１９がカバー部材５０ｂによって覆われることにより、マグネットロータ７に外部から混入した異物が付着することが抑制される。

図６に示されるとおり、ドレーン穴１８の内径φｅはマグネットロータ７の外形φｄ以上とする。これによりドレーン穴１８の存在によってマグネットロータ７が外部に露出することが抑制される。したがって、外部から異物が混入してマグネットロータ７に付着することを抑制するので、マグネットロータ７の長期使用における信頼性が向上する。

そしてカバー部材５０ｂには、軸受装置１ｃに装着された状態でドレーン穴１８と重なる位置にドレーン穴用孔部５５が形成されている。これによりドレーン穴からの排水がカバー部材５０ｂによって妨げられないので、泥水などによってセンサ２０による計測性能を低下させないことが可能となる。

なおカバー部材５０、５０ｂは成型性の容易さから樹脂あるいは金属材料にて成型すればよい。また上記のような環状部材１０の全体を覆うようなカバー部材５０，５０ｂを用いるのではなく、環状部材１０の開口部１９のみをシール部材で塞ぐこととしてもよい。その場合、シール部材は後工程で接着するとすればよい。これによりカバー部材を小規模にできるので、低コスト化を実現できる。

本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置の軸平行断面図。 センサ付き転がり軸受装置の斜視図。 センサ付き転がり軸受装置の要部拡大図。 センサの斜視図。 環状部材の要部拡大図。 変形例におけるセンサ付き転がり軸受装置の軸平行断面図。 変形例におけるセンサ付き転がり軸受装置の斜視図。 カバー部材の斜視図。 カバー部材の斜視図。 従来例におけるセンサ付き転がり軸受装置の斜視図。 従来例におけるセンサ付き転がり軸受装置の斜視図。

符号の説明

１ センサ付き転がり軸受装置
２ 軸（アクスルシャフト）
３ 内輪
４ 外輪
５ 転動体（ころ）
６ シール
７ マグネットロータ（磁性体）
１０ 環状部材
１１ 第１固定部
１２ 押付け部
１３ 第２固定部
１４ レール部
１５ 嵌合面
１６ 突当て面
１７ 覆い面
１８ ドレーン穴
１９ 開口部
２０ ＡＢＳセンサ（センサ）
２１ 本体部
２６ レール溝部
５０ カバー部材
５１ センサ用孔部
５２ 軸用孔部
５５ ドレーン穴用孔部
５６ 爪部（係止部）

Claims (4)

1. 回転輪の周方向に沿って磁界が交互に変化するように取り付けられた磁性体と、その磁性体の磁界を検出することによって回転輪の回転速度を計測するように非回転輪に固定されたセンサとを有するセンサ付き転がり軸受装置であって、
   前記磁性体を周方向に渡って覆い、非回転輪に嵌合した環状部材を備え、
   前記環状部材には、前記センサを前記環状部材に固定する固定部が一体に成型され、
   前記環状部材は、周方向の一部に前記磁性体を軸方向へ露出する開口部を有し、
   その開口部を軸方向から覆うように前記環状部材に固定されたカバー部材をさらに備えたことを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
2. 前記環状部材は、前記非回転輪に嵌合された円筒部と、その円筒部の軸方向外方の端部から径方向かつ回転輪のある方向へ延設された延設部とを有し、
   その延設部が周方向に沿って開口部を有しつつ前記磁性体を覆い、
   前記カバー部材は係止部を供えた円環形状を有し、
   前記カバー部材は、前記延設部を軸方向外方から覆い、前記係止部が前記環状部材の端部に係止することにより、前記環状部材に固定される請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
3. 前記環状部材は、前記延設部の軸方向外方の面上に、前記センサを前記環状部材へ押し付けて固定する押付け部を備え、
   前記カバー部材には、前記カバー部材が前記環状部材に固定された状態で前記押付け部と重なる位置にはセンサ用孔部が形成されている請求項１または２に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
4. 前記環状部材には、排水のためのドレーン穴が形成され、前記カバー部材には、前記カバー部材が前記環状部材に固定された状態で前記ドレーン穴と重なる位置にはドレーン穴用孔部が形成されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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