JP2010019398A - 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、部品点数の削減を考慮し、軸受のサイズの変更の影響を受けにくいセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】ナックル２０にセンサ１３を固定し、軸２に直接外嵌させた環状部材１１にマグネットロータ１２を固定して、軸２の回転速度を計測する。環状部材１１は軸受の内輪３、外輪４の間の空間を軸方向から覆う鍔部１１ｃを有し、マグネットロータ１２は鍔部１１ｃに固定されるので、軸受のサイズの変更の影響を受けず、また鍔部１１ｃにより外部から軸受内部への異物や泥水の浸入を抑制できる。環状部材１１はナックル２０との間でラビリンスを形成する延設部１１ｄを備えて、外部からの異物の侵入をさらに抑制する。
【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。

ＡＢＳセンサの取り付け方法に関しては、各種提案がなされてきている。例えば下記特許文献１には、ＡＢＳセンサの着脱を容易にするとの観点からの取り付け方法が開示されている。特許文献１の取り付け方法では、センサを保持ケース内に保持して、その保持ケースを弾性を利用した抑え部材によって軸受固定輪に嵌合されるカバーに装着している。

特開平９−３０４４１７号公報

ＡＢＳセンサを軸受装置に取り付ける際に、外輪側にＡＢＳセンサを固定し、内輪にマグネットロータを固定する場合が多い。そして内輪にマグネットロータを固定する場合には、環状の部材を内輪に外嵌して、その環状の部材にマグネットロータを取り付ける場合が多い。さらに軸受外部からの異物などが侵入してセンサやマグネットロータを汚損することなどを抑制するためにデフレクタを配置する場合がある。

こうした構成の場合、マグネットロータの固定のための部材と、デフレクタとを別部材として配置することとなる。両部材を共通化すれば部品点数の削減となるが、従来技術ではこうした提案はなされていない。

また内輪にマグネットロータ固定する場合には、環状の部材を内輪に外嵌して、その環状の部材にマグネットロータを取り付ける場合が多い。しかしこうしたマグネットロータの固定方法を用いると、軸受のサイズが異なると環状の部材のサイズも変更しなければならない。したがって同一の回転軸（例えばアクスルシャフト）に対してＡＢＳセンサを固定する場合にも、軸受を変更すると、それに伴ない、マグネットロータを固定するための部材も変更しなければならないとの不具合がある。以上のような不具合は従来文献においては課題として認識されていない。

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、部品点数の削減を考慮し、軸受のサイズの変更の影響を受けにくい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、軸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、その磁性体の回転速度を計測するように非回転輪側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、前記センサは前記軸受装置の非回転輪を固定する固定部材に固定され、前記軸の外周面に嵌合して固定された環状部材を備え、前記磁性体は前記環状部材に固定されたことを特徴とする。

これにより、センサは軸受装置の非回転輪を固定する固定部材に固定され、軸の外周面に外嵌して固定された環状部材に磁性体を固定することによって、例えば軸受の回転輪に環状部材を固定して、その環状部材に磁性体を固定する場合と異なり、サイズの異なる軸受に変更された場合にも、磁性体を保持する構造を変更しなくともよい。したがって軸受のサイズの変更によって磁性体を保持する構造を変更することによる煩雑さやコスト上昇を回避したセンサ付き軸受装置が実現できる。

また前記環状部材は、前記軸受装置の回転輪と非回転輪との間の空間を軸方向から覆う鍔部を備え、前記磁性体は前記鍔部の前記軸受に対向する面に周方向に渡って固定され、前記センサは、前記磁性体と前記軸受との間に位置するとしてもよい。

これにより環状部材が軸受装置の内輪と外輪の間の空間を軸方向から覆う鍔部を備えるので、環状部材によって軸受内部への異物や泥水などの侵入を抑制することができる。したがって環状部材は、磁性体を保持するとともに、異物や泥水などの侵入を抑制することができる。よって磁性体の保持部材と、異物や泥水などの侵入を抑制する部材を共有することで、部品点数を削減することができる。さらに磁性体は鍔部の軸受に対向する面に周方向に渡って固定され、センサは磁性体と軸受との間に位置するので、軸受内部だけでなく、磁性体及びセンサが異物や泥水で汚損することも抑制できる。

また前記環状部材は前記固定部材との間にラビリンス部を形成するとしてもよい。

これにより環状部材は固定部材との間にラビリンスを形成するので、このラビリンス部によって軸受内部やセンサ、磁性体が異物や泥水が浸入することがさらに抑制される。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施例１に係るセンサ付き転がり軸受装置１（軸受装置）の軸中心線を含む断面図である。

軸受装置１は、車両アクスル駆動輪を回動可能に支持し、回転輪である内輪３と、非回転輪である外輪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（玉）とを備える。内輪３は、ハブシャフト７に嵌合し、ハブシャフト７はアクスルシャフト２（軸）に嵌合して軸と一体に回転する。ハブシャフト７の内周面７ａは軸２に嵌合（歯車嵌合、スプライン嵌合）されているとすればよい。

外輪４はナックル２０に固定され、ナックル２０は車両ボディに固定されている。図１の図示左方が車両内側、図示右方が車両外側とすればよい。また図１における上方、下方がそれぞれ軸受装置１が自動車に装備された状態での鉛直方向上方、下方に対応するとすればよい。なお軸方向でかつ玉５から遠ざかる方向を軸方向外方とする。軸方向でかつ玉５に近づく方向は軸方向内方とする。

内輪３と外輪４の間の空間の図示左側の部分にはシール６が配置されている。これにより軸受装置１の図示左側から軸受装置１内部への異物や泥水の混入が抑制される。ナックル２０は内周側の鉛直方向上部の一部が図１のとおりくり貫かれており、このくり貫かれた部分にＡＢＳセンサ１３（センサ）がボルト１４によって締結されて固定されている。

図１に示されているように、軸２の内輪３よりも軸方向外方の位置には環状部材１１が固定されている。環状部材１１は円筒部１１ａを有する。この円筒部１１ａが軸２に外嵌されている。環状部材１１は円筒部１１ａの軸方向内方の端部に突き当て面１１ｂが形成されており、この突き当て面１１ｂが、内輪３の軸方向外方の端面３ａに突き当てられて、環状部材１１の軸方向の位置決めがなされるとすればよい。

環状部材１１は、円筒部１１ａの軸方向内方の端部から径方向外方に延設されて鍔部１１ｃが形成されている。鍔部１１ｃは内輪３と外輪４の間の空間を軸方向外方から覆う。これにより、シール６の存在とあいまって、軸受装置１の図示左側から軸受装置１内部への異物や泥水の混入がさらに抑制される。鍔部１１ｃの軸方向内方の面にはマグネットロータ１２が周方向に渡って取り付けられている。

マグネットロータ１２のうちで鉛直方向上部の部分はセンサ１３と対向する。センサ１３のうちマグネットロータ１２と対向する面１３ａがセンシング面であるとする。軸２の回転にともなって、ハブシャフト７、内輪３、さらには環状部材１１が回転することにより、マグネットロータ１２も回転する。このマグネットロータ１２の回転をセンサ１３がセンシング面１３ａで検出することにより回転速度を検出する。

さらに環状部材１１は、鍔部１１ｃの径方向外方端部から軸方向外方へ延設部１１ｄが形成されている。延設部１１ｄはナックル２０の内周面と平行に形成されている。これによって延設部１１ｄはナックル２０との間でラビリンスを形成する。延設部１１ｄによるラビリンスの形成によって、シール６、鍔部１１ｃとあいまって、軸受装置１の図示左側から軸受装置１内部への異物や泥水の混入がさらに抑制される。さらにドライブシャフトとナックル間の空間かつ車両側（軸受装置よりも車両側）の空間に、磁性体および環状部材１１を設けたため、元々存在する上記空間（隙間）を利用したことになるとともに、軸受装置を構成する部材と環状部材を一体化した構造と比較して軸方向に小型化できる。

次に図２に示された実施例２を説明する。実施例２の軸受装置１ａは、車両アクスル駆動輪を回動可能に支持し、回転輪である内輪３と、非回転輪である外輪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（玉）とを備える。内輪３はアクスルシャフト２（軸）に嵌合して軸２と一体に回転する。

外輪４はナックル２０に固定され、ナックル２０は車両ボディに固定されているとする。図２の図示左方が車両内側、図示右方が車両外側とすればよい。また図２における上方、下方がそれぞれ軸受装置１が自動車に装備された状態での鉛直方向上方、下方に対応するとすればよい。なお軸方向でかつ玉５から遠ざかる方向を軸方向外方とする。軸方向でかつ玉５に近づく方向を軸方向内方とする。

内輪３と外輪４の間には、図示左端にはスリンガ６ａ、６ｃ、シールリップ６ｂが配置されている。スリンガ６ａは外輪４に内嵌し、スリンガ６ｃは内輪３に外嵌し、シーリリップ６ｂはスリンガ６ａに固定されて、スリンガ６ｃに摺動する。これらにより軸受装置１ａの図示左側から軸受装置１内部への異物や泥水の混入が抑制される。

また軸受装置１の図示右端には、内輪３と外輪４との間にスリンガ８ａ、シールリップ８ｂが配置されている。スリンガ８ａは外輪４に内嵌し、シーリリップ８ｂはスリンガ８ａに固定されて、内輪３に摺動する。これらにより軸受装置１ａの図示右側から軸受装置１内部への異物や泥水の混入が抑制される。

外輪４にはＡＢＳセンサ２１（センサ）が固定されている。図２に示されているように、センサ２１は外輪４のフランジ部分４ａの鉛直方向上端部に形成された座面４ｂにボルト２５によって締結されている。センサ２１は同締結部から軸方向に図示右側へ延び、断面Ｌ字状に屈曲して径方向内方に延びて、外輪４の鉛直方向上部に形成された孔部４ｃを通って内輪３、外輪４の間の空間まで延びている。

センサ２１と孔部４ｃとの間の隙間を塞ぐ目的でＯリング２４が配置される。これにより図示上方から孔部４ｃを通って軸受装置１内部へ異物や泥水などが混入することが抑制される。

また図２のとおり、内輪３には環状部材２３が嵌合されている。環状部材２３は円筒部２３ａが内輪３に外嵌し、円筒部２３ａの軸方向端部から径方向外方に延設されて鍔部２３ｂが形成されている。鍔部２３ｂのセンサ２１の側の面には、周方向に渡ってマグネットロータ２２が固定されている。

図２のとおり、内輪３の外周面の径がφＤ１である部分と、φＤ２である部分があり、φＤ１の方がφＤ２よりも小さいとの関係がある。これにより内輪３の外周面には段差３ａが形成される。この段差３ａに環状部材２３の軸方向端面２３ｃが突き当てられて、環状部材２３の軸方向の位置決めがなされる。このようにしてスリンガ８ａ，シールリップ８ｂとマグネットロータ２２に挟まれる位置にセンサ２１が配置される構成が得られる。

センサ２１のうちマグネットロータ１２と対向する面２１ａがセンシング面であるとする。軸２の回転にともなって、内輪３、さらには環状部材２３が回転することにより、マグネットロータ２２も回転する。このマグネットロータ２２の回転をセンサ２１がセンシング面２１ａで検出することにより回転速度を検出する。

軸受装置１ａにおいてスリンガ８ａ，シールリップ８ｂよりも内部の空間にマグネットロータ２２とセンサ２１が配置されるので、マグネットロータ２２とセンサ２１に異物や泥水などが付着することがスリンガ８ａ，シールリップ８ｂによって抑制されて、精度よく回転速度が検出できる。

通常、軸受装置にセンサを取り付ける場合、インナ側（図２では図示左側）のナックルにセンサを配置する場合が多い。しかしそうした場合、ナックルを削らなくてはならず、そのためナックルの強度の低下や削った部分から泥水などが侵入するなどの不具合があった。しかし軸受装置１ａでは、アウタ側（図２では図示右側）にセンサを配置しているので、このような不具合が回避できる。

また軸受装置１ａでは通常軸受内部にグリースを封入するが、その場合、環状部材２３の鍔部２３ｂによってグリースの軸受外部への流出を抑制する効果も得られる。したがって、その分、シールリップ８ｂの緊迫力を低減させることができるので、低トルク化の効果も得られる。

実施例１のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。 実施例２のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。

符号の説明

１、１ａ 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（回転輪）
４ 外輪（非回転輪）
５ 転動体
１３、２１ ＡＢＳセンサ（センサ）
１２、２２ マグネットロータ（磁性体）
１１、２３ 環状部材
２０ ナックル（固定部材）

Claims (3)

1. 軸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、その磁性体の回転速度を計測するように非回転輪側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、
   前記センサは前記軸受装置の非回転輪を固定する固定部材に固定され、
   前記軸の外周面に嵌合して固定された環状部材を備え、
   前記磁性体は前記環状部材に固定され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、前記軸受装置の回転輪と非回転輪との間の空間を軸方向から覆う鍔部を備え、
   前記磁性体は前記鍔部の前記軸受に対向する面に周方向に渡って固定され、
   前記センサは、前記磁性体と前記軸受との間に位置する請求項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固定部材との間にラビリンスを形成する請求項１又は２に記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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