JP2011247336A - 自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受 - Google Patents
自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】自動二輪車用の車輪の回転数を精度よく検出する自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受を提供する。
【解決手段】磁気エンコーダの磁性材料として、磁性体粉とプラスチックからなるプラスチック磁石を採用することにより、ゴム磁石よりも多量に磁性体粉を充填可能であるため、磁気特性の向上を図ることができる。これにより、磁気エンコーダの円周方向の極数を多く設けることが可能となり、自動二輪車の車輪の回転速度を高い精度で検出することが可能になる。
【選択図】図1
【解決手段】磁気エンコーダの磁性材料として、磁性体粉とプラスチックからなるプラスチック磁石を採用することにより、ゴム磁石よりも多量に磁性体粉を充填可能であるため、磁気特性の向上を図ることができる。これにより、磁気エンコーダの円周方向の極数を多く設けることが可能となり、自動二輪車の車輪の回転速度を高い精度で検出することが可能になる。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えばオートバイ、スクータ等の自動二輪車の車輪をフレームに対し回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を求める為に使用する自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受の改良に関する。
自動車の走行状態を安定させる為の装置として、アンチロックブレーキシステム(ABS)が広く使用されている。この様なABSは、従来は四輪自動車を中心に普及していたが、近年、自動二輪車にも採用され始めている。周知の様に、ABSの制御には、車輪の回転速度を求める必要がある為、車輪を懸架装置に回転自在に支持する為の車輪支持用玉軸受ユニットに回転速度検出装置を組み込む事が、従来から広く実施されている。
しかし、四輪自動車用の回転速度検出装置の構造を、そのまま自動二輪車用に適用する事はできない。この主な理由は、次の(1)(2)の2 通りである。
(1) 四輪自動車用の車輪支持用玉軸受に比べて自動二輪車用の車輪支持用玉軸受は相当に小型である。
(2) 四輪自動車用の車輪支持用玉軸受の多くは内輪回転型であるのに対して、自動二輪車用の車輪支持用玉軸受の多くは外輪回転型である。
(1) 四輪自動車用の車輪支持用玉軸受に比べて自動二輪車用の車輪支持用玉軸受は相当に小型である。
(2) 四輪自動車用の車輪支持用玉軸受の多くは内輪回転型であるのに対して、自動二輪車用の車輪支持用玉軸受の多くは外輪回転型である。
図3は、自動二輪車の車輪支持部の構造の第1例として、スクータの如き、比較的小型の自動二輪車の前輪を回転自在に支持する部分の構造を示している。この構造では、懸架装置を構成する左右1対のホーク1、1の下端部に1対の支持板2、2を、互いに平行な状態で固定している。そして、これら両支持板2、2同士の間に、支持軸3の両端部を支持固定している。又、この支持軸3の中間部2個所位置に、それぞれが単列深溝型である1対の玉軸受4、4を設置している。具体的には、これら両玉軸受4、4を構成する内輪を上記支持軸3に外嵌すると共に、内輪間座5a、5b、5cにより、これら両内輪の軸方向位置を規制している。又、上記支持軸3の周囲に円筒状のハブ6を、この支持軸3と同心に配置している。そして、上記両玉軸受4、4を構成する外輪を、上記ハブ6の内周面両端寄り部分に内嵌固定している。更に、上記ハブ6の外周面にホイール7を支持固定している。
又、図4は、自動二輪車の車輪支持部の構造の第2例として、比較的小型の自動二輪車の後輪を回転自在に支持する部分の構造を示している。この構造では、懸架装置を構成する1対のアーム19、19同士の間に、支持軸3aの両端部を支持固定している。又、この支持軸3aの中間部3個所位置に、それぞれが単列深溝型である、3個の玉軸受4a〜4cを設置して、上記支持軸3aの周囲に、ホイール7aと一体型のハブ6aを、この支持軸3aと同心に、且つ、回転自在にしている。
一方、自動二輪車にABSを組み込むべく、車輪の回転速度を求める為の回転速度検出装置として従来から、例えば特許文献1に記載されたような回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受を用いた回転速度検出装置が知られている。
図5は、特許文献1に記載された自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受の一例を示している。この磁気エンコーダ付玉軸受は、単列深溝型の玉軸受8と、円輪状の磁気エンコーダ9とを組み合わせて成る。このうちの玉軸受8は、内周面に深溝型の外輪軌道10を有し、使用時に回転する外輪11と、外周面に深溝型の内輪軌道12を有し、使用時にも回転しない内輪13と、これら外輪軌道10と内輪軌道12との間に、保持器14により保持された状態で転動自在に設けられた、複数個の玉15とから成る。前記外輪11の内周面と前記内輪3の外周面との間で、これら各玉15、15を設置した軸受内部空間の両端開口は、それぞれが円輪状の芯金16a、16bと弾性材製のシールリップ17a、17bとから成るシールリング18a、18bにより塞いでいる。そして、このうちの一方(図4の右方)のシールリング18aを構成する、前記芯金16aの外側面に、前記磁気エンコーダ9を添着固定している。
この様な磁気エンコーダ付玉軸受を、例えば、前述の図3に示した構造に組み込んだ1対の玉軸受4、4のうちの一方の玉軸受4に代えて、支持軸3の外周面とハブ6の内周面との間に組み込み、回転しない部分に支持したセンサの検出部を、前記磁気エンコーダ9の外側面に対向させれば、前記ホイール7の回転速度、すなわち自動二輪車の車輪の回転速度が検出可能になる。
一般的に磁気エンコーダ用として用いられている弾性磁性材料としては、磁性体粉としてストロンチウムフェライトを含有したニトリルゴムが用いられており、ロールで練られることで、機械的に磁性体粉が配向された状態になっている。これらのフェライト系磁性体粉は、ロール間での機械的シェアーにより配向されやすいように、厚さ寸法が比較的小さく、板状性が高い形状をしている。この機械配向用のストロンチウムフェライト系磁性体粉は、この板状性を向上させるために、含有するバリウムの量が多く、残留磁束密度(Br)は磁場配向用ストロンチウムフェライト系磁性体粉に比べて低い反面、保磁力(bHc)及び固有保磁力(iHc)は磁場配向用ストロンチウムフェライト系磁性体粉に比べて高くなっている。
しかしながら、前述のように、四輪自動車用の車輪支持用玉軸受に比べて自動二輪車用の車輪支持用玉軸受は相当に小型であり、使用可能な磁気エンコーダの大きさに制限がある。そのため、従来の機械配向法によるフェライト含有ゴム磁石からなる磁気エンコーダでは、四輪自動車用の磁気エンコーダに比して、一極当たりの磁束密度が小さくなるため、回転数を精度よく検出するためには、センサと磁気エンコーダとの隙間(即ち、エアギャップ)を小さくするか、磁気エンコーダの円周方向の極数を少なくする必要があった。
本発明は、上記問題を解決するために、回転輪である外輪と、固定輪である内輪と、前記外輪と前記内輪との間で周方向に転動自在に配設される複数の転動体である玉と、これら複数の玉を略等間隔で回動自在に保持する保持器と、前記外輪の軸方向端部に取り付けられ前記内輪に摺接するシールリングと、軸方向外方に磁気エンコーダが添着固定されており、前記外輪の軸方向もう一方の端部に取り付けられ内輪に摺接する磁気エンコーダ付シールリングと、を備える自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受において、前記磁気エンコーダがプラスチック磁石製であることを特徴とする。
本発明によれば、磁気エンコーダとして磁性体粉とプラスチックからなるプラスチック磁石を用いているので、ゴム磁石よりも磁気特性の向上を図ることができる。これにより、磁気エンコーダの円周方向の極数を多く設けることが可能となり、自動二輪車の車輪の回転速度を高い精度で検出することが可能になる。
本発明の1実施形態である自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受20は、図1に示すように、ハブに内嵌されることによりホイールと一体回転する回転輪である外輪21と、支持軸に固定されて回転しない固定輪である内輪24と、外輪21と内輪24との間で周方向に転動自在に配設される複数の転動体である玉26と、これら複数の玉26を略等間隔で回動自在に保持する保持器27と、外輪21の軸方向端部に取り付けられ内輪24に摺接するシールリング28と、外輪21の軸方向もう一方の端部に取り付けられ内輪24に摺接する磁気エンコーダ付シールリング32と、を備える。
なお、外輪21と内輪24とシールリング28と磁気エンコーダ付シールリング32とで囲まれた軸受空間には、例えばグリースなどの潤滑剤が充填されている。
シールリング28は、弾性部材30で補強部材としての芯金29を被覆して環状に形成されている。 外輪21の軸方向端部内周面にはシール固定溝22が形成されており、このシール固定溝22に、弾性部材の弾性を利用してシールリング28の外周部を嵌め込むことで、シールリング28が外輪21に固定されるようになっている。また、内輪24の軸方向両端部外周面には、シール溝25、25が形成されており、このシール溝25にシールリング28の内周部に設けられたシールリップ31が摺接している。
磁気エンコーダ付シールリング32は、外輪21の軸方向もう一方の端部の内周面に設けられた段部23に嵌合される外径側周縁部34と、環状板部35とを有する芯金33と、内輪24の軸方向端部の外周面に設けられたシール溝25に摺接するシールリップ36と、環状板部35の外側面に添着固定しているプラスチック磁石製の磁気エンコーダ37と、を有している。芯金33の材質としては、磁性材料の磁気特性を低下させず、且つ使用環境からいって、一定レベル以上の耐食性を有するフェライト系ステンレス鋼(SUS430等)、マルテンサイト系ステンレス鋼(SUS410等)等の磁性材料が好ましい。
磁気エンコーダ37は、図2に示すように、円周方向にN極とS極とが交互に連続して配置される環状部材であり、芯金33の環状板部35の軸方向外方を向く面に取り付けられている。
センサ(図示せず)は、外輪21と一体に回転する磁気エンコーダ37の被検出面で発生する磁束密度の変動を磁気パルスとして検出することにより外輪21の回転の検出を行う。検出された回転数の情報は、例えば、ABS装置において予め定められている回転数情報との偏差を算出することにより行われるブレーキ制御等に適宜用いられる。なお、センサは、固定(非回転)部材に取り付けられていればよく、この磁気エンコーダ付玉軸受20とユニット化されていなくてもよい。
芯金33への磁気エンコーダ9の添着固定は、先ず、予め接着剤を焼き付けた芯金33をコアにして、磁性材料をインサート成形する。このとき、ディスクゲート方式の射出成形機を用いることが好ましい。溶融した磁性材料はディスク状に広がってから、内径厚み部にあたる部分の金型に流入することで、中に含有する燐片状の磁性体粉が面に対して平行に配向する。また、成形時、金型に厚さ方向に磁場をかけるようにすると(磁場成形)、異方性はより完全に近いものとなる。これに対し、磁場成形を行ってもサイドゲートとした場合、徐々に固形化に向かって溶融した磁性材料の粘度が上がって行く過程で、ウェルド部での配向を完全に異方化するのは困難であり、それによって、磁場特性が低下するとともに、機械的強度が低下するウェルド部に長期間の使用によって、亀裂等が発生する可能性があり好ましくない。
上記の如く金型中に磁性材料を充填した後、金型中での冷却時に着磁方向と逆方向の磁界で脱磁を行う。次に、ゲート部を除去してから、接着剤を完全に硬化させた後、オイルコンデンサ式等の脱磁機を用いて、2mT以下、より好ましくは1mT以下の磁束密度まで更に脱磁する。
次いで、ゲートカットを行い、接着剤を完全に硬化させるために、恒温槽等で一定温度、一定時間加熱する。場合によっては、高周波加熱等の高温での短時間加熱を行うこともできる。
その後、着磁ヨークと重ね合わせて円周方向に多極着磁(図2参照)して磁気エンコーダが得られる。
その後、着磁ヨークと重ね合わせて円周方向に多極着磁(図2参照)して磁気エンコーダが得られる。
磁性材料を形成する磁性体粉としては、磁気特性や耐候性を考慮して、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライト等のフェライト系磁性体粉、サマリウム−鉄−窒素、サマリウム−コバルト、ネオジウム−鉄−ボロン等の希土類磁性体粉を好適に用いることができる、これら磁性体粉はそれぞれ単独で、あるいは複数種を組み合わせて使用することができる。尚、高い磁気特性(BHmaxで2.0MGOe超)が必要な場合には希土類磁性体粉を使用し、低い磁気特性(BHmaxで1.6〜2.0MGOe)でよい場合には、コストを考慮して、フェライト系磁性体粉を主成分とする配合が好ましい。また、磁性材料における磁性体粉の含有量は、磁性体粉の種類により異なるが、70〜92質量%の範囲であれば実用上問題はない。
バインダは、ポリアミド樹脂に耐衝撃性向上剤を添加したものである。ポリアミド樹脂は耐疲労性及び耐熱性に優れる樹脂であり、磁石部の耐熱衝撃性を向上させる効果がある。
耐衝撃性向上剤は、振動や衝撃を緩和する作用を有する弾性材料であり、本発明では以下に示す樹脂やゴム材料を好適に使用できる。
耐衝撃性向上剤は、振動や衝撃を緩和する作用を有する弾性材料であり、本発明では以下に示す樹脂やゴム材料を好適に使用できる。
耐衝撃性向上剤として、変性ポリアミド樹脂を使用できる。この変性ポリアミド樹脂は、ポリアミド樹脂からなるハードセグメントと、ポリエステル成分及びポリエーテル成分の少なくとも一方からなるソフトセグメントとを有するブロック共重合体であり、市販品としてはポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12等をハードセグメントとする変性ポリアミド樹脂が知られている。
ゴム材料としては、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシル変性アクリロニトリルブタジエンゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴム、水素添加ニトリルゴム、カルボシキル変性水素添加ニトリルゴム、カルボキシル変性スチレンブタジエンゴムからなる粒子が好ましく、それぞれ単独で、または複数種を組み合わせて使用する。
また、耐衝撃性向上剤として、エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(EPDM)、無水マレイン酸変性エチレンプロピレン非共役ジエンゴム(EPDM)、エチレン/アクリレート共重合体、アイオノマー等も使用可能である。
これら耐衝撃性向上剤の添加量は、ポリアミド樹脂との合計量に対し、5〜50質量%が好ましく、10〜40質量%がより好ましい。添加量が5質量%未満では、少なすぎて耐衝撃性の改善効果が少なく、好ましくない。添加量が50質量%を超えると、耐衝撃性は向上するものの、相対的にポリアミド樹脂の量が少なくなり、引張強度等が低下して実用性が低くなる。
また、芯金33に焼き付ける接着剤としては、溶剤での稀釈が可能で、2段階に近い硬化反応が進むフェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が好ましい。これらの接着剤は、耐熱性、耐薬品性、ハンドリング性等にも優れるという利点を有する。
尚、上記では、芯金33への磁気エンコーダ37の添着固定を、芯金33をコアとして磁性材料をインサート成形した後、多極着磁する形態を示したが、芯金33と磁気エンコーダ37とをそれぞれ別体で作製し、芯金33と磁気エンコーダ37とを接着剤で接合した後、多極着磁しても良い。
この様な、磁性体粉とプラスチックからなるプラスチック磁石を用いることにより、ゴム磁石よりも多量に磁性体粉を充填可能であるため、磁気特性の向上を図ることができる。これにより、磁気エンコーダの円周方向の極数を多く設けることが可能となり、自動二輪車の車輪の回転速度を高い精度で検出することが可能になる。
自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受として利用できる。
1 ホーク
2 支持板
3,3a 支持軸
4,4a,4b,4c 玉軸受
5a,5b,5c 内輪間座
6,6a ハブ
7,7a ホイール
8 玉軸受
9 磁気エンコーダ
10 外輪軌道
11 外輪
12 内輪軌道
13 内輪
14 保持器
15 玉
16a,16b 芯金
17a,17b シールリップ
18a,18b シールリング
19 アーム
20 磁気エンコーダ付玉軸受
21 外輪
22 シール固定溝
23 段部
24 内輪
25 シール溝
26 玉
27 保持器
28 シールリング
29 芯金
30 弾性部材
31 シールリップ
32 磁気エンコーダ付シールリング
33 芯金
34 外径側周縁部
35 環状板部
36 シールリップ
37 磁気エンコーダ
2 支持板
3,3a 支持軸
4,4a,4b,4c 玉軸受
5a,5b,5c 内輪間座
6,6a ハブ
7,7a ホイール
8 玉軸受
9 磁気エンコーダ
10 外輪軌道
11 外輪
12 内輪軌道
13 内輪
14 保持器
15 玉
16a,16b 芯金
17a,17b シールリップ
18a,18b シールリング
19 アーム
20 磁気エンコーダ付玉軸受
21 外輪
22 シール固定溝
23 段部
24 内輪
25 シール溝
26 玉
27 保持器
28 シールリング
29 芯金
30 弾性部材
31 シールリップ
32 磁気エンコーダ付シールリング
33 芯金
34 外径側周縁部
35 環状板部
36 シールリップ
37 磁気エンコーダ
Claims (2)
- 回転輪である外輪と、固定輪である内輪と、前記外輪と前記内輪との間で周方向に転動自在に配設される複数の転動体である玉と、これら複数の玉を略等間隔で回動自在に保持する保持器と、前記外輪の軸方向端部に取り付けられ前記内輪に摺接するシールリングと、軸方向外方に磁気エンコーダが添着固定されており、前記外輪の軸方向もう一方の端部に取り付けられ内輪に摺接する磁気エンコーダ付シールリングと、を備える自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受において、前記磁気エンコーダがプラスチック磁石製であることを特徴とする自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受。
- 前記磁気エンコーダが、磁性体粉と、ポリアミド樹脂に耐衝撃性向上剤を添加したバインダと、からなるプラスチック磁石製であることを特徴とする請求の範囲1に記載の自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010120368A JP2011247336A (ja) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | 自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受 |
CN2011800034939A CN102483094A (zh) | 2010-02-23 | 2011-02-22 | 机动两轮车用车轮的转速检测用的带编码器的球轴承以及使用了该球轴承的机动两轮车用车轮的转速检测装置 |
PCT/JP2011/053830 WO2011105366A1 (ja) | 2010-02-23 | 2011-02-22 | 自動二輪車用車輪の回転速度検出用エンコーダ付玉軸受およびこれを用いた自動二輪車用車輪の回転速度検出装置 |
US13/391,914 US20120204638A1 (en) | 2010-02-23 | 2011-02-22 | Ball bearing with a rotational speed detection encoder for a motorcycle and a rotational speed detection device for a motorcycle using this encoder |
EP11747327A EP2541088A1 (en) | 2010-02-23 | 2011-02-22 | Ball bearing equipped with encoder for detecting rotational speed of wheel of two-wheeled motor vehicle, and device for detecting rotational speed of wheel of two-wheeled motor vehicle, the device using the ball bearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010120368A JP2011247336A (ja) | 2010-05-26 | 2010-05-26 | 自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011247336A true JP2011247336A (ja) | 2011-12-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2010120368A Withdrawn JP2011247336A (ja) | 2010-02-23 | 2010-05-26 | 自動二輪車用の車輪回転速度検出用磁気エンコーダ付玉軸受 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2011247336A (ja) |
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2010
- 2010-05-26 JP JP2010120368A patent/JP2011247336A/ja not_active Withdrawn
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