JP3968857B2 - 回転速度検出部のシール構造 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る回転速度検出部のシール構造は、自動車の車輪を懸架装置に回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置を構成するエンコーダ付転がり軸受ユニットの回転速度検出部をシールするものである。
【0002】
【従来の技術】
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、アンチロックブレーキシステム(ABS)、或はトラクションコントロールシステム(TCS)を制御すべく、この車輪の回転速度を検出する為のエンコーダ付転がり軸受ユニットが、従来から各種知られている。例えば、図8は、米国特許第5622437号明細書に記載された構造を示している。懸架装置を構成するナックル1に形成した取付孔2の内側には、固定輪である外輪3を内嵌固定している。そして、この外輪3の内径側に、ハブ4と共に回転輪5を構成する1対の内輪6、6を、それぞれ上記外輪3と同心に配置している。そして、この外輪3の内周面に形成した複列の外輪軌道7、7と、上記各内輪6、6の外周面に形成した内輪軌道8、8との間に、玉9、9、或は円すいころ等の転動体を設けて、上記外輪3の内側に上記回転輪5を回転自在に支持している。
【0003】
又、上記ハブ4の中心孔10には、等速ジョイント11の出力軸12をスプライン係合させて、上記回転輪5を回転駆動自在としている。更に、一方(図8の右方)の内輪6の端部外周には、エンコーダである永久磁石13を、スリンガ14を介して支持固定している。このスリンガ14は、断面L字形で全体を円環状に形成したもので、上記一方の内輪6の端部に外嵌固定している。又、上記永久磁石13は、軸方向(図8の左右方向)に亙り着磁している。着磁方向は、交互に且つ等間隔で変化させている。従って、上記永久磁石13の側面にはS極とN極とが、円周方向に亙って交互に且つ等間隔に存在する。又、上記外輪3の端部内周面に内嵌固定したシールリング15を構成するシールリップの先端縁を、上記スリンガ14に、全周に亙り摺接させている。
【0004】
又、上記外輪3に対する前記ナックル1の支持部である、上記取付孔2の一部には、全体を円輪状に形成した支持板16を支持固定している。そして、この支持板16の一部に、ホールIC等、磁束の変化に対応して出力を変化させる素子を包埋したセンサユニット35を係止している。上記支持板16の一部にこのセンサユニット35を係止した状態で、このセンサユニット35の先端部に設けた検出部は、上記永久磁石13の側面と、微小隙間を介して対向する。
【0005】
上述した様なエンコーダ付転がり軸受ユニットの使用時には、上記ハブ4の外周面に設けた回転フランジ17に車輪を支持固定する。この車輪の回転に伴って、一方の内輪6に外嵌固定した永久磁石13が回転すると、この永久磁石13と対向したセンサの出力が変化する。このセンサの出力が変化する周波数は車輪の回転速度に比例する為、センサの出力信号を図示しない制御器に入力すれば、上記車輪の回転速度を求め、ABSやTCSを適切に制御できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様に構成され作用する従来のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、エンコーダである永久磁石13と外部とを隔てる支持板16の形状が複雑である。この為、この支持板16を含むエンコーダ付転がり軸受ユニットの製作費が嵩んでしまう。又、この支持板16は、車輪が回転する際にも特に回転する事はなく、更にこの支持板16に支持するセンサユニット35の先端部周辺に大きな隙間が存在する事を避けられない為、この支持板16によるシール効果は小さい。具体的には、この支持板16の存在に拘らず、上記車輪が巻き上げた雨水等が、上記永久磁石13の設置部分に達し易い。この結果、この永久磁石13に、磁性粉等の異物が付着して、回転速度検出装置の検出精度を悪化させる可能性がある。
本発明は、上述の様なエンコーダ付転がり軸受ユニットの回転速度検出部のシール構造の改良に関する。
【0007】
【課題を解決する為の手段】
本発明の回転速度検出部のシール構造は、回転輪に固定される小径の円筒部と、この円筒部の一端部から直径方向外方に向け直角に曲がって形成された円輪部と、この円輪部の外径側端縁部から上記小径の円筒部とは軸方向に関して反対側に曲がって形成された筒部と、この筒部の先端部を直径方向外方に向け直角に折り曲げる事により形成された外向フランジ状の鍔部とを備えた芯金と、この芯金の円輪部で、上記筒部側の面に固定された永久磁石と、この永久磁石に近接して配置される回転速度センサと、静止輪の一部に形成したこの回転速度センサを支持する円形凸部とを有するものである。
特に本発明の回転速度検出部のシール構造の場合、上記芯金を構成する筒部が、上記円形凸部の外周面に、同じく鍔部が、上記静止輪の一部でこの円形凸部の周囲に存在する側面に、それぞれ近接対向した状態で配置され、上記筒部及び鍔部が、上記回転速度センサの検出部及び上記永久磁石の周囲を覆っている
【0008】
【作用】
上述の様に構成する本発明の回転速度検出部のシール構造の場合、永久磁石に磁性粉等の異物が付着する事を防止して、異物の付着に基づく回転速度検出精度の劣化を防止できる。即ち、芯金を構成する筒部と鍔部とが上記永久磁石の周囲を覆う為、この永久磁石に雨水等が直接かかる事はない。又、上記筒部は円形凸部の外周面に、上記鍔部は円形凸部の周囲に存在する側面に、それぞれ近接対向させて、当該部分にラビリンスシールを構成しているので、上記雨水等が上記永久磁石部分にまで入り込みにくい。しかも、上記芯金が、回転輪と共に回転するので、この芯金に付着した雨水等の異物は遠心力により直径方向外方に振り飛ばされる。従って、上記永久磁石への異物付着防止はより確実に図られて、上記回転速度検出精度の劣化防止作用がより優れたものになる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1〜2は、本発明の実施の形態の第1例を示している。使用時に車輪と共に回転する回転輪であり、転がり軸受ユニットの外輪でもあるハブ4aの内周面には複列の外輪軌道7、7を、スピンドル18と共に静止輪19を構成する1対の内輪6、6の外周面には複列の内輪軌道8、8を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道7、7と内輪軌道8、8との間にそれぞれ複数個ずつの玉9、9を、保持器20、20により保持した状態で転動自在に設けている。尚、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、上記玉9、9に代えて、円すいころ等、他の転動体を使用する場合もある。
【0010】
又、上記スピンドル18の基端部(図1の右端部)には、上記静止輪19を懸架装置に支持する為の結合部21を設けている。この結合部21の軸方向(図1の左右方向)両側面のうち、上記スピンドル18側の側面には、このスピンドル18と同心の円形凸部22を形成している。これに対して、上記スピンドル18と反対側の側面の一部外周縁寄り部分には、凹部23を形成している。更に、上記円形凸部22の中央部で上記スピンドル18の基端部周囲には、突き当て段部24を形成している。上記1対の内輪6、6は、この突き当て段部24と、上記スピンドル18の先端部(図1の左端部)に螺着したナット25との間で軸方向両側から挟持して、上記スピンドル18の周囲に支持固定している。車両への組み付け状態では、上記結合部21を、図示しないボルト又はスタッドにより懸架装置に支持固定し、上記ハブ4aの外周面に形成した回転フランジ17に、図示しない車輪を固定する。
【0011】
上記ハブ4aの外端(自動車への組み付け状態で幅方向外側となる側の端部を言い、図1の左端)側開口部は、図示しない蓋体により塞いで、上記ハブ4a内に、雨水等の異物が入り込むのを防止する。又、このハブ4aの中間部内周面にはシールド板26を内嵌固定すると共に、このシールド板26の内周縁を外側(図1の左側)の内輪6の外端部外周面に近接対向させて、前記各玉9、9を設置した部分に充填したグリースの漏洩防止を図っている。
【0012】
これに対して、上記ハブ4aの内端(自動車への組み付け状態で幅方向中央寄りとなる側の端部を言い、図1の右端)側開口部には、エンコーダ付環状部材27を嵌合固定している。このエンコーダ付環状部材27は、芯金28とシールリップ29とを備える。このうちの芯金28は、ステンレス鋼板、亜鉛若しくはクロムメッキ鋼板等、耐蝕性を有する磁性金属板を折り曲げ加工する事により、全体を円輪状に形成している。即ち、上記芯金28は、円輪部30の直径方向中間部を外方(図1〜2の左方)に突出させると共に、この突出させた部分の中間部を180度折り返して、上記磁性金属板2枚分の厚さを有する嵌合筒部31を形成している。更に、上記円輪部30の外周縁部は、前記結合部21側に向け直角に折り曲げて円筒部32としている。そして、この円筒部32の先半部(図1〜2の右半部)内周面を前記結合部21の外側面に形成した円形凸部22の外周面に、同じく先端縁を、この結合部21の外側面(図1〜2の左側面)に、それぞれ近接対向させている。尚、図示の例では、上記円筒部32の先端部を直径方向外方に向け直角に折り曲げて、外向フランジ状の鍔部33としている。この様な芯金28は、上記嵌合筒部31を上記ハブ4aの内端部に、締り嵌めで内嵌する事により、このハブ4aに対し固定している。本例の場合には、上記嵌合筒部31が請求項に記載した「小径の円筒部」に相当し、上記円輪部30の上記嵌合筒部31よりも外径側部分が請求項に記載した「円輪部」に相当する。又、上記円筒部32が、請求項に記載した「筒部」に相当する。
【0013】
上述の様な芯金28のうち、円輪部30の内側面中間部には、エンコーダである永久磁石13aを、全周に亙って添着している。この永久磁石13aは、ゴム磁石、プラスチック磁石、フェライト磁石等の永久磁石製で、軸方向(図1〜2の左右方向)に亙り着磁している。着磁方向は、円周方向に亙って交互に且つ等間隔で変化させている。従って、上記永久磁石13aの内側面(図1〜2の右側面)にはS極とN極とが、円周方向に亙って交互に且つ等間隔に配置されている。この様な永久磁石13aは、上記芯金28の内側面外径側半部に、自身の磁気吸着力により、或は接着剤若しくは焼き付けにより、添着固定している。従って上記永久磁石13aは、前記エンコーダ付環状部材27を構成する芯金28を介して、前記ハブ4aと共に回転する。
【0014】
又、上記円輪部30の内周縁部には、ニトリルゴム等のゴム、ビニール等のエラストマーの如き弾性材製のシールリップ29を、焼き付け、接着等により、全周に亙って添着している。この様なシールリップ29に設けた複数の端縁のうちの、内径側に突出した2個所の端縁は、前記1対の内輪6、6のうちの内側(図1の右側)の内輪6の内端部外周面に、全周に亙り摺接させている。これに対して、内方(図1〜2の左右方向で右方)に突出した1個所の端縁は、前記結合部21の外側面に、やはり全周に亙り摺接させている。尚、上記円輪部30の直径方向中間部に設ける嵌合筒部を、外方に突出させた部分の中間部を180度折り返して成る形状とせず、この中間部を直径方向内方に向け90〜140度程度折り曲げた形状とし、この折り曲げた部分の内周縁部にシールリップ29を全周に亙って添着させる事も可能ではある。但し、この様な構造では、ハブ4aの内端部を軸方向に亙り長くするか、嵌合筒部31の嵌合長さを小さくするかしない限り、上記芯金28の一部で上記折り曲げた部分と玉9とが干渉し易くなる。これに対して、本例の構造によれば、この様な不都合を生じない。
【0015】
更に、前記結合部21の外周寄り部分で前記凹部23及び上記永久磁石13aの内側面に整合する部分には、取付孔34を形成している。そして、この取付孔34内にセンサユニット35の挿入部36を挿入すると共に、このセンサユニット35の基端部に設けた取付フランジ37を上記結合部21に、図示しない取付ねじにより結合固定している。この状態で、上記挿入部36の先端部に設けた検出部は、上記永久磁石13aの内側面に、微小隙間を介して近接対向する。
【0016】
上述の様に構成する本例の回転速度検出部のシール構造を組み込んだエンコーダ付転がり軸受ユニットにより、ハブ4aの外周面に設けた回転フランジ17に固定した車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する際の作用は、従来から知られているエンコーダ付転がり軸受ユニットと同様である。即ち、上記センサユニット35に内蔵され、上記ハブ4aと共に回転する永久磁石13aと対向したセンサの出力信号が、上記車輪の回転速度と比例する周波数で変化する。そこで、上記センサユニット35に一端を接続したハーネス38を介して上記出力信号を制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。
【0017】
特に、本例の回転速度検出部のシール構造を組み込んだエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合、エンコーダである永久磁石13aに磁性粉等の異物が付着する事を防止して、異物の付着に基づく回転速度検出精度の劣化を防止できる。即ち、前記エンコーダ付環状部材27を構成する芯金28の円輪部30の外径側半部と円筒部32とが上記永久磁石13aの周囲を覆う為、自動車の走行時にこの永久磁石13aに雨水等が直接かかる事はない。又、上記円筒部32の先半部内周面は前記結合部21の外側面に形成した円形凸部22の外周面に、同じく先端縁(鍔部33)はこの結合部21の外側面に、それぞれ近接対向させて、当該部分にラビリンスシールを構成しているので、上記雨水等が上記永久磁石13a部分にまで入り込みにくい。しかも、自動車の走行時には上記芯金28が、車輪を固定したハブ4aと共に回転するので、この芯金28に付着した雨水等の異物は遠心力により直径方向外方に振り飛ばされる。従って、上記永久磁石13aへの異物付着防止はより確実に図られて、上記回転速度検出精度の劣化防止作用がより優れたものになる。
【0018】
尚、上記エンコーダ付環状部材27を構成する芯金28は磁性材製であり磁石材製ではないが、この芯金28に弱い磁性を帯びさせる事はできる。そして、この芯金28を構成する円筒部32に弱い磁性を帯びさせれば、自動車の走行時に磁性粉等の異物を、磁力によりこの円筒部32に吸着させる事ができる。従って、上記異物が、上記円筒部32と上記結合部21の一部とにより構成するラビリンスシールを通じて転がり軸受ユニットの内部に進入する事を、より確実に防止し、上記磁性粉等の有害な異物が上記永久磁石13aに付着して、回転速度の検出精度が悪化する事を防止できる。又、若干高価にはなるが、上記円筒部32の外周面に永久磁石を取り付け、上記有害な異物を確実に吸着させる事も可能である。
【0019】
次に、図3〜4は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、結合部21aの外側面(図3〜4の左側面)で円形凸部22を囲む部分に凹溝39を、全周に亙って形成している。そして、エンコーダ付環状部材27を構成する芯金28の円筒部32の先端縁部に形成した鍔部33を、上記凹溝39内に緩く進入させて、これら鍔部33と凹溝39とによりラビリンスシールを構成している。本例の場合には、この様なラビリンスシールを構成する事により、エンコーダである永久磁石13a部分への異物進入防止機能を、上述した第1例の場合よりも更に向上させている。その他の構成及び作用は、上述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【0020】
次に、図5は、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、内輪6と共に静止輪を構成するスピンドル18の中間部外周面に、直接一方(図5の右方)の内輪軌道8aを形成している。これに合わせて上記スピンドル18には、内輪6を1個のみ外嵌固定している。その他の構成及び作用は、前述した第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【0021】
次に、図6〜7は、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合は、前述した各例と異なり、シールリング27aを構成する芯金28aとは別体の第二の芯金41を設けて、この第二の芯金41の一部に、エンコーダである永久磁石13aを設けている。即ち、上記第二の芯金41は、前述した各例の芯金28(図2、4)と同様に、ステンレス鋼板、亜鉛若しくはクロムメッキ鋼板等、耐食性を有する磁性金属板を折り曲げ加工する事により、全体を円環状に形成している。この第二の芯金41は、円輪部30aと、この円輪部30aの内周縁部を、回転輪であるハブ4aに向け直角に折り曲げて成る第二の嵌合筒部42と、上記円輪部30aの外周縁部を静止輪の一部である結合部21側に向け直角に折り曲げて成る円筒部32aとを備える。又、上記円筒部32aは、前述した各例の芯金28に設けた円筒部32(図2、4)と同様の役目を果たす。又、上記円筒部32aの先端縁は直径方向外方に向け直角に折り曲げて、外向フランジ状の鍔部33aとしている。そして、上記円輪部30aの内径寄り部分に上記永久磁石13aを、上記ハブ4aと同心に、全周に亙って添着する事により、エンコーダ付環状部材43を構成している。この様なエンコーダ付環状部材43は、上記第二の嵌合筒部42を上記ハブ4aの内端部に締り嵌めで内嵌する事により、このハブ4aに対し固定している。本例の場合には、上記第二の嵌合筒部42が請求項に記載した「小径の円筒部」に相当し、上記円筒部32aが請求項に記載した「筒部」に相当する。
【0022】
この様に永久磁石13aを支持する第二の芯金41を、シールリング27aを構成する芯金28aと別体に設けた事に伴い、この芯金28aを次の様に構成している。即ち、この芯金28aは、断面L字形で全体を円環状に形成したもので、円輪部44とこの円輪部44の外周縁部を上記結合部21と反対側に向け直角に折り曲げて成る第三の嵌合筒部45とから成る。そして、このうちの第三の嵌合筒部45を上記ハブ4aの内端に内嵌した第二の嵌合筒部42の内側に締り嵌めで内嵌する事により、上記芯金28aを上記ハブ4aの内端部に、上記第二の芯金41を介して支持している。又、上記芯金28aを構成する円輪部44の内周縁部に、弾性材製のシールリップ29を、焼き付け、接着等により、全周に亙って添着している。
【0023】
尚、本例の場合、上記シールリング27aを構成する芯金28aは必ずしも磁性材製である必要はなく、非磁性材製であっても良い。但し、永久磁石13aから出る磁束の密度を高くして、センサの検出精度を高める為には、上記芯金28aも上記第二の芯金41と同様に磁性材製である事が好ましい。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の第1例を示す断面図。
【図2】 図1のA部拡大図。
【図3】 本発明の実施の形態の第2例を示す断面図。
【図4】 図3のB部拡大図。
【図5】 本発明の実施の形態の第3例を示す断面図。
【図6】 同第4例を示す断面図。
【図7】 図6のC部拡大図。
【図8】 従来構造の1例を示す断面図。
【符号の説明】
1 ナックル
2 取付孔
3 外輪
4、4a ハブ
5 回転輪
6 内輪
7 外輪軌道
8、8a 内輪軌道
9 玉
10 中心孔
11 等速ジョイント
12 出力軸
13、13a、13b 永久磁石
14 スリンガ
15 シールリング
16 支持板
17 回転フランジ
18 スピンドル
19 静止輪
20 保持器
21、21a 結合部
22 円形凸部
23 凹部
24 突き当て段部
25 ナット
26 シールド板
27 エンコーダ付環状部材
27a シールリング
28、28a 芯金
29、29a シールリップ
30、30a 円輪部
31 嵌合筒部
32、32a 円筒部
33、33a 鍔部
34 取付孔
35 センサユニット
36 挿入部
37 取付フランジ
38 ハーネス
39 凹溝
40 ガータベルト
41 第二の芯金
42 第二の嵌合筒部
43 エンコーダ付環状部材
44 円輪部
45 第三の嵌合筒部
51 面取り部

Claims (1)

  1. 回転輪に固定される小径の円筒部と、この円筒部の一端部から直径方向外方に向け直角に曲がって形成された円輪部と、この円輪部の外径側端縁部から上記小径の円筒部とは軸方向に関して反対側に曲がって形成された筒部と、この筒部の先端部を直径方向外方に向け直角に折り曲げる事により形成された外向フランジ状の鍔部とを備えた芯金と、この芯金の円輪部で、上記筒部側の面に固定された永久磁石と、この永久磁石に近接して配置される回転速度センサと、静止輪の一部に形成したこの回転速度センサを支持する円形凸部とを有する回転速度検出部のシール構造であって、上記芯金を構成する筒部が、この円形凸部の外周面に、同じく鍔部が、上記静止輪の一部でこの円形凸部の周囲に存在する側面に、それぞれ近接対向した状態で配置され、上記筒部及び鍔部が、上記回転速度センサの検出部及び上記永久磁石の周囲を覆っている回転速度検出部のシール構造
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