JP4492436B2

JP4492436B2 - 磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置

Info

Publication number: JP4492436B2
Application number: JP2005149601A
Authority: JP
Inventors: 康彦石井
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2025-05-23
Also published as: JP2006329661A

Description

本発明は磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置に関する。さらに詳しくは、回転体の回転速度や回転数等を検出するのに用いられる磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置に関する。

車両においてアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御するためには、前記車両の車輪の回転速度を検出する必要がある。このため、例えば前記車輪を車両の懸架装置に対して回転自在に支持する転がり軸受装置の外輪部材（固定軌道輪）の一端に嵌め込まれたカバーにセンサを取り付け、このセンサによって前記転がり軸受装置の内輪部材（回転軌道輪）に固定された着磁パルサーリングを検知することで、車輪の回転速度を検出することが行われている。そして、前記着磁パルサーリングは、一般に、内輪部材の外周面に固定される断面略Ｌ字状の芯金に接着剤で取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３４９３３１号公報

しかしながら、接着剤を用いて着磁パルサーリングを芯金に固着する場合、温度変化や湿分の浸入等による経年劣化により前記接着剤の接着力が低下し、着磁パルサーリングが芯金表面から離れたり、場合によっては芯金から剥がれ落ちたりする惧れがある。そうなると、車輪の回転速度を正確に検出できなくなるか、又は全く検出できなくなり、前述した車両制御に支障をきたすことになる。また、接着剤を用いる場合、当該接着剤が硬化するまで芯金と着磁パルサーリングを静置しておく必要があり、この硬化待ちの時間が無駄であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、着磁パルサーリングを強固に芯金に固定することができるとともに、サイクルタイムを短縮することができる磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置を提供することを目的としている。

本発明の磁気エンコーダは、Ｓ極とＮ極が円周方向に多極着磁されたリング状磁石と、このリング状磁石を支持する芯金とを備えた磁気エンコーダであって、
前記芯金が、回転軌道輪に固定される第１円筒部と、この第１円筒部の一端から径方向外側に延びる立板部と、この立板部先端から、前記第１円筒部と反対側に且つ当該第１円筒部と同軸に延びる第２円筒部とで構成されており、
前記芯金の第２円筒部の内周面を前記リング状磁石の外周に圧入することで、当該リング状磁石が芯金に固定されており、且つ
前記芯金の第２円筒部に周方向に沿って複数の切欠きが形成されており、この切欠きの付勢力によって前記リング状磁石が芯金に固定されていることを特徴としている。

本発明の磁気エンコーダでは、芯金の円筒部の内周面をリング状磁石外周に圧入することで、当該リング状磁石が芯金に固定されているので、従来の接着剤による固定とは異なり経年変化により固定がゆるくなることがなく、長期に亘り確実にリング状磁石を芯金に固定することができる。その結果、リング状磁石が芯金から剥がれる等の惧れがなく、安定して回転速度等を検出することができる。また、接着剤を使用しないので、当該接着剤の硬化待ちの時間がなくなり、その分だけサイクルタイムを短縮することができる。さらに、比較的高価である接着剤を使用しなくて済むので、その分コストダウンを図ることができる。

前記芯金の第２円筒部に周方向に沿って複数の切欠きが形成されており、この切欠きの付勢力によって前記リング状磁石が芯金に固定されているので、前記切欠きにより芯金の第２円筒部に弾性が付与され、この第２円筒部は外方に変形可能となる。このため、芯金の第２円筒部のリング状磁石への圧入を容易に行うことができ、また圧入後においては、第２円筒部の弾性力によってリング状磁石を強固に固定することができる。
また、前記芯金の第２円筒部が、外方に向けて凸状を呈する略樽形状であり、且つ、前記リング状磁石の外径側端部が、当該第２円筒部の内周面に対応する曲面に形成されているのが好ましい。第２円筒部の内周面及びリング状磁石の外径側端部を互いに対応する形状の曲面にすると、一旦当該リング状磁石が芯金の第２円筒部に嵌め込まれると、リング状磁石は容易に芯金から抜けることができず、リング状磁石は確実に芯金に固定される。

また、本発明の磁気エンコーダは、Ｓ極とＮ極が円周方向に多極着磁されたリング状磁石と、このリング状磁石を支持する芯金とを備えた磁気エンコーダであって、
前記芯金が、回転軌道輪に固定される第１円筒部と、この第１円筒部の一端から径方向外側に延びる立板部と、この立板部先端から、前記第１円筒部と反対側に且つ当該第１円筒部と同軸に延びる第２円筒部とで構成されており、
焼嵌めにより前記芯金の第２円筒部の内周面を前記リング状磁石の外周に圧接させることで、当該リング状磁石が芯金に固定されており、且つ
前記芯金の第２円筒部に周方向に沿って複数の切欠きが形成されており、この切欠きの付勢力によって前記リング状磁石が芯金に固定されていることを特徴としている。

この焼嵌めによる場合も、長期に亘り確実にリング状磁石を芯金に固定することができる等、前記圧入の場合と同様の効果を奏することができる。

本発明の転がり軸受装置は、固定軌道輪及び回転軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に配設される転動体とを備えた転がり軸受を有し、前記回転軌道輪の回転を検出するセンサが組み込まれた転がり軸受装置であって、前述した磁気エンコーダが、前記回転軌道輪と一体回転可能に取り付けられていることを特徴としている。

本発明の転がり軸受装置では、磁気エンコーダの芯金の円筒部の内周面をリング状磁石外周に圧入するか、又は焼嵌めすることで、当該リング状磁石が芯金に固定されているので、従来の接着剤による固定とは異なり経年変化により固定がゆるくなることがなく、長期に亘り確実にリング状磁石を芯金に固定することができる。その結果、リング状磁石が芯金から剥がれる等の惧れがなく、安定して回転速度等を検出することができる。また、接着剤を使用しないので、当該接着剤の硬化待ちの時間がなくなり、その分だけサイクルタイムを短縮することができる。さらに、比較的高価である接着剤を使用しなくて済むので、その分コストダウンを図ることができる。

本発明の磁気エンコーダによれば、着磁パルサーリングを強固に芯金に固定することができるとともに、サイクルタイムを短縮することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る転がり軸受装置Ｂの断面説明図であり、図２は本発明の一実施の形態に係る磁気エンコーダＥの説明図である。
転がり軸受装置Ｂは、車両における駆動輪側の車軸に用いられる複列アンギュラ玉軸受タイプの軸受を具備した軸受装置であり、車体取付用フランジ１を介してボルト２によりシャフトケース３に固定されるとともに、その内周面に複列の外輪軌道面４を有する、固定軌道輪である外輪部材５と、この外輪部材５の内径側において当該外輪部材５と同心に配置されるとともに、その外周面に複列の内輪軌道面６を有する、回転軌道輪である内輪部材７と、前記外輪部材５及び内輪部材７の各軌道面４、６間に転動自在に配設された複列の転動体であるボール８とを備えている。前記内輪部材７は、ハブ輪９と、このハブ輪９の車両インナ側（図１において右側）端部外径に嵌合された別体の内輪構成部材１０とで構成されており、当該内輪部材５は、複列のボール６を介して前記外輪部材３に対し回転自在となっている。前記ボール８は保持器１１によって内輪軌道面６において周方向に所定間隔で保持されており、また内輪部材７と外輪部材５との間の環状空間の両端はシール部１２、１３により密封されている。ドライブシャフト１４外周のスプライン部１４ａを前記ハブ輪９内周のスプライン部９ａに嵌合させるとともに、当該ドライブシャフト１４の先端にナット１５を締め付けることで、内輪部材７がドライブシャフト１４に固定されている。なお、２０は、ホイールやブレーキのロータ等の車輪側部材を車輪取付用フランジ２１に取り付けるためのボルトである。

前記内輪構成部材１０の車両インナ側端部の外周面には、断面略Ｌ字状の芯金１６が固定されており、この芯金１６の後述する立板部１６ｂの車両インナ側表面には、Ｓ極とＮ極が円周方向に多極着磁されたリング状磁石１７が配設されている。そして、このリング状磁石１７と芯金１６とで磁気エンコーダＥが構成されている。また、前記リング状磁石１７の車両インナ側には、センサ１８が配設されており、このセンサ１８は、その先端のセンサ素子１８ａが前記リング状磁石１７と所定の間隔を隔てて対向するよう配置されている。磁気エンコーダＥが内輪部材５とともに回転すると、前記センサ素子１８ａがリング状磁石１７からの軸受回転に応じた磁界の変化を検出し、さらにＥＣＵ等の制御部（図示せず）に検出信号を出力することにより、車輪の回転速度等が検知される。

本実施の形態の特徴は、前記リング状磁石１７が圧入により芯金１６に固定されていることである。より詳細には、前記芯金１６は、図２に示されるように、回転軌道輪である内輪部材７に固定される第１円筒部１６ａと、この第１円筒部１６ａの一端から径方向外側に延びる立板部１６ｂと、この立板部１６ｂ先端から、前記第１円筒部１６ａと反対側に且つ当該第１円筒部１６ａと同軸に延びる第２円筒部１６ｃとで構成されており、この第２円筒部１６ｃの内周面が前記リング状磁石１７外周に圧入されている。このため、従来の接着剤による固定とは異なり、温度変化や湿分の浸入等による経年変化により固定がゆるくなることがなく、長期に亘って強固にリング状磁石１７を芯金１６に固定することができる。その結果、リング状磁石１７が芯金１６から剥がれる等の惧れがなく、安定して回転速度等を検出することができる。また、接着剤を使用しないので、当該接着剤の硬化待ちの時間がなくなり、その分だけサイクルタイムを短縮することができる。さらに、比較的高価である接着剤を使用しなくて済むので、その分コストダウンを図ることができる。なお、前記第２円筒部１６ｃの締め代は、特に限定されるものではないが、例えば２０〜２００μｍ程度とすることができる。

また、圧入に代えて、焼嵌めにより前記芯金１６の第２円筒部１６ｃの内周面を前記リング状磁石１７外周に圧接させることで、当該リング状磁石１７を芯金１６に固定することもでき、この場合も、長期に亘って強固にリング状磁石１７を芯金１６に固定することができる等、圧入による固定と同様の効果を奏することができる。なお、固着力をさらに高めるために、圧入又は焼嵌めとともに、従来より用いられている各種接着剤を併用することもできる。

図３は本発明の磁気エンコーダの他の実施の形態を示しており、この磁気エンコーダでは、芯金１６の第２円筒部１６ｃが、外方に向けて凸状を呈する略樽形状であり、当該第２円筒部１６ｃに周方向に沿って複数の切欠き１９が形成されている。また、リング状磁石１７の外径側端部１７ａは、前記第２円筒部１６ｃの内周面（曲面）に対応する曲面に形成されている。そして、前記切欠き１９の付勢力によって前記リング状磁石１７が芯金１６に固定されている。前記切欠き１９は、特に限定されるものではないが、例えば２〜１０ｍｍ程度の間隔で周方向に沿って形成することができる。
本実施の形態では、前記切欠き１９により芯金１６の第２円筒部１６ｃに弾性が付与されるので、この第２円筒部１６ｃは外方に変形可能となる。これにより、芯金１６の第２円筒部１６ｃのリング状磁石１７への圧入を容易に行うことができ、また圧入後においては、第２円筒部１６ｃの弾性力によってリング状磁石１７を強固に固定することができる。この場合に、前記第２円筒部１６ｃの内周面及びリング状磁石１７の外径側端部１７ａは互いに対応する形状の曲面であるので、一旦当該リング状磁石１７が芯金１６の第２円筒部１６ｃに嵌め込まれると、リング状磁石１７は容易に芯金１６から抜けることができない。

なお、以上の説明では、複列アンギュラ玉軸受を具備した車両の駆動輪用軸受装置を例示しているが、本発明において転動体の種類や設置数等の軸受形式等はとくに限定されるものではなく、他のタイプの軸受を具備した転がり軸受装置に本発明を適用することができる。また、駆動輪に限らず、車両の従動輪用の軸受装置に適用することもできる。さらに、本発明の磁気エンコーダは、軸受装置以外の回転機器等の機械や装置に組み込むこともできる。

本発明の転がり軸受装置の一実施の形態の断面説明図である。本発明の磁気エンコーダの一実施の形態の説明図である。本発明の磁気エンコーダの他の実施の形態の説明図である。

符号の説明

５外輪部材
７内輪部材
８ボール（転動体）
１６芯金
１７リング状磁石
１８センサ
１９切欠き
Ｂ転がり軸受装置
Ｅ磁気エンコーダ

Claims

Ｓ極とＮ極が円周方向に多極着磁されたリング状磁石と、このリング状磁石を支持する芯金とを備えた磁気エンコーダであって、
前記芯金が、回転軌道輪に固定される第１円筒部と、この第１円筒部の一端から径方向外側に延びる立板部と、この立板部先端から、前記第１円筒部と反対側に且つ当該第１円筒部と同軸に延びる第２円筒部とで構成されており、
前記芯金の第２円筒部の内周面を前記リング状磁石の外周に圧入することで、当該リング状磁石が芯金に固定されており、且つ
前記芯金の第２円筒部に周方向に沿って複数の切欠きが形成されており、この切欠きの付勢力によって前記リング状磁石が芯金に固定されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
前記芯金の第２円筒部が、外方に向けて凸状を呈する略樽形状であり、且つ、前記リング状磁石の外径側端部が、当該第２円筒部の内周面に対応する曲面に形成されている請求項１に記載の磁気エンコーダ。
Ｓ極とＮ極が円周方向に多極着磁されたリング状磁石と、このリング状磁石を支持する芯金とを備えた磁気エンコーダであって、
前記芯金が、回転軌道輪に固定される第１円筒部と、この第１円筒部の一端から径方向外側に延びる立板部と、この立板部先端から、前記第１円筒部と反対側に且つ当該第１円筒部と同軸に延びる第２円筒部とで構成されており、
焼嵌めにより前記芯金の第２円筒部の内周面を前記リング状磁石の外周に圧接させることで、当該リング状磁石が芯金に固定されており、且つ
前記芯金の第２円筒部に周方向に沿って複数の切欠きが形成されており、この切欠きの付勢力によって前記リング状磁石が芯金に固定されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
固定軌道輪及び回転軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に配設される転動体とを備えた転がり軸受を有し、前記回転軌道輪の回転を検出するセンサが組み込まれた転がり軸受装置であって、請求項１に記載の磁気エンコーダが、前記回転軌道輪と一体回転可能に取り付けられていることを特徴とする転がり軸受装置。
前記芯金の第２円筒部が、外方に向けて凸状を呈する略樽形状であり、且つ、前記リング状磁石の外径側端部が、当該第２円筒部の内周面に対応する曲面に形成されている請求項３に記載の磁気エンコーダ。
固定軌道輪及び回転軌道輪と、これら両軌道輪間に転動自在に配設される転動体とを備えた転がり軸受を有し、前記回転軌道輪の回転を検出するセンサが組み込まれた転がり軸受装置であって、請求項３に記載の磁気エンコーダが、前記回転軌道輪と一体回転可能に取り付けられていることを特徴とする転がり軸受装置。