JP4565943B2 - 回転センサ付き軸受装置 - Google Patents

Description

この発明は、アンチロックブレーキ装置を備えた自動車の車輪用軸受や、その他各種の機器の軸受として用いられる回転センサ付き軸受装置に関し、特にそのセンサキャップやセンサコネクタの取付構造に係る。

アンチロックブレーキ装置（ＡＢＳ）は、低摩擦路やパニックブレーキ時のタイヤロックを検知し、ブレーキを緩めてタイヤグリップを確保することで、操舵安定性を得るものである。タイヤロックを検知するＡＢＳセンサは、車輪用軸受装置に設けられる。
このような車輪用軸受装置に設けられるパッシブ型ＡＢＳセンサとして、アニューラ型回転センサが提案されている（例えば特許文献１，２）。このアニューラ型回転センサは、多極磁石を有する磁気エンコーダと、前記多極磁石に対向するコイルを内蔵した磁気センサとからなり、磁気エンコーダの回転に伴って磁気センサを通る磁束が変化することでコイルに電圧が誘起され、これにより車輪の回転が検出される。

また、図６のように、上記構成の磁気センサ３６をコネクタピン４３と一体に樹脂モールドして概形が円筒状のセンサコネクタ４２を成型し、このセンサコネクタ４２を底付きの円筒状に形成されたセンサキャップ３２に圧入嵌合するものが提案されている。これは図７のようにセンサコネクタ４２をセンサキャップ３２に組み付け、センサキャップ３２を車輪用軸受装置の固定側軌道輪に圧入嵌合することにより、センサキャップ３２を介して磁気センサ３６を固定側軌道輪に固定したものである。この場合、車輪用軸受装置の回転側軌道輪に磁気エンコーダが前記磁気センサ３６に対向させて固定される。
特開平５−２６４５６２号公報 特開平８−２８５８７９号公報

しかし、図６および図７に示す構造のものでは、センサコネクタ４２の外径が全周にわたり所定の締代を持ってセンサキャップ３２の内周に圧入し、センサコネクタ４２の端部をセンサキャップ３２の底面に突き当てることで、センサコネクタ４２をセンサキャップ３２に組み付けている。そのため、センサコネクタ４２の外径寸法やセンサキャップ３２の内径寸法のばらつきにより、圧入締代が大きくばらつき、その結果として圧入荷重にばらつきが生じて組付け作業が困難になる。
また、センサコネクタ４２の端部をセンサキャップ３２の底面に突き合わせることで、センサコネクタ４２の軸方向の位置決めが図られているので、軸方向位置の微調整が必要になった場合に、センサコネクタ４２を更に深く押し込むことでその微調整を行おうとしても無理となる場合がある。

この発明の目的は、センサキャップへのセンサコネクタの圧入嵌合が、寸法ばらつきがあっても容易に行える回転センサ付き軸受装置を提供することである。

この発明の回転センサ付き軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材と、上記軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複数の転動体と、回転センサとを備え、前記回転センサは、前記内方部材の一端の外周に設けられて円周方向に磁気特性が変化する環状の磁気エンコーダと、前記外方部材にセンサキャップおよびセンサコネクタを介して取付けられて前記磁気エンコーダと対向する環状の磁気センサとでなり、前記磁気センサが前記磁気エンコーダに対して軸方向に向けて対面するアキシアル型であり、前記磁気センサは、コイルを内蔵した磁性体リングであって、この磁性体リングは、軸方向に向けて開口する溝形の断面形状とされた１つのリング状部材と、このリング状部材の外径部および内径部にそれぞれ嵌合した断面Ｌ字状の２つのリング状部材とで断面が略方形のリング体とされ、前記断面Ｌ字状の２つのリング状部材の側板部分が前記磁気エンコーダと対面し、前記断面Ｌ字状の２つのリング状部材の前記磁気エンコーダと対面する側面部分には、互いに径方向に対向して延びる櫛歯状の爪が形成されていて、この２組の各爪は、円周方向に隙間を介して所定のピッチで交互に配列され、前記センサキャップは、底付きの円筒状に形成されて開口側の端部が前記外方部材の内周または外周に嵌合するものであり、前記センサコネクタは前記環状の磁気センサと一体に樹脂でインサート成形され外周が多角形状とされて、前記センサキャップの内周に圧入状態に嵌合することを特徴とする。上記多角形状の角数は、例えば６角ないし十数角、あるいは数十角とされる。また、上記多角形状の各角部は、丸みを持つ断面としても良い。

この構成によると、センサキャップは、外方部材への嵌合が容易に行えるように円筒状とされている。この円筒状のセンサキャップの内周に圧入状態に嵌合させるセンサコネクタは、その外周を多角形状としているので、センサキャップの内径寸法やセンサコネクタの外径寸法にばらつきがあっても、センサキャップへのセンサコネクタの圧入締代が全体的に少なく、圧入荷重を小さくできる。その結果、センサキャップへのセンサコネクタの圧入嵌合を容易に行うことができる。

この発明において、前記センサコネクタの、センサキャップ底面との対向側幅面に、前記センサキャップ底面に当接する突起を設けても良い。この突起を設けることで、センサコネクタのセンサキャップに対する進入深さの位置決めがより容易に行える。

前記突起は、前記センサコネクタをセンサキャップに圧入した状態で、センサキャップ底面に押し当てられる荷重により潰れ状態に塑性変形するものとすることが好ましい。
この構成の場合、センサキャップ底面に前記突起が当たった後も押し込み荷重を加えることで、前記突起が荷重により潰され、さらに深く押し込むことができる。そのため、突起でセンサコネクタの進入位置を規制しながら、センサコネクタの軸方向位置決めの微調整が必要な場合に、センサコネクタを強く押し込むことで、その微調整を容易に行うことができる。

この発明において、前記磁気センサはコイルを内蔵した磁性体リングであっても良い。コイルを内蔵した磁性体リングであると、磁気エンコーダの回転によりコイルに起電力が発生する。そのため、検出動作に給電が不要なパッシブ型の磁気センサとできる。

この発明において、外方部材および内方部材が、前記軌道面を複列に有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置であっても良い。この構成の場合、車輪用軸受装置への回転センサの取付けを容易に行うことができる。

この発明の回転センサ付き軸受装置は、内周に軌道面を有する外方部材と、上記軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複数の転動体と、回転センサとを備え、前記回転センサは、前記内方部材の一端の外周に設けられて円周方向に磁気特性が変化する環状の磁気エンコーダと、前記外方部材にセンサキャップおよびセンサコネクタを介して取付けられて前記磁気エンコーダと対向する環状の磁気センサとでなり、前記磁気センサが前記磁気エンコーダに対して軸方向に向けて対面するアキシアル型であり、前記磁気センサは、コイルを内蔵した磁性体リングであって、この磁性体リングは、軸方向に向けて開口する溝形の断面形状とされた１つのリング状部材と、このリング状部材の外径部および内径部にそれぞれ嵌合した断面Ｌ字状の２つのリング状部材とで断面が略方形のリング体とされ、前記断面Ｌ字状の２つのリング状部材の側板部分が前記磁気エンコーダと対面し、前記断面Ｌ字状の２つのリング状部材の前記磁気エンコーダと対面する側面部分には、互いに径方向に対向して延びる櫛歯状の爪が形成されていて、この２組の各爪は、円周方向に隙間を介して所定のピッチで交互に配列され、前記センサキャップは、底付きの円筒状に形成されて開口側の端部が前記外方部材の内周または外周に嵌合するものであり、前記センサコネクタは前記環状の磁気センサと一体に樹脂でインサート成形され外周が多角形状とされ、前記センサキャップの内周に圧入状態に嵌合するものとしたため、センサキャップの内径寸法やセンサコネクタの外径寸法にばらつきがあっても、センサキャップへのセンサコネクタの圧入締代が全体的に少なくなり、センサキャップへのセンサコネクタの圧入嵌合を容易に行うことができる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図６と共に説明する。この実施形態は第３世代型で内輪回転のものであって、従動輪支持用の軸受装置に適用した例である。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。この回転センサ付き軸受装置は、内周に複列の軌道面６，７を有する外方部材１と、これら軌道面６，７にそれぞれ対向する軌道面８，９を有する内方部材２と、軌道面６，８間、および軌道面７，９間に介在した複数の転動体３とを備える。外方部材１は、一端に車体取付フランジ１ａを有し、この車体取付フランジ１ａを介して車体のナックル（図示せず）等に取付けられる。

内方部材２は、車輪取付フランジ２ａを有し、この車輪取付フランジ２ａに車輪（図示せず）がボルト１４で取付けられる。この軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされ、背面合わせとなるように各軌道面６〜９の接触角が形成されている。転動体３は各列毎に保持器１０で保持されている。前記のアウトボード側の転動体３の外側において、外方部材１と内方部材２との間の環状空間がシール部材１１によりシールされている。

内方部材２は、車輪取付フランジ２ａを一体に有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２Ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪２Ｂとでなり、内輪２Ｂはハブ輪２Ａの端部の加締によって軸方向に固定されている。これらハブ輪２Ａおよびハブ内輪２Ｂのそれぞれに、上記複列の軌道面８，９のうちの各列の軌道面８，９が形成されている。

外方部材１には、この軸受装置のインボード側の端部全体を覆うセンサキャップ１２が取付けられ、このセンサキャップ１２の内側に、外方部材１と内方部材２の相対回転によって発電する回転センサ４が配置されている。このセンサキャップ１２により、外部から軸受装置内への浸水が防止される。

図２に示すように、センサキャップ１２は、外径側に突出する鍔部１２ａを有する底付き円筒状のものであり、一端部はコネクタ突出孔１２ｂを除き閉鎖された底面１２ｃとされている。このセンサキャップ１２は、その鍔部１２ａを治具で軸方向に押すことにより、開口側の端部を外方部材１の内径面に嵌合させると共に、鍔部１２ａを外方部材１の端面に押し付けて外方部材１に取付けられる。キャップ鍔部１２ａの側面は、外方部材１の端面に密着させるために平坦面とされている。
なお、センサキャップ１２の外方部材１への取付けは、センサキャップ１２の開口側の端部を外方部材１の外径面に嵌合させて行うようにしても良い。

回転センサ４はアニューラ型のものであって、多極磁石１８を有する磁気エンコーダ１５と、磁気ヨーク２０内にコイル１９を内蔵した磁性体リングからなる磁気センサ１６とで構成される。この回転センサ４は、磁気センサ１６が磁気エンコーダ１５の多極磁石１８に対して軸方向に向けて対面するアキシアル型とされている。

磁気エンコーダ１５は、金属製の環状の芯金１７と、この芯金１７の表面に周方向に沿って設けられた多極磁石１８とでなる。多極磁石１８は、図５のように円周方向に多数の磁極Ｎ，Ｓが所定のピッチで交互に並ぶディスクからなる。芯金１７は、円筒部と、その一端から外径側へ延びる立板部とでなる断面Ｌ字状の円環とされている。多極磁石１８はリング状のゴム磁石からなり、芯金１７の立板部のインボード側に向く側面に加硫接着される。多極磁石１８にはプラスチック磁石や焼結磁石を用いても良い。さらには、多極磁石１８として、フェライトや、Ｎｄ系，ＳｍＦｅ系の希土類磁石を用いても良い。

磁気センサ１６の磁気ヨーク２０は、図２のように、断面Ｌ字状の２つのリング状部材２０Ａ，２０Ｂと、軸方向に向けて開口する溝形の断面形状とされた１つのリング状部材２０Ｃを互いに嵌合させることで、断面が略方形のリング体とされている。すなわち、リング状部材２０Ａの外径部とリング状部材２０Ｃの外径部とを互いに隙間ができないように嵌合させると共に、リング状部材２０Ｂの内径部とリング状部材２０Ｃの内径部とを互いに隙間ができないように嵌合させることで、断面が略方形のリング体とされている。このように磁気ヨーク２０を構成することで、磁気ヨーク２０の内部の磁気回路における前記嵌合部での磁気抵抗が小さく抑えられる。

２つのリング状部材２０Ａ，２０Ｂの前記多極磁石１８と対面する側面部分には、図３のように、互いに径方向に対向して延びる櫛歯状の爪２１ａ，２１ｂが形成されている。この２組の各爪２１ａ，２１ｂは、円周方向に隙間を介して所定のピッチで交互に配列され、その配列ピッチは、対面する多極磁石１８の磁極Ｎ，Ｓと同じ配列ピッチとされている。このように各爪２１ａ，２１ｂが、一方の周縁から他方の周縁近くまで延びているので、多極磁石１８の磁極Ｎ，Ｓと対向する面積を大きくすることができ、それだけ磁気ヨーク２０に導かれる磁束を多くすることができる。

また、磁気ヨーク２０には、その内部から外側に向けて金属製コネクタピン２３が延びており、このコネクタピン２３の内端に磁気ヨーク２０内のコイル１９が接続されている。コネクタピン２３は磁気ヨーク２０の外部で折り曲げられて、軸方向に延びている。磁気ヨーク２０内のコイル１９はコイルボビン２４に巻かれている。
このように構成された磁気センサ１６およびコネクタピン２３と一体に、センサコネクタ２２が樹脂でインサート成型されている。このセンサコネクタ２２における前記コネクタピン２３の延長部を覆う部分は、センサキャップ１２におけるコネクタ突出孔１２ｂに嵌合してキャップ外に突出する結合部２２ａとされている。この結合部２２ａに外部の他のコネクタ（図示せず）が結合されて磁気センサ１６の信号が外部に出力される。

センサコネクタ２２は、図４（Ａ）に正面図で示すように外周が多角形状とされ、図２および図３に示すように前記センサキャップ１２の内周に圧入状態に嵌合される。センサコネクタ２２の、前記センサキャップ１２の底面１２ｃとの対向側幅面には、図４（Ｂ），（Ｃ）に背面図および底面図で示すように、センサキャップ底面１２ｃに当接する突起２２ｂが設けられている。この突起２２ｂは、センサコネクタ２２を前記センサキャップ１２に圧入した状態で、センサキャップ底面１２ｃに押し当てられる荷重により潰れ状態に塑性変形が可能なものとされている。

センサキャップ１２の外方部材１への取付けは、図２および図３のようにセンサキャップ１２にセンサコネクタ２２を圧入嵌合させた状態で行われる。これにより磁気センサ１６が、センサキャップ１２およびセンサコネクタ２２を介して外方部材１に取付けられて、内方部材２に取付けられた磁気エンコーダ１５の多極磁石１８と軸方向に対向する。

上記構成の作用を説明する。回転センサ４の磁気エンコーダ１５が取付けられた内方部材２が車輪と一体に回転すると、磁気エンコーダ１５と磁気センサ１６の相対回転により、磁気センサ１６のコイル１９に車輪回転数に比例した周波数の電圧が誘導され、これが回転信号として磁気センサ１６から出力される。その出力はセンサコネクタ２２のコネクタピン２３を介して外部に取り出される。

この回転センサ付き軸受装置では、円筒状のセンサキャップ１２の内周に圧入状態に嵌合するセンサコネクタ２２の外周を多角形状としているので、センサキャップ１２の内径寸法やセンサコネクタ２２の外径寸法にばらつきがあっても、センサキャップ１２へのセンサコネクタ２２の圧入締代が全体的に少なくなり、それだけ圧入荷重を小さくすることができる。その結果、センサキャップ１２へのセンサコネクタ２２の圧入嵌合を容易に行うことができる。これにより、車輪用軸受装置への回転センサ４の取付けを容易に行うことができる。

センサコネクタ２２は、その一方の幅面がセンサキャップ底面１２ｃに突き当たるところまでセンサキャップ１２に圧入することにより、センサキャップ１２に対する軸方向の位置決めがなされる。このとき、センサコネクタ２２のセンサキャップ底面１２ｃに対向する幅面に、センサキャップ底面１２ｃに当接する突起２２ｂが設けられているので、この突起２２ｂが当接することで、一応の位置決めがなされる。
しかし、センサキャップ底面１２ｃに突起２２ｂが当たった後も押し込み荷重を加えることで、突起２２ｂが荷重により潰され、さらに深く押し込むことができる。そのため、突起２２ｂでセンサコネクタ２２の進入位置の一応の位置決めを行いながら、微調整が必要な場合には、センサコネクタ２２を強く押し込むことで、その微調整を容易に行うことができる。

なお、前記実施形態は車輪用軸受装置に適用した場合につき説明したが、この発明は、深溝玉軸受など、転がり軸受一般に適用することができる。

この発明の一実施形態にかかる回転センサ付き軸受装置の断面図である。 その回転センサにおける磁気センサの支持構造を示す縦断面図である。 同磁気センサの支持構造の正面図である。 （Ａ）は磁気センサが一体に設けられたセンサコネクタの正面図、（Ｂ）は同センサコネクタの背面図、（Ｃ）は同コネクタセンサの底面図である。 磁気エンコーダにおける多極磁石の正面図である。 従来例におけるセンサキャップへのセンサコネクタの圧入作業の説明図である。 同従来例におけるセンサキャップへのセンサコネクタ圧入嵌合状態を示す断面図である。

符号の説明

１…外方部材
２…内方部材
３…転動体
４…回転センサ
６〜９…軌道面
１２…センサキャップ
１２ｃ…センサキャップ底面
１５…磁気エンコーダ
１６…磁気センサ
１９…コイル
２２…センサコネクタ
２２ｂ…突起

Claims (4)

1. 内周に軌道面を有する外方部材と、上記軌道面に対向する軌道面を外周に有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複数の転動体と、回転センサとを備え、
   前記回転センサは、前記内方部材の一端の外周に設けられて円周方向に磁気特性が変化する環状の磁気エンコーダと、前記外方部材にセンサキャップおよびセンサコネクタを介して取付けられて前記磁気エンコーダと対向する環状の磁気センサとでなり、前記磁気センサが前記磁気エンコーダに対して軸方向に向けて対面するアキシアル型であり、前記磁気センサは、コイルを内蔵した磁性体リングであって、この磁性体リングは、軸方向に向けて開口する溝形の断面形状とされた１つのリング状部材と、このリング状部材の外径部および内径部にそれぞれ嵌合した断面Ｌ字状の２つのリング状部材とで断面が略方形のリング体とされ、前記断面Ｌ字状の２つのリング状部材の側板部分が前記磁気エンコーダと対面し、前記断面Ｌ字状の２つのリング状部材の前記磁気エンコーダと対面する側面部分には、互いに径方向に対向して延びる櫛歯状の爪が形成されていて、この２組の各爪は、円周方向に隙間を介して所定のピッチで交互に配列され、前記センサキャップは、底付きの円筒状に形成されて開口側の端部が前記外方部材の内周または外周に嵌合するものであり、前記センサコネクタは前記環状の磁気センサと一体に樹脂でインサート成形され外周が多角形状とされて、前記センサキャップの内周に圧入状態に嵌合することを特徴とする回転センサ付き軸受装置。
2. 請求項１において、前記センサコネクタの、前記センサキャップ底面との対向側の幅面に、前記センサキャップ底面に当接する突起を設けた回転センサ付き軸受装置。
3. 請求項２において、前記突起は、前記センサコネクタを前記センサキャップに圧入した状態で、センサキャップ底面に押し当てられる荷重により潰れ状態に塑性変形するものとした回転センサ付き軸受装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、外方部材および内方部材が、前記軌道面を複列に有し、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置である回転センサ付き軸受装置。

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