JP5327367B2 - 自動二輪車の車輪用回転速度検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動二輪車（原動機付自転車を含む）の車輪の回転速度を求める為の、自動二輪車の車輪用回転速度検出装置の改良に関する。具体的には、回転速度検出の為のエンコーダ及び回転検出センサの設置部分への異物の侵入防止を図る為のシール装置の構造を改良して、設計の自由度が高く、しかもシール性の良好な構造の実現を意図したものである。

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。但し、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ユニットに比べて、自動二輪車用の車輪支持用玉軸受ユニットは、相当に小型である。
(2) 四輪自動車用の車輪支持用玉軸受ユニット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ユニット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、特許請求の範囲に記載した軸部材である、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、特許請求の範囲に記載した外径側部材である、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。

上述の様な自動二輪車の車輪支持部に組み込む、ＡＢＳ制御用の回転速度検出装置を構成する為の転がり軸受として、特許文献１には、図４〜５に示す様な、エンコーダ付玉軸受８が記載されている。このエンコーダ付玉軸受８は、外輪９と、内輪１０と、複数個の玉１１と、エンコーダ付シールリング１２とを備える。上記エンコーダ付玉軸受８は、使用時に、例えば上述の図３に示した様に、上記支持軸３の外周面と上記ハブ６の内周面との間に組み付けて、この支持軸３の周囲にこのハブ６を回転自在に支持する。尚、上記図３の構造に関して本発明を適用する場合には、この図３に示した１対の玉軸受４、４のうちの一方の玉軸受のみを、上記エンコーダ付玉軸受８とする。他方の玉軸受は、エンコーダを備えない、一般的な玉軸受とする。

又、回転検出センサ１３は、図５に示す様に、上記支持軸３に支持する。即ち、この支持軸３の軸方向中間部で、上記エンコーダ付玉軸受８に組み込んだエンコーダ１４の被検出面（軸方向外側面）に対向する部分に外嵌固定した円環状のホルダ部材１５に、上記回転検出センサ１３を保持する。又、このホルダ部材１５と上記エンコーダ付玉軸受８の内輪１０との間には間座１６を挟持して、上記エンコーダ１４の被検出面と上記回転検出センサ１３の検出部との距離を適正に規制する。

上述の様な特許文献１に記載された構造の場合、外部空間から上記エンコーダ１４及び上記回転検出センサ１３を設置した部分への異物侵入防止の為のシールに就いては、特に考慮してはいない。一方、上記エンコーダ１４と上記回転検出センサ１３とを磁気特性の変化により回転速度検出を行う構造とした場合、上記エンコーダ１４の被検出面や上記回転検出センサ１３の検出部に磁性粉等の異物が付着すると、上記回転速度検出の信頼性確保が難しくなる。例えば、上記エンコーダ１４を、永久磁石製で、被検出面にＳ極とＮ極とを円周方向に関して交互に配置したものを使用した場合、この被検出面に磁性粉が付着し易く、しかも、付着した場合には、上記回転速度検出の信頼性が悪化する。

これに対して特許文献２、３には、単列或いは複列の玉軸受の内部空間に、エンコーダだけでなく回転検出センサも組み込み、この内部空間の開口端部をシールリングにより塞いだ構造が記載されている。この様な特許文献２、３に記載した構造によれば、外部空間から上記エンコーダ及び回転検出センサを組み込んだ内部空間への異物侵入を防止して、回転速度検出の信頼性確保を図れる。但し、上記特許文献２、３に記載した構造の場合には、内部空間に、エンコーダだけでなく回転検出センサも組み込む必要上、特殊、且つ、軸方向寸法が嵩む、大型の玉軸受を使用する必要がある。この様な構造は、製造コストが嵩むだけでなく、設置空間が限られた、自動二輪車の車輪用回転速度検出装置としては、大型の自動二輪車の場合を除き、必ずしも適切な構造とは言えない。

特開２００７−２８５５１４号公報 特開２００７−１３９０７５号公報 特開２００７−２１１８４０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、小型且つ低コストで構成できて、しかも、設計の自由度が高く、且つ、回転速度検出の為のエンコーダ及び回転検出センサの設置部分への異物の侵入防止に関するシール性が良好な構造を実現すべく発明したものである。

本発明の自動二輪車の車輪用回転速度検出装置は、前述の特許文献１に記載された自動二輪車の車輪用回転速度検出装置と同様に、中心軸部材と、外径側部材と、転がり軸受と、エンコーダと、回転検出センサとを備える。
このうちの中心軸部材は、車輪と同心に設けられており、少なくとも中間部外周面が円筒状である。この様な中心軸部材は、一般的には、ホークの先端部にその両端部を支持固定された、固定軸である。
又、上記外径側部材は、上記中心軸部材の周囲にこの中心軸部材と同心に設けられたもので、少なくとも中間部内周面が円筒状である。この様な外径側部材は、一般的には、車輪の中心部に設けられてこの車輪と共に回転するハブである。
又、上記転がり軸受は、上記中心軸部材の外周面と上記外径側部材の内周面との間に設けられて、これら中心軸部材と外径側部材との相対回転を自在とする。この様な転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有し、上記中心軸部材に外嵌固定された内輪と、内周面に外輪軌道を有し、上記外径側部材に内嵌固定された外輪と、この外輪軌道と上記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、この外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備える。
又、上記エンコーダは、被検出面（一般的には軸方向側面）の磁気特性を円周方向に関して交互に変化させたもので、上記外輪の端部内周面に、この外輪と同心に支持固定されている。
更に、上記回転検出センサは、上記エンコーダの回転に伴って変化する信号を出力するもので、上記中心軸部材と上記外径側部材とのうちの回転しない部材である静止側部材の一部に、環状のホルダ部材により、上記転がり軸受の構成部材と独立して、検出部を上記エンコーダの被検出面に（０．５〜２mm程度の検出隙間を介して軸方向に）近接対向させた状態で、支持固定されている。

特に、本発明の自動二輪車の車輪用回転速度検出装置に於いては、何れも、上記シールリングは、金属板を曲げ形成する事により、円輪部の外周縁部に外径側円筒部を設けた芯金と、この円輪部の内周縁部に全周に亙って添着された弾性材製のシールリップとを備えるもので、このうちの芯金は、上記外径側円筒部を上記外輪の端部に内嵌する事により、この外輪の端部に支持固定されており、上記シールリップの先端縁は、上記内輪の表面に摺接させている。
又、上記エンコーダは、上記芯金の円輪部のうちで上記軸受内部空間と反対側の側面に添着されている。

又、請求項１に記載した発明の場合には、上記ホルダ部材は、金属板を曲げ形成する事により、円輪部の内周縁に上記内輪と反対側に折れ曲がった内径側円筒部を形成して成るもので、この内径側円筒部を上記中心軸部材に外嵌する事により、この中心軸部材に支持固定されている。
又、上記回転検出センサは、上記ホルダ部材の円輪部に形成した取付孔に挿通した状態で、この円輪部に支持固定されている。
更に、上記ホルダ部材の外周縁に全周に亙って添着した第二のシールリップの先端縁を上記外輪の軸方向端面に、全周に亙って摺接させている。

これに対して、請求項２に記載した発明の場合には、上記ホルダ部材は、合成樹脂と硬質ゴムとのうちから選択される弾性材を射出成形する事により、全体を円輪状としたもので、上記中心軸部材に外嵌する事により、この中心軸部材に支持固定されている。
又、上記回転検出センサは、上記ホルダ部材に保持固定している。
更に、上記ホルダ部材のうちで上記外輪の軸方向端面に対向する内側面の外周縁部に全周に亙って形成した第二のシールリップの先端縁を上記外輪の軸方向端面に、全周に亙って摺接させている。

上述の様に構成する本発明の自動二輪車の車輪用回転速度検出装置によれば、小型且つ低コストで構成できて、しかも、設計の自由度が高く、しかも回転速度検出の為のエンコーダ及び回転検出センサの設置部分への異物の侵入防止に関するシール性が良好な構造を実現できる。
先ず、回転速度検出の為に必要なエンコーダと回転検出センサとのうち、転がり軸受を構成する回転側軌道輪に組み付ける部材はエンコーダのみである。このエンコーダは、例えば円輪状に造る事で、軸方向寸法を小さく（薄く）できる為、上記回転側軌道輪の軸方向寸法を特に大きくしなくても、この回転側軌道輪に組み付けられる。これに対して、上記エンコーダに比べて軸方向寸法が嵩む上記回転検出センサは、静止側部材の一部に、環状のホルダ部材により、上記転がり軸受の構成部材と独立した状態で支持固定している。従って、上記転がり軸受として軸方向に関して対称な構造を有するものの如く、汎用の転がり軸受を使用可能になる等、回転速度検出装置を設置する事に伴い、この転がり軸受全体として、軸方向寸法や製造コストが嵩む事はない。
又、上記回転検出センサを、上記ホルダ部材により上記静止側部材の一部に支持固定しているので、この回転検出センサの設置部分の設計を、上記転がり軸受部分の設計とは、ほぼ独立して行える。この為、各種自動二輪車の車輪の回転速度検出を効果的に行う為の、自動二輪車の車輪用回転速度検出装置の設計を容易に行える。
更に、上記回転側軌道輪と上記ホルダ部材との間に全周に亙って設けた第二のシールリップが、上記エンコーダ及び回転検出センサの設置部分への異物の侵入を防止して、これらエンコーダと回転検出センサとの組み合わせによる回転検出の信頼性向上を図れる。

本発明の実施の形態の第１例を示す部分断面図。 同第２例を示す部分断面図。 自動二輪車の車輪の回転支持部の１例を示す断面図。 従来から知られているエンコーダ付玉軸受の１例を示す部分断面図。 従来から知られている自動二輪車の車輪用回転速度検出装置の１例を示す部分略断面図。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合には、前述の図４に示した従来構造の場合と同様のエンコーダ付玉軸受８を使用する。このエンコーダ付玉軸受８は、外輪９と、内輪１０と、複数個の玉１１と、エンコーダ付シールリング１２とを備える。そして、このうちの内輪１０を回転しない支持軸３に外嵌固定すると共に、上記外輪９をハブ６（図３参照）に内嵌固定して、この支持軸３の周囲にこのハブ６を回転自在に支持する。上記エンコーダ付シールリング１２は、軟鋼板等の磁性金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成した芯金１７と、エンコーダ１４と、シールリップ１８とを備える。この芯金１７は、外周縁部に形成した外径側円筒部１９を上記外輪９の端部に、締り嵌めで内嵌しており、この状態で上記シールリップ１８の先端縁を、上記内輪１０の端部外周面に、全周に亙って摺接させている。このシールリップ１８は、上記各玉１１の設置部分に存在するグリースが、上記エンコーダ１４と次述する回転検出センサ１３との設置部分に入り込むのを防止する役目を有する。又、上記エンコーダ１４は、ゴム磁石製、或いはプラスチック磁石製で、被検出面である軸方向外側面にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。この様な上記エンコーダ１４は、上記芯金１７の外側面（玉１１を設置したのと反対側の面で、図１の右側面）に、加硫接着、成形接着、或いは別体として成形後に接着する等により、接合固定している。尚、上記芯金１７は、磁性金属板である事が好ましいが、非磁性金属板とする事もできる。

又、上記回転検出センサ１３は、環状のホルダ部材１５ａにより、上記支持軸３の軸方向中間部で、上記エンコーダ付玉軸受８に組み込んだエンコーダ１４の被検出面（軸方向外側面）に対向する部分に支持している。上記ホルダ部材１５ａは、軟鋼板、ステンレス鋼板等の金属板を曲げ形成する事により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したもので、円輪部２０と、この円輪部２０の内周縁部から軸方向外側（玉１１を設置したのと反対側、図１の右側）に折れ曲がった内径側円筒部２１とから成る。上記回転検出センサ１３は、この様なホルダ部材１５ａの円輪部２０の径方向中間部の円周方向１個所位置に形成した取付孔に挿通した状態でこの円輪部２０に対し、接着、ねじ止め等により支持固定している。この円輪部２０に対する上記回転検出センサ１３の取付位置関係は、適切に規制している。又、上記外輪９に対する上記エンコーダ付シールリング１２の取付位置は、この外輪９の軸方向端面２２と上記芯金１７の外径側円筒部１９の先端縁とを同一平面上に位置させる事により規制している。又、上記ホルダ部材１５ａの円輪部２０と上記内輪１０との間には間座１６を挟持して、これら円輪部２０と内輪１０との軸方向に関する位置関係を規制している。更に、この内輪１０と上記外輪９との軸方向に関する位置関係も、一義的に規制している。これらにより、上記エンコーダ１４の被検出面と上記回転検出センサ１３の検出部との距離を適正に規制している。

更に、上記ホルダ部材１５ａを構成する円輪部２０の外周縁に、特許請求の範囲に記載したシール部材に相当する、第二のシールリップ２３を、加硫接着等により、全周に亙って添着している。そして、この第二のシールリップ２３の先端縁を、上記外輪９の軸方向端面２２に、全周に亙って摺接させている。この第二のシールリップ２３の締め代に関しても、上記間座１６により、適正に規制している。尚、上記軸方向端面２２は、平滑面に研磨加工して、上記第二のシールリップ２３によるシール性の確保と、この第二のシールリップ２３の先端縁の摩耗防止とを図っている。

上述の様に構成する本例の自動二輪車の車輪用回転速度検出装置の構造の場合、回転速度検出の為に必要な上記エンコーダ１４と上記回転検出センサ１３とのうち、前記エンコーダ付玉軸受８を構成する外輪９に組み付ける部材は、上記エンコーダ１４のみである。このエンコーダ１４は、円輪状に造る事で、軸方向寸法を小さく（薄く）できて、グリースの漏れ防止用等の為に、元々必要であった前記シールリップ１８を設置する為の前記芯金１７の径方向中間部に、この芯金１７の外径側円筒部１９よりも軸方向に突出しない状態で組み付けられる。この為、上記外輪９の軸方向寸法を特に大きくしなくても、この外輪９に組み付けられる。これに対して、上記エンコーダ１４に比べて軸方向寸法が嵩む上記回転検出センサ１３は、支持軸３の一部に、環状のホルダ部材１５ａにより、上記エンコーダ付玉軸受８の構成部材と独立した状態で支持固定している。従って、このエンコーダ付玉軸受８を構成する玉軸受として、軸方向に関して対称な構造を有するものの如く、汎用の転がり軸受を使用できる。この結果、回転速度検出装置を設置する事に伴って、上記エンコーダ付玉軸受８全体として、軸方向寸法や製造コストが嵩む事はない。

又、上記回転検出センサ１３を、上記ホルダ部材１５ａにより上記支持軸３の一部に支持固定しているので、この回転検出センサ１３の設置部分の設計を、上記エンコーダ付玉軸受８部分の設計とは、ほぼ独立して行える。この為、各種自動二輪車の車輪の回転速度検出を効果的に行う為の自動二輪車の車輪用回転速度検出装置の設計を容易に行える。
更に、上記外輪９と上記ホルダ部材１５ａとの間に全周に亙って設けた、上記第二のシールリップ２３が、上記エンコーダ１４及び回転検出センサ１３の設置部分への異物の侵入を防止する。この為、外部空間に浮遊する磁性粉等の異物が上記エンコーダ１４の被検出面に付着する事を防止できて、これらエンコーダ１４と回転検出センサ１３との組み合わせによる回転検出の信頼性向上を図れる。

［実施の形態の第２例］
図２は、請求項２に対応する、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、回転検出センサ１３を保持する為のホルダ部材１５ｂとして、合成樹脂、硬質ゴムのうちから選択される、或る程度の剛性を確保できる弾性材を射出成形する事により、全体を円輪状としたものを使用している。上記回転検出センサ１３は、この様なホルダ部材１５ｂの射出成形時に包埋するか、或いは、射出成形時に形成した保持凹部に、射出成形後に圧入して、上記ホルダ部材１５ｂに対し保持固定している。又、このホルダ部材１５ｂの内側面（エンコーダ付玉軸受８側の面で、図２の左面）の内径寄り部分に全周に亙って、或いは円周方向複数個所に間欠的に形成した凸部２４を内輪１０の端面に当接させて、上記回転検出センサ１３の検出部とエンコーダ１４の被検出面との距離を適正値に規制している。更に、上記ホルダ部材１５ｂの内側面外周縁部に形成した、特許請求の範囲に記載したシール部材である第二のシールリップ２３ａの先端縁を、外輪９の軸方向端面２２に、全周に亙り摺接させている。尚、この第二のシールリップ２３ａの材質は、上記ホルダ部材１５ｂの本体部分を構成する材質と同じであっても、或いは、このホルダ部材１５ｂを構成する材質よりも軟らかい材質としても良い。軟らかい材質とする場合には、上記第二のシールリップ２３ａと上記ホルダ部材１５ｂの本体部分とを二色成形したり、或いは、別途成形した第二のシールリップをこの本体部分に、後から接着する。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様である為、重複する説明は省略する。

１ ホーク
２ 支持板
３ 支持軸
４ 玉軸受
５ａ、５ｂ、５ｃ 内輪間座
６ ハブ
７ ホイール
８ エンコーダ付玉軸受
９ 外輪
１０ 内輪
１１ 玉
１２ エンコーダ付シールリング
１３ 回転検出センサ
１４ エンコーダ
１５、１５ａ、１５ｂ ホルダ部材
１６ 間座
１７ 芯金
１８ シールリップ
１９ 外径側円筒部
２０ 円輪部
２１ 内径側円筒部
２２ 軸方向端面
２３、２３ａ 第二のシールリップ
２４ 凸部
２８ 凹溝

Claims (2)

1. 車輪と同心に設けられた、少なくとも中間部外周面が円筒状であり、使用時にも回転しない中心軸部材と、この中心軸部材の周囲にこの中心軸部材と同心に設けられた、少なくとも中間部内周面が円筒状であり、使用時に回転する外径側部材と、この外径側部材の内周面と上記中心軸部材の外周面との間に設けられた転がり軸受と、被検出面の磁気特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、このエンコーダの回転に伴って変化する信号を出力する回転検出センサとを備え、上記転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有し、上記中心軸部材に外嵌固定された内輪と、内周面に外輪軌道を有し、上記外径側部材に内嵌固定された外輪と、この外輪軌道と上記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、この外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備えたものであり、上記エンコーダは、上記外輪の端部内周面に、この外輪と同心に支持固定されており、上記回転検出センサを上記中心軸部材の一部に、環状のホルダ部材により、上記転がり軸受の構成部材と独立した状態で支持固定している自動二輪車の車輪用回転速度検出装置に於いて、
   上記シールリングは、金属板を曲げ形成する事により、円輪部の外周縁部に外径側円筒部を設けた芯金と、この円輪部の内周縁部に全周に亙って添着された弾性材製のシールリップとを備えるもので、このうちの芯金は、上記外径側円筒部を上記外輪の端部に内嵌する事により、この外輪の端部に支持固定されており、上記シールリップの先端縁は、上記内輪の表面に摺接しており、
   上記エンコーダは、上記芯金の円輪部のうちで上記軸受内部空間と反対側の側面に添着されており、
   上記ホルダ部材は、金属板を曲げ形成する事により、円輪部の内周縁に上記内輪と反対側に折れ曲がった内径側円筒部を形成して成るもので、この内径側円筒部を上記中心軸部材に外嵌する事により、この中心軸部材に支持固定されており、
   上記回転検出センサは、上記ホルダ部材の円輪部に形成した取付孔に挿通した状態でこの円輪部に支持固定されており、
   上記ホルダ部材の外周縁に全周に亙って添着した第二のシールリップの先端縁を上記外輪の軸方向端面に、全周に亙って摺接させている事を特徴とする自動二輪車の車輪用回転速度検出装置。
2. 車輪と同心に設けられた、少なくとも中間部外周面が円筒状であり、使用時にも回転しない中心軸部材と、この中心軸部材の周囲にこの中心軸部材と同心に設けられた、少なくとも中間部内周面が円筒状であり、使用時に回転する外径側部材と、この外径側部材の内周面と上記中心軸部材の外周面との間に設けられた転がり軸受と、被検出面の磁気特性を円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、このエンコーダの回転に伴って変化する信号を出力する回転検出センサとを備え、上記転がり軸受は、外周面に内輪軌道を有し、上記中心軸部材に外嵌固定された内輪と、内周面に外輪軌道を有し、上記外径側部材に内嵌固定された外輪と、この外輪軌道と上記内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、この外輪の内周面と上記内輪の外周面との間でこれら各転動体を設置した軸受内部空間の端部開口を塞ぐシールリングとを備えたものであり、上記エンコーダは、上記外輪の端部内周面に、この外輪と同心に支持固定されており、上記回転検出センサを上記中心軸部材の一部に、環状のホルダ部材により、上記転がり軸受の構成部材と独立した状態で支持固定している自動二輪車の車輪用回転速度検出装置に於いて、
   上記シールリングは、金属板を曲げ形成する事により、円輪部の外周縁部に外径側円筒部を設けた芯金と、この円輪部の内周縁部に全周に亙って添着された弾性材製のシールリップとを備えるもので、このうちの芯金は、上記外径側円筒部を上記外輪の端部に内嵌する事により、この外輪の端部に支持固定されており、上記シールリップの先端縁は、上記内輪の表面に摺接させており、
   上記エンコーダは、上記芯金の円輪部のうちで上記軸受内部空間と反対側の側面に添着されており、
   上記ホルダ部材は、合成樹脂と硬質ゴムとのうちから選択される弾性材を射出成形する事により、全体を円輪状としたもので、上記中心軸部材に外嵌する事により、この中心軸部材に支持固定されており、
   上記回転検出センサは、上記ホルダ部材に保持固定されており、
   上記ホルダ部材のうちで上記外輪の軸方向端面に対向する内側面の外周縁部に全周に亙って形成した第二のシールリップの先端縁を上記外輪の軸方向端面に、全周に亙って摺接させている事を特徴とする自動二輪車の車輪用回転速度検出装置。

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