JP5366383B2

JP5366383B2 - センサユニット

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Publication number: JP5366383B2
Application number: JP2007235024A
Authority: JP
Inventors: 孝美尾崎
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: JP2009068871A

Description

この発明は、たとえば自動車用アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）センサなどに適用されるセンサユニットに関する。

センサおよび周辺部品を、樹脂のオーバーモールド（インサート成形）により製造する技術が実用に供されている（特許文献１参照）。自動車のハブベアリングに取り付け使用する車軸回転センサ（ＡＢＳセンサ）では、磁石体もしくは金属体をハブベアリングの回転輪に配設し、それに対向して磁気ピックアップ、ホールセンサまたは磁気抵抗素子などの磁気式センサを配設する構成である。前記ＡＢＳセンサはセンサ部品をオーバーモールドすることで、センサユニット構造として使用される。

従来技術において、予めセンサを固定するセンサ用ホルダにセンサ部品を固定し、これに樹脂をオーバーモールド（二次成形）している。自動車部品では、機械的強度、防水性、耐候性、耐薬品性などの性能が必要となり、このようなモールドが必要となっている。

特開２０００−８８９８４号公報

前記従来技術では、次のような問題がある。
（１）モールド材料と内蔵させる部品との接着性が期待できない。
（２）内蔵する電子部品の自己発熱および環境温度の変化によって、モールド材料と内蔵部品との間の熱膨張差に起因して両者間に隙間が生じ、防水性に問題がある。
（３）モールドされたセンサユニットに外力が加わり、モールド材に塑性変形が発生した場合にも、モールド材と内蔵部品間に隙間が生じ、防水性に問題がある。

自動車部品、特に、ハブベアリングに取付け使用されるＡＢＳセンサ等のセンサユニットでは、路面に晒されて塩泥水を浴び、かつ100度以上からマイナス数十度までの大きな温度変化の生じる厳しい環境下に設置され、またサスペンションよりも下部にあって、車両走行に伴う振動の影響が大きい。ＡＢＳセンサの誤動作は、車両走行の安全性への影響も大きい。そのため、上記のようなモールド材料と内蔵部品間の接着性、熱膨張差、外力等による隙間の発生等で防水性が低下することは、極力回避する必要があり、外力による破損や振動に対する耐久性についても、優れたものであることが、強く望まれる。このような種々の厳しい要望は、従来の樹脂モールドによるセンサユニットでは満足させることが難しい。

本発明の目的は、外部からの水の浸入を防ぐことができ、さらに外部の温度変化に起因するセンサユニット内部の熱歪みによるセンサおよび周辺回路への水の浸入を防止し、製品の信頼性が高く、かつ製作コストの低減を図ることができるセンサユニットを提供することである。

この発明における第１の発明のセンサユニットは、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、前記センサデバイスに電気的に接続され、該センサデバイスからのセンシング情報を出力するケーブルとを備え、このケーブルは、ケーブル芯線と、このケーブル芯線の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆と、このケーブル絶縁被覆の一部を覆うケーブルカバーとを有し、前記センサデバイスを覆った覆い材、およびケーブルの少なくとも一部を、減圧環境下において、絶縁性を有する液体に浸し、前記センサデバイスと覆い材との間の隙間に、前記液体を含浸させて成り、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成することを特徴とする。

この構成によると、センサデバイスは、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材に覆われている。ケーブルは、センサデバイスからのセンシング情報を出力する。センサデバイスと覆い材との間の隙間に、絶縁性を有する液体が含浸されていることによって、外部から前記隙間に水分が浸入することを防ぐことができる。特殊なシール構造等を用いることなく、絶縁性を有する液体を前記隙間に予め含浸させておくだけで、外部からの水分浸入を確実にかつ簡単に防止することができる。したがって、製品の信頼性が高く、かつ製作コストの低減を図ることができるセンサユニットを実現することができる。

またセンサデバイスを、特に弾性を有する覆い材で覆うことで、環境温度および電子部品の自己発熱によって、センサデバイスとモールド材（覆い材）とで異なる熱膨張が発生した場合であっても、モールド材の弾性によって、熱膨張差を吸収し得る。センサデバイスと覆い材との間には、液体が含浸しているので、この隙間によって、熱膨張差を吸収し得る。前記熱膨張差に基づいて、センサデバイスと覆い材との間の隙間が変化しても、該隙間に水分が浸入することを防止することができる。

また、この発明における第２の発明のセンサユニットは、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、前記センサデバイスに電気的に接続され、該センサデバイスからのセンシング情報を出力するケーブルとを備え、このケーブルは、ケーブル芯線と、このケーブル芯線の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆と、このケーブル絶縁被覆の一部を覆うケーブルカバーとを有し、前記ケーブルのケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間の隙間、または前記覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させて成り、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成することを特徴とする。

この構成によると、ケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間の隙間、または覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体が含浸されていることによって、外部から前記隙間に水分が浸入することを防ぐことができる。特殊なシール構造等を用いることなく、絶縁性を有する液体を前記隙間に予め含浸させておくだけで、外部からの水分浸入を確実にかつ簡単に防止することができる。したがって、製品の信頼性が高く、かつ製作コストの低減を図ることができるセンサユニットを実現することができる。

またセンサデバイスを、特に弾性を有する覆い材で覆うことで、環境温度および電子部品の自己発熱によって、センサデバイスとモールド材（覆い材）とで異なる熱膨張が発生した場合であっても、モールド材の弾性によって、熱膨張差を吸収し得る。ケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間、または覆い材とケーブルとの間には、液体を含浸させているので前記熱膨張差に基づいて、液体を含浸させた隙間が変化しても、含浸させている液体によって該隙間に水分が浸入することを防止することができる。

また、この発明における第３の発明のセンサユニットは、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、前記センサデバイスに電気的に接続され、該センサデバイスからのセンシング情報を出力するケーブルとを備え、このケーブルは、ケーブル芯線と、このケーブル芯線の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆と、このケーブル絶縁被覆の一部を覆うケーブルカバーとを有し、前記センサデバイスと覆い材との間の隙間、前記ケーブルのケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間の隙間、および前記覆い材とケーブルの隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させて成り、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成することを特徴とする。

この構成によると、センサデバイスと覆い材との間の隙間、ケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間の隙間、および覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体が含浸されていることによって、外部からこれら隙間に水分が浸入することを防ぐことができる。特殊なシール構造等を用いることなく、絶縁性を有する液体を前記隙間に予め含浸させておくだけで、外部からの水分浸入を確実にかつ簡単に防止することができる。したがって、製品の信頼性が高く、かつ製作コストの低減を図ることができるセンサユニットを実現することができる。その他モールド材の弾性、液体を含浸させた隙間によって、熱膨張差を吸収し得る。前記熱膨張差に基づいて、液体を含浸させた隙間が変化しても、含浸させている液体によって該隙間に水分が浸入することを防止することができる。

この発明において、前記ケーブルのケーブル絶縁被覆とケーブルカバーとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させて成ることが好ましい。前記隙間から水分が浸入することを確実にかつ簡単に防止することができる。
センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成した場合、隙間に上記液体をスムーズに含浸させることができる。
この発明において、前記センサデバイスは磁気式センサであることが好ましい。この発明において、前記磁気式センサは、ホールセンサ、磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子、またはコイルから成る構成であることが好ましい。前記磁気式センサは、自動車の車輪用軸受装置に取り付け可能に構成されることが好ましい。この構成によると、機械的強度、防水性、耐候性、および耐薬品性などの性能を備える自動車部品を実現することができる。

この発明のセンサユニットは、センサデバイスと覆い材との間の隙間に、絶縁性を有する液体が含浸されていることによって、外部から前記隙間に水分が浸入することを防ぐことができる。特殊なシール構造等を用いることなく、絶縁性を有する液体を前記隙間に予め含浸させておくだけで、外部からの水分浸入を確実にかつ簡単に防止することができる。したがって、製品の信頼性が高く、かつ製作コストの低減を図ることができるセンサユニットを実現することができる。センサデバイスとモールド材（覆い材）とで異なる熱膨張が発生した場合であっても、モールド材の弾性によって、熱膨張差を吸収し得る。センサデバイスと覆い材との間には、液体を含浸させる隙間があるので、この隙間によって、熱膨張差を吸収し得る。前記熱膨張差に基づいて、センサデバイスと覆い材との間の隙間が変化しても、含浸させた液体によって該隙間に水分が浸入することを防止することができる。センサデバイスと、覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成したため、隙間に上記液体をスムーズに含浸させることができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

本実施形態に係るセンサユニットは、たとえば自動車用アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）センサなどに適用される。ただし自動車用だけに必ずしも限定されるものではなく、二輪車、鉄道車両、搬送車両など種々の車両に適用可能であり、さらに各種の軸受や軸受の周辺部材に取り付け可能である。

図１は、本発明の第一の実施形態に係るセンサユニットの断面図である。センサユニット１は、センサアッシ２と、このセンサアッシ２の要部を覆うモールド材３（覆い材に相当する）とを有する。センサアッシ２は、磁気式センサであるセンサ４、電極端子５、ケーブル芯線６、ケーブル絶縁被覆７、ケーブルカバー８、これらの部材を位置決めする金属製の固定用金具（図示せず）、およびコネクタ９を有する。センサデバイスとしてのセンサ４は、ホールセンサ、磁気抵抗素子（ＭＲセンサ、MR:Magneto Resistance）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲセンサ、GMR:Giant Magneto Resistance）、またはコイルから成る磁気式センサによって実現される。また、前記磁気式センサが、複数の整列させられた磁気検出素子で構成され、それら複数の磁気検出素子の出力を演算して生成された内部信号に基づいて、あらかじめ定められた逓倍数の出力を生成するものであっても良い。逓倍機能を有するセンサを使用することによって、検出対象である磁気エンコーダ等に形成されたパターンの、数倍から数十倍の回転検出分解能を得ることができる。

センサ４の一表面部は、図示外の回転する部材に設けられた磁石体または金属体と対向して所定小距離離隔して配設される。上記磁石体は、例えば円周方向に交互に着磁された磁気エンコーダである。上記金属体は、例えば歯車状のパルサリングである。センサ４の基端部には電気端子４ａが付設され、この電気端子４ａに、圧着、半田付けまたはその他の接合方法で、電気伝導性の良好な金属から成る電極端子５が電気的に接続されている。

電極端子５の長手方向先端部に、圧着、半田付けまたはその他の接合方法で、ケーブル芯線６が電気的に接続され、該ケーブル芯線６の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆７が設けられている。ケーブル芯線６の外部のうち、長手方向基端部および先端部を除く部分に、ケーブル絶縁被覆７が設けられている。さらにケーブル絶縁被覆７の外部のうち、長手方向一端部および他端部を除く部分に、ケーブルカバー８が設けられている。ケーブル芯線６、ケーブル絶縁被覆７、およびケーブルカバー８が、ケーブルに相当する。

ケーブル芯線６の長手方向基端部に電極端子５が接続され、ケーブル芯線６の長手方向先端部に、コネクタ９が接続されている。コネクタ９は、コンタクト９ａと、このコンタクト９ａの要部を環状に覆うコネクタケース９ｂと、シール部材９ｃとを含んで構成される。シール部材９ｃは、ケーブル側からコンタクト９ａの要部への水の浸入を防ぐように構成される。コネクタケース９ｂは、その壁部の延在方向一方側に開放し、コンタクト９ａの要部を外方に露出する。これによってコンタクト９ａと図示外の被接続部とは着脱可能に接続される。コネクタケース９ｂには、各コンタクト９ａを仕切る仕切り壁９ｂａが設けられている。コネクタケース９ｂの前記延在方向基端側にシール部材９ｃが設けられ、これらコネクタケース９ｂとシール部材９ｃとで有底筒状に構成される。

覆い材としてのモールド材３は、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る。本実施形態において、モールド材３は、センサ４、電極端子５、ケーブル芯線６の長手方向基端部、ケーブル絶縁被覆７の長手方向一端部、およびケーブルカバー８の長手方向一端部を覆う。センサユニット１は、モールド材３によってセンサ４等の要部を覆うように一体成形されている。

モールド材３のゴム材料には、たとえばニトリルゴム、フッ素ゴムが耐熱性、低温特性および耐油性に優れ望ましいが、その他のゴム材料であってもよい。これらのゴム材料の代わりに、熱可塑性エラストマーであってもよい。その中でも、特に耐熱性・耐油性に優れた塩化ビニル系、エステル系、アミド系が望ましい。いずれもセンサ等をモールディングする材料は、ゴム弾性を示す材料であればよい。

図２は、センサデバイスと覆い材との間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させた状態を表す要部の断面図である。図３は、ケーブル芯線，ケーブル絶縁被覆間の隙間、ケーブル絶縁被覆，ケーブルカバー間の隙間、および覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させた状態を表す要部の断面図である。図２に示すように、異種の材料で構成された部材間には隙間が存在する。すなわち、モールド材３と、センサ４の電気端子４ａおよび電極端子５との間には第１環状隙間δ１がある。モールド材３とケーブル芯線６の長手方向基端部との間には、第２環状隙間δ２、さらにモールド材３と、ケーブル絶縁被覆７の長手方向一端部との間には、第３環状隙間δ３が存在し、またモールド材３と、ケーブルカバー８の長手方向一端部との間に、環状隙間δ４が存在する。

これら環状壁部δ１，δ２，δ３，δ４に、絶縁性を有する液体ＬＱ（後述する）が含浸されている。

モールド材３のうち、第２壁部３ａ２を形成する凸形状部１０の軸線方向一端部と、該軸線方向一端部に臨む電極端子５の長手方向先端部との間に、第１軸方向隙間δｙ１が存在し、モールド材３のうち凸形状部１０の軸線方向他端部と、ケーブル絶縁被覆７の長手方向一端部との間に、第２軸方向隙間δｙ２が存在する。モールド材３のうち、第３壁部３ａ３と第４壁部３ａ４との間の段部１１と、該段部１１に臨むケーブルカバー８の長手方向一端部との間に、第３軸方向隙間δｙ３が存在する。本実施形態において、軸線方向（軸方向）とは、ケーブルの軸線方向と同義であり、径方向とは、前記軸線方向に直交する方向と同義である。これら第１〜第３軸方向隙間δｙ１，δｙ２，δｙ３に、絶縁性を有する液体ＬＱが含浸されている。

図３に示すように、ケーブルカバー８、ケーブル絶縁被覆７間のカバー被覆隙間δａに、絶縁性を有する液体ＬＱが含浸され、ケーブル絶縁被覆７、ケーブル芯線６間の被覆芯線隙間δｂにも、絶縁性を有する液体ＬＱが含浸されている。第１〜第４環状壁部δ１，δ２，δ３，δ４、第１〜第３軸方向隙間δｙ１，δｙ２，δｙ３、カバー被覆隙間δａ、および被覆芯線隙間δｂを、隙間等を称す場合がある。なお、図３に示す符号ｘ１は、ケーブルカバー８の一部である。
隙間等に含浸させる液体ＬＱについて説明する。
前記液体ＬＱとして、たとえばシリコンオイル等の絶縁性に優れた液体であって、使用環境温度状態（100℃の高温状態においても）低蒸気圧性能を備えた液体を適用することが可能である。前記液体ＬＱには、シリコンオイル以外には、フッ素系オイルや炭化水素系など、使用温度環境において、2×10^-1Paといった低蒸気圧性能を有する、例えば真空ポンプ油で利用できるものであればよい。

このセンサユニット本体の全体もしくは一部を、前述の液体ＬＱに浸し、該液体ＬＱを隙間等に含浸している。この液体ＬＱの含浸をスムーズに行うように、センサユニット１の各構成部品に、表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成しておく。また本実施形態では、センサユニット本体を、減圧環境下すなわち1気圧以下（例えば100ｍｍHg）において液体ＬＱに浸すことで、センサユニット本体内部の気体を排除し、センサユニット内部への液体ＬＱの含浸を確実にしている。つまりセンサユニット本体を減圧環境下で液体ＬＱに浸すと、前記隙間等に存する気体を排除しつつ、該隙間等に液体ＬＱが確実に含浸していく。よって、センサユニット本体内部の隙間等に液体ＬＱを確実に充満させることができる。換言すれば、前記隙間等に気体が残存しないので、該気体を介して水分が浸入することを阻止することができる。しかも、センサユニット本体を減圧環境下で液体ＬＱに浸すことで、センサユニット内部へ液体ＬＱを迅速に含浸させることが可能となる。したがって作業工数の低減を図ることができる。

以上説明したセンサユニット１によれば、前記隙間等に、前述の絶縁性を有する液体ＬＱが含浸されていることによって、センサユニット外部から前記隙間等に水分が浸入することを防ぐことができる。特殊なシール構造等を用いることなく、前述の絶縁性を有する液体ＬＱを前記隙間等に予め含浸させておくだけで、外部からの水分浸入を確実にかつ簡単に防止することができる。センサユニット本体を、特に減圧環境下において液体ＬＱに浸すことで、センサユニット本体内部の気体を排除し、センサユニット内部への液体ＬＱの含浸を確実にすることができる。したがって、製品の信頼性が高く、かつ製作コストの低減を図ることができるセンサユニットを実現することができる。特に図のＡ，Ｂ，Ｃの部位から水が浸入することを阻止することができる。

センサアッシ２の要部を、特に弾性を有するモールド材３で覆うことで、環境温度および電子部品の自己発熱によって、センサアッシ２とモールド材３とで異なる熱膨張が発生した場合であっても、モールド材３の弾性によって、熱膨張差を吸収し得る。センサアッシ２とモールド材３との間には、液体ＬＱを含浸させる隙間等があるので、この隙間等によって、熱膨張差を吸収し得る。前記熱膨張差に基づいて、センサアッシ２とモールド材３との間の隙間等が変化しても、該隙間等に水分が浸入することを防止することができる。

本実施形態では、センサデバイスに磁気式センサを適用したが、このセンサデバイスは外部から電力を供給もしくは電気的な信号出力を送出するいかなるセンサデバイスでもよい。本発明の他の実施形態として、第１〜第４環状壁部δ１，δ２，δ３，δ４、および第１〜第３軸方向隙間δｙ１，δｙ２，δｙ３のうち、少なくともいずれか一つに、絶縁性を有する液体を含浸させて成るセンサユニットでもよい。また第２〜第４環状壁部δ２，δ３，δ４、カバー被覆隙間δａ、および被覆芯線隙間δｂのうち、少なくともいずれか一つに、絶縁性を有する液体を含浸させて成るセンサユニットでもよい。このようなセンサユニットにおいても、隙間に含浸させた液体によって、該隙間に水分が浸入することを防ぐことができる。その他本実施形態と同様の効果を奏する。

図４は、本発明の上記実施形態に係るセンサユニットを自動車の車輪用軸受装置に取り付けた状態を表す断面図である。この自動車の車輪用軸受装置においては、各種の制御、たとえばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）などを制御するために、当該車輪用軸受装置１２に、センサユニット１が取付けられる。すなわち本車輪用軸受装置１２は、外方部材１３、内方部材１４、複列の転動体１５、保持器１６、シール１７、カバー１８、磁気エンコーダ１９（パルサリングでもよい）およびセンサユニット１を有する。

図示外の車体に前記外方部材１３が固着され、車輪に内方部材１４が取り付けられる。これら外方部材１３と内方部材１４との間に、複列の転動体１５が保持器１６によって周方向一定間隔おきに介在されハブベアリングを実現している。内方部材１４、外方部材１３の軸線方向一端部には、これら内方部材１４、外方部材１３間に形成される環状空間を密封するたとえばオイルシールなどの接触式のシール１７が設けられている。内方部材１４の構成部品である内輪２０に、上記磁気エンコーダ１９が設けられている。

外方部材１３の軸線方向一端部には閉塞用のカバー１８が設けられ、該カバー１８に、磁気エンコーダ１９に対向するように、センサユニット１が取り付けられている。カバー１８には、センサユニット１の少なくともセンサ部分が嵌入された状態で、センサユニット本体が図示外のボルト、ナットなどを用いて着脱可能に設けられる。カバー１８に前記センサ部分が嵌入された状態では、該センサ部分を覆うモールド材の弾性によって、センサユニット本体との間に存在し得るカバー１８の環状隙間がタイトに密封される構成になっている。

この車輪用軸受装置１２が、100度以上からマイナス数十度までの大きな温度変化の生じる厳しい環境下に設置された場合においても、センサユニット１のモールド材が温度変化に追従して弾性変形する。また車輪用軸受装置１２に、車両走行に伴う振動が付加されたとしても、センサユニット１のモールド材は前記振動に追従して弾性変形する。また、センサユニット１が変形しても、内部の部材間に存在する絶縁性の液体が、外部からの水等が不所望に浸入することを防止することができる。このような厳しい環境下でも、センサユニット１において、センサアッシとモールド材とで異なる熱膨張が発生した場合、モールド材の弾性によって、熱膨張差を吸収することができる。したがってセンサアッシとモールド材との間に不所望に隙間が発生することを防止することができ、センサアッシ自体の防水性を保つことができる。よって自動車部品で必要とされる機械的強度、防水性、耐候性、耐薬品性などの性能を満足する車輪用軸受装置を実現することができる。

本実施形態では、センサユニット１を車輪用軸受装置に取り付けたが、センサユニット１を車輪用軸受装置の周辺部材に取り付けることも可能である。本実施形態では、センサユニット１を磁気エンコーダ１９に対してアキシアル方向に対向させたが、センサユニット１は、磁気エンコーダ１９に対してラジアル方向に対向させるものであってもよい。また、本実施形態では、たとえば従動輪支持用の複列アンギュラ玉軸受形式の車輪用軸受装置に適用した例について述べたが、この発明は、駆動輪支持用の車輪用軸受装置や、テーパころタイプなどの車輪用軸受装置にも適用することができる。この場合でも、本実施形態と同様の効果を奏する。

図５ないし図１２は、それぞれ、上記実施形態に係るセンサユニット１を装備した車輪用軸受の一例を示す断面図である。まず、これらの各例に共通する構成を説明し、その後に各例の異なる部分を個別に説明する。なお、この車輪用軸受は、自動車等の車両に取付けられるものであり、この明細書において、車両に取付けた状態で車両幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両幅方向の中央側となる側のインボード側と呼ぶ。

これらの車輪用軸受は、外方部材５１と内方部材５２の間に複列の転動体５３を介在させ、車体に対して車輪を回転自在に支持するものであって、上記実施形態に係る回転検出装置１、およびこのセンサユニット１で検出される被検出体である磁気エンコーダ１９を装備したものである。センサユニット１は、図１と共に説明した構成のものであるが、その外形は、図１に示す形状どおりではなく、各例毎に、取付形態に応じた形状とされている。
外方部材５１は固定側の部材であり、内方部材５２は回転側の部材である。各列の転動体５３は、各列毎に保持器５４に保持されており、外方部材５１の内周に形成された複列の転走面５５と、内方部材５２の外周に形成された複列の転走面５６との間に介在する。これら車輪用軸受は、複列のアンギュラ玉軸受型とされ、両列の転走面５５，５５，５６，５６は、互いに接触角が背面合わせとなるように形成されている。以下、各図の車輪用軸受を個別に説明する。

図５の例は、いわゆる第３世代型であって、駆動輪支持用に適用した例である。内方部材５２は、ハブ輪５７と、このハブ輪５７の軸部５７ａのインボード側部の外周に嵌合させた内輪５８との２つの部材からなり、ハブ輪５７の軸部５７ａおよび内輪５８の外周に上記各列の転走面５６がそれぞれ形成されている。ハブ輪５７の軸部５７ａは、内部に等速ジョイント（図示せず）のステム部を挿通させる中心孔５７ｃを有している。内輪５８は、ハブ輪５７の軸部５７ａに形成された段差部内に嵌合し、軸部５７ａのインボード側端に設けられた加締部５７ａａによりハブ輪５７に対して固定されている。ハブ輪５７は、アウトボード側の端部近傍の外周に車輪取付フランジ５７ｂを有し、車輪取付フランジ５７ｂにホイールおよびブレーキロータ（いずれも図示せず）が重ね状態で、ハブボルト５９によって取付けられる。ハブボルト５９は、車輪取付フランジ５７ｂに設けられたボルト取付孔に圧入されている。外方部材５１は、全体が一体の部材からなり、外周に車体取付フランジ５１ｂを有している。外方部材５１は、車体取付フランジ５１ｂのボルト孔６０に挿通されたナックルボルトにより、懸架装置のナックル（図示せず）に取付けられる。
外方部材５１と内方部材５２間の軸受空間の両端は、接触シール等からなる密封装置６１，６２によって密封されている。

磁気エンコーダ１９は、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを交互に有するリング状の多極磁石からなり、転動体５３，５３間で内方部材５２の外周面に嵌合状態に設置されている。被検出体である磁気エンコーダ１９は、例えば、芯金１９ａの外周に、ゴム磁石、プラスチック磁石等の多極磁石１９ｂを設けたもの、あるいは焼結磁石等からなる。

センサユニット１は、外方部材５１に、両転動体列５３，５３間で径方向に貫通させたセンサ取付孔６３に挿通して取付けられ、先端（図１のセンサ４が埋め込まれた部分）が、上記磁気エンコーダ１９にラジアル方向に磁気ギャップを介して対向させられる。センサ取付孔６３は、例えば断面形状が円形の貫通孔である。センサ取付孔６３の内面とセンサユニット１との間は、Ｏリング等の接触シールや、接着剤等で密封してもよい。

センサユニット１は、センサ取付孔６３にほぼ嵌合する内径の軸状の挿入部１ａと、非挿入部である頭部１ｂとを有し、頭部１ｂは外方部材５１の外周面に接して配置される。頭部１ｂからケーブル８Ａが引き出されている。頭部１ｂを金属あるいは樹脂などのカバーで覆って、センサユニット１を保護するようにしてもよい。
ケーブル８Ａは、図１のケーブル芯線６、ケーブル絶縁被覆７、およびケーブルカバー８で構成される。図１の例ではケーブルを直線状に示しているが、図５の例の車輪用軸受に搭載する場合、センサユニット１は、例えば図１３に示すようにケーブル８Ａを屈曲させる。同図において、図１のモールド材３で構成される部分は、その概略断面形状を想像線で図示している。

この構成の車輪用軸受によると、例えば、数十度からマイナス数十度までの大きな温度変化の生じる厳しい環境下で使用された場合においても、センサユニット１のモールド材３が温度変化に追従して弾性変形する。また車輪用軸受装置に、車両走行に伴う振動が付加されたとしても、センサユニット１のモールド材３は前記振動に追従して弾性変形する。したがって、このセンサユニット１と外方部材５１のセンサ取付孔６３の内面との間から、軸受内部に水等が不所望に浸入することを防止することができる。また、センサユニット１が変形しても、内部の部材間に存在する絶縁性の液体により、外部からの水等が不所望に浸入することを防止することができる。また、このような厳しい環境下でも、センサユニット１において、センサアッシ２とモールド材３とで異なる熱膨張が発生した場合、モールド材３の弾性によって、熱膨張差を吸収することができる。したがってセンサアッシ２とモールド材３との間に不所望に隙間が発生することを防止することができ、センサアッシ２自体の防水性を保つことができる。よって自動車部品で必要とされる機械的強度、防水性、耐候性、耐薬品性などの性能を満足する車輪用軸受を実現することができる。

図６は、図５に示した車輪用軸受において、センサユニット１と磁気エンコーダ１９との対向方向をアキシアル方向としたものである。磁気エンコーダ１９は、断面Ｌ字状の芯金１９ａの立板部に多極磁石１９ｂを設けたものである。センサユニット１は、その先端の内部のセンサ４が、磁気エンコーダ１９の多極磁石１９ｂに対してアキシアル方向に対向する。その他図５に示した車輪用軸受と同様の構成となっており、図５の車輪用軸受と同様の作用、効果を奏する。

図７は、図５に示した車輪用軸受において、センサユニット１を外方部材５１のインボード側端にセンサ取付部材７２を介して取付けたものである。センサ取付部材７２は、外方部材５１の外周面に嵌合して端面に当接するリング状の金属板であり、周方向の一部に、センサユニット１を取付けるセンサ取付片７２ａを有している。磁気エンコーダ１９は、断面Ｌ字状の芯金１９ａの立板部に多極磁石１９ｂを設けたものであり、内輪５８の外周に嵌合させてある。磁気エンコーダ１９は、インボード側の密封装置６１の一部を兼ねるものとされる。磁気エンコーダ１９とセンサユニット１は、アキシアル方向に対向する。
この構成の場合、外方部材５１に、図５の例のセンサ取付孔６３が設けられないため、センサ取付孔６３からの水の浸入の問題がない。その他の構成，効果は、図５の例と同様である。

図８は、図７に示した例において、インボード側の軸受空間の密封装置６１を、磁気エンコーダ１９よりも外部に配置したものである。すなわち、外方部材５１に取付けられた環状のセンサ取付部材７２と内輪５８との間に、接触シール等からなる密封装置６１を設けている。
この構成の場合、磁気エンコーダ７１が密封装置６１により、外部空間に対して密封され、磁気エンコーダ７１とセンサユニット１との間に異物を噛み込むこと等が防止される。その他の構成，効果は、図７の例と同様である。

図９は、図５に示した例において、従動輪用としたものであって、ハブ輪５７は中心孔を有しておらず、中実とされている。外方部材５１のインボード側の端部は、内方部材５２よりも軸方向に延びていて、その端面開口をカバー７４で覆ってある。カバー７４は、外周縁に設けられた鍔部７４ａで外方部材５１の内周に嵌合して取付けられる。このカバー７４に、磁気エンコーダ１９に対向するように、センサユニット１が取り付けられている。カバー７４には、センサユニット１の少なくともセンサ部分（センサ４が埋め込まれた部分）４Ａが嵌入された状態で、センサユニット本体が図示外のボルト、ナットなどを用いて着脱可能に設けられる。カバー７４にセンサ部分４Ａが嵌入された状態では、このセンサ部分４Ａを覆うモールド材（弾性部材）の弾性によって、センサユニット本体との間に形成され得るカバー７４の環状隙間δｍがタイトに密封される構成になっている。磁気エンコーダ１９は、内輪５８の外周に嵌合して取付けられており、センサユニット１とラジアル方向に対面する。

この構成の場合、従動輪用への適用に限られるが、カバー７４によって外方部材５１の端部開口の全体が覆われ、簡易な構成で高いシール性能が得られる。その他の構成，効果は図５の例と同様である。

図１０は、図９に示した例において、磁気エンコーダ１９とセンサユニット１とをアキシアル方向に対向させる構成としたものである。その他の構成，効果は、図９の例と同様である。

図１１の車輪用軸受は、いわゆる第４世代型とした例であり、内方部材５２が、ハブ輪５７Ａと、等速ジョイント外輪８１とで構成される。
等速ジョイント８０は、その外輪８１の球形内面と内輪８２の球形外面とに、軸方向に沿う軌道溝をそれぞれ複数形成し、対向する軌道溝間にトルク伝達ボール８４を介在させたものである。トルク伝達ボール８４は保持器８５に保持される。内輪８２はシャフト８６に嵌合させる。等速ジョイント外輪８１は、カップ部８１ａの外底面から中空軸状のステム部８１ｂが突出する。このステム部８１ｂを車輪用軸受のハブ輪５７Ａ内に挿入し、拡径加締によりハブ輪５７Ａと一体に結合している。ハブ輪５７Ａおよび等速ジョイント外輪８１に、内方部材５２の各列の転走面５６が形成される。等速ジョイント外輪８１のカップ部８１ａの開口とシャフト８６の外周との間には、蛇腹状のブーツ８７が被せてある。

センサユニット１は、図５の例と同様に、外方部材５１にセンサ取付孔６３を貫通させてこの孔６３内に挿入して取付けている。磁気エンコーダ１９は、図５の例と同様に、内方部材５２におけるハブ輪５７Ａの外周に嵌合状態に取付けている。磁気エンコーダ１９とセンサユニット１とは、ラジアル方向に対向させている。
この例においても、センサユニット１につき図５の例と同様の作用、効果が得られる。

図１２は、図１１の例において、磁気エンコーダ１９を、センサユニット１とアキシアル方向に対向させるようにしたものである。その他の構成，効果は、図１１の例と同様である。

なお、上記各実施形態の車輪用軸受は、第３世代型および第４世代型の例について述べたが、この発明のセンサユニット付き車輪用軸受は、ハブと軸受とが別々に設けられる第１世代型や第２世代型の車輪用軸受にも適用でき、また外方部材が回転側で内方部材が固定側の車輪用軸受に適用することもできる。また、アンギュラ玉軸受型に限らず、テーパころ型や、その他各種の車輪用軸受に適用することができる。さらに、センサユニット１で検出する被検出体は、磁気エンコーダに限らず、例えば金属製のギヤ状のパルサリングであっても良い。

本発明の第一の実施形態に係るセンサユニットの断面図である。センサデバイスと覆い材との間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させた状態を表す要部の断面図である。ケーブル芯線，ケーブル絶縁被覆間の隙間、ケーブル絶縁被覆，ケーブルカバー間の隙間、および覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させた状態を表す要部の断面図である。本発明の上記実施形態に係るセンサユニットを自動車の車輪用軸受装置に取り付けた状態を表す断面図である。この発明の実施形態に係るセンサユニットを車輪用軸受に取り付けた状態を表す断面図である。この発明の他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明のさらに他の実施形態に係る車輪用軸受の断面図である。この発明の他の実施形態に係るセンサユニットの部分省略断面図である。

符号の説明

１…センサユニット
２…センサアッシ
３…モールド材
４…センサ
６…ケーブル芯線
７…ケーブル絶縁被覆
８…ケーブルカバー
１２…車輪用軸受装置
ＬＱ…液体

Claims

センサデバイスと、
前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、
前記センサデバイスに電気的に接続され、該センサデバイスからのセンシング情報を出力するケーブルと、を備え、
このケーブルは、ケーブル芯線と、このケーブル芯線の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆と、このケーブル絶縁被覆の一部を覆うケーブルカバーとを有し、
前記センサデバイスを覆った覆い材、およびケーブルの少なくとも一部を、減圧環境下において、絶縁性を有する液体に浸し、前記センサデバイスと覆い材との間の隙間に、前記液体を含浸させて成り、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成することを特徴とするセンサユニット。
センサデバイスと、
前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、
前記センサデバイスに電気的に接続され、該センサデバイスからのセンシング情報を出力するケーブルと、を備え、
このケーブルは、ケーブル芯線と、このケーブル芯線の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆と、このケーブル絶縁被覆の一部を覆うケーブルカバーとを有し、
前記センサデバイスを覆った覆い材、およびケーブルの少なくとも一部を、減圧環境下において、絶縁性を有する液体に浸し、前記ケーブルのケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間の隙間、または前記覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させて成り、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成することを特徴とするセンサユニット。
センサデバイスと、
前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、
前記センサデバイスに電気的に接続され、該センサデバイスからのセンシング情報を出力するケーブルと、を備え、
このケーブルは、ケーブル芯線と、このケーブル芯線の電気的絶縁を確保するケーブル絶縁被覆と、このケーブル絶縁被覆の一部を覆うケーブルカバーとを有し、
前記センサデバイスを覆った覆い材、およびケーブルの少なくとも一部を、減圧環境下において、絶縁性を有する液体に浸し、前記センサデバイスと覆い材との間の隙間、前記ケーブルのケーブル芯線とケーブル絶縁被覆との間の隙間、および前記覆い材とケーブルとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させて成り、センサデバイスと、前記センサデバイスを覆う覆い材であって、プラスチックもしくは熱可塑性エラストマもしくはゴム弾性を示す材料から成る覆い材と、ケーブル芯線と、ケーブル絶縁被覆と、ケーブルカバーの一部に、絶縁性を有する液体との表面張力を小さくするような親油性の被膜を、予め形成することを特徴とするセンサユニット。
請求項２または請求項３において、前記ケーブルのケーブル絶縁被覆とケーブルカバーとの間の隙間に、絶縁性を有する液体を含浸させて成ることを特徴とするセンサユニット。
請求項１〜４のいずれか１項において、前記センサデバイスは磁気式センサであることを特徴とするセンサユニット。
請求項５において、前記磁気式センサは、ホールセンサ、磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗素子、またはコイルから成ることを特徴とするセンサユニット。
請求項１〜６のいずれか１項において、前記センサデバイスは、自動車の車輪用軸受装置に取り付け可能に構成されることを特徴とするセンサユニット。