(57)【要約】【課題】合成樹脂製のセンサホルダ１３の射出成形時に、センサモジュールに設けた端子表面のメッキ層が軟化乃至は溶融する事のない構造を実現する。【解決手段】上記センサホルダ１３を構成する合成樹脂の溶融温度をＴP ℃とし、上記各端子の表面にメッキした金属の溶融温度をＴM ℃とした場合に、ＴP ≦ＴM ＋５０を満たす組み合わせで造る。【選択図】図２
2008291879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたものであり、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダ内に包埋された状態で、このセンサホルダを介して保持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記ハブの回転速度と、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも１種類の状態量を算出する機能を有するものであり、
上記センサに設けられてそれぞれの表面にメッキを施した複数の端子に、このセンサの出力信号を上記演算器に送る為の複数本の導体の端部を接続している
転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
上記センサホルダを構成する合成樹脂の溶融温度をＴP ℃とし、上記各端子の表面にメッキした金属の溶融温度をＴM ℃とした場合に、ＴP ≦ＴM ＋５０を満たす事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットを構成するハブの回転速度、或いはこのハブと外輪との間に作用する外力等の状態量（物理量）を測定する為に利用する。更に、この求めた状態量を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えば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）、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。このうちの回転速度を表す信号を求める為の構造は、特許文献１等、多くの刊行物に記載され、且つ、従来から各種構造のものが実施されていて周知である。
【０００３】
回転速度検出装置は、基本的には、図１の（Ａ）（Ｂ）に示す様に、エンコーダ１ａ、１ｂとセンサ２ａ、２ｂとを組み合わせて成る。このうちのエンコーダ１ａ、１ｂは、被検出面の特性（一般的には磁気特性）を、円周方向に関して交互に且つ等間隔に変化させたもので、車輪と共に回転するハブの一部に、このハブと同心に結合固定する。又、上記センサ２ａ、２ｂは、検出部を上記エンコーダ１ａ、１ｂの被検出面に対向させた状態で、懸架装置に結合固定されて回転しない外輪等に支持される。上記図１に記載した２種類の構造のうち、（Ａ）に示した構造の場合には、円輪状のエンコーダ１ａの軸方向側面にセンサ２ａの検出部を、軸方向に対向させている。又、（Ｂ）に示した構造の場合には、円筒状若しくは円環状のエンコーダ１ｂの外周面にセンサ２ｂの検出部を、径方向に対向させている。何れの構造の場合にも、車輪と同期したエンコーダ１ａ、１ｂの回転に伴ってセンサ２ａ、２ｂの出力信号が、この車輪の回転速度に比例した周波数で変化するので、この出力信号を図示しない演算器に送る事で、この回転速度を求められる。
【０００４】
現状で実用化されている各種車両用走行安定化装置の制御は、主として、上述の様な構造で求められる車輪の回転速度を表す信号や、車体に設けられた加速度センサやヨーレートセンサ等の信号に基づいて行なっている。これに対して、より高度の制御を行なう為に、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを表す信号を利用する事が従来から考えられており、上記荷重を求める為の構造が、特許文献２等に記載されて、従来から知られている。
【０００５】
図２は、この特許文献２に記載された構造そのものではないが、この特許文献２に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の第１例を示している。この従来構造の第１例は、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪３の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ４を、複数個の転動体５、５を介して、回転自在に支持している。これら各転動体５、５には、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、上記転動体５として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。
【０００６】
又、上記ハブ４の軸方向内端部には、円筒状のエンコーダ６ａを、上記ハブ４と同心に支持固定している。又、上記外輪３の内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー７の内側に、１対のセンサ８ａ、８ｂを支持固定すると共に、これら両センサ８ａ、８ｂの検出部を、上記エンコーダ６ａの被検出面である外周面に近接対向させている。このエンコーダ６ａは、芯金９とエンコーダ本体１０ａとを組み合わせて成る。このうちの芯金９は、軟鋼板等の磁性金属板により、断面クランク形で全体を段付円筒状に構成している。又、上記エンコーダ本体１０ａは、上記芯金９のうちで大径側部分の外周面の全周に円筒状の磁性部材（永久磁石材、高保磁力材）を添着固定（接着固定、モールドによる固定等）した後、この磁性部材に着磁する事により構成している。
【０００７】
被検出面である、上記エンコーダ本体１０ａの外周面には、Ｓ極に着磁された部分とＮ極に着磁された部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界は、上記外周面の軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化している。又、変化する方向は、この外周面の軸方向片半部と他半部とで、互いに逆にしている。従って、上記Ｓ極に着磁された部分と上記Ｎ極に着磁された部分とは、軸方向中央部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「Ｖ」字形（又は「く」字形）となっている。
【０００８】
又、上記両センサ８ａ、８ｂの検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。そして、これら両センサ８ａ、８ｂのうち、一方のセンサ８ａの検出部を上記エンコーダ本体１０ａの外周面の軸方向片半部に、他方のセンサ８ｂの検出部を同じく軸方向他半部に、それぞれ近接対向させている。前記外輪３と前記ハブ４との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｓ極に着磁された部分と上記Ｎ極に着磁された部分との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分が、上記両センサ８ａ、８ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の軸方向の設置位置を規制している。同じ状態で、上記両センサ８ａ、８ｂの検出部と、上記エンコーダ本体１０ａの外周面の変化の位相との関係が所定通りになる様に、上記両センサ８ａ、８ｂの円周方向の設置位置を規制している。
【０００９】
上述の様に構成する転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、上記外輪３とハブ４との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪３とハブ４との間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪３とハブ４とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ８ａ、８ｂの検出部は、上記エンコーダ６ａの外周面で、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号の位相は、上記所定の関係により定まる通り、一致若しくは所定値だけずれる。これに対し、上記エンコーダ６ａを固定したハブ４にアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ８ａ、８ｂの検出部は、このアキシアル荷重の方向に応じた方向に、このアキシアル荷重の大きさに応じた分だけずれた部分に対向する。この状態では上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号の位相は、上記アキシアル荷重の方向に応じた方向に、このアキシアル荷重の大きさに応じた分だけずれる。
【００１０】
この様に、上述した従来構造の第１例の場合には、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号の位相が、上記外輪３とハブ４との間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪３とハブ４とのアキシアル方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪３とハブ４とのアキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪３とハブ４との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差と、上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係を、計算式やマップ等の型式で記憶させておく。
【００１１】
尚、上述した従来構造の第１例の場合には、それぞれの検出部をエンコーダ本体１０ａの外周面に対向させた１対のセンサ８ａ、８ｂから成るセンサ組を１組だけ設けている。これに対し、特願２００６−１４３０９７、特願２００６−３４５８４９には、それぞれが１対のセンサから成るセンサ組を複数組設ける事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が開示されている。
【００１２】
次に、図３は、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の第２例を示している。この従来構造の第２例の場合には、外輪３とハブ４との径方向に関する相対変位量、或いは、これら外輪３とハブ４との間に作用するラジアル荷重を測定する様に構成している。この為に本例の場合には、エンコーダ６ｂを構成する永久磁石製のエンコーダ本体１０ｂを円輪状とし、１対のセンサ８ａ、８ｂの検出部を、このエンコーダ本体１０ｂの軸方向側面のうちで、径方向にずれた２個所位置に対向させている。このエンコーダ本体１０ｂの軸方向側面には、軸方向から見た形状が「Ｖ」字形或いは「く」字形であるＳ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に配置されている。この為、上記外輪３とハブ４とが、ラジアル荷重に基づいて径方向に相対変位すると、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号の位相が中立位置からずれる。そして、前述した従来構造の第１例の場合と同様の機構により、上記径方向に関する相対変位量やラジアル荷重を求められる。
【００１３】
前述の図２に示した従来構造の第１例、或いは上述した従来構造の第２例で、１対のセンサ８ａ、８ｂは、これら両センサ８ａ、８ｂの出力信号を処理（波形成形、或いは位相差算出）する為の処理回路と合わせてＩＣ化し、図４に示す様なセンサモジュール１１とする。この様なセンサモジュール１１には、上記両センサ８ａ、８ｂ及び上記処理回路の他、複数本（図示の例では４本）の端子１２、１２を設けている。これら各端子１２、１２はそれぞれ、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号を取り出したり、これら両センサ８ａ、８ｂに電力を供給する役目を有する。この様なセンサモジュール１１の上記各端子１２、１２には、上記両センサ８ａ、８ｂの出力信号を上記演算器に送ったり、これら両センサ８ａ、８ｂに電力を供給する為の複数本の導体の端部を、ハンダ付、ろう付け等により接続する。そして、上記センサモジュール１１は、この様に上記各端子１２、１２に上記各導体を接続した状態で、合成樹脂製のセンサホルダ１３（図２〜３参照）内の所定位置に包埋し、このセンサホルダ１３を介して、前記カバー７内の所定位置に保持固定する。
【００１４】
この様に、上記センサモジュール１１を上記センサホルダ１３内に包埋すると共に、このセンサホルダ１３を上記カバー７内に保持する作業は、このカバー７を射出成形装置のキャビティ内にセットすると共に、上記センサモジュール１１をこのカバー７内の所定位置に保持した状態で、このカバー７内に合成樹脂を射出成形する事により行なう。上記各端子１２、１２と上記各導体とは、予めろう付け若しくはハンダ付けしておく。この様にして上記センサホルダ１３の射出成形を行ない、上記センサモジュール１１を上記カバー７内に保持固定すれば、このセンサモジュール１１を構成する、上記両センサ８ａ、８ｂの位置を精度良く規制できる。特に、組立後に、これら両センサ８ａ、８ｂの位置がずれる事を確実に防止できる。尚、これら両センサ８ａ、８ｂの位置が、組立時に多少ずれた場合でも、演算器の初期設定（零点又はゲインの調節）により、状態量の算出精度を確保できる。
【００１５】
上述の様にして、上記センサモジュール１１を上記カバー７内に保持固定すべく、上記センサホルダ１３を射出成形する際には、上記各端子１２、１２が、上記センサホルダ１３となるべき溶融樹脂に曝される。これら各端子１２、１２の表面には、これら各端子１２、１２と前記各導体とのろう付け性若しくはハンダ付け性を良好にする（これら各端子１２、１２と各導体とのろう付け強度又はハンダ付け強度を向上させる）為のメッキ層を設けている。この様なメッキ層は、上記各端子１２、１２を構成する金属（銅若しくは銅系合金）よりも低融点の金属により形成している。例えば、上記各端子１２、１２と上記各導体とをハンダ付けする場合には、上記メッキ層を錫（Ｓｎ）により形成する。
【００１６】
但し、錫の融点は２３２℃程度と低く、又、メッキ層はハンダ付け部分に比べて薄く、熱容量が極く小さい。この為、上記センサホルダ１３を構成する為の合成樹脂として、融点が高いものを使用すると、隣り合う端子１２、１２同士が、錫により短絡（ショート）する可能性がある。例えば、図４に示したセンサモジュール１１を例にとって説明すると、上記両センサ８ａ、８ｂ同士のピッチＰ8 は２．５mm、上記各端子１２、１２同士のピッチＰ12は１．２７mm、これら各端子１２、１２の幅Ｗ12は０．８mm程度の設計を行なう事が考えられる。この場合に、隣り合う端子１２、１２同士の間隔Ｄ12は０．４７mmになる。この様に、隣り合う端子１２、１２同士の間隔Ｄ12が狭い状況で、これら各端子１２、１２の表面のメッキ層を構成する錫が軟化乃至は溶融すると、上記短絡を発生する可能性がある。
【００１７】
即ち、上記センサホルダ１３を成形する為に金型のキャビティ内に送り込んだ溶融樹脂の熱により、上記錫が軟化乃至は溶融し、しかも、この錫が、溶融樹脂の流れに押されて、例えば上記各端子１２、１２の基部（図４の上部）等に集中し、側方（図４の左右方向）に張り出す可能性がある。この様にして、上記各端子１２、１２の表面のメッキ層を構成していた錫が、隣り合う端子１２、１２の方向に張り出すと、張り出した錫の先端同士が当接し、上記短絡が発生する可能性がある。端子１２、１２同士が短絡したセンサモジュール１１を包埋したユニットは、不良品として廃棄しなければならず、歩留悪化によるコスト上昇の原因となる為、改良が望まれる。
【００１８】
【特許文献１】特開２００４−３６８６３号公報
【特許文献２】特開２００６−１１３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、合成樹脂製のセンサホルダの射出成形時に、端子表面のメッキ層が軟化乃至は溶融する事のない構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の対象となる転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心で円筒状の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した、金属製で有底円筒状のカバー内に、合成樹脂製のセンサホルダ内に包埋された状態で、このセンサホルダを介して保持されている。そして、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記ハブの回転速度と、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも１種類の状態量を算出する機能を有する。
更に、上記センサに設けられてそれぞれの表面にメッキを施した複数の端子に、このセンサの出力信号を上記演算器に送る為の複数本の導体の端部を接続している。
【００２１】
特に、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記センサホルダを構成する合成樹脂の溶融温度をＴP ℃とし、上記各端子の表面にメッキした金属の溶融温度をＴM ℃とした場合に、ＴP ≦ＴM ＋５０を満たす。
尚、この様な関係を有する、メッキ用の金属とセンサホルダ射出成形用の合成樹脂との組み合わせとしては、次の様な組み合わせが実施可能である。
［第１例］
金属  ：  錫
合成樹脂  ：  ＰＢＴ（融点：２５０〜２７０℃）
［第２例］
金属  ：  錫
合成樹脂  ：  ＰＡ（融点：２００〜２７０℃）
［第３例］
金属  ：  錫と鉛（Ｐｂ）との合金（半田、融点：１８２〜２３２℃）
合成樹脂  ：  ＰＡ（融点：２００〜２７０℃）
［第４例］
金属  ：  錫と鉛（Ｐｂ）との合金（半田）
合成樹脂  ：  ＰＢＴ
［第５例］
金属  ：  ニッケル（Ｎｉ、融点：１４５５℃）
合成樹脂  ：  ＰＰＳ（融点：２８０℃）
【発明の効果】
【００２２】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、合成樹脂製のセンサホルダの射出成形時に、端子表面のメッキ層が軟化乃至は溶融する事を抑えて、隣り合う端子同士が短絡する事を防止できる構造を実現できる。
即ち、上記センサホルダを射出成形する際に、金型のキャビティ内に溶融した合成樹脂を、ゲートを通じて送り込む場合、このゲート部分でこの合成樹脂の温度が、上記メッキ層を構成する金属の融点よりも高くても、この合成樹脂の温度は急激に低下して、この融点以下になる。従って、上記ゲートをセンサ（センサモジュール）から離れた部分に設置する等の対応をすれば、このセンサに達する状態での上記合成樹脂の温度は、上記メッキ層を構成する金属の融点よりも低くなる。この為、このメッキ層が軟化若しくは溶融する事を防止して、隣り合う端子同士が短絡する事を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の特徴は、センサホルダを構成する合成樹脂の融点と、センサモジュールに設けた端子の表面を被覆したメッキ層を構成する金属の融点との関係を規制する点にある。エンコーダ６ａ、６ｂ及びセンサ２ａ、２ｂ等を含め、転がり軸受ユニットの状態量測定装置の全体構造に就いては、例えば前述の図２〜３に示した従来構造と同様であり、センサモジュール１１の構造に就いては、前述の図４に示した構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、軸方向に離隔して配置した１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、軸方向に関する相対変位量やアキシアル荷重或いはラジアル荷重を求める構造に限らず実施できる。例えば、径方向反対側２個所位置に配置した１対のセンサのエンコーダの傾斜を出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、モーメントやアキシアル荷重を求める構造で実施できる。又は、１個のセンサの出力信号のデューティ比に基づいて、軸方向に関する相対変位量やアキシアル荷重を求める構造でも実施できる。更には、ＡＢＳ制御用の回転速度センサを設けた構造でも実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の対象となる転がり軸受ユニットの状態量測定装置の基本構造の２例を示す部分略断面図。
【図２】同じく具体的構造の第１例を示す断面図。
【図３】同じく第２例を示す断面図。
【図４】１対のセンサと処理回路とをＩＣ化したセンサモジュールの１例を、図２の上下方向から見た状態で示す平面図。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ、１ｂ  エンコーダ
２ａ、２ｂ  センサ
３    外輪
４    ハブ
５    転動体
６ａ、６ｂ  エンコーダ
７    カバー
８ａ、８ｂ  センサ
９    芯金
１０ａ、１０ｂ  エンコーダ本体
１１    センサモジュール
１２    端子
１３    センサホルダ
【図１】
2008291879.tif 000003
【図２】
2008291879.tif 000004
【図３】
2008291879.tif 000005
【図４】
2008291879.tif 000006