(57)【要約】【課題】静止輪と回転輪との間の相対的な傾きの影響を受けること無く、車輪の回転速度を高精度に計測することが可能な軸受ユニットを提供する。【解決手段】常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、車輪と共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪と回転輪との間に回転可能に組み込まれた複数の転動体6,8と、車輪の回転速度を検出するための回転検出機構とを備え、回転検出機構には、回転輪に連結されて当該回転輪と共に回転するエンコーダ２０と、エンコーダに記録された情報特性を検出するセンサ２２とが設けられ、センサは、エンコーダに対向して位置決めされた状態でセンサ支持体２６に支持されており、センサ支持体は、回転輪に対して軸受アセンブリ(軸受２８)を介して連結されていると共に、当該センサ支持体と静止輪との間に構築された回り止め構造(凸部３２、凹部３４)により常時非回転状態に維持されている。【選択図】図１
2008144861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪と、静止輪に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪と、静止輪と回転輪との間に回転可能に組み込まれた複数の転動体と、車輪の回転速度を検出するための回転検出機構とを備えた軸受ユニットであって、
回転検出機構には、回転輪に連結されて当該回転輪と共に回転するエンコーダと、エンコーダに記録された情報特性を検出するセンサとが設けられ、センサは、エンコーダに対向して位置決めされた状態でセンサ支持体に支持されており、
センサ支持体は、回転輪に対して軸受アセンブリを介して連結されていると共に、当該センサ支持体と静止輪との間に構築された回り止め構造により常時非回転状態に維持されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項２】
センサ支持体は、静止輪の車体側に形成された中空円筒状の車体側端部の全体を覆って軸受内部を軸受外部から密封することが可能な円板形状を成していることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
【請求項３】
回り止め構造は、センサ支持体から静止輪に向けて突出した少なくとも１つの凸部と、当該凸部を収容可能に静止輪に形成された凹部とを備えて構成されており、凸部を凹部に収容した状態において、回転輪の回転中にセンサ支持体は、常時非回転状態に維持されることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
【請求項４】
軸受アセンブリは、回転輪に対向してセンサ支持体に形成されたハウジング部と、ハウジング部と回転輪との間に介在された軸受とを備えており、センサ支持体と回転輪とは軸受を介して相対回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の軸受ユニット。
【請求項５】
センサ支持体と静止輪の車体側端部との隙間には、当該隙間を密封するための密封部材が介在されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１に記載の軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の車輪(例えば、ディスクホイール)を車体(例えば、懸架装置(サスペンション))に対して回転自在に支持すると共に、車輪の回転速度を検出することが可能な軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車輪(例えば、ディスクホイール)を車体(例えば、懸架装置(サスペンション))に対して回転自在に支持するための各種の軸受ユニット(特許文献１)が知られている。その一例として図３には、従動輪用の軸受ユニットが示されており、当該軸受ユニットは、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪２と回転輪４との間に複列(例えば２列)で回転可能に組み込まれた複数の転動体6,8とを備えている。
【０００３】
この場合、静止輪２は中空円筒状を成しており、回転輪４の外周を覆うように配置されており、静止輪２と回転輪４との間には、軸受ユニット内部を密封するためのシール部材(車輪側のリップシール１０ａ、車体側のカバー(キャップ)１０ｂ)が設けられている。なお、リップシール１０ａは、静止輪２の車輪側の固定面２ｎ-1に固定され、回転輪４の摺動面４ｎ-1に対して摺動自在に位置決めされている。一方、カバー(キャップ)１０ｂは、静止輪２の車体側全体を覆って密封することが可能な円板形状を成しており、その基端１０ｃが静止輪２の車体側に形成された車体側端部２ｎ-2に固定されている。また、転動体6,8として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。
【０００４】
静止輪(外輪)２には、その外周側から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト(図示しない)を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置(ナックル)に固定することができる。また、回転輪(内輪)４には、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ(スピンドル)１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
【０００５】
ハブフランジ１２ａは、静止輪(外輪)２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１４が設けられている。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、当該ディスクホイールをハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。このとき、ハブ１２の車輪側に突設されたパイロット部１２ｄによって車輪の径方向の位置決めが成される。
【０００６】
また、ハブ１２(回転輪４)には、その車体側の嵌合面４ｎ-2に環状の回転輪構成体１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する内輪)が嵌合(外嵌)されるようになっている。この場合、例えば静止輪２と回転輪４との間に各転動体6,8を保持器１８で保持した状態で、回転輪構成体１６を嵌合面４ｎ-2に形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、当該回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
【０００７】
このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪２と回転輪４の軌道面(静止軌道面２ｓ、回転軌道面４ｓ)にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。この場合、２つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道面2s,4sに直交し且つ各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の１点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
【０００８】
なお、このような構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから軸受ユニットを通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、上述したような背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。
【０００９】
また、上述した軸受ユニットには、車輪の回転速度を検出するための回転検出機構が設けられている。回転検出機構としては、光学的或いは磁気的に回転検出するものが知られているが、図３には一例として、磁気的に回転検出する回転検出機構が示されている。この場合、回転検出機構は、回転輪４と共に回転する環状のエンコーダ２０と、エンコーダ２０の磁気特性(情報特性)を検出するセンサ２２とを備えている。ここで、エンコーダ２０は、支持部材２４を介して回転輪４(回転輪構成体１６)に同心円状に取り付けられており、一方、センサ２２は、エンコーダ２０に対向して位置決めされた状態で、静止輪２に固定されたカバー(キャップ)１０ｂに取り付けられている。
【００１０】
この場合、エンコーダ２０は、周方向に沿って磁気特性が交互に変化(例えば、Ｓ極とＮ極とを周方向に沿って交互に変化)して構成されており、自動車の走行時に回転輪４と共に回転するエンコーダ２０の単位時間あたりの磁気変化がセンサ２２で検出されるようになっている。このとき、センサ２２から出力された検出信号は、例えばハーネス(図示しない)又は電波(ワイヤレス)などを介して車体側のＥＣＵ(Electronic
Control Unit：図示しない)に送信され、ここで当該検出信号に所定の演算処理が施されることで、車輪の回転速度が計測される。
【００１１】
ところで、車輪の回転速度を高精度に計測するためには、エンコーダ２０とセンサ２２との間のギャップ(間隙)Ｇが常に一定に維持されることが必要である。しかしながら、アクスル構造を成す軸受ユニットは、自動車走行時に常にモーメント荷重を受けることになるため、そのモーメント荷重の大きさによっては、当該ギャップ(間隙)Ｇが変化してしまう場合がある。具体例を挙げて説明すると、自動車走行時に車輪側から軸受ユニットに外力が作用すると、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間には、相対的な傾きが生じることでモーメント荷重が発生する。そして、かかるモーメント荷重は自動車の走行状態に応じて変動を繰り返すため、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間の相対的な傾き状態も変動し続けることになる。
【００１２】
ここで、エンコーダ２０とセンサ２２は、静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４に固定された状態にあるため、これら静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間に相対的な傾きが生じると、これに伴って、エンコーダ２０とセンサ２２との間にも相対的な傾きが生じる。そして、自動車の走行状態に応じて静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間の相対的な傾き状態が変動し続けると、これに従って、エンコーダ２０とセンサ２２との間のギャップ(間隙)Ｇも変動を繰り返すことになり、これにより、当該ギャップ(間隙)Ｇを一定に維持し続けることが困難になってしまう場合がある。
【００１３】
この場合、ギャップ(間隙)Ｇの変動の程度によっては、センサ２２から出力される検出信号の出力値も不安定となる。また、エンコーダ２０とセンサ２２とが相対的に傾いても互いに干渉(接触)しないようにギャップ(間隙)Ｇを設定する必要があるが、そのときのギャップ(間隙)Ｇの大きさによっては、エンコーダ２０の磁気変化をセンサ２２で確実に検出することができなくなってしまう。そうなると、上記ＥＣＵにおいて精度良く演算処理を行うことができなくなり、その結果、車輪の回転速度を高精度に計測することができなくなってしまう虞がある。
【特許文献１】特開２００５−２１４３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、静止輪と回転輪との間の相対的な傾きの影響を受けること無く、車輪の回転速度を高精度に計測することが可能な軸受ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために、本発明は、車体側に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪と、静止輪に対向して設けられ且つ車輪側に接続されて車輪と共に回転する回転輪と、静止輪と回転輪との間に回転可能に組み込まれた複数の転動体と、車輪の回転速度を検出するための回転検出機構とを備えた軸受ユニットであって、回転検出機構には、回転輪に連結されて当該回転輪と共に回転するエンコーダと、エンコーダに記録された情報特性を検出するセンサとが設けられ、センサは、エンコーダに対向して位置決めされた状態でセンサ支持体に支持されており、センサ支持体は、回転輪に対して軸受アセンブリを介して連結されていると共に、当該センサ支持体と静止輪との間に構築された回り止め構造により常時非回転状態に維持されている。
【００１６】
本発明において、センサ支持体は、静止輪の車体側に形成された中空円筒状の車体側端部の全体を覆って軸受内部を軸受外部から密封することが可能な円板形状を成している。また、回り止め構造は、センサ支持体から静止輪に向けて突出した少なくとも１つの凸部と、当該凸部を収容可能に静止輪に形成された凹部とを備えて構成されており、凸部を凹部に収容した状態において、回転輪の回転中にセンサ支持体は、常時非回転状態に維持される。更に、軸受アセンブリは、回転輪に対向してセンサ支持体に形成されたハウジング部と、ハウジング部と回転輪との間に介在された軸受とを備えており、センサ支持体と回転輪とは軸受を介して相対回転可能に構成されている。なお、センサ支持体と静止輪の車体側端部との隙間には、当該隙間を密封するための密封部材が介在されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の軸受ユニットによれば、静止輪と回転輪との間に相対的な傾きが生じても、エンコーダとセンサとの間のギャップ(間隙)を常に一定に維持することができるため、車輪の回転速度を高精度に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、上述したような軸受ユニット(図３)の回転検出機構の改良であるため、以下では改良部分の説明にとどめる。なお、改良部分の説明で用いた図面において、上述の軸受ユニット(図３)と同一の構成には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００１９】
図１(ａ)〜(ｃ)に示すように、本実施の形態の回転検出機構において、エンコーダ２０は、上述した図３の回転検出機構と同様に、回転輪４(回転輪構成体１６)に連結されて当該回転輪４と共に回転するように構成されている。一方、センサ２２は、エンコーダ２０に対向して位置決めされた状態でセンサ支持体２６に支持されている。この場合、センサ支持体２６は、回転輪４に対して軸受アセンブリを介して連結されていると共に、当該センサ支持体２６と静止輪(外輪)２との間に構築された回り止め構造により常時非回転状態に維持されている。
【００２０】
また、本実施の形態において、静止輪(外輪)２の車体側に形成された車体側端部２ｎ-2は、中空円筒状を成しており、センサ支持体２６は、当該車体側端部２ｎ-2の全体を覆って軸受内部を軸受外部から密封することが可能な円板形状を成している。具体的には、センサ支持体２６は、中空円筒状の車体側端部２ｎ-2の内側に配置可能な円板形状を成しており、センサ支持体２６と車体側端部２ｎ-2とは、周方向に沿って互いに非接触状態に位置決めされている。
【００２１】
この場合、センサ支持体２６を車体側端部２ｎ-2の内側に配置した状態において、センサ支持体２６の外周と車体側端部２ｎ-2の内周との間には、周方向に沿って連続した隙間Ｈが形成されるが、かかる隙間Ｈを小さくすることで、一種のラビリンスを構成することができる。これにより、当該隙間Ｈを通って軸受内部へ異物(例えば、水、塵埃など)が浸入したり、軸受外部へ潤滑剤(例えば、油、グリース)が漏洩したりすることは無い。
【００２２】
また、センサ支持体２６の材質としては、例えば金属材料や樹脂材料を適用することが可能であるが、当該センサ支持体２６が用いられる軸受ユニットは、寒暖の差に直接晒される環境下で使用される。従って、かかる環境下において、長期に亘って軸受内部を軸受外部から密封することができるような耐久性及び耐熱性に優れた材料でセンサ支持体２６を構成することが好ましい。なお、耐久性及び耐熱性に優れた材料としては、例えば軸受ユニットの使用目的や使用環境に応じて任意に選択することができるため、ここでは特に限定しない。
【００２３】
ここで、軸受アセンブリは、回転輪４に対向してセンサ支持体２６に形成されたハウジング部２６ｈと、ハウジング部２６ｈと回転輪４との間に介在された軸受２８とを備えている。本実施の形態において、ハブ(スピンドル)１２には、その回転中心に沿って延出した軸体３０が固定されており、当該軸体３０は、ハブ１２及び回転輪構成体１６と共に回転軸４を構成している。なお、軸体３０は、軸受アセンブリの一構成品でもある。この場合、軸体３０をハブ１２に固定する方法は、例えばネジ止め、溶接、嵌合、接着などの方法を適用することができるが、ここでは一例として、軸体３０の一端３０ｔをハブ１２に形成された固定穴１２ｈに圧入することで、当該軸体３０をハブ１２に固定している。
【００２４】
また、ハウジング部２６ｈは、回転軸４(即ち、軸体３０)の外周に対向するように周方向に連続した中空円環状を成しており、当該ハウジング部２６ｈと軸体３０との間に複数(例えば、２つ)の軸受２８が介在されている。この場合、各軸受２８は、軸体３０の外周に固定された内輪２８ａと、内輪２８ａに対向するようにハウジング部２６ｈの内周に固定された外輪２８ｂと、内外輪28a,28b間に転動自在に組み込まれた複数の転動体２８ｃとを備えている。なお、転動体２８ｃとしては、玉やコロを適用することができるが、図面には玉が例示されている。
【００２５】
一方、回り止め構造は、センサ支持体２６から静止輪(外輪)２に向けて突出した凸部３２と、当該凸部３２を収容可能に静止輪２に形成された凹部３４とを備えて構成されている。この場合、凸部３２を凹部３４に収容した状態において、凸部３２が凹部３４から外れないようになっているため、回転軸４(軸体３０)の回転中にセンサ支持体２６は、常時非回転状態に維持されている。
【００２６】
ここで、凸部３２の個数や位置は、例えばセンサ支持体２６の大きさや形状に応じて任意に設定することができるため、特に限定しないが、図面には一例として１つの凸部３２がセンサ支持体２６の外周から突出した構成が示されている。また、凸部３２の形状は、例えばその断面が矩形状、三角形状、円錐台形状、円弧形状などを適用することができるが、ここでは一例として、断面が矩形状の凸部３２を想定する。これに対して、凹部３４は、凸部３２の個数や位置、或いは、その形状に応じて任意に設定されるため、特に限定しないが、要するに凹部３４から凸部３２が容易に外れないような構成であれば良い。
【００２７】
このような構成によれば、センサ支持体２６と回転輪４(軸体３０)とは、軸受アセンブリの各軸受２８を介して相対回転可能に連結されるが、凸部３２を凹部３４に収容した回り止め構造により、回転軸４(軸体３０)の回転中、各軸受２８を介してセンサ支持体２６に回転力が作用した場合でも、センサ支持体２６を常時非回転状態に維持することができる。
【００２８】
以上、本実施の形態によれば、エンコーダ２０とセンサ２２の双方を回転輪(内輪)４に連結させたことで、自動車走行時に車輪側から軸受ユニットに外力が作用して静止輪(外輪)２と回転輪(内輪)４との間に相対的な傾きが生じた場合でも、その影響を全く受けること無く、エンコーダ２０とセンサ２２との間のギャップ(間隙)Ｇを常に一定にすることができる。
【００２９】
例えば回転輪(内輪)４が傾いたとき、支持部材２４により回転輪４(回転輪構成体１６)に固定されているエンコーダ２０は、当該回転輪４の傾斜に伴って同一方向に同一角度で傾斜する。一方、センサ２２は、センサ支持体２６から軸受アセンブリを介して回転輪４に連結されているため、回転輪４の傾斜に伴ってエンコーダ２０と同一方向に同一角度で傾斜する。この場合、エンコーダ２０とセンサ２２との間の位置関係は全く変化しないため、双方間のギャップ(間隙)Ｇを常に一定に維持することができる。これにより、維持車輪の回転速度を高精度に計測することが可能となる。
【００３０】
また、本実施の形態によれば、センサ支持体２６を上述した軸受ユニット(図３)のカバー(キャップ)１０ｂとして兼用することができるため、部品点数を増やすこと無く軸受内部の密封性を一定に保持しつつ同時に、車輪の回転速度を高精度に計測することが可能な低価格な軸受ユニットを実現することができる。なお、回転軸４(軸体３０)の回転中における環境下によっては、センサ支持体２６の外周と静止輪(外輪)２の車体側端部２ｎ-2との隙間Ｈから異物が浸入したり潤滑剤が漏洩する虞もある。その場合には、当該隙間Ｈを密封するための密封部材３６を介在させることが好ましい。この場合、密封部材３６としては、例えばＯリング、Ｘリングなどの既存のシールを適用すれば良い。
【００３１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることは無く、以下の各変形例としても同様の効果を実現することができる。
第１の変形例として、図２(ａ)に示された軸受ユニットは、センサ支持体２６の外周と車体側端部２ｎ-2の内周との隙間Ｈをダイヤフラム３８で覆って構成されている。この場合、ダイヤフラム３８は、伸縮自在で且つ弾性変形可能な例えばゴムや樹脂などを中空円筒状に連続させて形成されており、その一方側をセンサ支持体２６の外周に連結し、その他方側を車体側端部２ｎ-2の内周に連結させることで、隙間Ｈを完全に密封することができる。
【００３２】
本変形例よれば、ダイヤフラム３８を用いることで回り止め効果と共に、防水効果も同時に確保することができる。また、上述の実施の形態のような回り止め機構(凸部３２、凹部３４)を形成する必要が無いため、更に低価格な軸受ユニットを実現することが可能となる。なお、他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００３３】
ところで、上述した実施の形態及び第１の変形例では、エンコーダ２０とセンサ２２とをアキシアル方向で対向させているが、これに代えて、第２の変形例として図２(ｂ)に示された軸受ユニットでは、エンコーダ２０とセンサ２２とをラジアル方向で対向させている。この場合、エンコーダ２０とセンサ２２とを対向させる構成は、任意に設定することができるため、特に限定しないが、図面には一例として、エンコーダ２０を周方向に沿って外向に配置し、これに対向するようにセンサ２２をセンサ支持体２６の側周に位置決めしている。
【００３４】
また、本変形例の軸受アセンブリにおいて、上述した軸体３０(図１(ａ)、図２(ａ))が不要となり、ハウジング部２６ｈを回転輪４の回転輪構成体１６に対向して形成し、当該ハウジング部２６ｈと回転輪構成体１６との間に複数(例えば、２つ)の軸受２８が介在されている。この場合、特に図示しないが、各軸受２８は、回転輪構成体１６の外周に固定された内輪と、内輪に対向するようにハウジング部２６ｈの内周に固定された外輪と、内外輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えている。なお、転動体としては、玉やコロを適用することができる。本変形例によれば、軸体３０を不要としたことで、部品点数を削減できると共に、ハブ(スピンドル)１２に軸体３０を固定する手間も不要となるため、更に低価格な軸受ユニットを実現することが可能となる。なお、他の構成及び効果は、上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受ユニットを車体側から見た平面図、(ｃ)は、エンコーダとセンサとの位置関係を拡大して示す断面図。
【図２】(ａ)は、本発明の第１の変形例に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の第２の変形例に係る軸受ユニットの構成を示す断面図。
【図３】従来の軸受ユニットの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
２  静止輪(外輪)
４  回転輪(内輪)
6,8  転動体
２０  エンコーダ
２２  センサ
２６  センサ支持体
２８  軸受(軸受アセンブリ)
３２  凸部(回り止め構造)
３４  凹部(回り止め構造)
【図１】
2008144861.tif 000003
【図２】
2008144861.tif 000004
【図３】
2008144861.tif 000005