(57)【要約】【課題】  自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する外輪回転の軸受に適用される。軸方向長さを短くでき、部品点数および組立工数を低減したセンサ付軸受を提供する。【解決手段】  外輪１２と内輪１１との間の転動体１３、１４が配置された空間の両側開口部を軸受シール１６，１７で封止する。軸受シール１６として、芯金１６１と弾性部材１６４とを一体体に形成し、弾性部６４に着磁して磁気エンコーダ１６５を形成する。磁気エンコーダ１６５に対してして外部シール１８にセンサ部２２を設ける。芯金１６１と磁気エンコーダ１６５とを一体化して軸受シールを構成することで、軸受の軸方向長さを短くでき、部品点数および組立工数を減らすことができる。【選択図】        図２
2007211840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の軸受であり、軸受の回転を検出する機能を有するセンサ付軸受であって、
外輪と、内輪と、前記外輪および内輪の間に配置された転動体と、
前記外輪と内輪との間の転動体が配置された空間の開口部を封止し前記外輪と内輪のいずれかに設けられた軸受シールと、
前記軸受シールの一方の外部側に設けられる外部シールと、
前記外部シールに設けられるセンサ部とを備え、
前記軸受シールの一方側は、
前記外輪の内径部に嵌合され、前記転動体が配置された空間を封止する封止部から折り曲げられて、軸方向外側に延びる芯金と、
磁性材料が混入されて前記芯金の先端部に固着され、前記センサ部に対向する磁気エンコーダとリップ部とを兼ねる弾性部材とを含む、 センサ付軸受。
【請求項２】
前記弾性部材は、紛体状の強磁性材が混入して形成され、
前記弾性部材に着磁して前記磁気エンコーダを形成する、請求項１に記載のセンサ付軸受。
【請求項３】
前記転動体は、玉であって、複列および単列のいずれかである、請求項１または２に記載のセンサ付軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の軸受であって、例えば軸受の回転数を検出するセンサ付軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動二輪車において、車速センサを取付けたものとして、車軸にホイル支持用の軸受と並んで車速センサを取付けたものがある。しかし、軸受と車速センサとが別体となって車軸上に取付けられているため、部品点数・組立工数が増大してコスト増を招くうえ、車速センサ取付部の機構が大型化し、小型排気量の自動二輪車などへの適用が困難である。
【０００３】
そこで、ホイル支持用の軸受を、センサ付軸受とすることを考えた。汎用の軸受では、軸受に回転センサを設けたものが提案されている（例えば、特許文献１）。しかし、同特許文献１の軸受は、軸受外に回転センサが張り出す構造となるため、回転センサが外部環境に曝されることで、性能劣化を招くだけでなく、軸受方向寸法の大きくなり、車速センサ取付部の小型化が十分ではない。
このような課題を解消するものとして、汎用の軸受では、回転センサ内蔵タイプのものも提案されている。
【０００４】
図５は、参考提案例の回転センサ内蔵タイプのセンサ付軸受の概略断面図である。図５において、センサ付軸受５０はアンギュラ玉軸受であって、固定側の内輪５１と、回転側の外輪５２と、内輪５１および外輪５２の間に配置された複数の転動体５３，５４とを有している。転動体５３，５４は保持器５５によって保持されており、内輪５１と外輪５２の間における軸受空間の両端は、接触式の軸受シール５６，５７によって密封されている。一方の軸受シール５６における外側の軸受空間６５には回転センサ６０が内蔵されていて、この軸受空間６５の外側には外部シール５８が設けられている。
【０００５】
軸受シール５６，５７は、外輪５２に取付けられている。転動体５３，５４が収納されている軸受空間には潤滑のためのグリースが封入されるが、軸受シール５６，５７によりグリースが外部に漏れるのが阻止される。また、軸受シール５７と外部シール５８とにより、外部から雨水や泥水が軸受空間に浸入されるのが阻止される。
【０００６】
外部シール５８は、縦断面が平板でリング状の芯金５８１と、この芯金５８１に固着された弾性部材５８２とを含み、その内径側端を内輪５１の外径面に形成されたシール取付け溝５１１に嵌合することで内輪５１に取付けられる。外部シール５８に含まれている弾性部材５８２の外径側端には、その先端が外輪５２の内径面に接触するリップ部５８３が形成されている。
【０００７】
回転センサ６０は、被検出部としての永久磁石６３と、センサ部６２とを含む。永久磁石６３は芯金６１に取付けられている。センサ部６２は例えばホール素子などを基板に取付けて構成されており、外部シール５８の芯金５８１の内面に取付けることで、外部シール５８と一体化されている。外輪５２の回転に伴って軸受シール５６が回転することにより永久磁石６３も回転し、外輪５２が１回転するごとに永久磁石６３がセンサ部６２に対向するので、センサ部６２は永久磁石６３からの磁束を検出して、回転信号を出力する。回転信号が所定の周期ごとに出力されているかを外部回路で判定することにより、計数した回転数と基準の回転数との偏差を検出することでベルトとプーリとの滑りの有無などを検出できる。
【０００８】
芯金５８１および弾性部材５８２には、ケーブル７０よりも大きな径を有する貫通孔を形成し、その貫通孔にケーブル７０を挿通して、ケーブル７０の一端をセンサ部６２に接続し、他端を外部に引き出している。
【特許文献１】特開２００２−２９５４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５に示したセンサ付軸受５０において、被検出部としての永久磁石６３は軸受シール５６と、センサ部６２との間に配置されているため、センサ付軸受５０の軸方向長さが長くなってしまう。しかも、芯金６１と、永久磁石６３とを別個に製造した上で、芯金６１に永久磁石６３を取付ける必要があるため、部品点数が増えるばかりでなく、組立工数も増えてしまう。
【００１０】
この発明の目的は、軸方向長さを短くでき、部品点数および組立工数を低減した二輪車専用のホイル支持用のセンサ付軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明のセンサ付軸受は、自動二輪車または原動機付き自転車のホイルを車軸に対して支持する二輪車専用の軸受であり、軸受の回転を検出する機能を有するセンサ付軸受であって、外輪と、内輪と、外輪および内輪の間に配置された転動体と、前記外輪と内輪との間の転動体が配置された空間の開口部を封止し前記外輪と内輪のいずれかに設けられた軸受シールと、前記軸受シールの一方の外部側に設けられる外部シールと、前記外部シールに設けられるセンサ部とを備える。
前記軸受シールの一方側は、前記外輪の内径部に嵌合され、前記転動体が配置された空間を封止する封止部から折り曲げられて、軸方向外側に延びる芯金と、磁性材料が混入されて前記芯金の先端部に固着され、前記センサ部に対向する磁気エンコーダとリップ部とを兼ねる弾性部材とを含む。
【００１２】
この発明によれば、転動体が配置された空間の開口部を封止する一方の軸受シールが、磁気エンコーダに兼ねるため、軸受の軸方向長さを短くでき、また磁気エンコーダを別個の部品として形成する必要がなく、部品点数を減らすことができるとともに、組立工数を減らすことができる。そのため、二輪車のホイルを支持する軸受として、軸受および回転センサの取付部を小型化でき、かつ組立性向上による生産性の向上が図れる。
【００１３】
好ましくは、前記弾性部材は、紛体状の強磁性材が混入して形成されたものとし、弾性部材に着磁して磁気エンコーダを形成する。弾性部材に強磁性材を混入して着磁することで、軸受シールに一体化した磁気エンコーダを構成できる。
【００１４】
転動体は、玉であっても良く、また複列と単列のいずれであっても良い。複列の玉軸受とすると、ラジアル荷重に加えて両方向のアキシャル荷重を受けることができる。単列の玉軸受を用いた場合には、軸方向幅を狭くできる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、この発明によれば、一方の軸受シールにつき、芯金と、磁性材料が混入されて前記芯金の先端部に固着された弾性部材とを含むものとし、この弾性部材がセンサ部に対向する磁気エンコーダとリップ部とを兼ねるものとしたため、磁気エンコーダを別個の部品として形成する必要がなく、部品点数を減らすことができ、組立工数を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、この発明の一実施形態に係るセンサ付軸受を備えた自動二輪車におけるホイルの断面図である。このホイル３０は前輪であって、そのハブ３０ａの軸受挿通孔３１に、一対のフロントフォーク３２間に設けられた車軸３３が挿通される。ハブ３０ａと車軸３３の間には、左右一対の軸受１，２が介在し、これら軸受１，２によりホイル３０が車軸３３に対して回転自在に支持されている。前記フロントフォーク３２に取付けられたキャリパ３７と、ホイル３０に固定されてホイル３０と一体回転するブレーキディスク３８とにより、ディスクブレーキ３９が構成されている。
【００１７】
前記左右一対の軸受１，２は転がり軸受であり、このうち一方の軸受１がセンサ付軸受とされる。左右いずれの軸受をセンサ付軸受としても良いが、この例では図の左の軸受１がセンサ付軸受とされている。
【００１８】
図２は図１に示したセンサ付軸受の具体例を示す概略断面図であり、図３はセンサ付軸受の正面図である。
図２において、センサ付軸受ｌは、複列アンギュラ玉軸受であって、固定側の内輪１１と、回転側の外輪１２と、内輪１１および外輪１２の間に配置された複数の転動体１３，１４とを有している。転動体１３，１４は保持器１５によって保持されており、内輪１１と外輪１２の間における軸受空間の両側は、接触式の軸受シール１６，１７によって密封されている。
【００１９】
一方側の軸受シール１６における外側には軸受空間３０が形成されている。この軸受空間３０には回転センサ２０が内蔵されていて、この軸受空間３０の外側には外部シール１８が設けられている。軸受空間３０は、転動体１３，１４が収納されている空間よりも径方向に広く形成されており、内輪１１の外径面には軸方向に延びる段差面１１１が形成されている。
【００２０】
軸受シール１６，１７は、外輪１２に取付けられている。具体的には、一方側の軸受シール１６はリング状の芯金１６１と、この芯金１６１の一方側に固着された弾性部材１６４とを含む。弾性部材１６４は、磁気エンコーダ１６５およびリップ部１６６を兼ねており、ゴム材料に例えばフェライト粉末などの強磁性を有する磁紛を混入して芯金１６１とともに一体的に形成されている。弾性部材１６４の芯金１６１側は磁気エンコーダ１６５となり、先端部は内輪１１の外径部に非接触で対向するリップ部１６６となる。
【００２１】
芯金１６１の他方側は、軸方向外側に延びる円周面を有する断面がＬ字状に形成されており、外輪１２の内径部の平坦面１２３に嵌め込まれている。リップ部１６６は内輪１１の外径部に近接することで、外部へのグリース漏れを防止できる。
【００２２】
弾性部材１６４を芯金１６１と一体的に形成するときは、まず強磁性を有する紛体状の強磁性材を混入した接着剤を芯金１６１の表面に焼き付けて形成し、強磁性材を弾性材にも混合して弾性生地を形成し、これを成形して弾性部材１６４を形成する。この弾性部材１６４に着磁して磁気エンコーダ１６５を形成する。なお、磁気エンコーダ１６５は図３に示すように、センサ部２２に対向する部分のみ着磁される。なお、接着剤には磁性材が混入されていなくてもよい。
【００２３】
他方の軸受シール１７はリング状の芯金１７１と、この芯金１７１に固着された弾性部材１７２とを含み、その外径側端を外輪１２の内径面に形成されたシール取付け溝１２２に嵌合することで、外輪１２に取付けられる。軸受シール１７に含まれている弾性部材１７２の内径側端には、その先端が内輪１１の外径面に接触するリップ部１７３が形成されている。転動体１３，１４が収納されている軸受空間には潤滑のためのグリースが封入されるが、軸受シール１６，１７によりグリースが外部に漏れるのが阻止される。
【００２４】
外部シール１８は、軸受空間３０の開口部を封止する封止部と、この封止部から折り曲げられて軸方向内側に延びる円周面１８２とを有する断面Ｌ字状の芯金１８１を含む。また、芯金１８１の円周面１８２を内輪１１の嵌合面となる段差面１１１に厳合することで、芯金１８１を強固に内輪１１の外径部に固定できる。なお、芯金１８１の円周面１８２を内輪１１の外径部に固定する方法は圧入やその他の固定手段を用いることができる。
【００２５】
外部シール１８の芯金１８１には、弾性部材１８３が設けられており、弾性部材１８３は芯金１８１の、 外側を覆うように形成され、外輪１２側にはリップ部１８４が形成されていて、このリップ部１８４が軸受空間３０の外輪１２側内径部に接触している。リップ部１８４が外輪１２の内径部に接触するように外部シール１８を設けたことにより、軸受空間３０を密閉することができるので、外部から雨水や泥水が浸入するおそれをなくすことができ、センサ部２２に水などが付着するおそれがなくなるので、信頼性を高めることができる。
【００２６】
芯金１８１および弾性部材１８３にはケーブル７０を挿通させるための貫通孔１８５が形成されている。貫通孔１８５はケーブル７０を挿通し易いようにケーブル７０の径よりも大きく形成されている。これにより、組立性が向上する。
【００２７】
また、貫通孔１８５とケーブル７０との隙間には封止部材としての樹脂７１が注入されている。これにより、貫通孔１８５とケーブル７０との隙間から雨水などが浸入するのを防止できる。
【００２８】
回転センサ２０は、前述の被検出部としての磁気エンコーダ１６５に対向して設けられたセンサ部２２を含む。センサ部２２は例えばホール素子などを基板２３に取付けて構成されており、防水のためにホール素子などが樹脂２４によって覆われている。また、センサ部２２は基板２３を介して外部シール１８の芯金１８１の内面に取付けることで、外部シール１８と一体化されている。
【００２９】
磁気エンコーダ１６５は、図３に示すように、軸受シール１６の円周方向の１箇所に設けられており、センサ部２２側に向いた面は、Ｓ極１極、またはＮ，Ｓ，Ｎの順で最大３極まで着磁されている。センサ部２２の特性が磁気エンコーダ１６５の特性と逆の場合は、磁気エンコーダ１６５の極性を前記極性と逆にすればよい。外輪１２が回転して磁気エンコーダ１６５のＳ極がセンサ部２２に接近すると、センサ部２２から原点信号として１回転で１パルス出力されることになる。この原点信号が所定の周期ごとに出力されているかを外部回路で判定することにより、計数した回転数と基準の回転数との偏差を検出することで滑りの有無などを検出できる。
【００３０】
この実施形態では、軸受シール１６として、磁気エンコーダ１６５およびリップ部１６６を兼ねており、ゴム材料に例えばフェライト粉末などの強磁性を有する磁紛を混入して形成したので、図５に示す提案例のセンサ付軸受５０のように、軸受シール５６と永久磁石６３とを別体の部品として形成する必要がなくなり、部品点数および組立工数を低減できる。しかも、軸受シール１６と磁気エンコーダ１６５とを兼ねることで、回転センサ２０部分で占有される軸方向寸法を短くできるので、センサ付軸受１の外形寸法を小さくできる。
【００３１】
また、外部シール１８の芯金１８１と弾性部材１８３に貫通孔１８５を形成し、その貫通孔１８５にケーブル７０を挿通させることで、ケーブル７０をセンサ部２２に接続し易くなり、組立性が向上する。また、ケーブル７０と貫通孔１８５との隙間を樹脂７１で封止することにより、雨水などが軸受空間３０に浸入するのを防止できて、信頼性が向上する。
【００３２】
さらに、この実施形態では、単一の筐体に回転数の検出機能と軸受機能とを併せ持たせることが可能になるので、二輪車のホイル軸受周辺部の小型化，簡素化などを図ることができる。すなわち、この実施形態では、軸受とは別個に独立した回転センサのための部品を用いる必要がなくなるので、軸受とは別に回転センサを設けるための設置空間や取付け部品などを不要にできるばかりでなく、軸受とは別に回転センサを取付けるための工程も不要にできる。
【００３３】
また、回転センサ２０のセンサ部２２と、外部シール１８とを一体化しているので、センサケースなどを不要にできてコストを低減できる。さらに、回転センサ２０の被検出部である磁気エンコーダ１６５を軸受シール１６に設けているので、軸受シール１６と磁気エンコーダ１６５との軸受への取付けを１回の作業で行うことができ、組立がさらに容易になる。
【００３４】
さらに、磁気エンコーダ１６５が設けられた軸受シール１６は、断面がＬ字状に形成された芯金１６１を平坦面１２３に嵌合させ、 センサ部２２を取付けた外部シール１８は、断面がＬ字状に形成された芯金１８１の円周面１８２により内輪１１の段差面１１１に嵌合させているので、磁気エンコーダ１６５とセンサ部２２との軸方向隙間を精度よく設定でき、かつ微調整の工数が不要となる。
【００３５】
なお、図２に示した実施形態では、複列のアンギュラ玉軸受を使用しているが、ラジアル荷重に加えて、両方向のアキシャル荷重を受けることができる。
【００３６】
また、上述の説明では、回転センサ２０として１回転に１つのパルスを出力する原点検出用として用いるようにしたが、１回転に複数のパルスを発生したり、多相のパルス信号を発生させるものであってもよい、その場合には、永久磁石を周方向にＳ極とＮ極とを交互に形成すればよい。
【００３７】
図４は、この発明の他の実施形態におけるセンサ付軸受の概略断面図である。この実施形態におけるセンサ付軸受１Ａは、単列の多点接触玉軸受に、図２に示した軸受シール１６，１７と外部シール１８と回転センサ２０とを取付けたものである。多点接触玉軸受は、４点接触玉軸受であり、図４に示すように、正逆方向の接触角θ１，θ２を有し、転動体１３は内輪１１と外輪１２とに４点で接触している。内輪１１および外輪１２の軌道溝は、例えばいずれもゴシックアーチ形状の断面形状に形成されている。
【００３８】
この例においても、軸受シール１６は図２と同様にして、リング状の芯金１６１と、この芯金１６１の一方側に固着された弾性部材１６４とを含む。弾性部材１６４は、磁気エンコーダ１６５およびリップ部１６６を兼ねており、ゴム材料に例えばフェライト粉末などの強磁性を有する磁紛を混入して形成されている。弾性部材１６４の芯金１６１側は磁気エンコーダ１６５となり、先端部は内輪１１の外径部に非接触で対向するリップ部１６６となる。芯金１６１の他方側は、軸方向外側に延びる円周面を有する断面がＬ字状に形成されており、外輪１２の内径部の平坦面１２３に嵌め込まれている。
【００３９】
外部シール１８は、図２と同様にして構成されており、芯金１８１の弾性部材１８３には貫通孔１８５が形成されており、この貫通孔１８５にケーブル７０が挿通され、ケーブル７０と貫通孔１８５との隙間には樹脂７１が封止されている。それ以外の軸受シール１７や回転センサ２０は、図２と同様にして構成されている。
【００４０】
この実施形態におけるセンサ付軸受１Ａは、図２に示した複列アンギュラ玉軸受と同様にして、両方向のアキシャル荷重を受けることができる。また、転動体１３が単列であるため、軸受全体の軸方向幅を狭くできる。さらに、複列玉軸受では複数の転動体1 ３，１４が内輪１１と外輪１２に接触するため、異音が発生しやすいのに対して、単列ではそのような異音の発生を小さくできる。
【００４１】
なお、上述の説明では、センサとして回転センサ２０を設けるようにしたが、その他の温度や湿度や振動などのように、回転以外の検出対象を検出するセンサを設けるようにしてもよい。
【００４２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の一実施形態におけるセンサ付軸受が適用された自動二輪車のホイルを示す断面図である。
【図２】図１に示したセンサ付軸受の具体例を示す概略断面図である。
【図３】同センサ付軸受の正面図である。
【図４】この発明の他の実施形態におけるセンサ付軸受の概略断面図である。
【図５】参考提案例のセンサ付軸受の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１，１Ａ…センサ付軸受
２…軸受
１１…内輪
１２…外輪
１３，１４…転動体
1 ５…保持器
１６，１７…軸受シール
１８…外部シール
２０…回転センサ
２２…センサ部、
２３…基板
２４，７１…樹脂
３０…軸受空間
１１１，１２３…段差面
１２２…シール取付け溝
１６１，１７１，１８１…芯金
１６４…弾性部材
１６５…磁気エンコーダ
１８２…円周面
１７２，１８ｄ…弾性部材
１６６，１７３，１８４…リップ部
１８５…貫通孔
【図１】
2007211840.tif 000003
【図２】
2007211840.tif 000004
【図３】
2007211840.tif 000005
【図４】
2007211840.tif 000006
【図５】
2007211840.tif 000007