(57)【要約】【課題】軸受の回転状態を高精度に検出することが可能な製造効率に優れた低コストのエンコーダ付きシール構造を提供する。【解決手段】対向配置された回転輪２と静止輪４との間の軸受内部を軸受外部に対して密封するシール構造であり、その基端が回転輪に固定され且つその先端が静止輪に向けて延出した環状のシール部材６と、シール部材の軸受外部側に設けられ且つその表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダ８と、エンコーダの軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバー１０とを備えており、カバーは、その内径側１０ａから外径側１０ｂに亘る全体がエンコーダの表面全体に密着して被覆されていると共に、その全体が非磁性のゴム材料で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された回転輪と静止輪との間の軸受内部を軸受外部に対して密封するシール構造であって、
その基端が回転輪に固定され、且つ、その先端が静止輪に向けて延出した環状のシール部材と、
シール部材の軸受外部側に設けられ、且つ、その表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダと、
エンコーダの軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバーとを備えており、
カバーは、その内径側から外径側に亘る全体がエンコーダの表面全体に密着して被覆されていると共に、その全体が非磁性のゴム材料で形成されていることを特徴とするエンコーダ付きシール構造。
【請求項２】
カバーは、その外径側がエンコーダを乗り越えて軸受内部側に折り返されており、当該カバーの外径側の内径寸法は、エンコーダの外径寸法よりも比較的小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ付きシール構造。
【請求項３】
カバーは、エンコーダと別体で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ付きシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受の回転状態(例えば、回転速度、回転方向)を検出するためのエンコーダを有するシール構造において、特にエンコーダ表面を被覆する非磁性カバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の安全性に対する意識の高まりと共に、例えば凍結など滑りやすい路面で制動時の走行安定性を確保するためのＡＢＳ(Antilock Brake System)が普及しており、これに伴って、走行時の回転状態(例えば、車輪の回転速度や回転方向など)を検出可能な回転検出機構を備えた各種の軸受が提案されている。回転検出機構は、静止輪に固定されたセンサと、回転輪に固定されたエンコーダとを備えて構成されており、エンコーダには、その周方向に沿ってＮ極及びＳ極の異なる磁極が交互に着磁されている。この場合、自動車制動時に回転軸と共にエンコーダが回転している間、単位時間当たりの磁極の変化をセンサで検出することで、車輪の回転速度や回転方向を検出することができる。
【０００３】
ところで、エンコーダは、例えばフェライト系磁性粉にゴム材(結合材)を混合して形成されており、無垢のゴム材に比べると比較的胞い構成になっている。このため、自動車走行中に例えば土砂や泥水など異物の跳ね返り環境下に長期間さらされると、エンコーダの表面が異物により磨耗してしまう場合がある。そして、磨耗の進行程度によっては、例えばエンコーダの各磁極の磁束密度が変動し、これによりセンサの検出精度が低下してしまう場合がある。また、エンコーダが磨耗した際に生じた磁性粉が当該エンコーダ表面に付着した場合、磁性分の付着の程度によっては、同様にエンコーダの磁束密度が変動し、これによりセンサの検出精度が低下してしまう場合がある。
【０００４】
このため、エンコーダの周辺領域は、その周辺部品を取り込んだ形で一種のラビリンスが構成されるように設計されているが、それだけでは上述したような問題を解消するには不十分な場合がある。そこで、例えば特許文献１には、エンコーダの外側にシールを配設し、当該シールの外側から回転検出を行う技術が提案されている。また、例えば特許文献２には、エンコーダの表面を非磁性体製のカバーで被覆し、当該カバーの外側から回転検出を行う技術が提案されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、エンコーダとセンサとの間に、エンコーダからシールまでのエアギャップ、シール自体の厚さ、シールからセンサまでのエアギャップのそれぞれを合計した比較的広いスペースを確保しなければならない。このため、エンコーダから比較的離れた位置にセンサが配置されることになる。この場合、エンコーダとセンサとの距離によっては、センサが受けるエンコーダからの磁気作用が弱くなるため、磁極の変化を高精度に検出することが困難になり、その結果、軸受の回転状態を高精度に検出することができなくなってしまう場合がある。また、径方向にシールとエンコーダが重なった構造であるため、シールの断面高さを大きくすることができず大きな磁束密度を期待できない。
【０００６】
一方、特許文献２の技術では、カバーの取り付けの際、エンコーダを支持しているスリンガと共に、カバーを回転輪に圧入して嵌合させなければならない。このため、カバーの取付作業に手間がかかり、シール構造の製造効率が低下してしまう。また、スリンガ及びカバーの加工に際し高い精度が要求されるため、シール構造の製造コストが上昇してしまう。更に、特許文献２の技術では、カバーを被覆したままでエンコーダに着磁処理を施すと、着磁装置(着磁ヨーク)をエンコーダ表面に密着させることができないため、当該エンコーダを正確に着磁させることが困難になってしまう場合がある。逆に、着磁処理後にカバーを被覆すると、カバーを回転輪に圧入する際に生じた塵埃が当該カバーとエンコーダとの間に入り込んだ場合、エンコーダの磁束密度が変動し、これによりセンサの検出精度が低下してしまう虞がある。そして、いずれの場合でも、軸受の回転状態を高精度に検出することができなくなってしまう。
【特許文献１】特開平１０−１６０７４４号公報
【特許文献２】特開２００２−３３３０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、軸受の回転状態を高精度に検出することが可能な製造効率に優れた低コストのエンコーダ付きシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、対向配置された回転輪と静止輪との間の軸受内部を軸受外部に対して密封するシール構造であって、その基端が回転輪に固定され且つその先端が静止輪に向けて延出した環状のシール部材と、シール部材の軸受外部側に設けられ且つその表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダと、エンコーダの軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバーとを備えており、カバーは、その内径側から外径側に亘る全体がエンコーダの表面全体に密着して被覆されていると共に、その全体が非磁性のゴム材料で形成されている。
【０００９】
本発明において、カバーは、その外径側がエンコーダを乗り越えて軸受内部側に折り返されており、当該カバーの外径側の内径寸法は、エンコーダの外径寸法よりも比較的小さく設定されている。この場合、カバーは、エンコーダと別体で形成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンコーダは、従来同様、端面高さを高くして高出力にできる。軸受外部側の表面全体をゴム製のカバーで被覆したことにより、長期にわたり軸受の回転状態を高精度に検出することが可能な製造効率に優れた低コストのエンコーダ付きシール構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１(ａ)には、本発明の一実施の形態に係るエンコーダ付きシール構造の構成が示されており、かかるシール構造は、対向配置された回転輪２と静止輪４との間の軸受内部を軸受外部に対して密封することができるように構成されている。なお、この構成例では、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)に対して回転自在に支持する軸受を想定し、当該軸受において、回転輪２は、車輪側に接続されて車輪(図示しない)と共に回転し、また、静止輪４は、回転輪２の外側に対向して設けられ且つ車体側に固定されて常時非回転状態に維持されている。
【００１２】
このようなシール構造には、その基端が回転輪２に固定され且つその先端が静止輪４に向けて延出した環状のシール部材６と、シール部材６の軸受外部側に設けられ且つその表面に周方向に沿って異なる磁極が交互に着磁された環状のエンコーダ８と、エンコーダ８の軸受外部側の表面全体に被覆された環状のカバー１０とが設けられている。
【００１３】
ここで、シール部材６は、後述するパックシールのスリンガとして構成されており、その基端側には、回転輪２の外周面２ｓに固定された中空円筒部６ａが設けられ、その先端側には、中空円筒部６ａから静止輪４に向けて折り返された環状折返部６ｂが設けられている。この場合、シール部材(スリンガ)６を回転輪２に固定する前の状態において、中空円筒部６ａの内径は回転輪２の外周面２ｓの外径よりも僅かに小さく設定することが好ましい。これにより、中空円筒部６ａを回転輪２の外周面２ｓに対して締まり嵌めで堅牢に固定することができる。
【００１４】
また、パックシールには、上述したシール部材(スリンガ)６に加えて更に、当該シール部材６に対して常時摺接したシール本体が設けられている。なお、シール本体は、静止輪４に固定されている。この場合、シール本体は、静止輪４に固定された心金１２の内側(シール部材６に対向する面側)に樹脂(ゴム)製密封材１４を付加して構成されており、当該密封材１４には、例えば３つのシールリップ14a,14b,14cが一体成形されている。そして、各シールリップ14a,14b,14cは、それぞれが対向するシール部材(スリンガ)６の環状スリンガ面M1,M2に摺接している。
【００１５】
これにより、軸受内部が軸受外部に対して密封され、例えば潤滑剤(例えば、油やグリース)の軸受外部への漏洩や、異物(例えば、土砂や泥水など)の軸受内部への浸入を防止することができる。なお、本実施の形態のシール構造において、シール本体は、必須の構成品では無く、スリンガとしてのシール部材６だけでも充分な密封性を確保することが可能である。
【００１６】
また、エンコーダ８は、例えばフェライト系磁性粉にゴム材(結合材)を混合して形成され、その表面に周方向に沿ってＮ極及びＳ極の異なる磁極が交互に着磁されている。この場合、エンコーダ８は、上述したシール部材(スリンガ)６において、その環状折返部６ｂの軸受外部側に設けられている。
【００１７】
なお、エンコーダ８を環状折返部６ｂに設ける方法としては、例えばエンコーダ８を環状折返部６ｂに加硫成形、接着或いはネジ止めしたり、又は、例えばシール部材(スリンガ)６が金属製であれば、エンコーダ８自身の磁気力により当該エンコーダ８をシール部材６に磁気的に吸着させても良い。いずれの方法においても、後述するカバー１０の被覆状態を考慮して、例えば図１(ｂ)に示すように、エンコーダ８の外径端をシール部材(スリンガ)６の外径端よりも内径側に所定量Ｗだけずらせて(引っ込めて)位置決めすることが好ましい。この場合、所定量Ｗは、例えばシール部材６やエンコーダ８の大きさや形状に応じて任意に設定されるため、ここでは特に数値限定はしない。
【００１８】
また、カバー１０は、その全体が非磁性のゴム材料が加硫成形され、弾性に富んだカバーが形成されている。なお、平面部分には非磁性材のインサートを入れて補強することも可能である。インサート用の非磁性の材料としては、例えば３００番系のステンレス、同合金、アルミニウムなどを適用すれば良い。そして、かかる非磁性材料に無垢のゴム材(結合材)を混合して加硫処理を施すことで、円筒部(外径部)が弾性に富んだ非磁性のカバー１０を成形することができる。
【００１９】
かかるカバー１０は、その外径側１０ｂがエンコーダ８の外径側を乗り越えて軸受内部側に折り返されており、その折返し先端１０ｃは、シール部材(スリンガ)６の軸受内部側に折り込まれて(引っ掛けられて)いる。これにより、エンコーダ８は、その外径側がカバー１０で完全に軸受外部から遮蔽された状態となると同時に、当該カバー１０とシール部材６とで挟持された状態となる。この場合、カバー１０の外径側１０ｂの内径寸法は、エンコーダ８の外径端の外径寸法よりも比較的小さく設定することが好ましい。
【００２０】
具体的に説明すると、上述したようにシール部材(スリンガ)６の外径端は、エンコーダ８の外径端よりも内径側に所定量Ｗだけずらせて(引っ込めて)位置決めされており、かかるシール部材６の外径端の外径寸法よりも更にカバー１０の外径側１０ｂの内径寸法を小さく設定することが好ましい。こうすることで、例えば図１(ｂ)に示すように、カバー１０でエンコーダ８を被覆する際に、当該カバー１０の外径側１０ｂを矢印Ｐ１方向に折り返して、その折返し先端１０ｃを引き延ばし、スリンガ外径を通して軸受内部側に折り込むと(引っ掛けると)、ゴム材質のカバー１０自体の弾性により、当該カバー１０には、その内径方向への収縮力が作用する。
【００２１】
これにより、カバー１０は、シール部材６に弾性的に保持された状態となると同時に、その内径側１０ａから外径側１０ｂに亘る全体がエンコーダ８の表面全体に密着する。この場合、エンコーダ８は、その外径側がカバー１０で完全に軸受外部から遮蔽された状態となると同時に、その表面全体がカバー１０とシール部材６とで挟持された状態で被覆されることになる。
【００２２】
以上、本実施の形態によれば、エンコーダ８の軸受外部側の表面全体を無垢のゴム製のカバー１０で被覆したことにより、例えば自動車走行中に土砂や泥水など異物の跳ね返り環境下に長期間さらされた場合でも、従来のようにエンコーダ８の表面が異物により磨耗することは無い。即ち、無垢のゴム製カバー１０は、磁性ゴム材で成形されたエンコーダ８よりも耐久性に優れているため、過酷な環境下に長期間さらされた状態でも当該カバー１０が劣化したり磨耗することは無い。この場合、かかるカバー１０で被覆されたエンコーダ８を長期に亘って一定の磁束密度に保持することが可能となり、これによりセンサの検出精度を長期に亘って一定に維持することができる。この結果、長期に亘って軸受の回転状態を高精度に検出することが可能となる。
【００２３】
また、本実施の形態によれば、カバー１０の内径側１０ａから外径側１０ｂに亘る全体をエンコーダ８の表面全体に密着させて被覆することができるため、エンコーダ８に近接してセンサ(図示しない)を対向配置させることができる。この場合、センサが受けるエンコーダ８からの磁気作用を長期に亘って一定の強さに維持することができるため、磁極の変化を高精度に検出することができる。この結果、長期に亘って軸受の回転状態を高精度に検出することが可能となる。
【００２４】
更に、本実施の形態によれば、カバー１０の折返し先端１０ｃをシール部材(スリンガ)６の軸受内部側に折り込む(引っ掛ける)だけで、当該カバー１０を短時間に且つ確実に取り付けてエンコーダ８を被覆することができる。この場合、カバー１０の取付作業が簡素化されるため、シール構造の製造効率を向上させることができる。また、エンコーダ８やシール部材６に対する高い加工精度は要求されないため、シール構造の製造コストを低減させることができる。
【００２５】
また、エンコーダ８に対する着磁処理では、カバー１０でエンコーダ８を被覆した状態で着磁処理を行っても良いが、本実施の形態のカバー１０はゴム製であり、その外径側１０ｂを例えば図１(ｂ)の矢印Ｐ２方向に弾性変形させるだけで簡単に取り外すことができる。この場合、着磁処理に際し、着磁装置(着磁ヨーク)をエンコーダ８の表面に密着させることができるため、当該エンコーダ８を正確に着磁させることができる。そして、着磁処理後にカバー１０を被覆する場合、当該カバー１０の折返し先端１０ｃをシール部材(スリンガ)６に引っ掛けるだけであるため、その際に塵埃が発生することは無い。即ち、カバー１０とエンコーダ８との間に塵埃が入り込むといったような問題は発生しない。
【００２６】
なお、上述した実施の形態において、カバー１０は、エンコーダ８の外径側及び表面全体を被覆する構成(図１)として例示したが、その変形例として例えば図２に示すように、カバー１０の内径側１０ａにエンコーダ８の内径側を乗り越えてシール部材(スリンガ)６まで延出した環状の延出被覆部１６を突設させても良い。これにより、エンコーダ８の外径側及び表面全体に加えて、その内径側もカバー１０で被覆されることになり、当該エンコーダ８を外界から完全に密封させた状態に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】(ａ)は、本発明の一実施の形態に係るエンコーダ付きシール構造の構成を示す断面図、(ｂ)は、エンコーダをカバーで被覆する状態を示す断面図。
【図２】本発明の変形例に係るエンコーダ付きシール構造の構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
２  回転輪
４  静止輪
６  シール部材
８  エンコーダ
１０  カバー
１０ａ  カバーの内径側
１０ｂ  カバーの外径側
【図１】
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【図２】
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