JP5061546B2

JP5061546B2 - 二輪車のホイール構造

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Publication number: JP5061546B2
Application number: JP2006246973A
Authority: JP
Inventors: 英志渋谷; 達男若林
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP2008068668A

Description

本発明は、ホイールの回転速度を検出する回転速度センサユニットを備える二輪車のホイール構造に関する。

従来の回転速度センサユニットを備える二輪車のホイール構造としては、特許文献１に記載されたものなどが知られている。

ここで図７を例示して、従来の回転速度センサユニットを備えた二輪車のホイール構造について説明する。この二輪車のホイール構造は、２列の単列玉軸受１と、該２列の単列玉軸受１の内輪２に嵌合されて、その両端部がフォーク３および該フォーク３の一部を構成するサスペンション機構（図示せず）を介して車体側に結合される軸部４と、２列の単列玉軸受１の外輪５に嵌合されて、スポーク６（またはリム）を介してタイヤ７を回転可能に支持するハウジング８と、を備えている。

２列の単列玉軸受１の内輪２間には間座１０が介装されており、軸部４を両端からナット１１を介して締め付け固定しても、２列の単列玉軸受１に過大なアキシャル荷重が掛からないようになっている。ハウジング８の内径面の軸方向中央部には肩部９が設けられており、２列の単列玉軸受１の外輪５は肩部９に突き当たるまで軸方向に圧入されている。

また、フォーク３にはセンサ１２が固定され、ハウジング８の外径部又は側部にはセンサロータ１３が取り付けられている。なお、図７で示された符号１４は、駆動輪の場合にハウジング８に取り付けられるスプロケットである。
特開平１０−１８５９３６号公報（図３、図５）

上述した従来の二輪車のホール構造においては、フォーク３にセンサ１２が固定され、ハウジング８の外径部又は側部にセンサロータ１３が取り付けられているため、車輪支持機構が外部に曝される二輪車では、雨や泥はねなどの厳しい環境から、また転倒や石はねなどの影響から、センサロータ１３の変形やセンサ１２の破損が起こりやすい。

また、センサ１２の取り付けについても、走行条件の変化によるフォーク３の弾性変形は速度信号の検出誤差の増大につながり、また転倒や石はねなどの外力による破損を防ぐためにセンサ１２をフォーク３の内側に設置することは、センサ１２とセンサロータ１３との間のエアギャップ調整を難しくする原因となる。

そこで、本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、回転速度センサユニットの変形や破損を防止することができるとともに、回転速度の検出精度の向上を図ることができる二輪車のホイール構造を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）２列の転がり軸受と、該２列の転がり軸受の内輪に嵌合されて、その両端部がフォークおよび該フォークの一部を構成するサスペンション機構を介して車体側に結合される軸部と、前記２列の転がり軸受の外輪に嵌合されて、スポークまたはリムを介してタイヤを回転可能に支持し、前記タイヤとともに回転するハウジングと、回転速度を検出する回転速度センサユニットと、を備える二輪車のホイール構造であって、
前記２列の転がり軸受は、各々軸方向外側にシールが設けられ、
前記２列の転がり軸受と、前記軸部と、前記ハウジングと、で略密封された空間を構成し、
前記略密封された空間内に前記回転速度センサユニットを配設し、
前記回転速度センサユニットは、回転側に配置されるセンサロータと、固定側に配置されて、前記センサロータの回転状態を検出するセンサと、を備え
前記センサが磁気センサであり、前記センサロータが多極磁石エンコーダを有し、
前記センサからのハーネスは、前記軸部および前記内輪の少なくともいずれかに形成された穴または溝の中を通って、前記略密封された空間の外へと引き出されていることを特徴とする二輪車のホイール構造。
（２）前記転がり軸受が、単列玉軸受であることを特徴とする（１）に記載の二輪車のホイール構造。
（３）前記センサは、前記２列の転がり軸受の内輪間に介装される間座に取り付けられるか、又は該間座の一部を構成することを特徴とする（１）又は（２）に記載の二輪車のホイール構造。
（４）前記２列の内輪の少なくともいずれかと前記間座とが一体に形成されていることを特徴とする（３）に記載の二輪車のホイール構造。
（５）前記センサロータは、前記ハウジングの内径部に締代を持って嵌合されていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の二輪車のホイール構造。
（６）前記センサロータは、前記２列の転がり軸受のいずれか一方の転がり軸受の外輪の軸方向内側に取り付けられていることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の二輪車のホイール構造。

本発明の二輪車のホイール構造によれば、ハウジングと軸部との間に配置される２列の転がり軸受の間に回転速度センサユニットを配設しているので、回転速度センサユニットを略密閉された空間に配置することができる。

これにより、回転速度センサユニットが、雨や泥はねなどの影響や、転倒や石はねなどの外力の影響を受けないようにすることができ、また、走行条件の変化によるフォークの弾性変形によって速度信号に検出誤差が生じるのを防止することができる。

この結果、回転速度センサユニットの変形や破損を防止することができるとともに、回転速度の検出精度の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図に従って説明する。図１は本発明の第１の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図、図２は本発明の第２の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図、図３は本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図、図４は本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造の変形例を説明するための要部断面図、図５は本発明の第４の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図、図６は本発明の第４の実施形態である二輪車のホイール構造の変形例を説明するための要部断面図である。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態である二輪車のホイール構造について説明する。この実施形態の二輪車のホイール構造は、２列の単列玉軸受２１と、該２列の単列玉軸受２１の内輪２２に嵌合されて、その両端部がフォーク２３および該フォーク２３の一部を構成するサスペンション機構（図示せず）を介して車体側に結合される軸部２４と、２列の単列玉軸受２１の外輪２５に嵌合されて、スポーク２６（またはリム）を介してタイヤ（図示せず）を回転可能に支持するハウジング２８と、を備えている。そして、２列の単列玉軸受２１の外輪２５の軸方向外側の端部の溝（装着溝）に、シール部材２５ａが固着され２列の単列玉軸受２１のシール性を実現している。

ハウジング２８の内径面の軸方向中央部には肩部２９が設けられており、２列の単列玉軸受２１の外輪２５は肩部２９に突き当たるまで軸方向に圧入されている。また、ハウジング２８の肩部２９の内径面には、センサロータ３０が配設されている。センサロータ３０は、肩部２９の内径面に締まり嵌めで締代を持って内嵌固定される円筒部３１ａと、該円筒部３１ａの軸方向端部から径方向内方に延びる円環板３１ｂとを有する断面Ｌ字型の芯金３１を備えている。そして、芯金３１の円環板３１ｂの軸方向を向く端面に、多極磁石エンコーダ３２が形成されている。

また、２列の単列玉軸受２１の内輪２２間には間座２７が介装されており、軸部２４の両端に螺合したナット３５を介して該軸部２４を締め付け固定しても、２列の単列玉軸受２１に過大なアキシャル荷重が掛からないようになっている。間座２７の外径面には、多極磁石エンコーダ３２の回転状態を検出する磁気センサ３３が該多極磁石エンコーダ３２に対して所定のエアギャップを有して軸方向に対向して取り付けられている。ここで、本実施形態では、磁気センサ３３と多極磁石エンコーダ３２を有するセンサロータ３０とによって本発明の回転速度センサユニット３０Ａを構成している。磁気センサ３３としては、小型化に有利なホール素子やＭＲ素子を例示することができるが、特に限定されない。

なお、磁気センサ３３は、固定側に取り付けるため、磁気センサ３３のハーネス３４は軸部２４に形成した穴に通すか、または、軸部２４の表面に軸方向に沿って溝を切ってその溝の中を通すなどの方法で、外部に引き出すことが可能となる。また、磁気センサ３３は、間座２７の一部を構成するように取り付けてもよい。さらに、磁気センサ３３は固定側に取り付けるため、取付け位相は任意だが、磁気センサ３３からのハーネス３４を外部に引き出すために、キーやセットボルトで位相を固定してもよい。

以上説明したように、この実施形態では、ハウジング２８と軸部２４との間に配置される２列の単列玉軸受２１の間に回転速度センサユニット３０Ａを構成するセンサロータ３０および磁気センサ３３を配設しているので、センサロータ３０および磁気センサ３３を略密閉された空間に配置することができる。

これにより、回転速度センサユニット３０Ａが、雨や泥はねなどの影響や、転倒や石はねなどの外力の影響を受けないようにすることができ、また、走行条件の変化によるフォーク２３の弾性変形によって速度信号に検出誤差が生じるのを防止することができ、さらに、センサロータ３０と磁気センサ３３との間のエアギャップの調整を容易に行うことができる。

この結果、センサロータ３０の変形や磁気センサ３３の破損を効果的に防止することができるとともに、回転速度の検出精度の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態である二輪車のホイール構造について説明する。なお、上記第１の実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

本発明の第２の実施形態である二輪車のホイール構造は、図２に示すように、ハウジング２８の肩部２９の内径面には、センサロータ４０が設けられている。センサロータ４０は、肩部２９の内径面に締まり嵌めで締代を持って内嵌固定される円筒部４１を備えており、円筒部４１の内径面には多極磁石エンコーダ４２が形成されている。

また、２列の単列玉軸受２１の内輪２２間に介装された間座２７の外径面には、多極磁石エンコーダ４２の回転状態を検出する磁気センサ４３が該多極磁石エンコーダ４２に対して所定のエアギャップを有して径方向に対向して取り付けられている。ここで、本実施形態では、磁気センサ４３と、多極磁石エンコーダ４２を有するセンサロータ４０とによって本発明の回転速度センサユニット４０Ａを構成している。その他の構成および作用効果は上記第１の実施形態と同様である。

（第３実施形態）
さらに、図３を参照して、本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造について説明する。なお、上記第１の実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造は、図３に示すように、２列の単列玉軸受２１のいずれか一方の単列玉軸受２１（図の左側）の外輪２５の軸方向内側の端部にセンサロータ５０が取り付けられている。センサロータ５０には、多極磁石エンコーダ５１が形成されている。

また、２列の単列玉軸受２１の内輪２２間に介装された間座２７の外径面には、多極磁石エンコーダ５１の回転状態を検出する磁気センサ５３が該多極磁石エンコーダ５１に対して所定のエアギャップを有して軸方向に対向して取り付けられている。ここで、本実施形態では、磁気センサ５３と多極磁石エンコーダ５１を有するセンサロータ５０とによって本発明の回転速度センサユニット５０Ａを構成している。その他の構成および作用効果は上記第１の実施形態と同様である。

ここでさらに、図４（ａ）〜図４（ｃ）に、本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造の変形例を示す。

図４（ａ）に示す第１の変形例は、２列の単列玉軸受２１のいずれか一方の単列玉軸受２１（図の左側）の外輪２５の軸方向内側の端部にセンサロータ６０が取り付けられている。センサロータ６０は、外輪２５の端部内径面に締まり嵌めで内嵌固定される円筒部６１ａと、該円筒部６１ａの軸方向端部から径方向内方に延びる円環板６１ｂとを有する断面略Ｌ字状の芯金６１を備えている。芯金６１の円環板６１ｂの軸方向を向く面には、多極磁石エンコーダ６２が形成されている。

また、２列の単列玉軸受２１の内輪２２間に介装された間座２７の外径面には、多極磁石エンコーダ６２の回転状態を検出する磁気センサ６３が該多極磁石エンコーダ６２に対して所定のエアギャップを有して軸方向に対向して取り付けられている。ここで、この第１の変形例では、磁気センサ６３と多極磁石エンコーダ６２を有するセンサロータ６０とによって本発明の回転速度センサユニット６０Ａを構成している。

図４（ｂ）に示す第２の変形例は、２列の単列玉軸受２１のいずれか一方の単列玉軸受２１（図の左側）の外輪２５の軸方向内側の端部にもシール部材の装着溝２５ｂを周方向に亙って設け、該装着溝２５ｂにセンサロータ７０を装着している。センサロータ７０は、装着溝２５ｂに装着されて、断面略Ｌ字状の軸方向内方に延びる芯金７１を備えており、該芯金７１の軸方向を向く面には多極磁石エンコーダ７２が形成されている。

また、２列の単列玉軸受２１の内輪２２間に介装された間座２７の外径面には、多極磁石エンコーダ７２の回転状態を検出する磁気センサ７３が該多極磁石エンコーダ７２に対し所定のエアギャップを有して軸方向に対向して取り付けられている。ここで、この第２の変形例では、磁気センサ７３と多極磁石エンコーダ７２を有するセンサロータ７０とによって本発明の回転速度センサユニット７０Ａを構成している。

この第２の変形例では、軸受外輪２５の軸方向両側にシール部材の装着溝２５ｂを設け、軸方向外側の装着溝２５ｂをシール部材２５ａの装着に利用し、且つ軸方向内側の装着溝２５ｂをセンサロータ７０の装着に利用しているので、軸受外輪２５をＪＩＳ標準の密封タイプ軸受と共通化することができ、量産効果によるコストダウンが可能となる。無論、内輪２２についても軸方向の両側にシール部材の装着溝を設けて、外内輪ともＪＩＳ標準の密封タイプ軸受と共通化してもよい。また、センサロータ７０をグリース漏れ防止のためのシールド板として利用してもよい。

図４（ｃ）に示す第３の変形例は、２列の単列玉軸受２１のいずれか一方の単列玉軸受２１（図の左側）の外輪２５の軸方向内側の端部にセンサロータ８０が取り付けられている。センサロータ８０は、外輪２５の端部内径面に締まり嵌めで内嵌固定される円筒部８１ａと、該円筒部８１ａの軸方向端部から外輪２５の端面に沿って径方向外方に延びる円環板８１ｂと、該円環部８１ｂの延出端から軸方向に延びる円筒部８１ｃとを有する断面略Ｚ字状の芯金８１を備えている。芯金８１の円筒部８１ｃの内径面には、多極磁石エンコーダ８２が形成されている。

また、２列の単列玉軸受２１の内輪２２間に介装された間座２７の外径面には、多極磁石エンコーダ８２の回転状態を検出する磁気センサ８３が該多極磁石エンコーダ８２に対して所定のエアギャップを有して径方向に対向して取り付けられている。ここで、この第３の変形例では、磁気センサ８３と多極磁石エンコーダ８２を有するセンサロータ８０とによって本発明の回転速度センサユニット８０Ａを構成している。この第３の変形例では、前記円環板８１ｂの径方向寸法を調整することにより多極磁石エンコーダ８２の円周長さを長くすることができるので、パルス数を多く検出することができる。

（第４実施形態）
図５を参照して、本発明の第４の実施形態である二輪車のホイール構造について説明する。なお、上記第１の実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付してその説明を省略する。

本発明の第４の実施形態である二輪車のホイール構造は、図５に示すように、２列の単列玉軸受２１のいずれか一方の単列玉軸受２１（図の左側）の内輪２２に軸方向内方に延びる延長部２２ａを形成して間座２７を省略した例である。そして、該延長部２２ａに、磁気センサ９２を取り付け、該磁気センサ９２によって、例えば、外輪２５の軸方向端部に取り付けられたセンサロータ９０の多極磁石エンコーダ９１の回転状態を検出する。ここで、本実施形態では、磁気センサ９２と多極磁石エンコーダ９１を有するセンサロータ９０とによって本発明の回転速度センサユニット９０Ａを構成している。

また、軸部２４の表面には、磁気センサ９２からのハーネス３４を通して外部に引き出すための軸方向溝９３が形成されている。なお、図の右側の内輪２２にも軸方向に延びる延長部を形成して、左右の各内輪２２の延長部分を突き合わせるようにしてもよい。この実施形態では、製品出荷時の検査の際に、回転速度センサユニットのセンサ出力信号を検査できるため、回転速度センサユニットの信頼性を上げることが可能となる。また、その他の構成および作用効果は上記第１の実施形態と同様である。

なお、軸部２４にハーネス３４を通すための軸方向溝９３を加工しにくい場合は、図６（ａ）に示すように、内輪２２の内径面にハーネス３４を通すための軸方向溝９４を形成するか、或いは図６（ｂ）に示すように、内輪２２に軸方向に貫通する貫通穴９５を形成して、貫通穴９５にハーネス３４を通して外部に引き出すようにしてもよい。この場合、シール性を確保するために、軸方向溝９４および貫通穴９５には防止材を埋め込むのが好ましい。

なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上述した実施形態では、センサロータを別体としたが、軸受外輪２５の端部またはハウジング２８の内径面に、例えば、歯切り加工や磁性ゴムの加硫接着等によりハウジングの内径部に加工を施しセンサロータを直接形成するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、内輪間に介装された間座の外周面に磁気センサを取り付けた場合を例示したが、２列の転がり軸受の間に配設されればよく、例えば磁気センサを間座と一体的に組立てて間座の一部として構成するようにしてもよい。

さらに、上述した実施形態では、二輪車の前輪におけるホイール構造について例示したが、これに限らず、スプロケット付である後輪にも本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図である。本発明の第２の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図である。本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図である。本発明の第３の実施形態である二輪車のホイール構造の変形例を説明するための要部断面図であり、（ａ）は第１の変形例を示す図、（ｂ）は第２の変形例を示す図、（ｃ）は第３の変形例を示す図である。本発明の第４の実施形態である二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図である。本発明の第４の実施形態である二輪車のホイール構造の変形例を説明するための要部断面図であり、（ａ）は第１の変形例を示す図、（ｂ）は第２の変形例を示す図である。従来の二輪車のホイール構造を説明するための要部断面図である。

符号の説明

２１単列玉軸受（転がり軸受）
２２内輪
２３フォーク
２４軸部
２５外輪
２６スポーク
２７間座
２８ハウジング
３０Ａ，４０Ｂ，５０Ｂ，６０Ａ，７０Ａ，８０Ａ，９０Ａ回転速度センサユニット
３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０センサロータ
３２，４２，４２，５１，６２，７２，８２，９１多極磁石エンコーダ
３３，４３，５３，６３，７３，８３，９２磁気センサ（センサ）

Claims

２列の転がり軸受と、該２列の転がり軸受の内輪に嵌合されて、その両端部がフォークおよび該フォークの一部を構成するサスペンション機構を介して車体側に結合される軸部と、前記２列の転がり軸受の外輪に嵌合されて、スポークまたはリムを介してタイヤを回転可能に支持し、前記タイヤとともに回転するハウジングと、回転速度を検出する回転速度センサユニットと、を備える二輪車のホイール構造であって、
前記２列の転がり軸受は、各々軸方向外側にシールが設けられ、
前記２列の転がり軸受と、前記軸部と、前記ハウジングと、で略密封された空間を構成し、
前記略密封された空間内に前記回転速度センサユニットを配設し、
前記回転速度センサユニットは、回転側に配置されるセンサロータと、固定側に配置されて、前記センサロータの回転状態を検出するセンサと、を備え
前記センサが磁気センサであり、前記センサロータが多極磁石エンコーダを有し、
前記センサからのハーネスは、前記軸部および前記内輪の少なくともいずれかに形成された穴または溝の中を通って、前記略密封された空間の外へと引き出されていることを特徴とする二輪車のホイール構造。
前記転がり軸受が、単列玉軸受であることを特徴とする請求項１に記載の二輪車のホイール構造。
前記センサは、前記２列の転がり軸受の内輪間に介装される間座に取り付けられるか、又は該間座の一部を構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の二輪車のホイール構造。
前記２列の内輪の少なくともいずれかと前記間座とが一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の二輪車のホイール構造。
前記センサロータは、前記ハウジングの内径部に締代を持って嵌合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の二輪車のホイール構造。
前記センサロータは、前記２列の転がり軸受のいずれか一方の転がり軸受の外輪の軸方向内側に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の二輪車のホイール構造。