CN100520127C - 带传感器的密封装置以及利用带传感器密封装置的滚动轴承装置 - Google Patents

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Abstract

带传感器的密封装置(7)包括车体侧轨道部件(3)和旋转侧密封部件(9)。固定侧密封部件(8)具有：型芯(21)、通过嵌入成形于型芯(21)成为一体的树脂部件(22)、以及被以树脂封装到型芯(21)中的传感器(11)。旋转侧密封部件(9)具有：嵌合固定在车轮侧轨道部件(4)上的吊环(31)、以及固定在吊环(31)上的脉冲发生器(10)。固定侧密封部件(8)的型芯(21)具有：圆筒部(41)，其嵌合固定在车体侧轨道部件3上；凸缘部(42)，其与圆筒部(41)的轴向内侧的端部相连，向旋转侧密封部件(9)延伸，并使传感器(11)与脉冲发生器(10)之间不形成有金属部分。

Description

带传感器的密封装置以及利用带传感器密封装置的滚动轴承装置
技术领域
本发明涉及一种带传感器的密封装置以及利用带传感器密封装置的滚动轴承装置。
背景技术
由于在汽车中，为了对其进行控制需要各种信息，所以有一种方案提出，在轮毂单元(滚动轴承装置)上设置传感器装置，其中，所述轮毂单元具有用于安装车轮的车轮侧轨道部件、固定于车体侧的固定侧轨道部件、以及配置在两轨道部件之间的两列滚动体。
作为这种滚动轴承装置，日本特开平5-26233号公报中公开的装置具有滚动体和密封件，其中，所述滚动体配置在外轮、内轮、以及两轮间，所述密封件配置在两轮的端部间，将设置了传感器的传感器支承部件安装在外轮的端面上，并将环状磁石固定在吊环的轴向外侧的面上，所述吊环固定在内轮上。
要使这种滚动轴承装置适用于汽车的轮毂单元，需要将其轴向尺寸限制在规定值以下，而上述日本特开平5-26233号公报中，环状磁石和传感器支承部件在轴向上比轴承装置还要突出，因此存在着难以使其适用于汽车的轮毂单元的问题。
鉴于这种情况，能够想到的是将传感器用树脂封装到构成密封装置的型芯中，借此来限制轴向尺寸。但是在这种情况下，存在着水分从树脂与保持它的型芯之间浸入的可能性，因而防止该问题的对策便成为了课题，另外，型芯对传感器的检测精度造成不良影响的问题也令人担心。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种这样的带传感器的密封装置、以及利用这种带传感器密封装置的滚动轴承装置，将传感器以树脂封装到构成密封装置的型芯中，由此限制带传感器的密封装置以及滚动轴承装置的轴向尺寸，并且，可防止水分浸入，还可防止型芯对传感器的检测精度造成不良影响。
本发明的带传感器的密封装置包括：固定侧密封部件，其具有嵌合固定在固定部件上的型芯、以及被树脂封装到型芯中的传感器；旋转侧密封部件，其具有嵌合固定在旋转部件上的吊环、以及固定在吊环上的脉冲发生器，固定侧密封部件的型芯具有：圆筒部，其嵌合固定在固定部件上；凸缘部，其与圆筒部的轴向内侧的端部相连，并向旋转侧密封部件延伸，并使传感器与脉冲发生器之间不形成有金属部分，在凸缘部上设有与旋转侧密封部件滑动接触的弹性密封垫，其中，旋转侧密封部件上设有边缘支承部，其支承固定侧密封部件的弹性密封垫的边缘部，该边缘支承部由嵌合固定在吊环上的圆筒部、以及与圆筒部相连并与脉冲发生器在轴向内侧对置的凸缘部构成。
固定部件例如可作为滚动轴承的外轮或内轮，旋转部件例如可作为滚动轴承的内轮或外轮，对此并无限制。
脉冲发生器由N极和S极相交配置而成，用于输出旋转信号，通常具有环状的支承部件以及与此相连的励磁体。支承部件例如具有：大直径圆筒部、小直径圆筒部、以及将以上二者的轴向内侧的端部(右端部)互相连接的连接部。
弹性密封垫上设有轴向边缘和/或径向边缘，其中，轴向边缘例如与脉冲发生器的支承部件滑动接触；径向边缘例如与吊环滑动接触。还可以在旋转侧密封部件上另外设置用于支承弹性密封垫边缘部的边缘支承部。
传感器例如是磁传感器，但并不仅限于此。通常，在旋转侧密封部件的圆筒部上，与磁传感器对置地设置为其发送信号的脉冲发生器。
通过不将脉冲发生器的支承部件兼用作轴向边缘的被接触部分，而设置专用部件(边缘支承)，可消除轴向边缘的接触位置的制约，可进一步提高密封性。
型芯与树脂部件被嵌入成形，此时，最好使圆筒部的外侧端部位于树脂内，即，不仅使型芯与树脂的表面紧密结合，而且使型芯的端部嵌入树脂的内部。这样，型芯就不会由于旋转时的转矩等而脱离。
本发明的滚动轴承装置具有：固定轮、旋转轮、配置在两轮之间的滚动体、设在固定轮的至少一个端部上的固定侧密封部件、以及以与固定侧密封部件对置的方式设在旋转轮上的旋转侧密封部件，其中，固定侧密封部件具有：嵌合固定在固定轮上的型芯、以及以树脂封装在型芯中的传感器，旋转侧密封部件具有：嵌合固定在旋转轮上的吊环、以及固定在吊环上的脉冲发生器，固定侧密封部件的型芯具有：圆筒部，其嵌合固定在固定轮上；凸缘部，其与圆筒部的轴向内侧的端部相连，并向旋转侧密封部件延伸，并使传感器与脉冲发生器之间不形成有金属部分，在凸缘部上设有与旋转侧密封部件滑动接触的弹性密封垫，其中，旋转侧密封部件上设有边缘支承部，其支承固定侧密封部件的弹性密封垫的边缘部，该边缘支承部由嵌合固定在吊环上的圆筒部、以及与圆筒部相连并与脉冲发生器在轴向内侧对置的凸缘部构成。
也可将固定轮作为外轮，旋转轮作为内轮；或者将固定轮作为内轮，旋转轮作为外轮都是可以的。
对于这种滚动轴承装置，基于与上述带传感器的密封装置同样的理由，最好将固定侧密封部件的型芯嵌入成形，使其圆筒部的外侧端部位于树脂内。
这种滚动轴承装置可被方便地用作汽车用轮毂单元，只需以固定轮作为具有对车体安装部的车体侧轨道部件，以旋转轮作为具有车轮安装部的车轮侧轨道部件即可。
通过采用本发明的带传感器的密封装置，由于其具有固定侧密封部件和旋转侧密封部件，固定侧密封部件具有被以树脂封装到型芯中的传感器，旋转侧密封部件具有固定在吊环上的脉冲发生器，所以传感器装置被内置在密封装置中，例如在滚动轴承上安装传感器时，可容易地将传感器装置组装到滚动轴承上，另外，可以缩短带传感器的滚动轴承装置的轴向尺寸。再有，由于固定侧密封部件的型芯的圆筒部嵌合固定在固定部件上，所以可防止水分从固定部件与固定侧密封部件之间进入轴承内部，并且，由于在型芯的凸缘部上设有与旋转侧密封部件滑动接触的弹性密封垫，所以还可防止水分从固定侧密封部件与旋转侧密封部件之间浸入轴承内部，可防止水分浸入装有该带传感器密封装置的装置内部。而且，由于型芯的凸缘部被形成为，使得传感器与脉冲发生器之间不形成有金属部分，所以还可防止型芯对传感器的检测精度造成不良影响。
通过采用本发明的滚动轴承装置，由于固定侧密封部件具有被以树脂封装于型芯中的传感器，旋转侧密封部件具有固定在吊环上的脉冲发生器，所以传感器装置被内置在密封装置中，在滚动轴承上安装传感器时，可容易地将传感器装置组装到滚动轴承上，另外，可以缩短带传感器的滚动轴承装置的轴向尺寸。再有，由于固定侧密封部件的型芯的圆筒部被嵌合固定在固定轮上，所以可防止水分浸入固定轮与固定侧密封部件之间，而且，由于型芯的凸缘部上设有与旋转侧密封部件滑动接触的弹性密封垫，所以可防止水分从固定侧密封部件与旋转侧密封部件之间浸入轴承内部。而且，由于型芯的凸缘部被形成为，使得传感器与脉冲发生器之间不形成有金属部分，所以还可防止型芯对传感器的检测精度造成不良影响。
附图说明
图1是表示本发明的带传感器的密封装置、以及利用带传感器密封装置的滚动轴承装置的第一实施方式的纵向剖视图。
图2是第一实施方式的左侧视图。
图3是表示本发明的带传感器的密封装置的第一实施方式的放大纵向剖视图。
图4是表示本发明的带传感器的密封装置的第二实施方式的放大纵向剖视图。
具体实施方式
参照以下附图对本发明的实施方式进行说明。
图1～图3表示的均为本发明的带传感器的密封装置、以及利用带传感器密封装置的滚动轴承装置的第一实施方式。以下的说明中，“左”、“右”指的是图1中的左、右。即，左是指车辆的内侧，右是指车辆的外侧，“轴向内侧”及“轴向外侧”是指各轮毂单元中的“轴向内侧”及“轴向外侧”。
滚动轴承装置具有：轮毂单元1、以及设在其上的传感器装置2和作为被检测部的脉冲发生器10。
轮毂单元1具有：固定在车体侧的车体侧轨道部件3；用于安装车轮的车轮侧轨道部件4；多个滚珠5，其作为滚动体被配置在两部件3、4之间呈2列；以及分别保持各列滚珠5的保持器6。
车体侧轨道部件3是一种具有轴承外轮(固定轮)功能的部件，该车体侧轨道部件3具有：圆筒部12，其在内周面形成2列外轮轨道；凸缘部13，其设置在圆筒部12的左端部附近，并被用螺栓安装在悬架装置(车体)上。
车轮侧轨道部件4包括中空轴14和内轮17，其中，中空轴14具有大直径部15和小直径部16，大直径部15上具有第1轨道槽15a，小直径部16的外径小于第1轨道槽15a的直径，内轮17被嵌合在中空轴14的小直径部16的外径上而得以固定，其右面与中空轴14的大直径部15的左面密接。中空轴14的内周上设有锯齿，在中空轴14的右端附近设有凸缘部18，该凸缘部18用来固定安装车轮用的多个螺栓。内轮17上形成有轨道槽17a，该轨道槽17a以与中空轴14的轨道槽15a并列的方式形成，内轮17的左部形成有肩部17b。在车体侧轨道部件3的右端部与中空轴14之间，设有包括弹性密封垫和型芯的密封部件20。
本发明的带传感器的密封装置7设在内轮17的肩部17b与车体侧轨道部件3的左端部之间。
带传感器的密封装置7具有：固定侧密封部件8，其固定在车体侧轨道部件3上；旋转侧密封部件9，其固定在车轮侧轨道部件4上。
固定侧密封部件8具有：型芯21；树脂部件22，其通过嵌入成形而与型芯21成为一体；传感器11，其被以树脂封装到型芯21中；弹性密封垫23，其与型芯21贴合在一起。
树脂部件22为环状，其环状部分的外径大致与固定侧轨道部件3的左端部外径相等。而且，在环状部分的上部设有突出部26，该突出部26向左侧并向径向外侧突出。在突出部26的上端部一体成形有连接器部27，该连接器部27用来安装将设在车体侧的处理机构与传感器11连接的电气配线。连接器部27中设有用于传递信号的连接器销28，传感器11与用于传递信号的连接器销28通过连接部29和导线30(或仅通过导线)被接通。
旋转侧密封部件9具有：吊环31，其被嵌合固定在车轮侧轨道部件4的内轮17的肩部17b上；脉冲发生器10，其被固定在吊环31上。
传感器11位于被充填在圆筒部41内径侧的树脂22中，传感器11、将传感器11的输出值取出至外部的连接器部27、用于传递信号的连接器销28、连接部29和导线30等组成的配线机构与信号处理机构(省略图示)等构成传感器装置2。传感器11是磁传感器，其传感面从径向外侧与脉冲发生器10的外周面相面对。
以下，参照图3对带传感器的密封装置7进行更加详细的说明。
固定侧密封部件8的型芯21包括：圆筒部41，其嵌合固定在车体侧轨道部件3的左端部内径上；向内凸缘部42，其与上述圆筒部41的轴向内侧端部(右端部)连接，并向着旋转侧密封部件9延伸。略向轴向外侧弯折的弹性密封垫23贴合在向内凸缘部42的内周缘部42a上。圆筒部41的左部比车体侧轨道部件3的左端更向左侧突出，并插入到树脂部件22内。
吊环31具有：圆筒部32，其嵌合固定在车轮侧轨道部件4的内轮17的肩部17b上；向外凸缘部33，其与圆筒部32的轴向外侧端部(左端部)连接，并向着固定侧密封部件8延伸。
脉冲发生器10由N极和S极相交配置而成，用于输出旋转信号，其具有环状的支承部件34以及与此贴合的励磁体35。支承部件34由SUS430等具有磁性的金属制成。励磁体35是通过对以橡胶为粘合剂被粘合在一起的磁性粉进行励磁而形成的。
在固定侧密封部件8的型芯21的圆筒部41的外侧端部上，设有大致为方形的配线取出用切口部47，其用于使连接传感器11与信号处理机构的配线30通过。
脉冲发生器10的支承部件34具有：大直径圆筒部36、小直径圆筒部37、以及将以上二者的轴向内侧的端部(右端部)互相连接的连接部38，小直径圆筒部37被压入吊环31的圆筒部32的外径上。对脉冲发生器10的支承部件34与吊环31的定位需满足以下条件，即：脉冲发生器10的支承部件34的轴向长度小于吊环31的圆筒部32的轴向长度；型芯21的凸缘部42比脉冲发生器10的支承部件34更靠近右侧；收纳弹性密封垫23的部分应存在于吊环31的圆筒部32的右部。大直径圆筒部36的左端经由励磁体35的缘部与吊环31的凸缘部33的右面接触，小直径圆筒部37的左端比大直径圆筒部36的左端更靠近轴向内侧(右侧)。励磁体35贴合在大直径圆筒部36的外径上。励磁体35的右缘部上设有与大直径圆筒部36的右端部贴合的弯折部，励磁体35的左缘部上设有与连接部38的左面贴合的弯折部。将励磁体35与树脂部件22的内径间的间隙设定成二者不会接触的范围内尽可能小的值。
如上所述，由于对脉冲发生器10的支承部件34与吊环31的定位满足型芯21的凸缘部42比脉冲发生器10更位于右侧的条件，即，型芯21的凸缘部42在传感器11与脉冲发生器10之间不形成有金属部分，所以，可防止型芯21给传感器11的检测精度带来不良影响，另外，还可减小传感器11与脉冲发生器10的距离，因而得以确保传感器11的检测精度。
固定侧密封部件8的弹性密封垫23具有：U字形的嵌合部51，其与型芯21的向内凸缘部42的内周缘部42a嵌合；轴向边缘52，其从嵌合部51的左面向左侧延伸，并与脉冲发生器10的支承部件34的连接部38的右面滑动接触；第一径向边缘53，其从嵌合部51的底面向左侧并向径向内侧延伸，并与吊环31的圆筒部32滑动接触；第二径向边缘54，其从嵌合部51的底面向径向内侧延伸，并与吊环31的圆筒部32滑动接触。通过该弹性密封垫23，脉冲发生器10与轴承内部之间得以密封。
在旋转侧密封部件9上不设作为接触密封垫的弹性密封垫，脉冲发生器10外侧的密封垫是迷宫式密封垫，该迷宫式密封垫位于吊环31的向外凸缘部33的外周缘部与树脂部件22之间。
固定侧密封部件8的型芯21与树脂部件22通过嵌入成形被制成一体，此时，是在固定侧密封部件8的型芯21的圆筒部41的左部嵌入树脂部件22中的插入状态下进行嵌入成形的。通过这种方法能防止型芯21与树脂部件22之间的滑移。另外，由于固定侧密封部件8的型芯21的圆筒部41被嵌合固定在车体侧轨道部件3上，所以伴随弹性密封垫23的滑动所产生的转矩不会导致型芯21相对固定侧密封部件8产生滑动。再有，型芯21的圆筒部41与车体侧轨道部件3的嵌合还可防止从外部浸入的水向右侧移动，从而可防止水浸入轴承内部。
图4表示本发明的带传感器的密封装置、以及利用带传感器密封装置的滚动轴承装置的第二实施方式。图4所示的带传感器的密封装置可替换图1所示的带传感器密封装置使用，在此仅示出与图3所示部分相当的图，而省略与图1相当的部分。并且，对与图1对应的结构以及与图3相同的结构使用同一符号，并省略其说明。
本实施方式中，在旋转侧密封部件9的吊环31的右部，设有支承固定侧密封部件8的弹性密封垫23的边缘部5253、54的边缘支承部60。
固定侧密封部件8的型芯21由圆筒部61和向内凸缘部62构成，其中，圆筒部61嵌合固定在车体侧轨道部件3的左端部内径上；向内凸缘部62与圆筒部61的轴向内侧的端部(右端部)相连，向旋转侧密封部件9延伸。凸缘部62的内周缘部62a上轴向外侧(左侧)弯折，该内周缘部62a上贴合有弹性密封垫23。圆筒部61的左部61a比车体侧轨道部件3的左端更加向左突出，且向径向外侧稍微弯折，并被插入树脂部件22内。
脉冲发生器10其N极和S极被相交配置，输出旋转信号，其具有环状的支承部件66和与之相连的励磁体67。励磁体是通过对以橡胶为粘合剂的磁性粉进行励磁而形成的。
脉冲发生器10的支承部件66具有：大直径圆筒部68、小直径圆筒部70、以及将上述二者的轴向内侧端部(右端部)相互连接的连接部69。脉冲发生器10的支承部件66的轴向长度比吊环31的圆筒部32的轴向长度的一半稍大，小直径圆筒部70被压入吊环31的圆筒部32的左部外径中。大直径圆筒部68的左端经由励磁体67的缘部而与吊环31的凸缘部33的右面接触，相对于大直径圆筒部68的左端，小直径圆筒部70的左端位于轴向内侧(右侧)。励磁体67被贴合在大直径圆筒部68的外径上。在励磁体67的右缘部，设有与大直径圆筒部68的右端部贴合的折弯部；在励磁体67的左缘部，设有与连接部69的左面贴合的折弯部。将励磁体67与树脂部件的内径间的间隙设定成二者不会接触的范围内尽可能小的值。
边缘支承部60具有圆筒部60a以及设在左端部的向外凸缘部60b。边缘支承部60的轴向长度比吊环31的圆筒部32的轴向长度的一半稍小，圆筒部60a被压入吊环31的圆筒部32的右部外径中。而且，弹性密封垫23的轴向边缘52与边缘支承部60的向外凸缘部60b的右面滑动接触，弹性密封垫23的第一径向边缘53和第二径向边缘54与边缘支承部60的圆筒部60a的外周滑动接触。由此，迷宫式密封垫不仅形成在脉冲发生器10的左侧，在其右侧也同样形成。
该第二实施方式中，由于不是象第一实施方式那样将脉冲发生器10的支承部件34兼用作轴向边缘52的被接触部分，而是设置了专用于支承轴向边缘52的边缘支承部60，所以，对轴向边缘52的接触位置的决定不受脉冲发生器10的支承部件66的形状制约，由此，可进一步提高密封性。另外，由于轴向边缘52得到边缘支承部60内面的支承，所以在将脉冲发生器10压入时等情况下，不必担心因支承部件66的右面(外面)受到的损伤导致轴向边缘52损伤。
固定侧密封部件8的型芯21与树脂部件22通过嵌入成形被制成一体，此时，是在固定侧密封部件8的型芯21的圆筒部61的左部插入树脂部件22中的状态下进行嵌入成形的。通过这种方法能防止型芯21与树脂部件22之间的滑移。此处，圆筒部61不仅其向径向外侧稍微折弯的左部61a、其台阶部分也被嵌入树脂部件22内，因而可进一步抑制型芯21与树脂部件22之间的滑移。另外，由于固定侧密封部件8的型芯21的圆筒部61被嵌合固定在车体侧轨道部件3上，所以，伴随弹性密封垫23的滑动产生的转矩也不会使型芯21相对固定侧密封部件8滑动。再有，型芯21的圆筒部61与车体侧轨道部件3的嵌合还可防止从外部浸入的水向右侧移动，从而可防止水浸入轴承内部。
本实施方式中，同样是使型芯21的凸缘部62比脉冲发生器10更位于右侧，即，也是在型芯21的凸缘部62在传感器11与脉冲发生器10之间不形成有金属部分的条件下，对脉冲发生器10的支承部件34和吊环31进行定位的。因此，可防止型芯21给传感器11的检测精度带来不良影响，另外，还可减小传感器11与脉冲发生器10的距离，因而得以确保传感器11的检测精度。
此外，上述实施方式中的轮毂单元1是用在驱动轮上的轮毂单元，因而在中空轴14上设有可插入等速联轴节轴部的锯齿。当然可由从动轮的转动轴取代中空轴，从而使轮毂单元1可被用于从动轮。另外，此处仅以轮毂单元1为例进行了说明，上述带传感器的密封装置7同样适用于轮毂单元1以外的各种滚动轴承装置、以及进行相对旋转的各种旋转装置。
由于本发明的带传感器的密封装置、以及利用该带传感器密封装置的滚动轴承装置将传感器以以树脂封装到构成密封装置的型芯中，由此限制带传感器的密封装置以及滚动轴承装置的轴向尺寸，并防止水分浸入，而且，还可防止型芯对传感器的检测精度造成不良影响，所以其可被容易地适用于汽车的轮毂单元。

Claims (5)

1.一种带传感器的密封装置，包括：固定侧密封部件，其具有嵌合固定在固定部件上的型芯、以及被以树脂封装到型芯中的传感器；旋转侧密封部件，其具有嵌合固定在旋转部件上的吊环、以及固定在吊环上的脉冲发生器，固定侧密封部件的型芯具有：圆筒部，其嵌合固定在固定部件上；凸缘部，其与圆筒部的轴向内侧的端部相连，并向旋转侧密封部件延伸，并使传感器与脉冲发生器之间不形成有金属部分，在凸缘部上设有与旋转侧密封部件滑动接触的弹性密封垫，其中，旋转侧密封部件上设有边缘支承部，其支承固定侧密封部件的弹性密封垫的边缘部，该边缘支承部由嵌合固定在吊环上的圆筒部、以及与圆筒部相连并与脉冲发生器在轴向内侧对置的凸缘部构成。
2.如权利要求1所述的带传感器的密封装置，其中，固定侧密封部件的型芯的圆筒部具有从固定部件在轴向上突出的部分，该突出部分被树脂包围，其轴向外侧的端部以位于树脂内的方式被嵌入成形。
3.一种滚动轴承装置，具有：固定轮、旋转轮、配置在两轮之间的滚动体、设在固定轮的至少一个端部上的固定侧密封部件、以及以与固定侧密封部件对置的方式设在旋转轮上的旋转侧密封部件，其中，固定侧密封部件具有：嵌合固定在固定轮上的型芯、以及以树脂封装在型芯上的传感器，旋转侧密封部件具有：嵌合固定在旋转轮上的吊环、以及固定在吊环上的脉冲发生器，固定侧密封部件的型芯具有：圆筒部，其嵌合固定在固定轮上；凸缘部，其与圆筒部的轴向内侧的端部相连，并向旋转侧密封部件延伸，并使传感器与脉冲发生器之间不形成有金属部分，在凸缘部上设有与旋转侧密封部件滑动接触的弹性密封垫，其中，旋转侧密封部件上设有边缘支承部，其支承固定侧密封部件的弹性密封垫的边缘部，该边缘支承部由嵌合固定在吊环上的圆筒部、以及与圆筒部相连并与脉冲发生器在轴向内侧对置的凸缘部构成。
4.如权利要求3所述的滚动轴承装置，其中，固定侧密封部件的型芯的圆筒部具有从固定轮在轴向上突出的部分，该突出部分被树脂包围，其轴向外侧的端部以位于树脂内的方式被嵌入成形。
5.如权利要求3或4所述的滚动轴承装置，通过以固定轮作为具有对车体安装部的车体侧轨道部件，以旋转轮作为具有车轮安装部的车轮侧轨道部件，该滚动轴承装置可被用作汽车用轮毂单元。
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