JP2006226488A - センサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 泥水や異物等の浸入による、回転数検出センサの検出精度や、耐久性能の低下を抑制できるセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 回転数検出センサ３２の支持部材３７の当接面３７ｄの一端部３７ａ側は、自由状態で貫通孔３７ｃの軸線Ｔに直交する直交面Ｓに対してセンサ本体３６の先端部３６ａ側に傾倒するように形成されている。そして、センサ本体３６をセンサ挿入孔３３ｆに挿入し、ボルト部材３４の雄ねじ部３４ａを貫通孔３７ｃに挿通してナット部材３５のねじ部と螺合することで支持部材３７を挟持し、当接面３７ｄをカバー部材３３の外側底面３３ｇに沿うように伸直させて密接させた状態で、回転数検出センサ３２をカバー部材３３に固定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車などの車輪を支持しつつその回転速度を検出するセンサ付き転がり軸受装置に関する。

自動車などの車輪を支持する転がり軸受装置には、アンチロックブレーキシステム等を制御するために、車輪の回転速度を検出する回転数検出センサが取り付けられたものがある。このようなセンサ付き転がり軸受装置としては、例えば、図６に示すように、車輪が取り付けられる車軸と一体に回転する回転輪としてのハブ５１と車体側に固定される固定輪５２とを備えた転がり軸受と、回転輪５１に一体回転可能に取り付けられたエンコーダ５３と、固定輪５２に取り付けられた有底筒状のカバー部材５４と、このカバー部材５４に取り付けられるとともに前記エンコーダ５３の回転に伴う磁界の変化によって車輪の回転数を検出する回転数検出センサ５５とを有するものがある（例えば特許文献１参照）。
カバー部材５４は、転がり軸受装置５０の内部に泥水等が侵入するのを防ぐべく、その一端面を覆うように閉塞している。また、このカバー部材５４の底部には、回転数検出センサ５５のセンサ本体５５ａが挿入されるセンサ挿入孔５４ａが形成されているとともに、回転数検出センサ５５を固定するためのナット５６が溶接あるいは圧入されることで固定されている。
回転数検出センサ５５には、カバー部材５４に当接する支持部材５５ｂがその側面から突設されており、支持部材５５ｂの端部には貫通孔５５ｃが形成されている。この支持部材５５ｂは、カバー部材５４の外側底面５４ｂに当接しつつボルト５７を貫通孔５５ｃに挿通してナット５６と螺合することでボルト５７の頭部とナット５６とによって挟持され、その一端（上端）部側とセンサ本体５５ａとによってセンサ挿入孔５４ａを閉塞しつつ外側底面５４ｂに固定されている。このようにして、回転数検出センサ５５は、センサ挿入孔５４ａに挿入されつつその検出部５５ｄがエンコーダ５３と所定の隙間をおいて近接した状態を保つように固定されている。

特開２００４−００４０４１号公報（第５頁）

上記従来のセンサ付き転がり軸受装置において、カバー部材５４の外側底面５４ｂに当接している支持部材５５ｂの当接面５５ｅは、外側底面５４ｂに密接可能なようにほぼ平面に成形されている。しかしながら、この支持部材５５ｂには、支持部材５５ｂの成形加工精度に起因する反りが発生したり、ボルトナットで締め付けられた時に支持部材５５ｂの上端側が外側底面５４ｂから離間する方向に反るように変形することがあった。このような反りや変形が発生すると、センサ挿入孔５４ａを閉塞することができず、カバー部材５４の内部に泥水や異物等の侵入してしまう。内部に侵入した泥水や異物は、エンコーダ５３や回転数検出センサ５５を汚損し、回転数検出センサ５５の検出精度を低下させたり、転がり軸受の内部に侵入し、その耐久性能を低下させたりする恐れがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、泥水や異物等の浸入による、回転数検出センサの検出精度や、耐久性能の低下を抑制できるセンサ付き転がり軸受装置の提供をその目的とする。

本発明は、固定輪と回転輪とを有する転がり軸受と、前記回転輪に一体回転可能に取り付けられたエンコーダと、前記固定輪側に固定された回転数検出センサと、を有するセンサ付き転がり軸受装置であって、前記回転数検出センサが挿入される挿入孔が設けられるとともに前記固定輪に取り付けられて前記エンコーダを覆いつつ前記転がり軸受の一端側開口部を閉塞するカバー部材を備え、前記回転数検出センサは、前記挿入孔に挿入され、その先端部が前記エンコーダに近接配置されるセンサ本体と、前記センサ本体に突設され、前記カバー部材に当接するとともに一端部側がセンサ本体とともに前記挿入孔を閉塞する弾性変形可能な支持部材とを有し、前記カバー部材には、前記支持部材の所定部に対応して第一のねじ部材が固定され、当該支持部材の前記所定部には、前記第一のねじ部材及びこの第一のねじ部材が螺合する第二のねじ部材のうちの雄ねじ側を挿通させる貫通孔が形成されるとともに、前記カバー部材と当接する前記支持部材の当接面の少なくとも前記一端部側は、自由状態で前記貫通孔の軸線に直交する面に対してセンサ本体の先端部側へ傾倒しており、前記センサ本体を前記挿入孔に挿入し、前記第一のねじ部材に前記第二のねじ部材を螺合することで前記支持部材を両ねじ部材により挟持し、傾倒した前記支持部材の当接面をカバー部材に沿うように伸直して当接させた状態で、前記回転数検出センサを前記カバー部材に固定していることを特徴としている。

上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受装置によれば、前記支持部材の前記センサ本体の先端部側へ傾倒した当接面が、伸直された状態で前記カバー部材に固定されている。つまり、前記支持部材が弾性変形した状態で固定されているので、前記支持部材は元の傾倒した状態に戻ろうとする弾性復元力を有することになる。これにより、前記カバー部材から離間するような反り等の変形が前記支持部材の一端部側に生じたとしても、前記弾性復元力によって、前記変形を相殺することができる。これによって、前記支持部材が前記カバー部材から離間するのを抑制でき、前記挿入孔を確実に閉塞できる。

上記センサ付き転がり軸受装置において、前記回転数検出センサの支持部材は、前記貫通孔から前記センサ本体と反対方向に延びて当該支持部材を安定させる長尺の座部を有するものでもよい。
この場合、前記座部によって、前記支持部材と前記カバー部材との接触面積を拡大できると同時に、前記両ねじ部材によって前記支持部材を挟持した際に、支持部材全体をバランスよく安定させて固定することができ、前記支持部材をより確実に前記カバー部材に密接させることができる。

上記センサ付き転がり軸受装置において、前記貫通孔には、第一のねじ部材との干渉を防止する座ぐり部が形成されていてもよい。
この場合、前記第一のねじ部材を前記カバー部材に固定する際に、変形により前記カバー部材の前記第一のねじ部材近傍が突出したり、前記第一のねじ部材の一部が前記カバー部材の外方に突出したとしても、前記貫通孔に形成された座ぐり部によって、前記カバー部材や前記第一のねじ部材の突出と前記支持部材が干渉するのを防止できる。よって、前記カバー部材の変形や第一のねじ部材の突出が発生したとしても、前記支持部材を前記カバー部材に確実に密接させることができる。

以上のように、本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置によれば、前記挿入孔を確実に閉塞できるので、泥水や異物等の侵入に起因する回転数検出センサの検出精度の低下や、前記転がり軸受の耐久性能の低下を抑制できる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施形態であるセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す軸方向断面図である。このセンサ付き転がり軸受装置１０は、自動車などの車両の車輪用軸受装置として用いられるものであり、転がり軸受部２０とセンサ部３０とにより構成されている。

転がり軸受部２０は、複列のアンギュラ玉軸受を構成しており、回転輪としてのハブ２１と、固定輪としての外輪部材２２と、ハブ２１と外輪部材２２の間に配置された複数の玉からなる転動体２３と、これらの転動体２３をそれぞれ保持する保持器２４と、外輪部材２２とハブ２１との隙間に設けられたシール２５と、を備えている。
上記ハブ２１は、図示しない車輪が取り付けられる車軸を構成しており、ハブ２１の外周面には第一の内輪軌道２１ｅが形成されている。また、ハブ２１の一端側には車輪取付用のインロー部２１ａ及びフランジ部２１ｂを備えており、このフランジ部２１ｂには車輪等を固定するための複数本のハブボルト２１ｃが固定されている。また、ハブ２１の他端側には、ハブ２１の外周面より小径の段部２１ｇが形成されており、この段部２１ｇには、外周面に第二の内輪軌道２１ｆが形成された円環状の内輪部材２１ｄが外嵌されている。この内輪部材２１ｄは段部２１ｇの先端部に設けられたかしめ部をかしめることによって、段部２１ｇに固定されている。
外輪部材２２は、その内周面に、第一および第二の内輪軌道２１ｅ，２１ｆに対向する第一および第二の外輪軌道２２ａ，２２ｂが形成されている。

センサ部３０は、内輪部材２１ｄの端部に一体回転可能に取り付けられた円環状のエンコーダ３１と、外輪部材２２に取り付けられたカバー部材３３と、エンコーダ３１に近接配置するとともにカバー部材３３に固定された回転数検出センサ３２と、この回転数検出センサ３２をカバー部材３３に固定するための第一のねじ部材としてのナット部材３５および第二のねじ部材としてのボルト部材３４と、を備えている。

エンコーダ３１は、円環状に成形された磁気リング３１ａと円環部材３１ｂとにより構成されており、円環部材３１ｂを内輪部材２１ｄの外端部に挿嵌することで、内輪部材２１ｄと一体回転可能に取り付けられている。円環部材３１ｂは、金属板等を折り曲げる事により、断面ほぼＴ字形で全体を円環状に形成し、内輪部材２１ｄの外端部に挿嵌固定されている。磁気リング３１ａは、円環部材３１ｂの円環部３１ｃに接着するなどして固定されており、その周方向に複数の磁極が連続的に配置されている。このように構成された磁気リング３１ａは、ハブ２１が回転した際、ハブ２１の回転状態を磁界の変化として回転数検出センサ３２に検出させることができるようにされている。

カバー部材３３は、金属製の薄板等を用いて有底筒状に形成されており、カバー部材３３の開口側外周端部３３ａを外輪部材２２の肩部２２ｃに内嵌することによって転がり軸受部２０の開口を閉塞している。このカバー部材３３の外周側面には、環状の突起３３ｂが形成されており外輪部材２２の端面に当接することによってカバー部材３３を外輪部材２２に対して位置決めしている。またカバー部材３３の外径は、外輪部材２２の肩部２２ｃの内径に対して、雨水等の浸入を防止できる程度に圧入される寸法となっている。カバー部材３３の底部３３ｃにはナット部材３５が固定されるとともにカバー部材３３の内外を連通する孔部３３ｄが形成されており、カバー部材３３の外側からナット部材３５に対してボルト部材３４が螺合できるようにされている。

このナット部材３５は、その内周面にねじ部３５ａが設けられているとともにその端面にはインロー部３５ｂが形成されており、このインロー部３５ｂをカバー部材３３の内側から孔部３３ｄに挿入した状態で、その周縁もしくは一部を溶接することによってカバー部材３３に固定されている。また、インロー部３５ｂの外径寸法を孔部３３ｄに対して締まりばめとし、圧入することで固定してもよい。このようにしてナット部材３５はカバー部材３３の内側底面３３ｅに固定されている。
さらに、このカバー部材３３の底部３３ｃには、孔部３３ｄに隣接してその内外を連通するセンサ挿入孔３３ｆが形成されている。このセンサ挿入孔３３ｆには、エンコーダ３１に近接配置された回転数検出センサ３２が挿入されている。

回転数検出センサ３２は、センサ挿入孔３３ｆに挿入してその先端部３６ａがエンコーダ３１に近接配置されたほぼ円筒状のセンサ本体３６と、このセンサ本体３６から側方（下方）へ突設された支持部材３７とを有している。
センサ本体３６は、先端部３６ａに検出部を備えており、他端部には検出結果を信号として出力するためのハーネス３６ｂを備えている。センサ本体３６の内部には例えばホール素子等の磁気検出素子を備えており、検出部によって検出される磁界の変化に応じてハーネス３６ｂから信号を出力するように構成されている。これらの磁気検出素子等は、例えば硬質樹脂等で埋包して円筒状に成形されることでセンサ本体３６を形作っている。このようなセンサ本体３６は、磁気リング３１ａによるハブ２１の回転に応じた磁界の変化を検出し、ハーネス３６ｂを通じて図示しない制御部等に信号を出力する。制御部は、この信号に基づいて車輪の回転速度を得ることができる。

支持部材３７は、適度な弾性を有する硬質樹脂で板状に成形されており、センサ本体３６外周面の周囲を包囲しつつ一体に突設されている。そしてこの支持部材３７は、その当接面３７ｄがカバー部材３３の外側底面３３ｇに当接した状態で、支持部材３７の一端部（上端部）３７ａ側がセンサ本体３６とともに挿入孔３３ｆを閉塞している。なお、支持部材３７はセンサ本体３６と別部材として成形した後、センサ本体３６を取り付けるようにしてもよい。
また、支持部材３７の他端部（下端部）３７ｂ側には、ナット部材３５のねじ部３５ａと一致するように貫通孔３７ｃが形成されており、ボルト部材３４の雄ねじ部３４ａをこの貫通孔３７ｃに挿通してナット部材３５のねじ部と螺合し、ボルト部材３４の頭部３４ｂとナット部材３５とによって支持部材３７を挟持している。

上記センサ本体３６および支持部材３７は、センサ本体３６がカバー部材３３のセンサ挿入孔３３ｆに挿入され且つ先端部３６ａをエンコーダ３１の磁気リング３１ａと所定の隙間をおいて近接配置された状態を保つような寸法に設定されており、上述のように、支持部材３７をカバー部材３３の外側底面３３ｇに当接した状態で固定することで、回転数検出センサ３２をカバー部材３３に対して位置決めし、固定している。

図２は、カバー部材３３に固定される前の自由状態での回転数検出センサ３２を示した側面図である。カバー部材３３に固定される前の支持部材３７は、その当接面３７ｄの一端部３７ａ側が貫通孔３７ｃの軸線Ｔに直交する直交面Ｓに対して角度ａをもって傾倒するよう形成されている。すなわち、当接面３７ｄの一端部３７ａ側は、自由状態で直交面Ｓに対してセンサ本体３６の先端部３６ａ側へ傾倒するように形成されている。
なお、角度ａは、当接面３７ｄがほぼ鉛直となるように支持部材３７を変形させた場合にも、支持部材３７が有する弾性変形域内で変形可能な角度に設定されている。

上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受装置１０の回転数検出センサ３２は、以下のようにして固定することができる。まず、センサ本体３６をセンサ挿入孔３３ｆに挿入する。そして、ボルト部材３４の雄ねじ部３４ａを貫通孔３７ｃに挿通してナット部材３５のねじ部と螺合することによって、カバー部材３３の底部３３ｃと支持部材３７とを挟持して締め付ける。この締め付けによって、支持部材３７には、カバー部材３３の外側底面３３ｇに沿って伸直するように弾性変形が生じる。そして、最終的に支持部材３７の当接面３７ｄと、カバー部材３３の外側底面３３ｇとが密接した状態で、回転数検出センサ３２をカバー部材３３に固定することができる。

上記のように構成された本実施形態に係るセンサ付き転がり軸受装置１０によれば、支持部材３７が弾性変形した状態で固定されているので、支持部材３７は元の傾倒した状態に戻ろうとする弾性復元力を有することになる。これにより、カバー部材３３から離間するような反り等の変形が支持部材３７の一端部３７ａ側に生じたとしても、前記弾性復元力によって、前記変形を相殺することができる。この結果、支持部材３７がカバー部材３３から離間するのを抑制でき、センサ挿入孔３３ｆを確実に閉塞できる。従って、泥水など水分や異物がカバー部材３３の内部に侵入するのを防止でき、検出部３６ａや磁気リング３１ａなどが泥水や異物等で汚損することに起因する検出精度の低下や、軸受部２０の耐久性能の低下を抑制できる。

図３は、本発明の第二の実施形態に係るセンサ付き転がり軸受装置の回転数検出センサ３２の側面図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、貫通孔３７ｃから支持部材３７の他端部３７ｂ側の先端方向（センサ本体３６と反対方向）に延びて当該支持部材３７を安定させる長尺の座部３７ｅを支持部材３７に設けた点である。その他の点については、第一の実施形態と同様なので説明を省略する。

支持部材３７の座部３７ｅは、貫通孔３７ｃから支持部材３７の一端部３７ａまでの長さ寸法とほぼ同じ長さ寸法をもって下方へ延ばされている。また、当接面３７ｄの他端部３７ｂ側（座部３７ｅ側の当接面）は、当接面３７ｄの一端部３７ａ側と同様、貫通孔３７ｃの軸線Ｔに直交する直交面Ｓに対して角度ａをもって傾倒するよう形成されている。すなわち、当接面３７ｄの他端部３７ｂ側についても自由状態で直交面Ｓに対してセンサ本体３６の先端部３６ａ側へ傾倒するように形成されている。
図４（ａ）は軸方向から正面視した時の回転数検出センサ３２を示している。座部３７ｅは、軸方向から正面視した場合には、支持部材３７全体が下方へほぼ直線状となるように延ばされている。

このように構成された本実施形態に係るセンサ付き転がり軸受装置１０によれば、座部３７ｅによって、支持部材３７とカバー部材３３との接触面積を拡大できると同時に、ボルト部材３４とナット部材３５とによって支持部材３７を挟持した際に、支持部材３７全体をバランスよく安定させて固定することができ、支持部材３７をより確実にカバー部材３３に密接させることができる。
従って、泥水や異物の侵入をより確実に防止することができ、検出精度の低下や軸受部２０の耐久性能の低下を効果的に抑制できる。

また、座部３７ｅはセンサ本体３６の先端部３６ａ側に傾倒しているので、支持部材３７の両端部３７ａ，３７ｂに作用する弾性復元力のバランスがとれ、支持部材３７全体をより安定して固定することができる。

なお、上記実施形態の座部３７ｅは、上下方向に直線状に延ばしたものを例示したが、例えば、図４（ｂ）のように座部３７ｅを複数設けてもよいし、図４（ｃ）のように直線状に延長したものではなく異型状に形成してもよい。このように座部３７ｅの形状は、支持部材３７を安定してカバー部材３３に密着させることができる形状であれば、特にその形状は限定されるものではない。

図５は、本発明の第三の実施形態に係るセンサ付き転がり軸受装置の回転数検出センサ３２を示した側面図である。本実施形態と第一及び第二の実施形態との主な相違点は、貫通孔３７ｃの当接面３７ｄ側の端部に座ぐり部３７ｆが形成されている点である。その他の点については、第一及び第二の実施形態と同様なので説明を省略する。

この座ぐり部３７ｆは、貫通孔３７ｃより大きい直径で、当接面３７ｄ側から同心に形成された孔で、支持部材３７の厚み幅のほぼ半分の深さ寸法で形成されている。この座ぐり部３７ｆの直径は、カバー部材３３の孔部３３ｄに対してもやや大きい直径に設定されている。

この場合、ナット部材３５をカバー部材３３に固定する際に、変形によりカバー部材３３のナット部材３５近傍が突出したり、ナット部材３５の一部がカバー部材３３の外側底面３３ｇから突出したとしても、貫通孔３７ｃに形成された座ぐり部３７ｆによって、カバー部材３３やナット部材３５の突出等と支持部材３７が干渉するのを防止できる。よって、前記の変形や突出が発生したとしても、支持部材３７をカバー部材３３に確実に密接させることができる。
また、支持部材３７をカバー部材３３に確実に当接させつつナット部材３５のカバー部材３３に対する取付精度を緩和できるので、ナット部材３５の取り付け作業を容易にでき、センサ付き転がり軸受装置１０としての組み立て作業性を向上できる。

なお、本発明のセンサ付き転がり軸受装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、複列アンギュラ玉軸受タイプの軸受を具備する軸受装置に適用した場合について説明したが、本発明のセンサ付き転がり軸受装置はこれに限定されるものではなく、転動体の種類や設置数などの軸受形式等は上記のものに何等限定されるものではない。
また、上記実施形態では、第一のねじ部材としてナット部材３５をカバー部材３３に固定したが、ボルト部材をカバー部材３３に固定し、ナット部材をこの固定されたボルト部材の雄ねじ部に螺合することで、支持部材３７を挟持するようにしてもよい。

本発明の第一の実施形態であるセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す軸方向断面図である。 カバー部材に固定される前の回転数検出センサを示した側面図である。 本発明の第二の実施形態に係るセンサ付き転がり軸受装置の回転数検出センサを示した側面図である。 図３の支持部材、及びその変形例を例示した正面図である。 本発明の第三の実施形態に係るセンサ付き転がり軸受装置の回転数検出センサを示した側面図である。 従来のセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す軸方向断面図である。

符号の説明

１０ センサ付き転がり軸受装置
２１ ハブ
２２ 外輪部材
３１ エンコーダ
３２ 回転数検出センサ
３３ カバー部材
３３ｆ センサ挿入孔
３４ ボルト部材
３５ ナット部材
３６ センサ本体
３６ａ 先端部
３７ 支持部材
３７ａ 一端部
３７ｂ 他端部
３７ｃ 貫通孔
３７ｄ 当接面
３７ｅ 座部
３７ｆ 座ぐり部

Claims (3)

1. 固定輪と回転輪とを有する転がり軸受と、前記回転輪に一体回転可能に取り付けられたエンコーダと、前記固定輪側に固定された回転数検出センサと、を有するセンサ付き転がり軸受装置であって、
   前記回転数検出センサが挿入される挿入孔が設けられるとともに前記固定輪に取り付けられて前記エンコーダを覆いつつ前記転がり軸受の一端側開口部を閉塞するカバー部材を備え、
   前記回転数検出センサは、前記挿入孔に挿入され、その先端部が前記エンコーダに近接配置されるセンサ本体と、前記センサ本体に突設され、前記カバー部材に当接するとともに一端部側がセンサ本体とともに前記挿入孔を閉塞する弾性変形可能な支持部材とを有し、
   前記カバー部材には、前記支持部材の所定部に対応して第一のねじ部材が固定され、
   当該支持部材の前記所定部には、前記第一のねじ部材及びこの第一のねじ部材が螺合する第二のねじ部材のうちの雄ねじ側を挿通させる貫通孔が形成されるとともに、前記カバー部材と当接する前記支持部材の当接面の少なくとも前記一端部側は、自由状態で前記貫通孔の軸線に直交する面に対してセンサ本体の先端部側へ傾倒しており、
   前記センサ本体を前記挿入孔に挿入し、前記第一のねじ部材に前記第二のねじ部材を螺合することで前記支持部材を両ねじ部材により挟持し、傾倒した前記支持部材の当接面をカバー部材に沿うように伸直して当接させた状態で、前記回転数検出センサを前記カバー部材に固定していることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
2. 前記支持部材は、前記貫通孔から前記センサ本体と反対方向に延びて当該支持部材を安定させる長尺の座部を有している請求項１記載のセンサ付き転がり軸受装置。
3. 前記貫通孔には、第一のねじ部材との干渉を防止する座ぐり部が形成されている請求項１又は２に記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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