JP2007085478A - 組み合わせシールリング及び組み合わせシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 永久磁石製エンコーダを設けた組み合わせシールリングと、この様なエンコーダを設けない組み合わせシールリングとの間で、製造用金型の共通化を図る。そして、シール性能を確保しつつ、この組み合わせシールリングの製造コストの低減を図る。
【解決手段】 スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａの軸方向他側面に、着磁しない弾性材２０を、全周に亙って添着する。この弾性材２０の寸法は、この弾性材２０が永久磁石であったと仮定した場合に、この弾性材２０をエンコーダとして利用可能な寸法とする。この構成により、シールリング１０ａの芯金１３ａの嵌合筒部１９の先端部内周面に異物が付着するのを防止する。且つ、上記２種類の組み合わせシールリング同士の間で、シールリング１０ａの仕様を共通化して、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動車の懸架装置に対し車輪を回転自在に支持する為の車輪支持用転がり軸受ユニットに組み込む組み合わせシールリングの改良に関する。具体的には、上記車輪の回転速度を検出する為の永久磁石製エンコーダを設けた組み合わせシールリングと、この様なエンコーダを設けない組み合わせシールリングとの間で、製造用金型の共通化を図る事により、この組み合わせシールリングの製造コストの低減を図るものである。

自動車の車輪は懸架装置に対し、車輪支持用転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）或はトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御する為には、車輪の回転速度を検出する必要がある。この様な事情に鑑みて、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共にこの車輪の回転速度を検出する為に、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが広く使用されている。この様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして従来から、例えば特許文献１〜３に記載されたものが知られている。

図２は、このうちの特許文献２に記載された回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを示している。外周面に回転側軌道である内輪軌道１、１を形成した、それぞれが回転側軌道輪である１対の内輪２、２は、使用時に回転する車軸に外嵌固定されてこの車軸と共に回転する。これら両内輪２、２の周囲には、使用時にも回転しない静止側軌道輪である外輪３を、これら両内輪２、２と同心に配置している。そして、この外輪３の内周面に形成した、静止側軌道である外輪軌道４、４と上記両内輪軌道１、１との間に、転動体である複数個の玉５、５を設けて、上記外輪３の内側に上記両内輪２、２を、回転自在に支持している。

上記外輪３の内端部内周面と内方（軸方向に関して内とは、自動車の幅方向中央寄りで、図２の右側）の内輪２の内端部外周面との間には内側組み合わせシールリング６を設けて、上記外輪３の内周面と上記両内輪２、２の外周面との間に存在する空間７の内端開口部を塞いでいる。又、上記外輪３の外端部内周面と外方の内輪２の外端部外周面との間には、本発明の対象となる外側組み合わせシールリング８を設けて、上記空間７の外端開口部を塞いでいる。

上記２組の組み合わせシールリング６、８はそれぞれ、上記両内輪２、２の端部外周面に外嵌固定されたスリンガ９と、上記外輪３の内端部内周面に内嵌固定されたシールリング１０とから成る。このうちのスリンガ９は、金属板を断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成るもので、円筒部１１と、この円筒部１１の端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部１２とを備える。又、上記シールリング１０は、上記両内輪２、２の端部外周面に外嵌固定される金属板製で円環状の芯金１３と、この芯金１３に基端部を支持された状態でこの芯金１３の全周に亙って設けられた弾性材製のシールリップ１４、１４とを備える。そして、これら各シールリップ１４、１４の先端縁を、上記円筒部１１の外周面と上記円輪部１２の軸方向片側面とに、それぞれ全周に亙って摺接させて、上記空間７の両端開口部をシールしている。

又、内側組み合わせシールリング６を構成する、上記スリンガ９には、ゴム磁石製で円輪状のエンコーダ１５を係止している。このエンコーダ１５を構成するゴム磁石は、ゴム中にフェライト等の強磁性粉末を混入して全体を円輪状に形成して成る。このエンコーダ１５は、軸方向（図２の左右方向）に着磁されており、着磁方向は円周方向に亙って交互に入れ替わっている。従って上記エンコーダ１５の軸方向両側面には、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に亙って交互に、且つ等間隔で配置されている。この様なエンコーダ１５を組み付けた車輪支持用転がり軸受ユニットは、懸架装置を構成するハウジング１６の内側に、車輪を回転する為の車軸を回転自在に支持すると共に、このハウジング１６に支持されたセンサ１７との組み合わせにより、回転側軌道輪である内輪２、２或は上記車輪の回転速度を検出する。

上述の様な特許文献２に記載された構造の場合には、上記エンコーダ１５を、内側組み合わせシールリング６を構成するスリンガ９に対し、後付けで組み付ける為、この内側組み合わせシールリング６と前記外側組み合わせシールリング８との使用を共通化できる。但し、上記エンコーダ１５を上記スリンガ９に対し後付けする事は面倒である。従って、多品種少量生産には向くとしても、多量生産には不向きである。具体的には、図２に示した構造では、軸方向両端部で異なる仕様の組み合わせシールリングを使用する必要があり、この組み合わせシールリングの製造コストが高くなる。又、上記エンコーダ１５が上記内輪２の端面よりも突出する為、組立作業時等にこのエンコーダ１５を損傷する可能性を生じる。

多量生産でエンコーダ付組み合わせシールリングの製造コストを抑える場合には、ゴム磁石製のエンコーダを射出成形する際に、射出成形用金型のキャビティ内にスリンガをセットしておく事が考えられる。この様にすれば、上記エンコーダを射出成形すると同時に、このエンコーダと上記スリンガとが接合されるので、これらエンコーダとスリンガとを後から組み合わせる手間が不要になり、エンコーダ付組み合わせシールリングの製造コストを抑えられる。図３は、この様にして造ったエンコーダ付組み合わせシールリングの１例を示している。この図３中、エンコーダ１５ａの外周縁部に形成された係止部１８は、このエンコーダ１５ａとスリンガ９ａとの結合強度を確保する為に設けている。この係止部１８による結合強度確保は補助的なもので、この結合強度は、主として、上記エンコーダ１５ａと上記スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａの片側面との当接面の接着力による。又、このスリンガ９ａを構成する円筒部１１ａの外周面及び円輪部１２ａの他側面と各シールリップ１４ａ、１４ａの先端縁との摺接部を、グリース１９により潤滑する様にしている。尚、上記図３中、及び、後述する図１、４〜７中に示した各シールリップ１４ａ、１４ａの形状は、自由状態で描いている。

上述の図３に示した構造によれば、前述の図２に示した構造に比べて、多量生産の場合に於いて、エンコーダ付組み合わせシールリングの製造コストを抑えられる。但し、必要とするシール性能を確保しつつ、より一層のコスト低減を図る為には、次の様な点で改良の余地がある。この点に就いて、図４〜７を参照しつつ説明する。先ず、図４は、図３に示したエンコーダ付組み合わせシールリングから、単にエンコーダを省略した構造を示している。この様なエンコーダを設けない構造に就いても部品の共通化を図ろうとすると、シールリング１０ａを構成する芯金１３ａの外周縁部を構成する嵌合筒部１９の先端部が、スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａよりも軸方向に突出する。この結果、この円輪部１２ａの側面に付着して径方向外方に振り飛ばされた泥水等の異物が上記嵌合筒部１９の先端部内周面に、比較的多量に付着し易くなる。そして、付着した場合には、上記異物が、シールリップ１４ａ、１４ａの先端縁と上記スリンガ９ａとの摺接部或はラビリンスシール部を通過して、車輪支持用転がり軸受ユニットの内部に入り込み、この車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性を低下させる可能性を生じる。尚、図４の構造のまま、スリンガ９ａを同図の右方に偏らせた状態で設置する事は、上記各シールリップ１４ａ、１４ａの締め代（組み付け状態での弾性変形量）が不足し、シール性を確保できなくなる為、採用できない。

この様な不都合を解消する為に、図５〜７に示す様な構造を採用する事が考えられる。先ず、図５に示した構造では、シールリング１０ｂを構成する芯金１３ｂの外周縁部を構成する嵌合筒部１９ａの軸方向長さを短くして、この嵌合筒部１９ａの先端部が、スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａよりも軸方向に突出しない様にしている。又、図６に示した構造では、シールリング１０ｃのシールリップ１４ａ、１４ａを構成する弾性材の基部の厚さ寸法を大きくして、これら各シールリップ１４ａ、１４ａの締め代を確保しつつ、嵌合筒部１９の先端部が、スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａよりも軸方向に突出しない様にしている。更に、図７に示した構造では、シールリング１０ｄを構成する芯金１３ｃの内径側部分で各シールリップ１４ａ、１４ａの基部を結合する部分の折り曲げ量を多くして、これら各シールリップ１４ａ、１４ａの締め代を確保しつつ、嵌合筒部１９の先端部が、スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａよりも軸方向に突出しない様にしている。

図５〜７に示した何れの構造でも、芯金１３ａ、１３ｂ、１３ｃの外周縁部を構成する嵌合筒部１９、１９ａの先端部内周面に多量の異物が付着する事を防止して、シール性確保の面からは有利になる。但し、図５〜７に示した構造は、組み合わせシールリングを構成するシールリング１０ｂ、１０ｃ、１０ｄとして、専用のものを用意する必要がある。即ち、図３に示したエンコーダ付組み合わせシールリングを構成するシールリング１０ａとは構造が異なる、シールリング１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを使用する必要がある。シールリング１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを造る金型や各シールリップ１４ａ、１４ａを射出成形する為の金型のキャビティは比較的複雑な形状を有し、製造コストが嵩む。この為、エンコーダ付組み合わせシールリングと、エンコーダを持たない単なる組み合わせシールリングとで、シールリング１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを造る為の金型の種類を変える事は、製造コストを抑える面からは好ましくない。

尚、以上の説明は、エンコーダ付の組み合わせシールリングとそうでない組み合わせシールリングとを軸方向両端部に設ける、所謂第一世代の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合に就いて説明した。これに対して、軸方向外端側にはスリンガを持たないシールリングを、軸方向内端側にスリンガを有する組み合わせシールリングを設ける、所謂第二世代或いは第三世代の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合でも、同様の問題を生じる。例えば、図８に示す様な第三世代の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合、車輪の回転速度検出を行なう場合には図９の（Ａ）に示す様なエンコーダ付の組み合わせシールリングにより、行なわない場合には（Ｂ）に示す様なエンコーダを持たない単なる組み合わせシールリングにより、転動体５、５を設置した空間７の内端開口部を塞ぐ。この様な構造の場合も、上記回転速度検出を行なう場合と行なわない場合とでシールリングの仕様が互いに異なる組み合わせシールリングを使用すると、上述の様な問題を生じる。

特開平６−２８１０１８号公報 特開平９−２０３４１５号公報 米国特許第４９４８２７７号明細書

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、永久磁石製エンコーダを設けた組み合わせシールリングと、この様なエンコーダを設けない、単なる組み合わせシールリングとの間で、製造用金型の共通化を図る事により、この組み合わせシールリングの製造コストの低減を図るべく発明したものである。

本発明の組み合わせシールリングは、回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在する空間の端部開口を塞ぐ為に使用するもので、シールリングとスリンガとを備える。
このうちのシールリングは、上記静止側軌道輪の周面に嵌合固定される金属板製で円環状の芯金と、この芯金に基端部を支持された状態でこの芯金の全周に亙って設けられた弾性材製のシールリップとを備える。
又、上記スリンガは、金属板を断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成るもので、円筒部と、この円筒部の端縁から径方向に折れ曲がった円輪部とを備える。そして、上記回転側軌道輪の周面に嵌合固定された状態で上記シールリップの先端縁を、上記円筒部の周面と上記円輪部の軸方向片側面とに、それぞれ全周に亙って摺接させる。
特に、本発明の組み合わせシールリングに於いては、上記スリンガを構成する上記円輪部の軸方向他側面に、着磁しない弾性材を、この弾性材が永久磁石であったと仮定した場合に、この弾性材をエンコーダとして利用可能な寸法（例えば厚さが０．５mm以上、更に好ましくは１mm以上）で、全周に亙って添着している。

又、請求項５に記載した組み合わせシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットは、互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する周面に形成した回転側軌道と静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在する円筒空間の端部開口を塞ぐ組み合わせシールリングとを備える。
特に、本発明の組み合わせシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットに於いては、上記組み合わせシールリングが、上述の様な組み合わせシールリングである。

上述の様に構成する本発明の組み合わせシールリングによれば、必要とするシール性能を確保しつつ、より一層のコスト低減を図れる。
即ち、本発明の場合には、スリンガを構成する円輪部の軸方向他側面に適正寸法（エンコーダと同じ厚さ寸法）を有する弾性材を全周に亙って添着している。従って、シールリップの締め代を十分に確保しても、シールリングを構成する芯金を構成する嵌合筒部の先端部が、スリンガの円輪部に添着した弾性材の側面よりも軸方向に突出する事がない。この為、この弾性材の側面に付着して、遠心力に基づいて周囲に振り飛ばされた異物が、上記嵌合筒部の周面に付着する事はない。この結果、必要とするシール性能を確保できる。

又、上記弾性材は、この弾性材が永久磁石であったと仮定した場合に、この弾性材をエンコーダとして利用可能な寸法を有する。従って、組み合わせシールリングの軸方向に関する位置関係に於いてスリンガの円輪部が、弾性材を添着した場合とエンコーダを添着した場合とで、同じ位置に存在する。この為、上記スリンガと組み合わせるシールリングとして、エンコーダ付組み合わせシールリングと、エンコーダを持たない単なる組み合わせシールリングとで、同じ仕様のものを使用できる。この結果、キャビティの形状が比較的複雑で製造コストが嵩む、シールリングを造る、若しくはシールリップを射出成形する為の金型を、複数種類用意する必要がなく、（エンコーダ付であるか否かを問わず）組み合わせシールリングのコスト低減を図れる。

図１は、前述の図３に示したエンコーダ付組み合わせシールリングとの組み合わせにより実施する場合に最も好ましい、本発明の組み合わせシールリングの実施の形態を示している。上記図１に示した組み合わせシールリングは、図面に表れる構造に関する限り、前述の図３に示したエンコーダ付組み合わせシールリングと同じである。特に、図１に示した組み合わせシールリングの場合には、スリンガ９ａを構成する円輪部１２ａの片側面に、着磁しない弾性材２０を、全周に亙って添着している。この弾性材２０は、永久磁石であったと仮定した場合に、この弾性材２０をエンコーダとして利用可能な寸法（特に軸方向の厚さ寸法）で、より具体的には、上記図３に示したエンコーダ付組み合わせシールリングを構成するエンコーダ１５ａと同じ形状を有する。

上記弾性材２０の材質は、このエンコーダ１５ａを構成するゴム磁石と同一仕様の金型により射出成形可能なものであれば良いが、好ましくは、コストを抑える面から、請求項２に記載した様に、磁性材を含まない非磁性ゴムとする。より具体的には、請求項３に記載した様に、この非磁性ゴムとして、ニトリルゴム、アクリルゴム、弗素ゴムのうちから選択された何れかのゴムを使用する。更に好ましくは、請求項４に記載した様に、上記着磁しない弾性材２０に、この弾性材２０を備えた組み合わせシールリングと、エンコーダとして機能する弾性材を備えたエンコーダ付組み合わせシールリングとを識別する為の着色を施す。この様な着色を施す理由は、エンコーダ付組み合わせシールリングと単なる組み合わせシールリングとの誤組み付けを防止する為である。

上述の図１に示す様な組み合わせシールリングの場合には、上記スリンガ９ａを構成する前記円輪部１２ａと、シールリング１０ａを構成する芯金１３ａとの、軸方向に関する位置関係が、前述の図３に示したエンコーダ付組み合わせシールリングと同じになる。又、上記弾性材２０の側面（図１の右側面）の軸方向位置は、このエンコーダ付組み合わせシールリングに組み込まれたエンコーダ１５ａの側面（図３の右側面）の軸方向位置と同じになる。従って、上記シールリング１０ａとして、エンコーダ付組み合わせシールリングを構成するものと同じ仕様のものを使用し、且つ、各シールリップ１４ａ、１４ａの締め代を十分に確保しても、上記シールリング１０ａを構成する芯金１３ａを構成する嵌合筒部１９の先端部が、上記弾性材２０の側面よりも軸方向に突出する事がない。この為、この弾性材２０の側面に付着して、遠心力に基づいて周囲に振り飛ばされた異物が、上記嵌合筒部１９の内周面に付着する事はない。この結果、必要とするシール性能を確保できる。

又、上述の様に、上記スリンガ９ａと組み合わせるシールリング１０ａとして、エンコーダ付組み合わせシールリングに組み込まれるものと同じ仕様のものを使用できる。この結果、キャビティの形状が比較的複雑で製造コストが嵩む、上記シールリング１０ａを造る、若しくは上記各シールリップ１４ａ、１４ａを射出成形する為の金型を、複数種類用意する必要がなく、（エンコーダ付であるか否かを問わず）組み合わせシールリングのコスト低減を図れる。更に、図示の例では、上記弾性材２０と上記エンコーダ１５ａとに就いても、同じ仕様の金型で成形できる為、より一層のコスト低減を図れる。

本発明の実施の形態の１例を示す断面図。 組み合わせシールリングを組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第１例を示す断面図。 従来のエンコーダ付組み合わせシールリングの１例を示す部分断面図。 図３に示した構造から単にエンコーダを除いただけの組み合わせシールリングを示す部分断面図。 図４に示した構造で生じる不都合を解消する為に考えた組み合わせシールリングの第１例を示す部分断面図。 同第２例を示す断面図。 同第３例を示す断面図。 組み合わせシールリングを組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットの従来構造の第２例を示す断面図。 組み合わせシールリングがエンコーダ付の場合とそうでない場合とを示す、図８のＡ部拡大図。

符号の説明

１ 内輪軌道
２ 内輪
３ 外輪
４ 外輪軌道
５ 玉
６ 内側組み合わせシールリング
７ 空間
８ 外側組み合わせシールリング
９、９ａ スリンガ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ シールリング
１１、１１ａ 円筒部
１２、１２ａ 円輪部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ 芯金
１４、１４ａ シールリップ
１５、１５ａ エンコーダ
１６ ハウジング
１７ センサ
１８ 係止部
１９、１９ａ 嵌合筒部
２０ 弾性材

Claims (5)

1. 回転側軌道輪と静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在する空間の端部開口を塞ぐ為に使用するもので、シールリングとスリンガとを備え、
   このうちのシールリングは、上記静止側軌道輪の周面に嵌合固定される金属板製で円環状の芯金と、この芯金に基端部を支持された状態でこの芯金の全周に亙って設けられた弾性材製のシールリップとを備えたものであり、
   上記スリンガは、金属板を断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成るもので、円筒部と、この円筒部の端縁から径方向に折れ曲がった円輪部とを備え、上記回転側軌道輪の周面に嵌合固定された状態で上記シールリップの先端縁を、上記円筒部の周面と上記円輪部の軸方向片側面とに、それぞれ全周に亙って摺接させるものである
   組み合わせシールリングに於いて、
   上記スリンガを構成する上記円輪部の軸方向他側面に着磁しない弾性材を、この弾性材が永久磁石であったと仮定した場合に、この弾性材をエンコーダとして利用可能な寸法で、全周に亙って添着した事を特徴とする組み合わせシールリング。
2. 円輪部の軸方向他側面に添着する、着磁しない弾性材が、磁性材を含まない非磁性ゴムである、請求項１に記載した組み合わせシールリング。
3. 非磁性ゴムが、ニトリルゴム、アクリルゴム、弗素ゴムのうちから選択された何れかのゴムである、請求項２に記載した組み合わせシールリング。
4. 着磁しない弾性材に、この着磁しない弾性材を備えた組み合わせシールリングと、エンコーダとして機能する弾性材を備えたエンコーダ付組み合わせシールリングとの識別の為の着色を施している、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載した組み合わせシールリング。
5. 互いに同心に配置された回転側軌道輪及び静止側軌道輪と、これら両軌道輪の互いに対向する周面に形成した回転側軌道と静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転側軌道輪と上記静止側軌道輪との互いに対向する周面同士の間に存在する円筒空間の端部開口を塞ぐ組み合わせシールリングとを備えた、組み合わせシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニットに於いて、この組み合わせシールリングが、請求項１〜４のうちの何れか１項に記載した組み合わせシールリングである事を特徴とする組み合わせシールリング付車輪支持用転がり軸受ユニット。
   

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