JP2007120560A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ取付部材の吸水による寸法変化やクラックの発生を防止して、密封性を維持し得るセンサ付の車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 外方部材１および内方部材２のうちの固定側の部材に、内外の部材１，２間の空間に連通した密封空間１１を形成するセンサ取付部材１２を設ける。このセンサ取付部材１２に、車輪用軸受装置Ａの状態を検出するセンサ素子１０ｃを取付ける。前記センサ取付部材１２はプラスチック製のものとし、低吸水率プラスチック材料を用いる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、乗用車、トラック、スポーツ用途ミニバン等の各種自動車における車輪用軸受装置に関し、特に樹脂製のセンサ取付部材を介して回転検出用のセンサを取付けた車輪用軸受装置に関する。

自動車の車輪用軸受装置において、各種の制御、例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）や、トラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）等を制御するために、回転検出装置を設けたものがある。この回転検出装置は、軸受の回転側部材にパルサリングや磁気エンコーダを取付け、固定側部材にセンサを取り付けたものとされる。一般に、従動輪タイプの第３世代車輪用軸受装置の場合、回転速度検出用センサは、ナックルに取付ける場合を別にすれば、特許文献１ないし特許文献３に記載されているように、車輪用軸受装置のインボード側端を閉塞するキャップ（カバー）に取付固定される。

このような車輪用軸受装置の一例を、図５および図６に示す。この車輪用軸受装置は、上記特許文献１に開示されたものと類似するものであり、図５のように車体に取付けられる外方部材５１と、車輪が取付けられる内方部材５２との間に複列の転動体５３を介在させてなる従動輪支持用のハブベアリングである。内方部材５２の構成部品であるインボード側の内輪５４にはパルサリング５５が設けられ、外方部材５１に、そのインボード側端を閉塞する合成樹脂製のセンサキャップ５６が設けられる。

センサキャップ５６には、パルサリング５５に対して軸方向に対向するようにセンサ５７が配置され、このセンサ５７とパルサリング５５とで回転センサ５８が構成される。図５のＶＩ部を拡大して図６に示す。センサ５７は取付片５９を有し、この取付片５９がセンサキャップ５６の外表面に配置されるように、センサキャップ５６に設けられたセンサ挿入孔６０にセンサ５７が挿入される。取付片５９を、センサ固定ボルト６１でセンサキャップ５６に締め付け固定することにより、センサ５７がセンサキャップ５６に固定される。取付片５９のセンサ固定ボルト６１による締め付け固定は、センサキャップ５６に埋め込まれたインサートナット６２にセンサ固定ボルト６１をねじ込むことにより行われる。

特許文献２，３の車輪用軸受装置は、いずれも、センサが車輪用軸受装置のインボード側端を閉塞するキャップに取付固定される点で共通する。
特許３４４０８００号公報 特開平１０−３１１８４６号公報 特開平１０−３１９０２７号公報

上記のようなセンサキャップ５６の材料として、熱可塑性樹脂の汎用的なエンジニアプラスチックの中のポリアミド（ＰＡ）系樹脂をガラス繊維で強化したＰＡ６６＋ＧＦが一般に使用されている。このプラスチック材料は、融点が高く、耐衝撃性・耐薬品性が良好で、電気特性・低温特性に優れている。しかし、吸水による寸法変化があり、また融雪剤（塩化カルシウム）に対して影響を受けやすく、樹脂表面に微細クラックが発生するため、完全な密封性が期待できないことが判明している。そのため、自動車の車輪用軸受装置のように過酷な環境下で使用される場合には、その使用適性の改良が望まれるところであった。

この発明の目的は、センサ取付部材に低吸水率のプラスチック材料を用いることにより吸水による寸法変化を抑制でき、また融雪剤によるクラックの発生が低減されて密封性を維持し得るセンサ付の車輪用軸受装置を提供することである。

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記外方部材および内方部材のうちの固定側の部材に取付けられて前記内外の部材間の空間に連通した密封空間を形成するプラスチック製のセンサ取付部材を設け、このセンサ取付部材に、前記車輪用軸受装置の状態を検出するセンサ素子を取付け、前記センサ取付部材に低吸水率プラスチック材料を用いたことを特徴とする。前記低吸水率プラスチック材料は、吸水率が例えば０．５％以下のものとする。

この構成によると、センサ取付部材を低吸水率プラスチック材料としたため、吸水による寸法変化が抑制され、また水と共に融雪剤を吸収してクラックを発生することが抑制され、密封性の低下が防止される。そのため、軸受空間に水や塵埃が浸入して軸受機能の低下を招いたり、センサ機能の低下を招くことが防止される。

この発明において、前記センサ取付部材を、前記外方部材のインボード側の端部に取付けられて内方部材のインボード側端を覆うキャップ型のものとしても良い。
キャップ型とする場合に、前記センサ取付部材が、前記外方部材のインボード側の端部に取付けられて内方部材のインボード側端を覆うセンサキャップと、前記センサ素子を覆い前記センサキャップ間に取付けられるセンサ覆い体とを有するものであっても良い。センサ覆い体と前記センサキャップとは、互いに同一のプラスチック材料からなるものとすることが好ましい。
この発明において、前記外方部材が、複列の転動体列の間で径方向の内外に貫通したセンサ取付孔を有し、前記センサ取付部材が、前記センサ素子を埋め込んで前記センサ取付孔にこの取付孔を密封する状態に取付けられる形状のものとしても良い。
上記のいずれの形式で密封する場合も、センサ取付部材に低吸水率プラスチック材料を用いることで、吸水による寸法変化を抑制でき、また融雪剤によるクラックの発生が低減されて、軸受空間やセンサ配置空間の密封性を維持することができる。

この発明の車輪用軸受装置は、外方部材および内方部材のうちの固定側の部材に取付けられて前記内外の部材間の空間に連通した密封空間を形成するプラスチック製のセンサ取付部材を設け、このセンサ取付部材に、前記車輪用軸受装置の状態を検出するセンサ素子を取付け、前記センサ取付部材に低吸水率プラスチック材料を用いたので、センサ取付部材に吸水による寸法変化や、融雪剤の侵入による微細なクラックの発生が抑制され、軸受空間やセンサ配置空間の確実な密封性を得ることができる。これにより、泥水や異物の浸入による軸受装置の長寿低下や、センサの検出機能低下が防止される。

この発明の第一の実施形態を図１および図２と共に説明する。この車輪用軸受装置Ａは複列のアンギュラ玉軸受形式の転がり軸受であって、従動輪支持用である。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。

この車輪用軸受装置Ａは、内周に複列の転走面１ａを有する外方部材１と、これら転走面１ａにそれぞれ対向する転走面２ａを有する内方部材２と、これら複列の転走面１ａ，２ａ間に介在した複列の転動体３とで軸受部が構成され、車体に対して車輪を回転自在に支持する。各列の転走面１ａ，２ａは接触角が背面合わせとなるように形成されている。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器４で保持されている。内外の部材２，１間に形成される環状空間のアウトボード側端部は、オイルシール等の接触式のシール５で密封されている。

外方部材１は固定側の部材となるものであって、外周に設けられた車体取付フランジ１ｂを介して車体に取付けられる。車体取付フランジ１ｂは、車体（図示せず）に設置されたナックルに周方向複数箇所においてボルト（図示せず）によって締結される。車体取付フランジ１ｂのボルト挿入孔１ｃはねじ加工されており、上記ボルトは、ナックルに設けられた貫通孔を貫通し、ボルト挿入孔１ｃに先端の雄ネジ部分が螺合する。ボルト挿入孔１ｃをねじ孔とする代わりに、単にボルトが挿通される孔とし、ナット（図示せず）でボルトに締め付けるようにしても良い。

内方部材２は回転側の部材となるものであって、外周のアウトボード側端に車輪取付フランジ６ａを有するハブ輪６と、このハブ輪６の外周のインボード側端に圧入状態に嵌合させた内輪７とを有する。内輪７は、ハブ輪６のインボード側端に形成されたフランジ状の加締部６ｂにより、ハブ輪６に対して軸方向に締め付け固定される。これらハブ輪６および内輪７のそれぞれに、上記複列の転走面２ａのうちの各列の転走面２ａが形成されている。ハブ輪６の車輪取付フランジ６ａに車輪（図示せず）がボルト６ｂにより取付けられる。

内方部材２の構成部品である内輪７には、回転センサ８の被検出部である磁気エンコーダ９が取付けられ、外方部材１には前記磁気エンコーダ９に対して軸方向に対向するセンサ１０が、センサ取付部材２４を構成するセンサキャップ１２を介して取付けられる。磁気エンコーダ９は、断面Ｌ型の金属環９ａと、円周方向にＮＳ交互の磁極を有しこの金属環９ａのインボード側端面に貼付けられた多極磁石環９ｂとよりなり、金属環９ａの円筒部を前記内輪７のインボード側端の外周に圧入嵌合することにより取付けられる。センサ１０は磁気センサからなり、多極磁石環９ｂの磁極に対向するように配置されている。センサ１０はセンサ素子１０ｃを有し、内方部材２と一体に回転する磁気エンコーダ９のＮＳ交互の磁極がセンサ素子１０ｃの前を横切ることにより、センサ素子１０ｃがその磁気変化を検出し、車輪回転数に比例した周波数の回転検出信号を出力する。
なお、磁気エンコーダ９は、円周方向に等間隔で複数の窓が形成されたり、等間隔で複数の山、谷が形成された磁性体のパルサリングであっても良い。また、多極磁石環９ｂとしては、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石などが用いられる。

センサキャップ１２は有底の円筒状とされ、外方部材１のインボード側端の内周に圧入嵌合して取付けられる。このセンサキャップ１２は、外方部材１のインボード側端を閉塞して、前記シール５と共に内外部材１，２間の前記環状空間に連通する密封空間１１を形成する。このセンサキャップ１２は、圧入嵌合部には金属環１２ｂが一体とされ、外方部材１に対する嵌合強度の強化が図られている。センサキャップ１２はプラスチック製とされ、その底面部１２ａには、その外表面に開口させてインサートナット１３が埋め込まれると共に、このインサートナット１３と並んでセンサ１０を挿入するセンサ挿入孔１４が設けられている。センサ挿入孔１４の内周面にはスリーブ１５が嵌合させてある。このスリーブ１５内にセンサ１０が挿入され、センサ１０の挿入軸部１０ａａの外周に嵌合させたＯリング１６で、センサ挿入軸部１０ａａとスリーブ１５の間が密封されている。

センサ１０は、プラスチック製のセンサ覆い体１０ａの先端に、センサ素子１０ｃを埋め込み状態に設けたものである。センサ素子１０ｃの磁気エンコーダ９との対向面は露出状態であっても良い。センサ覆い体１０ａは、前記センサ挿入軸部１０ａａとその後方に延びるセンサ基端部１０ａｂで構成され、両部１０ａａ，１０ａｂの間から、取付片１７が突出している。取付片１７はボルト挿通孔１８を有し、そのボルト挿通孔１８が前記インサートナット１３の開口に整合するように、センサキャップ１２の底面部１２ａの外表面に配置される。取付片１７のボルト挿通孔１８の内周面にはスリーブ１９が嵌合させてある。このスリーブ１９内に挿入したセンサ固定ボルト２０をインサートナット１３にねじ込むことにより、取付片１７がセンサキャップ底面部１２ａに締め付け固定され、センサ１０がセンサキャップ１２に取付けられる。

前記センサキャップ１２およびセンサ覆い体１０ａにより、センサ取付部材２４が構成される。センサキャップ１２およびセンサ覆い体１０ａは、上記のようにプラスチック製とされるが、いずれも、低吸水率プラスチック材料が用いられる。また、センサキャップ１２とセンサ覆い体１０ａとは、互いに同一のプラスチック材料からなるものとされる。
前記低吸水率プラスチック材料は、吸水率が例えば０．５％以下の材料とする。低吸水率プラスチック材料としては、ＰＡ６１２、ＰＰＳ系の材料を用いることができる。これらＰＡ６１２，ＰＰＳ系の材料は、吸水率を抑えた高機能エンジニアリングプラスチックであり、いずれも吸水率が０．５％以下である。センサキャップ１２は、車輌アンダーシャシー部品であることから飛び石、氷片などが通常の使用状況においても衝突することが考えられることから補強としてＧＦ（ガラスファイバー）を材料含有させることもある。

センサキャップ底面部１２ａには、インサートナット１３の奥側端面に位置してインサートナット１３内からセンサキャップ１２の内側面に貫通する小径孔２１が設けられている。この小径孔２１は、インサートナット１３の奥側端面に対向する受け面２２を内周に有している。その受け面２２とインサートナット１３の奥側端面の間に、弾性を持つシール部材２３が締め代を持って介在させてあり、これにより小径孔２１が密封されている。ここでは、シール部材２３はゴム球とされている。ゴム球の材質は、例えばニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、水素化ニトリルゴムからなる。
シール部材２３の形状に合わせて、前記小径孔２１は内面が球面状の孔とされる。センサキャップ底面部１２ａにおけるインサートナット１３の奥側端面に対応する箇所の肉厚部分１２ａａと、この肉厚部分１２ａａから裏面に突出して内周面が前記受け面２２となる環状突部１２ａｂとに渡り、小径孔２１の前記球面状の内面が形成されている。

この構成の車輪用軸受装置によると、インサートナット１３内のねじ孔や、インサートナット１３の外周とセンサキャップ１２のプラスチック部分との接触面は、軸受内部に対して、前記小径孔２１を介して通じているだけであり、ねじ孔やセンサ固定ボルト２０の周辺で、他に軸受内部に通じる箇所がない。前記小径孔２１は、前記シール部材２３の介在により密封されている。そのため、インサートナット１３のねじ孔や、センサ固定ボルト２０、センサ覆い体１０ａ等の間に生じている僅かな隙間と軸受内部とが遮断され、前記隙間を通じて、泥水等の異物が軸受内部へ侵入することが、シール部材２３の密封作用で防止される。

また、前記シール部材２３をゴム球とすると共に、前記小径孔２１を、内面がゴム球と締め代を形成する孔であって、インサートナット１３の奥側端面に対応する箇所のセンサキャップ１２の肉厚部分１２ａａと、この肉厚部分１２ａａから裏面に突出して内周面が前記受け面２２となる環状突部１２ａｂとに渡って形成されたものとしているので、シール部材２３を簡単な構造で容易に取付けることができる。球状のシール部材２３を球面状の小径孔２１の内面に締め代を持って配置するため、密封性がより優れたものとなる。

また、センサキャップ１２およびセンサ覆い体１０ａからなるセンサ取付部材２４は、低吸水率プラスチック材料からなるため、吸水による寸法変化が抑制され、かつ水と共に融雪剤を吸収してクラックを発生することが抑制され、密封性の低下が防止される。そのため、軸受空間に水や塵埃が侵入して軸受機能の低下を招くことが防止される。
融雪剤によるクラック発生は、融雪剤に含まれる塩化カルシウムの水溶液中のカルシウムイオンとポリアミド中のＯＨ基がイオン結合してしまい、分子間力で結合しているポリアミドの構造が破壊ためである。ＰＡ６６のように吸水率が高い（吸水率：１〜２％）とその影響を受け易い。

この実施形態におけるセンサキャップ１２およびセンサ覆い体１０ａの材料とした用いたプラスチック（ＰＡ６１２）と、従来使用されていたＰＡ６６の一般的性質（非強化タイプ）の代表例を表１に示す。

表１に示すように、ＰＡ６１２の吸水率は０．４％であって、ＰＡ６６の１．２％より低い。このような低吸水率プラスチック材料をセンサキャップ１２およびセンサ覆い体１０ａに用いることで、吸水による寸法変化が生じ難く、また融雪剤によるクラック発生が抑えられ、耐候性、特に耐塩化カルシウム性能を上げることができる。

図３は、第２の実施形態の車輪用軸受装置Ｂを示す。この車輪用軸受装置Ｂは、第１の実施形態と同様、従動輪支持用の複列のアンギュラ玉軸受形式の転がり軸受からなる。よって、共通部分には同一の符号を付しここではその説明を省略する。この実施形態では、センサキャップ１２ａとセンサ１０が一体のものとされている。すなわち、センサキャップ１２ａの全体が一体のプラスチック製のものとされ、そのプラスチックの中に、センサ素子１０ｃが埋め込み状態に設けられている。センサ素子１０ｃの磁気エンコーダ９との対向面は露出状態であっても良い。

この実施形態のセンサキャップ１２ａも、上記同様の高機能エンジニヤリングプラスチック等の低吸水率プラスチック材料からなる。したがって、センサキャップ１２ａの吸水による寸法変化やクラックの発生が防止されて、外方部材１のインボード側端の閉塞密封機能がセンサキャップ１２ａによって良好に維持され、軸受の長寿命化や磁気エンコーダ９の劣化防止に寄与できる。

図４は、第３の実施形態の車輪用軸受装置Ｃを示す。この車輪用軸受装置Ｃは、第１および第２の実施形態と同様、従動輪支持用の複列のアンギュラ玉軸受形式の転がり軸受からなる。よって、共通部分には同一の符号を付しここでもその説明を省略する。この実施形態では、上記のような外方部材１のインボード側端を閉塞するセンサキャップ１２はなく、内外の部材２，１間に形成される環状空間のインボード側端部は、組み合わせシールタイプのシール５ａで密封され、前記シール５と共に内外部材１，２間の前記環状空間に連通する密封空間１１が形成される。

また、外方部材１が、複列の転動体３の列間で径方向の内外に貫通したセンサ取付孔１ｄを有し、センサ素子１０ｃを埋め込んだセンサ取付部材２４Ａによってセンサ１０が構成される。このセンサ取付部材２４Ａは、前記センサ取付孔１ｄにこの取付孔１ｄを密封する状態に取付けられる形状のものとされている。この密封により、前記密封空間１１が形成される。ハブ輪６の外周面には、断面倒Ｕ字形の金属環９ｃが圧入固定され、さらにこの金属補強環９ｃの外周面には、円周方向にＮＳ交互の磁極を有する多極磁石環９ｄが貼付けられて、この多極磁石環９ｄと金属環９ｃとにより磁気エンコーダ９が構成されている。前記センサ１０のセンサ素子１０ｃは、この多極磁石環９ｄに近接対向するよう位置付けられている。このセンサ１０と磁気エンコーダ９とにより回転センサ８を構成し、上記同様車輪回転数に比例した周波数の回転検出信号を出力する。

この実施形態におけるセンサ取付部材２４Ａも、上記同様高機能エンジニヤリングプラスチック等の低吸水率プラスチック材料からなる。したがって、センサ取付部材２４Ａの吸水による寸法変化やクラックの発生が防止されて、密封空間１１の密封機能が、このセンサ取付部材２４Ａおよびシール５，５ａによって良好に維持され、軸受の長寿命化や磁気エンコーダ９の劣化防止に寄与する。

なお、上記各実施形態では、センサ１０が回転検出用のものである場合につき説明したが、センサ１０は、この他に振動，温度，水分など、車輪用軸受装置の何らかの状態を検出するものであれば良い。また、上記各実施形態では、従動輪支持用の複列アンギュラ玉軸受形式の車輪用軸受装置に適用した例について述べたが、この発明は、駆動輪支持用の車輪用軸受装置や、テーパころタイプ等の車輪用軸受装置にも適用することができる。

この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 図１におけるII部の拡大図である。 この発明の第２の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明の第３の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 従来例の要部断面図である。 図５における・部の拡大図である。

符号の説明

１…外方部材
１ａ…転走面
２…内方部材
２ａ…転走面
３…転動体
１０ａ…センサ覆い体
１０ｃ…センサ素子
１１…密封空間
１２…センサキャップ
１２ａ…センサキャップ（センサ取付部材）
２４，２４Ａ…センサ取付部材
Ａ，Ｂ，Ｃ…車輪用軸受装置

Claims (4)

1. 複列の転走面が内周に形成された外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、両転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
   前記外方部材および内方部材のうちの固定側の部材に取付けられて前記内外の部材間の空間に連通した密封空間を形成するプラスチック製のセンサ取付部材を設け、このセンサ取付部材に、前記車輪用軸受装置の状態を検出するセンサ素子を取付け、前記センサ取付部材に低吸水率プラスチック材料を用いたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 請求項１において、前記センサ取付部材が、前記外方部材のインボード側の端部に取付けられて内方部材のインボード側端を覆うキャップ型のものである車輪用軸受装置。
3. 請求項２において、前記センサ取付部材が、前記外方部材のインボード側の端部に取付けられて内方部材のインボード側端を覆うセンサキャップと、前記センサ素子を覆い前記センサキャップ間に取付けられるセンサ覆い体とを有し、このセンサ覆い体と前記センサキャップとを、互いに同一のプラスチック材料からなるものとした車輪用軸受装置。
4. 請求項１において、前記外方部材が、複列の転動体列の間で径方向の内外に貫通したセンサ取付孔を有し、前記センサ取付部材が、前記センサ素子を埋め込んで前記センサ取付孔にこの取付孔を密封する状態に取付けられる形状のものである車輪用軸受装置。
   

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