JP2007239882A

JP2007239882A - ころがり軸受

Info

Publication number: JP2007239882A
Application number: JP2006063102A
Authority: JP
Inventors: Takeyasu Kaneko; 剛康金子; Hisashi Hayashi; 久之林; Masato Nagano; 正人永野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】磁気エンコーダーとセンサー部と間に異物を噛みこむことがなく、高い信号精度を確保すると共に、コンパクトなころがり軸受を提供することを課題としている。
【解決手段】両端部に取付けた二つの密封シール部材のうちいずれか一方が磁気エンコーダーを備えるころがり軸受において、
磁気エンコーダーを備える密封シール部材と転動体との間に、センサー部を磁気エンコーダーと近接対向させて配置し、磁気エンコーダーより発するパルスを検出するようにしてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ころがり軸受に関し、特に、車輪用のころがり軸受の回転数を検出する磁気エンコーダーを備えた密封シール部材を有するころがり軸受に関する。

従来、車輪用のころがり軸受Ｈｚは、図１１に示すように、外輪１ｚ、内輪２ｚ、前記外内輪の間に介装されたボール３ｚ，３ｚ、および車輌中心側（図中右）密封シール部材５ｂｚおよび車両外端側（図中左）密封シール部材５ａｚとからなっている。

なお、図１１はＸ_０−Ｘ_０中心線より上半分の断面図である。

車両中心側密封シール部材５ｂｚはスリンガ５ｂ_２ｚと芯金５ｂ_１ｚからなる組み合わせ型密封シール部材である。芯金５ｂ_１ｚは外輪１ｚに固定され、ゴムなどの弾性材料からなるシールリップ５ｂ_３ｚが加硫接着されている。

スリンガ５ｂ_２ｚは内輪２ｚの外周面に嵌合固定され、半径方向外方に折れ曲がっているフランジ部５ｂ_２２ｚを有している。

芯金５ｂ_１ｚに加硫接着されたシールリップ５ｂ_３ｚはスリンガ５ｂ_２ｚに摺接している。その結果、密封シール部を形成している。

フランジ部５ｂ_２２ｚの軸方向外面には、エンコーダー６ｚが接着されている。エンコーダー６ｚは磁気エンコーダーであり、磁性体粉が混入された弾性部材からなっていて円周方向に多極磁化されている。

磁気エンコーダー６ｚの軸方向外面に近接対向して、センサー部７ｚが配置されている。センサー部７ｚと磁気エンコーダー６ｚとは所定の間隙Ｓで対向していて、ころがり軸受の回転に伴い磁気エンコーダー６ｚから発するパルスを検出するようになっている。

車両が走行中に、この間隙Ｓに、小石などの異物を噛みこむ場合があり、そのような場合には噛みこんだ異物によって磁気エンコーダー６ｚの表面(センサー部７ｚの対向面)が損傷する虞がある。損傷によって、パルスの検出精度が低下してしまうと云う問題が生じる。

この問題を解決するための提案がある。(特許文献１を参照)
特開２００２−３３３０３３号公報

しかしながら、特許文献１は、磁気エンコーダーの外面を保護板で被覆し、保護板の内側に磁気エンコーダーを設けることによって、磁気エンコーダーとセンサーとの間隙に異物が噛みこんだ場合に、磁気エンコーダーの損傷を防止するものである。

この場合、センサーはころがり軸受とは別の部位、例えば、車体の一部分に取付けられてころがり軸受の軸方向外方から、パルスを検出することになる。

特許文献１では、センサーと磁気エンコーダーの間の距離が保護板を介在させることにより大きくなり、そのためパルスが弱まり信号精度が低下するという問題があり、さらに、センサーを車体の一部分に取付けるため、取付け場所およびスペースの確保などの問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、本発明は、磁気エンコーダーとセンサー部との間に小石などの異物を噛みこむことがなく、高い信号精度を確保すると共に、コンパクトなころがり軸受を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、
内周軌道を有する外輪と、
外周軌道を有する内輪と、
前記内周軌道と前記外周軌道間に介装され、前記外内輪を相対回転可能に支持する転動体と、
前記外輪の両端部に設けられて、前記外輪と前記内輪との軸受空間を密封する第１密封シール部材及び第２密封シール部材とからなり、
前記第１密封シール部材と第２密封シール部材のいずれか一方が磁気エンコーダーを備えるころがり軸受において、
前記磁気エンコーダーを備える前記密封シール部材と前記転動体との間に、センサー部を前記磁気エンコーダーと近接対向させて配置し、前記磁気エンコーダーより発するパルスを検出するようにしたことを特徴とするころがり軸受を提供する。

また、本発明は、
前記第１密封シール部材が車両外端側密封シールであり、前記第２密封シール部材が車両中心側密封シールであることを特徴とするころがり軸受を態様とする。

また、本発明は
前記磁気エンコーダーを備える密封シール部材が車両中心側密封シールであることを特徴とするころがり軸受を態様とする。

本発明によれば、磁気エンコーダーとセンサー部との間に小石などの異物を噛みこむことがなく、しかも高い信号精度を確保すると共に、車体の一部分に取付け場所およびスペースを必要としないコンパクトなころがり軸受を提供する事が出来る。

以下、本発明に係わる実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
図１ないし図９を参照して本発明の実施形態１を説明する。

なお、図１、図３、図４、図７、図８はＸ−Ｘ中心線より上側半分を示している断面図である。

図１および図３は車輪用のころがり軸受、特に、駆動輪用として使用されるものである。図４および図７は従動輪として使用されるものである。

以下の説明において、表現の簡略化のため、車両外端側を外端側と、また、車両中心側を中心側という。

図１において、ころがり軸受Ｈ_１は、内周に複列の内周軌道１１，１２を有し、外周に車体への取付けフランジ１ｆを有している外輪１と、外端側に車輪(図示略)を取付けるフランジ２ｆと軸方向中央部２ｍのうちフランジ２ｆ側外周面に直接外周軌道２ａ_１が形成され、軸方向中央部２ｍに連設されて、中心側に小径部２ｎが形成されているハブ軸２ａｈと、ハブ軸２ａｈに嵌合され、外周に外周軌道２ｂ_１を有する内輪要素２ｂとからなる内輪２と、外輪１と内輪２との間に介装されているボール３、３と、ボール３、３を保持している保持器４、４と、外輪１の両端部に取付けられている外端側密封シール部材５ａと中心側密封シール部材５ｂと、中心側密封シール部材５ｂに備えられている磁気エンコーダー６と、磁気エンコーダー６と中心側のボール３との間に設けられたセンサー部７と、から構成されている。

次に、各部品に関し、詳細に説明をする。

外輪１は上述のように、内周に複列の外端側の内周軌道１１と中心側の内周軌道１２を有し、外周に車体への取付けフランジ１ｆを有している。また、中心側の端部１４と中心側内周軌道１２との間に、後述するセンサー部を取付ける半径方向の取付け穴１５が穿設されている。さらに、外端側端部１３には後述する外端側密封シール部材を取付ける内周面１ｃおよび中心側端部１４には中心側密封シール部材を取付ける内周面１ｄを有している。

内輪２は、上述のように、外端側に車輪(図示略)を取付けるフランジ２ｆと軸方向中央部２ｍにはフランジ２ｆ側外周面に直接外周軌道２ａ_１が形成されており、さらに、軸方向中央部２ｍに連設されて、段部２ｃを介して中心側に小径部２ｎが形成されているハブ軸２ａｈ、および、ハブ軸２ａｈの小径部２ｎに嵌合され、外周に外周軌道２ｂ_１を有する内輪要素２ｂとからなっている。

なお、外周軌道２ａ_１は外輪１の内周軌道１１に、外周軌道２ｂ_１は内周軌道１２にそれぞれ対向している。

また、ハブ軸２ａｈのフランジ２ｆには車輪(図示略)を取付けるボルト８が装着されており、ハブ軸２ａｈの内周には駆動軸(図示略)と嵌合するセレーション２ｔが加工されている。

ボール３、３は、外輪１と内輪２との間に複列に介装されており、外輪１および内輪２を相対回転可能に支持している。

保持器４、４は、ボール３、３をそれぞれ保持している。

外端側の密封シール部材５ａは、第１密封シール部材に対応するものであるが、本実施形態においては、外輪１の内周面１ｃに取付けられている芯金５ａ_１と芯金５ａ_１に加硫接着されているシールリップ５ａ_３からなっており、外端側において、ハブ軸２ａｈとの間で摺接して外輪１と内輪２との間を密封する。外端側の密封シール部材５ａは摺接する形式になっていればよいので図１の形状に限定する必要はない。

中心側の密封シール部材５ｂについて、図１のＡ部の拡大図である図２を参照しながら以下に説明する。

中心側の密封シール部材５ｂは、第２密封シール部材に対応するものであるが、外輪内周面１ｄに嵌合されている固定部材となる芯金５ｂ_１と、内輪要素２ｂの外周面２ｂ_１１に嵌合されている回転部材となるスリンガ５ｂ_２と、芯金５ｂ_１の内側面に加硫接着されているゴムなど弾性シール部材から形成されているシールリップ５ｂ_３とからなり、更に、磁気エンコーダー６を備えている。

芯金５ｂ_１は、円筒部５ｂ_１１と円筒部５ｂ_１１の軸方向所定の位置から半径方向内方へ折曲げられている内方つば部５ｂ_１２とからなっている。円筒部５ｂ_１１は外輪１の中心側端部１４の内周面１ｄに嵌合固定される。芯金５ｂ_１にはシールリップ５ｂ_３が加硫接着されている。

シールリップ５ｂ_３は軸方向内方(ころがり軸受の内部方向)へ向かって伸びるアキシャルリップ５ｂ_３１、半径方向内方へ向かって伸びる第１ラジアルリップ５ｂ_３２および第２ラジアルリップ５ｂ_３３が形成されている。

スリンガ５ｂ_２は、内輪要素２ｂの外周面２ｂ_１１に嵌合固定される円筒部５ｂ_２１と円筒部５ｂ_２１の所定位置から半径方向外方へ折曲げられているフランジ部５ｂ_２２とからなっている。

シールリップ５ｂ_３が加硫接着されている芯金５ｂ_１とスリンガ５ｂ_２を組合わせて密封シール部材５ｂにするが、スリンガ５ｂ_２のフランジ部５ｂ_２２がボール３の方向に位置するように配置して取付ける。

芯金５ｂ_１を外輪１に取付けるときには、内方つば部５ｂ_１２がころがり軸受の外方を向くように取付ける。その結果、芯金５ｂ_１に加硫接着されているシールリップ５ｂ_３がスリンガ５ｂ_２のフランジ部５ｂ_２２と円筒部５ｂ_２１に摺接することが出来、密封シール部材５ｂを形成することになる。

アキシャルリップ５ｂ_３１、第１ラジアルリップ５ｂ_３２、第２ラジアルリップ５ｂ_３３のいずれもがころがり軸受の外方から水などの異物の侵入を防止することが出来るように、異物の侵入が予測される方向、すなわち、アキシャルリップ５ｂ_３１は半径方向内方に向かってフランジ部５ｂ_２２と、各ラジアルリップ５ｂ_３２，５ｂ_３３は軸方向外方に向かって円筒部５ｂ_２１とそれぞれ摺接している。

磁気エンコーダー６は、磁性ゴムなどを用いた多極磁気エンコーダーであり、円周方向に交互にＮおよびＳの磁極が形成され、ころがり軸受の中心線と同一の中心線Ｘ−Ｘを有する円盤形状をなし、軸方向の一方の面は磁極面６１であり、他方の面はフランジ部５ｂ_２２への接着面である。

そして、スリンガ５ｂ_２のフランジ部５ｂ_２２のボール３側の面に磁極面６１がボール３側を向くように接着固定され、中心側密封シール部材５ｂが磁気エンコーダー６を備えることになる。

センサー部７は、取付け部７１と足部７２とリード線７４からなり、足部７２には、磁気エンコーダー６から発信されたパルスの検出部７３を有している。取付け部７１には、取付け部７１から水の浸入を防止するＯリング７５を取付けている。

センサー部７は先に述べた外輪１の取付け穴１５に取付けられる。足部７２と磁気エンコーダー６の磁極面６１間の距離は、磁気エンコーダー６の信号の検出に好適な所定の間隙Ｓだけ離隔している。

検出されたパルスは、リード線７４から、制御装置(図示略)へと送られる。

本実施形態によると磁気エンコーダー６がころがり軸受Ｈ_１の内部に設けられていて、石など異物の噛みこみはなく、しかも、ころがり軸受Ｈ_１の内部において、センサー部７と磁気エンコーダー６が直接対向してパルスを検出する構成になっているので、間隙Ｓを適切に設定することによって、信号精度を高く確保でき、さらに、車体の一部分にセンサー部を取付けるスペースおよび場所を必要としないので、コンパクト化が実現できる。

次に、図３を参照しながら、本実施形態の変形例１として、転動体に円すいころを用いたころがり軸受について説明する。

同図はＸ−Ｘ中心線より上半分を示す断面図である。

図３に示すころがり軸受Ｈ_２は、図１における中心側密封シール部材５ｂ、密封シール部材５ｂが備える磁気エンコーダー６およびセンサー部７と同じ構成を、複列の円すいころ軸受に適用したものである。

すなわち、図３が図１と相違するところは、図１が転動体としてボール３を使用しているのに対し、図３は円すいころ３を使用している点であり、円すいころ３の使用によって内周軌道１１、１２および外周軌道２ａ_１、２ｂ_１ならびに関連部位が変わるが、他の構成に差はない。使用している符号ならびに各部位に関する説明は重畳的になるので省略する。

次に、本実施形態の変形例２として、図４を参照しながらころがり軸受Ｈ_３について説明する。

同図は、図１における中心側密封シール部材５ｂ、密封シール部材５ｂが備える磁気エンコーダー６およびセンサー部７と同じ構成を図３とは別形式の複列円すいころ軸受に適用したものである。

ころがり軸受Ｈ_３は、外輪１と内輪２と、外内輪間に介装されている円すいころ３、３と、外輪１の両端部に取付けられている密封シール部材５ａ，５ｂとから構成されている。

なお、ころがり軸受Ｈ_３は従動輪に使用されるものである。

各部品に関し、以下説明する。

外輪１は外周に車体のナックル９への取付けフランジ１ｆを有し、内周には、複列の円すい軌道１１，１２を有している。外端側端部１３には密封シール部材５ａを取付ける内周面１ｃを有し、中心側端部１４には密封シール部材５ｂを取付ける内周面１ｄと、中心側端部１４と中心側軌道１２との間に後述するセンサー部７の取付け穴１５が穿設されている。

内輪２は外周円すい軌道２ａ_１，２ｂ_１をそれぞれに有する二つの内輪要素２ａ、２ｂからなっている。内輪要素２ａ、２ｂは互いに小径端部２ａ_５、２ｂ_５で突き合わされている。

外端側密封シール部材５ａは外輪１に取付けられる芯金５ａ_１と内輪要素の端部２ａ_３の外周に取付けられるスリンガ５ａ_２と芯金５ａ_１に加硫接着されているシールリップ５ａ_３とからなっているが、ここで説明した構成に限定されるものではなく、密封シール部材であれば別の構成でも良い。

中心側の密封シール部材５ｂは図１、図２、図３において説明したものと同一構造であるから説明は省略する。

図４では、センサー部７の取付け方法の例を主に説明することを目的としているので、図１、図２、図３と重複する符号、部位の説明は省略する。

図４のＹ方向より見た図５を参照しながら説明する。

一部が開放された不完全な円形の板ばねからなる座金７ｃにセンサー部７を取付けてある。座金７ｃは中心Ｏ_１から角度αだけ不連続部分があり、角度αを広げることによりＰ方向にばね力が発生する。例えば、センサー部７を固定した座金７ｃを外輪１のセンサー取付け穴１５にセンサー部７を取付けるようにしながら、嵌合すると座金７ｃの角度αが広がって、ばね力Ｐが発生し、座金７ｃを外輪１に固定できる。

図６は、センサー部７を取付ける別の態様であり、図４をＹ方向から見た図であるが、座金７ｃ_１に不連続な部分を設けることなく、座金７ｃ_１の端部を、カップリング７ｃ_２を用いて連続し、固定している。座金７ｃ_１を外輪１の外周に取付けた後にカップリング７ｃ_２で固定することによりセンサー７を外輪１に取付けることが出来る。

図７および図７をＹ方向から見た図８は、センサー部７の取付け方法に関する更なる別の態様を示している。

ころがり軸受Ｈ_３は図４に示すものと同一なので説明は省略する。

外輪１をボルト８１にて固定しているナックル９(車体の一部)に、軸方向中心側に延在した顎部９１を設け、顎部９１に半径方向に穿設した穴９２から、センサー部７を外輪１の取付け穴１５に挿入している。この場合、センサー部７の固定を確実にするために予め顎部９１に座金７１２をねじ７１１で固定し、固定した座金７１２によってセンサー部７の固定を確実にしている。

次に、本実施形態の変形例３である図９に示すころがり軸受Ｈ_４について説明する。

同図は、図１にて説明した中心側密封シール部材５ｂ、密封シール部材５ｂが備える磁気エンコーダー６およびセンサー部７と同じ構成を単列玉軸受に使用したものである。

同図において、第１シール部材５ａ(図左側)は外輪１と内輪２間を密封し、外輪１の内周面１ｃに固定される芯金５ａ_１と芯金５ａ_１に加硫接着されているシールリップ５ａ_３からなっており、シールリップ５ａ_３が内輪２と摺接している。第２シール部材５ｂ(図右側)は図１、図２において説明してある密封シール部材５ｂ、磁気エンコーダー６およびセンサー部７を使用したものである。

図１、図２において説明してある符号については説明を省略する。

単列玉軸受に使用することにより、多用途に展開実施するものである。

(実施形態２)
次に本発明の実施形態２について、図１０を参照しながら説明する。
図１０は図２に相当する図で、要部の拡大図である。
図１０では、磁気エンコーダー６の円盤部６３をスリンガ５ｂ_２のフランジ部５ｂ_２２に接着し、外周部に軸方向の突出し部を設けて円環状部６４となし、円環状部６４の外周面６５の円周方向に、交互に多極磁化して磁気エンコーダー６としている。センサー部７は外輪１の取付け穴１５に取付け、検出部７３と外周面６５との間に所定の半径方向の間隙Ｓが設定されて、半径方向において磁気エンコーダー６からのパルスを検出している。

本実施形態においては半径方向にパルスを検出できるように磁気エンコーダー６とセンサー部７を配置しているので、ころがり軸受としては軸方向の寸法がさらにコンパクトになる。

本実施形態の説明では、既に実施形態１において説明してある符号、部位については説明を省略してある。

以上説明したように、本発明は、自動車用に限らず、密封機能と回転数検出機能を併せ持つ必要のある用途に対して、ころがり軸受の形式、形状に関係なく実施するものである。

本発明の実施形態１を示す上半分断面図である。図１のＡ部の拡大図である。第１実施形態の変形例１を示す。第１実施形態の変形例２を示す。図４のセンサーの取付け方法を示す。図４のセンサーの他の取付け方法を示す。センサーの他の取付け方法を示す。図７のＹ方向からの側面図である。実施形態１の変形例３を示す。本発明の実施形態２を示す。従来技術を示す断面図である。

符号の説明

Ｈ_１、Ｈ_２、Ｈ_３、Ｈ_４:ころがり軸受
１:外輪
１１:内周軌道(外端側)
１２:内周軌道(中心側)
１４:外輪（中心側）端部
１５：取付け穴
１ｄ：外輪端部内周面(中心側)
１ｆ：車体取付けフランジ
２：内輪
２ａｈ：ハブ軸
２ａ：内輪要素
２ｂ：内輪要素
２ａ_１：外周軌道
２ｂ_１：外周軌道
２ｂ_１１:内輪要素外周面
２ｍ：中央部
２ｎ：小径部
２ｆ：車輪取付けフランジ
３：転動体(ボール、円すいころ)
４：保持器
５ａ：第１密封シール部材、外端側密封シール部材
５ｂ：第２密封シール部材、中心側密封シール部材
５ｂ_１：芯金
５ｂ_１１：芯金円筒部
５ｂ_１２：内方つば部
５ｂ_２：スリンガ
５ｂ_２１：スリンガ円筒部
５ｂ_２２:スリンガフランジ部
５ｂ_３：シールリップ
５ｂ_３１:アキシャルリップ
５ｂ_３２:第１ラジアルリップ
５ｂ_３３:第２ラジアルリップ
６：磁気エンコーダー
６１：磁極面
６３：円盤部
６４：円環状部
６５：円環状部外周面
Ｓ：間隙
７：センサー部
７１：取付け部
７２：足部
７３：検出部
７４：リード線
７ｃ：座金
７ｃ_１：座金
７ｃ_２：カップリング
８：車輪取付けボルト
９：ナックル

Claims

内周軌道を有する外輪と、
外周軌道を有する内輪と、
前記内周軌道と前記外周軌道間に介装され、前記外内輪を相対回転可能に支持する転動体と、
前記外輪の両端部に設けられて、前記外輪と前記内輪との軸受空間を密封する第１密封シール部材及び第２密封シール部材とからなり、
前記第１密封シール部材と第２密封シール部材のいずれか一方が磁気エンコーダーを備えるころがり軸受において、
前記磁気エンコーダーを備える前記密封シール部材と前記転動体との間に、センサー部を前記磁気エンコーダーと近接対向させて配置し、前記磁気エンコーダーより発するパルスを検出するようにしたことを特徴とするころがり軸受。
前記第１密封シール部材が車両外端側密封シール部材であり、前記第２密封シール部材が車両中心側密封シール部材であることを特徴とする請求項１に記載のころがり軸受。
前記磁気エンコーダーを備える密封シール部材が車両中心側密封シール部材であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のころがり軸受。