JP2008224228A - 着磁パルサリングの固定構造、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 温度変化等によって破損するのを防止することができる着磁パルサリングの固定構造、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 本発明の着磁パルサリング１１の固定構造は、着磁パルサリング１１が取り付けられるスリンガ１０の側面１０ｃに、径方向に凹む切り欠き部２０を形成し、着磁パルサリング１１に、切り欠き部２０に嵌め込まれることで着磁パルサリング１１が側面１０ｃから離脱するのを防止する、径方向に突出した突起部２１を形成するものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転体の回転数などの検出に用いられる着磁パルサリングを固定するための固定構造、及びこれを用いた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、当該車輪の回転速度を検出するためのセンサ装置が組み込まれたものがある。このような従来のセンサ付きの転がり軸受装置は、例えば下記特許文献１に記載されているように、内軸（回転輪）側に設置された着磁パルサリングと、この着磁パルサリングに対向する磁気センサとを有している。上記着磁パルサリングは、フェライト等の磁性粉末を混入したゴム等からなる弾性部材を、内外輪間の環状開口部を密封する密封装置における回転輪側の部材（例えば、スリンガ）の軸方向外側面に加硫接着することで当該回転輪側に一体回転可能に取り付けられている。また、この着磁パルサリングには、複数のＮ・Ｓ極が周方向周りに交互に配設されている。
一方、磁気センサは、磁気検出素子を備えたものであり、その検出面が着磁パルサリングの被検出面に対向するように回転輪の軸方向外側に配置されている。そして、磁気センサが、回転輪の回転に応じた着磁パルサリングからの磁界の変化を検出することにより、回転輪の回転速度を検出するように構成されている。

特開２００６−２２０２７０号公報（図１，図２）

上記従来例のセンサ付き転がり軸受装置において、着磁パルサリングは、ゴム等の弾性体を用いた磁性材料によって形成されているために強度的に弱く、外部から侵入する塵埃等によってその着磁面に損傷や磨耗が生じ、磁気特性が劣化する場合があった。
このため、例えば、ゴム等の弾性体を用いた磁性材料に代えて、耐傷性や耐磨耗性に優れたプラスチック磁石を用いることが考えられる。このプラスチック磁石を用いることで、損傷や磨耗による磁気特性の劣化は抑制することができる。
その一方、プラスチック磁石は、フェライト等の磁性粉末と樹脂とを混合して形成されたものであり、当該着磁パルサリングが固定される金属製の回転輪側の部材との間においては、その熱膨張係数が大きく異なる。また、このプラスチック磁石は、ゴム等の弾性体と比較して耐傷性や耐磨耗性に優れる反面、脆性が高く変形によって破損を生じやすい。
このため、プラスチック磁石からなる着磁パルサリングを前記回転輪側の部材に接着あるいは圧入固定した場合、温度変化等に起因して、着磁パルサリングと回転輪側の部材との間の変形量に差が生じ、着磁パルサリングに過大な変形応力が作用すると、当該着磁パルサリングに破損が生じるおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、温度変化等によって回転輪側の部材との間で変形量に差が生じたとしても、着磁パルサリングが破損するのを防止することができる着磁パルサリングの固定構造、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、回転体の取付面に、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された着磁パルサリングを固定するための固定構造であって、前記着磁パルサリングが前記取付面に対してインサート成形されたものであり、前記取付面には、前記回転体の径方向に凹む凹部が形成され、前記着磁パルサリングには、前記凹部に嵌め込まれることで当該着磁パルサリングが前記回転体の取付面から離脱するのを防止する、径方向に突出した突起が形成されていることを特徴としている。

上記のように構成された着磁パルサリングの固定構造によれば、取付面の凹部に嵌め込まれることで着磁パルサリングが前記回転体から離脱するのを防止する突起を、当該着磁パルサリングに形成したので、例えば上記従来例のように着磁パルサリングを取付面に圧入したり、接着剤によって接着したりすることなしに、着磁パルサリングが回転体の取付面から離脱するのを防止し、当該着磁パルサリングを取付面に固定した状態で維持することができる。このため、着磁パルサリングは、取付面に対して必要以上に拘束されず、回転体及び着磁パルサリングが温度変化に伴って膨張収縮変形したとしても、両者の間に生じる変形量の差を許容することができる。よって、着磁パルサリングに過大な変形応力が作用するのを抑制することができ、この結果、比較的脆いプラスチック磁石によって形成された着磁パルサリングが破損するのを防止できる。

また、上記着磁パルサリングの固定構造において、前記突起は、前記取付面に当接する前記着磁パルサリングの当接面に設けられた環状周面に形成されていることが好ましい。
この場合、環状周面に突起を設けることで、当該突起を径方向に突出させることが容易となる。

また、本発明は、回転体の取付面に、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された着磁パルサリングを固定するための固定構造であって、前記着磁パルサリングが前記取付面に対してインサート成形されたものであり、前記取付面には、当該取付面から突出して設けられ、前記取付面に対向する対向面を有する被係合部が設けられ、前記着磁パルサリングには、前記対向面に当接係合することで当該着磁パルサリングが前記回転体の取付面から離脱するのを防止する係合面が形成されていることを特徴としている。
この場合においても、着磁パルサリング側の係合面と、被係合部側の対向面とが当接係合することで、着磁パルサリングを取付面に必要以上に拘束することなく、当該着磁パルサリングが回転体の取付面から離脱するのを確実に防止することができる。

また本発明は、固定輪及び回転輪と、これらの間に転動自在に配置された転動体と、前記回転輪に固定された固定部材に固定された着磁パルサリングと、前記着磁パルサリングの磁気を検出することによって前記回転輪の回転状態を検出する磁気センサと、を備えているセンサ付き転がり軸受装置において、前記着磁パルサリングは、上述の着磁パルサリングの固定構造によって前記固定部材に固定され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、上述のように、着磁パルサリングに過大な変形応力が作用するのを抑制でき、その破損を防止することができる。

本発明の着磁パルサリングの固定構造、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置によれば、温度変化等によって回転輪側の部材との間で変形量に差が生じたとしても、当該着磁パルサリングの破損を防止することができる。

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に係る着磁パルサリング固定構造が適用されたセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す断面図である。このセンサ付き転がり軸受装置１は、自動車などの車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものである。

図１において、センサ付き転がり軸受装置１は、複列のアンギュラ玉軸受を構成しており、一端部に図示しない車輪が取り付けられるフランジ部２ａを有する内軸２と、内軸２の外周側に同心に配置された外輪３と、内軸２と外輪３の間に介在した転動体としての複数の玉４と、これら玉４を周方向に等配に保持する保持器５と、軸方向両端側の内軸２と外輪３との間の環状隙間を密封するシール部材６，７と、シール部材７に対向するように軸方向他端側に配置された磁気センサＳとを備えている。

外輪３は、車両側に固定される固定輪であり、外周面には車両の懸架装置に取り付けるための取付フランジ３ａが形成されている。また、その内周面には玉４が転動する第一及び第二の外輪軌道３ｂ，３ｃが形成されている。
内軸２は、前記車輪が取り付けられる車軸であるとともに、当該センサ付き転がり軸受装置１の回転輪を構成している。この内軸２の一端部に形成されたフランジ部２ａには、前記車輪を当該フランジ部２ａに固定するための複数のハブボルト２ａ１が固定されている。また、内軸２の外周面には、第一の外輪軌道３ｂに対向する第一の内輪軌道２ｂが形成されている。内軸２の他端部には、内軸２の外周面より小径の小径部８が形成されており、この小径部８には、第二の外輪軌道３ｃに対向する第二の内輪軌道２ｃが外周面に形成された円環状の内輪部材９が外嵌されている。

第一の内輪軌道２ｂと、第一の外輪軌道３ｂとの間、及び、第二の内輪軌道２ｃと、第二の外輪軌道３ｃとの間には、それぞれ上述の複数の玉４が転動自在に配置されている。
上記構成によって、センサ付き転がり軸受装置１は、内軸２を外輪３に対して回転自在に支持しており、内軸２に固定される車輪を回転自在に支持する。

軸方向他端側における内軸２と外輪３との間の環状隙間を密封しているシール部材７は、内輪部材９に一体回転可能に固定された円環状のスリンガ１０と、このスリンガ１０に一体回転可能に固定された円環状の着磁パルサリング１１と、外輪３の他端部側の内周面３ｄに内嵌固定された円環状の芯金１３と、を有している。

芯金１３は、ＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ等の冷延鋼板をプレス加工することによって形成されており、その内周端部には、当該芯金１３とスリンガ１０との間をシールするシールリング１２が加硫接着等によって固定されている。

スリンガ１０は、芯金１３と同様、ＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ等の冷延鋼板をプレス加工することによって断面Ｌ型で円環状に形成された部材であり、内輪部材９の外周面に外嵌固定されることで内軸２に対して一体回転可能に固定されている。従って、このスリンガ１０に一体回転可能に固定された着磁パルサリング１１においても、内軸２に対して一体回転可能である。なお、スリンガ１０に対する着磁パルサリング１１の固定の態様については、後に詳述する。

着磁パルサリング１１は、プラスチック磁石を用いて円環状に形成されており、その側面１１ａには、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列されている。すなわち、側面１１ａは、Ｎ極とＳ極とが交互に所定間隔で配列されるように着磁されることで、着磁面を構成している。

磁気センサＳは、上述の着磁パルサリング１１の側面１１ａに対して僅かな隙間を置いて対向するように配置されている。このため、内軸２と一体回転する着磁パルサリング１１は、磁気センサＳに対して、内軸２の回転に応じて磁極を変化させることができる。
磁気センサＳは、磁極の変化を検知するセンサであり、当該センサ付き転がり軸受装置１が搭載される車両の制御装置に接続されており、検知した磁極の変化についての検知信号を前記制御装置に出力するように構成されている。磁気センサＳは、内軸２の回転に応じて変化する着磁パルサリング１１の磁極の変化を検知し、その検知信号を前記車両の制御装置に出力する。前記制御装置は、磁気センサＳの検知信号に基づいて、内軸２の回転速度を認識し、前記車両のアンチロックブレーキシステム等の制御に反映することができる。

次に、スリンガ１０に対する着磁パルサリング１１の固定の態様について説明する。図２（ａ）は、着磁パルサリング１１及びスリンガ１０のみを拡大して示した断面図である。
図において、スリンガ１０は、内輪部材９に外嵌された円筒部１０ａと、この円筒部１０ａの他端部を折り曲げることで径外方向に延びるとともに着磁パルサリング１１が固定された円環部１０ｂとを有している。
図２（ｂ）は、図２（ａ）中、矢印Ｂより正面視したときの着磁パルサリング１１及びスリンガ１０の外観図である。図において、円環部１０ｂには、当該円環部１０ｂの外周を円弧状に切り欠くことで径方向に凹む凹部としての切り欠き部２０が形成されている。
この切り欠き部２０は、例えば、円環部１０ｂの周方向に沿って等間隔に３箇所配置されており、円環部１０ｂの外周を円弧状に切り欠くことで、円環部１０ｂの外周面１０ｄから径方向に凹むように形成されている。切り欠き部２０の端面２０ａは、着磁パルサリング１１が固定された側面１０ｃとの成す角度θが９０°よりも小さい角度で傾斜するテーパ面とされている。

スリンガ１０に固定されている着磁パルサリング１１は、上述のように、プラスチック磁石を用いて円環状に形成されており、スリンガ１０の側面１０ｃに当接する段差面１１ｂ、及び外周面１０ｄに当接する環状周面１１ｃが形成されている。着磁パルサリング１１は、スリンガ１０の円環部１０ｂが、これら段差面１１ｂ及び環状周面１１ｃに嵌め込まれることで、スリンガ１０に固定されている。つまり、着磁パルサリング１１は、円環部１０ｂの側面１０ｃ及び外周面１０ｄを取付面としてスリンガ１０に固定されている。
また、環状周面１１ｃには、当該環状周面１１ｃから径内方向に突出して切り欠き部２０に嵌め込まれた突起部２１が形成されている。この突起部２１は、径内方向に突出することで切り欠き部２０に嵌め込まれており、突起部２１の端面２１ａは、切り欠き部２０の端面２０ａに一致するテーパ面に形成されて、この端面２０ａに当接している。
すなわち、切り欠き部２０の端面２０ａと、突起部２１の端面２１ａとは、互いに当接係合しており、切り欠き部２０の先端は、突起部２１の端面２１ａと、段差面１１ｂとの間で固定された状態となる。このため、着磁パルサリング１１は、円環部１０ｂの側面１０ｃに接触した状態で拘束され、スリンガ１０から離脱するのを防止できる。
また、突起部２１は、円環部１０ｂを切り欠いた切り欠き部２０に嵌め込まれているので、着磁パルサリング１１が、スリンガ１０に対して相対回転するのを防止することができる。

また、着磁パルサリング１１は、プラスチック磁石を用いて、インサート成形することによって形成されている。すなわち、着磁パルサリング１１は、スリンガ１０を金型等に装填し、その後当該金型にプラスチック磁石の原料となる樹脂と磁性粉末との混合物等を注入、固化させることで、スリンガ１０に一体形成されている。
上述のように、着磁パルサリング１１には、当該着磁パルサリング１１をスリンガ１０の側面１０ｃに接触した状態で拘束する突起部２１が形成されているので、例えば、着磁パルサリング１１を上記形状に形成した後にスリンガ１０に取り付けることはできない。着磁パルサリング１１は、上記のように、スリンガ１０に対してインサート成形することによって、スリンガ１０に固定した状態で形成することができる。

また、着磁パルサリング１１を構成しているプラスチック磁石は、フェライト系の磁性粉末や、ネオジウムやサマリウム等の希土類系の磁性粉末を、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリアミド（ＰＡ）樹脂等の樹脂材料に混合した後、所定の形状に形成することによって得られる。このようにプラスチック磁石は上記の樹脂等をバインダとしているので、ゴム等の弾性部材をバインダとした磁性材料と比較して、耐傷性や耐磨耗性に優れたものとなる。
また本実施形態の着磁パルサリング１１を構成するプラスチック磁石に含まれる磁性粉末は、所定の方向に磁場配向した状態としてもよく、この場合、より良好な磁気特性を得ることができる。

上記のように構成された本実施形態の着磁パルサリング１１の固定構造によれば、着磁パルサリング１１に、切り欠き部２０に係合することで着磁パルサリング１１が側面１０ｃから離脱するのを防止する突起部２１を形成したので、例えば上記従来例のように着磁パルサリング１１を圧入したり、接着剤によって接着したりすることなしに、着磁パルサリング１１が側面１０ｃから離脱するのを防止し、着磁パルサリング１１を側面１０ｃに固定した状態で維持することができる。このため、着磁パルサリング１１は側面１０ｃに対して必要以上に拘束されず、スリンガ１０及び着磁パルサリング１１が温度変化に伴って膨張収縮変形したとしても、両者の間に生じる変形量の差を許容することができる。よって、着磁パルサリング１１に過大な変形応力が作用するのを抑制することができ、この結果、比較的脆いプラスチック磁石によって形成された着磁パルサリング１１が破損するのを防止できる。

また、本実施形態において、突起部２１は、径内方向に凹むように形成された切り欠き部２０に嵌め込まれるように径内方向に突出するように形成されているので、着磁パルサリング１１が側面１０ｃから離脱するのを確実に防止するのに加えて、着磁パルサリング１１とスリンガ１０との相対回転をも防止することができる。
なお、上記実施形態において、切り欠き部２０は、円環部１０ｂを円弧状に切り欠いたが、着磁パルサリング１１の離脱や相対回転を防止することができれば、例えば、矩形状やその他の形状に切り欠いてもよい。

図３（ａ）は、本発明の第二の実施形態に係る着磁パルサリング１１及びスリンガ１０の断面図であり、図３（ｂ）は、スリンガ１０の一部を示した外観図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、着磁パルサリング１１に形成された突起部２１が、円環部１０ｂに径外方向に凹む凹部２２に嵌め込まれるように径外方向に突出して形成されている点である。その他の構成については、第一の実施形態と同一であるので説明を省略する。

図において、本実施形態におけるスリンガ１０の円環部１０ｂの側面１０ｃは、円筒部１０ａに繋がる内側側面１０ｃ１と、環状周面１０ｃ２を介して内側側面１０ｃ１と繋がる外側側面１０ｃ３とによって形成されており、着磁パルサリング１１は、この側面１０ｃを取付面としてスリンガ１０に固定されている。
環状周面１０ｃ２には、上述の凹部２２が、例えば、周方向に沿って等間隔に３箇所配置されている。この凹部２２は、その側断面がほぼ楔形状であるとともに、環状周面１０ｃ２に開口し径外方向に延びる有底孔状に形成されている。

着磁パルサリング１１には、外側側面１０ｃ３に当接する外側側面１１ｄ、内側側面１０ｃ１に当接する内側側面１１ｅ、及び環状周面１０ｃ２に当接する環状周面１１ｆが形成されている。
突起部２１は、環状周面１１ｆから径外方向に突出して凹部２２に嵌め込まれるように形成されている。

上記構成において、本実施形態の突起部２１は、有底孔状に形成された凹部２２に嵌め込まれるように形成されることで、凹部２２に係合している。このとき、着磁パルサリング１１は、この突起部２１と凹部２２によって、円環部１０ｂの側面１０ｃに接した状態で離間しない程度に拘束される。この結果、着磁パルサリング１１を側面１０ｃに必要以上に拘束することなく、着磁パルサリング１１がスリンガ１０から離脱するのを確実に防止するとともに、着磁パルサリング１１が、スリンガ１０に対して相対回転するのを防止できる。
なお、上記実施形態では、凹部２２を側断面が楔形状としたが、この凹部２２の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、断面円形や矩形の孔とすることもできる。

図４（ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る着磁パルサリング１１及びスリンガ１０の断面図であり、図４（ｂ）は、スリンガ１０の一部を示した外観図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、スリンガ１０の円環部１０ｂの側面１０ｃに固定された被係合部としての突起部材２３を抱持する係合部２４が着磁パルサリング１１に形成されている点である。

図において、スリンガ１０の円環部１０ｂには、上述のように突起部材２３が、例えば、周方向に沿って等間隔に３箇所配置されている。この突起部材２３は、鋼板等をクランク状に折り曲げた部材であり、円環部１０ｂの側面１０ｃに溶接等で固定されている。
突起部材２３は、側面１０ｃに当接固定された固定部２３ａと、側面１０ｃから離間して配置された離間部２３ｂと、これらを繋ぐ接続部２３ｃとを有している。離間部２３ｂは、側面１０ｃにほぼ平行に配置されており、側面１０ｃに対向する対向面２５を有している。この対向面２５は、側面１０ｃに対してほぼ平行に設けられている。

着磁パルサリング１１には、上述のように突起部材２３を抱持する係合部２４が形成されている。係合部２４は、突起部材２３を当該着磁パルサリング１１の内部に埋包するように突起部材２３の外面形状にほぼ隙間無く沿う形状とされており、突起部材２３の対向面２５と当接係合している係合面２４ａを有している。着磁パルサリング１１は、係合面２４ａを対向面２５に当接係合させた状態で、円環部１０ｂの側面１０ｃを取付面としてスリンガ１０に固定されている。
このとき、着磁パルサリング１１は、この係合面２４ａと対向面２５とによって、円環部１０ｂの側面１０ｃに接した状態で離間しない程度に拘束される。
この結果、着磁パルサリング１１を側面１０ｃに必要以上に拘束することなく、着磁パルサリング１１がスリンガ１０から離脱するのを確実に防止できる。さらに、突起部材２３は、着磁パルサリング１１の係合部２４に抱持された状態であるため、スリンガ１０に対する着磁パルサリング１１の相対回転をも防止することができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、着磁面がスリンガの側面に配置されスラスト方向に磁気センサが配置される態様の着磁パルサリングについて例示したが、着磁面が周面に配置され磁気センサがラジアル方向に配置される着磁パルサリングについても、本発明は適用することができる。

本発明の第一の実施形態に係る着磁パルサリングを備えたセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は、着磁パルサリング及びスリンガのみを拡大して示した断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）中、矢印Ｂより正面視したときの着磁パルサリング及びスリンガの外観図である。 （ａ）本発明の第二の実施形態に係る着磁パルサリング及びスリンガの断面図であり、（ｂ）は、スリンガの一部を示した外観図である。 （ａ）は、本発明の第三の実施形態に係る着磁パルサリング及びスリンガの断面図であり、（ｂ）は、スリンガの一部を示した外観図である。

符号の説明

１ センサ付き転がり軸受装置
２ 内軸（回転輪）
３ 外輪（固定輪）
４ 玉（転動体）
１０ スリンガ（固定部材）
１０ｃ 側面（取付面）
１１ 着磁パルサリング
１１ｃ 環状周面
１１ｆ 環状周面
２０ 切り欠き部（凹部）
２１ 突起部
２２ 凹部
２３ 突起部材（被係合部）
２４ａ 係合面
２５ 対向面
Ｓ 磁気センサ

Claims (4)

1. 回転体の取付面に、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された着磁パルサリングを固定するための固定構造であって、
   前記着磁パルサリングが前記取付面に対してインサート成形されたものであり、
   前記取付面には、前記回転体の径方向に凹む凹部が形成され、
   前記着磁パルサリングには、前記凹部に嵌め込まれることで当該着磁パルサリングが前記回転体の取付面から離脱するのを防止する、径方向に突出した突起が形成されていることを特徴とする着磁パルサリングの固定構造。
2. 前記突起は、前記取付面に当接する前記着磁パルサリングの当接面に設けられた環状周面に形成されている請求項１に記載の着磁パルサリングの固定構造。
3. 回転体の取付面に、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された着磁パルサリングを固定するための固定構造であって、
   前記着磁パルサリングが前記取付面に対してインサート成形されたものであり、
   前記取付面には、当該取付面から突出して設けられ、前記取付面に対向する対向面を有する被係合部が設けられ、
   前記着磁パルサリングには、前記対向面に当接係合することで当該着磁パルサリングが前記回転体の取付面から離脱するのを防止する係合面が形成されていることを特徴とする着磁パルサリングの固定構造。
4. 固定輪及び回転輪と、
   これらの間に転動自在に配置された転動体と、
   前記回転輪に固定された固定部材に固定された着磁パルサリングと、
   前記着磁パルサリングの磁気を検出することによって前記回転輪の回転状態を検出する磁気センサと、を備えているセンサ付き転がり軸受装置において、
   前記着磁パルサリングは、請求項１〜３に記載の着磁パルサリングの固定構造によって前記固定部材に固定されていることを特徴するセンサ付き転がり軸受装置。

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