JP2008256145A - シール装置およびそれを用いた転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサとセンサターゲットとを一体的に管理でき、センサおよびパルサリングのいずれもが水等により汚濁されるこがなく、かつクリスタルギャップおよびエアギャップが従来より小さくなるよう改良された回転速度検出装置、および同回転速度検出装を用いた転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】固定側芯金２１、スリンガ３３および弾性シール部材６５とにより防水された空間９０内に、センサおよびセンサターゲット、即ち着磁体６７を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シール装置に係り、詳しくは車輪の回転速度を検知する回転速度検出装置を備えるシール装置に関する。また本発明は、同シール装置を用いた転がり軸受装置に関する。

アンチロックブレーキシステムの普及に伴い、当該システムに用いられる車輪の回転速度を検知する回転速度検出センサを車輪近傍に備えることが必要となり、回転速度検出センサを小型化する必要が生じている。

例えば特許文献１に示された技術においては、センサターゲットとなるパルサリングをシール装置と一体化して軸受に組み込み、センサを車体側に組み付ける技術が示されている。
特開平５−２３８３６９号公報

ところで、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すような回転速度検出センサにおいては、パルサリング１３１と一体化したシール装置１０５は軸受１００に取り付けられ、一方、磁気センサ１３０は車体（ナックル１２９）に取り付けられている。そのため両者は一体的に管理することが難しく、磁気センサ１３０とパルサリング１３１とのエアギャップＢやクリスタルギャップＣを一定に保つことが困難である。また、磁気センサ１３０は樹脂部材１２２に埋設され、 パルサリング１３１は着磁体である多極磁石ロータ１３３を覆い体１３２により保護する構造であるが、磁気センサ１３０とパルサリング１３１との隙間に水や汚れが入り込むことは防ぎえず、その場合は回転速度測定の精度が落ちかねない。また、覆い体１３２自身がエアギャップやクリスタルギャップを大きくする原因ともなっている。

本発明はかかる実情を鑑みてなされたもので、センサとセンサターゲットとを一体的に管理でき、センサおよびパルサリングのいずれもが水等により汚濁されるこがなく、かつクリスタルギャップおよびエアギャップがより小さくなるよう改良された回転速度検出装置、および同回転速度検出装を用いた転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるシール装置は、固定される略円筒形状の固定部材と回転される略円筒受形状の回転部材とを有する軸受の、前記固定部材と前記回転部材の間に配置されるシール装置である。前記固定部材に固定され、該固定部材から前記回転部材の方向に延設された固定側芯金と、前記回転部材に固定され、該回転部材から前記固定部材の方向に延設された回転側芯金と、前記固定側芯金の前記回転側芯金に近接する端部に固定されるとともに、前記回転側芯金に摺接するシール部材と、前記回転部材の回転速度を計測するセンサと、前記回転側芯金に前記センサに対向するよう固定されたセンサターゲットとを備える。前記固定側芯金、前記回転側芯金および前記シール部材とにより防水された空間の内部に、前記センサおよび前記センサターゲットが配置される。

本発明にかかるシール装置は、回転部材の回転速度を計測するセンサと、前記回転側芯金に前記センサに対向するよう固定されたセンサターゲットとを備えるので、センサとセンサターゲットとをシール装置として一体的に管理できる。また、固定側芯金、回転側芯金およびシール部材とにより防水された空間内に、前記センサおよび前記センサターゲットが配置されるため、センサおよびセンサターゲットが水等により汚濁することがない。また、汚濁のおそれがないため、センサおよびセンサターゲットのいずれもカバーなどで覆う必要がなく、センサとセンサターゲットをより接近させることができる。結果として、クリスタルギャップおよびエアギャップを小さくできる。

本発明にかかるシール装置は、センサターゲットが円環形状であるとともに、該円環形状の中心軸が前記回転部材の中心軸と一致する構成としても良い。

センサターゲットが円環形状であるので、アキシャル検出タイプの回転速度検出装置を備えるシール装置を構成することができる。アキシャル検出タイプの検出装置を備えると、ラジアル検出タイプの回転速度検出装置を備える場合に比べ、中心軸方向にシール装置を小型化できる。

本発明にかかるシール装置は、前記センサターゲットが円筒形状であるとともに、該円筒形状の中心軸が前記回転部材の中心軸と一致する構成としても良い。

センサターゲットが円筒形状であるので、ラジアル検出タイプの回転速度検出装置を備えるシール装置を構成することができる。ラジアル検出タイプの検出装置を備えると、アキシャル検出タイプの検出装置を備える場合に比べ、径方向にシール装置を小型化できる。

本発明にかかるシール装置は更に、中心軸から前記センサターゲットまでの距離が、前記中心軸から前記センサまでの距離より大きいことが好ましい。

中心軸から前記センサターゲットまでの距離が中心軸から前記センサまでの距離より大きいので、センサの径方向外側にセンサターゲットが位置する。従って、センサの径方向内側にセンサターゲットが配置される場合に比べセンサターゲットの面積を大きくすることができ、検出精度を上げることができる。

本発明にかかるシール装置は転がり軸受装置に好適に用いられる。

本発明によれば、センサとセンサターゲットとを一体的に管理でき、センサおよびセンサターゲットが水等により汚濁することがなく、従来よりクリスタルギャップおよびエアギャップを従来より小さくできる。

本実施形態は、本発明にかかるシール装置を、転がり軸受装置に適用した一実施形態である。以下、第１の実施形態を図１〜図３を用いて説明する。なお、図１は、第１の実施形態にかかる転がり軸受装置を、軸を含む平面で切断した断面図である。図２は、図１の要部拡大図である。図３は、の実施形態にかかる転がり軸受装置を車体側より見た図である。また、図１〜図３において同一部分については同一符号を付し、以後の説明においては、図１〜図３を併せて参照する。

まず、転がり軸受装置の構成を順に説明する。
ハブユニット１は、車体側に固定されている車体側軌道部材３、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材４、車体側軌道部材３と車輪側軌道部材４との間に２列に配置された複数の転動体である玉５、および各列の玉５をそれぞれ保持する保持器６を備えている。

車体側軌道部材３、即ち固定部材は略筒状の固定部材であり、外周部分に車体への懸架装置であるナックル２９にボルトで取り付けられるためのフランジ１３を有している。内周面にはそれぞれ玉５と摺接する２列の外輪軌道１２が形成されている。

車輪側軌道部材４即ち回転部材は中空軸１４と内輪１７からなる。中空軸１４は略筒状の回転部材であり、外周部分に車輪を取り付けるための複数のボルトが固定されるフランジ部１８と、玉５と摺接する軌道溝１５が設けられており、車体側端部近傍には内輪１７が嵌合固定されている。内輪１７には、中空軸１４の軌道溝１５と並列するように、玉５と摺接する軌道溝１６が形成されている。車体側軌道部材３の外部側端部と中空軸１４との間には、弾性シールおよび芯金からなるシール部材２０が設けられている。

内輪１７の車体側端部と車体側軌道部材３の車体側端部との間に、回転速度検出装置２を備えたシール装置７が設けられている。同シール装置７は、主に図２を参照して、車体側軌道部材３に固定された固定側シール部材８と、車輪側軌道部材４、より具体的には内輪１７に固定された回転側シール部材９とからなる。

固定側シール部材８は、固定側芯金２１と、固定側芯金２１に固定された樹脂部材２２と、樹脂部材２２に埋設されたセンサ１１と、弾性シール部材６５とを備えている。

センサ周辺部の部分拡大図である図２に端的に示されるように、固定側シール部材８の固定側芯金２１は、金属板をプレス加工することによって環状に形成されている。即ち、固定側芯金２１は、車体側軌道部材３の車体側端部に嵌合し、固定された嵌合用円筒部６１と、嵌合用円筒部６１の軸方向外部側に連なって、径方向内向きに延設されたフランジ部６４とを有している。このフランジ部６４の端部に、弾性シール部材６５が接着されている。樹脂部材２２は固定側芯金２１および車体側軌道部材３に固定されている。なお、固定側芯金２１は、センサ１１の検出面に磁力線が入りやすいように、ＳＵＳ３０４などの非磁性の金属製である。

樹脂部材２２は環状であり、その環状部分の外形は、車体側軌道部材３の車体側端部の外形にほぼ等しい。また、環状部分のセンサ１１を埋設した部分より軸方向車体側および径方向に張り出す張出部２６が設けられている。張出部２６の上端部には、車体側に設けられた処理手段とセンサ１１とを結ぶハーネスを取り付けるためのコネクタ部２７が一体に成形されている。コネクタ部２７には信号用のコネクタピン２８が設けられており、センサ１１とコネクタピン２８とが、リード線３０を介して接続されている。

また、回転速度検出装置２は、センサ１１とセンサ１１の出力を外部に取り出すコネクタ部２７、コネクタピン２８およびリード線３０などの配線手段と、信号処理手段（図示せず）とにより構成されている。センサ１１は、磁気センサであり、検知面を径方向外部向きに向けている。

回転側シール部材９は、金属板をプレス加工することにより断面をＬ字形状に成形したスリンガ３３と、円筒部３１に固定されたパルサ１０とからなる。従って本実施形態において、請求項１に記載の回転側芯金は、スリンガ３３とパルサ１０の着磁体固定用芯金６６とからなる。スリンガ３３は、内輪１７の車体側端部に嵌合固定された円筒部３１と、円筒部３１の軸方向車体側端部に連なって車体側軌道部材３に向って径方向に延びる外向きフランジ部３２とを有する。外向きフランジ部３２および円筒部３１に、内向きフランジ部６４に固定された弾性シール部材６５、即ち請求項１に記載のシール部材が摺接している。

弾性シール部材６５は、内向きフランジ部６４端部に接着させられたＵ字状の接着部７１と、接着部７１の車体側面から軸方向車体向きに延びて回転側シール部材９のフランジ部３２に摺接するアキシャルリップ７２と、接着部の底面から軸方向車体向きおよび径方向内向きにのびて回転側シール部材９の円筒部３１に摺接する第１のラジアルリップ７３と、接着部７１の底面から軸方向外部向きおよび径方向内向きに伸びて回転側シール部材９の円筒部３１の外周円筒面に摺接する第２のラジアルリップ７４とを有している。

パルサ１０は、組み合わされるセンサ１１が回転信号を出力するために、Ｎ極とＳ極とを交互に配置して磁力を発生させるもので、環状の着磁体固定用芯金６６と、これに接着された着磁体６７とからなる。着磁体６７は、ゴムをバインダとする磁性粉が着磁されることにより形成されている。着磁体６７は磁力発生面を軸方向車体向きに向けており、上述のセンサ１１の検知面と対向するよう配設されている。従って、パルサ１０が発する磁力を、センサ１１が検知することができ、それによって車輪側軌道部材４の回転を検知する。

パルサ１０の着磁体固定用芯金６６は、円筒部６９および着磁体固定部６８からなり、円筒部６９が回転側シール部材９の円筒部３１の外径部に圧入されている。着磁体６７は、着磁体固定部６８の軸方向車体側の面に接着されている。着磁体６７と樹脂部材２２のセンサ１１の検知面を覆っている部分との間の隙間、即ちエアギャップＢは、両者が接触しない範囲でできるだけ小さい値とされている。

センサ１１は、樹脂部材２２に埋設されるとともに、検知面を着磁体６７の磁力発生面方向、即ち軸方向外部向きに向けている。センサ１１と着磁体６７との間にはセンサ１１を埋設している樹脂部材２２を除いて特に部材は設けられていない。そのため、センサ１１と着磁体６７はエアギャップＢおよびクリスタルギャップＣを従来技術に比べ小さくすることができる。固定側シール部材８の固定側芯金２１のフランジ部６４の径方向外向きの屈曲部近傍に、センサ１１と信号処理手段とを接続するリード線３０を通すための孔部４７が設けられている。

このような回転速度検出装置において、Aで示す位置から浸入した水分の、パルサ１０側への浸入は、弾性シール部材６５で防止される。即ち、固定側芯金２１、スリンガ３３および弾性シール部材６５とにより防水された空間９０の内部に水分等が浸入することはなく、その空間内に配置されるセンサ１１およびセンサターゲットたる着磁体６７が浸入した水分等により汚濁されることもない。

上記実施形態のシール装置を用いた転がり軸受け装置によれば、以下のような効果を得ることができる。

（１）本実施形態によれば、上述したように、固定側芯金２１、スリンガ３３および弾性シール部材６５とにより防水された空間９０内に、センサおよびセンサターゲット（着磁体６７ ）が配置されるため、センサおよびセンサターゲットが水等により汚濁することがない。

（２）また、汚濁のおそれがないため、センサおよびセンサターゲットのいずれもカバーなどで覆う必要がない。そのため従来技術に見られたような覆い体は不要となり、センサとセンサターゲットをより接近させることができる。結果として、従来技術より、クリスタルギャップＣおよびエアギャップＢを小さくできる。

（３）本実施形態によれば、シール装置の製造工程においてセンサ１１とパルサ１０とを一体的に製造できるため、クリスタルギャップＣおよびエアギャップＢを正確に設定できる。

（４）本実施形態は、アキシャル検出タイプの回転速度検出装置を備えたシール装置を用いている。そのためラジアル検出タイプの回転速度検出装置を備えたシール装置に比べ、中心軸方向にシール装置を小型化できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、固定側芯金２１は車体側軌道部材３の車体側端部に嵌合し、固定された嵌合用円筒部６１と、嵌合用円筒部６１の軸方向外部側に連なって、径方向内向きに延びるフランジ部６４とを有している。これに対し、図４に示したように、嵌合用円筒部６１の軸方向車体側に連なって、径方向内向きに延びるフランジ部６４を有しても良い。センサ１１とパルサ１０がともに防水された空間９０内に収まるのであれは、いずれにするかは設計条件より適宜選択できる。

・上記実施形態では、センサ１１は樹脂部材２２に埋設されているが、この構成は必須では無い。センサ１１とセンサーターゲット（着磁体６７）が、固定側芯金２１、回転側芯金（スリンガ３３および着磁体固定用芯金６６）および弾性シール部材６５とにより防水された空間９０の内部に配置されればよい。従ってクリスタルギャップＣおよびエアギャップＢを一定にできる方法であれば、センサ１１と着磁体６７の固定方法は設計条件より適宜選択できる。

（第２の実施形態）

次に、本発明を具体化したシール装置を用いた転がり軸受の第２の実施形態を図５にしたがって説明する。なお、第２の実施形態は、第１の実施形態のシール装置の構造を変更したのみの構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。また、図１〜３については併せて参照する。

第２の実施形態においては、センサ周辺部の部分拡大図である図５に端的に示されるように、固定側シール部材８の固定側芯金２１は、金属板をプレス加工することによって環状に形成されている。即ち、固定側芯金２１は、車体側軌道部材３の車体側端部に嵌合固定された嵌合用円筒部６１と、嵌合用円筒部６１の軸方向車体側端部に連なって径方向内向きに延びる連結部６２と、連結部６２に連なって軸方向外部向きに延びる水分浸入防止用円筒部６３と、水分浸入防止用円筒部６３に連なって径方向内向きに延びるフランジ部６４とを有している。このフランジ部６４の端部に、弾性シール部材６５が接着されている。また、樹脂部材２２の一部は水分浸入防止用円筒部６３と連結部６２とに固定されている。なお、固定側芯金２１は、センサ１１の検出面に磁力線が入りやすいように、ＳＵＳ３０４などの非磁性の金属製である。

樹脂部材２２は環状であり、その環状部分の外形は、車体側軌道部材３の車体側端部の外形にほぼ等しい。また、環状部分のセンサ１１を埋設した部分より軸方向車体側および径方向に張り出す張出部２６が設けられている。張出部２６の上端部には、車体側に設けられた処理手段とセンサ１１とを結ぶハーネスを取り付けるためのコネクタ部２７が一体に整形されている。コネクタ部２７には信号用のコネクタピン２８が設けられており、センサ１１とコネクタピン２８とが、リード線３０を介して接続されている。

また、回転速度検出装置２は、センサ１１とセンサ１１の出力を外部に取り出すコネクタ部２７、コネクタピン２８およびリード線３０などの配線手段と、信号処理手段（図示せず）構成されている。センサ１１は、磁気センサであり、検知面を径方向外向きに向けている。

第２の実施の形態において、回転側シール部材９は、パルサ１０で構成されており、スリンガは用いられていない。従って本実施形態において、請求項１に記載の回転側芯金は、パルサ１０の着磁体固定用芯金６６のみからなる。着磁体固定用芯金６６は、内輪１７の車体側端部に嵌合固定された円筒部６９と、円筒部６９の軸方向外部側端部に連なって車体側軌道部材３に向って径方向に延びる連結部７０と、連結部７０の径方向外向き端部より軸方向車体向きに伸びる着磁体固定部６８とからなる。円筒部６９および連結部７０に、内向きフランジ部６４に固定された弾性シール部材６５、即ち請求項１に記載のシール部材が摺接している。

弾性シール部材６５は、内向きフランジ部６４内周縁部に接着させられたＵ字状の接着部７１と、接着部７１の外部側面から軸方向外部向きに延伸し、回転側シール部材９即ちパルサ１０の連結部７０に摺接するアキシャルリップ７２と、接着部の底面から軸方向車体向きおよび径方向内向きに延びパルサ１０の円筒部６９に摺接する第１のラジアルリップ７３と、接着部７１の底面から軸方向外部向きおよび径方向内向きに伸びてパルサ１０の円筒部６９の軸方向外側部分に摺接する第２のラジアルリップ７４とを有している。

パルサ１０の着磁体固定用芯金６６は、上述のように、着磁体固定部６８、円筒部６９および連結部７０からなり、円筒部６９が内輪１７の外径部に圧入されている。着磁体６７は、着磁体固定部６８の径方向内側面に接着されている。着磁体６７と樹脂部材２２のセンサ１１の検知面を覆っている部分との間の隙間は、両者が接触しない範囲でできるだけ小さい値とされている。

センサ１１は、樹脂部材２２に埋設されるとともに、検知面を着磁体６７の磁力発生面方向、即ち径方向外向きに向けている。センサ１１と着磁体６７との間にはセンサ１１を埋設している樹脂部材２２を除いて特に部材は設けられていない。そのため、センサ１１と着磁体６７はエアギャップＢおよびクリスタルギャップＣを従来技術に比べ小さくすることができる。固定側シール部材８の固定側芯金２１の連結部６２の径方向外向きの屈曲部近傍に、センサ１１と信号処理手段とを接続するリード線３０を通すための孔部４７が設けられている。

このような回転速度検出装置において、Aで示す位置から浸入した水分の、パルサ１０側への浸入は、弾性シール部材６５で防止される。即ち、固定側芯金２１、スリンガ３３および弾性シール部材６５とにより防水された空間９０の内部に水分等が浸入することはなく、その空間内に配置されるセンサ１１およびセンサターゲット即ち着磁体６７が浸入した水分等により汚濁されることもない。

従って、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて以下の効果を得ることができる。

（１）第２の実施形態では、センサターゲットたる着磁体６７が円筒形状であるので、ラジアル検出タイプの回転速度検出装置を備えるシール装置を構成している。そのためアキシャル検出タイプの回転速度検出装置を備えたシール装置に比べ、径方向にシール装置を小型化できる。

（２）第２の実施形態では、中心軸からセンサターゲット即ち着磁体６７までの距離が中心軸からセンサ１１までの距離より大きく、センサ１１の径方向外側に着磁体６７が位置する。従って、センサ１１の径方向内側に着磁体６７が配置される場合に比べ、着磁体６７の面積を大きくすることができ、検出精度を上げることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態では、中心軸から前記センサターゲットまでの距離が、中心軸からセンサまでの距離より大きい構成としたが、図６に示すように、中心軸から前記センサターゲットまでの距離が、中心軸からセンサまでの距離より小さい構成とすることもできる。センサの径方向外側にセンサターゲットが位置する場合に比べセンサターゲットの面積小さくなるので、検出精度を上げることは困難となるが、必要に応じてかかる構成とすることもできる。

・上記実施形態では、センサ１１は樹脂部材２２に埋設されているが、この構成は必須では無い。センサ１１とセンサーターゲット（着磁体６７）が、固定側芯金２１、回転側芯金（着磁体固定用芯金６６）および弾性シール部材６５とにより防水された空間９０の内部に配置されればよい。従ってクリスタルギャップＣおよびエアギャップＢを一定にできる方法であれば、センサ１１と着磁体６７の固定方法は設計条件より適宜選択できる。

第１の実施形態にかかる転がり軸受装置の、車輪の中心軸を含む平面による断面図。 第１の実施形態にかかる転がり軸受装置の一部拡大図。 第１の実施形態にかかる転がり軸受装置を車体側より見た図。 第１の実施形態における別例にかかる転がり軸受装置の一部拡大図。 第２の実施形態にかかる転がり軸受装置の一部拡大図。 第２の実施形態における別例にかかる転がり軸受装置の一部拡大図。 （ａ）は従来の転がり軸受装置の、車輪の中心軸を含む平面による断面図であり、（ｂ）はその一部拡大図である。

符号の説明

１ ハブユニット
２ 回転速度検出装置
３ 車体側軌道部材
４ 車輪側軌道部材
５ 玉
６ 保持器
７ シール装置
８ 固定側シール部材
９ 回転側シール部材
１０ パルサ
１１ センサ
１２ 外輪軌道
１３ フランジ
１４ 中空軸
１５ 軌道溝
１６ 軌道溝
１７ 内輪
１８ フランジ部
２０ シール部材
２１ 固定側芯金
２２ 樹脂部材
２６ 張出部
２７ コネクタ部
２８ コネクタピン
２９ ナックル
３０ リード線
３１ 円筒部
３２ フランジ部
３３ スリンガ
４７ 孔部
６１ 嵌合用円筒部
６２ 連結部
６３ 水分浸入防止用円筒部
６４ フランジ部
６５ 弾性シール部材
６６ 着磁体固定用芯金
６７ 着磁体
６８ 着磁体固定部
６９ 円筒部
７０ 連結部
７１ 接着部
７２ アキシャルリップ
７３ 第１のラジアルリップ
７４ 第２のラジアルリップ
９０ 空間
１００ 軸受
１０５ シール装置
１２２ 樹脂部材
１２９ ナックル
１３０ 磁気センサ
１３１ パルサリング
１３２ 覆い体
１３３ 多極磁石ロータ

Claims (5)

1. 固定される略円筒形状の固定部材と回転される略円筒受形状の回転部材とを有する軸受の、前記固定部材と前記回転部材の間に配置されるシール装置であって、
   前記固定部材に固定され、該固定部材から前記回転部材の方向に延設された固定側芯金と、
   前記回転部材に固定され、該回転部材から前記固定部材の方向に延設された回転側芯金と、
   前記固定側芯金の前記回転側芯金に近接する端部に固定されるとともに、前記回転側芯金に摺接するシール部材と、
   前記回転部材の回転速度を計測するセンサと、
   前記回転側芯金に前記センサに対向するよう固定されたセンサターゲットとを備え、
   前記固定側芯金、前記回転側芯金および前記シール部材とにより防水された空間の内部に、前記センサおよび前記センサターゲットが配置されるシール装置。
2. 前記センサターゲットが円環形状であるとともに、該円環形状の中心軸が前記回転部材の中心軸と一致することを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
3. 前記センサターゲットが円筒形状であるとともに、該円筒形状の中心軸が前記回転部材の中心軸と一致することを特徴とする、請求項１に記載のシール装置。
4. 前記中心軸から前記センサターゲットまでの距離が、前記中心軸から前記センサまでの距離より大きい請求項３に記載のシール装置。
5. 請求項１〜４のいずれか1項に記載のシール装置を用いた転がり軸受装置。

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