JP2008309278A - 軸受ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】密封性能を長期に亘って一定に維持することが可能なシール装置を備えることで軸受寿命の延命化を図ると共に、軸受製造時の周辺環境への汚染を防止しつつ低コストでの製造が可能な軸受ユニットを提供する。
【解決手段】内輪相当部材１６及び外輪相当部材２との間に介在された転動体８と、軸受内部を軸受外部から密封するシール装置１０ａとを備え、シール装置には、内輪相当部材の内輪外周面１６ｍに嵌合固定されたスリンガ４２と、スリンガに取り付けられたエンコーダ３６とが設けられ、且つスリンガの内径面Ｍ３全周に亘って接着剤が塗布され、内輪外周面のうち軸受外部側の周端縁には、内輪外周面から繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度で連続した面取り部１６Ｒが設けられていると共に、少なくとも当該面取り部と内輪外周面との繋ぎ目領域Ｍｒは、平滑な曲面状を成して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受回転検出用のエンコーダがスリンガに一体化されたシール装置を備えた軸受ユニットに関する。
従来、例えば特許文献１の軸受をはじめとして、シール装置にエンコーダ付きスリンガが用いられた種々の軸受ユニットが知られている。その一例として図５に示された軸受ユニットには、軸受内部を軸受外部から密封するシール装置としてパックシール１０ａが用いられている。当該パックシール１０ａは、内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに嵌合して固定されたスリンガ４２と、外輪相当部材２の外輪内周面２ｍに嵌合されたシール本体とから構成されている。ここで、シール本体は、心金４４の内周面(スリンガ４２に対向する面)にシール材４６を加硫して構成されており、シール材４６には、例えば３つのシールリップ46a,46b,46cが一体成形されている。なお、心金４４は、外輪内周面２ｍに嵌合される中空円筒部４４ａと、中空円筒部４４ａから内輪相当部材１６(内輪外周面１６ｍ)に向けて折り返された環状折返部４４ｂとを備えて構成されている。
一方、スリンガ４２は、内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに嵌合された中空円筒状の円筒部４２ａと、当該円筒部４２ａの軸受外部側から外輪相当部材２(外輪内周面２ｍ)に向けて延出し、外輪相当部材２(外輪内周面２ｍ)に対して非接触状態に位置決めされた円環状の円環部４２ｂとを有して構成されている。この場合、シール材４６に成形された各シールリップ46a,46b,46cは、それぞれスリンガ４２の環状スリンガ面M1,M2に摺接している。なお、一方の環状スリンガ面Ｍ１は、円環部４２ｂの内周(シール本体に対向する周面)に形成され、他方の環状スリンガ面Ｍ２は、円筒部４２ａの内周(シール本体に対向する周面)に形成されている。
また、スリンガ４２には、その円環部４２ｂの軸受外部側に軸受回転検出用のエンコーダ３６が取り付けられている。ここで、エンコーダ３６は、例えば磁性粉が混入された弾性部材をスリンガ４２(円環部４２ｂ)の軸受外部側に加硫して接着されていると共に、その周方向に沿って磁気特性を交互に変化(例えば図６に示すように、Ｓ極とＮ極とを周方向に沿って交互に変化)させた状態で着磁されている。この場合、内輪相当部材１６及び外輪相当部材２を複数の転動体(例えば、玉)８を介して相対回転させた際に、内輪相当部材１６と共に回転するエンコーダ３６の単位時間あたりの磁気変化がセンサ３８で検出され、その検出結果に基づいて、軸受の回転速度が計測される。
このようなシール装置によれば、軸受の回転状態並びに非回転状態において、例えば２つのシールリップ46a,46bが環状スリンガ面M1,M2に対して常に摺接状態となり、残りのシールリップ４６ｃと環状スリンガ面Ｍ２との間にラビリンスが構成される。これにより、軸受内部を軸受外部から密封することができるため、軸受外部への潤滑剤(例えば、グリース、油)の漏洩防止や軸受内部への異物(例えば、水、塵埃)の浸入防止を図ることができる。なお、シール材４６としては、例えばゴムやエラストマーなどの弾性材を適用することができると共に、当該シール材４６を心金４４の内周面に付加する方法としては、例えば焼き付けや接着剤により付加すれば良い。
また、上述したシール装置において、スリンガ４２を内輪相当部材１６(内輪外周面１６ｍ)に嵌合する場合、まず、スリンガ４２を接着剤液に浸してその全面に接着剤を塗布した後、半硬化させる。続いて、当該スリンガ４２を所定の金型内にセットして成形(例えば、圧縮、射出など)処理を施す。このとき、磁性粉が混入された弾性部材をスリンガ４２(円環部４２ｂ)の軸受外部側に加硫してエンコーダ３６を一体的に接着させる。この後、エンコーダ３６が一体化されたスリンガ４２の円筒部４２ａに接着剤を塗布する。具体的には、内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに嵌合させる円筒部４２ａの内周面(スリンガ４２の内径面)Ｍ３に接着剤を塗布する。
ところで、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３に対する接着剤の塗布処理では、当該接着剤が円筒部４２ａの内周面Ｍ３以外の部位(例えば、エンコーダ３６など他の部位)にかからないようにマスキングした状態で、内周面Ｍ３に接着剤を噴霧(スプレー)している。しかしながら、このような塗布処理は、マスキングに要する手間や時間がかかるため、その分だけ処理コストが増加し、その結果、シール装置(スリンガ４２)を内輪相当部材１６(内輪外周面１６ｍ)に嵌合するための費用がかさんで、軸受ユニット全体の製造コストが上昇してしまう。
また、スリンガ４２を内輪相当部材１６に固定する場合、円筒部４２ａの内周面Ｍ３を内輪外周面１６ｍに圧入して嵌合させることになるが、その際の圧入力(摩擦力)の大きさによっては、当該内周面Ｍ３に塗布された接着剤が削り取られたり、剥離したりする場合がある。この場合、削り量や剥離量の程度によっては、スリンガ４２の円筒部４２ａ(内周面Ｍ３)と内輪相当部材１６(内輪外周面１６ｍ)との間の密封性能を長期に亘って一定に維持することが困難になってしまう虞がある。そうなると、軸受寿命の延命化を図ることが困難になってしまう。更に、削り量や剥離量の程度によっては、軸受製造時に接着剤の削り粉や剥離粉が発生し、周辺環境を汚染してしまう虞もある。
特開２００１−２１５１３２号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、密封性能を長期に亘って一定に維持することが可能なシール装置を備えることで軸受寿命の延命化を図ると共に、軸受製造時の周辺環境への汚染を防止しつつ低コストでの製造が可能な軸受ユニットを提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明は、互いに相対回転可能に対向配置された内輪相当部材及び外輪相当部材と、内輪相当部材と外輪相当部材との間に転動自在に介在された複数の転動体と、内輪相当部材と外輪相当部材との間で区画された軸受内部を軸受外部から密封するシール装置とを備えた軸受ユニットであって、シール装置には、内輪相当部材の内輪外周面に嵌合して固定されたスリンガと、当該スリンガに取り付けられた軸受回転検出用のエンコーダとが設けられ、且つ、スリンガは、内輪外周面に嵌合された中空円筒状の円筒部と、当該円筒部の軸受外部側から外輪相当部材に向けて延出し、外輪相当部材に対して非接触状態に位置決めされた円環状の円環部とを有すると共に、円筒部には、少なくとも内輪外周面に嵌合する内径面の全周に亘って所定の厚さで接着剤が塗布されており、内輪外周面のうち軸受外部側の周端縁には、内輪外周面から繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度で連続した面取り部が設けられていると共に、少なくとも当該面取り部と内輪外周面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されている。
本発明において、面取り部には、内輪外周面から繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度で平坦状に連続した少なくとも１つの傾斜平面が設けられており、少なくとも当該傾斜平面と内輪外周面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されている。この場合、傾斜平面は、その軸受外部側が所定の曲率半径を有する曲面を介して内輪相当部材の軸受外部側周面に連続させても良い。このとき、傾斜平面と曲面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されている。また、傾斜平面は、その軸受外部側が所定の傾斜角度を有する平坦状の他の傾斜平面を介して内輪相当部材の軸受外部側周面に連続させても良い。このとき、傾斜平面と他の傾斜平面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されている。また、本発明において、面取り部の傾斜角度は、５度〜３０度の範囲に設定することが好ましい。
また、本発明は、上述の軸受ユニットを用いた車輪用軸受ユニットであって、内輪相当部材及び外輪相当部材のいずれか一方は、車体側構成品に固定されて常時非回転状態に維持されていると共に、内輪相当部材及び外輪相当部材のいずれか他方は、車輪側構成品に接続されて車輪と共に回転可能状態に維持されている。
本発明によれば、密封性能を長期に亘って一定に維持することが可能なシール装置を備えることで軸受寿命の延命化を図ると共に、軸受製造時の周辺環境への汚染を防止しつつ低コストでの製造が可能な軸受ユニットを実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットについて、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、図５に示された軸受ユニットの改良であるため、以下、改良部分の説明にとどめる。この場合、上述した軸受ユニット(図５)と同一の構成には、その構成に付された参照符号と同一の参照符号を本実施の形態の添付図面上に付すことで、その説明を省略する。
図１(ａ),(ｂ)には、シール装置(パックシール)１０ａを備えた軸受ユニットの構成が示されている。当該軸受ユニットにおいて、内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍのうち軸受外部側の周端縁には、当該内輪外周面１６ｍから繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度で連続した面取り部１６Ｒが設けられている。また、少なくとも面取り部１６Ｒと内輪外周面１６ｍとの繋ぎ目領域Ｍｒは、平滑な曲面状を成して形成されている。
具体的に説明すると、面取り部１６Ｒには、内輪外周面１６ｍから繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度αで平坦状に連続した１つの傾斜平面Ｓ１が設けられている。そして、当該傾斜平面Ｓ１と内輪外周面１６ｍとの繋ぎ目領域Ｍｒは、平滑な曲面状を成して形成されている。この場合、傾斜角度αは、内輪外周面１６ｍと傾斜平面Ｓ１との成す角度であり、５度〜３０度の範囲に設定することが好ましい。
また、曲面状を成す繋ぎ目領域Ｍｒは、内輪外周面１６ｍに対する傾斜平面Ｓ１の傾斜角度αの大きさに応じて、その曲率半径が設定される。例えば傾斜角度αが５度に近づくに従って、繋ぎ目領域Ｍｒの曲率半径を小さく設定し、これに対して、例えば傾斜角度αが３０度に近づくに従って、繋ぎ目領域Ｍｒの曲率半径を大きく設定する。なお、傾斜平面Ｓ１の傾斜角度αと繋ぎ目領域Ｍｒの曲率半径との関係は、例えば内輪外周面１６ｍの軸受外部側の周端縁の形状や大きさ、或いは、内輪外周面１６ｍに嵌合するスリンガ４２(円筒部４２ａ)の形状や大きさなどに応じて最適な関係に設定されるため、ここでは特に限定しない。
これにより、繋ぎ目領域Ｍｒをなだらかなで且つ角になっていない平滑な曲面状に構成することができる。この結果、傾斜平面Ｓ１から繋ぎ目領域Ｍｒを介して内輪外周面１６ｍに亘って滑らかに連続した面取り部１６Ｒを実現することができる。なお、当該面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)の軸受外部側は、外端繋ぎ目領域Ｔｒを介して内輪相当部材１６の軸受外部側周面１６ｓに連続している。
ここで、図２(ａ)〜(ｃ)を参照して、上述したような面取り部１６Ｒが設けられた内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに対して、エンコーダ３６が一体化されたスリンガ４２を嵌合するプロセスについて説明する。なお、図面では、パックシール１０ａのシール本体を外輪相当部材２の外輪内周面２ｍに嵌合しながら、当該パックシール１０ａのスリンガ４２を内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに嵌合する場合が例示されているが、エンコーダ３６が一体化されたスリンガ４２のみを内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに嵌合する場合も同様のプロセスを適用することができる。
まず、図２(ａ)に示すように、円筒部４２ａの軸受内部側(円環部４２ｂとは反対側)を内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに向けた状態で、当該スリンガ４２を矢印Ｋ方向に移動させる。このとき、円筒部４２ａの内周面(スリンガ４２の内径面)Ｍ３の径寸法と内輪外周面１６ｍの径寸法との間には、予め所定の締め代が設定されているため、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の軸受内部側の嵌合先端４２ｔが、内輪外周面１６ｍの軸受外部側周端縁に設けられた面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)に当接する。
この状態で、スリンガ４２を矢印Ｋ方向に移動させると、図２(ｂ)に示すように、嵌合先端４２ｔが面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)に沿ってスムーズに案内されて移動する。このとき、嵌合先端４２ｔの移動に伴って、円筒部４２ａの内周面(スリンガ４２の内径面)Ｍ３の径寸法が拡径する。この場合、傾斜平面Ｓ１は、傾斜角度αで平坦状に連続しているため、当該傾斜平面Ｓ１に沿って嵌合先端４２ｔが移動することによって、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３の径寸法は、徐々に且つ連続的に滑らかに拡径し、当該円筒部４２ａが急激に変形したり歪んだりすることは無い。
そして、更にスリンガ４２を矢印Ｋ方向に移動させると、図２(ｃ)に示すように、嵌合先端４２ｔが傾斜平面Ｓ１から繋ぎ目領域Ｍｒを滑らかに乗り越えて移動することによって、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３を内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍにスムーズに圧入して嵌合させることができる。この場合、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の嵌合先端４２ｔには、その内周面(内径面)Ｍ３から末広がり状に連続した円錐形の傾斜面Ｍ４を形成することが好ましい。これにより、上記嵌合プロセスに際し、嵌合先端４２ｔの傾斜面Ｍ４が面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)に面状に摺接しながら移動するため、よりスムーズに且つ安定して円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３を内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍに圧入して嵌合させることができる。
以上、本実施の形態によれば、５度〜３０度の傾斜角度αを成す面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)を設けて、その繋ぎ目領域Ｍｒを平滑な曲面状に形成したことにより、傾斜平面Ｓ１から繋ぎ目領域Ｍｒを経て内輪外周面１６ｍに亘る領域全体をなだらかなで且つ角になっていない形状にすることができる。これにより、上記嵌合プロセスに際し、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の嵌合先端４２ｔが面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)から繋ぎ目領域Ｍｒを滑らかに案内されて乗り越えることで、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の内周面(内径面)Ｍ３を内輪外周面１６ｍにスムーズに圧入して嵌合させることができる。
このとき、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３の径寸法は、徐々に且つ連続的に滑らかに拡径し、急激に変形したり歪んだりすることは無い。これにより、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３に塗布された接着剤が削り取られたり、剥離したりするといった不具合の発生を防止することができる。この場合、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の内周面(内径面)Ｍ３には、適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤を残留させることができる。この結果、スリンガ４２の円筒部４２ａ(内周面Ｍ３)と内輪相当部材１６(内輪外周面１６ｍ)との間の密封性能を長期に亘って一定に維持することができるため、軸受寿命の延命化を図ることが可能となる。
また、上記嵌合プロセスに際し、接着剤が削り取られたり、剥離したりしたとしても、その削り量や剥離量は極僅かであるため、当該削り粉や剥離粉によって軸受製造時における周辺環境を汚染してしまうことは無い。なお、このように接着剤が削り・剥離しても、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の内周面(内径面)Ｍ３には、適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤が残留することになるため、密封性能は一定に維持される。
更に、本実施の形態によれば、例えばマスキングした状態で接着剤を噴霧(スプレー)するといった従来の嵌合プロセスが不要となり、シール装置(スリンガ４２)を内輪相当部材１６(内輪外周面１６ｍ)に嵌合するための費用を少なくすることができる。これにより、軸受ユニット全体の製造コストを従来に比べて大幅に低減させることができる。
また、上述した実施の形態において、面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)の傾斜角度αについては、５度未満では、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の嵌合先端４２ｔを安定してスムーズに案内することができなくなる。これに対して、３０度を越えると、上記嵌合プロセスに際し、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３の径寸法が急激に拡径し、当該円筒部４２ａが急激に変形したり歪んだりすることで、円筒部４２ａの内周面(内径面)Ｍ３に塗布された接着剤が削り取られたり、剥離したりする場合がある。従って、面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)の傾斜角度αは、５度〜３０度に設定することが好ましいが、これを１０度〜２０度に設定することにより、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の嵌合先端４２ｔの案内性や接着剤の削り及び剥離防止性を更に向上させることができる。
また、上述した実施の形態において、円筒部４２ａの内周面(スリンガ４２の内径面)Ｍ３と内輪外周面１６ｍとの間の締め代については、その径寸法で０.１％よりも小さく設定すると、嵌合力(固定力)が弱くなり、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の移動や抜けといった不具合が生じる場合がある。これに対して、０.４％よりも大きく設定すると、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の塑性変形が大きくなるだけで嵌合力(固定力)の増加はほとんど無く、また、接着剤が削り取られたり、剥離したりする場合がある。従って、円筒部４２ａの内周面(スリンガ４２の内径面)Ｍ３と内輪外周面１６ｍとの間の締め代については、その径寸法で０.１％〜０.４％に設定することが好ましいが、これを０.１５％〜０.３５％に設定することにより、嵌合力(固定力)の増加と共に、接着剤の削り及び剥離防止性を更に向上させることができる。
更に、上述した実施の形態では、面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)の軸受外部側を外端繋ぎ目領域Ｔｒを介して内輪相当部材１６の軸受外部側周面１６ｓに連続させているが、これに代えて、例えば図１(ｃ)に示すように、傾斜平面Ｓ１の軸受外部側を所定の曲率半径を有する曲面Ｓ２を介して内輪相当部材１６の軸受外部側周面１６ｓに連続させるようにしても良い。この場合、傾斜平面Ｓ１と外端繋ぎ目領域Ｔｒとの間に所定の曲率半径を有する曲面Ｓ２を介在させて、傾斜平面Ｓ１と曲面Ｓ２との繋ぎ目領域Ｓｒは、平滑な曲面状を成して形成されている。
このような構成によれば、軸受外部側周面１６ｓから外端繋ぎ目領域Ｔｒ、曲面Ｓ２、繋ぎ目領域Ｓｒ、傾斜平面Ｓ１、繋ぎ目領域Ｍｒを経て内輪外周面１６ｍに亘る領域全体をなだらかなで且つ角になっていない形状にすることができる。これにより、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の内周面(内径面)Ｍ３を内輪外周面１６ｍによりスムーズに圧入して嵌合させることができる。なお、その他の効果は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
また、上述した実施の形態では、面取り部１６Ｒ(傾斜平面Ｓ１)の軸受外部側を外端繋ぎ目領域Ｔｒを介して内輪相当部材１６の軸受外部側周面１６ｓに連続させているが、これに代えて、例えば図１(ｄ)に示すように、傾斜平面Ｓ１の軸受外部側を所定の傾斜角度βを有する平坦状の他の傾斜平面Ｓ３を介して内輪相当部材１６の軸受外部側周面１６ｓに連続させるようにしても良い。この場合、傾斜平面Ｓ１と外端繋ぎ目領域Ｔｒとの間に所定の傾斜角度βを有する他の傾斜平面Ｓ３を介在させた面取り２段の構成となり、傾斜平面Ｓ１と他の傾斜平面Ｓ３との繋ぎ目領域Ｓｒは、平滑な曲面状を成して形成されている。
このような面取り２段の構成によれば、他の傾斜平面Ｓ３から繋ぎ目領域Ｓｒ、傾斜平面Ｓ１、繋ぎ目領域Ｍｒを経て内輪外周面１６ｍに亘る領域全体をなだらかなで且つ角になっていない形状にすることができる。この場合、他の傾斜平面Ｓ３の傾斜角度βは、５度〜３０度の範囲に設定することが好ましい。なお、当該傾斜平面Ｓ３の傾斜角度βと傾斜平面Ｓ１の傾斜角度αとの関係は、例えば内輪外周面１６ｍの軸受外部側の周端縁の形状や大きさ、或いは、内輪外周面１６ｍに嵌合するスリンガ４２(円筒部４２ａ)の形状や大きさなどに応じて最適な関係に設定されるため、ここでは特に限定しない。また、このような構成の効果は上述した実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
更に、上述した実施の形態において、例えば磁性粉が混入されたプラスチック製のエンコーダ３６を適用する場合には、スリンガ４２全面に接着剤を塗布して半硬化させた状態で、磁性粉が混入されたプラスチック材を射出成形した後、接着剤を二次加熱することが好ましい。これにより、エンコーダ３６をスリンガ４２(円環部４２ｂ)に堅牢に且つ強固に接着することができるため、例えば上記嵌合プロセスに際し、スリンガ４２からエンコーダ３６が脱落したり、剥がれたりすることは無い。
ここで、上述したような構成に基づく本実施の形態の効果について、当該実施品と従来品との比較検証を行った結果を示す。かかる比較検証では、スリンガの内径面に対してその径寸法で０.２５％大きな軸を圧入した後、当該軸を引き抜いた際にスリンガの内径面に残留した接着剤を確認した。この場合、従来品に適用した軸には、本実施の形態と同様の面取り部が設けられているが、平滑な曲面状を成した繋ぎ目領域は形成されていない。これに対して、実施品に適用した軸には、平滑な曲面状を成した繋ぎ目領域を有する本実施の形態と同様の面取り部が設けられている。
従来品(１)：面取り部の傾斜角度４５度
スリンガの内径面全周に亘って、接着剤の残留はほとんど確認されない。
従来品(２)：面取り部の傾斜角度３０度
スリンガの内径面の一部に接着剤が残留しているが、スリンガの内径面全周に亘って、接着剤の残留は確認されない。
従来品(３)：面取り部の傾斜角度１５度
スリンガの内径面の一部に接着剤が残留しているが、スリンガの内径面全周に亘って、接着剤の残留は確認されない。
実施品(１)：面取り部の傾斜角度３０度
スリンガの内径面の一部の接着剤が削れているが、スリンガの内径面全周の２／３以上に亘って、適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤が残留していることが確認された。
実施品(２)：面取り部の傾斜角度５度
スリンガの内径面全周に亘って、適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤が残留していることが確認された。
実施品(３)：面取り部の傾斜角度１５度
スリンガの内径面全周に亘って、適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤が残留していることが確認された。
実施品(４)：面取り部の傾斜角度１０度(軸受外部側の傾斜角度１５度の面取り２段)
スリンガの内径面全周に亘って、適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤が残留していることが確認された。
また、図３には、本実施の形態の軸受ユニットを用いた車輪用軸受ユニットの構成が示されている。ここでは一例として、自動車の車輪(例えば、ディスクホイール)を車体(例えば、懸架装置(サスペンション))に対して回転自在に支持する駆動輪用軸受ユニットが示されている。この場合、当該軸受ユニットは、車体側構成品に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪相当部材)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側構成品に接続されて車輪と共に回転する回転輪４と、静止輪２と回転輪４との間に複列(例えば２列)で回転可能に組み込まれた複数の転動体6,8とを備えている。
このような軸受ユニットにおいて、上述したシール装置であるパックシール１０ａは、車体側の静止輪２と回転輪４(後述のハブ１２と共に回転輪４を構成する別体内輪１６)との間に設けられており、一方、車輪側の静止輪２と回転輪４との間には、リップシール１０ｂが設けられている。これにより、軸受内部が軸受外部から密封されている。なお、転動体6,8として図面では、玉を例示しているが、軸受ユニットの構成や種類に応じて、コロが適用される場合もある。
また、静止輪２には、その外周面から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト２０を挿入し、これを車体側構成品に締結することによって、静止輪２を懸架装置(ナックル)２２に固定することができる。また、回転輪４には、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
ハブフランジ１２ａは、静止輪２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１４が設けられている。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、ディスクホイールをハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。
また、ハブ１２(回転輪４)には、その車体側に環状の内輪相当部材１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する別体内輪)が嵌合されるようになっている。この場合、例えば静止輪２と回転輪４との間に複数の転動体6,8を介挿した状態(具体的には、各転動体6,8を保持器１８で保持した状態)で、内輪相当部材(別体内輪)１６をハブ１２に形成された段部１２ｂまで嵌合した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを内輪相当部材１６の軸受外部側周面１６ｓに沿って加締めることにより、当該内輪相当部材１６を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
このとき、軸受ユニットには所定の予圧が付与された状態となり、この状態において、各転動体6,8は、互いに所定の接触角を成して静止輪２と回転輪４の軌道面(特に参照符号は付さない)にそれぞれ接触して回転可能に組み込まれる。この場合、２つの接触点を結んだ作用線(図示しない)は、各軌道面に直交し且つ各転動体6,8の中心を通り、軸受ユニットの中心線上の１点(作用点)で交わる。これにより背面組合せ形(ＤＢ)軸受が構成される。
なお、このような構成において、自動車走行中に車輪に作用した力は、全てディスクホイールから軸受ユニットを通じて懸架装置に伝達されることになり、その際、軸受ユニットには、各種の荷重(ラジアル荷重、アキシアル荷重、モーメント荷重など)が作用する。しかし、軸受ユニットは、上述したような背面組合せ形(ＤＢ)軸受となっているため、各種の荷重に対して高い剛性が維持される。
また、上述した駆動輪用軸受ユニットには、等速ジョイント(ＣＶＪ)が連結されるようになっている。具体的に説明すると、軸受ユニットの回転輪４(ハブ１２)には、その回転中心に沿って軸方向に貫通したスプライン孔１２ｈが形成されており、一方、等速ジョイント(ＣＶＪ)には、スプライン孔１２ｈに嵌入可能なスプライン軸２４が等速ジョイント用外輪２６から延出されている。
この場合、スプライン軸２４をスプライン孔１２ｈに嵌入して、その嵌入先端をナット２８でパイロット部１２ｄに固定する。このとき、等速ジョイント用外輪２６を回転輪４(ハブ１２の加締め領域１２ｃ)に当接させることにより、当該外輪２６とナット２８との間でハブ１２を挟持した状態で等速ジョイント(ＣＶＪ)と軸受ユニットとが相互に連結される。
なお、等速ジョイント用外輪２６の内側には、当該外輪２６に対向して配置された等速ジョイント用内輪３０が設けられており、これら外内輪26,30間に複数のボール３２が保持器３４で保持された状態で転動自在に介在されている。また、等速ジョイント用内輪３０の中心には、駆動装置(エンジン)に連結された駆動軸(ドライブシャフト)が嵌入(連結)されるスプライン孔３０ｈが形成されている。
この場合、等速ジョイント用内輪３０に嵌入された駆動軸は、外内輪26,30間でボール３２が転動することで、任意の角度を成して回転駆動可能となる。これにより、例えばドライブシャフトの角度の変化に追従して等速ジョイント(ＣＶＪ)が自由に角度変化することにより、駆動装置(エンジン)から駆動軸(ドライブシャフト)に伝達された所定トルクの駆動力(回転運動)が軸受ユニットを介してディスクホイールに等速で伝達される。
また、上述した駆動輪用軸受ユニットには、車輪の回転速度を検出するための回転検出機構として、スリンガ４２(円環部４２ｂ)に接着された軸受回転検出用のエンコーダ３６と、エンコーダ３６の磁気特性(情報特性)を検出するセンサ３８とが設けられている。この場合、エンコーダ３６は、シール装置のスリンガ４２を内輪相当部材１６に固定することで、回転輪４と同心円状に位置決めされる。一方、センサ３８は、センサ支持体４０の車輪側に支持されており、当該センサ支持体４０を静止輪２の車体側に形成された車体側端部２ｎに固定することで、エンコーダ３６に対向して位置決めされる。
かかる回転検出機構において、エンコーダ３６は、周方向に沿って磁気特性が交互に変化(例えば、Ｓ極とＮ極とを周方向に沿って交互に変化)して構成されており、自動車の走行時に回転輪４と共に回転するエンコーダ３６の単位時間あたりの磁気変化がセンサ３８で検出されるようになっている。このとき、センサ３８から出力された検出信号は、例えばハーネス(図示しない)又は電波(ワイヤレス)などを介して車体側のＥＣＵ(Electronic
Control Unit：図示しない)に送信され、ここで当該検出信号に所定の演算処理が施されることで、車輪の回転速度が計測される。
このような駆動輪用軸受ユニットによれば、スリンガ４２(円筒部４２ａ)の内周面(内径面)Ｍ３に適量(厚さ１０μｍ以下)の接着剤を残留させた状態で、シール装置(パックシール)１０ａを外輪相当部材２の外輪内周面２ｍと内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍとの間に嵌合して固定することができる。この場合、軸受内部の密封性能を長期に亘って一定に維持することができるため、軸受寿命の延命化を図ることができる。これにより、自動車の車輪(ディスクホイール)を車体(懸架装置(サスペンション))に対して長期に亘って安定して回転自在に支持することが可能となり、その結果、自動車の走行安定性を長期に亘って一定に維持することができる。
なお、本実施の形態の軸受ユニットの適用例としては、図３に示した駆動輪用軸受ユニットに限定されることは無く、例えば従動輪用軸受ユニットに適用することもできる。また、図３には、ハブ１２に別体内輪としての１つの内輪相当部材１６を嵌合して回転輪４を構成する軸受ユニットを例示したが、これに限定されることは無く、例えばハブに複列の内輪相当部材を嵌合させた軸受ユニットや、ハブを設けずに複列の内輪相当部材を外輪相当部材に対向配置させた軸受ユニットなど各種の軸受ユニットにも上述した実施の形態の技術を適用することができることは言うまでも無い。
また、本発明の軸受ユニットとしては、上述した実施の形態の構成に限定されることは無く、その変形例として図４(ａ)に示すように、内輪相当部材１６の内輪外周面１６ｍを一部に周方向に沿って窪ませた環状の窪み部１６ｈを形成し、ここにスリンガ４２の円筒部４２ａを嵌合させる構成であっても良い。更に、本発明の軸受ユニットとしては、上述した実施の形態の構成に代えて、他の変形例として図４(ｂ)に示すように、内輪相当部材１６における面取り部１６Ｒの軸受外部側に段部１６ｇを掘り込み形成した構成であっても良い。
更に、上述した実施の形態では、シール装置としてパックシール１０ａを想定して説明したが、これに限定されることは無く、エンコーダ３６が一体化されたスリンガ４２のみをシール装置として構成しても良い。また、エンコーダ３６の材質としては、磁性粉が混入可能であれば、例えばゴムや合成樹脂、或いは焼結金属など種々の材料を適用することができる。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、同図(ａ)の軸受ユニットに設けられた面取り部の構成を示す図、(ｃ)は、同図(ａ)の軸受ユニットに設けられた面取り部の他の構成を示す図、(ｄ)は、同図(ａ)の軸受ユニットに設けられた面取り部の他の構成を示す図。 (ａ)は、シール装置のスリンガを軸受に嵌合させる様子を示す図、(ｂ)は、同図(ａ)のスリンガの嵌合先端側の拡大図であって、嵌合先端が面取り部に沿って移動している状態を示す図、(ｃ)は、同図(ａ)のスリンガの嵌合先端側の拡大図であって、嵌合先端が面取り部を乗り越えて移動した状態を示す図。 本発明の一実施の形態に係る軸受ユニットを用いた車輪用軸受ユニットの構成を示す断面図。 (ａ)は、本発明の変形例に係る軸受ユニットの構成を示す断面図、(ｂ)は、本発明の他の変形例に係る軸受ユニットの構成を示す断面図。 従来の軸受ユニットの構成を示す断面図。 エンコーダが一体化されたスリンガの斜視図。
符号の説明
２ 外輪相当部材
８ 転動体
１０ａ シール装置
１６ 内輪相当部材
１６Ｒ 面取り部
１６ｍ 内輪外周面
３６ エンコーダ
４２ スリンガ
Ｍ３ スリンガの内径面(円筒部の内周面)
Ｍｒ 繋ぎ目領域

Claims (8)

  1. 互いに相対回転可能に対向配置された内輪相当部材及び外輪相当部材と、内輪相当部材と外輪相当部材との間に転動自在に介在された複数の転動体と、内輪相当部材と外輪相当部材との間で区画された軸受内部を軸受外部から密封するシール装置とを備えた軸受ユニットであって、
    シール装置には、内輪相当部材の内輪外周面に嵌合して固定されたスリンガと、当該スリンガに取り付けられた軸受回転検出用のエンコーダとが設けられ、且つ、スリンガは、内輪外周面に嵌合された中空円筒状の円筒部と、当該円筒部の軸受外部側から外輪相当部材に向けて延出し、外輪相当部材に対して非接触状態に位置決めされた円環状の円環部とを有すると共に、円筒部には、少なくとも内輪外周面に嵌合する内径面の全周に亘って所定の厚さで接着剤が塗布されており、
    内輪外周面のうち軸受外部側の周端縁には、内輪外周面から繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度で連続した面取り部が設けられていると共に、少なくとも当該面取り部と内輪外周面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されていることを特徴とする軸受ユニット。
  2. 面取り部には、内輪外周面から繋がって且つ軸受外部に向けて所定の傾斜角度で平坦状に連続した少なくとも１つの傾斜平面が設けられており、少なくとも当該傾斜平面と内輪外周面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受ユニット。
  3. 傾斜平面は、その軸受外部側が所定の曲率半径を有する曲面を介して内輪相当部材の軸受外部側周面に連続していることを特徴とする請求項２に記載の軸受ユニット。
  4. 傾斜平面と曲面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
  5. 傾斜平面は、その軸受外部側が所定の傾斜角度を有する平坦状の他の傾斜平面を介して内輪相当部材の軸受外部側周面に連続していることを特徴とする請求項２に記載の軸受ユニット。
  6. 傾斜平面と他の傾斜平面との繋ぎ目領域は、平滑な曲面状を成して形成されていることを特徴とする請求項５に記載の軸受ユニット。
  7. 面取り部の傾斜角度は、５度〜３０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の軸受ユニット。
  8. 請求項１〜７のいずれかに記載の軸受ユニットを用いた車輪用軸受ユニットであって、
    内輪相当部材及び外輪相当部材のいずれか一方は、車体側構成品に固定されて常時非回転状態に維持されていると共に、内輪相当部材及び外輪相当部材のいずれか他方は、車輪側構成品に接続されて車輪と共に回転可能状態に維持されていることを特徴とする車輪用軸受ユニット。
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