JP2009014054A - センサ付き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】 樹脂モールド時に弾性シールが金型に接触して硬化することを防止できるセンサ付きシール装置およびそれを用いた転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 芯金21とは別部材の弾性シール保持部材24が芯金21に圧入されており、弾性シール23は、回転側シール部材9のスリンガ25に摺接するように、弾性シール保持部材24に取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、センサ装置を内蔵したセンサ付きシール装置およびそれを用いた転がり軸受装置に関する。

自動車においては、その制御を行うために種々の情報が必要であることから、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材、車体側に固定される車体側軌道部材、および両軌道部材の間に配置された二列の転動体を有するハブユニット（転がり軸受装置）にセンサ装置が設けられているが、センサ装置をコンパクトに取り付けるための一手段として、図３に示すように、シール手段(7)、パルサ(10)およびセンサ(11)を一体化したセンサ付きシール装置(2)をハブユニット(1)に組み込むことが提案されている（特許文献１）。

図３において、ハブユニット(1)は、車体側に固定される車体側軌道部材(3)、車輪が取り付けられる車輪側軌道部材(4)、両部材(3)(4)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)は、軸受の外輪（固定輪）機能を有しているもので、内周面に２列の外輪軌道が形成されている円筒部(12)と、円筒部(12)の左端部近くに設けられて懸架装置（車体）にボルトで取り付けられるフランジ部(13)とを有している。車輪側軌道部材(4)は、第１の軌道溝(15a)を有する大径部(15)、および第１の軌道溝(15a)の径よりも小さい外径を有する小径部(16)を有している中空軸(14)と、中空軸(14)の小径部(16)外径に嵌め止められて右面が中空軸(14)の大径部(15)左面に密接させられている内輪(17)とからなる。中空軸(14)の右端近くには、車輪を取り付けるためのフランジ部(18)が設けられている。内輪(17)には、中空軸(14)の軌道溝(15a)と並列するように、軌道溝(17a)が形成されている。車体側軌道部材(3)の右端部と中空軸(14)との間には、シール部材(19)が設けられている。

センサ付きシール装置(2)は、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)に固定された回転側シール部材(9)とからなり、固定側シール部材(8)は、車体側軌道部材(3)に嵌合固定される芯金(61)、インサート成形により芯金(61)に一体化された樹脂部材(62)、樹脂部材(62)に支持されたセンサ(11)、および芯金(61)に接着された弾性シール(63)を有しており、回転側シール部材(9)は、車輪側軌道部材(4)に嵌合固定されるスリンガ(64)、およびスリンガ(64)に取り付けられたパルサ(10)を有している。

芯金(61)は、車体側軌道部材(3)の左端部に嵌合固定された嵌合用円筒部(71)、同円筒部(71)の軸方向内側の端部（右端部）に連なって径方向内向き（回転側シール部材(9)に向かう方向）にのびる連結部(72)、連結部(72)に連なって軸方向外方（左方）にのびる水分浸入防止用円筒部(73)、および水分浸入防止用円筒部(73)に連なって径方向内向きにのびるフランジ部(74)を有しており、弾性シール(63)は、フランジ部(74)の内周縁部に取り付けられている。

樹脂部材(62)は、環状であり、環状部分の上部に、左方および径方向外方に突出する突出部(65)が設けられており、この突出部(65)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(20)が一体に成形されている。

この従来のセンサ付きシール装置(2)において、芯金(61)は、弾性シール(63)付き樹脂モールド品となっており、芯金(61)に弾性シール(63)を取り付けた後に、樹脂モールドされている。この樹脂モールド時には、樹脂部材(62)の内周面(62a)に樹脂切りのための金型を当てる必要があり、芯金(61)のフランジ部(74)は、金型当て平坦部として使用されている。
特願２００５−３１７９６９号（特開２００７−号公報）

上記従来のセンサ付きシール装置では、弾性シール(63)が取り付けられた芯金(61)を成形金型内に配置して樹脂モールドすることになり、この際に、弾性シール(63)が高温の金型に接触すると、弾性シール(63)が硬化して、シール性能が低下するおそれがある。また、芯金(61)のフランジ部(74)は、金型当て平坦部として使用されているため、この部分の寸法を小さくして径方向のコンパクト化を図ることが困難なものとなっている。

また、この種のセンサ付きシール装置では、自動車のハブユニットにおいて使用される際には、ハブユニットが過酷な泥水環境にあるため、通常、軸受装置外部にデフレクタなどと称されている金属製シールリングを設けることによって、そのシール性を向上させている。しかしながら、デフレクタの使用は、部品費の増加や、デフレクタ圧入部の加工費が必要となるなど、コスト増加要因となっており、デフレクタを除去することが課題となっている。

この発明の目的は、樹脂モールド時に弾性シールが金型に接触して硬化することを防止できるセンサ付きシール装置およびそれを用いた転がり軸受装置を提供することにある。

この発明の他の目的は、軸受装置外部にデフレクタなどの別途のシール装置を設ける必要がないレベルまでシール性を向上させたセンサ付きシール装置およびそれを用いた転がり軸受装置を提供することにある。

この発明によるセンサ付きシール装置は、固定部材に嵌合固定される芯金および芯金に樹脂モールドされたセンサを有している固定側シール部材と、回転部材に嵌合固定される円筒部および円筒部の軸方向外側の端部に連なって固定側シール部材に向かってのびるフランジ部を有する回転側シール部材とからなり、固定側シール部材の芯金は、固定部材に嵌合固定される嵌合用円筒部と、同円筒部の軸方向内側の端部に連なって回転側シール部材の円筒部に向かってのびる連結部と、連結部に連なって軸方向外方にのびる水分浸入防止用円筒部とを有し、嵌合用円筒部の外側の端部が樹脂部材内に位置するようにインサート成形されるとともに、芯金および回転側シール部材の少なくとも一方に弾性シールが設けられているセンサ付きシール装置において、弾性シール保持部材が芯金に圧入されており、弾性シールは、回転側シール部材に摺接するように弾性シール保持部材に取り付けられていることを特徴とするものである。

固定部材は、例えば、転がり軸受の外輪または内輪とされ、回転部材は、例えば、転がり軸受の内輪または外輪とされるが、これに限られるものではない。

弾性シール保持部材は、例えば、芯金の水分浸入防止用円筒部に圧入される円筒部と、円筒部の軸方向内側端部から回転側シール部材の円筒部に向かってのびるフランジ部からなるものとされ、フランジ部に弾性シールが取り付けられる。

弾性シールは、回転側シール部材の円筒部およびフランジ部の両方に摺接するものであることが好ましく、例えば、回転側シール部材のフランジ部に摺接する少なくとも１つのアキシャルリップと、回転側シール部材の円筒部に摺接する少なくとも２つのラジアルリップとを有しているものとされる。

センサは、例えば、ＭＲ素子またはホール素子を用いた磁気センサとされるが、これに限られるものではない。通常、回転側シール部材の円筒部には、磁気センサに対向してこれに信号を与えるパルサリングが設けられる。パルサリングは、内輪外径に直接圧入されることがあり、また、回転側シール部材に圧入されることがある。着磁体は、ゴム磁石であってもよく、樹脂ボンド磁石であってもよい。

芯金は、径が異なる２つの円筒部（嵌合用円筒部および水分浸入防止用円筒部）とこれらを連結する連結部からなるものとされ、必要に応じて、水分浸入防止用円筒部に連なって回転側シール部材に向かう方向にのびるフランジ部をさらに有しているものとされる。

芯金と樹脂部材とはインサート成形され、この際、嵌合用円筒部の外側の端部が樹脂部材内に位置させられる。すなわち、芯金が樹脂部材の表面にのみ密着させられるのではなく、芯金の端部が樹脂部材の内部にインサートされる。芯金には、弾性シールが取り付けられていないので、芯金を成形金型内に配置して樹脂モールドする際に、弾性シールが硬化するという問題はなく、弾性シールと金型との接触に注意する必要がないので、成形作業も容易なものとなる。従来のものにおいて弾性シールが取り付けられていた芯金の水分浸入防止用円筒部に連なるフランジ部は、弾性シール取付用としては不要であり、また、金型当て平坦部としても不要であるので、これを省略することで、芯金の径方向寸法を小さくすることができ、芯金の曲げ加工も容易なものとなる。

芯金の水分浸入防止用円筒部に連なるフランジ部は、これを回転側シール部材のフランジ部に軸方向外側から対向させられるように設けることもでき、このようにすると、このフランジ部は、シール装置とは別に設けられていたデフレクタと同様のシール機能を奏するものとなる。

上記センサ付きシール装置は、固定部材としての固定輪、回転部材としての回転輪および両輪間に配置された転動体からなる転がり軸受と、転がり軸受に一体に設けられたセンサ付きシール装置とを備えている転がり軸受装置において好適に使用される。

この場合、固定輪が外輪、回転輪が内輪とされてもよく、固定輪が内輪、回転輪が外輪とされてもよい。

この転がり軸受装置は、固定輪が車体への取付け部を有する車体側軌道部材とされ、回転輪が車輪取付け部を有する車輪側軌道部材とされることにより、自動車用ハブユニットとして好適に使用される。

この発明のセンサ付きシール装置によると、弾性シールは、芯金とは別部材の弾性シール保持部材に取り付けられているので、樹脂モールド時に弾性シールが金型に接触して硬化するという問題が生じない。そして、芯金の水分浸入防止用円筒部に連なるフランジ部を回転側シール部材のフランジ部に軸方向外側から対向させることで、シール性が向上し、軸受装置外部にデフレクタなどの別途のシール装置を設けなくてもよいようにすることができる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、この発明のセンサ付きシール装置およびそれを用いた転がり軸受装置の第１実施形態を示している。以下の説明において、左右は図１の左右をいうものとする。なお、左が車両の内側に、右が車両の外側となっている。

センサ付き転がり軸受装置は、ハブユニット(1)およびセンサ付きシール装置(2)を備えている。

ハブユニット(1)は、図３に示されているものと同じであり、車体側に固定される車体側軌道部材(3)、および車輪が取り付けられる車輪側軌道部材(4)を備えている。車輪側軌道部材(4)の左部は、段付き状とされており、左端の小径部(4a)およびこれの右方に連なる大径部(4b)を有している。

センサ付きシール装置(2)は、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)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、芯金(21)と、インサート成形により芯金(21)に一体化された樹脂部材(22)と、芯金(21)に樹脂モールドされたセンサ(11)と、芯金(21)に圧入された弾性シール支持部材(24)と、弾性シール支持部材(24)に接着された弾性シール(23)とを備えている。

回転側シール部材(9)は、車輪側軌道部材(4)の大径部(4b)に固定されたパルサ(10)と車輪側軌道部材(4)の小径部(4a)に嵌合固定されたスリンガ(25)とを備えている。

固定側シール部材(8)の芯金(21)は、車体側軌道部材(3)の左端部に嵌合固定された嵌合用円筒部(31)、同円筒部(31)の軸方向内側の端部（右端部）に連なって径方向内向き（回転側シール部材(9)に向かう方向）にのびる連結部(32)、および連結部(32)に連なって軸方向外方（左方）にのびる水分浸入防止用円筒部(33)を有している。嵌合用円筒部(31)の左部は、車体側軌道部材(3)の左端よりも左方に突出させられて、樹脂部材(22)内に挿入されている。水分浸入防止用円筒部(33)は、樹脂部材(22)の内周面に当接させられており、その左端は、樹脂部材(22)の左端面よりも若干右方に位置させられている。

センサ(11)は、磁気センサとされており、そのセンシング面は、パルサ(10)の外周面に径方向外方から臨まされている。センサ(11)は、大径円筒部である嵌合用円筒部(31)と小径円筒部である水分浸入防止用円筒部(33)との間に充填された樹脂部材(22)内に位置させられている。芯金(21)は、磁気センサ(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とされている。

スリンガ(25)は、車輪側軌道部材(4)の小径部(4a)に軸方向内側の部分が嵌合固定された円筒部(35)と、円筒部(35)の軸方向外側の端部（左端部）に連なって固定側シール部材(8)に向かってのびる外向きフランジ部(36)とからなる。

弾性シール保持部材(24)は、芯金(21)の水分浸入防止用円筒部(33)内径に圧入され円筒部(37)と、円筒部(37)の軸方向内端から内向きにのびる内向きフランジ部(38)とからなる。円筒部(37)の左端は、芯金(21)の水分浸入防止用円筒部(33)の左端と略面一とされている。内向きフランジ部(38)とスリンガ(25)の外向きフランジ部(36)との間には、弾性シール(23)を収めることができる空間が形成されている。

弾性シール(23)は、スリンガ(25)の外向きフランジ部(36)に摺接する１つのアキシャルリップ(39)と、スリンガ(25)の円筒部(35)に摺接する２つのラジアルリップ(40)(41)とを有している
回転側シール部材(9)のパルサ(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、環状の支持部材(42)と、これに接着された着磁体(43)とからなる。支持部材(42)は、ＳＵＳ４３０などの磁性を有する金属製とされている。着磁体(43)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。

パルサ(10)の支持部材(42)は、車輪側軌道部材(4)の大径部(4b)外径に嵌合固定されている円筒部(42a)と、円筒部(42a)の左端から径方向内向きにのびる内向きフランジ(42b)とからなる。着磁体(43)は、センサ(11)に対向するように、円筒部(42a)外径に設けられており、着磁体(36)と水分浸入防止用円筒部(33)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。

このセンサ付きシール装置(2)によると、芯金(21)と樹脂部材(22)とはインサート成形され、この際、芯金(21)の嵌合用円筒部(31)の左端部が樹脂部材(22)内に位置させられる。芯金(21)には、弾性シール(23)が取り付けられていないので、芯金(21)を成形金型内に配置して樹脂モールドする際に、弾性シール(23)が硬化するという問題が生じることはなく、弾性シール(23)と金型との接触に注意する必要がないので、成形作業も容易なものとなる。従来のもの（図３参照）において弾性シール(63)が取り付けられていた芯金(61)の水分浸入防止用円筒部(73)に連なるフランジ部(74)は、弾性シール取付用としては不要であり、また、金型当て平坦部としても不要であるので、これを省略することで、芯金の径方向寸法を小さくすることができ、芯金の曲げ加工も容易なものとなる。

図２は、この発明のセンサ付きシール装置およびそれを用いた転がり軸受装置の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、第１実施形態とは芯金の形状のみが相違しており、以下の説明では、第１実施形態と同じ構成に同じ符号を付し、その説明を省略する。

この実施形態の固定側シール部材(8)の芯金(21)は、車体側軌道部材(3)の左端部に嵌合固定された嵌合用円筒部(31)、同円筒部(31)の軸方向内側の端部（右端部）に連なって径方向内向き（回転側シール部材(9)に向かう方向）にのびる連結部(32)、連結部(32)に連なって軸方向外方（左方）にのびる水分浸入防止用円筒部(33)、および水分浸入防止用円筒部(33)に連なって径方向内向きにのびるフランジ部(34)を有している。

芯金(21)のフランジ部(34)は、スリンガ(25)の外向きフランジ部(36)よりも軸方向外側にあり、その内径がスリンガ(25)の円筒部(35)の外径よりもわずかに小さくなされて、センサ付きシール装置(2)全体を軸方向外側からカバーするようになっている。この結果、図３に示す従来のものに対し、芯金(21)のフランジ部(34)によるシール効果が付加されている。

したがって、第２実施形態のセンサ付きシール装置(2)によると、従来、デフレクタと称されているシール部材を等速ジョイントなどに圧入により取り付けることで、シール装置のシール性能を補助していたのに対し、このようなシール部材を不要とすることができる。

なお、上記センサ付きシール装置(2)は、駆動輪用および従動輪用のハブユニット(1)に使用することができ、また、ハブユニット(1)以外の各種転がり軸受装置や相対的に回転を行う各種回転装置にも適用することができる。

図１は、この発明によるセンサ付きシール装置および転がり軸受装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、この発明によるセンサ付きシール装置および転がり軸受装置の第２実施形態を示す縦断面図である。 図３は、従来のセンサ付きシール装置および転がり軸受装置を示す縦断面図である。

符号の説明

(1) ハブユニット（転がり軸受装置）
(2) センサ付きシール装置
(3) 車体側軌道部材（固定部材＝軸受固定輪）
(4) 車輪側軌道部材（回転部材＝軸受回転輪）
(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
(21) 芯金
(22) 樹脂部材
(23) 弾性シール
(24) 弾性シール支持部材
(31) 嵌合用円筒部
(32) 連結部
(33) 水分浸入防止用円筒部
(34) フランジ部
(35) 円筒部
(36) フランジ部

Claims (3)

1. 固定部材に嵌合固定される芯金および芯金に樹脂モールドされたセンサを有している固定側シール部材と、回転部材に嵌合固定される円筒部および円筒部の軸方向外側の端部に連なって固定側シール部材に向かってのびるフランジ部を有する回転側シール部材とからなり、固定側シール部材の芯金は、固定部材に嵌合固定される嵌合用円筒部と、同円筒部の軸方向内側の端部に連なって回転側シール部材の円筒部に向かってのびる連結部と、連結部に連なって軸方向外方にのびる水分浸入防止用円筒部とを有し、嵌合用円筒部の外側の端部が樹脂部材内に位置するようにインサート成形されるとともに、芯金および回転側シール部材の少なくとも一方に弾性シールが設けられているセンサ付きシール装置において、
   弾性シール保持部材が芯金に圧入されており、弾性シールは、回転側シール部材に摺接するように弾性シール保持部材に取り付けられていることを特徴とするセンサ付きシール装置。
2. 芯金に、水分浸入防止用円筒部に連なりかつ回転側シール部材のフランジ部に軸方向外側から対向するフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１のセンサ付きシール装置。
3. 固定部材としての固定輪、回転部材としての回転輪および両輪間に配置された転動体からなる転がり軸受と、転がり軸受に一体に設けられたセンサ付きシール装置とを備えており、センサ付きシール装置が請求項１または２記載のものとされている転がり軸受装置。

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