JP2009156674A - センサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受装置に回転を検出するセンサを固定し、かつ軸受外部からの異物などの混入を抑制するシールリップを用いる構造において部品点数が削減されたセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】非回転輪４に圧入嵌合される非回転輪側環状部材１０を径方向内方に延設して、押し付け部１０ａが形成されて、センサ７上に形成された凹部７ｂを軸方向内方に押してセンサ７の位置決めをおこなう。さらに非回転輪側環状部材１０は、円筒面１０ｃの軸方向内方の端部から径方向内方へと延設されて、その端部にシールリップ９が固定される。シールリップ９は回転輪３に圧入される回転輪側環状部材１１に摺動して、軸受を密封して外部からの異物の混入を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明はセンサ付き転がり軸受装置に関する。

各種装置における回転運動の計測において、軸受装置に計測機構を装備する場合がある。例えば、車両アクスル駆動輪に対してＡＢＳ機構を構成するときに、回転速度を検出するＡＢＳセンサは軸受装置に固定する場合が多い。その場合、通常軸受非回転輪外径に嵌合したカバー部材にＡＢＳセンサを固定し、回転輪に嵌合したマグネットロータの回転による磁束密度の変化により、ＡＢＳセンサが回転速度を検出する。

ＡＢＳセンサの取り付け方法に関しては、各種提案がなされてきている。例えば下記特許文献１には、ＡＢＳセンサの着脱を容易にするとの観点からの取り付け方法が開示されている。特許文献１の取り付け方法では、センサを保持ケース内に保持して、その保持ケースを弾性を利用した抑え部材によって軸受固定輪に嵌合されるカバーに装着している。

特開平９−３０４４１７号公報

従来技術においてはＡＢＳセンサを軸受に固定する機構と、軸受の内部に異物などが混入することを抑制するためのシール機構とを設けていた。しかし通常、ＡＢＳセンサを固定する機構とシール機構とは別に設けられていた。これらを一体化すれば部品点数の削減や低コスト化が図れるが、従来技術では考慮されていなかった。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、軸受装置に回転を検出するセンサを固定し、かつ軸受外部からの異物などの混入を抑制するシールリップを用いる構造において部品点数が削減されたセンサ付き転がり軸受装置を提供することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために本発明のセンサ付き転がり軸受装置は、回転輪の周方向に沿って磁界が交互に変化するように取り付けられた磁性体と、その磁性体の回転速度を計測するように非回転輪側に固定されたセンサとを有するセンサ付き転がり軸受装置であって、前記非回転輪に嵌合固定された非回転輪側環状部材と、その非回転輪側環状部材上に形成されて、前記センサを前記非回転輪の端面方向に押し付けて固定するための押し付け部と、前記非回転輪側環状部材に固定されたシール部材と、前記回転輪に嵌合固定されて、前記シール部材が摺動し、前記磁性体が固定された回転輪側環状部材とを備えたことを特徴とする。

これにより本発明のセンサ付き転がり軸受装置においては、非回転輪の嵌合される非回転輪側環状部材に、センサを軸受に固定することと、シール部材によって軸受の内部空間を外部から密閉することの両機能を持たせるので、部品点数を削減でき低コスト化が図れるセンサ付き転がり軸受装置を実現できる。

また前記回転輪側環状部材は前記センサと前記磁性体とを軸方向外方から覆う覆い面を有するとしてもよい。これにより、覆い面の存在によってセンサや磁性体に異物が付着することが抑制されるので、信頼性の高い計測値を得ることができる。さらには覆い面の存在によって、前記シール部材と合わせて内輪外輪間の軸受内部空間への泥水や異物の混入がさらに抑えられるので、異物の混入による回転抵抗の発生や軸受寿命の低下が抑えられたセンサ付き転がり軸受装置が実現できる。

また前記覆い面の径方向の端部には、前記センサと前記磁性体とを外部から密閉する第２シール部材が固定されたとしてもよい。これにより、第２シール部材によって、前記シール部材と合わせて、センサと磁性体とを外部から密閉する効果がさらに高まって、センサや磁性体に異物が付着することが抑制されるので、信頼性の高い計測値を得ることができる。さらに第２シール部材と前記シール部材とによって、合わせて内輪外輪間の軸受内部空間への泥水や異物の混入がさらに抑えられるので、異物の混入による回転抵抗の発生や軸受寿命の低下が抑えられたセンサ付き転がり軸受装置が実現できる。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施例１に係るセンサ付き転がり軸受装置１（軸受装置）の軸中心線を含む断面図である。

軸受装置１は、車両アクスル駆動輪を回動可能に支持し、アクスルシャフト２（軸）に嵌合して軸と一体に回転する内輪３と、車両ボディに固定された外輪４と、内輪３に形成された軌道面と外輪４に形成された軌道面間に挟持された転動体５（ころ）とを備える。そしてナックル２０によって外輪４が支持される。図１の図示左方が車輪側、図示右方が車両中央側である。また図１における上方、下方がそれぞれ軸受装置１が自動車に装備された状態での鉛直方向上方、下方に対応するとすればよい。

非回転輪である外輪４の内周面には非回転輪側環状部材１０（環状部材）が圧入されて固定されている。そして回転輪である内輪３の外周面には回転輪側環状部材１１（環状部材）が圧入されて外嵌固定されている。環状部材１０は、外輪の内周面に圧入されて接する円筒面１０ｃを含む軸方向に平行の面の軸方向外方の端部から、鉛直方向上部の一部分が軸方向外方に延設され、その上でさらに径方向外方に屈曲して延設されて、押し付け部１０ａが形成される。なお軸方向外方とは、軸方向であり、かつ転動体５から遠ざかる方向とする。

押し付け部１０ａは、以下に示すように弾性復元力によってＡＢＳセンサ７（センサ）を軸方向内方（前述の軸方向外方とは逆の向き）に押し付けて、センサ７の位置を固定する。センサ７や押し付け部１０ａの形状は、図６及び図７に示されている。図６はセンサ７の斜視図、図７は環状部材１０の斜視図である。図６のとおり、センサ７は直方体の形状の一部に凹部７ｂが形成されている。

また図７に示されているとおり、環状部材１０の鉛直方向上部には押し付け部１０ａが形成されている。そして押し付け部１０ａには屈曲部１０ｂが形成されている。そしてセンサ７を通すための孔部１０ｄが形成されている。センサ７は、孔部１０ｄを通されて、凹部７ｂと屈曲部１０ｂとが接する位置に配置される。

押し付け部１０ａは弾性を有し、センサ７が孔部１０ｄに挿入されるときには押し付け部１０ａを弾性変形すればよい。そして挿入後は、押し付け部１０ａの弾性復元力によって屈曲部１０ｂが凹部７ｂに隙間なく押し付けられるとすればよい。センサ７は屈曲部１０ｂと凹部７ｂとが係合することによって径方向の位置決めが成される。また、押し付け部１０ａの弾性復元力によってセンサ７が孔部１０ｄの軸方向内方の壁面に押し付けられることによって、センサ７の軸方向の位置決めが成される。

また環状部材１０は円筒面１０ｃの軸方向内方の端部から屈曲して、径方向内方へと延設されて延設部１０ｅが形成されている。そして延設部１０ｅの先端にはシールリップ９が固定されている。シールリップ９は環状部材１０に取り外し不能に一体化されているとする。シールリップ９は環状部材１１に接して、内輪３の回転により環状部材１１に摺動する。

環状部材１１は、内輪３に圧入された際に内輪３に接する円筒面１１ａの端部から径方向外方に延設されて延設部１１ｂが形成されている。図１に示されているように、円筒面１１ａの裏面と延設部１１ｂの軸方向内方の面とにシールリップ９と接する部分がある。延設部１１ｂの軸方向外方の面にマグネットロータ８が周方向に渡って固定されている。図１のとおり、マグネットロータ８はセンサ７と対向する。センサ７においてのマグネットロータ８と対向する面が、磁界の変化を検出するセンシング面７ａであるとすればよい。

以上のとおり、センサ７を軸受装置１に固定する押し付け部１０ａと、シールリップ９を固定する延設部１０ｅとが、ともに環状部材１０上に形成されて一体となっている。よってセンサ７を固定する部分とシールリップ９を固定する部分とが共有されて、部品点数が従来より少なくできて、低コスト化が図れる。

次に実施例２を説明する。実施例２におけるセンサ付き転がり軸受装置１ｂは図２に示されている。以下で実施例１と異なる部分のみを説明する。

実施例２の回転輪側環状部材１１’は、内輪３に圧入された際に内輪３に接する円筒面１１ａから径方向外方に延設されて、さらに屈曲して逆に径方向内方へ延設される屈曲部１１ｃが形成されている。さらに環状部材１１’は軸方向外方に延設される。そしてこの部分にマグネットロータ８’が周方向に渡って配置されている。図２のとおり、センサ７においてマグネットロータ８’と対向する面がセンシング面７ａであるとする。

以下に述べるように環状部材１１’はさらに延設されて、覆い面１１ｄ、シールリップ１３が配置される。図２のとおり、環状部材１１をマグネットロータ８’を固定した部分から、さらに軸方向外方に延設して、そこから屈曲させて径方向外方に延設して覆い面１１ｄを形成する。覆い面１１ｄによって、センサ７、マグネットロータ８’、あるいは内輪３と外輪４との間に形成される軸受の内部空間を軸方向外方から覆う。そして覆い面１１ｄをナックル２０の近傍まで形成して、その端部にシールリップ１３を固定してナックル２０に摺動させる。

以上の構成によって実施例２では、覆い面１１ｄによってセンサ７やマグネットロータ８’を軸方向外方から覆うので、センサ７やマグネットロータ８’に異物が付着して計測値の信頼性を損なう可能性が低く抑えられる。また２つのシールリップ９、１３が存在することによって、軸受内部に異物や泥水が混入して軸２の回転への抵抗を増大させることが抑制される。

次に実施例３を説明する。実施例３では実施例２におけるシールリップ１３の部分を変更する。実施例３におけるセンサ付き転がり軸受装置１ｃは図３に示されている。図３のとおり、センサ付き転がり軸受装置１ｃではシールリップ１３を用いずに、覆い面１１ｄの径方向外方の端部から屈曲させて軸方向外方に延設して、ナックル２０と平行な円筒部１１ｅを形成する。円筒部１１ｅとナックル２０との間には少なくとも０ミリメートル以上の隙間Ｃを設けて、ラビリンス機能を持たせる。

以上の構成により実施例３では、実施例２におけるシールリップ１３がラビリンスに置き換えられる。したがって両者を比較すると、実施例２ではシールリップ１３とナックル２０との間に摺動抵抗が発生するが、軸受が外部から密封されて異物の混入の可能性が低減するので、大型車でかつ運転環境が相対的に悪い場合などに好適である。一方実施例３は、摺動抵抗がないので、小型車で、運転環境が相対的によい場合に好適である。

次に実施例４を説明する。実施例４では、実施例２におけるマグネットロータ８’の部分を変更し、実施例１のようにセンサ７と軸方向に対向するマグネットロータ８を用いる。実施例４におけるセンサ付き転がり軸受装置１ｄは図４に示されている。図４のとおり、マグネットロータ８を屈曲部１１ｃにおける軸方向外方の面に固定して、センサ７と軸方向に対向させる。センサ７においてマグネットロータ８に対向する面をセンシング面７ａとすればよい。

次に実施例５を説明する。実施例５では、実施例３におけるマグネットロータ８’の部分を変更し、実施例１のようにセンサ７と軸方向に対向するマグネットロータ８を用いる。実施例５におけるセンサ付き転がり軸受装置１ｅが図５に示されている。図５のとおり、マグネットロータ８を屈曲部１１ｃにおける軸方向外方の面に固定して、センサ７と軸方向に対向させる。センサ７においてマグネットロータ８に対向する面をセンシング面７ａとすればよい。

以上の構成によって実施例４、５では、センサ７とマグネットロータ８とが軸方向に対向する。一方実施例２、３ではセンサ７とマグネットロータ８’とが径方向に対向する。実施例２、３では、マグネットロータ８が軸２の近傍に位置しているので、環状部材１１’、１１”とナックル２０との間の場所からマグネットロータ８への距離が遠い。よって、外部から混入した異物がマグネットロータ８やセンシング面７ａに付着する可能性が低減するとの効果を奏する。一方実施例４、５では、センシング面７ａとマグネットロータ８との間の空間が軸方向外方に露出していない。したがってセンシング面７ａとマグネットロータ８との間に異物が堆積する可能性が低いとの効果を奏する。

以下で上記実施例１から５に対する２つの変形例を示す。まず変形例１では、上記実施例１から５において、図６のセンサ７、図７の環状部材１０をそれぞれ、図８のセンサ７’、図９の環状部材１０’に変更する。

図８のセンサ７’においては、軸受に装着した際の周方向両端面に、図８に示されているように凹部７ｃが形成されている。図９の環状部材１０’においては、図７などの押し付け部１０ａが押し付け部１０ｆに変更されている。押し付け部１０ｆは孔部１０ｄの周方向両側に一対形成されている。そして押し付け部１０ｆの孔部１０ｄに面した側に屈曲部１０ｇが形成されている。

センサ７’は、孔部１０ｄを通されて、凹部７ｃと屈曲部１０ｇとが接する位置に配置される。押し付け部１０ｆは弾性を有し、センサ７’が孔部１０ｄに挿入されるときには押し付け部１０ｆを弾性変形すればよい。そして押し付け部１０ｆの弾性復元力によって両側の屈曲部１０ｇが凹部７ｃに隙間なく押し付けられるとすればよい。センサ７’は屈曲部１０ｇと凹部７ｃによって周方向および径方向の位置決めが成される。このように屈曲部１０ｇと凹部７ｃとを用いることより、センサ７’の周方向、径方向の位置決めが正確で安定したものとできる。またセンサ７’の軸方向長と孔部１０ｄの軸方向長とを同じとすることで、センサ７’の軸方向の位置決めが成されるとしてもよい。

次に変形例２として、変形例１における図８のセンサ７’、図９の環状部材１０’を、それぞれ図１０のセンサ７”、図１１の環状部材１０”に変更する。

図１０のセンサ７”においては、図８のセンサ７’にレール状の凹部７ｄが、軸受に装着された際の周方向両端面に形成されている。そして図１１の環状部材１０”においては、図９の環状部材１０’にレール状の凸部１０ｈが形成されている。凸部１０ｈは、押し付け部１０ｆの周方向内側の面に一対形成すればよい。変形例１におけるセンサ７’、環状部材１０’と同様に、センサ７’を環状部材１０”に装着した際に、凹部７ｄと凸部１０ｈとが係合する。

凹部７ｄの軸方向長と凸部１０ｈの軸方向長とを同じとして、凹部７ｄと凸部１０ｈとが係合した状態で、センサ７”の軸方向位置決めが成されるとすればよい。凹部７ｄと凸部１０ｈとを用いることより、センサ７”の軸方向の位置決めが正確で安定したものとなる。したがって変形例１の効果と合わせて、センサ７”の軸方向、周方向、径方向の位置決めがいずれも正確で安定したものとなる。

実施例１のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。 実施例２のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。 実施例３のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。 実施例４のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。 実施例５のセンサ付き転がり軸受装置の断面図。 センサの斜視図。 非回転輪側環状部材の斜視図。 変形例１におけるセンサの斜視図。 変形例１における非回転輪側環状部材の斜視図。 変形例２におけるセンサの斜視図。 変形例２における非回転輪側環状部材の斜視図。

符号の説明

１、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ センサ付き転がり軸受装置
２ 軸（アクスルシャフト）
３ 内輪（回転輪）
４ 外輪（非回転輪）
５ 転動体（ころ）
７、７’、７” ＡＢＳセンサ（センサ）
８、８’ マグネットロータ（磁性体）
９ シールリップ（シール部材）
１０、１０’、１０” 非回転輪側環状部材
１０ａ 押し付け部
１０ｂ 屈曲部
１０ｃ 円筒面
１０ｄ 孔部
１０ｅ 延設部
１１、１１’、１１” 回転輪側環状部材
１１ｄ 覆い面
１３ シールリップ（第２シール部材）
２０ ナックル

Claims (3)

1. 回転輪の周方向に沿って磁界が交互に変化するように取り付けられた磁性体と、その磁性体の回転速度を計測するように非回転輪側に固定されたセンサとを有するセンサ付き転がり軸受装置であって、
   前記非回転輪に嵌合固定された非回転輪側環状部材と、
   その非回転輪側環状部材上に形成されて、前記センサを前記非回転輪の端面方向に押し付けて固定するための押し付け部と、
   前記非回転輪側環状部材に固定されたシール部材と、
   前記回転輪に嵌合固定されて、前記シール部材が摺動し、前記磁性体が固定された回転輪側環状部材とを備えたことを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
2. 前記回転輪側環状部材は前記センサと前記磁性体とを軸方向外方から覆う覆い面を有する請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
3. 前記覆い面の径方向の端部には、前記センサと前記磁性体とを外部から密閉する第２シール部材が固定された請求項２に記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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