JP2010042738A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を減らし、かつ軸方向のコンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】ハブ輪4の小径段部4bを径方向外方に塑性変形させて形成した加締部7により内輪5が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、加締部7の端面に所定の幅Wで平坦面7aが形成され、周方向に等間隔に配列された凹凸部11が加締部7と同時に塑性加工によって形成されると共に、この凹凸部11が放射状に延びる直線からなる凸部11aと凹部11bで構成され、回転速度センサ12に所定の軸方向すきまを介して対峙されてハブ輪4の回転に伴って凹凸部11の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化して車輪の回転速度が検出される。
【選択図】図2

Description

本発明は、自動車等の車両の従動車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置に関し、特に、車輪の回転速度をセンサにより検出する車輪用軸受装置に関する。
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承すると共に、アンチロックブレーキシステム(ABS)を制御し、車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置付車輪用軸受装置として、従来から種々の構造のものが知られている。この従来構造の一例として、図6に示すものがある。
この回転速度センサ付車輪用軸受装置は、図示しない懸架装置に支持固定され、固定部材となる外方部材51と、この外方部材51に複列のボール53、53を介して内挿された内方部材52とを有している。外方部材51は、外周に車体取付フランジ51bを一体に有し、内周に複列の外側転走面51a、51aが形成されている。
内方部材52は、前記した外方部材51の外側転走面51a、51aに対向する複列の内側転走面55a、56aが形成されている。これら複列の内側転走面55a、56aのうち一方の内側転走面55aはハブ輪55の外周に一体形成され、他方の内側転走面56aは、ハブ輪55の内側転走面55aから軸方向に延びる円筒状の小径段部55bに圧入された内輪56の外周に形成されている。そして、複列のボール53、53がこれら両転走面間にそれぞれ収容され、保持器57、57によって転動自在に保持されている。
ハブ輪55は、外周に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ54を一体に有し、小径段部55bの端部を径方向外方に塑性変形して加締部58が形成されている。この加締部58によって前記内輪56が軸方向に固定されている。内方部材52は、このハブ輪55と内輪56を指す。そして、外方部材51の端部にはシール59が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から軸受内部に雨水やダスト等が侵入するのを防止している。
内輪56の外径にはエンコーダ60が圧入されている。このエンコーダ60は、磁性金属板により断面L字形で円環状に形成された支持環61と、この支持環61の側面に添着されたエンコーダ本体62とで構成されている。このエンコーダ本体62は、フェライトの粉末を混入させたゴム等の永久磁石からなり、円周方向にS極とN極とが交互に等間隔に着磁されている。
外方部材51のインナー側の開口端部には有底の円筒状のカバー63が外嵌固定され、外方部材51の開口部を閉塞している。このカバー63は、合成樹脂を射出成形してなる有底円筒状のカバー本体64と、このカバー本体64の開口部に結合された嵌合筒65とからなる。この嵌合筒65は、耐食性を有するステンレス鋼板をプレス成形して断面L字形の円環状に形成されている。そして、カバー本体64の射出成形時にモールドすることにより、このカバー本体64に一体化されている。
カバー本体64の径方向外方部には軸方向に突出する突部66が形成され、この突部66に、前記エンコーダ60に対応する位置に挿入孔67が形成されている。この挿入孔67内に盲栓68を介して図示しないセンサが包埋されたホルダが挿入される。このホルダは、ホール素子、磁気抵抗素子(MR素子)等、磁束の流れ方向に応じて特性を変化させる磁気検出素子およびこの磁気検出素子の出力波形を整える波形整形回路が組み込まれたIC等からなり、車輪の回転速度を検出してその回転数を制御する自動車のアンチロックブレーキシステム(ABS)を構成している(例えば、特許文献1参照。)。
特開2001−318105号公報
こうした車輪用軸受装置では、内輪56の外径にエンコーダ60を圧入固定する構造であるため部品点数が多くなると共に、少なくともエンコーダ60を収容するスペースを要し、車輪用軸受装置の軸方向におけるコンパクト化が難しいという問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、部品点数を減らし、かつ軸方向のコンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的としている。
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記加締部の端面に周方向に等間隔に配列された凹凸部が形成され、この凹凸部が回転速度センサに所定の軸方向すきまを介して対峙され、前記ハブ輪の回転に伴って当該凹凸部の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化して前記車輪の回転速度が検出される。
このように、ハブ輪の小径段部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、加締部の端面に周方向に等間隔に配列された凹凸部が形成され、この凹凸部が回転速度センサに所定の軸方向すきまを介して対峙され、ハブ輪の回転に伴って当該凹凸部の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化して車輪の回転速度が検出されるので、部品点数を減らし、かつ軸方向のコンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記凹凸部が前記加締部と同時に塑性加工によって形成されていれば、加工工数を削減して低コスト化を図ることができる。
また、請求項3に記載の発明のように、前記凹凸部が放射状に延びる直線からなる凸部と凹部で構成されていても良い。
また、請求項4に記載の発明のように、前記凹凸部が径方向外方に所定の捩れ角をもって延びる凸部と凹部とで構成されていても良いし、また、請求項5に記載の発明のように、前記凹凸部が径方向外方にスパイラル状の曲線からなる凸部と凹部とで構成されていても良い。このように、凹凸部が径方向外方に傾斜して形成されていれば、被検出部の歯面長さが実質的に長くなり、加締部と同時に塑性加工によって形成する場合、パンチに生ずる面圧が低減され、パンチの寿命が伸びると共に、凹凸部の形状が正確に、かつ精度良く形成され、高精度な信号が出力される。
また、請求項6に記載の発明のように、前記加締部の端面に所定の幅で平坦面が形成されていれば、被検出部の範囲を確保して検出精度を高めることができる。
また、請求項7に記載の発明のように、前記凹凸部の深さが前記加締部の幅の0.3〜0.6の範囲に設定されていれば、出力信号の波形が正確な矩形状が得られ、所望の検出精度を確保することができると共に、加締部の強度を確保して所望の軸力を得ることができる。
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記加締部の端面に周方向に等間隔に配列された凹凸部が形成され、この凹凸部が回転速度センサに所定の軸方向すきまを介して対峙され、前記ハブ輪の回転に伴って当該凹凸部の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化して前記車輪の回転速度が検出されるので、部品点数を減らし、かつ軸方向のコンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
外周に懸架装置に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面に対向する一方の内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入され、外周に前記複列の外側転走面に対向する他方の内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、前記ハブ輪の小径段部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、前記加締部の端面に所定の幅で平坦面が形成され、周方向に等間隔に配列された凹凸部が前記加締部と同時に塑性加工によって形成されると共に、この凹凸部が放射状に延びる直線からなる凸部と凹部で構成され、回転速度センサに所定の軸方向すきまを介して対峙されて前記ハブ輪の回転に伴って当該凹凸部の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化して前記車輪の回転速度が検出される。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1の検出部を示す要部拡大図、図3は、図1の加締部を示す正面図、図4は、図1の加締部の加工工程を示す説明図、図5(a)は、図3の加締部の変形例を示す正面図、(b)は、図3の加締部の他の変形例を示す正面図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図1の左側)、中央寄り側をインナー側(図1の右側)という。
この車輪用軸受装置は従動輪側の第3世代と称され、内方部材1と外方部材2、および両部材1、2間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)3、3とを備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
ハブ輪4は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、この車輪取付フランジ6の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト6aが植設されている。このハブ輪4の外周には一方(アウター側)の内側転走面4aと、この内側転走面4aから肩部4cを介して軸方向に延びる軸状の小径段部4bが形成されている。そして、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成された内輪5がこの小径段部4bに所定のシメシロを介して圧入され、内輪5の小端面5cをハブ輪4の肩部4cに突き当てた状態で、小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて加締部7が形成されている。すなわち、この加締部7とハブ輪4の肩部4cとで内輪5を挟持し、ハブ輪4に対して内輪5が軸方向に固定されている。加締部7は内輪5のインナー側の外郭に沿って密着した状態で形成され、内輪5の大端面5bを押え付けて所望の軸力を確保することができる。
外方部材2は、外周に車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。そして、それぞれの転走面2a、4aと2a、5a間に複列の転動体3、3が収容され、保持器8、8により転動自在に保持されている。また、外方部材2と内方部材1との間に形成される環状空間の開口部にはシール9、10が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面4aをはじめ、アウター側のシール9が摺接する車輪取付フランジ6の基部6bから小径段部4bに亙り高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、加締部7は、鍛造後の素材表面硬さのままの未焼入れ部とされている。
一方、内輪5および転動体3はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。また、外方部材2は、前記ハブ輪4と同様、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面2a、2aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
なお、ここでは、ハブ輪4の外周に直接内側転走面4aが形成された第3世代構造からなる車輪用軸受装置を例示したが、本発明に係る車輪用軸受装置はこうした構造に限定されず、例えば、ハブ輪の小径段部に一対の内輪が圧入された、第1世代あるいは第2世代構造であっても良い。また、転動体3、3をボールとした複列アンギュラ玉軸受で構成された車輪用軸受装置を例示したが、これに限らず転動体に円すいころを使用した複列円すいころ軸受で構成されていても良い。
ここで、加締部7の端面に凹凸部11が形成されている。この凹凸部11は、周方向に等間隔に配列され、加締部7と同時に塑性加工によって形成されている。そして、図2に拡大して示すように、凹凸部11に所定の軸方向すきま(エアギャップ)を介して回転速度センサ12が対峙されている。これにより、ハブ輪4の回転に伴って凹凸部11の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化し、車輪の回転速度を検出することができる。
本実施形態では、加締部7の端面に所定の幅Wで平坦面7aが形成されている。これにより、被検出部の範囲を確保して検出精度を高めることができる。また、凹凸部11は、図3に示すように、凸部11aと凹部11bが放射状に形成されている。ここで、凹部11bの深さ(凸部11aの高さ)hは、加締部11の幅Hの0.3〜0.6の範囲に設定されている。凹部11bの深さhが加締部11の幅Hの0.3未満では出力信号の波形が正確な矩形状にならず検出精度が低下し、また、凹部11bの深さhが加締部11の幅Hの0.6を超えると、加締部7の強度が低下すると共に、所望の軸力を得ることが難しくなる。
次に、図4を用いて、本発明に係る加締部7の加工方法を説明する。
ハブ輪4は、複数のノックピン13が立設された基台14上に、車輪取付フランジ6のアウター側の側面6cが当接した状態で縦型に載置され、車輪取付フランジ6に圧入されるハブボルト6aの挿入孔6dにノックピン13が嵌挿されることにより支持固定されている。これにより、新たな固定手段を設けることなく基台14上にハブ輪4を支持固定することができる。
また、塑性加工によって形成される小径段部4bの加締部7は、予め塑性加工前に円筒部7’に形成されている。加締工具15は、一端面の中央部に鼻部16が突設され、この鼻部16の周縁から外周部に亙って凹凸部11を塑性加工するための歯形17が形成されたパンチ18と、中心軸Aがハブ輪4の軸心Lに対して所定の傾斜角αが付与された揺動軸19とを備えている。パンチ18は、加締加工時にその位相がハブ輪4に対してずれないように、例えば、キー等の手段によって回転不可に揺動軸19に嵌着されている。ここでは、傾斜角αは4〜6°の範囲に設定されている。
パンチ18の鼻部16は、この円筒部7’の内径に対して所定の傾斜角βをもって円筒部7’の端部に衝合するように形成されている。ここでは、傾斜角βは15〜35°の範囲に設定されている。
そして、加締工具15をハブ輪4の円筒部7’に進入させ、パンチ18を円筒部7’の端部に所定の加工力で押し当てると共に、ハブ輪4の軸心Lに一致した主軸(図示せず)を回転させることにより、加締工具15に揺動運動を発生させ、所謂揺動加締によって加締部7が形成され、同時に加締部7の端面に凹凸部11が形成される。
こうした加締工具15を採用し、一体型のパンチ18によって、加締部7と、この加締部7の端面に凹凸部11とを同時に塑性加工によって形成するようにしたので、加工工数を削減して低コスト化を図ると共に、加締部7や凹凸部11に有害なバリが発生するのを防止して製品品質を向上させることができる。そして、部品点数を減らし、かつ軸方向のコンパクト化を図った車輪用軸受装置を提供することができる。
図5は、前述した加締部7の変形例を示している。(a)に示す加締部20は、その端面に所定の幅Wからなる平坦面20aが形成されると共に、凹凸部21が加締部20と同時に塑性加工によって形成されている。この凹凸部21は、径方向外方に所定の捩れ角θをもって延びる凸部21aと凹部21bとで構成されている。また、(b)に示す加締部22は、その端面に所定の幅Wからなる平坦面22aが形成されると共に、径方向外方にスパイラル状の曲線からなる凸部23aと凹部23bとで構成された凹凸部23が加締部22と同時に塑性加工によって形成されている。このように、凹凸部21、23が径方向外方に傾斜して形成されていれば、平坦面20a、22aの幅Wにおける凹凸部21、23の歯面長さL1、L2が実質的に長くなり、揺動加締時のパンチ(図示せず)に生ずる面圧が低減され、パンチの寿命が伸びると共に、凹凸部21、23の形状が正確に、かつ精度良く形成され、高精度な信号が出力される。なお、ここでは、凹凸部21、23が加締部20、22と同時に塑性加工によって形成されたものを例示したが、これに限らず、加締部20、22を形成した後に、別途切削加工によって形成するようにしても良い。
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
本発明に係る車輪用軸受装置は、ハブ輪の小径段部に内輪が圧入され、小径段部の端部を揺動加締によって形成された加締部によって内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置に適用することができる。
本発明に係る車輪用軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図1の検出部を示す要部拡大図である。 図1の加締部を示す正面図である。 図1の加締部の加工工程を示す説明図である。 (a)は、図3の加締部の変形例を示す正面図である。 (b)は、図3の加締部の他の変形例を示す正面図である。 従来の車輪用軸受装置を示す縦断面図である。
符号の説明
1・・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
2・・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
2a・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
2b・・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
3・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
4・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
4a、5a・・・・・・・・・・・・内側転走面
4b・・・・・・・・・・・・・・・小径段部
4c・・・・・・・・・・・・・・・肩部
5・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
5b・・・・・・・・・・・・・・・大端面
5c・・・・・・・・・・・・・・・小端面
6・・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
6a・・・・・・・・・・・・・・・ハブボルト
6b・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのインナー側の基部
6c・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジのアウター側の側面
6d・・・・・・・・・・・・・・・挿入孔
7、20、22・・・・・・・・・・加締部
7’・・・・・・・・・・・・・・・円筒部
7a、20a、22a・・・・・・・平坦面
8・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
9、10・・・・・・・・・・・・・シール
11、21、23・・・・・・・・・凹凸部
11a、21a、23a・・・・・・凸部
11b、21b、23b・・・・・・凹部
12・・・・・・・・・・・・・・・回転速度センサ
13・・・・・・・・・・・・・・・ノックピン
14・・・・・・・・・・・・・・・基台
15・・・・・・・・・・・・・・・加締工具
16・・・・・・・・・・・・・・・鼻部
17・・・・・・・・・・・・・・・歯形
18・・・・・・・・・・・・・・・パンチ
19・・・・・・・・・・・・・・・揺動軸
51・・・・・・・・・・・・・・・外方部材
51a・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
51b・・・・・・・・・・・・・・車体取付フランジ
52・・・・・・・・・・・・・・・内方部材
53・・・・・・・・・・・・・・・ボール
54・・・・・・・・・・・・・・・車輪取付フランジ
55・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪
55a、56a・・・・・・・・・・内側転走面
55b・・・・・・・・・・・・・・小径段部
56・・・・・・・・・・・・・・・内輪
57・・・・・・・・・・・・・・・保持器
58・・・・・・・・・・・・・・・加締部
59・・・・・・・・・・・・・・・シール
60・・・・・・・・・・・・・・・エンコーダ
61・・・・・・・・・・・・・・・支持環
62・・・・・・・・・・・・・・・エンコーダ本体
63・・・・・・・・・・・・・・・カバー
64・・・・・・・・・・・・・・・カバー本体
65・・・・・・・・・・・・・・・嵌合筒
66・・・・・・・・・・・・・・・突部
67・・・・・・・・・・・・・・・挿入孔
68・・・・・・・・・・・・・・・盲栓
A・・・・・・・・・・・・・・・・加締工具の中心軸
L・・・・・・・・・・・・・・・・ハブ輪の軸心
L1、L2・・・・・・・・・・・・歯面長さ
W・・・・・・・・・・・・・・・・平坦面の幅
α・・・・・・・・・・・・・・・・揺動軸の傾斜角
β・・・・・・・・・・・・・・・・パンチの鼻部の傾斜角
θ・・・・・・・・・・・・・・・・捩れ角

Claims (7)

  1. 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
    一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
    この内方部材と前記外方部材の転走面間に転動自在に収容された複列の転動体とを備え、
    前記ハブ輪の小径段部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部により前記内輪が軸方向に固定された車輪用軸受装置において、
    前記加締部の端面に周方向に等間隔に配列された凹凸部が形成され、この凹凸部が回転速度センサに所定の軸方向すきまを介して対峙され、前記ハブ輪の回転に伴って当該凹凸部の特性が周方向に交互に、かつ等間隔に変化して前記車輪の回転速度が検出されることを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 前記凹凸部が前記加締部と同時に塑性加工によって形成されている請求項1に記載の車輪用軸受装置。
  3. 前記凹凸部が放射状に延びる直線からなる凸部と凹部で構成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  4. 前記凹凸部が径方向外方に所定の捩れ角をもって延びる凸部と凹部とで構成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  5. 前記凹凸部が径方向外方にスパイラル状の曲線からなる凸部と凹部とで構成されている請求項1または2に記載の車輪用軸受装置。
  6. 前記加締部の端面に所定の幅で平坦面が形成されている請求項1乃至5いずれかに記載の車輪用軸受装置。
  7. 前記凹凸部の深さが前記加締部の幅の0.3〜0.6の範囲に設定されている請求項1乃至6いずれかに記載の車輪用軸受装置。
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JP2013193091A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Daihen Corp 溶接システムおよびリモートコントローラ

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