JP2014234880A - 転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】性能の低下を抑制できる転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】転がり軸受ユニットは、懸架装置の支持部材に接続される。転がり軸受ユニットは、所定の軸の周囲に配置される内輪部材と、内輪部材の周囲に配置される外輪部材と、内輪部材と外輪部材との間に配置される転動体と、軸と平行な方向に関して一側を向く第１側面、及び軸を囲むように第１側面に配置された複数の歯部を含み、第１側面と支持部材に支持される磁気センサとが対向するように内輪部材の外周面に支持されるトーンホイールと、外輪部材と支持部材との間に配置されたシール部材と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪支持用の転がり軸受ユニットに関する。

自動車の車輪は、転がり軸受ユニットを介して懸架装置に支持され、転がりユニットは、懸架装置の部材（例えばナックル）に接続される。転がり軸受ユニットにおいて、例えば特許文献１から特許文献３に開示されているような、車輪の回転速度を検出可能な転がり軸受ユニットが知られている。

中国実用新案第２０２５６０８１１号 米国特許第６０４５２６７号 特開２０００−２１１３０２号

転がり軸受ユニットにおいて、転動体が配置される空間に異物が侵入すると、その転がり軸受ユニットの性能が低下する可能性がある。そのため、シール部材を用いて異物の侵入を抑制することが考えられる。一方、シール部材が配置される位置によっては、車輪の回転速度を検出する検出システムの構造などが制約を受けてしまう可能性がある。その結果、その検出システムの検出精度が低下する可能性がある。

本発明は、性能の低下を抑制できる転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の転がり軸受ユニットは、懸架装置の支持部材に接続される転がり軸受ユニットであって、所定の軸の周囲に配置される内輪部材と、前記内輪部材の周囲に配置される外輪部材と、前記内輪部材と前記外輪部材との間に配置される転動体と、前記軸と平行な方向に関して一側を向く第１側面、及び前記軸を囲むように前記第１側面に配置された複数の歯部を含み、前記第１側面と前記支持部材に支持される磁気センサとが対向するように前記内輪部材の外周面に支持されるトーンホイールと、前記外輪部材と前記支持部材との間に配置されたシール部材と、を備える。

従って、外輪部材と支持部材との間に配置されたシール部材によって、転動体が配置される内輪部材と外輪部材との間の空間に異物が侵入することが抑制される。シール部材は外輪部材と支持部材との間に配置されるため、そのシール部材によって、内輪部材に支持されるトーンホイールの構造、又はトーンホイールが配置される位置が制約を受けてしまうことが抑制される。そのため、磁気センサの検出精度の低下が抑制され、転がり軸受ユニットの性能の低下が抑制される。

本発明の転がり軸受ユニットでは、前記軸と平行な方向に関して、前記トーンホイールの前記第１側面は、前記支持部材と対向する前記内輪部材の内端面、及び前記支持部材と対向する前記外輪部材の内端面よりも前記磁気センサに近い位置に配置される。

従って、トーンホイールと支持部材に支持されている磁気センサとの距離（センサギャップ）が短くなり、磁気センサの検出精度の低下が抑制される。また、内輪部材及び外輪部材が鋼などの磁性体で製造される場合、トーンホイール（歯部）が内輪部材及び外輪部材よりも磁気センサ側に突出するように配置されることによって、磁気センサの検出精度の低下が抑制される。

本発明の転がり軸受ユニットでは、前記内輪部材の内端面は平坦であり、前記支持部材の平坦面と間隙を介して対向する。

従って、内輪部材と支持部材との距離が短くなり、漏洩磁束が少なく、トーンホイールと磁気センサとの間において効率良い磁気回路が形成される。

本発明の転がり軸受ユニットでは、前記内輪部材は、前記軸の周囲に配置されるハブと、前記ハブの外周面に設けられた凹部に配置される内輪と、を含み、前記凹部の内面は、前記軸と平行な方向に関して一側を向く第１内側面と、前記軸と平行な方向に関して他側を向き、間隙を介して前記第１内側面と対向可能な第２内側面と、を含み、前記ハブは、前記第２内側面を含み、前記第１内側面との間において前記内輪を挟むように塑性変形された加締め部を有し、前記内輪部材の内端面は、前記加締め部に配置される。

従って、内輪は、加締め部によってハブに良好に固定される。

本発明の転がり軸受ユニットでは、前記ハブは、前記軸と平行な方向に関して前記内端面よりも前記磁気センサから離れた端面を有し、前記加締め部は、前記内端面と前記端面とを結ぶ接続面を有し、前記トーンホイールは、前記内輪に嵌められ、前記軸と平行な方向に関して、前記第１側面の反対側を向く前記トーンホイールの第２側面は、前記加締め部の前記接続面と前記ハブの前記端面との境界よりも前記磁気センサから離れた位置に配置される。

従って、加締め部によってハブに固定されている内輪のフープストレス（円周方向応力）は、その内輪に嵌められるトーンホイールによって低減（緩和）される。

本発明の転がり軸受ユニットでは、前記トーンホイールは、前記内輪部材の外周面と接触する内周面と前記第１側面とを有する環状の本体部を含み、前記歯部は、前記軸を中心として前記第１側面の周方向に複数配置され、前記軸と直交する面内における前記内周面の形状は、円形であり、前記面内において前記内周面の中心が前記軸に一致するように、前記内周面が加工されている。

従って、複数の歯部の中心と内周面の中心とが一致することにより、トーンホイールの回転に伴う磁束密度の変化を磁気センサで検出する場合、累積ピッチ誤差の発生が抑制される。これにより、磁気センサの検出精度の低下が抑制される。

本発明の転がり軸受ユニットによれば、性能の低下が抑制される。

図１は、本実施形態に係る転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。 図２は、図１の一部を拡大した図である。 図３−１は、本実施形態に係るハブに対する内輪の固定方法の一例を説明するための図である。 図３−２は、本実施形態に係るハブに対する内輪の固定方法の一例を説明するための図である。 図３−３は、本実施形態に係るハブに対する内輪の固定方法の一例を説明するための図である。 図４は、本実施形態に係るトーンホイールの一例を示す斜視図である。 図５は、本実施形態に係るトーンホイールの製造方法の一例を説明するための図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。所定面内の一方向をＸ軸方向、所定面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。Ｘ軸は、ＹＺ平面と直交する。Ｙ軸は、ＸＺ平面と直交する。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。

図１は、本実施形態に係る転がり軸受ユニット１の一例を示す断面図であり、図２は、図１の一部を拡大した図である。転がり軸受ユニット１は、車輪支持用の転がり軸受ユニットであって、自動車の車輪を回転可能に支持し、本実施形態においては、自動車の従動輪を回転可能に支持する。転がり軸受ユニット１は、前輪駆動の自動車（ＦＦ車）の場合、後輪を支持し、後輪駆動の自動車（ＦＲ車）の場合、前輪を支持する。転がり軸受ユニット１の少なくとも一部が車輪と接続され、転がり軸受ユニット１の少なくとも一部が自動車の懸架装置と接続される。自動車の車輪は、転がり軸受ユニット１を介して懸架装置に支持される。転がり軸受ユニット１を、ハブベアリング１と称してもよい。

図１及び図２において、車輪の軸（回転軸）Ｊは、Ｘ軸と平行である。自動車の幅方向は、Ｘ軸方向であり、＋Ｘ側は車体側（内側）であり、−Ｘ側は車輪側（外側）である。

転がり軸受ユニット１は、懸架装置の部材１０に接続される。部材１０は、例えばナックルを含み、転がり軸受ユニット１を支持する。以下の説明において、転がり軸受ユニット１が接続される懸架装置の部材１０（例えばナックル）を適宜、支持部材１０と称する。支持部材１０は、例えば鋼に代表される磁性体製である。

図１及び図２において、転がり軸受ユニット１は、軸Ｊの周囲に配置される内輪部材２３と、内輪部材２３の周囲に配置される外輪（外輪部材）４と、内輪部材２３と外輪４との間に配置される転動体５と、内輪部材２３に支持されるトーンホイール７と、外輪４と支持部材１０との間に配置されたシール部材３０とを備えている。

支持部材１０には、磁気センサ８が支持される。トーンホイール７は、磁気センサ８と対向するように内輪部材２３に支持される。トーンホイール７及び磁気センサ８を含む検出システム６によって、車輪の回転速度が検出される。

内輪部材２３は、ハブ２と内輪３とを含む。ハブ２は、軸Ｊの周囲に配置され、軸Ｊを中心にθＸ方向に回転可能である。ハブ２は、車輪（不図示）と接続されるフランジ部２Ｆを有する。Ｘ軸方向に関して、フランジ部２Ｆは、ハブ２の中心よりも−Ｘ側（外側）に配置され、車輪を支持可能である。フランジ部２Ｆと車輪とは、ボルトなどの固定部材９により固定され、ハブ２は、車輪に接続された状態で、車輪と一緒に回転する。内輪３は、ハブ２の周囲に配置され、軸Ｊを中心にθＸ方向に回転可能である。内輪３は、ハブ２に接続（固定）され、ハブ２と内輪３とは一緒に回転可能である。なお、駆動輪の場合、ハブ２は中空構造であり、中空部は、駆動シャフト（等速ジョイントの軸部、不図示）と接続される。駆動シャフトの作動により、ハブ２は回転する。

外輪４は、ハブ２及び内輪３の周囲に配置され、懸架装置の支持部材１０と接続される。本実施形態において、支持部材１０は、ナックルを含み、外輪４は、支持部材１０（ナックル）と接続されるフランジ部４Ｆを有する。

転動体５は、内輪部材２３と外輪４との間に配置され、本実施形態においては、ハブ２と外輪４との間、及び内輪３と外輪４との間のそれぞれに配置される。転動体５は、ハブ２と外輪４との間に配置される複数の転動体５Ａと、内輪３と外輪４との間に配置される複数の転動体５Ｂとを含む。複数の転動体５Ａはそれぞれ、ハブ２と外輪４との間において転がり、複数の転動体５Ｂはそれぞれ、内輪３と外輪４との間において転がる。転動体５（転動体５Ａ及び転動体５Ｂ）はそれぞれ、保持器５Ｈに保持される。本実施形態において、転動体５は、玉であるが、ころ（テーパころ）でもよい。例えば、重量が大きい自動車に転がり軸受ユニット１を適用する場合、転動体５としてテーパころが使用されてもよい。

ハブ２は、転動体５Ａの少なくとも一部が配置される凹部１１と、内輪３が配置される凹部１２とを有し、凹部１１及び凹部１２のそれぞれは、軸Ｊを囲むように、ハブ２の外周面に設けられる。Ｘ軸方向に関して、凹部１１は、フランジ部２Ｆよりも＋Ｘ側（内側）に配置され、凹部１２は、フランジ部２Ｆ及び凹部１１よりも＋Ｘ側（内側）に配置される。凹部１１の内側に、転動体５Ａの少なくとも一部が配置される。以下の説明において、凹部１１を適宜、内輪軌道１１と称する。

内輪３は、転動体５Ｂの少なくとも一部が配置される凹部１３を有し、凹部１３は、軸Ｊを囲むように、内輪３の外周面に設けられる。Ｘ軸方向に関して、凹部１３は、内輪軌道１１よりも＋Ｘ側（内側）に配置され、凹部１３の内側に、転動体５Ｂの少なくとも一部が配置される。以下の説明において、凹部１３を適宜、内輪軌道１３と称する。

外輪４は、転動体５Ａの少なくとも一部が配置される凹部１４と、転動体５Ｂの少なくとも一部が配置される凹部１５とを有し、凹部１４及び凹部１５のそれぞれは、軸Ｊを囲むように、外輪４の内周面に設けられる。Ｘ軸方向に関して、凹部１５は、凹部１４よりも＋Ｘ側（内側）に配置される。凹部１４の内側に、転動体５Ａの少なくとも一部が配置され、凹部１５の内側に、転動体５Ｂの少なくとも一部が配置される。以下の説明において、凹部１４を適宜、外輪軌道１４と称し、凹部１５を適宜、外輪軌道１５と称する。

転動体５Ａは、内輪軌道１１と外輪軌道１４との間に配置され、転動体５Ｂは、内輪軌道１３と外輪軌道１５との間に配置される。

内輪３は、ハブ２の外周面に設けられた凹部１２の内側に配置され、ハブ２に固定される。凹部１２の内面は、＋Ｘ側（内側）を向く第１内側面１２Ａと、−Ｘ側（外側）を向き、間隙を介して第１内側面１２Ａと対向可能な第２内側面１２Ｂと、第１内側面１２Ａと第２内側面１２Ｂとを結ぶように配置され、軸Ｊに対する放射方向に関して外側を向く支持面１２Ｃとを含む。内輪３は、第１内側面１２Ａと対向する側面３Ａと、第２内側面１２Ｂと対向する側面３Ｂと、支持面１２Ｃと対向する内周面３Ｃとを有する。側面３Ａは、−Ｘ側（外側）を向き、側面３Ｂは、＋Ｘ側（内側）を向く。第１内側面１２Ａと側面３Ａとは接触し、第２内側面１２Ｂと側面３Ｂとは接触し、支持面１２Ｃと内周面３Ｃとは接触する。本実施形態において、内輪３は、第１内側面１２Ａと第２内側面１２Ｂとに挟まれることによって、ハブ２に固定される。

図３−１、図３−２、及び図３−３は、内輪３をハブ２に固定する方法の一例を示す模式図である。本実施形態においは、揺動加締め方法により、内輪３がハブ２に固定される。揺動鍛造装置１００によって、ハブ２の少なくとも一部が冷間条件で塑性加工されることにより、内輪３がハブ２に固定される。

図３−１に示すように、塑性加工前において、ハブ２は、内輪３の側面３Ｂよりも＋Ｘ側に突出する円筒状の部分２０を有する。塑性加工前において、ハブ２には第１内側面１２Ａ及び支持面１２Ｃが設けられており、第１内側面１２Ａと側面３Ａとが接触し、支持面１２Ｃと内周面３Ｃとが接触するように、内輪３がハブ２に嵌められる。図３−２に示すように、揺動鍛造装置１００により、部分２０が軸Ｊに対する放射方向に関して外側に折り曲げられる。揺動鍛造装置１００は、部分２０を外側に折り曲げて、ハブ２の少なくとも一部を塑性変形させる。これにより、図３−３に示すように、第１内側面１２Ａとの間で内輪３を挟む第２内側面１２Ｂを有する部分２０が形成される。以下の説明において、部分２０を適宜、加締め部２０、と称する。また、揺動鍛造装置１００にはリベッティング機も含む。

加締め部２０は、第２内側面１２Ｂを含み、第１内側面１２Ａとの間において内輪３を挟むように塑性変形されたハブ２の一部分である。加締め部２０によって、内輪３がハブ２に固定される。

図１及び図２において、トーンホイール７は、円環状であり、軸Ｊ及び内輪３の周囲に配置され、回転軸Ｊを中心にθＸ方向に回転可能である。トーンホイール７は、内輪３に嵌められ、トーンホイール７を内輪３に嵌めることによって、トーンホイール７が内輪３に接続（固定）される。トーンホイール７と内輪３とは一緒に回転可能であり、車輪が回転すると、トーンホイール７も回転する。

図４は、本実施形態に係るトーンホイール７の一例を示す斜視図である。図１、図２、及び図４に示すように、トーンホイール７は、＋Ｘ側（内側）を向く第１側面７Ａと、第１側面７Ａの反対側の−Ｘ側（外側）を向く第２側面７Ｂと、軸Ｊを囲むように配置される内周面７Ｃとを有する。また、トーンホイール７は、第１側面７Ａに配置された複数の歯部１７を有し、複数の歯部１７は、軸Ｊを囲むように、間隔をあけて配置される。本実施形態において、複数の歯部１７は、軸Ｊの周囲において、等間隔で配置される。すなわち、歯部１７は、トーンホイール７（軸Ｊ）の周方向に等間隔で複数配置される。

本実施形態において、歯部１７は、第１側面７Ａから＋Ｘ方向に突出するように配置される。歯部１７を、凸部１７と称してもよいし、山部１７と称してもよい。歯部１７と、その歯部１７に隣り合う歯部１７との間に凹部１８が形成される。凹部１８を、谷部１８と称してもよい。

すなわち、本実施形態において、トーンホイール７は、転がり軸受ユニット１のアキシアル方向に突出する歯部（凸部）１７を有する、所謂、アキシアルタイプ（アキシアル方向歯型タイプ）のトーンホイール７である。

本実施形態において、トーンホイール７は、第１側面７Ａと第２側面７Ｂと内周面７Ｃとを有する環状（円環状）の本体部７０を有する。本体部７０と歯部１７とは一体である。

トーンホイール７は、金属を含む磁性体である。本実施形態において、トーンホイール７は、鋼製であり、焼結により成型される。トーンホイール７が、鉄系の焼結合金で製造されてもよい。また、アキシアル方向歯型タイプであることを生かし、複数の成型を並べ、同時に複数のトーンホイール７を成型する多数個取りを行ってもよい。

磁気センサ８は、歯部１７が配置されているトーンホイール７の第１側面７Ａと対向するように配置される。トーンホイール７は、第１側面７Ａと支持部材１０に支持される磁気センサ８とが対向するように、内輪３の外周面３Ｄに支持される。上述のように、トーンホイール７を内輪３に嵌めることによって、トーンホイール７が内輪３に固定される。内輪３の外周面３Ｄとトーンホイール７の内周面７Ｃとが接触する。

図２に示すように、磁気センサ８は、磁石８Ｍと、磁石８Ｍに接続された鉄芯８Ａと、鉄芯８Ａの周囲に配置されるコイル８Ｃとを含む。磁石８Ｍは、鉄芯８Ａよりも＋Ｘ側に配置され、鉄芯８Ａの−Ｘ側の先端部８Ｐは、トーンホイール７と近接対向している。先端部８Ｐは、検出部８Ｐとして機能する。

磁石８Ｍ、鉄芯８Ａ、及びコイル８Ｃは、合成樹脂８Ｈで覆われる（モールドされる）。磁石８Ｍと鉄芯８Ａとコイル８Ｃと合成樹脂８Ｈとは一体であり、合成樹脂８Ｈは、磁石８Ｍ、鉄芯８Ａ、及びコイル８Ｃを保持するセンサホルダとして機能する。磁気センサ８は、棒状であり、支持部材１０に形成された孔（貫通孔）１０Ｈに配置される。磁気センサ８（合成樹脂８Ｈ）の外周面と、孔１０Ｈの内周面との間にシール部材３１が配置される。本実施形態においては、合成樹脂８Ｈの外周面に凹部（溝）が形成され、その凹部と孔１０Ｈの内周面との間にシール部材３１が配置される。シール部材３１は、磁気センサ８を囲むように配置されるＯリングを含む。磁気センサ８は、磁石８Ｍの周囲に支持部材１０が配置され、磁気センサ８の検出部（先端部）８Ｐの周囲に支持部材１０が配置されないように、支持部材１０（孔１０Ｈ）に支持される。

車輪が回転すると、トーンホイール７も回転し、検出部８Ｐと対向する位置に歯部１７と凹部１８とが交互に配置される。磁気センサ８は、検出部８Ｐと対向する位置に交互に配置される歯部１７と凹部１８とを検出することによって、車輪の回転速度を検出する。検出部８Ｐと対向する位置に歯部１７と凹部１８とが交互に配置されることにより、鉄芯８Ａを通過する磁束密度が変化し、コイル８Ｃの起電圧が変化する。このコイル８Ｃから出力される起電圧の周波数により、車輪の回転速度が検出される。このように、本実施形態においては、トーンホイール７及び磁気センサ８を含む検出システム６により、車輪の回転速度が検出される。検出された回転速度は、アンチロックブレーキ装置の制御、又はトラクションコントロール装置の制御に使用される。

本実施形態において、磁気センサ８は、検出対象物のトーンホイール７に働きかけることなく、トーンホイール７の回転により変化する磁束密度の変化を直接検出することによって回転速度を検出するパッシブ型センサである。なお、トーンホイール７の回転により変化する磁束密度の変化を検出可能な磁気センサ８の一例が、例えば特開平０６−１７４７３６号公報に開示されている。

シール部材３０は、転動体５が配置される内輪部材２３と外輪４との間の空間に異物（雨水、泥など）が侵入することを抑制し、転動体５の潤滑剤が外部に漏出することを抑制する。シール部材３０は、外輪４と支持部材１０との間に配置され、外輪４の周囲に配置されるＯリングを含む。軸Ｊに対する放射方向に関して、シール部材３０は、トーンホイール７（検出システム６）よりも外側に配置される。

支持部材１０は、＋Ｘ側（内側）を向く外輪４（フランジ部４Ｆ）の側面４Ａと対向する対向面１０Ａと、軸Ｊに対する放射方向に関して外側を向く外輪４の外周面４Ｂと対向する内周面１０Ｂとを有する。対向面１０Ａは、ＹＺ平面と平行であり、内周面１０Ｂは、軸Ｊ（Ｘ軸）と平行である。側面４Ａと対向面１０Ａとは接触し、外周面４Ｂと内周面１０Ｂとは接触する。ＸＺ平面と平行な断面において、対向面１０Ａと内周面１０Ｂとがなす角度は、ほぼ９０度であり、対向面１０Ａと内周面１０Ｂとの間にコーナー部１０Ｋが形成される。コーナー部１０Ｋは、面取りされた面取り部を含み、シール部材３０は、コーナー部１０Ｋ（面取り部）と外輪４との間に配置される。

本実施形態において、外輪４は、側面４Ａよりも＋Ｘ側（内側）に突出する凸部４Ｐを有し、外周面４Ｂは、凸部４Ｐに配置される。また、凸部４Ｐは、トーンホイール７の外周面７Ｄと対向する内周面４Ｃを有し、内周面４Ｃと外周面７Ｄとは平行である。本実施形態において、内周面４Ｃ及び外周面７Ｄは、軸Ｊ（Ｘ軸）と平行である。外輪４（凸部４Ｐ）の内周面４Ｃと、トーンホイール７の外周面７Ｄとの間に間隙が形成され、内周面４Ｃと外周面７Ｄとは、間隙を介して対向する。内周面４Ｃと外周面７Ｄとの間隙の寸法は、十分に小さい。

なお、シール部材３０は、側面４Ａと対向面１０Ａとの間に配置されてもよい。その場合、側面４Ａ及び対向面１０Ａの一方又は両方に、シール部材（Ｏリング）３０を配置するための溝が形成されてもよい。なお、例えば側面４Ａに溝を形成することによって外輪４（フランジ部４Ｆ）の強度の低下が懸念される場合、例えばフランジ部４Ｆの肉厚を大きく（厚く）してもよい。なお、シール部材３０は、外周面４Ｂと内周面１０Ｂとの間に配置されてもよい。その場合、外周面４Ｂ及び内周面１０Ｂの一方又は両方に、シール部材（Ｏリング）３０を配置するための溝が形成されてもよい。なお、例えば外周面４Ｂに溝を形成することによって外輪４（凸部４Ｐ）の強度の低下が懸念される場合、例えば凸部４Ｐの肉厚（軸Ｊに対する放射方向に関する寸法）を大きく（厚く）してもよい。なお、コーナー部１０Ｋと外輪４との間にシール部材（Ｏリング）３０が配置されることにより、溝の形成が省略可能である。そのため、加工コストが抑制される。また、溝の形成が省略されることにより、外輪４及び支持部材１０の強度が低下することが抑制される。また、溝の形成が省略されることにより、例えばフランジ部４Ｆの肉厚を厚くしたり、凸部４Ｐの肉厚を厚くしたりする必要が無くなる。

図１に示すように、本実施形態において、ハブ２と外輪４との間にシール部材１６が配置される。シール部材１６は、転動体５（５Ａ、５Ｂ）よりも−Ｘ側（外側）に配置され、転動体５の周囲に外部から異物（雨水、泥など）が浸入することを抑制し、転動体５の潤滑剤が外部に漏出することを抑制する。

本実施形態において、Ｘ軸方向に関して、トーンホイール７の第１側面７Ａは、支持部材１０と対向する内輪部材２３の内端面２Ｔ、及び支持部材１０と対向する外輪４の内端面４Ｔよりも磁気センサ８に近い位置に配置される。すなわち、第１側面７Ａは、内端面２Ｔ及び内端面４Ｔよりも＋Ｘ側（内側）に配置される。

内端面２Ｔは、＋Ｘ側（内側）を向く内輪部材２３の表面のうち、最も＋Ｘ側（内側）に配置される領域を含み、ハブ２に配置される。換言すれば、内輪部材２３の内端面２Ｔは、ハブ２の内端面を含む。本実施形態において、内端面２Ｔは、加締め部２０に配置される。

内端面４Ｔは、＋Ｘ側（内側）を向く外輪４の表面のうち、最も＋Ｘ側（内側）に配置される領域を含み、本実施形態においては、凸部４Ｐに配置される。

上述のように、本実施形態において、磁気センサ８は、パッシブ型センサであるため、磁気センサ８の検出精度（検出感度）の低下を抑制するために、トーンホイール７と磁気センサ８との距離（センサギャップ）を小さくすることが有効である。本実施形態においては、トーンホイール７の第１側面７Ａが、内輪部材２３の内端面２Ｔ、及び外輪４の内端面４Ｔよりも＋Ｘ側（内側）に配置されるため、トーンホイール７と磁気センサ８との距離（センサギャップ）を小さくすることができる。したがって、磁気センサ８の検出精度（検出感度）の低下が抑制される。

また、内輪部材２３及び外輪４が鋼などの磁性体で製造されている場合、トーンホイール７（歯部１７）が内輪部材２３及び外輪４よりも＋Ｘ側に突出するように配置されることによって、磁気センサ８の検出精度の低下が抑制される。すなわち、トーンホイール７（歯部１７）の周囲に、内輪部材２３及び外輪４が配置されないようにすることによって、検出システム６の検出精度の低下が抑制される。

トーンホイール７の少なくとも一部を内輪部材２３及び外輪４よりも＋Ｘ側に突出するように配置する場合、転動体５が配置される内輪部材２３と外輪４との間の空間に異物が侵入することを抑制するためのシール部材を、内輪部材２３と外輪４との間に配置することが困難となる可能性がある。一方、シール部材を、内輪部材２３と外輪４との間に配置しようとすると、トーンホイール７の少なくとも一部を内輪部材２３及び外輪４よりも＋Ｘ側に突出させることが困難となる可能性がある。本実施形態においては、外輪４と支持部材１０との間にシール部材３０が配置される。これにより、シール部材３０が、トーンホイール７の構造、又はトーンホイール７が配置される位置を制約してしまうことが抑制される。すなわち、シール部材３０が外輪４と支持部材１０との間に配置されることによって、トーンホイール７の構造及び位置の自由度が制約されることが抑制される。

本実施形態において、内輪部材２３の内端面２Ｔは、平坦（平坦面）であり、軸Ｊ（Ｘ軸）と直交するＹＺ平面と平行である。本実施形態において、Ｘ軸方向に関して、内輪部材２３の内端面２Ｔは、外輪４の内端面４Ｔよりも、支持部材１０に配置された磁気センサ８に近い位置に配置される。換言すれば、内端面２Ｔは、内端面４Ｔよりも＋Ｘ側（内側）に配置される。支持部材１０は、内端面２Ｔと対向する対向面１０Ｔを有する。対向面１０Ｔは、平坦（平坦面）であり、ＹＺ平面と平行である。すなわち、内端面２Ｔと対向面１０Ｔとは平行である。内輪部材２３の内端面２Ｔと、支持部材１０の対向面１０Ｔとの間に間隙が形成され、内端面２Ｔと対向面１０Ｔとは、間隙を介して対向する。内端面２Ｔと対向面１０Ｔとの間隙の寸法は、十分に小さい。

内端面２Ｔは、加締め部２０に配置される。図３を参照して説明したような揺動鍛造装置１００によって、内端面２Ｔが平坦となるように、加締め部２０が加工されてもよい。なお、揺動鍛造装置１００によって加締め部２０が形成された後、内端面２Ｔが平坦となるように、揺動鍛造装置１００とは別の加工装置によって加締め部２０が加工されてもよい。また、支持部材１０の対向面１０Ｔが平坦となるように、加工装置によって支持部材１０が加工されてもよい。また、対向面１０Ｔの加工を容易にするため、対向面１０Ｔは円環状あるいは円柱状としてもよい。

図２に示すように、磁気センサ８とトーンホイール７との間に、ラインＭＧ１で示すような磁気回路、及びラインＭＧ２で示すような磁気回路が形成される。本実施形態において、磁気回路ＭＧ１は、磁気センサ８の先端部（検出部）８Ｐ、支持部材１０、外輪４（凸部４Ｐ）、及びトーンホイール７を磁束が通るように形成される。磁気回路ＭＧ２は、磁気センサ８の先端部（検出部）８Ｐ、支持部材１０、内輪部材２３（内輪３及びハブ２の加締め部２０）、及びトーンホイール７を磁束が通るように形成される。

パッシブ型センサである磁気センサ８においては、トーンホール７と対向する磁気センサ８の先端部（検出部）８Ｐを磁束が通るように磁気回路が形成されることが好ましい。上述したように、本実施形態においては、磁気センサ８は、磁石８Ｍの周囲に支持部材１０が配置され、−Ｘ側の磁気センサ８の先端部８Ｐの周囲に支持部材１０が配置されないように、支持部材１０に支持される。そのため、磁気回路ＭＧ１の磁束及び磁気回路ＭＧ２の磁束が、磁気センサ８の先端部８Ｐを通ることができる。

また、上述したように、本実施形態においては、トーンホイール７の第１側面７Ａが、内輪部材２３の内端面２Ｔ及び外輪４の内端面４Ｔよりも＋Ｘ側に配置される。そのため、磁気センサ８には、歯部（凸部１７、山部）１７を通る磁束が到達し、凹部（谷部）１８などから漏れる磁気が磁気センサ８に到達することが抑制される。

また、上述したように、本実施形態において、トーンホイール７の外周面７Ｄと外輪４（凸部４Ｐ）の内周面４Ｃとの間隙は十分に小さい。そのため、磁気回路ＭＧ１の磁束はトーンホイール７の外周面７Ｄ及び外輪４の内周面４Ｃを通り、磁気回路ＭＧ１の磁束が転動体５を通ることが抑制される。例えば、外輪４を通った磁束が、転動体５を通った後、内輪部材２３を通る場合、その磁束により、外輪軌道１５又は転動体５に磁性体の異物（例えば硬い酸化摩耗粉）が付着し易くなる可能性がある。外輪軌道１５又は転動体５に異物が付着すると、転がり軸受ユニット１の転がり摩耗寿命が短くなってしまう可能性がある。本実施形態においては、転動体５（転動体５Ｂ）よりも＋Ｘ側（トーンホイール７側及び磁気センサ８側）にトーンホイール７の外周面７Ｄと外輪４（凸部４Ｐ）の内周面４Ｃとの間隙が設けられ、その間隙の寸法が十分に小さいので、磁束が転動体５を通ることが抑制される。したがって、転がり摩耗寿命が短くなってしまうことが抑制される。

なお、外周面７Ｄと内周面４Ｃとの間隙が十分に小さいとは、外輪４（凸部４Ｐ）の寸法公差、トーンホイール７の寸法公差、及び内輪部材２３に作用するモーメントに起因するトーンホイール７と外輪４（凸部４Ｐ）との相対的な位置関係（相対的な傾斜）を考慮して定められた、外周面７Ｄと内周面４Ｃとが接触しない範囲における最小間隙の寸法をいう。

また、上述したように、本実施形態において、内輪部材２３（加締め部２０）の内端面２Ｔと支持部材１０の対向面１０Ｔとの間隙は十分に小さく、対向する面積は広い。そのため、磁気回路ＭＧ２の磁束は内輪部材２３（加締め部２０）の内端面２Ｔ及び支持部材１０の対向面１０Ｔを通り、磁気回路ＭＧ２の磁束が転動体５を通ることが抑制される。例えば、内輪３を通った磁束が、転動体５を通った後、外輪４を通る場合、玉と軌道面の曲率は僅かに異なるだけなので、接触楕円の近傍は玉と軌道面が極めて近接しており、漏洩磁束があるので、その漏洩磁束により、内輪軌道１３又は転動体５に磁性体の異物（例えば硬い酸化摩耗粉）が付着し易くなる可能性がある。内輪軌道１３又は転動体５に異物が付着すると、転がり軸受ユニット１の転がり摩耗寿命が短くなってしまう可能性がある。本実施形態においては、転動体５（転動体５Ｂ）よりも＋Ｘ側（トーンホイール７側及び磁気センサ８側）に内輪部材２３（加締め部２０）の内端面２Ｔと支持部材１０の対向面１０Ｔとの間隙が設けられ、その間隙の寸法が十分に小さいので、磁束が転動体５を通ることが抑制される。したがって、転がり摩耗寿命が短くなってしまうことが抑制される。

なお、内端面２Ｔと対向面１０Ｔとの間隙が十分に小さいとは、内輪部材２３の寸法公差、支持部材１０の寸法公差、及び内輪部材２３に作用するモーメントに起因する内輪部材２３と支持部材１０との相対的な位置関係（相対的な傾斜）を考慮して定められた、内端面２Ｔと対向面１０Ｔとが接触しない範囲における最小間隙の寸法をいう。

本実施形態において、ハブ２は、軸Ｊに対する放射方向に関して内端面２Ｔの内側に配置された端面２Ｓを有する。Ｘ軸方向に関して、端面２Ｓは、内端面２Ｔよりも磁気センサ８から離れた位置に配置される。すなわち、端面２Ｓは、内端面２Ｔよりも−Ｘ側（外側）に配置される。

加締め部２０は、第２内側面１２Ｂと、内端面２Ｔと、内端面２Ｔと端面２Ｓとを結ぶ接続面２Ｕとを含む。接続面２Ｕは、軸Ｊを囲むように配置される。本実施形態において、Ｘ軸方向に関して、トーンホイール７の第２側面７Ｂは、加締め部２０の接続面２Ｕとハブ２の端面２Ｓとの境界２Ｋよりも、磁気センサ８から離れた位置に配置される。すなわち、第２側面７Ｂは、接続面２Ｕと端面２Ｓとの境界２Ｋよりも、−Ｘ側（外側）に配置される。

上述のように、本実施形態においては、冷間条件において揺動鍛造装置１００を用いる揺動加締め方法によりハブ２の一部が塑性変形され、その塑性変形によって形成された加締め部２０により内輪３がハブ２に固定される。この場合、内輪３が膨張して、その内輪３のフープストレス（円周方向応力）が増大する可能性がある。

本実施形態においては、内輪３にトーンホイール７が嵌め込まれている。これにより、内輪３の応力場は圧縮方向に移り、内輪３のフープストレスが低減される。本実施形態においては、トーンホイール７の第２側面７Ｂが、接続面２Ｕと端面２Ｓとの境界２Ｋよりも、−Ｘ側（外側）に配置される。これにより、内輪軌道１３に圧縮応力が付与され、内輪３のフープストレスが低減（緩和）される。したがって、転がり軸受寿命が短くなることが抑制される。

図５は、本実施形態に係るトーンホイール７の製造方法の一例を示す図である。歯部１７は、軸Ｊを中心として第１側面７Ａの周方向に複数配置される。軸Ｊと直交するＹＺ平面内におけるトーンホイール７の内周面７Ｃの形状は、円形である。本実施形態においては、ＹＺ平面において、内周面７Ｃの中心が軸Ｊ（複数の歯部１７の中心）に一致するように、内周面７Ｃが加工される。換言すれば、周方向に配置される複数の歯部１７を基準として、内周面７Ｃが加工される。

内周面７Ｃの加工は、切削加工を含む。内周面７Ｃの加工は、トーンホイール７のサイジング（ならし加工）の後に行われてもよい。図５に示すように、内周面７Ｃの加工は、固定部材５０を凹部（谷部）１８に配置して、トーンホイール７を固定することと、トーンホイール７が固定された状態で、内周面７Ｃに切削工具５１を接触させて、その内周面７Ｃを切削することと、を含む。固定部材５０は、チャック装置のチャック爪を含み、軸Ｊに対する放射方向に関して外側に向かって細くなるテーパ状である。固定部材５０は、凸部（山部）１７と接触するように、凹部１８に配置される。これにより、凸部（歯部）１７を基準とした芯出しが可能となる。

複数の歯部１７の中心は、例えば軸Ｊに面する歯部１７の内端部１７Ｔを結ぶ仮想線（仮想円）の中心を含む。内端部１７Ｔは、固定部材５０（チャック爪）と接触する部分を含む。

なお、図５に示す例では、固定部材５０は、トーンホイール７の中心側から凹部１８に挿入されている。固定部材５０が、トーンホイール７の外側から凹部１８に挿入されてもよい。その場合、複数の歯部１７の中心は、歯部１７の外端部１７Ｓを結ぶ仮想線（仮想円）の中心を含む。外端部１７Ｓは、固定部材５０（チャック爪）と接触する部分を含む。

なお、内周面７Ｃの加工が、研削加工を含んでもよい。すなわち、内周面７Ｃの加工が、固定部材５０でトーンホイール７を固定することと、トーンホイール７が固定された状態で、内周面７Ｃに砥石を接触させて、その内周面７Ｃを研削することと、を含んでもよい。

上述のように、トーンホイール７は、焼結により成型され、内周面７Ｃと外周面３Ｄとが接触するように内輪３に嵌められるため、内周面７Ｃに関して高い加工精度（形状精度）が要求される。本実施形態においては、焼結によりトーンホイール７を成型した後、内周面７Ｃが所望の形状となるように、その内周面７Ｃが加工される。また、本実施形態において、トーンホイール７は、アキシアルタイプ（アキシアル方向歯型タイプ）である。磁気センサ８が対向する複数の歯部１７の中心と、内輪３の外周面３Ｄに支持される内周面７Ｃの中心とが一致しないと、トーンホイール７の回転に伴う磁束密度の変化を磁気センサ８で検出する場合、累積ピッチ誤差が発生する可能性がある。本実施形態においては、複数の歯部１７の中心と内周面７Ｃの中心とが一致するように、歯部１７を基準として内周面７Ｃが加工されるため、累積ピッチ誤差の発生が抑制される。これにより、磁気センサ８の検出精度の低下が抑制される。

以上説明したように、本実施形態によれば、外輪４と支持部材１０との間にシール部材３０が配置されるので、転動体５が配置される内輪部材２３と外輪４との間の空間に異物が侵入することが抑制される。シール部材３０は外輪４と支持部材１０との間に配置されるため、そのシール部材３０によって、内輪部材２３に支持されるトーンホイール７の構造、又はトーンホイール７が配置される位置が制約を受けてしまうことが抑制される。本実施形態においては、トーンホイール７の少なくとも一部が内輪部材２３の内端面２Ｔ及び外輪４の内端面４Ｔよりも＋Ｘ側（磁気センサ８側）に配置されるように、トーンホイール７が内輪部材２３に支持される。そのため、磁気センサ８の検出精度の低下が抑制され、転がり軸受ユニット１の性能の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、Ｘ軸方向に関して、トーンホイール７の第１側面７Ａは、内輪部材２３の内端面２Ｔ、及び外輪４の内端面４Ｔよりも磁気センサ８に近い位置に配置される。これにより、トーンホイール７と磁気センサ８との距離（センサギャップ）が短くなり、その結果、磁気センサ８の検出精度の低下が抑制される。また、内輪部材２３及び外輪４が鋼などの磁性体で製造される場合、トーンホイール７（歯部１７）が内輪部材２３及び外輪４よりも磁気センサ８側に突出するように配置されることによって、磁気センサ８の検出精度の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、内周面４Ｃと外周面７Ｄとの間隙の寸法が十分に小さいため、漏洩磁束が少なく、トーンホイール７と磁気センサ８との間において、効率良い磁気回路ＭＧ１が形成される。また、本実施形態においては、内端面２Ｔと対向面１０Ｔとの間隙の寸法が十分に小さいため、漏洩磁束が少なく、トーンホイール７と磁気センサ８との間において、効率良い磁気回路ＭＧ２が形成される。

また、本実施形態においては、内輪部材２３は、ハブ２と内輪３とを含み、内輪３は、加締め部２０によって第１側面１２Ａと第２側面１２Ｂとの間に挟まれるように凹部１２に配置される。これにより、内輪３は、ハブ２に良好に固定される。

また、本実施形態においては、トーンホイール７は、内輪３に嵌め込まれることによって内輪３と固定され、トーンホイール７の第２側面７Ｂが、加締め部２０の接続面２Ｕとハブ２の端面２Ｓとの境界２Ｋよりも−Ｘ側（外側）に配置される。これにより、内輪３のフープストレスは、そのトーンホイール７によって低減（緩和）される。

また、本実施形態においては、複数の歯部１７の中心と内周面７Ｃの中心とが一致するように、それら複数の歯部１７を基準として内周面７Ｃが加工されるので、トーンホイール７の回転に伴う磁束密度の変化を磁気センサ８で検出する場合、累積ピッチ誤差の発生が抑制される。これにより、磁気センサ８の検出精度の低下が抑制される。

１ 転がり軸受ユニット
２ ハブ
２Ｋ 境界
２Ｓ 端面
２Ｔ 内端面
２Ｕ 接続面
３ 内輪
３Ｄ 外周面
４ 外輪
４Ｔ 内端面
５ 転動体
７ トーンホイール
７Ａ 第１側面
７Ｂ 第２側面
７Ｃ 内周面
７Ｄ 外周面
８ 磁気センサ
１０ 支持部材
１０Ｔ 対向面
１２ 凹部
１２Ａ 第１内側面
１２Ｂ 第２内側面
１７ 歯部
２０ 加締め部
２３ 内輪部材
３０ シール部材
７０ 本体部

Claims (6)

1. 懸架装置の支持部材に接続される転がり軸受ユニットであって、
   所定の軸の周囲に配置される内輪部材と、
   前記内輪部材の周囲に配置される外輪部材と、
   前記内輪部材と前記外輪部材との間に配置される転動体と、
   前記軸と平行な方向に関して一側を向く第１側面、及び前記軸を囲むように前記第１側面に配置された複数の歯部を含み、前記第１側面と前記支持部材に支持される磁気センサとが対向するように前記内輪部材の外周面に支持されるトーンホイールと、
   前記外輪部材と前記支持部材との間に配置されたシール部材と、を備える転がり軸受ユニット。
2. 前記軸と平行な方向に関して、前記トーンホイールの前記第１側面は、前記支持部材と対向する前記内輪部材の内端面、及び前記支持部材と対向する前記外輪部材の内端面よりも前記磁気センサに近い位置に配置される請求項１に記載の転がり軸受ユニット。
3. 前記内輪部材の内端面は平坦であり、前記支持部材の平坦面と間隙を介して対向する請求項２に記載の転がり軸受ユニット。
4. 前記内輪部材は、前記軸の周囲に配置されるハブと、前記ハブの外周面に設けられた凹部に配置される内輪と、を含み、
   前記凹部の内面は、前記軸と平行な方向に関して一側を向く第１内側面と、前記軸と平行な方向に関して他側を向き、間隙を介して前記第１内側面と対向可能な第２内側面と、を含み、
   前記ハブは、前記第２内側面を含み、前記第１内側面との間において前記内輪を挟むように塑性変形された加締め部を有し、
   前記内輪部材の内端面は、前記加締め部に配置される請求項３に記載の転がり軸受ユニット。
5. 前記ハブは、前記軸と平行な方向に関して前記内端面よりも前記磁気センサから離れた端面を有し、
   前記加締め部は、前記内端面と前記端面とを結ぶ接続面を有し、
   前記トーンホイールは、前記内輪に嵌められ、
   前記軸と平行な方向に関して、前記第１側面の反対側を向く前記トーンホイールの第２側面は、前記加締め部の前記接続面と前記ハブの前記端面との境界よりも前記磁気センサから離れた位置に配置される請求項４に記載の転がり軸受ユニット。
6. 前記トーンホイールは、前記内輪部材の外周面と接触する内周面と前記第１側面とを有する環状の本体部を含み、
   前記歯部は、前記軸を中心として前記第１側面の周方向に複数配置され、
   前記軸と直交する面内における前記内周面の形状は、円形であり、
   前記面内において前記内周面の中心が前記軸に一致するように、前記内周面が加工されている請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の転がり軸受ユニット。