JP2015172408A - 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット - Google Patents

回転速度検出装置付転がり軸受ユニット Download PDF

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Abstract

【課題】キャップによる密封性を十分に確保できる構造を実現する。
【解決手段】キャップ19aを、有底円筒状のキャップ本体20aと、キャップ本体20aのキャップ円筒部22aの内径側に固定した嵌合芯金44とにより構成する。キャップ本体20aのキャップ底部23aに、軸方向内方のみが開口した状態で形成した、有底円筒状のセンサ保持筒46を設ける。嵌合芯金44の芯金底部54のうちの、軸方向に関してエンコーダ13aと対向する位置に芯金貫通孔55を形成する。センサ保持筒46を、その中間部を芯金貫通孔55の内側に配置した状態で挿通する。そして、嵌合芯金44の芯金円筒部47の外周面を、外輪2の軸方向内端部内周面に直接内嵌固定した状態で、センサ保持筒46の軸方向外端面を、エンコーダ13aに近接対向させる。
【選択図】図2

Description

この発明は、自動車の車輪(従動輪)を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの改良に関する。
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、転がり軸受ユニットを使用する。又、アンチロックブレーキシステム(ABS)又はトラクションコントロールシステム(TCS)を制御する為には、車輪の回転速度を検出する必要がある。この為、前記転がり軸受ユニットに回転速度検出装置を組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにより、前記車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する事が、近年広く行われる様になっている。
この様な目的で使用される回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの従来構造の1例として、特許文献1には、図7、8に示す様な構造が記載されている。この従来構造の回転速度検出装置付転がり軸受ユニット1は、静止輪である外輪2の内径側に、回転輪であるハブ3を、回転自在に支持している。
このうちの外輪2は、内周面に複列の外輪軌道4a、4bを、外周面に静止側フランジ5を、それぞれ有する。又、前記外輪2は、使用状態で、懸架装置を構成する図示しないナックルに支持されて回転しない。
前記ハブ3は、ハブ本体6と内輪7とを組み合わせて成るもので、外周面に複列の内輪軌道8a、8bを有し、前記外輪2の内径側にこの外輪2と同心に支持されている。具体的には、前記ハブ本体6の外周面の軸方向中間部に軸方向外側列の内輪軌道8aを直接形成すると共に、同じく軸方向内端(軸方向に関して内とは、懸架装置に組み付けた状態で車体の幅方向中央寄りとなる側を言い、反対に軸方向に関して外とは、車体の幅方向外寄りとなる側を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。)寄り部分に形成した小径段部9に、外周面に軸方向内側列の内輪軌道8bを形成した前記内輪7を外嵌固定している。そして、前記ハブ本体6の軸方向内端部を径方向外方に塑性変形させて形成したかしめ部10により、前記内輪7の軸方向内端面を抑え付けている。又、前記ハブ本体6の軸方向外端部で、前記外輪2の軸方向外端開口部よりも軸方向外方に突出した部分には、車輪を支持する為の回転側フランジ11を設けている。
又、前記両外輪軌道4a、4bと前記両内輪軌道8a、8bとの間には、それぞれ複数個ずつの転動体12、12を設け、前記外輪2の内径側に、前記ハブ3を回転自在に支持している。
又、前記内輪7の外周面の軸方向内端部で、前記内輪軌道8bから軸方向内方に外れた部分には、エンコーダ13を外嵌固定している。このエンコーダ13は、磁性金属板により断面略L字形で全体を円環状に形成した支持環14と、この支持環14を構成する円輪部15の側面に添着したエンコーダ本体16とを組み合わせて成る。このエンコーダ本体16は、フェライト粉末を混入したゴム磁石等の永久磁石により全体を円輪状に形成したもので、軸方向に着磁すると共に、着磁の向きを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。従って、前記エンコーダ本体16の被検出面である軸方向内側面には、S極とN極とが交互に且つ等間隔で配置されている。
又、前記外輪2の軸方向外端開口部と前記ハブ本体6の軸方向中間部外周面との間に、シールリング17を設置すると共に、前記外輪2の軸方向内端開口部にキャップ19を装着している。これにより、前記各転動体12、12及び前記エンコーダ13を設置した空間18の軸方向両端開口部を塞ぎ、この空間18内に封入したグリースが外部空間に漏洩したり、又は外部空間に存在する異物が、この空間18内に侵入したりする事を防止している。
前記キャップ19は、合成樹脂を射出成形する事により造られた有底円筒状のキャップ本体20と、非磁性金属板をプレス成形する事により断面L字形で全体を円環状に形成した嵌合環21とから構成されている。このうちのキャップ本体20は、キャップ円筒部22と、このキャップ円筒部22の軸方向内端開口部を塞いだキャップ底部23とから成る。このうちのキャップ円筒部22の先端部の内径側部分には、前記嵌合環21が固定(モールド)されている。又、前記キャップ底部23の径方向外寄り部分には、他の部分に比べて軸方向内方に膨出した(軸方向厚さ寸法が大きくなった)取付部24が設けられている。この取付部24のうち、前記エンコーダ13(エンコーダ本体16)の被検出面と軸方向に対向する部分には、軸方向に貫通した貫通孔25が形成されている。そして、この貫通孔25内には、非磁性ステンレス鋼板製で、有底円筒状のセンサ挿入環26が内嵌されている。このセンサ挿入環26は、前記キャップ本体20の射出成形時に、インサート成形により、前記取付部24に埋め込まれている。更に、この取付部24のうちで、前記貫通孔25から外れた部分には、内周面に雌ねじが形成された取付用ナット27が、やはりインサート成形により埋め込まれている。
前記キャップ19には、回転速度を検出する為のセンサユニット28が支持固定されている。このセンサユニット28は、センサ29と、センサホルダ30とを備えている。このうちのセンサ29は、ホール素子、磁気抵抗素子等の磁気検出素子を検出部に設けたもので、前記エンコーダ13の被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものである。前記センサホルダ30は、合成樹脂を射出成形して成るもので、前記センサ29を保持した挿入部31と、前記キャップ19に固定する為の取付フランジ部32とを備える。この様なセンサユニット28は、前記挿入部31を前記センサ挿入環26内に挿入した状態で、前記取付フランジ部32に形成した通孔を挿通したボルト34の雄ねじ部を、前記取付用ナット27の雌ねじ部に螺合する事により、前記キャップ19(取付部24)に対して固定している。
以上の様な構成を有する従来構造の回転速度検出装置付転がり軸受ユニット1によれば、前記ハブ3に固定した車輪を、前記外輪2を支持した懸架装置に対し回転自在に支持できる。又、車輪の回転に伴って前記ハブ3と共に前記エンコーダ13が回転すると、前記センサ挿入環26の底板部35を介して、このエンコーダ13の被検出面に対向した前記センサ29の検出部の近傍を、このエンコーダ13の被検出面に存在するN極とS極とが交互に通過する。この結果、前記センサ29を構成する磁気検出素子内を流れる磁束の方向が交互に変化し、この磁気検出素子の特性が交互に変化する。この様に磁気検出素子の特性が変化する周波数は、前記ハブ3の回転速度に比例するので、前記センサ29の出力信号を図示しない制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。又、従来構造の場合には、前記センサユニット28を、自動車メーカ等の組立ラインで組み付ける以前の状態であっても、前記エンコーダ13が設置された空間18を、前記キャップ19(及びセンサ挿入環26)によって密閉できる為、このエンコーダ13に異物が付着する事を有効に防止できる。
但し、上述した様な従来構造の場合には、次の様な問題を生じる可能性がある。
即ち、従来構造の場合には、前記キャップ19を製造するのに、例えば図9に示した様な、1組の上型36と下型37を使用する。具体的には、これら上型36と下型37とを軸方向に当接させた状態で画成される、前記キャップ19の外面形状に合致した形状を有するキャビティ38内に、溶融した合成樹脂を送り込む。特に従来構造の場合には、このキャビティ38内に、前記センサ挿入環26をセットした状態で、合成樹脂を送り込む(インサート成形を行う)。又、この様なインサート成形を行う際に、前記センサ挿入環26の設置位置を規制すべく、このセンサ挿入環26を構成する底板部35を、前記下型37の一部に当接させると共に、同じくセンサ挿入環26を構成する円筒部39と鍔部40との連続部である折れ曲がり部41の軸方向内側面(凸曲面)に、前記上型36の一部を突き当てる(食い込ませる)。
上述の様にしてインサート成形を行う場合、前記上型36の前記センサ挿入環26に対する押し付け力に基づき、このセンサ挿入環26の円筒部39が径方向外方に弾性変形する(膨らむ)可能性がある。この様な状態で射出成形を行い、その後、前記キャビティ38からキャップ19を取り出す(上型36による押し付け力が除去される)と、前記円筒部39が弾性的に復元する(小径になる)為、前記円筒部39の外周面と合成樹脂のうちでこの円筒部39の周囲に存在する部分との結合面に隙間が生じる可能性がある。この様な隙間に、水等の異物が侵入した場合、この異物が更に軸方向外方に進んで前記結合面の軸方向内端から前記空間18にまで侵入してしまう可能性がある。
尚、合成樹脂は、冷却されて凝固する際に、体積が減少する事により収縮する事が一般的に知られている。この為、前記キャップ本体20を構成する合成樹脂のうちで、前記円筒部39の周囲に存在する部分が収縮する事で、上述した様な原因で生じる隙間が消滅乃至減少する事も考えられる。但し、前記貫通孔25の内径寸法は通常10mm程度と小径であり、凝固に伴う収縮量は僅かである為、前記隙間を完全に消滅させる事は難しい。
特開2011−80500号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、キャップによる密封性を十分に確保できる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、従動輪用の車輪をナックル等の懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用するもので、外輪と、ハブと、複数個の転動体と、エンコーダと、キャップと、センサユニットとを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない。
前記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を有すると共に、外周面のうちで前記外輪の軸方向外端部よりも軸方向外方に突出した部分に、車輪を支持する為の回転側フランジを有し、前記外輪の内径側に、この外輪と同心に支持される。
前記各転動体は、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられている。
前記エンコーダは、軸方向内側面の磁気特性を円周方向に関して交互に変化させて成り、前記ハブの軸方向内端部にこのハブと同心に支持されている。
前記キャップは、前記外輪の軸方向内端部に装着されて、この外輪の軸方向内端開口部を塞いでいる。
前記センサユニットは、センサと、センサホルダとを備える。
このうちのセンサは、前記エンコーダの被検出面に対向した状態で、このエンコーダの被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
前記センサホルダは、前記センサを保持し、前記キャップのうちで軸方向に関して前記エンコーダと対向する部分に支持されている。
特に本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、前記キャップが、キャップ本体と、嵌合芯金とを有している。
このうちのキャップ本体は、全体が合成樹脂製で、前記嵌合芯金の外面を覆う状態でこの嵌合芯金に結合されており、キャップ円筒部とキャップ底部とから成る有底円筒状に形成されている。又、このキャップ底部には、その内側に前記センサホルダの一部(挿入部)を挿入可能であり、軸方向内方のみが開口すると共に、その軸方向外端部が、前記嵌合芯金を介する事なく前記エンコーダと対向した状態でセンサ保持部が設けられている。
前記嵌合芯金は、全体が金属製であり、芯金円筒部と芯金底部とから成る有底円筒状である。又、前記芯金底部のうちで前記エンコーダと対向する部分に、この芯金底部を軸方向に貫通した芯金貫通孔が形成されている。
上述の様なキャップは、軸方向外方に開口した状態で、前記嵌合芯金の芯金円筒部が、前記外輪の軸方向内端部に内嵌固定される事により、前記外輪の軸方向内端部に組み付けられている。
本発明を実施する場合には、例えば請求項2に記載した発明の様に、前記センサユニットを構成するセンサホルダに、前記センサを保持した挿入部と、この挿入部の基端部に、前記キャップ本体の軸方向内側面に結合固定される取付フランジ部とを設ける。又、前記キャップ底部に、軸方向内方のみが開口した状態でナット保持部を形成する。
又、取付用ナットをこのナット保持部の内側に、例えばモールド等により配置する。
更に、前記挿入部を前記センサ保持部の内側に挿入した状態で、前記取付フランジ部の通孔を挿通したボルトを、前記取付用ナットに螺合する事により、前記センサユニットを前記キャップに対して結合固定する。
又、上述の様な請求項2に記載した発明を実施する場合には、例えば請求項3に記載した発明の様に、前記芯金貫通孔を長孔とする。そして、前記センサ保持部及びナット保持部を、それぞれ前記芯金貫通孔の内側に配置された状態で設ける。
或いは、請求項4に記載した発明の様に、前記センサ保持部を、前記芯金貫通孔の内側に配置する。前記ナット保持部を、その中間部が、前記芯金底部のうちの前記芯金貫通孔とは異なる位置に形成された第二の芯金貫通孔の内側に配置された状態で設ける。
又、本発明を実施する場合に好ましくは、例えば請求項5に記載した発明の様に、前記芯金円筒部を、前記外輪の軸方向内端部に直接嵌合する。
又、請求項5に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項6に記載した発明の様に、前記キャップ円筒部の軸方向外端部内周面に、軸方向外方及び径方向内方に開口した凹溝を全周に亙り形成する。そして、前記キャップ円筒部の軸方向外端面を、前記外輪の軸方向内端面に当接させた状態で、前記芯金円筒部の外周面のうち、前記凹溝と径方向に重畳する部分に、環状のシール部材を外嵌する。そして、このシール部材を、前記外輪の軸方向内端面と前記凹溝の軸方向側面との間で軸方向に圧縮する。
上述の様に構成する本発明によれば、キャップによる密封性を十分に確保できる。
即ち、本発明の場合、キャップ本体に設けたセンサ保持部を、軸方向内方のみに開口した状態に形成している。この為、センサホルダ(挿入部)の外周面と、前記センサ保持部の内周面との間部分の軸方向外端部にまで水等の異物が侵入した場合でも、この異物が転動体やエンコーダを設置した空間に侵入する事がない。即ち、前述した従来構造の場合に問題となる様な、キャップ本体に設けた貫通孔と、この貫通孔に内嵌されたセンサ挿入環との間の、エンコーダを設置した空間に通じる隙間が形成される事はない。従って、本発明によれば、キャップによる密封性を十分に確保できる。
又、請求項2に記載した発明の場合、キャップ本体に形成したナット保持部を軸方向内方のみに開口した状態に形成している。この為、取付用ナットの外周面と、前記ナット保持部の内周面との間部分の軸方向外端部にまで水等の異物が侵入した場合でも、この異物が転動体やエンコーダを設置した空間に侵入する事がない。この結果、キャップによる密封性を十分に確保できる。
又、請求項5に記載した発明の場合、芯金円筒部を、前記外輪の軸方向内端部に直接嵌合している。この為、この芯金円筒部を、合成樹脂製のキャップ本体のキャップ円筒部を介して、前記外輪の軸方向内端部に嵌合する場合の様に、使用によりキャップ円筒部が変形し、外輪の内周面とキャップ円筒部の外周面との間に隙間が生じてしまう様な事がない。
従って、キャップによる密封性を十分に確保できる。
そして、請求項6に記載した発明の様に、前記芯金円筒部の外周面のうち、前記キャップ円筒部の軸方向外端部内周面に形成した凹溝と径方向に重畳する位置に、環状のシール部材を外嵌すれば、前記芯金円筒部の外周面と外輪の軸方向内端部の内周面との嵌合部分に、水等の異物が侵入する事を有効に防止できる。
本発明の実施の形態の第1例を示す、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを示す断面図。 同じく、センサユニットを省略した状態で示す、図1のB部に相当する図。 同じく、キャップ本体のうちのセンサ保持部及びナット保持部を、軸方向内側から見た図。 本発明の実施の形態の第2例を示す、図2と同様の図。 同第3例を示す、図2と同様の図。 同じく、図3と同様の図。 従来構造の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを示す断面図。 同じく図7のA部拡大図。 同じくキャップの製造工程を説明する為に示す、金型の部分断面図。
[実施の形態の第1例]
図1〜3は、請求項1〜3、5〜6に対応する本発明の実施の形態の第1例を示している。尚、本例の特徴は、外輪2の軸方向内端開口部を塞ぐキャップ19aの構造を工夫した点にある。その他の部分の構成及び作用効果に就いては、前述した従来構造の場合と基本的には同じであるので、重複する図示及び説明は省略又は簡略にし、以下、本例の特徴部分及び先に説明しなかった部分を中心に説明する。
本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニット1aは、従動輪である車輪をナックル等の懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出するものであり、静止輪である外輪2の内径側に、回転輪であるハブ3を、複数個の転動体12、12を介して、回転自在に支持している。
前記外輪2及び前記ハブ3を構成するハブ本体6は、S53C等の中炭素鋼製で、少なくとも各軌道4a、4b、8aの表面に、高周波焼き入れ等の硬化処理が施されている。一方、前記ハブ3を構成する内輪7及び前記各転動体12、12は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼製であり、例えば、ずぶ焼き入れによる硬化処理が施されている。尚、使用する転動体12としては、前記図1に示した様な玉に限らない。本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニット1aを、重量が嵩む自動車用として使用する場合には、転動体12として、円すいころを使用する事もできる。
又、前記内輪7の外周面の軸方向内端部(図1の右端部)には、エンコーダ13aが外嵌固定(圧入固定)されている。このエンコーダ13aは、支持環14aと、エンコーダ本体16aとから構成されている。このうちの支持環14aは、SUS430等のフェライト系ステンレス鋼板や防錆処理が施されたSPCC等の冷間圧延鋼板に、プレス加工を施す事により、断面略L字形で全体を円環状に形成されている。又、前記支持環14aは、筒状の嵌合筒部42と、この嵌合筒部42の軸方向外端部(図1の左端部)から径方向外方に折れ曲がる状態で設けられた外向鍔部43と、前記嵌合筒部42の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がる状態で設けられた円輪部15aとから構成されている。又、前記嵌合筒部42は、軸方向外半部に設けられ、前記内輪7の軸方向内端部に直接外嵌される小径部と、軸方向内半部に設けられ、軸方向内側に向かう程外径寸法が大きくなる方向に傾斜したテーパ部とを備えている。又、前記エンコーダ本体16aは、フェライト粉末等の磁性体を混入したゴム磁石又はプラスチック磁石等の永久磁石により全体を円輪状に形成したもので、軸方向に着磁すると共に、着磁の向きを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。そして、この様なエンコーダ本体16aを、前記円輪部15aの軸方向内側面に添着した状態で、このエンコーダ本体16aの軸方向内側面(被検出面)を、前記ハブ本体6の軸方向内端部に形成されたかしめ部10の径方向外方に位置させている。
前記外輪2の軸方向内端部に装着された前記キャップ19aは、合成樹脂製のキャップ本体20aと、このキャップ本体20aの内側に配置された金属製の嵌合芯金44と、このキャップ本体20aの内部に配置(インサート)された取付用ナット27aとから構成されている。
このうちのキャップ本体20aは、例えばポリアミド66樹脂に、グラスファイバーを適宜加えたポリアミド樹脂混合材料を、射出成形する事により造られている。ポリアミド樹脂に、非晶性芳香族ポリアミド樹脂(変性ポリアミド6T/6I)、低吸水脂肪族ポリアミド樹脂(ポリアミド11樹脂、ポリアミド12樹脂、ポリアミド610樹脂、ポリアミド612樹脂)を適宜加えれば、より耐水性及び耐塩化カルシウム性を向上させる事ができる。
この様にして造られる合成樹脂製の前記キャップ本体20aは、前記嵌合芯金44の外面全体を覆う状態でこの嵌合芯金44に結合されており、キャップ円筒部22aと、このキャップ円筒部22aの軸方向内端開口部を塞いだキャップ底部23aとを備える、有底円筒状に形成されている。
前記キャップ円筒部22aの軸方向外端部内周面には、軸方向外方及び径方向内方に開口した、断面矩形状の凹溝45が全周に亙り形成されている。又、前記キャップ円筒部22aの軸方向外端面のうち、前記凹溝45の軸方向外端開口部よりも外径側部分は、前記外輪2の軸方向内端面に突き当てる為、平坦面状に形成されている。
又、前記キャップ底部23aの円周方向一部に、他の部分よりも軸方向内方に膨出した(軸方向厚さ寸法が大きくなった)取付部24aが設けられている。
又、この取付部24aのうち、組み付け状態で、前記エンコーダ13a(エンコーダ本体16a)の被検出面と軸方向に対向する部分には、特許請求の範囲のセンサ保持部に相当するセンサ保持筒46が、軸方向内方にのみ開口した有底円筒状に形成されている。このセンサ保持筒46は、その内側に後述するセンサユニット28aの挿入部31aを保持する為のものであり、円筒部48と、この円筒部48の軸方向外端開口部を塞ぐ状態で設けられた底部47とから成る。又、この底部47の軸方向に関する厚さ寸法W47を、円筒部48の径方向に関する厚さ寸法W48よりも小さくしている(W47<W48)。具体的には、円筒部48の径方向に関する厚さ寸法W48を、底部47の軸方向に関する厚さ寸法W47の、2〜3倍{W48=(2〜3)W47}としている。この様にして、前記キャップ本体20aを射出成形により形成する際、前記円筒部48と底部47との厚さ寸法の差に起因するヒケの発生を防止している。上述の様なセンサ保持筒46は、後述する嵌合芯金44の芯金貫通孔55の内側の径方向外半部に、その軸方向中間部を挿通すると共に、前記底部47の軸方向外側面を前記エンコーダ13aに近接対向させた状態で配置されている。尚、この様に配置された状態で、前記センサ保持筒46を構成する円筒部48の軸方向外半部の円周方向一部(図1の上方部分)は、前記嵌合芯金44の芯金円筒部53の内周面の一部に固定されると共に、前記円筒部48の軸方向中間部の一部と、前記芯金貫通孔55の円周方向一部(図1の上方部分)とを係合させている。
又、前記取付部24aのうち、前記センサ保持筒46からキャップ底部23aの径方向内方にずれた位置に、特許請求の範囲のナット保持部に相当するナット保持筒49が、軸方向内方にのみ開口した有底円筒状に形成されている。具体的には、このナット保持筒49は、その内側に前記取付用ナット27aを保持する為のものであり、円筒部50と、この円筒部50の軸方向外端開口部を塞ぐ状態で設けられた底部51とから成る。この様なナット保持筒49は、前記嵌合芯金44の芯金貫通孔55の内側の径方向内半部に、その軸方向中間部を挿通した状態で配置されている。又、この様に配置された状態で、前記ナット保持筒49を構成する円筒部50の軸方向中間部の一部と、前記芯金貫通孔55の円周方向一部(図1の下方部分)とを係合させている。
尚、前記センサ保持筒46とナット保持筒49とは、それぞれの円筒部48、50同士の軸方向内端部でのみ連続している。具体的には、前記センサ保持筒46の円筒部48の軸方向内端部と、前記ナット保持筒49の円筒部50の軸方向内端部とを、これらセンサ、ナット各保持筒46、49同士の間部分に設けられた連続部52により連続している。
前記嵌合芯金44は、SPCC、SPCD、或いはSPCE等の冷間圧延鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板、アルミニウム系合金板等の金属板にプレス加工を施す事により、全体を有底円筒状(断面形状が略コ字形のシャーレ状)に形成されている。この様な嵌合芯金44は、芯金円筒部53と、この芯金円筒部53の軸方向内端開口部を塞ぐ芯金底部54とから成る。
この芯金底部54の円周方向の一部で、前記エンコーダ13a(エンコーダ本体16a)の被検出面と軸方向に対向する部分には、径方向に長い長円形状の芯金貫通孔55が、この芯金底部54を軸方向に貫通した状態で形成されている。尚、本例の場合、前記エンコーダ13a(エンコーダ本体16a)の被検出面と、後述するセンサ29aの検出部との間に、前記嵌合芯金44が存在していない。この為、この嵌合芯金44の金属材料は、磁性材製、非磁性材製を問わない。この嵌合芯金44を、安価で、プレス加工が施し易い、SPCE等の深絞り加工用の冷間圧延鋼板により造れば、オーステナイト系ステンレス鋼板等の様に、高価で、プレス加工しにくい非磁性材製金属板により造る場合と比べて、製造コストを抑える事ができる。又、前記嵌合芯金44を、磁性金属板製とすれば、組み付け状態に於いて、前記芯金底部54が、前記センサ29aに対して、前記エンコーダ13aと反対側(軸方向内側)に存在する為、このエンコーダ13aの被検出面から出る磁束の流れを整えて、センサの感度を向上する事ができる。
この様な構成を有する前記嵌合芯金44は、前記キャップ本体20aのキャップ円筒部22aの内径側且つ前記キャップ底部23aの軸方向外側に、前記キャップ本体20aの射出成形時にモールドする事により、このキャップ本体20aに固定されている。
具体的には、前記芯金円筒部53の軸方向内半部は、前記キャップ円筒部22aの内径側に固定されており、同じく軸方向外半部は、このキャップ円筒部22aの軸方向外端面よりも軸方向外方に突出している。又、前記芯金底部54は、その軸方向内側面が、前記キャップ底部23aの軸方向外側面に対して固定されている。この状態で、前記芯金貫通孔55の内側に、前記キャップ本体20aのセンサ保持筒46及びナット保持筒49が、それぞれの軸方向中間部を配置した状態で挿通されている。
前記取付用ナット27aは、内周面に雌ねじ部56が形成された有底円筒状である。又、この取付用ナット27aの外周面のうちの、軸方向2箇所位置に、全周に亙り凹溝57a、57bが形成されている。この様な取付用ナット27aは、前記ナット保持筒49の内側に埋め込まれている。
そして、前記取付用ナット27aが前記キャップ本体20a(ナット保持筒49)に埋め込まれた状態で、前記各凹溝57a、57bの軸方向両側面と、このキャップ本体20aのうち、これら各凹溝57a、57bの内側に充填された部分とが、軸方向に係合する事により、前記取付用ナット27aの前記キャップ本体20aに対する軸方向の相対変位を阻止している。又、前記取付用ナット27aの軸方向内端面は前記取付部24aの軸方向内側面と同一仮想平面上に位置しており、前記雌ねじ部56はこの取付部24aの軸方向内側面に開口している。
尚、本例の場合、前記取付用ナット27aを、軸方向に貫通しない構造(袋ナット)としている。この為、インサート成形時に図9に示す様に雄ねじと螺合させずに済み、インサート成形の作業性を向上できる。一方、取付用ナットを、軸方向に貫通した構造とした場合には、この取付用ナットの内側に樹脂が入り込まない様に、雄ねじと螺合した状態(図9参照)でインサート成形を行う。
又、前記取付用ナット27aの前記キャップ本体20a(ナット保持筒49)に対する固定方法は、インサート成形に限らず、前記キャップ本体20aのナット保持筒49に相当する部分に、有底円筒状で、その内周面に軸方向に長い係止凹溝が形成されたナット挿入孔を予め形成しておき、外周面に軸方向に長い係止凸条等を設けた取付用ナットを、これら係止凸条と前記係止凹溝との位相を合せた状態で圧入したり、又は、内周面に凹溝等が形成されていない有底円筒状に形成したナット挿入孔に、外周面にセレーションの如き軸方向に長い凸条を形成したナットを圧入し、この凸条により、ナット挿入孔の内周面に凹溝を形成して、ナットを係止する事もできる。
上述の様な構成を有するキャップ19aは、前記センサ保持筒46及びナット保持筒49の内周面形状と合致する形状を一部に有する、図9に示した様な、1対の金型(上型36及び下型37)のうちの一方の金型と、前記センサ保持筒46及びナット保持筒49の外周面形状と合致する形状を一部に有する他方の金型とから成る装置を使用し、これら両金型同士の間に画成されるキャビティ38内に前記取付用ナット27a及び前記嵌合芯金44を配置した状態で、射出成形(アキシャルドロー成形)により形成する事ができる。
上述の様な構成を有するキャップ19aは、前記芯金円筒部53の外周面のうち、前記キャップ円筒部22aの凹溝45と径方向に重畳する部分に、特許請求の範囲に記載した環状のシール部材に相当する、断面円形状でゴム製のOリング58を装着(外嵌)した状態で、前記嵌合芯金44の軸方向外半部の外周面を、前記外輪2の軸方向内端部内周面に直接嵌合(金属嵌合)すると共に、前記キャップ円筒部22aの軸方向外端面を、前記外輪2の軸方向内端面に突き当てる事により、この外輪2に組み付けられている。この様に組み付けられた状態で、前記センサ保持筒46の底部47の軸方向外側面は、前記エンコーダ13aの被検出面に対し、所定の軸方向隙間(エアギャップ)を介して、近接対向している。
又、上述の様に組み付けられた状態で、前記Oリング58が、前記凹溝45の軸方向側面と、前記外輪2の軸方向内端面との間で、軸方向に圧縮された状態で挟持される。この為、前記キャップ円筒部22aの軸方向外端面と前記外輪2の軸方向内端面との突き当て部から水等の異物が侵入した場合にも、前記Oリング58によって、この様な異物が、前記芯金円筒部53の外周面と前記外輪2の軸方向内端部内周面との金属嵌合部にまで到達する事が有効に防止される。
又、本例の場合、前記キャップ19aのうち、前記キャップ本体20aと嵌合芯金44との結合面(両部材20a、44同士の境界面)の端部が、外部に露出していない。又、唯一のこの結合面の端部(凹溝45の軸方向側面の径方向内端部に相当する部分)は、前記Oリング58により封止されている。この為、前記結合面に隙間が生じた場合でも、この隙間を伝って前記異物が、前記空間18に入り込む事を有効に防止できる。
又、本例の場合には、上述の様な構成を有するキャップ19aに対し、回転速度を検出する為のセンサユニット28aを支持固定している。このセンサユニット28aは、センサ29aと、センサホルダ30aと、挿入部31aと、取付フランジ部32aとを備えている。このうちのセンサ29aは、ホール素子、磁気抵抗素子等の磁気検出素子を検出部に設置したもので、前記エンコーダ13aの被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものである。前記センサホルダ30aは、ポリアミド樹脂等の合成樹脂を射出成形して成るもので、前記挿入部31aと、前記取付フランジ部32aとを備える。このうちの挿入部31aは、先端部(軸方向外端部)に前記センサ29aを保持し、前記センサ保持筒46の内径寸法と同じか或いは僅かに小さな外径寸法を有する。
又、前記取付フランジ部32aは、前記センサホルダ30a(センサ29a)を前記キャップ19aに固定する為のものであって、前記挿入部31aの基端部に設けられている。この様なセンサユニット28aは、この挿入部31aを前記センサ保持筒46内に直接挿入した状態で、前記取付フランジ部32aに形成した通孔59に内嵌したスリーブ60を挿通したボルト34の雄ねじ部33を、前記取付用ナット27aの雌ねじ部56に螺合する事により、前記キャップ19a(取付部24a)に対して固定する。
又、前記センサユニット28aを前記キャップ19aに支持固定した状態で、前記挿入部31aの先端面(軸方向外端面)と、前記センサ保持筒46の底部47の軸方向内側面とは、軸方向に関する微小隙間を介して近接対向するか、又は当接した状態となる。そして、この様な状態で、前記挿入部31aの先端部に保持された前記センサ29a(の検出部)が、前記底部47を介して、前記エンコーダ13aの被検出面に対向する。
以上の様な構成を有する本例の場合にも、前記ハブ3に固定した車輪を、前記外輪2を支持した懸架装置に対し回転自在に支持できる。又、車輪の回転に伴って前記ハブ3と共に前記エンコーダ13aが回転すると、前記底部47を介して、このエンコーダ13aの被検出面に対向した前記センサ29aの検出部の近傍を、このエンコーダ13aの被検出面に存在するN極とS極とが交互に通過する。この結果、前記センサ29aを構成する磁気検出素子内を流れる磁束の方向が交互に変化し、この磁気検出素子の特性が交互に変化する。この様に磁気検出素子の特性が変化する周波数は、前記ハブ3の回転速度に比例するので、前記センサ29aの出力信号を図示しない制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。
特に本例の場合には、前記キャップ19aによる密封性を十分に確保できる。
即ち、本例の場合、前記キャップ本体20aに設けたセンサ保持筒46を、軸方向内方のみに開口した有底円筒状に形成している。この為、前記挿入部31aの外周面と、前記センサ保持筒46の内周面との間部分の軸方向外端部にまで水等の異物が侵入した場合でも、この異物が転動体12、12やエンコーダ13aを設置した空間18に侵入する事がない。即ち、前述した従来構造の場合に問題となる様な、キャップ本体20(図7参照)に設けた貫通孔25と、この貫通孔25に内嵌されたセンサ挿入環26との間の、前記空間18に通じる隙間が形成される事はない。従って、本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニット1aによれば、キャップ19aによる密封性を十分に確保できる。
又、本例の場合、前記キャップ本体20aに形成したナット保持筒49を軸方向内方のみに開口した有底円筒状に形成している。この為、前記取付用ナット27aの外周面と、前記ナット保持筒49の内周面との間部分の軸方向外端部にまで水等の異物が侵入した場合でも、この異物が前記空間18に侵入する事がない。この結果、キャップ19aによる密封性を十分に確保できる。
又、本例の場合、前記センサ29aが、前記エンコーダ13aの被検出面と、前記嵌合芯金44を介する事なく対向している。この為、この嵌合芯金44を、磁性材製、非磁性金属製の何れの金属材料により造った場合でも、プレス加工、或いは樹脂との接着性を高める為の表面加工(面荒し加工)等の後に、磁性を除去する為の焼鈍し工程が不要となる。この結果、製造コストの低減を図れる。
又、本例の場合、前記嵌合芯金44の芯金円筒部53の外周面を、前記外輪2の軸方向内端部内周面に直接嵌合している。この為、使用を続けた場合でも、この嵌合部に、隙間等が生じる事の防止を図れる。
即ち、前述した従来構造の様に、嵌合環21(図7参照)を、合成樹脂製のキャップ本体20のキャップ円筒部22を介して、前記外輪2の軸方向内端部内周面に嵌合する構造の場合、使用によりこのキャップ円筒部22にヘたり等の変形が生じ、前記外輪2とこのキャップ円筒部22の嵌合部に隙間ができる可能性がある。一方、本例の場合、金属製の前記芯金円筒部53を、前記外輪2に直接金属嵌合させている。この為、この芯金円筒部53に、へたり等の変形に基づく隙間が生じる事を防止できる。従って、本例によれば、前記キャップ19aによる密封性を十分に確保できる。又、前記センサ29aと前記エンコーダ13aとの軸方向に関する隙間を長期間に亙り一定に確保し易くする事もできる。
又、本例の場合、前記芯金貫通孔55の周辺部分と、前記センサ保持筒46及びナット保持筒49との係合により、前記嵌合芯金44とキャップ本体20aとの分離及び相対回転の防止(回り止め)を図る事ができる。この為、前記嵌合芯金44とキャップ本体20aとの間の分離及び相対回転の防止を図る為の、例えば、切欠き、曲げ部、或いは接着等の手段を、別途設ける必要がない。この結果、製造コストの低減を図る事ができる。
更に、本例の場合、前記芯金円筒部53の外周面のうち、前記キャップ円筒部22aの凹溝45と径方向に重畳する部分に、前記Oリング58を外嵌している。この為、前記外輪2の軸方向内端面と、前記キャップ円筒部22aの軸方向外端面との間、及び、前記キャップ本体20aと前記嵌合芯金44との結合面に生じた隙間から侵入してくる水等の異物が、前記芯金円筒部53の外周面と前記外輪2の軸方向内端部内周面との嵌合部に侵入する事を有効に防止できる。
[実施の形態の第2例]
図4も、請求項1〜3、5〜6に対応する本発明の実施の形態の第2例を示している。
本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、嵌合芯金44aを、芯金円筒部53aと、この芯金円筒部53aの軸方向内端開口部を塞ぐ芯金底部54aと、フランジ部61とにより構成している。このフランジ部61は、前記芯金円筒部53aの軸方向内端から径方向外方に直角に折れ曲がりその中間部を径方向内方に180度折り返した状態で形成されている。尚、前記フランジ部61の径方向内端は、前記芯金底部54aの径方向外端に連続している。本例の場合、前記フランジ部61及び芯金底部54aの軸方向内側面同士は、互いに同一平面上に位置している。
尚、本例の場合も、前記芯金底部54aの円周方向の一部で、エンコーダ13a(エンコーダ本体16a)の被検出面と軸方向に対向する部分に、径方向に長い長円形状の芯金貫通孔55を形成している。本例の様に、前記嵌合芯金44aにフランジ部61を設けた構造の場合、前記芯金貫通孔55の形成を安定して容易に行う事ができる。
即ち、本例の様に、前記嵌合芯金44aの芯金円筒部53aを、外輪2の軸方向内端部内周面に直接嵌合する構造を採用した場合、この芯金円筒部53aを、前記外輪2の軸方向内端部内周面に対して高精度で同心に形成する必要がある。この為、前記嵌合芯金44aの形状を有底円筒状(シャーレ状)に形成した後に、前記芯金底部54aに芯金貫通孔55を形成する。しかしながら、前記芯金底部54aのうち前記芯金円筒部53aに近い位置に、前記芯金貫通孔55を形成する場合、前述した実施の形態の第1例の様に、嵌合芯金44(図1参照)に前記フランジ部61が形成されていないと、前記芯金貫通孔55を形成する際に使用するダイ(図示省略)のうち、前記嵌合芯金44の芯金円筒部53よりも径方向外方に位置する部分を、安定して支持する事ができない可能性がある。一方、本例の様に、前記嵌合芯金44aにフランジ部61を設けた構造の場合、前記ダイのうち、前記嵌合芯金44aの芯金円筒部53aよりも径方向外方に位置する部分を、前記フランジ部61の軸方向内側面により安定して支持した状態で、前記芯金貫通孔55を形成する事ができる。
又、前記フランジ部61は、前記キャップ本体20aと軸方向に係合する事により、前記嵌合芯金44aとキャップ本体20aとの軸方向の抜け止め(分離防止)を図る事ができる。その他の構成及び作用・効果に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
[実施の形態の第3例]
図5は、請求項1〜2、4〜6に対応する本発明の実施の形態の第3例を示している。
本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、嵌合芯金44bの芯金底部54bのうちの、エンコーダ13a(エンコーダ本体16a)の被検出面と軸方向に対向する部分に、正円形状の芯金貫通孔55aを形成している。
又、この芯金貫通孔55aよりも径方向内方位置に、正円形状の第二の芯金貫通孔62を、この芯金貫通孔55aとは連続しない状態で形成している。
そして、センサ保持筒46aを、その軸方向中間部を全周に亙り、前記芯金底部54bのうちの前記芯金貫通孔55aの周辺部分と係合させると共に、その軸方向外端面(底部47の軸方向外側面)を、エンコーダ13a(エンコーダ本体16a)の被検出面に近接対向させた状態で設けている。
又、ナット保持筒49aを、その軸方向中間部を全周に亙り、前記芯金底部54bのうちの前記第二の芯金貫通孔62の周辺部分と係合させると共に、その軸方向外端面(底部51の軸方向外側面)を、前記センサ保持筒46aの軸方向外端面とほぼ同じ位置に配置した状態で設けている。
上述の様なセンサ保持筒46aとナット保持筒49aとは、その中間部同士を、キャップ底部23bの一部であり、前記芯金底部54bのうちの、これらセンサ、ナット各保持筒46a、49a同士の間部分を、軸方向両側からそれぞれ覆った連続部52aにより連続している。
上述の様な構成を有する本例の場合、前記芯金貫通孔55aの周辺部分とセンサ保持筒46aとの係合、及び前記第二の芯金貫通孔62の周辺部分とナット保持筒49aとの係合により、前記嵌合芯金44bとキャップ本体20bとの分離及び相対回転の防止(回り止め)を図る事ができる。この為、前記嵌合芯金44bとキャップ本体20bとの間の分離及び相対回転の防止を図る為の、例えば、切欠き、曲げ部、或いは接着等の手段を、別途設ける必要がない。この結果、製造コストの低減を図る事ができる。
又、本例の場合、前記芯金貫通孔55a及び第二の芯金貫通孔62の形状を、何れもシンプルな正円形に形成している。この為、プレス加工(孔あけ加工)を行う際の金型をシンプルな形状にして、製造コストの低減を図れる。
又、本例の場合、前記芯金底部54bが、センサ29a(図1参照)に対して、前記エンコーダ13aと反対側(軸方向内側)となる、前記センサ保持筒46aの軸方向中間部の周囲に全周に亙り存在している。この為、前記嵌合芯金44bを磁性金属板製とすれば、このエンコーダ13aの被検出面から出る磁束の流れを整えて、センサの感度をより向上する事ができる。その他の構成及び作用・効果に就いては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様である。
本発明は、上述した実施の形態の各例の構造を適宜組み合わせて実施する事もできる。
又、本発明を実施する場合に、センサ保持部(センサ保持筒)の形状或いは配置は、前述した実施の形態の各例の場合に限定されない。要するに、軸方向内方のみが開口しており、その軸方向外端面が、嵌合芯金を介する事なくエンコーダと対向している各種構造を採用できる。
更に、本発明を実施する場合に、嵌合芯金の材料は、磁性材製、非磁性材製を問わない。前述した様に、安価で、プレス加工し易いSPCE等の深絞り加工用の冷間圧延鋼板により造れば、製造コストを抑える事ができるだけでなく、嵌合芯金の形状に関する設計の自由度を上げる事もできる。
1、1a 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット
2 外輪
3 ハブ
4a、4b 外輪軌道
5 静止側フランジ
6 ハブ本体
7 内輪
8a、8b 内輪軌道
9 小径段部
10 かしめ部
11 回転側フランジ
12 転動体
13、13a エンコーダ
14、14a 支持環
15、15a 円輪部
16、16a エンコーダ本体
17 シールリング
18 空間
19、19a キャップ
20、20a、20b キャップ本体
21 嵌合環
22、22a キャップ円筒部
23、23a、23b キャップ底部
24、24a 取付部
25 貫通孔
26 センサ挿入環
27、27a 取付用ナット
28、28a センサユニット
29、29a センサ
30、30a センサホルダ
31、31a 挿入部
32、32a 取付フランジ部
33 雄ねじ部
34 ボルト
35 底板部
36 上型
37 下型
38 キャビティ
39 円筒部
40 鍔部
41 折れ曲がり部
42 嵌合筒部
43 外向鍔部
44、44a、44b 嵌合芯金
45 凹溝
46、46a センサ保持筒
47 底部
48 円筒部
49、49a ナット保持筒
50 円筒部
51 底部
52、52a 連続部
53、53a 芯金円筒部
54、54a、54b 芯金底部
55、55a 芯金貫通孔
56 雌ねじ部
57a、57b 凹溝
58 Oリング
59 通孔
60 スリーブ
61 フランジ部
62 第二の芯金貫通孔

Claims (6)

  1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、
    外周面に複列の内輪軌道を有し、この外輪の内径側にこの外輪と同心に支持され、外周面のうちでこの外輪の軸方向外端部よりも軸方向外方に突出した部分に車輪を支持する為の回転側フランジを設けたハブと、
    前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、
    軸方向内側面の磁気特性を円周方向に関して交互に変化させて成り、前記ハブの軸方向内端部にこのハブと同心に支持された、円環状のエンコーダと、
    前記外輪の軸方向内端部に装着されて、この外輪の軸方向内端開口部を塞いだキャップと、
    前記エンコーダの被検出面に対向した状態で、このエンコーダの被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるセンサと、このセンサを保持し、前記キャップのうちで軸方向に関して前記エンコーダと対向する部分に支持されたセンサホルダとを備えたセンサユニットと、
    を備えた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットであって、
    前記キャップが、キャップ本体と、嵌合芯金とを有し、
    このうちのキャップ本体は、全体が合成樹脂製で、前記嵌合芯金の外面を覆う状態でこの嵌合芯金に結合され、キャップ円筒部とキャップ底部とから成る有底円筒状であり、このキャップ底部には、その内側に前記センサホルダの一部を挿入可能であり、軸方向内方のみが開口すると共に、その軸方向外端部が、前記嵌合芯金を介する事なく前記エンコーダと対向した状態でセンサ保持部が設けられており、
    前記嵌合芯金は、全体が金属製であり、芯金円筒部と芯金底部とから成る有底円筒状であり、前記芯金底部のうちで前記エンコーダと対向する部分に、この芯金底部を軸方向に貫通した芯金貫通孔が形成されており、
    前記キャップは、軸方向外方に開口した状態で、前記嵌合芯金の芯金円筒部が、前記外輪の軸方向内端部に内嵌固定される事により、前記外輪の軸方向内端部に組み付けられている事を特徴とする回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
  2. 前記センサユニットが、前記センサを保持した挿入部と、この挿入部の基端部に設けられて、前記キャップ本体の軸方向内側面に結合固定される取付フランジ部を備え、
    前記キャップ底部に、軸方向内方のみが開口した状態でナット保持部が形成されており、
    取付用ナットが、前記ナット保持部の内側に配置されており、
    前記挿入部を前記センサ保持部の内側に挿入した状態で、前記取付フランジ部の通孔を挿通したボルトを、前記取付用ナットに螺合する事により、前記センサユニットを前記キャップに対して結合固定している、請求項1に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
  3. 前記芯金貫通孔が長孔であり、
    前記センサ保持部及びナット保持部が、それぞれ前記芯金貫通孔の内側に配置された状態で設けられている、請求項2に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
  4. 前記センサ保持部が、前記芯金貫通孔の内側に配置されており、
    前記ナット保持部が、前記芯金底部のうちの前記芯金貫通孔とは異なる位置に形成された第二の芯金貫通孔の内側に配置された状態で設けられている、請求項2に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
  5. 前記芯金円筒部が、前記外輪の軸方向内端部に直接嵌合されている、請求項1〜4のうちの何れか1項に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
  6. 前記キャップ円筒部の軸方向外端部内周面に、軸方向外方及び径方向内方に開口した凹溝が全周に亙り形成されており、
    このキャップ円筒部の軸方向外端面が、前記外輪の軸方向内端面に当接した状態で、前記芯金円筒部の外周面のうち、前記凹溝と径方向に重畳する部分に、環状のシール部材が外嵌されており、このシール部材が前記外輪の軸方向内端面と前記凹溝の軸方向側面との間で軸方向に挟持されている、請求項5に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。

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