JP2016017533A - 回転速度検出装置付軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】センサホルダによる密封性を十分に確保できる回転速度検出装置付軸受ユニットを、安価に得る。
【解決手段】センサホルダ１９ａは、鋼板からプレス加工で成型され、雌ねじ孔４８は熱間ドリル加工を用いて形成される。センサ挿入孔２３ａ及び雌ねじ孔４３の周縁部にはそれぞれ段部４１，４２が設けられ、各段部の内周面と、センサ３４の円柱部３６の外周面及びボルト３８の外周面との間に、径方向の締め代を持つＯリング４４ａ，４４ｂが各段部に装着されている。更に、センサホルダ１９ａの円筒部２１と鍔部２２及び外輪２ａの軸方向内端面の面取り部４０との間に、Ｏリング４４が嵌められている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の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為の、回転速度検出装置付軸受ユニットに関するものである。

従来より、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、軸受ユニットを使用している。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）等を制御する為には、車輪の回転速度を検出する必要がある。この為、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軸受ユニットにより、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、広く行われている。

この様な目的で使用される回転速度検出装置付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３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。

外輪２は、内周面に複列の外輪軌道４ａ，４ｂを、外周面の軸方向内側寄り部分に静止側フランジ５を、それぞれ有している。又、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。
尚、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、各図の右側となる。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い、各図の左側となる。

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、外輪２の内径側に、この外輪２と同心に支持されている。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を形成すると共に、ハブ本体６の外周面の軸方向内端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を形成した内輪７を外嵌固定している。そして、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、内輪７の軸方向内端面を抑え付けている。又、ハブ本体６の軸方向外端部で、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。

両外輪軌道４ａ，４ｂと両内輪軌道８ａ，８ｂとの間には、それぞれ複数個ずつの転動体１２、１２を設けて、外輪２の内径側に、ハブ３を回転自在に支持している。

外輪２の軸方向外端開口部とハブ本体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、外輪２の軸方向内側寄り内周面と内輪７の軸方向内側寄り外周面との間に、組み合わせシールリング１８を設置している。これにより、各転動体１２を設置した内部空間１３の軸方向両端開口部を塞ぎ、この内部空間１３内に封入したグリースが外部空間に漏洩したり、外部空間に存在する異物が、内部空間１３内に侵入したりする事を防止している。

組み合わせシールリング１８の軸方向内側面には図示しないエンコーダ本体が添着されている。このエンコーダ本体は、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、内輪７と共に回転する。又、エンコーダ本体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。

外輪２の軸方向内端開口部に、センサホルダ１９を装着している。このセンサホルダ１９は、金属板をプレス成形する事により有底円筒状に形成したもので、円筒部２１と、この円筒部２１の軸方向内端開口部を塞いだ底部２０とを備えている。
円筒部２１の軸方向中間部には、全周にわたって径方向外方に突出させて軸方向に重なるように折り曲げた鍔部２２を形成している。そして、円筒部２１の軸方向外側の外周面をを外輪２の内周面に圧入嵌合すると共に、鍔部２２の軸方向外側面を外輪２の軸方向内端面に突き当てる事により、センサホルダ１９を、軸方向に位置決めした状態で外輪２に固定している。

底部２０の径方向外寄り部分で、組み合わせシールリング１８（エンコーダ本体）と軸方向に対向する部分には、軸方向に貫通したセンサ挿入孔２３が形成されている。そして、センサ挿入孔２３から内径側に外れた部分には、ナット２５が、ナット取付孔２４に圧入固定されている。
又、車両に取り付けた際に鉛直方向下側となる円筒部２１の部分には、内部に浸水した泥水等を外部に排出する為、径方向に貫通した水抜き孔２６が形成されている。

センサホルダ１９には、車輪の回転速度を検出する為のセンサ本体を備えた、図示しないセンサが支持固定される。このセンサは、合成樹脂を射出成形して成るもので、エンコーダ本体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本体を保持した円柱形状の円柱部と、センサホルダ１９に固定する為の取付フランジ部とを備えている。この様なセンサは、円柱部をセンサ挿入孔２３に挿入した状態で、取付フランジ部に挿通したボルトを、ナット２５に螺合する事により、センサホルダ１９に対して固定される。

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軸受ユニット１によれば、ハブ３に固定した車輪を、外輪２を支持した懸架装置に対して回転自在に支持できる。又、車輪の回転に伴って内輪７（ハブ３）と共にエンコーダ本体が回転すると、センサ本体の近傍を、エンコーダ本体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、センサ本体を流れる磁束の方向が交互に変化して、センサ本体の特性が交互に変化する。この特性が変化する周波数は、ハブ３の回転速度に比例するので、センサ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。

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、センサホルダ１９は、鋼材のみで構成されているので比較的安価に製造可能であるが、複数の貫通孔（センサ挿入孔２３、水抜き孔２６、等）を有するセンサホルダ１９の密封性能は低い。この為、センサホルダ１９の軸方向外側（内部空間１３側）には、内部空間１３の軸方向内端部を塞ぐ組み合わせシールリング１８を併用して設ける必要がある。結果的に、部品点数が増えてトータルではコストアップとなり、更に、シールリングの摩擦により、軸受ユニットの回転トルクが上昇する。

特開２０１３−１００８５５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、センサホルダによる密封性を十分に確保できる回転速度検出装置付軸受ユニットを、安価に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軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、前記外輪の内径側に支持され、外周面に複列の内輪軌道を有するハブと、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、前記ハブの軸方向内端部に支持されたエンコーダと、前記エンコーダの被検出面に対向させたセンサと、このセンサを支持して前記外輪の軸方向内端部に装着されたセンサホルダと、を備えている。

特に、本発明の回転速度検出装置付軸受ユニットに於いては、前記センサホルダは、鋼板をプレス加工する事により、円筒部と底部とを備えた有底円筒状に成型されており、前記底部は、前記センサの円柱部を挿入するセンサ挿入孔と、前記センサを固定する為のボルトを締結する雌ねじ孔とが形成されており、前記センサ挿入孔は、前記底部と連続する部分にセンサ段部を備えており、前記雌ねじ孔は、熱間ドリル加工により内周面に雌ねじか形成されると共に、前記底部と連続する部分に雌ねじ段部を備えており、
前記センサ段部の内周面と前記センサの円柱部の外周面との間に、径方向の締め代を有するＯリングを設け、前記雌ねじ段部の内周面と前記ボルトの外周面との間に、径方向の締め代を有するＯリングを設けている。
更に、前記各Ｏリングの前記底部側に、円環状のバックアップリングを設けている。

上述の様に構成する本発明によれば、センサホルダによる密封性を十分に確保できる回転速度検出装置付軸受ユニットを、安価に得る事ができる。
即ち、本発明のセンサホルダは、図３に示した従来構造と同様に、金属板を有底円筒状に一体に板金加工する構造を採用しているので、安価に製造可能である。更に、センサホルダの底部には２つの貫通孔（センサ挿入孔と雌ねじ孔）が形成されているが、各貫通孔と底部との連続部には段部が設けられており、これら段部には径方向の締め代を有するＯリングがそれぞれ装着されている。この為、センサ挿入孔とセンサの円柱部との間部分、及び雌ねじ孔とボルトとの間部分の隙間を通じて、水等の異物が、転動体やエンコーダを設置した内部空間に侵入する事を防止している。従って、本発明によれば、センサホルダによる密封性を十分に確保できる。
そして、内部空間の端部を密封する組み合わせシールリングを不要としているので、軸受ユニットの回転トルクが上昇する事はない。

第１実施形態の回転速度検出装置付軸受ユニットを示す部分断面図。 第２実施形態の回転速度検出装置付軸受ユニットを示す部分断面図。 従来構造の回転速度検出装置付軸受ユニットを示す断面図

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の回転速度検出装置付軸受ユニットを示している。本実施形態の特徴は、外輪２ａの軸方向内端開口部を塞ぐセンサホルダ１９ａと、このセンサホルダ１９ａに対するセンサ３４の取付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。

本実施形態の回転速度検出装置付軸受ユニットは、従動輪である車輪を図示しない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２ａの内径側に、回転輪であるハブ３を、複数個の転動体１２（図３参照）を介して、回転自在に支持している。

内輪７の外周面の軸方向内端部には、支持環３１とエンコーダ本体３３とから構成されるエンコーダ３０が、外嵌固定（圧入固定）されている。支持環３１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。支持環３１の軸方向内端部には、径方向内方に折れ曲がる状態で円輪部３２が設けられている。この様な支持環３１の軸方向外半部を、内輪７の軸方向内端部に圧入している。エンコーダ本体３３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３３を、円輪部３２の軸方向内側面に添着した状態で、エンコーダ本体３３の軸方向内側面（被検出面）を、ハブ本体６の軸方向内端部に形成されたかしめ部１０の軸方向内端面よりもさらに軸方向内方に位置させている。
又、エンコーダ３０の被検出面である、エンコーダ本体３３の軸方向内側面の軸方向位置は、外輪２ａの軸方向内端面を基準として規制している。

外輪２ａの軸方向内端開口部には、センサホルダ１９ａが嵌合固定されている。このセンサホルダ１９ａは、ＳＰＣＥ（深絞り鋼）等の鋼板をプレス加工で成型した後、塗装或いは鍍金等の防錆処理を施す事により、円筒部２１の軸方向内端部を底部２０ａで塞いだ有底円筒状に成型されている。円筒部２１の軸方向中間部に、金属板の一部を径方向外方に座屈変形させると共に軸方向に重ね合わせた、外向フランジ状の鍔部２２を形成している。センサホルダ１９ａは、鍔部２２よりも軸方向外側部分である円筒部２１の先端部を外輪２ａの内周面に圧入する事により、外輪２ａの軸方向内端部に内嵌固定されている。そして、鍔部２２の軸方向外側面を、外輪２ａの軸方向内端面に突き当てて、センサホルダ１９ａの軸方向に関する位置決めを図っている。

外輪２ａの軸方向内端面の内周縁部に面取り部４０が形成されており、鍔部２２の軸方向外側面と円筒部２１の外周面及び面取り部４０との間で、Ｏリング４４を軸方向及び径方向に締め代を有する状態で挟持している。これにより、鍔部２２の軸方向外側面と外輪２ａの軸方向内端面との当接部から侵入した雨水等の異物が、円筒部２１と外輪２ａとの嵌合部を通じて、内部空間１３に侵入する事を防止している。尚、外輪２ａの軸方向内端面の内周縁部に段部を形成し、段部の軸方向内側面と鍔部２２の軸方向外側面との間で、軸方向に締め代を有する状態でＯリングを挟持する事もできる。

底部２０ａの径方向外方寄り部分に、センサ挿入孔２３ａと雌ねじ孔４３とを設けている。センサ挿入孔２３ａは、回転速度を検出する為のセンサ本体３５を保持したセンサ３４の円柱部３６を挿入する為のもので、底部２０ａのエンコーダ３０と対向する部分に形成されている。このセンサ挿入孔２３ａの周縁部で、底部２０ａと連続する部分に、全周に亘ってセンサ段部４１を形成している。このセンサ段部４１は、底部２０ａから軸方向外側に凹んだ状態で形成されており、軸方向内側及びセンサ挿入孔２３ａの中心に向かって開口している。

雌ねじ孔４３は、センサ３４をセンサホルダ１９ａに固定する為のもので、センサ挿入孔２３ａよりも内径寄り部分に形成されている。この雌ねじ孔４３は、軸方向外側に凹んだ有底円筒状の窪み部（後の雌ねじ段部４２）を底部２０ａに形成した後、この窪み部の底板部の中心に高速回転する熱間ドリルを押し当てて、軸方向に延びる円筒部を形成する事で得られる。熱間ドリル加工により形成された雌ねじ孔４３の内周面には、タップ加工により雌ねじが形成される。又、上述したセンサ挿入孔２３ａと同様に、雌ねじ孔４３の周縁部で、底部２０ａと連続する部分には、全周に亘って雌ねじ段部４２（上述した窪み部の外径寄り部分）が形成されている。雌ねじ段部４２は、底部２０ａから軸方向外側に凹んだ状態で形成されており、軸方向内側及び雌ねじ孔４３の中心に向かって開口している。

センサ挿入孔２３ａと雌ねじ孔４３並びボルト３８とを利用して、センサホルダ１９ａ（底部２０ａ）の軸方向内側に、センサ３４を支持固定している。センサ３４は、合成樹脂を射出成形して成るもので、円柱部３６と取付フランジ部３７とを備えている。円柱部３６は、センサ挿入孔２３ａ内に挿入自在な略円柱状であり、その先端部には、エンコーダ本体３３の被検出面の特性変化に対応して出力を変化させるセンサ本体３５を保持（包埋支持）している。取付フランジ部３７は、円柱部３６の基端部（軸方向内端部）にその基端部を結合されている。

センサ３４をセンサホルダ１９ａに支持固定する際には、円柱部３６をセンサ挿入孔２３ａに挿入すると共に、取付フランジ部３７に形成された通孔を雌ねじ孔４３に整合させる。そして、軸方向内側から外側に向けて挿通したボルト３８を、雌ねじ孔４３に螺合して、更に緊締する。この状態でセンサ３４がセンサホルダ１９ａに支持固定され、円柱部３６の先端部に保持されたセンサ本体３５が、エンコーダ本体３３の被検出面に、微小隙間を介して近接対向する。

本実施形態の場合には、センサ挿入孔２３ａの周縁部分に、全周に亘って軸方向外側に凹んだセンサ段部４１が形成されており、このセンサ段部４１には、ゴムやエラストマー等の弾性材製で、断面円形状のＯリング４４ａを設置している。このＯリング４４ａを、センサ段部４１の内周面と円柱部３６の外周面との間に、径方向の締め代を有する状態で挟持する事により、センサ段部４１（センサホルダ１９ａ）と円柱部３６（センサ３４）との間を全周に亙り塞いでいる。
一方、雌ねじ孔４３の周縁部分に、全周に亘って軸方向外側に凹んだ雌ねじ段部４２が形成されており、この雌ねじ段部４２には、断面円形状のＯリング４４ｂを設置している。このＯリング４４ｂを、雌ねじ段部４２の内周面とボルト３８の雄ねじが形成されていない外周面との間に、径方向の締め代を有する状態で挟持する事により、雌ねじ段部４２（センサホルダ１９ａ）とボルト３８との間を全周に亙り塞いでいる。
尚、センサ３４にボルト３８を組み合わせた状態で、円柱部３６にＯリング４４ａを、ボルト３８にＯリング４４ｂを、それぞれ嵌めた後、センサ３４とボルト３８とを一体にセンサホルダ１９ａに挿入すれば、各Ｏリング４４ａ，４４ｂを各段部４１，４２に対して容易に装着する事ができる。

以上の様に構成する本実施形態の回転速度検出装置付軸受ユニットによれば、センサホルダによる密封性を十分に確保できる回転速度検出装置付軸受ユニットを、安価に得る事ができる。
即ち、本発明のセンサホルダ１９ａの底部２０ａには２つの貫通孔（センサ挿入孔２３ａと雌ねじ孔４３）が形成されているが、各貫通孔と底部２０ａとの連続部には段部（センサ段部４１と雌ねじ段部４２）が設けられており、これら段部には径方向の締め代を有するＯリング４４ａ，４４ｂがそれぞれ装着されている。この為、センサ挿入孔２３ａとセンサ３４の円柱部３６との間部分、及び雌ねじ孔４３とボルト３８との間部分の隙間を通じて、水等の異物が、転動体やエンコーダを設置した内部空間１３に侵入する事を防止している。従って、本発明によれば、センサホルダによる密封性を十分に確保できる。尚、本発明の場合、図３の従来構造に於ける水抜き孔２６は設けられていない。
更に、センサホルダ１９ａは、金属板を有底円筒状に一体にプレス加工すると共に、雌ねじ孔に熱間ドリル加工を用いて雌ねじを成型する構造を採用し、Ｏリング４４，４４ａ，４４ｂにより密封性を確保している。この様に、鋼板からのプレス加工により製造され、図３の従来構造に於けるナット２５及び組み合わせシールリング１８を不要としているので、軸受ユニットを安価に製造可能である。
又、センサホルダ１９ａが外輪２ａの軸方向内端開口部を塞いでおり、内部空間１３の端部を密封する組み合わせシールリングを不要としているので、軸受ユニットの回転トルクが上昇する事はない。
その他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同様である。

［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態を示している。本実施形態の場合、前述した第１実施形態と比較して、センサ段部４１ａ及び雌ねじ段部４２ａの深さ（軸方向寸法）を大きくしている。そして、Ｏリング４４ａ，４４ｂの底部２０ａ側（軸方向内側）に、それぞれ円環状のバックアップリングを配置している。具体的には、センサ段部４１ａに設置されたＯリング４４ａとセンサ３４の取付フランジ部３７との間に、バックアップリング４５を配置し、雌ねじ段部４２ａに設置されたＯリング４４ｂと取付フランジ部３７との間に、バックアップリング４５ａを配置している。

以上の様な構成を有する本実施形態の場合には、第１実施形態と比較して、各段部４１ａ，４２ａをプレス加工により成型した際、折り曲げ部のダレを少なくできる。従って、各Ｏリング４４ａ，４４ｂが当接する各段部４１ａ，４２ａの内周面が精度良く形成されているので、各Ｏリング４４ａ，４４ｂの姿勢が安定し、センサ段部４１ａ及び雌ねじ段部４２ａにおける密封性が向上する。
その他の構成及び作用効果に就いては、前述した第１実施形態の場合と同様である。

本発明の回転速度検出装置付軸受ユニットは、自動車の車輪を回転自在に支持すると共に、車輪の回転速度を検出する軸受ユニットとして好適に使用できる。

１ 回転速度検出装置付軸受ユニット
２，２ａ 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 内部空間
１７ シールリング
１８ 組み合わせシールリング
１９、１９ａ、１９ｂ センサホルダ
２０，２０ａ 底部
２１ 円筒部
２２ 鍔部
２３，２３ａ，２３ｂ センサ挿入孔
２４ ナット取付孔
２５ ナット
２６ 水抜き孔
３０ エンコーダ
３１ 支持環
３２ 円輪部
３３ エンコーダ本体
３４ センサ本体
３５ センサ
３６ 円柱部
３７ 取付フランジ部
３８，３８ａ ボルト
４０ 面取り部
４１，４１ａ センサ段部
４２，４２ａ 雌ねじ段部
４３，４３ａ 雌ねじ孔
４４，４４ａ，４４ｂ Ｏリング
４５，４５ａ バックアップリング

Claims (2)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、前記外輪の内径側に支持され、外周面に複列の内輪軌道を有するハブと、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、前記ハブの軸方向内端部に支持されたエンコーダと、前記エンコーダの被検出面に対向させたセンサと、このセンサを支持して前記外輪の軸方向内端部に装着されたセンサホルダと、を備えた回転速度検出装置付軸受ユニットであって、
   前記センサホルダは、鋼板をプレス加工する事により、円筒部と底部とを備えた有底円筒状に成型されており、前記底部は、前記センサの円柱部を挿入するセンサ挿入孔と、前記センサを固定する為のボルトを締結する雌ねじ孔とが形成されており、前記センサ挿入孔は、前記底部と連続する部分にセンサ段部を備えており、前記雌ねじ孔は、熱間ドリル加工により内周面に雌ねじか形成されると共に、前記底部と連続する部分に雌ねじ段部を備えており、
   前記センサ段部の内周面と前記センサの円柱部の外周面との間に、径方向の締め代を有するＯリングを設け、前記雌ねじ段部の内周面と前記ボルトの外周面との間に、径方向の締め代を有するＯリングを設けた事を特徴とする回転速度検出装置付軸受ユニット。
2. 前記各Ｏリングの前記底部側に、円環状のバックアップリングを設けた事を特徴とする請求項１に記載した回転速度検出装置付軸受ユニット。

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