JP2016038012A - 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】キャップ成形時の生産性を向上させ、また、センサ挿入環の外周面とキャップ本体との間部分の密封性を十分に確保した回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの提供。
【解決手段】センサ挿入環２６ａは、キャップ本体２０ａに使用される樹脂より高融点の樹脂を用いて予めモールド成形されたもので、底板部３５ａと円筒部３９ａとフランジ部４０ａから成る。このセンサ挿入環２６ａはキャップ本体２０ａの成形時に嵌合環２１と共に、オーバーモールドされる。
【選択図】図１

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、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、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５、６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。

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、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。

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の内径側に外輪２と同心に支持されている。具体的には、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。

又、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、外輪２の内径側に、ハブ３を回転自在に支持している。

又、内輪７の外周面の軸方向内端部で、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。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。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、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、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の軸方向内端開口部にキャップ１９を装着している。これにより、各転動体１２、１２及びエンコーダ１３を設置した空間１８の軸方向両端開口部を塞ぎ、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、空間１８内に侵入したりする事を防止している。

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。キャップ本体２０は、円筒部２２と、この円筒部２２の軸方向内端開口部を塞いだ底部２３とから成る。円筒部２２の先端部の内径側部分には、嵌合環２１が固定（モールド）されている。又、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。取付部２４のうち、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、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。センサ挿入環２６は、キャップ本体２０の射出成形時に、インサート成形により、取付部２４に埋め込まれている。更に、取付部２４のうちで、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。

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。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。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、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。センサホルダ３０は、合成樹脂を射出成形して成るもので、センサ２９を保持した挿入部３１と、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、挿入部３１をセンサ挿入環２６内に挿入した状態で、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、ナット２７の雌ねじ部に螺合する事により、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、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回転自在に支持できる。又、車輪の回転に伴ってハブ３と共にエンコーダ１３が回転すると、センサ挿入環２６の底板部３５を介して、エンコーダ１３の被検出面に対向したセンサ２９の検出部の近傍を、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、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、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、ハブ３の回転速度に比例するので、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、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、エンコーダ１３が設置された空間１８を、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、キャップ１９を製造するのに、例えば図７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、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、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、センサ挿入環２６の設置位置を規制すべく、センサ挿入環２６を構成する底板部３５を、下型３７の一部に当接させると共に、センサ挿入環２６を構成する円筒部３９とフランジ部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、上型３６の一部を突き当てる（食い込ませる）。従って、キャップ１９のうち、組み立て状態で、外輪２の軸方向内端面に突き当てられる突き当て面４２（図６参照）に対する、センサ挿入環２６の底板部３５の位置精度は、下型３７の寸法精度により管理され、キャップ１９を構成する底部２３の軸方向内側面に対する、折れ曲がり部４１（のうちの突き当て部）の位置精度は、上型３６の寸法精度により管理される。

ここで、センサ挿入環２６は、非磁性ステンレス鋼板にプレス加工（深絞り加工）を施す事により造られるが、非磁性ステンレス鋼板は、加工硬化性が高い為、深絞り加工により安定して高い寸法精度（形状精度）を得る事は困難である。更に、センサ挿入環２６のうち、折れ曲がり部４１の形状（凸曲面形状）を、精度良く規制する事は困難である。この為、センサ挿入環２６の底板部３５の軸方向外側面から、折れ曲がり部４１のうちで上型３６の一部を突き当てる部分までの距離Ｘに、個体差が生じる可能性があり、次の様な問題を招く可能性がある。

先ず、距離Ｘが、上型３６及び下型３７により規定される距離Ｙよりも短い場合（Ｘ＜Ｙ）、折れ曲がり部４１に対する上型３６の押し付け力（食い込み量）が不十分になり、この突き当て部分から溶融した樹脂がセンサ挿入環２６の内側に漏れ出し、固化する可能性がある。この様な場合、貫通孔２５の内径寸法が小径である事に起因して、固化した合成樹脂（バリ）を除去する作業が面倒になる。

これに対し、距離Ｘが距離Ｙよりも長い場合（Ｘ＞Ｙ）、上型３６のうちで、折れ曲がり部４１に突き当てる部分に、摩耗（かじり等を含む）を生じる可能性があり、上型３６の寿命低下の原因になる。又、センサ挿入環２６を構成する円筒部３９に、座屈を含む変形が生じる可能性があり、円筒部３９の内側に、センサホルダ３０を構成する挿入部３１を挿入しにくくなる可能性がある。更に、上型３６の押し付け力に基づき、円筒部３９が径方向外方に弾性変形した（膨らんだ）状態で射出成形を行い、その後、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、円筒部３９が弾性的に復元する（小径になる）為、円筒部３９の外周面と合成樹脂のうちで円筒部３９の周囲に存在する部分との間に隙間が生じる可能性がある。この様な隙間は、キャップ１９による密封性の低下を招く為、好ましくない。

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、キャップ本体２０を構成する合成樹脂のうちで、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、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、隙間を完全に消滅させる事は難しい。

以上の様に、従来構造の場合には、センサ挿入環２６の寸法精度のばらつきに起因して、センサ挿入環２６の内側から固化した合成樹脂を除去する作業が必要になったり、又は、センサ挿入環２６の変形やキャップ１９による密封性の低下といった問題を生じる可能性がある。

特開２０１１−８０５００号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、センサ挿入環の寸法精度を安定させ、製造工程において面倒な作業を要する事がなく、また密封性を確保できるキャップを有する回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを提供するものである。

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、センサ挿入環と、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、軸方向外側の外周面に車輪を支持する為の回転側フランジを有し、前記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支持されている。
前記キャップは、合成樹脂製で、前記外輪の軸方向内端部に装着されて、前記外輪の軸方向内端開口部を塞いでいる。
前記センサ挿入環は、非磁性体であり、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内嵌されている。
前記センサユニットは、センサと、挿入部とを備える。
前記センサは、前記センサ挿入環の底板部を介して、前記エンコーダの被検出面に対向している。前記挿入部は、前記センサを保持すると共に、前記センサ挿入環の内側に挿入される。

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、予め成形された合成樹脂製の前記センサ挿入環が、前記キャップの成形時に一緒にオーバーモールドされる。

上述の様に構成する本発明によれば、センサ挿入環の寸法精度が向上し、キャップ成形時の生産性が向上する。また、センサ挿入環の外周面とキャップ本体との間部分を通じて、水等の異物が、転動体やエンコーダを設置した空間に侵入する事を有効に防止できる。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。

本発明の実施の形態の第１例を示す、図６に相当する図。 同じく第２例を示す、図６に相当する図。 同じく第３例を示す、図６に相当する図。 同じく第４例を示す、図６に相当する図。 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部。 同じく図５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は、本発明の実施の形態の第１例であり、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのキャップ付近の拡大図を示している。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（キャップ本体２０ａ）に対する、センサ挿入環２６ａの材質と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。

本例のセンサ挿入環２６ａは、キャップ本体２０ａに使用される樹脂より高融点の樹脂を用いて予めモールド成形されたもので、底板部３５ａと円筒部３９ａとフランジ部４０ａとからなる。センサ挿入環２６ａはキャップ本体２０ａの成形時に嵌合環２１と共に、オーバーモールドされ、キャップ１９ａの一部となる。センサ挿入環２６ａは樹脂製であるので、その寸法精度を高くすることが可能であり、底板部３５ａの端部からフランジ部４０ａの端部までの軸方向の寸法、即ち、全長の寸法を高精度に成形できる。従って、成形時に上型とフランジ部４０ａの端部とを当接させ（図７参照）、下型と底板部３５ａとを当接させることで、従来例の非磁性ステンレス鋼板をプレス加工（深絞り加工）して成形したセンサ挿入環の問題であった、キャップ１９の成形時の樹脂漏れや成形型の寿命低下が起きることはない。

また、成形の際、樹脂は３％位の凝縮をし、センサ挿入環２６ａの円筒部３９ａはキャップ本体２０ａの貫通穴２５ａとの間に締め代を持つことになる。従って、センサユニット２８を取り付ける前でも、センサ挿入環２６ａはキャップ本体２０ａと相対運動不能の状態となっており、センサ挿入環２６ａと貫通穴２５ａとの間から浸水することもない。
なお、前記３％位の凝縮の為、貫通穴２５ａは縮径するので、センサ挿入環２６ａの成形時はこの縮径量を見込んでセンサ挿入環２６ａの内径寸法を大きめに成形しておく必要がある。

また、センサ挿入環２６ａの成形型のゲート部は、溶融樹脂の流速が早く、ひけやフローマーク等の不具合が発生しやすいので、薄肉である底板部３５ａとは離れた位置に設ける必要がある。
更に、ゲート部が底板部３５ａに近いと、ランナを外す際に底板部３５ａを破損する虞がある為、センサ挿入環２６ａの円筒部３９ａの外径にゲート部を設け、スプルーからランナを放射状に伸ばして、アキシャルドロー成形で多数個取りを行うとよい。

［実施の形態の第２例］
図２は、本発明の実施の形態の第２例であり、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのキャップ付近の拡大図を示している。本例の特徴は、前記第１例のセンサ挿入環の構成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、前述した第１例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。

本例は、センサ挿入環２６ｂの円筒部３９ｂの内径側に金属環１０１を設けて、センサ挿入環２６ｂを補強した例である。センサ挿入環２６ｂを成形する際、金属環を外径側に配置すると、上記３％位の凝縮により内径側の樹脂が縮径して、金属環と樹脂との間に隙間が発生して浸水の原因となる。従って、本例では金属環１０１を内径側に配置した状態で、樹脂と一体成形している。本構造では、金属環１０１が、樹脂であるキャップ本体２０ｂからの強い圧縮力を受け止めるので、センサユニット２８を取り付ける前の状態においてもセンサ挿入環２６ｂの係止力が向上すると共に、センサ挿入環２６ｂとキャップ本体２０ｂとの間の耐水性も向上する。

［実施の形態の第３例］
図３は、本発明の実施の形態の第３例であり、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのキャップ付近の拡大図を示している。本例の特徴は、前記第１例のセンサ挿入環の構成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、前述した第１例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。

本例は、センサ挿入環２６ｃの円筒部３９ｃの外径側に、フランジ部４０ｃと繋がるリブ１０２を、円周方向に関して等間隔に複数個設けている。本構成により、センサ挿入環２６ｃの円筒部３９ｃを補強して、径方向の変形を抑制している。また、リブ１０２の分だけセンサ挿入環２６ｃとキャップ本体２０ｃとの接触面積が増えると共に、リブ１０２が回転方向の相対移動を防止するので、センサユニット２８の取付前の状態おいて、センサ挿入環２６ｃの係止力が向上する。

［実施の形態の第４例］
図４は、本発明の実施の形態の第４例であり、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのキャップ付近の拡大図を示している。本例の特徴は、前記第１例のセンサ挿入環の構成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、前述した第１例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。

中空構造である樹脂製のセンサ挿入環は、ある程度の無理抜きが可能である為、本例の場合、センサ挿入環２６ｄの円筒部３９ｄの外周面に、全周に亘って径方向外側に突出する凸条１０３を、軸方向に関して複数個設けている。本構成により、センサユニット２８の取付前の状態において、センサ挿入環２６ｄの軸方向の係止力を向上させると共に、軸方向の接触長さを増やすことで、センサ挿入環２６ｄとキャップ本体２０ｄとの間の耐水性も向上させている。なお、凸条１０３の突出部を円周方向に間欠して設ける構成とすれば、センサ挿入環２６ｄの回転を防止することもできる。

１ 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
８、８ａ 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 エンコーダ
１４ 支持環
１５ 円輪部
１６ エンコーダ本体
１７ シールリング
１８ 空間
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ キャップ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ キャップ本体
２１ 嵌合環
２２ 円筒部
２３ 底部
２４ 取付部
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ 貫通孔
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ センサ挿入環
２７ ナット
２８ センサユニット
２９ センサ
３０ センサホルダ
３１ 挿入部
３２ 取付フランジ部
３３ 雄ねじ部
３４ ボルト
３５、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ 底板部
３６ 上型
３７ 下型
３８ キャビティ
３９、３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ 円筒部
４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ フランジ部
４１ 折れ曲がり部
４２ 突き当て面
４３ 嵌合筒部
４４ 外向鍔部
４５ 支持筒部
１０１ 金属環
１０２ リブ
１０３ 凸条

Claims (1)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に回転しない外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道を有し、前記外輪と同心に支持され、軸方向外側の外周面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、前記外輪の軸方向内端開口部を塞いだ、合成樹脂製のキャップと、
   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内嵌された、非磁性体のセンサ挿入環と、
   前記センサ挿入環の底板部を介して前記エンコーダの被検出面に対向するセンサと、このセンサを保持して前記センサ挿入環の内側に挿入された挿入部とを有するセンサユニットと、
   を備えた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにおいて、
   予め成形された合成樹脂製の前記センサ挿入環が、前記キャップの成形時にオーバーモールドされることを特徴とする回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。

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