JP2016211684A - ハブ軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダの変形耐性を向上させたハブ軸受を提供することにある。
【解決手段】車輪の回転速度を検出するエンコーダを備えたハブ軸受であって、エンコーダ１９は、芯金２１と、芯金２１に固定されて配設されるエンコーダ本体３３とで構成されており、芯金２１は、外輪３の外周面３ｃに嵌合される円筒部２３と、円筒部２３の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して立ち上げた環状の外側円板部２５と、外側円板部２５の上端から内方へと折り返して外輪内端面を覆うように形成された環状の内側円板部２９からなり、外輪３は、軸方向内側の端面に、外周面から内方に向けて連続した環状の段部９を設けており、内側円板部２９は、軸方向外側の面部が段部９の軸方向端面１１に当接するとともに、内径部３１が段部９の小径部１３に係止している。
【選択図】図１

Description

本発明は、静止部材側に備えたセンサと組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するエンコーダを備えてなるハブ軸受に関する。

例えば、自動車のアンチロックブレーキシステム（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ、略称：ＡＢＳ）や、トラクションコントロールシステム（Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ、略称：ＴＣＳ）等では、エンコーダを備えたハブ軸受を採用して、車体側に備えたセンサとともに車輪の回転速度を検出している。

この種のハブ軸受の一例を特許文献１は開示している。
特許文献１では、軸の外周に配設される静止輪である２個の内輪と、２個の内輪の外側に相対回転可能に備えられ、前記各内輪外径よりも大径の内径を有する回転輪である外輪（ハブ）と、前記内輪の外径側に設けられた内輪軌道と前記外輪の内径側に設けられた外輪軌道との間に、保持器により転動可能に保持されて組み込まれる複数個の転動体（玉）と、前記外輪の軸方向内側の端部に配設したエンコーダとを含み、静止部材（車体）側に配設したセンサと組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するものである（特許文献１参照。）。外輪には、外周面の軸方向外側位置にホイール，ブレーキロータを固定するためのフランジ（ハブフランジ）が設けられている。
なお、軸方向に関して、本明細書では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側（図面左側）を外側、中央寄り（図面右側）を内側という。

特許文献１で採用するエンコーダは、外輪の外周面に嵌合される円筒部と、円筒部の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して環状に立ち上げた外側円板部と、外側円板部の上端から内方へと折り返して外輪内端面を覆うように形成されると共に、周方向の磁気特性を交互に変化させるための複数の透孔が設けられた内側円板部からなり、例えば、金属板をプレス成形することにより一体成形されている。
このような形態のエンコーダは、例えば外輪の外周面を伝わって流れてくる泥水などがシール部へと達することを防ぐ堰の役割を併せ持っているため、ハブ軸受のシール性向上にも役立っているものである。

しかし、この種のハブ軸受は、軸受外輪からみれば、変形し易い金属板（エンコーダ）が外輪の外周面から外方に向けて突出した状態で配設されていることとなるため、車両への組み込み時にブレーキ部品等の実機部品に、その突出しているエンコーダ部分をぶつけてしまう虞があった。
その結果、エンコーダの被検出面とセンサとのエアギャップが失われる方向に容易にエンコーダが変形してしまい、正しいセンシングができないという虞があった
さらに、その変形が著しい場合には、センサとの接触が発生し、センサの損傷を招いてしまうという虞もあった。

特開平１０―２２７８０４号公報

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、エンコーダの変形耐性を向上させたハブ軸受を提供することにある。

このような課題を達成するために、第一の本発明は、内輪と、前記内輪の外方にて回転可能に配設される外輪と、前記内輪と外輪の間に組み込まれる転動体と、前記外輪の外周面の軸方向内側の端部に配設され、静止部材側に配設されるセンサと組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するエンコーダとを少なくとも含むハブ軸受であって、
円周方向の磁気特性を変化させた前記エンコーダは、芯金を含んでおり、
前記芯金は、外輪の外周面に嵌合される円筒部と、
前記円筒部の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して立ち上げた環状の外側円板部と、
前記外側円板部の上端から内方へと折り返して外輪内端面を覆うように形成された環状の内側円板部からなり、
前記外輪は、軸方向内側の端面に、外周面から内方に向けて連続した環状の段部を設けており、
前記内側円板部は、軸方向外側の面部が前記段部の軸方向端面に当接するとともに、内径部が前記段部の小径部に係止していることを特徴とするハブ軸受としたことである。

本発明によれば、エンコーダを構成する芯金の内側円板部における軸方向外側の面部が、前記外輪の軸方向内側に形成された段部の軸方向端面に当接することにより、軸方向の位置決めがなされる。
そして、前記内側円板部の内径部を、前記段部の小径部に係止しているため、実機部品とエンコーダの衝突が発生し、芯金が弾性変形しても、前記内径部が前記段部の小径部に係止しているため、芯金の塑性変形を防止する。

第二の本発明は、第一の本発明において、内輪と、前記内輪の外方にて回転可能に配設される外輪と、前記内輪と外輪の間に組み込まれる転動体と、前記外輪の外周面の軸方向内側の端部に配設され、静止部材側に配設されるセンサと組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するエンコーダとを少なくとも含むハブ軸受であって、
前記エンコーダは、
芯金と、
前記芯金に固定されて配設されるエンコーダ本体とで構成されており、
前記芯金は、外輪の外周面に嵌合される円筒部と、
前記円筒部の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して立ち上げた環状の外側円板部と、
前記外側円板部の上端から内方へと折り返して外輪内端面を覆うように形成された環状の内側円板部からなり、
前記外輪は、軸方向内側の端面に、外周面から内方に向けて連続した環状の段部を設けており、
前記内側円板部は、軸方向外側の面部を前記段部の軸方向端面に当接させ、
前記エンコーダ本体は、磁性ゴムからなるとともに、前記芯金の内側円板部の内径部を覆う環状の内径被覆部を一体に設けて構成されており、
前記内径被覆部が前記段部の小径部に係止していることを特徴とするハブ軸受としたことである。

本発明によれば、第一の発明と同様に、エンコーダを構成する芯金の内側円板部における軸方向外側の面部が、前記外輪の軸方向内側に形成された段部の軸方向端面に当接することにより、軸方向の位置決めがなされる。
そして、実機部品とエンコーダの衝突が発生し、芯金が弾性変形しても、前記内径被覆部が前記段部の小径部に係止しているため、芯金の塑性変形を防止する。
また、本発明によれば、外輪外周面とエンコーダの円筒部との嵌合領域から、仮に泥水等が入り込んできたとしても、前記エンコーダ本体は磁性ゴムからなるもので、前記内径被覆部と前記段部との間の密封度が向上しているため、前記内径被覆部と前記段部との間に泥水等が浸水することも防止できる。

第三の本発明は、第一の本発明において、前記芯金における内側円板部の内径部は、軸方向に貫通する切り欠き部が周方向に複数個形成されて凹凸状に構成され、
前記段部は、前記内側円板部の内径部の凸部径よりも大径で、かつ凹部径よりも小径の内側溝肩部を設けることにより、軸方向端面との間に環状の溝部を形成するように構成され、
前記内側円板部の内径部が弾性変形することにより前記内側溝肩部を越えて前記溝部内に係合していることを特徴とするハブ軸受としたことである。

本発明によれば、前記内径部が前記段部の小径部に係止されると共に、前記内側溝肩部と軸方向端面との間の環状の溝部内に係止されているため、実機部品とエンコーダの衝突が発生し、芯金が弾性変形しても、前記内径部が前記内側溝肩部に係止して芯金の塑性変形を防止する。

本発明によれば、エンコーダの変形耐性を向上させたハブ軸受を提供することができる。

本発明ハブ軸受の第一実施形態を示す概略縦断面図である。 第一実施形態の要部を示す拡大断面図である。 第二実施形態の要部を示す拡大断面図である。 第三実施形態の要部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
なお、本実施形態は本発明の一実施形態であって何等これに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
「第一実施形態」

図１は、本発明を外輪回転タイプ従動輪用のハブ軸受に適用した実施の一形態を示す。

本実施形態のハブ軸受は、図示しないスピンドル（軸）の外周に配設される静止輪である２個の内輪１，１と、２個の内輪１，１の外側に相対回転可能に備えられ、前記各内輪１，１よりも大径の回転輪である外輪（ハブ）３と、前記内輪１，１の外径側に設けられた内輪軌道１ａ，１ａと、前記外輪３の内径側に設けられた外輪軌道３ａとの間に、保持器１５により転動可能に保持されて組み込まれる複数個の転動体（玉）１７と、前記外輪３の軸方向内側の端部に配設され、静止部材（車体）側に配設したセンサ（図示せず）と組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するエンコーダ１９とを含んで構成されている（図１参照）。
なお、図中、符合４７は、軸受内を密封する密封装置（例えば図示するパックシール）である。

外輪３には、図示しないホイール・ブレーキロータを、ハブボルト５を介して固定するためのフランジ（ハブフランジ）７が、外周面の軸方向外側位置で、外輪３の中心軸Ｘ１と直交する方向で外方に向けて突設されている。
なお、ハブフランジに雌ネジ孔が設けられ、ホイールやブレーキロータを軸方向外側からハブボルトで取り付ける構造を採用することも本発明の範囲内である。

外輪３は、軸方向内側の端面３ｂに、外周面から内方（図１に示す中心軸Ｘ１に向う方向、以下同じ）に向けて連続した環状の段部９を設けている。
本実施形態における段部９は、軸方向端面１１と小径部１３とで断面視略Ｌ字形状に構成されている（図２参照。）。

本実施形態のエンコーダ１９は、芯金２１と、前記芯金２１に固定されて配設される磁性ゴム製のエンコーダ本体３３とで構成されている（図２参照。）。

芯金２１は、外輪３の外周面３ｃに嵌合（外嵌め）される円筒部２３と、前記円筒部２３の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して立ち上げた環状の外側円板部２５と、前記外側円板部２５の外端から内方へと折り返す折り返し部２７と、折り返し部２７から連続して外輪３の軸方向内側の端面３ｂを覆うように形成され、前記外側円板部２５の内径よりも小径の内径（内径部３１）を有するように形成された環状の内側円板部２９とで、断面視略Ｔ字形状に構成されている。本実施形態において外側円板部２５は、内側円板部２９と背中合わせ状に密着するように成形されている（図２参照。）。

芯金２１は、例えば、本実施形態では薄い鋼板（厚さ（ｔ）＝０．５〜０．８）をプレス成形することにより一体成形されている。
芯金２１は、円筒部２３から内側円板部２９に至るまで同一厚さで形成されており、本実施形態では、前記外輪３の段部９の小径部１３の幅よりも僅かに薄く形成されている（図２参照。）。

エンコーダ本体３３は、芯金２１の外側円板部２５の一部と折り返し部２７と内側円板部２９の軸方向内側の面部２９ａ略全領域を覆うように磁性ゴムをもって加硫接着成型されており、内側円板部２９に接着された磁性ゴム部分が周方向に多極に着磁され、磁気センサ（図示せず）を軸方向に近接させるアキシアルエンコーダとして構成されている。
また、エンコーダ本体３３は、軸方向内側の端面３ｂよりも軸方向で内側に突出した状態で備えられている（図２参照。）。

エンコーダ本体３３の内径は、加硫成形接着時のゴムのフラッシングを防止するため、芯金２１の内側円板部２９の内径部３１よりも大径に形成されている。従って、芯金２１の内側円板部２９の内径部３１近くの領域には磁性ゴムがなく露出している（図２参照。）。
また、図示の例では、エンコーダ本体３３は、芯金２１の外側円板部２５の一部と折り返し部２７を覆う領域を除いて芯金２１よりも厚肉に形成されている。エンコーダ本体３３の厚さはエンコーダ本体３３の磁気信号の必要磁束密度を勘案して決められるので、図示形態に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。

また、本実施形態では、芯金２１の内側円板部２９の軸方向外側の面部２９ｂを、前記段部９の軸方向端面１１に当接させるとともに、内側円板部２９の内径部３１を、前記段部９の小径部１３に係止している。
本実施形態では、内側円板部２９の内径部３１は、段部９の小径部１３と締め代がなく微小な隙間をもって係止するように構成し、芯金２１が弾性変形した際に、内径部３１が段部９に接触するようにしている。別の視点で見れば、芯金２１の内側円板部２９の内径部３１と、段部９の小径部１３との間の微小な隙間は、芯金２１の弾性変形の範囲内で接触するように設定されている。

本実施形態によれば、エンコーダ１９を構成する芯金２１の内側円板部２９における軸方向外側の面部２９ｂが、前記外輪３の軸方向内側に形成された段部９の軸方向端面１１に当接することにより、軸方向の位置決めがなされる。
そして、例えば、本実施形態のハブ軸受を組み込む際に、ブレーキ部品等の実機部品とエンコーダ１９の衝突が発生し、芯金２１が弾性変形した場合には、前記内側円板部２９の内径部３１が前記段部９の小径部１３に接触するため、芯金２１の過度の変形（塑性変形に至るような変形）を防止して弾性変形の範囲内での変形に留めて、エンコーダ１９の変形耐性を高めることが可能である。

また、内側円板部２９の内径部３１を、段部９の小径部１３に締め代をもって嵌合することで係止するように構成してもよく本発明の範囲内である。一般に、二つの部品を二箇所以上で嵌合させることはしないが、本実施形態では、芯金２１は上述のとおり薄い鋼版からなり、かつ、外輪３の外周面３ｃに嵌合する円筒部（第一の嵌合部）２３と、段部９の小径部１３に嵌合する内径部（第二の嵌合部）３１との間に、外側円板部２５と折り返し部２７と内側円板部２９が介され、前記嵌合部間の距離を長くできるため、円筒部２３の内径と内側円板部２９の内径部３１の同芯度を高める（０．１以下）ことで二箇所での嵌合も可能となる。
なお、微小な隙間をもって係止する場合と、嵌合をもって係止する場合のいずれの場合であっても、円筒部２３の内径と内側円板部２９の内径部３１の同芯度を高めるために、内側円板部２９の内径部３１は、円筒部２３の内径のしごき加工と同時にファインブランキングで孔明けするとよい。
「第二実施形態」

図３は本発明の第二実施形態の要部を拡大して示す。
本実施形態では、エンコーダ１９の構成が第一実施形態と異なっているものであり、その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同じであるため第一実施形態の説明を援用し、詳細な説明は省略する。

本実施形態のエンコーダ１９は、磁性ゴムからなるエンコーダ本体３３が、芯金２１の内側円板部２９の内径部３１を覆う環状の内径被覆部３５を一体に設けて構成されている。
すなわち、本実施形態によれば、第一実施形態と異なり、内側円板部２９の内径部３１近くの領域が露出していない（図３参照。）。
また、内径被覆部３５は、前記段部９の小径部１３に嵌合することによって係止できるように締め代をもって構成されている。内径被覆部３５の厚さ（径方向厚さ）は特に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。

本実施形態によれば、ブレーキ部品等の実機部品とエンコーダ１９の衝突が発生し、芯金２１が弾性変形しても、内径被覆部３５が段部９の小径部１３に係止しているため、芯金２１の塑性変形を防止することができる。
また、本実施形態によれば、エンコーダ本体３３は磁性ゴムからなる内径被覆部３５が段部９に嵌合することによって係止しているため、前記内径被覆部３５と前記段部９との間の密封度が向上している。従って、外輪外周面３ｃとエンコーダ１９の円筒部２３との嵌合領域から、仮に泥水等が入り込んできたとしても、前記内径被覆部３５と前記段部９との間に泥水等が浸水することも防止できる。

なお、特に限定されるものではないが、磁性ゴムは、内径被覆部３５から連続して内側円板部２９の軸方向外側の面部２９ｂを覆うように構成するものとしてもよい。
「第三実施形態」

図４は本発明の第三実施形態の要部を拡大して示す。
本実施形態では、エンコーダ１９と段部９の構成が第一実施形態と異なっているものであり、その他の構成及び作用効果は第一実施形態と同じであるため第一実施形態の説明を援用し、詳細な説明は省略する。

本実施形態の芯金２１における内側円板部２９の内径部３１は、軸方向に貫通する切り欠き部（凹部）３７が周方向に複数個形成されて凹凸状（菊型）に構成されている。

内径部３１の凸部３９は、その内径が、前記段部９の小径部１３と係合し、かつ、後述する段部９の内側溝肩部４１の外径よりも小径に形成されていればよく、また、周方向の長さも特に限定されず、本発明の範囲内で設計変更可能である。
内径部３１の切り欠き部（凹部）３７は、その内径が、内側溝肩部４１の外径よりも大径に形成されていればよく、その切り欠き深さ（凹部径）において特に限定解釈されるものはない。

内径部３１の凹凸構成は特に限定解釈されるものではなく、凹部３７と凸部３９が周方向にわたって規則正しく設けられているか、不規則に設けられているか任意であり、内径部３１の凸部３９が弾性変形可能な構成であれば本発明の範囲内である。

段部９は、外径が前記内側円板部２９の内径部３１の凸部３９の内径よりも大径で、かつ凹部３７の内径よりも小径である環状の内側溝肩部４１を設けることにより、軸方向端面１１との間に環状の小径部１３を形成するように構成されている。
内側溝肩部４１は、所定の軸方向厚みをもって環状に形成されており、外径は、上述の通り、芯金内径部３１の凸部３９の内径よりも大径に形成されていればよい。
段部９の小径部１３は、芯金２１の内側円板部２９の内径部３１の凸部３９の内径部分が係止可能な程度の溝幅で、凸部３９の内径部分との上記関係を考慮して形成されているものであればよい。
なお、内側溝肩部４１は、本実施形態のように連続した環状に形成されているものではなく、周方向に断続的に設けられている、すなわち、凹凸状に形成されているものであってもよく本発明の範囲内で設計変更可能である。

本実施形態によれば、前記内側円板部２９の内径部３１の凸部３９が弾性変形することにより、前記内側溝肩部４１を越えて前記内側溝肩部４１と軸方向端面１１との間の環状の小径部１３内に係止されている。
従って、ブレーキ部品等の実機部品とエンコーダ１９の衝突が発生し、芯金２１が弾性変形しても、前記内径部３１の凸部３９の内径部分が、前記小径部１３に接触すると共に、前記内側溝肩部４１に係止して芯金２１の塑性変形を防止する。

本発明は、センサとして光電センサを使用する場合にも適用可能である。

１ 内輪
３ 外輪
９ 段部
１１ 軸方向端面
１３ 小径部
１７ 転動体
１９ エンコーダ
２１ 芯金
２３ 円筒部
２５ 外側円板部
２９ 内側円板部
３１ 内径部
３３ エンコーダ本体

Claims (3)

1. 内輪と、前記内輪の外方にて回転可能に配設される外輪と、前記内輪と外輪の間に組み込まれる転動体と、前記外輪の外周面の軸方向内側の端部に配設され、静止部材側に配設されるセンサと組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するエンコーダとを少なくとも含むハブ軸受であって、
   円周方向の磁気特性を変化させた前記エンコーダは、芯金を含んでおり、
   前記芯金は、外輪の外周面に嵌合される円筒部と、
   前記円筒部の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して立ち上げた環状の外側円板部と、
   前記外側円板部の上端から内方へと折り返して外輪内端面を覆うように形成された環状の内側円板部からなり、
   前記外輪は、軸方向内側の端面に、外周面から内方に向けて連続した環状の段部を設けており、
   前記内側円板部は、軸方向外側の面部が前記段部の軸方向端面に当接するとともに、内径部が前記段部の小径部に係止していることを特徴とするハブ軸受。
2. 内輪と、前記内輪の外方にて回転可能に配設される外輪と、前記内輪と外輪の間に組み込まれる転動体と、前記外輪の外周面の軸方向内側の端部に配設され、静止部材側に配設されるセンサと組み合わせることにより車輪の回転速度を検出するエンコーダとを少なくとも含むハブ軸受であって、
   前記エンコーダは、
   芯金と、
   前記芯金に固定されて配設されるエンコーダ本体とで構成されており、
   前記芯金は、外輪の外周面に嵌合される円筒部と、
   前記円筒部の軸方向内側の端部から外方に向けて連続して立ち上げた環状の外側円板部と、
   前記外側円板部の上端から内方へと折り返して外輪内端面を覆うように形成された環状の内側円板部からなり、
   前記外輪は、軸方向内側の端面に、外周面から内方に向けて連続した環状の段部を設けており、
   前記内側円板部は、軸方向外側の面部を前記段部の軸方向端面に当接させ、
   前記エンコーダ本体は、磁性ゴムからなるとともに、前記芯金の内側円板部の内径部を覆う環状の内径被覆部を一体に設けて構成されており、
   前記内径被覆部が前記段部の小径部に係止していることを特徴とするハブ軸受。
3. 前記芯金における内側円板部の内径部は、軸方向に貫通する切り欠き部が周方向に複数個形成されて凹凸状に構成され、
   前記段部は、前記内側円板部の内径部の凸部径よりも大径で、かつ凹部径よりも小径の内側溝肩部を設けることにより、軸方向端面との間に環状の溝部を形成するように構成され、
   前記内側円板部の内径部が弾性変形することにより前記内側溝肩部を越えて前記溝部内に係合していることを特徴とする請求項１に記載のハブ軸受。
   

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