JP2017154641A - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気センサが取付穴の底部に干渉した場合でも、底部の変形を抑制することにより、底部の破損、回転速度の検出精度の低下、及び、底部と磁気エンコーダとの干渉を防止することができる車輪用軸受装置を提供する。【解決手段】車輪用軸受装置１は、内方部材である内綸４のインナー側の端部に設けられる磁気エンコーダ７と、開口部及び薄肉の底部１１ｂが形成されたセンサ取付穴１１ｈが開口されて、外方部材である外輪２のインナー側の開口部２ｂを塞ぐカバー１１と、カバー１１のセンサ取付穴１１ｈに開口部から挿入され、底部１１ｂを挟んで磁気エンコーダ７と対向して配設される磁気センサ９と、備え、センサ取付穴１１ｈにおける底部１１ｂは、インナー側に膨らんだ形状に形成されている。【選択図】図１
Description
本発明は車輪用軸受装置に関する。詳しくは、外方部材に設けられるカバーに磁気センサが配設された車輪用軸受装置に関する。
従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持し、車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置を備えた車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置は、車輪に接続されるハブ輪が転動体を介して回転自在に支持されている。また、車輪用軸受装置の回転速度検出装置は、円周方向に異なる磁極が交互に着磁された磁気エンコーダと磁気センサとから構成されている。車輪用軸受装置は、ハブ輪に磁気エンコーダが固定され、ハブ輪と一体的に回転しない部分に磁気センサが配置されている。車輪用軸受装置は、ハブ輪と一体的に回転する磁気エンコーダが磁気センサ近傍を通過する際の磁性の変化の間隔からハブ輪に接続される車輪の回転速度を検出することができる。
このような車輪用軸受装置において、外方部材に設けられる樹脂製のカバーに有底筒状の取付穴を形成し、この取付穴に磁気センサを挿入することにより磁気センサを配設する技術が知られている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
特許文献１に記載の車輪用軸受装置においては、取付穴の底部を薄肉に形成することにより、磁気センサと磁気エンコーダとの間のギャップを小さくする構成としている。このため、磁気センサが取付穴の底部に干渉して、底部が変形することにより破損し、回転速度の検出精度が低下する虞があった。また、磁気センサが取付穴の底部に干渉することにより底部が磁気エンコーダ側に変形し、底部と磁気エンコーダとの干渉の原因となっていた。カバーと磁気エンコーダとが干渉した場合、エンコーダゴムの摩耗によるＡＢＳ不具合や、底部の摩耗や破損による車輪用軸受装置内への泥水の侵入の可能性がある。
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、磁気センサが取付穴の底部に干渉した場合でも、底部の変形を抑制することにより、底部の破損、回転速度の検出精度の低下、及び、底部と磁気エンコーダとの干渉を防止することができる車輪用軸受装置の提供を目的とする。
即ち、車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、前記内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、前記内方部材のインナー側の端部に設けられる磁気エンコーダと、インナー側に開口部、アウター側に薄肉の底部が形成されたセンサ取付穴が開口されて、外方部材のインナー側の開口部を塞ぐカバーと、前記カバーの前記センサ取付穴に、前記開口部から挿入され、前記底部を挟んで前記磁気エンコーダと対向して配設される磁気センサと、を備えた車輪用軸受装置であって、前記センサ取付穴における前記底部がインナー側に膨らんだ形状に形成されるものである。
また、前記底部が膨らんだ厚さは、前記磁気センサと前記底部とが干渉する場合に想定される干渉量よりも大きく形成されるものである。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、車輪用軸受装置によれば、磁気センサが取付穴の底部に干渉した場合でも、底部の変形を抑制することができるため、底部の破損、回転速度の検出精度の低下、及び、底部と磁気エンコーダとの干渉を防止することができる。
また、車輪用軸受装置によれば、磁気センサが取付穴の底部に干渉した場合でも、底部の変形により磁気エンコーダの側に膨出することを防止できるため、底部と磁気エンコーダとの干渉を防止することができる。
以下に、図１を用いて、車輪用軸受装置の一実施形態である車輪用軸受装置１について説明する。
図１に示すように、車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は、外輪２、ハブ輪３、内輪４、転動体である二列のボール列５、回転速度検出装置６（エンコーダ）、シール部材１０およびカバー１１を具備する。
外方部材である外輪２は、ハブ輪３を支持するものである。外輪２は、略円筒状に形成され、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で構成されている。外輪２の内周面には、周方向に環状の外側転走面２ａが一側（インナー側）と他側（アウター側）とに平行になるように形成されている。各外側転走面２ａ、２ａには、高周波焼入れによって表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲とする硬化層が形成されている。外輪２の一側端部（インナー側）には、カバー１１が嵌合可能な一側開口部２ｂが形成されている。外輪２の他側端部（アウター側）には、シール部材１０が嵌合可能な他側開口部２ｃが形成されている。外輪２の外周面には、図示しない懸架装置のナックルに取り付けるための車体取り付けフランジ２ｄが一体に形成されている。
ハブ輪３は、図示しない車両の車輪を回転自在に支持するものである。ハブ輪３は、有底円筒状に形成され、Ｓ５３Ｃ等の炭素０．４０〜０．８０ｗｔ％を含む中高炭素鋼で構成されている。ハブ輪３の一側端部（インナー側）には、外周面に縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３の一端部である他側端部（アウター側）には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、円周等配位置にハブボルトが設けられている。また、ハブ輪３の他側の外周面には、周方向に環状の内側転走面３ｃが形成されている。
ハブ輪３の一側端部の小径段部３ａは、内輪４が圧入されている。ハブ輪３と内輪４とから内方部材が構成されている。内輪４は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。内輪４の外周面には、周方向に環状の内側転走面４ａが形成されている。内輪４は、ハブ輪３の一側端が径方向の外側に向かって塑性変形（加締め）されることで所定の予圧が付与された状態でハブ輪３の一側端部に一体的に固定されている。つまり、ハブ輪３の一側には、内輪４によって内側転走面４ａが構成されている。ハブ輪３は、一側の小径段部３ａから他側の内側転走面３ｃまでを高周波焼入れにより表面硬さを５８〜６４ＨＲＣの範囲に硬化処理されている。これにより、ハブ輪３は、車輪取り付けフランジ３ｂに付加される回転曲げ荷重に対して充分な機械的強度を有し、ハブ輪３の耐久性が向上する。なお、一側端の加締め部分は鍛造加工後の表面硬さのままである。ハブ輪３は、一側端部の内輪４に形成されている内側転走面４ａが外輪２の一側の外側転走面２ａに対向し、他側に形成されている内側転走面３ｃが外輪２の他側の外側転走面２ａに対向するように配置されている。
転動体である二列のボール列５は、ハブ輪３を回転自在に支持するものである。二列のボール列５は、複数のボールが保持器によって環状に保持されている。二列のボール列５は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。二列のボール列５のうち一方のボール列５は、内輪４に形成されている内側転走面４ａと、それに対向している外輪２の一側の外側転走面２ａとの間に転動自在に挟まれている。二列のボール列５のうち他方のボール列５は、ハブ輪３に形成されている内側転走面３ｃと、それに対向している外輪２の他側の外側転走面２ａとの間に転動自在に挟まれている。つまり、二列のボール列５は、外輪２に対してハブ輪３と内輪４とを回転自在に支持している。このように、車輪用軸受装置１は、外輪２とハブ輪３と内輪４と二列のボール列５とから複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、本実施形態において、車輪用軸受装置１には、複列アンギュラ玉軸受が構成されているがこれに限定されるものではなく、複列円錐ころ軸受等で構成されていても良い。
回転速度検出装置６は、ハブ輪３の軸回りの回転速度を検出するものである。回転速度検出装置６は、磁気エンコーダ７と磁気センサ９とを具備するエンコーダから構成されている。
磁気エンコーダ７は、フェライト等の磁性紛体が混入された合成ゴムが環状に形成され、周方向に等ピッチで磁極Ｎと磁極Ｓとに着磁されたものである。磁気エンコーダ７は、一側端部に鍔を有する円筒状の支持環８の鍔部分に加硫接着によって一体に接合されている。支持環８は、他側端部の円筒部分に内輪４が嵌合されている。すなわち、磁気エンコーダ７は、内輪４の一側（インナー側）端部に配置されている。また、磁気エンコーダ７は、支持環８および内輪４を介してハブ輪３と一体的に回転可能に構成されている。支持環８は、防錆性の向上と検出精度の安定性の向上のため強磁性体の鋼板、例えば、フェライト系のステンレス鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や防錆処理された冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されている。
磁気センサ９は、磁気エンコーダ７の磁性を検出するものである。磁気センサ９は、後述するカバー１１によってその検出側端部が磁気エンコーダ７に向くようにして外輪２に設けられている。磁気センサ９は、間にカバー１１の底部１１ｂを挟んで磁気エンコーダ７から所定のエアギャップ（軸方向すきま）になるように配置されている。磁気センサ９は、ハブ輪３と一体的に回転することにより交互に検出面を通過する磁気エンコーダ７の各磁性の通過時間を検出する。
図１に示すように、シール部材１０は、外輪２とハブ輪３との隙間を塞ぐものである。シール部材１０はニトリルゴム等の合成ゴムからなり、加硫接着によって略円筒状に形成された芯金に一体に接合されている。シール部材１０は、内側に複数のリップが形成されている。シール部材１０は、外輪２の他側開口部２ｃ（アウター側）に円筒部分が嵌合され、ハブ輪３の外周面に複数のリップが接触している。シール部材１０のリップは、ハブ輪３の外周面とリップとの間に形成されている油膜を介して摺動可能に構成されている。これにより、シール部材１０は、軸受内部の潤滑グリースを密閉し、外部からの雨水やダスト等の侵入を防止する。
図１に示すように、カバー１１は、外輪２の一側（インナー側）開口部２ｂを塞いで磁気エンコーダ７を保護するものである。カバー１１は、合成樹脂で有蓋円筒状に形成されており、その筒部１１ｔが開口部２ｂの内周に圧入されて外輪２に装着されることにより開口部２ｂを塞いでいる。筒部１１ｔには外輪２の一端面と当接するフランジが形成されており、これによりカバー１１全体が外輪２に対して軸方向に位置決めされ、カバー１１に取り付けられる磁気センサ９の位置管理を行う構成としている。
また、図２に示す如く、カバー１１には筒状のセンサ取付穴１１ｈが開口され、このセンサ取付穴１１ｈに磁気センサ９が挿入されるようになっている。センサ取付穴１１ｈにはインナー側に開口部１１ａ、アウター側に薄肉の底部１１ｂが形成されている。底部１１ｂはカバー１１と一体成形されており、その素材の合成樹脂が非磁性であるため、磁気センサ９による回転速度の検出精度には影響を及ぼさない。
磁気センサ９はカバー１１のセンサ取付穴１１ｈに開口部１１ａから挿入されることによりカバー１１に取り付けられている。そして、センサ取付穴１１ｈの底部１１ｂを挟んで磁気エンコーダ７と対向して配設されている。本実施形態においては、センサ取付穴１１ｈの底部１１ｂを薄肉に形成することにより、磁気センサ９と磁気エンコーダ７との間のギャップを小さくしている。磁気センサ９は検出した磁界変動を回転速度に比例する電気信号に変換した後、この電気信号を図示しないケーブルを介して出力する。
このように構成される車輪用軸受装置１は、外輪２とハブ輪３と内輪４と二列のボール列５とから複列アンギュラ玉軸受が構成され、ハブ輪３が二列のボール列５を介して外輪２に回転自在に支持されている。また、車輪用軸受装置１は、回転速度検出装置６の磁気エンコーダ７がハブ輪３に固定され、カバー１１によって保護されている。車輪用軸受装置１は、ハブ輪３と一体的に回転する磁気エンコーダ７の磁性の変化を外輪２に固定されている磁気センサ９により検出する。車輪用軸受装置１は、磁気センサ９が外輪２に固定されることで磁気エンコーダ７との位置関係のばらつきが抑制され、磁気センサ９による検出状態が安定するように構成されている。
次に、図２及び図３を用いて、カバー１１におけるセンサ取付穴１１ｈの形状について説明する。上記の如く、センサ取付穴１１ｈの底部１１ｂは薄肉状に形成されている。さらに、底部１１ｂは図２に示す如く、インナー側に膨らんだ形状に形成されている。具体的には、底部１１ｂはその中央部がインナー側に遷移するように湾曲面として形成されているのである。底部１１ｂは一様な厚さで形成されているため、底部１１ｂのインナー側の面は膨出し、アウター側の面には凹みが形成される。本実施形態において、底部１１ｂのインナー側への膨出量は０．０５〜０．５ｍｍとなるように、具体的には膨出量が０．１ｍｍで形成している。換言すれば、底部１１ｂのアウター側の面は０．１ｍｍの凹みが形成されている。
本実施形態に係る車輪用軸受装置１によれば上記の如く、予め底部１１ｂをインナー側に膨らませて形成することにより、磁気センサ９がセンサ取付穴１１ｈの底部１１ｂに干渉した場合でも、磁気センサ９に与える反力が大きくなるため、図３に示す如く底部１１ｂの変形を抑制することができる。また、磁気センサ９が底部１１ｂに干渉して底部１１ｂが変形しても、従来技術と比較して変形量を小さくすることができるため、底部１１ｂの破損、磁気センサ９による回転速度の検出精度の低下、及び、底部１１ｂと磁気エンコーダ７との干渉を防止することができる。
また、本実施形態に係る車輪用軸受装置１において、底部１１ｂが膨らんだ厚さは図２に示す如く、底部１１ｂの凹み量ｄ１（より詳細には、底部１１ｂにおける中央部と周縁部とのずれ幅）と等しくなるように形成されている。また、磁気センサ９と底部１１ｂとが干渉した場合に想定される最大の干渉量は図３に示す干渉量ｄ２となる。そして、図２及び図３に示す如く、底部１１ｂの凹み量ｄ１は、磁気センサ９と底部１１ｂとの最大の干渉量ｄ２よりも大きくなるように形成されている。これにより、磁気センサ９がセンサ取付穴１１ｈの底部１１ｂに干渉した場合でも、図３に示す如く底部１１ｂが変形により磁気エンコーダ７の側に膨出することを防止できる。即ち、底部１１ｂと磁気エンコーダ７との干渉を防止することができるのである。
以上、各実施形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
３ ハブ輪
４ 内輪
７ 磁気エンコーダ
９ 磁気センサ
１１ カバー
１１ｂ 底部
１１ｈ センサ取付穴
２ 外輪
３ ハブ輪
４ 内輪
７ 磁気エンコーダ
９ 磁気センサ
１１ カバー
１１ｂ 底部
１１ｈ センサ取付穴
Claims (2)
- 内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、
一端部に車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジを一体に有し、外周に軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
前記内方部材と前記外方部材のそれぞれの転走面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
前記内方部材のインナー側の端部に設けられる磁気エンコーダと、
インナー側に開口部、アウター側に薄肉の底部が形成されたセンサ取付穴が開口されて、外方部材のインナー側の開口部を塞ぐカバーと、
前記カバーの前記センサ取付穴に、前記開口部から挿入され、前記底部を挟んで前記磁気エンコーダと対向して配設される磁気センサと、
を備えた車輪用軸受装置であって、
前記センサ取付穴における前記底部がインナー側に膨らんだ形状に形成される車軸用軸受装置。 - 前記底部が膨らんだ厚さは、前記磁気センサと前記底部とが干渉する場合に想定される干渉量よりも大きく形成される、請求項１に記載の車軸用軸受装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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