JP4457940B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪の回転速度等を検知するためのセンサが取り付けられた転がり軸受装置に関するものである。

車輪が取り付けられた軸体を回動自在に支持する転がり軸受装置としては、例えばハブユニットと称されるものがあり、特に近年はユニット化の進展に伴い所謂第三世代のハブユニットが用いられている。一方、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステム等を制御するため、車輪の回転速度や回転方向を検出する回転検出装置を転がり軸受装置に組み込むことが行われている。

回転検出装置を構成するセンサユニットの取り付け構造としては、転がり軸受装置のうち非回転側である外輪の端部を樹脂製のカバーで覆うとともに、このカバーにセンサユニットのセンサ本体部を挿通するためのセンサ挿通孔を設けるものが知られている。この場合において、上記センサユニットにフランジ部を設ける一方、カバーには袋ナットを埋設しておき、この袋ナットを用いてフランジ部をカバーにボルト止めする技術が開示されている。袋ナット端面とカバー表面とは同一平面を形成しており（所謂面一とされており）、この同一平面にセンサユニットのフランジ部が当接した状態でボルト固定されている（特許文献１参照。）。
特開２００３−１３９８２号公報

上記従来技術によれば、センサユニットのフランジ部をボルトにより固定しているから、フランジ部を有さない場合と比較してセンサユニットの固定が確実となっている。また、カバーを樹脂とすることにより、インサート樹脂成形によって袋ナットをカバーに設けることが容易となり、カバーを低コストで製造することができる。更に、ナットを袋ナットとしてこれを樹脂製カバーに埋設することにより、カバー側にナットを容易に固定することができる。そして、センサユニットのフランジ部をカバー表面に当接させているから、フランジ部が無い場合と比較してセンサユニットの軸方向の位置決め精度が向上することも考えられる。

しかしながら、カバーは樹脂であるから、成型時においてヒケや反り等の変形が発生しやすい。よって、フランジ部をカバーに当接させている場合、カバーの反り等に伴ってセンサユニットの傾斜や軸方向の位置ずれが発生し、センサギャップの精度が低下するという問題があった。
本発明は、樹脂製カバーに袋ナットを設け、この袋ナットを用いてセンサユニットをフランジ固定した転がり軸受装置において、センサユニットの位置精度を向上させることを目的としている。

本発明の転がり軸受装置は、外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪部材と、前記内輪部材が外周側に取り付けられ且つ軸方向一端側に車輪を取り付けるためのフランジを有する軸体と、車輪と一体回転する前記内輪部材又は前記軸体に設けられた回転検出のための検出用部材と、前記外輪の軸方向他端側端部に取り付けられた樹脂製のカバーと、前記カバーを軸方向に貫通して設けられたセンサ挿通孔と、ナット端面を露出させつつ前記カバーに埋設されセンサユニットのセンサフランジを前記カバーの軸方向他端側に締結するための袋ナットとを備えており、前記袋ナットの前記ナット端面は、前記カバーの変形による前記センサユニットの位置ズレを抑制するように前記センサフランジと対向する位置のカバー外面よりも軸方向他端側に位置していることを特徴とする。

本発明では、従来のように、袋ナットのナット端面（軸方向他端側端面）とカバー外面とを同一平面上に位置させずに（面一とせずに）、袋ナットのナット端面をセンサフランジと対向する位置のカバー外面よりも軸方向他端側に位置させた。その結果、センサユニットのフランジ部（センサフランジ）は、袋ナットのナット端面には接触するが、カバー外面には実質的に接触しない状態で締結される。よって、センサユニットはカバーのヒケや反り等の影響を受けにくくなり、センサユニットの傾斜や位置ズレが抑制される。
前記センサフランジは、前記袋ナット端面には接触しているが、前記カバー外面には接触しない状態で締結されているのが好ましい。
また、前記カバーが変形した場合、前記カバー外面と前記センサのフランジ内側面が部分的に接触するように構成されているのが好ましい。
また、前記ナット端面は、前記カバーの軸方向他端側外面とともに、径方向に平行な平面を構成しているのが好ましい。

袋ナットのナット端面をカバー外面より軸方向他端側に位置させたので、カバーのヒケや反りに起因するセンサユニットの傾斜や位置ズレが抑制され、センサギャップの精度が高まる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態である転がり軸受装置１の断面図であり、図２は図１の要部拡大図である。なお、図１及び図２では、後述するセンサユニット８及びこのセンサユニット８を取り付けるためのボルト１４が転がり軸受装置１に装着された状態を示しているが、本発明の転がり軸受装置にはこれらセンサユニット８やボルト１４は含まれない。この転がり軸受装置１は、外輪２と、外輪２の内周側に転動体としての玉３を介して配置された内輪部材４と、内輪部材４が外周側に取付けられ且つ軸方向一端側に車輪を取り付けるためのフランジ５を有する軸体６と、を有している。外輪２は、２つの外輪軌道２ａを有するとともに、外輪２を車体側に取り付けるための外輪フランジ２ｂを有している。内輪部材４は、軸体６の軸方向他端側に設けられた小径部６ａに外嵌しており、軸体６の軸方向他端側端部を塑性変形させることにより形成されたかしめ部１０が内輪部材４を軸方向一端側に押し付けつつ固定している。上記２つの外輪軌道２ａに対向する２つの内輪軌道は、軸体６の外周面により構成された第１の内輪軌道６ｂと、内輪部材４の外周面により構成された第２の内輪軌道４ａとからなる。このように、複列の外輪軌道２ａを有する外輪２と、第２の内輪軌道４ａを有する内輪部材４と、第１の内輪軌道６ｂを有する軸体６と、これら各軌道面間に介在する複列の玉３とで、複列アンギュラ玉軸受１１が構成されている。フランジ５には、ボルト１３を挿通するためのボルト孔５ａが設けられており、このボルト孔５ａに挿通されたボルト１３によりフランジ５に図示しない車輪（ホイール）が締結される。なお、玉３の各列は、それぞれ王冠型の保持器１２により周方向における略均等な配置が維持されている。

外輪２の軸方向他端側端部には、樹脂製のカバー７が取り付けられている。カバー７は、外輪２の軸方向他端側開口を塞ぐように取り付けられており、軸受１１内への異物の侵入を防止している。またカバー７には、センサユニット８のセンサ本体部８ａを挿通するためのセンサ挿通孔７ａと、センサユニット８をボルト１４で固定するための袋ナット９と、が設けられている。一方、図示しない車輪と一体回転する内輪部材４には、回転検出のための検出用部材としてパルサーリング１５が取り付けられている。このパルサーリング１５は、環状の炭素鋼板に磁性ゴムを貼り付けたものであり、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互配置されている。

この転がり軸受装置１に取り付けられるセンサユニット８は、軸方向に円柱状のセンサ本体部８ａと、センサ本体部８ａの軸方向他端部から径方向に延在するセンサフランジ８ｂとを有している。センサ本体部８ａの先端部（軸方向一端側端部）には、回転検出用の素子８ｃ（図２において破線で示す）が埋め込まれている。この素子８ｃをパルサーリング１５と近接させることにより、軸体６即ち図示しない車輪の回転数を検知することができる。なお、回転数の検知方式としては、本実施形態の構成に限定されず、光電方式をはじめロータリーエンコーダに用いられている種々の方式を採用することができる。

カバー７は、強化ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を射出成形して製造されたものである。成型金型に袋ナット９を予めセットしておき、その後樹脂を金型内に流し込むことにより、袋ナット９がカバー７内に埋設される。袋ナット９はナット穴の軸方向が転がり軸受装置１の軸方向と平行になるように固定されており、ナット端面９ａはカバー７の軸方向他端側外面（後述のカバー外面７ｂを含む）と同様、径方向に平行な平面を構成している。また袋ナット９のナット端面（軸方向他端側端面）９ａは、カバー７の軸方向他端側に露出している。

図２に示すように、袋ナット９は軸方向他端側に軸方向距離ｄだけ突出した状態でカバー７に埋設されている。その結果ナット端面９ａは、センサフランジ８ｂの内側フランジ面８ｂ１と対向する位置のカバー外面７ｂよりも軸方向他端側に位置している。そのため、センサユニット８のセンサフランジ８ｂがボルト１４と袋ナット９とにより締結された状態において、センサフランジ８ｂの内側フランジ面８ｂ１はナット端面９ａと面接触しているが上記カバー外面７ｂとは接触していない。よって、ボルト締結された際において、センサユニット８はナット端面９ａの位置によって位置決めされることとなり、カバー外面７ｂの位置による影響を受けることはない。
なお、カバー７の反りやヒケ等によりカバー外面７ｂが変形している場合、カバー外面７ｂと内側フランジ面８ｂ１との部分的な接触（以下、部分的接触ともいう）が発生する場合もあるが、その場合でも、センサユニット８はナット端面９ａによって支配的に位置決めされる。なぜなら、ナット端面９ａと内側フランジ面８ｂ１とは比較的高い接触圧で面接触しているのに対し、カバー外面７ｂと内側フランジ面８ｂ１との上記接触は部分的であり且つ接触圧も比較的低いからである。よって、センサユニット８はカバー７のヒケや反り等の影響を受けにくくなり、センサユニット８の傾斜や位置ズレが抑制される。

上記カバー外面７ｂと内側フランジ面８ｂ１との軸方向距離ｄ（図２参照）は、１０μｍ〜１００μｍが好ましく、２０μｍ〜３０μｍが更に好ましい。この軸方向距離ｄが大きすぎると不必要に空間を占有することとなり、この軸方向距離ｄが小さすぎると上述したカバー外面７ｂと内側フランジ面８ｂ１との部分的接触の影響が出やすくなるからである。
なお、センサ本体部８ａの外周面とセンサ挿通孔７ａの内周面との間にＯリング１７を設けているので、センサ挿通孔７ａから転がり軸受装置１内部への異物の侵入が軸方向距離ｄの存在により増加することはない。

上述したように、カバー７は、成型金型に袋ナット９を予めセットした状態で樹脂を金型内に流し込むことにより作製されている。かかる成型工程においては、袋ナット９のいずれかの部位を金型側に当接させて袋ナット９を金型内所定位置に固定しながら樹脂を流し込む必要がある。袋ナット９はナット端面９ａ（及びナット端面９ａに隣接する僅かな周面）を除き樹脂で覆われた状態となるから、袋ナット９における金型側との当接部位は必然的にナット端面９ａとなる。よって、成型後にカバー７のヒケや反りが発生しても、金型内におけるナット端面９ａの位置は変化しない。したがって、ナット端面９ａの位置精度は、カバー外面７ｂの位置精度よりも高くなる。

センサユニット８が軸方向に位置ズレしたり、センサフランジ８ｂが径方向に対して傾斜したりすると、センサユニット８の素子８ｃとパルサーリング１５とのギャップ即ち
センサギャップｇ（図２参照）に誤差が生じ、回転検出精度が低下する。本発明によりセンサユニット８の位置精度が高まり、センサギャップｇの誤差が減少する。よって、センサユニット８の回転検出精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態である転がり軸受装置にセンサユニットを装着した状態の断面図である。 図１のセンサ挿通孔近傍における拡大図である。

符号の説明

１ 転がり軸受装置
２ 外輪
３ 玉
４ 内輪部材
５ フランジ
６ 軸体
７ カバー
７ａ センサ挿通孔
７ｂ カバー外面（内側フランジ面と対向する位置のカバー外面）
８ センサユニット
８ｂ センサフランジ
９ 袋ナット
９ａ ナット端面
１５ パルサーリング（検出用部材）

Claims (4)

1. 外輪と、前記外輪の内周側に転動体を介して配置された内輪部材と、前記内輪部材が外周側に取り付けられ且つ軸方向一端側に車輪を取り付けるためのフランジを有する軸体と、車輪と一体回転する前記内輪部材又は前記軸体に設けられた回転検出のための検出用部材と、前記外輪の軸方向他端側端部に取り付けられた樹脂製のカバーと、前記カバーを軸方向に貫通して設けられたセンサ挿通孔と、ナット端面を露出させつつ前記カバーに埋設されセンサユニットのセンサフランジを前記カバーの軸方向他端側に締結するための袋ナットとを備えており、
   前記袋ナットの前記ナット端面は、前記カバーの変形による前記センサユニットの位置ズレを抑制するように前記センサフランジと対向する位置のカバー外面よりも軸方向他端側に位置していることを特徴とする転がり軸受装置。
2. 前記センサフランジは、前記袋ナット端面には接触しているが、前記カバー外面には接触しない状態で締結されている請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 前記カバーが変形した場合、前記カバー外面と前記センサのフランジ内側面が部分的に接触する請求項２に記載の転がり軸受装置。
4. 前記ナット端面は、前記カバーの軸方向他端側外面とともに、径方向に平行な平面を構成している請求項１に記載の転がり軸受装置。

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