JP4706306B2 - 回転検出装置付軸受ユニット - Google Patents

Description

この発明に係る回転検出装置付軸受ユニットは、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等の回転情報を検出する為に利用する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に従来から、車輪支持用軸受ユニットが使用されている。図６は、従来から知られている車輪支持用軸受ユニットの第１例として、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全車輪）用のものを示している。この車輪支持用軸受ユニットは、外輪１と、第一、第二の内輪２、３と、それぞれが転動体である複数個の円すいころ４、４と、軸部材であるハブ５とを備える。

このうちの外輪１は、内周面にそれぞれが円すい凹面状である第一、第二の外輪軌道６ａ、６ｂを、外周面に結合フランジ７を、それぞれ形成している。上記第一、第二の各外輪軌道６ａ、６ｂの傾斜方向は、互いに逆にしている。又、上記第一の内輪２は、外周面に円すい凸面状の第一の内輪軌道８ａを、上記第二の内輪３は、外周面に円すい凸面状の第二の内輪軌道８ｂを、それぞれ形成している。この様な第一、第二の各内輪２、３は、それぞれの小径側端面同士を互いに付き合わせた状態で、上記外輪１の径方向内側に、この外輪１と同心に配置している。又、上記各円すいころ４、４は、上記第一、第二の外輪軌道６ａ、６ｂと上記第一、第二の内輪軌道８ａ、８ｂとの間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けている。

又、上記ハブ５は、外周面の外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図３を除く各図の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる、図３を除く各図の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書の全体で同じ。）寄り部分に、車輪を支持固定する為の取付フランジ９を、同じく中央部乃至内端部に円筒面部１０を、中心部にスプライン孔１１を、それぞれ形成している。そして、このうちの円筒面部１０に上記第一、第二の各内輪２、３を、それぞれ締り嵌めで外嵌支持している。又、この状態で、上記第一の内輪２の大径側端面を、上記円筒面部１０の基端部に設けた段差面１２に突き当てると共に、上記第二の内輪３の大径側端面を、上記ハブ５の内端面よりも軸方向内方に突出させている。

上述の様な車輪支持用軸受ユニットを自動車に組み付ける場合には、図示の様に、等速ジョイント用外輪１３の外端面の中央部に固設した駆動軸であるスプライン軸１４を、上記スプライン孔１１に挿入すると共に、上記等速ジョイント用外輪１３の外端面の外径側部分を、上記第二の内輪３の大径側端面に突き当てる。そして、この状態で、上記スプライン軸１４の先端部で上記スプライン孔１１から突出した部分に設けた雄ねじ部１５に、ナット１６を螺合し、更に緊締する事により、上記スプライン軸１４と上記ハブ５とを互いに結合固定する。又、上記結合フランジ７を、懸架装置を構成するナックル１７に、ボルト１８を使用して結合固定すると共に、上記取付フランジ９に、図示しない車輪及びブレーキロータ等を支持固定する。

次に、図７は、従来から知られている車輪支持用軸受ユニットの第２例として、従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用のものを示している。この第２例の車輪支持用軸受ユニットは、従動輪用である為、ハブ５ａの中心部にスプライン孔を設けていない。その代わりに、このハブ５ａの内端部に、雄ねじ部１９を設けている。そして、この雄ねじ部１９に螺合し、更に締め付けたナット２０により、第二の内輪３の大径側端面を、上記ハブ５ａの中間部外周面に形成した段差面１２に向け抑え付けている。その他の部分の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様である。

尚、上述した第１〜２例の場合には、ハブ５、５ａの円筒面部１０に別体の第一の内輪２を外嵌固定しているが、この第一の内輪２を上記ハブ５と一体に形成した構造も、従来から存在する。又、上述した第１〜２例は、比較的重量が嵩む自動車用の車輪支持用軸受ユニットである為、複数個の転動体としてそれぞれ円すいころ４、４を使用しているが、比較的重量が嵩まない自動車用の車輪支持用軸受ユニットの場合には、通常、複数個の転動体としてそれぞれ玉を使用する。

ところで、自動車に搭載されたアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）や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、上述した様な車輪支持用軸受ユニットに回転検出装置を組み込んだ回転検出装置付軸受ユニットにより、上記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、近年広く行なわれる様になっている。図８は、この様な回転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に記載されたものを示している。

この従来構造の場合、第二の内輪３ａの小径側端部の軸方向寸法を、第一の内輪２の小径側端部の軸方向寸法よりも大きくしている。そして、上記第二の内輪３ａの小径側端部にエンコーダ２１を、締り嵌めで外嵌固定している。このエンコーダ２１は、軟鋼等の磁性金属材を円環状に形成すると共に、外周面に歯車状の凹凸を形成した、所謂パルサギヤと呼ばれるもので、被検出部であるこの外周面の磁気特性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。一方、外輪１の軸方向中間部に、この外輪１の内外両周面同士を連通させる状態で取付孔２２を設けると共に、この取付孔２２に回転検出センサ２３を挿通支持している。そして、この状態で、この回転検出センサ２３の先端面（図８の上端面）に設けた検出部を、上記エンコーダ２１の外周面に近接対向させている。

上述の様に構成する回転検出装置付軸受ユニットを懸架装置と車輪との間に組み付けた状態での使用時に、この車輪が回転すると、上記回転検出センサ２３の検出部の近傍を、上記エンコーダ２１の外周面に存在する凹部と凸部とが交互に通過する。この結果、上記回転検出センサ２３内を流れる磁束の密度が変化し、この回転検出センサ２３の出力が変化する。この出力が変化する周波数は、上記車輪の回転速度に比例するので、この出力信号を図示しない制御器に送れば、ＡＢＳやＴＣＳを適正に制御できる。又、変化の回数から、回転角度や回転数を知る事もできる。その他の部分の構造及び作用は、前述の図６に示した車輪支持用軸受ユニットの場合と同様である。

上述の図８に示した従来構造の場合には、次の様な不都合な点がある。即ち、上述した従来構造の場合には、上記エンコーダ２１を上記第二の内輪３ａに対し、単に締り嵌めで外嵌する構成を採用している為、上記エンコーダ２１の軸方向の位置決めを図るのが難しい。このエンコーダ２１の軸方向の位置決めが図れないと、このエンコーダ２１の被検出部である外周面と、上記回転検出センサ２３の検出部である先端面とを、所望の位置関係で対向させる事が難しくなる。そして、この様に所望の位置関係で対向させる事ができなくなった場合には、使用時に上記回転検出センサ２３から所望の出力を得られなくなり、上記ＡＢＳやＴＣＳの性能を十分に発揮させる事が難しくなる為、好ましくない。

米国特許第５，０８５，５１９号明細書

本発明の回転検出装置付軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、エンコーダの軸方向の位置決めを図り易い構造を実現すべく発明したものである。

本発明の回転検出装置付軸受ユニットは、外輪と、第一、第二の内輪と、複数個の転動体と、軸部材と、円環状のエンコーダと、回転検出センサとを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を形成している。
又、上記第一の内輪は、外周面に第一の内輪軌道を形成すると共に、上記軸部材の外周面の一部分にこの軸部材と一体に形成している。
又、上記第二の内輪は、外周面に第二の内輪軌道を形成すると共に、上記軸部材の外周面の残部のうち上記第一の内輪を配置した部分と軸方向に隣接する部分に外嵌している。
又、上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記第一、第二の各内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ転動自在に設けられている。
又、上記エンコーダは、上記第一、第二の各内輪のうちの何れか一方の内輪の外周面の一部で、軸方向に関して上記第一、第二の各内輪軌道同士の間に位置する部分に外嵌支持している。
又、上記回転検出センサは、上記外輪に支持すると共に、その検出部を、上記エンコーダの被検出部に近接対向させている。
特に、本発明の回転検出装置付軸受ユニットに於いては、上記第二の内輪の上記第一の内輪側の軸方向端面を、軸方向に関して上記第二の内輪軌道よりも上記第一の内輪軌道に近い位置に配置し、且つ、上記エンコーダを、上記第二の内輪の外周面の一部で軸方向に関して上記第二の内輪軌道よりも上記第一の内輪側に寄った部分に外嵌支持すると共に、上記第二の内輪の外周面の一部で軸方向に関して上記第二の内輪軌道と上記エンコーダを外嵌支持した部分との間に位置する部分に凸部を形成し、この凸部の側面である段差面に上記エンコーダの側面を当接させている。

上述の様に構成する本発明の回転検出装置付軸受ユニットの場合には、エンコーダの一部を段差面に当接させている為、このエンコーダの軸方向の位置決めを確実に図れる。従って、このエンコーダの外周面又は軸方向側面である被検出部と回転検出センサの検出部とを、所望の位置関係で対向させる事ができる。この結果、使用時に回転検出センサから所望の出力を得る事ができ、ＡＢＳやＴＣＳ等の性能を十分に発揮させる事ができる。

［本発明に関連する参考例］
図１〜３は、本発明に関連する参考例を示している。尚、本参考例の特徴は、第二の内輪３ｂの小径側端部の形状を工夫した点にある。ハブ５ｂの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２４により、上記第二の内輪３ｂの大径側端面を抑え付ける構造を採用した点を除き、その他の部分の構造及び作用は、前述の図６及び図８に示した従来構造の場合とほぼ同様である。この為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。

本参考例の場合、上記第二の内輪３ｂの小径側端部を円筒部２５とし、この円筒部２５にエンコーダ２１を締り嵌めで外嵌している。又、本参考例の場合には、この円筒部２５の外周面の基端（図１〜２の右端）寄り部分に凸部２６を、全周に亙り形成している。そして、この凸部２６の側面である段差面２７に、上記エンコーダ２１の側面を当接させている。

上述の様に、本参考例の回転検出装置付軸受ユニットの場合には、エンコーダ２１の側面を上記段差面２７に当接させる構成を採用している為、このエンコーダ２１の軸方向の位置決めを確実に図れる。従って、このエンコーダ２１の外周面（被検出部）と回転検出センサ２３の先端面（検出部）とを、所望の位置関係で対向させる事ができる。この結果、使用時に、上記回転検出センサ２３から所望の出力を得る事ができ、ＡＢＳやＴＣＳ等の性能を十分に発揮させる事ができる。

［本発明の実施の形態の１例］
次に、図４は、本発明の実施の形態の１例を示している。前述の図１〜３に示した参考例の第１例の場合が、第一の内輪２をハブ５ｂとは別体の部材としていたのに対し、本例の場合には、第一の内輪２をハブ５ｂと一体の部材としている。その他の構成及び作用は、上記参考例の第１例の場合と同様である。

尚、本発明は、上述した各例で示した様な駆動輪用の軸受ユニットの限らず、例えば前述の図７に示した様な従動輪用の軸受ユニットにも適用できる。又、転動体が円すいころであるか玉であるかに拘わらず、特許請求の範囲に記載された要件を満たす限り、各種の軸受ユニットに適用できる。又、上述した各例では、内輪の外周面に形成した凸部の側面を段差面とする場合に、この凸部を、この外周面に全周に亙り形成したが、この凸部は、この外周面の円周方向複数個所（例えば、円周方向等間隔の３個所以上）に形成する事もできる。又、上述した各例では、エンコーダ２１の外周面の断面形状を、中心軸に対し傾斜した直線状としているが、本発明を実施する場合には勿論、例えば図５に示す様に、エンコーダ２１ａの外周面の断面形状を、中心軸と平行な直線状とする事もできる。この様なエンコーダ２１ａを使用する場合も、回転検出センサの先端面は、このエンコーダ２１ａの外周面の一部に対し平行に近接対向させる。又、エンコーダの軸方向側面を被検出部とし、回転検出センサの検出部もこの被検出部に、軸方向に対向させる事もできる。更に、本発明を実施する場合、エンコーダとしては、磁性材である鋼にプレス加工や削り加工を施して造ったものや、磁性材である鉄やＳＵＳ系の焼結金属製のもの等、各種のものを使用する事ができる。

本発明の参考例を示す断面図。 図１のＡ部拡大図。 エンコーダのみを取り出して示す、図２のＢ−Ｂ断面図。 本発明の実施の形態の１例を示す断面図。 エンコーダの外周面の断面形状の別例を示す断面図。 従来から知られている車輪支持用軸受ユニットの第１例を、自動車に組み付けた状態で示す断面図。 同じく第２例を示す断面図。 従来構造の１例を示す、図６のＥ部に相当する拡大図。

１ 外輪
２ 第一の内輪
３、３ａ、３ｂ 第二の内輪
４ 円すいころ
５、５ａ、５ｂ ハブ
６ａ、６ｂ 外輪軌道
７ 結合フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ 取付フランジ
１０ 円筒面部
１１ スプライン孔
１２ 段差面
１３ 等速ジョイント用外輪
１４ スプライン軸
１５ 雄ねじ部
１６ ナット
１７ ナックル
１８ ボルト
１９ 雄ねじ部
２０ ナット
２１、２１ａ エンコーダ
２２ 取付孔
２３ 回転検出センサ
２４ かしめ部
２５ 円筒部
２６ 凸部
２７ 段差面

Claims (1)

1. 外輪と、第一、第二の内輪と、複数個の転動体と、軸部材と、円環状のエンコーダと、回転検出センサとを備え、このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を形成しており、上記第一の内輪は、外周面に第一の内輪軌道を形成すると共に、上記軸部材の外周面の一部分にこの軸部材と一体に形成しており、上記第二の内輪は、外周面に第二の内輪軌道を形成すると共に、上記軸部材の外周面の残部のうち上記第一の内輪を配置した部分と軸方向に隣接する部分に外嵌しており、上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記第一、第二の各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられており、上記エンコーダは、上記第一、第二の各内輪のうちの何れか一方の内輪の外周面の一部で、軸方向に関して上記第一、第二の各内輪軌道同士の間に位置する部分に外嵌支持しており、上記回転検出センサは、上記外輪に支持すると共に、その検出部を上記エンコーダの被検出部に近接対向させている回転検出装置付軸受ユニットに於いて、上記第二の内輪の上記第一の内輪側の軸方向端面を、軸方向に関して上記第二の内輪軌道よりも上記第一の内輪軌道に近い位置に配置し、且つ、上記エンコーダを、上記第二の内輪の外周面の一部で軸方向に関して上記第二の内輪軌道よりも上記第一の内輪側に寄った部分に外嵌支持すると共に、上記第二の内輪の外周面の一部で軸方向に関して上記第二の内輪軌道と上記エンコーダを外嵌支持した部分との間に位置する部分に凸部を形成し、この凸部の側面である段差面に上記エンコーダの側面を当接させている事を特徴とする回転検出装置付軸受ユニット。

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