JP4877556B2 - 放射状フランジ側エンコーダを持つ車輪軸受装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車輪軸受装置によりボスが、ボスの回転軸線の周りに回転可能に、少なくとも１つの回転しない外レース内に支持され、車輪軸受装置がエンコーダを持ち、エンコーダが車輪軸受装置の側でボス側において固定しており、放射状フランジがボスから半径方向に出ており、エンコーダが密封装置と作用結合しているものに関する。
このような車輪軸受装置は米国特許第４，８６４，２３１号明細書に記載されている。ボスの放射状フランジには、車輪が一般にピンで取付けられている。この場合放射状フランジはボスと一体に形成されている。
車輪軸受は、一般に２列以上の転動体を持つ転がり軸受である。ボス上に選択的に、転動体列用の転動路を持つ内レースが固定している。選択的に２列以上の転動体の少なくとも１つの転動路が、ボスの材料へ直接加工されている。車輪軸受は１つ以上の外レースを持ち、この外レースに転動体列用の内側転動路が形成されている。外レースは車輪保持体内に固定しているか、外レースは基礎となっている従来技術におけるように車輪保持体自身である。車輪保持体は、例えば車輪保持体を車両側に取付けるための複数の取付け穴を持つフランジを備えている。ボス従って車輪は、車輪軸受内で車輪保持体に対して回転するように支持されている。
車輪軸受は、一般に２つの密封片により、外部の環境の影響に対して密封されている。密封片の１つは、車輪軸受及びエンコーダを保護し、同時にエンコーダと密封するように作用結合している。そのため密封片は、外レースに固定している覆い板の形の密封素子を持っている。覆い板にある密封リップは、エンコーダに密封するように当接している。
センサ装置はしばしば車輪フランジの側に設けられている。なぜならば、センサ装置の接続導線を通すため継手蓋と車輪保持体との間の車両側空間は僅かであり、センサ装置はこの側で一部極端な汚れを受けるからである。車輪軸受を密封し同時にセンサ装置を保護するための費用は、従って比較的高い。接続導線は、継手蓋からの泥又は氷の集積により危険にさらされる。
これに反しセンサ装置のために、車輪の側から、密封片、エンコーダ及びセンサ自体用の僅かな空間しか利用できない。車輪フランジから軸線方向に突出する車輪の取付けピンの頭部又はねじ端部は、構造空間へ邪魔するように入り込み、外乱信号によってもセンサ装置の信号に影響を及ぼす。
エンコーダは圧力ばめにより直接ボス上に固定し、これと共にセンサに対して回転する。センサ装置に属するセンサは、米国特許第４，８６４，２３１号明細書による装置では、車輪保持体の穴に収容され、穴を通って車輪軸受の内部へ入り込んでいる。外レースにあるセンサの取付け座は別個に製造され、密封され、従って余分は費用を生じる。センサの取付けの際、修理及び保守の際にも、穴へのセンサの導入の際、汚物粒子が転がり軸受の内部へ達するという、危険がある。車輪軸受の外部にある公知の密封装置の密封リップは、一般に環境の影響に直接さらされており、早期に故障する。汚れ及び湿気が密封片へ徐々に入り込み、転がり軸受へ侵入する。
従って本発明の課題は、前述した欠点を回避する車輪軸受装置を提供することである。特にエンコーダを統合した簡単かつ安価な密封装置を提供する。更に密封装置及びエンコーダのため、放射状フランジ側に充分な構造空間を提供する。
この課題は、請求項１の特徴部分及び独立請求項によれば、次のようにすることによって解決される。
即ち車輪軸受装置が、放射状フランジに近い方にある車輪軸受装置の側に、間隙密封片において、エンコーダと密封素子との間に作用結合部が存在する。間隙密封片は、回転軸線を取巻いてエンコーダと密封装置の密封素子との間にある少なくとも１つの密封間隙によって形成されているか、
又はボス側で固定しているエンコーダが外レースの環部分を、半径方向外側において無接触で包囲するか、
又はその代わりに前記の特徴が組合わされている。
即ち車輪軸受装置が、放射状フランジに近い方にある車輪軸受装置の側に、間隙密封片において、エンコーダと密封素子との間に作用結合部が存在する。間隙密封片は、回転軸線を取巻いてエンコーダと密封装置の密封素子との間にある少なくとも１つの密封間隙によって形成されているか、
又はボス側で固定しているエンコーダが外レースの環部分を、半径方向外側において無接触で包囲するか、
又はその代わりに前記の特徴が組合わされている。
このような車輪軸受装置により車輪軸受の車輪側密封片のための付加的な構造空間が与えられている。エンコーダは、密封片により充分保護されている。センサは、車輪軸受の内部から空間的に分離して設けられている。軸受装置及び特に密封装置は、特に覆い板及びセンサが担体と共に冷間変形される板部材であると、安価に製造される。エンコーダ及びセンサは、センサ信号へ及ぼされる車輪ピンの有害な影響を充分除去されて設けられている。エンコーダの有効面（センサと交信する符号化部分）は、車輪軸受の端面と放射状フランジとの間の軸線方向構造空間の寸法に関係なく自由に気ままに形成することができる。信号の質が改善されている。従って軸線方向の構造空間は、本発明による密封装置の構成のために、充分な密封作用をもって利用可能である。
本発明は、エラストマ中に磁化された粒子を含むパルス発生器のようなすべての考えられる磁化された（交互の極性の）パルス発生器の使用に、又は板から成るパルス発生環のように磁化されるエンコーダの使用に適している。選択的にプラスチックから成る保護スリーブは、なるべく非磁性材料から成る保護板である。エンコーダは、枠石又は他の硬い粒子に対して保護されている。しぶき又は環境からの強磁性粒子は、保護スリーブによって阻止される。
間隙密封片の間隙の寸法は１ｍｍより小さいか、又は最大で１ｍｍに等しい。保護スリーブの適当な向き及び密封間隙の位置は、間隙を経て密封片の内部へ侵入する液体が間隙から滴下するか、運転中に回転するエンコーダの所で遠心力により間隙を通って外部へ送り出されるのを確実にする。
本発明のそれ以外の構成及び実施例が以下に説明される。
図１及び２は、放射状フランジ２及び車輪保持体５を持つ車輪軸受装置１を示している。放射状フランジ２はボス６と一体に形成され、回転軸線１ａの周りに回転可能に車輪保持体５に支持されている。車輪軸受は、２列の転動体１０、１つの内レース又は２つの内レース、２つの転動路１２，１３、及び２つの転動路１４，１５を持つ車輪保持体５の形の外レース１８から形成されている。転動路１２は内レース１１に形成され、転動路１３は直接ボス６に形成されている。放射状フランジ２を持つボス６は、２列の転動体１０を介して車輪保持体５に回転可能に支持されている。図示しない車輪は、車輪ピン１６により車輪フランジ２に取付けられている。
車輪軸受装置１は、更に非磁性板から成る保護スリーブ７、弾性密封片８及びエンコーダ９を有する密封装置２７を持っている。エンコーダ９は少なくとも１つのセンサ１７に対向している。エンコーダ９とセンサ１７は保護スリーブ７により互いに分離されている。
エンコーダ９は、図１ａに単独部分として一部を示され、板から冷間形成されかつカラー９ｃを持つ担体９ｂ及び信号発生のためセンサ１７と交信する符号化部分９ａから成る部材である。符号化部分９ａは、この場合交番信号のため波形に構造化されて、周方向に先端９ｅと谷底９ｆが同じピッチで互いに交代するようになっている。
図３に示すように、密封装置３がエンコーダ２１を持ち、このエンコーダのセンサ１７と交信する符号化部分２１ａが、窓状切欠き２１ｂを持つ中空円筒部分であるようにすることも考えられる。切欠き２１ｂは周方向に同じ寸法の橋絡片２１ｃにより互いに分離され、かつ互いに同じピッチで設けられている。
その代わりに図４は、信号発生のためセンサ１７と交信する符号化部分２２ａが大体において多極に磁化可能な添加物を含むエラストマから成る物体であるエンコーダ２２を示している。
エンコーダ９は、担体９ｂにあるカラー９ｃを内レース１１上に圧力ばめすることによって、ボス側で固定している。センサ１７の信号発生のために重要なエンコーダ９の符号化部分９ａは、担体９ｂから、放射状フランジ２から車輪担体５の軸線方向に離れるように延び、その環部分５ａを包囲している。その際エンコーダ９は、交信する符号化部分９ａにより、外レース１８又は車輪保持体５の環部分５ａを無接触で包囲している。
この場合車輪ピン１６の突出部１６ａは車輪ピン１６の頭部であり、放射状フランジ２から軸線方向に突出している。交信する符号化部分９ａは、突出部１６ａから半径方向に離れており、軸線方向に突出していない。突出部１６ａとボス６との半径方向距離は、符号化部分９ａの半径方向に最も外側の縁とボス６との半径方向距離より大きい。
保護スリーブ７は板から鉢状に冷間形成され、かつ非磁性である。保護スリーブの半径方向外側にある第１の中空円筒状部分７ａは、環境の影響に対して外側からエンコーダ９を覆っている。第１の部分７ａと一体に形成される第２の中空円筒状部分７ｂは、外レース１８の環部分５ａ上に固定しているので、保護スリーブ７は、外レース１８と共に、車輪軸受の作動中に回転しない。密封素子として機能する第１の部分７ａとエンコーダ９の軸線方向端部にあって周方向に延びる縁９ｄとの間（図１ａ、図２）、中断されない周面の外側輪郭２１ｄと第１の部分７ａとの間（図３）及びエラストマ体の円筒状周面の外側輪郭２２ｂと第１の部分７ａとの間（図４）にある密封間隙１９により、間隙密封片２０が形成されている。密封間隙１９の半径方向寸法はなるべく０．５ｍｍである。
密封装置３及び２７は、選択的に、保護スリーブ７と放射状フランジ２との間に軸線方向に形成されている密封間隙２３を有する別の間隙密封片２４を持っている。図４による密封装置４の保護スリーブ７には、この場合密封リップ２６を持つ弾性密封片２５が固定している。密封リップ２６は放射状フランジ２に密封するように当接している。
作用結合部において外側から内側への順序で、軸受側で間隙密封片２０が間隙密封片２４又は密封片２５に続いている。それからこの順序で間隙密封片２０に、図１及び２による密封装置２７にある密封片８と、密封装置３及び４にある密封片２８が続いている。密封片８及び２８はそれぞれ２つの密封リップ２９及び密封リップ３０又は３１を持っている。密封片８，２８はそれぞれ円板部分３２に固定している。円板部分３２は保護スリーブ７と一体に形成されている。密封リップ２９は、軸線方向にそれぞれエンコーダ９又は２１，２２の担体９ｂ又は３３へ向かって予荷重をかけられている。密封装置２７の密封リップ３０は、半径方向に内レース１１へ向かって予荷重をかけられて、車輪軸受を外方へ密封している。密封リップ３１は、半径方向に直接ボス６へ密封するように当接して、車輪軸受を内方へ密封している。
エンコーダ２１，２２は、担体３３にあるカラー３３ａの圧力ばめにより、直接ボス６上に固定している。センサ１７の信号発生のために重要なエンコーダ２１又は２２の符号化部分２１ａ又は２２ａは、担体３３から、放射状フランジ２から軸線方向に離れるように延びて、更新する符号化部分２１ａ又は２２ａにより、外レース１８又は車輪保持体５の部分５ａを無接触で包囲している。
図５〜７は、間隙密封片２０に対する前密封片を持つ車輪軸受装置１にある密封装置を示している。前密封片は、エンコーダ９，２１又は２２の変形体にある少なくとも１つの密封リップ３４により形成されている。密封リップ３４は、保護スリーブ７に密封するように当接している。図５による密封装置では、密封リップは、加硫等により担体９ｂ又は３３に別々に取付けられている。図６による構成では、密封リップ３４は、符号化部分２１ａの切欠き２１ｂも満たすエラストマ材料の本体３５と一体に形成されている。図７には、エラストマから成りかつ磁性材料を混合されているエンコーダ２２が示され、密封リップ３４はエラストマから成る符号化部分２２ａと一体に形成されている。
１ 車輪軸受装置
１ａ 回転軸線
２ 放射状フランジ
３ 密封装置
４ 密封装置
５ 車輪保持体
５ａ 環部分
６ ボス
７ 保護スリーブ
７ａ 第１の部分
７ｂ 第２の部分
８ 密封片
９ エンコーダ
９ａ 符号化部分
９ｂ 担体
９ｃ カラー
９ｄ 縁
９ｅ 先端
９ｆ 谷底
１０ 転動体
１１ 内レース
１２ 転動路
１３ 転動路
１４ 転動路
１５ 転動路
１６ 車輪ピン
１６ａ突出部
１７ センサ
１８ 外レース
１９ 密封間隙
２０ 間隙密封片
２１ エンコーダ
２１ａ符号化部分
２１ｂ切欠き
２１ｃ橋絡片
２１ｄ外側輪郭
２２ エンコーダ
２２ａ符号化部分
２２ｂ外側輪郭
２３ 密封間隙
２４ 間隙密封片
２５ 密封片
２６ 密封リップ
２７ 密封装置
２８ 密封片
２９ 密封リップ
３０ 密封リップ
３１ 密封リップ
３２ 円板部分
３３ 担体
３３ａカラー
３４ 密封リップ
３５ 本体
１ａ 回転軸線
２ 放射状フランジ
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５ 車輪保持体
５ａ 環部分
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９ａ 符号化部分
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１０ 転動体
１１ 内レース
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１３ 転動路
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１６ａ突出部
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２１ａ符号化部分
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３５ 本体
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- 車輪軸受装置（１）によりボス（６）が、ボス（６）の回転軸線（１ａ）の周りに回転可能に、少なくとも１つの回転しない外レース（１８）内に支持され、車輪軸受装置（１）が少なくとも１つの密封装置（３，４，２７）及びエンコーダ（９，２１，２２）を持ち、密封装置（３，４，２７）が車輪軸受装置（１）の側でボス側において固定しており、放射状フランジ（２）がボス（６）から半径方向に出ており、ボス側で固定しているエンコーダ（９，２１，２２）が、外レース（１８）の環部分（５ａ）を半径方向外側において無接触で包囲し、エンコーダ（９，２１，２２）が密封装置（３，４，２７）と作用結合しているものにおいて、作用結合部が、エンコーダ（９，２１，２２）と密封装置（３，４，２７）の密封素子との間にある少なくとも１つの第１の間隙密封片（２０）であり、この第１の間隙密封片（２０）が、回転軸線（１ａ）を取巻く第１の密封間隙（１９）を持ち、密封素子がセンサ（１７）とエンコーダ（９，２１，２２）との間に設けられかつこのエンコーダの半径方向外側を無接触で包囲する非磁性材製保護スリーブ（７）であり、保護スリーブ（７）とエンコーダ（９，２１，２２）との間の最小自由間隔が、回転軸線（１ａ）を取巻く第１の密封間隙（１９）に形成され、密封装置（３，４，２７）が、保護スリーブ（７）と放射状フランジ（２）との間に軸線方向に形成されている密封間隙（２３）を有する別の間隙密封片（２４）を持っていることを特徴とする、車輪軸受装置。
- 密封間隙（１９）が１ｍｍより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- 密封素子が外レース（１８）に固定していることを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- 作用結合部が、少なくとも間隙密封片（２０）、及び保護スリーブ（７）と少なくとも１つの第１の密封リップ（２９）との密封接触部であり、車輪軸受装置（１）が、作用結合部においてまず放射状フランジ側において、エンコーダ（９，２１，２２）と密封装置（３，４，２７）との間で、少なくとも第１の密封間隙（１９）により半径方向外方に環境の影響に対して密封され、それから次に作用結合部にある密封間隙（１９）に続く第１の密封リップ（２９）により密封されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- 第１の密封リップ（２９）が、エンコーダ（９，２１，２２）の円板状担体（９ｂ，３３）に密封するように当接し、円板状担体（９ｂ，３３）がボス側で固定していることを特徴とする、請求項４に記載の車輪軸受装置。
- 保護スリーブ（７）が、エンコーダ（９，２１，２２）を半径方向外側で無接触で包囲する第１の中空円筒状部分（７ａ）から形成され、この第１の中空円筒状部分（７ａ）が第２の中空円筒状部分（７ｂ）と一体に結合され、第２の部分（７ｂ）が、半径方向外側を少なくとも部分的にエンコーダ（９，２１，２２）により無接触で包囲されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- 第２の部分（７ｂ）から円板部分（３２）が回転軸線（１ａ）の方へ曲げられ、円板部分（３２）に、少なくとも１つの第１の弾性密封リップ（２９）を持つ弾性密封片（８，２８）が固定しており、第１の密封リップ（２９）がエンコーダ（９，２１，２２）の円板状担体（３３）に密封するように当接し、円板状担体（３３）がボス側で固定していることを特徴とする、請求項６に記載の車輪軸受装置。
- 密封片（８，２８）が少なくとも２つの第１の密封リップ（２９）を持っていることを特徴とする、請求項７に記載の車輪軸受装置。
- 密封片（８，２８）が第２の密封リップ（３０，３１）を持ち、第２の密封リップ（３０，３１）が回転軸線（１ａ）の方へ密封するように予荷重をかけられていることを特徴とする、請求項７に記載の車輪軸受装置。
- 第２の密封リップ（３０）が半径方向に車輪軸受装置の内レース（１１）に密封するように当接していることを特徴とする、請求項９に記載の車輪軸受装置。
- 第２の密封リップ（３１）が半径方向にボス（６）の表面に密封するように当接していることを特徴とする、請求項９に記載の車輪軸受装置。
- 密封する作用結合部が保護スリーブ（７）と車輪フランジ（２）との間の少なくとも１つの第２の密封間隙（２３）を持つ第２の間隙密封片（２４）により形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の車輪軸受装置。
- 保護スリーブ（７）に少なくとも１つの弾性的な第３の密封リップ（２６）が固定しており、第３の密封リップ（２６）が車輪フランジ（２）に密封するように当接していることを特徴とする、請求項４に記載の車輪軸受装置。
- エンコーダ（９，２１，２２）が、車輪フランジ（２）の方向から軸線方向に、従って回転軸線（１ａ）と同じ方向に環部分（５ａ）を包囲していることを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- エンコーダ（９，２１，２２）がボス側でエンコーダ（９，２１，２２）の担体（９ｂ，３３）により固定しており、担体（９ｂ，３３）が、回転軸線（１ａ）から半径方向に向けられて、車輪フランジ（２）と外レース（１８）との間に延びていることを特徴とする、請求項１４に記載の車輪軸受装置。
- ボス（６）上に、車輪軸受装置（１）の少なくとも１つの内レース（１１）が固定していることを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- エンコーダ（９）が内レース（１１）に結合されていることを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- ボス（６）に、車輪軸受装置（１）の少なくとも１列の転動体（１０）用の少なくとも１つの転動路（１２）が直接形成されていることを特徴とする、請求項１４に記載の車輪軸受装置。
- エンコーダ（２１，２２）がボス（６）の表面に結合されていることを特徴とする、請求項１６又は１８に記載の車輪軸受装置。
- 車輪フランジ（２）から、取付けピン（１６）の突出部（１６ａ）が、車輪軸受装置に近い方にある車輪フランジ（２）の側で軸線方向に突出しているものにおいて、少なくとも１つのセンサ（１７）と交信するエンコーダ（９，２１，２２）の符号化部分（９ａ，２１ａ，２２ａ）が、突出部（１６ａ）に対して半径方向に離れており、突出部（１６ａ）から軸線方向に突出していないことを特徴とする、請求項１に記載の車輪軸受装置。
- 半径方向に回転軸線（１ａ）に最も近い所にある突出部（１６ａ）が、エンコーダ（９，２１，２２）が半径方向に回転軸線（１ａ）から最も大きく突出するより、回転軸線（１ａ）から大きく離れていることを特徴とする、請求項２０に記載の車輪軸受装置。
- エンコーダ（９，２１，２２）が保護スリーブ（７）により半径方向外側を無接触で包囲されていることを特徴とする、請求項２０に記載の車輪軸受装置。
- 保護スリーブ（７）が外レース（１８）に固定していることを特徴とする、請求項２０に記載の車輪軸受装置。
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