JP5131060B2

JP5131060B2 - パルサーリング、その製造方法及びこのパルサーリングを用いた車軸用軸受装置

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Publication number: JP5131060B2
Application number: JP2008175275A
Authority: JP
Inventors: 重明古澤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: JP2010014567A

Description

本発明は、自動車等の車軸用軸受装置に用いられて、車輪等の回転部の回転数や回転速度、回転方向などの回転を検出するパルサーリング、その製造方法及びこのパルサーリングを用いた車軸用軸受装置に関するものである。

従来の自動車の従動輪等に使用される外輪回転型の車軸用軸受装置においては、例えば、磁性材料からなる焼結合金により歯車状に形成したパルサーリングをハブシャフトの外周に圧入し、ハブシャフトの回転に伴う歯の移動を磁気式ピックアップで検出し、車輪の回転速度などを算出していた（例えば、非特許文献１参照）。

また、自動車の駆動輪等に使用される内輪回転型の車軸用軸受装置に、車輪が取り付けられるハブ軸と、車体側に固定された外輪と、ハブ軸の軸部の軸方向の外側と内側にそれぞれ外嵌した一対の内輪と、外輪と一対の内輪の間にそれぞれ転動自在に介在した複数の円錐ころとを備え、さらに、ハブ軸と一体回転する環状の被検出部材（パルサーリング）と、その回転を検出するセンサとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

KOYO Engineering Journal NO.162（2002）（第３４〜３５頁）特開２００８−８４６３号公報（第４−５頁、図１）

上記のような車輪等の回転をラジアル方向で検出する従来のパルサーリングは、通常焼結合金により歯車状に形成されているので、重量が大でその上加工、組立が面倒で多くの工数を要するため、コストアップになる。

そこで、軽量で加工や組立が容易であり、コストを低減できる合成樹脂製の被検出部を有するパルサーリングが用いられることがある。
このような樹脂製のパルサーリングに、外周に被検出部が設けられた円筒状の樹脂パルサーと、外輪又は内輪（若しくはハブシャフト）の外周に圧入等により固定される円筒状の芯金とを別々に製造し、この芯金の外周に樹脂パルサーを嵌合して接着剤で接着し、一体化してパルサーリングを形成したものがある。
しかしながら、芯金の外周面と樹脂パルサーの内周面との間に隙間があるため、これらの外周面と内周面とを嵌合した場合に両者のラジアル方向の相対位置が安定せず、接着剤が均等に行き渡らないことがあり、パルサーリングのパルサ面が偏心したり、あるいは接着力が安定しない場合があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、円筒状の芯金の外周に、合成樹脂からなる円筒状のパルサーが正確な位置に確実に接合されて、車輪等の回転部の回転数等を正確に検出することのできるパルサーリング、その製造方法及びこのパルサーリングを用いた車軸用軸受装置を提供することを目的としたものである。

本発明に係るパルサーリングは、外周が傾斜面に形成された円筒状の芯金と、合成樹脂からなり内周が前記芯金の傾斜面に対応した傾斜面に形成され、前記芯金の外周に嵌合して接合される円筒状のパルサーとによって形成したものである。

また、本発明に係るパルサーリングの製造方法は、外周が傾斜面に形成された円筒状の芯金と、合成樹脂からなり内周が前記芯金の傾斜面に対応した傾斜面に形成された円筒状のパルサーとを有し、前記芯金の外周面及びパルサーの内周面の両者又はいずれか一方に接着剤を塗布して前記芯金をパルサー内に挿入し、該芯金及びパルサーを前後方向に相対移動させて両者の接合面を整合させて一体に接合するようにしたものである。

本発明に係る車軸用軸受装置は、上記いずれかのパルサーリングを用いたものである。

本発明に係るパルサーリングは、円筒状の芯金と、その外周に接合された合成樹脂からなる円筒状のパルサーとによって構成され、両者の接合面を傾斜面で形成したので、接合にあたって芯金又はパルサーを前後方向に相対移動させることにより、両者のラジアル方向の相対位置を安定させて密着させることができ、また、接着剤が均等に分布され、両者の楔作用と相俟って、パルサーを芯金に確実に接着することができる。また、構造が簡単で製造、組立が容易であり、コストを低減することができる。

また、本発明に係る車軸用軸受装置は、上記のパルサーリングを用いたので、車輪等の回転部の回転数等を正確に測定することができ、信頼性の高い車軸用軸受装置を得ることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係るパルサーリングを用いた外輪回転型の車軸用軸受装置の縦断面図である。なお、以下の説明では、図の左側をアウタ側、右側をインナ側という。
図において、１は自動車の従動輪等に使用される外輪回転型の車軸用軸受装置で、２は外輪３を有し車輪が取付けられるハブシャフト、６は固定軸に嵌合されて固定される内輪である。

ハブシャフト２は鋼材からなり、円筒状の外輪３のアウタ側には、車輪取付用のボルト４０が圧入される複数のボルト穴４ａを有するフランジ４が設けられており、外輪３の内周面には２条の転走面（軌道面）５ａ，５ｂが設けられている。
６は軸受用鋼材からなり２分割された円筒状の内輪で、その外周面には、外輪３の転走面５ａ，５ｂと対向して転走面７ａ，７ｂが設けられている。

８は軸受用鋼材やセラミックスからなり、金属材料や合成樹脂からなる保持器９ａ，９ｂの周方向に設けたポケットに、転動自在に保持された転動体である複数の玉で、外輪３と内輪６の転走面５ａと７ａ、５ｂと７ｂと間に転走自在に配置されている。１１ａ，１１ｂは外輪３と内輪６との間に形成された環状開口部に装着されてシールするシール部である。

２０は外輪３のインナ側の外周に、圧入等により装着されたパルサーリングである。このパルサーリング２０は、図２に示すように、ステンレスや鋼材その他の金属材料をプレス加工、切削加工等によって形成した円筒状の芯金２１と、合成樹脂を成形加工してなり、芯金２１の外周に装着された被検出部を有する円筒状の樹脂パルサー２５とからなっている。３０はパルサーリング２０の近傍に設置され、回転するパルサーリング２０の被検出部の状態を検知して、車輪等の回転部の回転数や回転速度等の回転を検出する回転検出センサである。

芯金２１は、図２（ａ）に示すように、円筒部２１ａの内周は水平な平坦面２１ｂに形成され、その内径ｄはハブシャフト２の外輪３のインナ側の外径Ｄとほぼ等しく（ラジアル方向に隙間を有して）形成されており、アウタ側の外径ｄ₁はインナ側の外径ｄ₂より若干大きくｄ₁＞ｄ₂に形成され、これにより円筒部２１ａの外周は円錐形状の傾斜面２１ｃに形成されている。なお、この円筒部２１ａの外周の円錐形状の傾斜面２１ｃは、曲線による曲面形状であってもよい。

また、被検出部を有する樹脂パルサー２５は、図２（ｂ）に示すように、その幅Ｗ₁が芯金２１の幅Ｗより若干狭く形成されており、円筒部２５ａのアウタ側の内径ｄ₃は芯金２１のアウタ側の外径ｄ₁より若干小径で、インナ側の内径ｄ₄は芯金２１のインナ側の外径ｄ₂より若干大径に形成されて、その内周は芯金２１の円筒部２１ａの外周に設けた傾斜面２１ｃに対応した傾斜面２５ｂに形成されている。そして、円筒部２５ａの外周は水平面２５ｃに形成され、その周方向には、図２（ｃ）に示すように、Ｓ極とＮ極が交互にかつ等間隔に着磁されている（以下、着磁パルサーという）。

このように形成された芯金２１と着磁パルサー２５は、芯金２１の円筒部２１ａの外周面（傾斜面２１ｃ）及び着磁パルサー２５の円筒部２５ａの内周面（傾斜面２５ｂ）の両者又はいずれか一方に接着剤を塗布し、図２（ｄ）に示すように、芯金２１を着磁パルサー２５内に押し込んで、両者を一体に接合し、パルサーリング２０を構成する（以下、着磁パルサーリングという）。

このとき、両者の接合面は傾斜面２１ｃと２５ｂで形成されているので、芯金２１を着磁パルサー２５内に押し込んで両者を前後方向に相対的に移動させることにより、両傾斜面２１ｃと２５ｂのラジアル方向の相対位置が安定して（大量生産時の個体差を抑制して）密着し、また、接着剤が全面に均等に分布され（押し延ばされ）るため、傾斜面２１ｃと２５ｂの楔作用とも相俟って、磁気パルサー２５を芯金２１の正確なラジアル方向の位置に確実に接合することができる。

図３は着磁パルサーリング２０の他の例を示すもので、図３（ａ）は、図２の着磁パルサーリング２０の着磁パルサー２５の円筒部２５ａの外周面を内周面２５ｂと平行に傾斜面としたものである。
図３（ｂ）は芯金２１を、外周に傾斜面２１ｃを有する円筒部２１ａと、その一方の側に設けたリング状の側壁２１ｄとで形成し、円筒部２１ａの傾斜面２１ｃに着磁パルサー２５を接着して着磁パルサーリング２０を構成し、この着磁パルサーリング２０をハブシャフト２のインナ側から圧入し、芯金２１の側壁２１ｄを外輪３のインナ側端面に当接させるようにしたものである。

図３（ｃ）は幅広の円筒部をそのほぼ中央部からインナ側に斜め上方に折り曲げて、水平な内周面２１ｂとその外周に形成した傾斜面２１ｃとによって芯金２１を形成し、傾斜面２１ｃに着磁パルサー２５を接着して、着磁パルサーリング２０を構成したものである。
図３（ｄ）は芯金２１を外輪３に圧入する円筒部２１ａと、それからインナ側に、徐々に拡径して延設された傾斜面２１ｃとによって形成し、この傾斜面２１ｃに着磁パルサー２５を接着して、着磁パルサーリング２０を構成したものである。
以上着磁パルサーリング２０の他の例について説明したが、これに限定するものではなく、他の構造の着磁パルサーリングであってもよい。

次に、上記のように構成した本実施の形態に係る車軸用軸受装置１の作用を説明する。
車軸用軸受装置１は、内輪６の嵌合穴１０を自動車等の固定軸（図示せず）に嵌合して固定され、ハブシャフト２のフランジ４にボルト４０により車輪（図示せず）を取付ける。

自動車等が走行して車輪が回転すると、ハブシャフト２も固定軸を中心に玉８を介して回転する。このとき、外輪３に一体的に装着された着磁パルサーリング２０も回転し、これによるＳ極とＮ極の移動が、回転検出センサ３０により検出される。
これにより、着磁パルサーリング２０、したがってハブシャフト２、さらにはハブシャフト２のフランジ４に取付けた車輪の回転数や回転速度を測定することができる。

本実施の形態によれば、外輪回転型の車軸用軸受装置１の外輪３に装着した着磁パルサーリング２０を、環状の芯金２１と、その外周に接合した合成樹脂製の着磁パルサー２５とによって構成し、両者の接合面を傾斜面２１ｃと２５ｂで形成したので、接合にあたって、芯金２１と着磁パルサー２５を前後方向に相対移動させることにより、両者の接合部のラジアル方向の相対位置が安定して密着させることができ、また、接着剤が均等に分布され、両者の楔作用とも相俟って、着磁パルサー２５を芯金２１に確実に接着することができる。

このように、本実施の形態によれば、製造及び組立が容易でコストを低減することができ、その上、パルサーのラジアル方向の位置が正確になるため、車輪等の回転部の回転数や回転速度を正確に測定することができる。

［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係る内輪回転型の車軸用軸受装置の縦断面図である。
図において、５１は内輪回転型の車軸用軸受装置で、鋼材からなるハブシャフト５２のアウタ側には、車輪を取付けるボルト４０が圧入される複数のボルト穴５４を有するフランジ５３が設けられており、フランジ５３の中心部にはインナ側に突出し、後述の軸受部６０が装着される円筒部５５が設けられている。５６は円筒部５５の中心部の軸方向に貫設されて、ドライブシャフトに嵌合される嵌合穴である。

軸受部６０は２分割されてそれぞれ外周の両端部に設けた鍔部の間に転走面６２が設けられた軸受用鋼材からなる内輪６１と、この内輪６１の転走面６２に対向して２列の転走面６４が設けられ、軸方向のほぼ中央部（両転走面６４の間）に、後述の回転検出センサ３０が挿入されるセンサ装着穴６５が斜めに貫設された軸受用鋼材からなる外輪６３と、軸方向に並べて配設された一対の保持器６８ａ，６８ｂの周方向に設けた複数のポケットにそれぞれ転動自在に保持され、内輪６１と外輪６３の転走面６２，６４の間に２列に配設された転動体としての軸受用鋼材からなる複数の円錐ころ６７とからなっている。

２０は分割された内輪６２の一方の内輪（図には、アウタ側の内輪の場合が示してある）の外周に、センサ装着穴６５と対向して圧入等により一体に装着された着磁パルサーリングで、図５（ａ）に示すように、実施の形態１の図３（ｃ）で説明した着磁パルサーリング２０とほぼ同じ構造であるが、着磁パルサー２５の外周面を傾斜面に形成したものである。図５（ｂ）は着磁パルサーリング２０の他の例を示すものであるが、本実施の形態に使用される着磁パルサーリング２０はこれらに限定するものではなく、他の構造のものでもよい。なお、この着磁パルサーリング２０は、一対の内輪６１の間にすき間を設けて、ハブシャフト５２の円筒部５５に直接装着してもよい。

上記のような本実施の形態に係る車軸用軸受装置５１は、着磁パルサーリング２０が装着されて組立てられた軸受部６０を、ハブシャフト５２の円筒部５５にインナ側から圧入し、円筒部５５のインナ側の端部を外周に折り曲げてかしめる（かしめ部５７）。これにより、軸受部６０は、円筒部５５のアウタ側に設けた段部５８との間に軸力が付与されて固定される。
そして、外輪６３に設けたセンサ装着穴６５に回転検出センサ３０を挿入し、外輪６３に固定する。このとき、斜めに設けられた回転検出センサ３０の先端部は、着磁パルサーリング２０の傾斜した外周面（被検出面）とほぼ平行で僅かなすき間を隔てて対向する。

このように構成した車軸用軸受装置５１は、ハブシャフト５２の嵌合穴５６をドライブシャフト（図示せず）に嵌合して一体に固定される。そして、軸受部６０の外輪６３に設けたフランジ６６がナックル等に回転不能に固定され、ドライブシャフトを含むハブシャフト５２及び軸受部６０の内輪６１が回転自在に支持される。

上記のような本実施の形態に係る車軸用軸受装置５１において、ドライブシャフトが回転すると、ハブシャフト５２、軸受部６０の内輪６１及びハブシャフト５２に取付けた車輪が回転し、同時に内輪６１（又はハブシャフト５２）に装着された着磁パルサーリング２０も回転する。そして、着磁パルサーリング２０に設けたＳ極とＮ極の移動を回転検出センサ３０で検出することにより、車輪等の回転部の回転数や回転速度を測定することができる。

上記の説明では、回転検出センサ３０を軸受部６０の外輪６３に傾斜して装着した場合を示したが、回転検出センサ３０を外輪６３に垂直に装着してもよい。この場合は、着磁パルサーリング２０は、例えば、図２、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、着磁パルサー２５の外周面が水平の着磁パルサーリング２０を使用する。
本実施の形態によれば、実施の形態１の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。

［実施の形態３］
実施の形態１，２では、パルサーリングとして着磁パルサーリング２０を用いた場合を示したが、着磁パルサーリング２０に代えて、例えば、円筒状の磁性樹脂材料のパルサーの外周面に、被検出部として、歯車状、波形状、梯子状等の凹凸を設けたパルサーリングを用いてもよい。このようなパルサーリングの構造、製造方法及び車軸用軸受装置への装着手段などは、実施の形態１，２の場合とほぼ同様である。

この場合は、例えば、ヨークに巻かれた検出コイル及びマグネットを内蔵した回転検出センサをパルサーリングの近傍に設置し、マグネットによって生じた磁界内でパルサーリングを回転させることにより、ヨークとパルサーリングとの間の磁路の変化による磁束の変化によって、コイルの両端部に誘導パルス信号が発生するので、このパルス信号を検出することにより車輪等の回転部の回転数などを測定することができる。

上記の説明では、図示の外輪回転型の車軸用軸受装置又は内輪回転型の車軸用軸受装置に、本発明に係るパルサーリングを用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の外輪回転型又は内輪回転型の車軸用軸受装置にも本発明に係るパルサーリングを用いることができる。また、車軸用軸受装置（ハブユニット）に本発明に係るパルサーリングを用いた側を示したが、産業機器、鉄道その他種々の軸受装置にも本発明に係るパルサーリングを適用することができる。

本発明の実施の形態１に係るパルサーリングを用いた外輪回転型の車軸用軸受装置の縦断面図である。図１の着磁パルサーリングの製造手順の説明図である。着磁パルサーリングの他の例の要部の説明図である。本発明の実施の形態２に係るパルサーリングを用いた内輪回転型の車軸用軸受装置の縦断面図である。図２の着磁パルサーリングの要部の説明図である。

符号の説明

１外輪回転型の車軸用軸受装置、２ハブシャフト、３外輪、５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ転走面、８玉（転動体）、２０着磁パルサーリング（パルサーリング）、２１芯金、２１ｃ傾斜面、２５着磁パルサー（パルサー）、２５ｂ傾斜面、３０回転検出センサ、５１内輪回転型の車軸用軸受装置、５２ハブシャフト、５５円筒部、６０軸受部、６１内輪、６２，６４転走面、６３外輪、６７円錐ころ（転動体）。

Claims

軸受装置に装着されて該軸受装置の回転を検出するパルサーリングであって、
外周が傾斜面に形成された円筒状の芯金と、合成樹脂からなり内周が前記芯金の傾斜面に対応した傾斜面に形成され、前記芯金の外周に嵌合して接合される円筒状のパルサーとによって形成したことを特徴とするパルサーリング。
軸受装置に装着されて該軸受装置の回転を検出するパルサーリングの製造方法であって、
外周が傾斜面に形成された円筒状の芯金と、合成樹脂からなり内周が前記芯金の傾斜面に対応した傾斜面に形成された円筒状のパルサーとを有し、
前記芯金の外周面及びパルサーの内周面の両者又はいずれか一方に接着剤を塗布して前記芯金をパルサー内に挿入し、該芯金及びパルサーを前後方向に相対移動させて両者の接合面を整合させて一体に接合することを特徴とするパルサーリングの製造方法。
車輪が取付けられるハブシャフト及び軸受部からなり、ドライブシャフト又は固定軸に装着される車軸用軸受装置において、
請求項１のパルサーリング又は請求項２によって製造されたパルサーリングを用いたことを特徴とする車軸用軸受装置。