JP5196180B2

JP5196180B2 - センサ付き転がり軸受装置

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Publication number: JP5196180B2
Application number: JP2009020485A
Authority: JP
Inventors: 善紀増田; 剛史奥村
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP2010175031A

Description

本発明は、センサ付き転がり軸受装置に関するものである。

一般に、車両（例えば、自動車）のハブユニット（転がり軸受装置）には、車輪の回転速度を検出するセンサ装置が取り付けられている。センサ装置は、例えば自動車のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）の情報入力手段として用いられる。

センサ装置は、車輪を取り付けるハブ（内輪）と、このハブを回転自在に支持し、かつ車両固定部材に固定される外輪と、それらの間に介装される複数個の転動体とを備えた転がり軸受に取り付けられる。即ち、転がり軸受の内輪における車両インナ側の端面部には、センサ装置を構成する磁気エンコーダが固定される。また、外輪における車両インナ側の端部には、磁気エンコーダを被覆する環状のカバーが装着され、このカバーに、磁気エンコーダと対向配置されるＡＢＳセンサ（以下、センサという。）が取り付けられている。上記したセンサ装置のように、車輪の回転に伴って回転する磁気エンコーダの磁気変化を、センサによって検出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に開示される技術では、センサをばね部材の弾性復元力で押圧することによってカバーに固定している。すると、センサ周辺部の熱変化や経時的なばね部材の押圧により、センサとカバーとの間でクリープが生じてセンサの固定力が低下し、センサの安定的な出力検知が困難になる場合がある。

また、例えば特許文献２に開示される技術のように、センサに突起部を設け、この突起部のねじ挿通孔を利用してボルト締結する場合、センサの全体形状が大きくなり、その占有空間が大きくなってしまう。

特開２００８−２７５５７３号公報特開２００８−１７５３８２号公報

本発明は、上記した事情に鑑み、センサ付き転がり軸受装置において、センサの固定力を低下させることなく、該センサを小型化することを課題としている。

上記課題を達成するための本発明は、
車両インナ側の車両固定部材に接続される外輪と、車両アウタ側の車輪に接続される内輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在される転動体と、前記内輪の回転数を検出するためのセンサ装置と、を備えるセンサ付き転がり軸受装置であって、
前記センサ装置は、前記内輪に固定され、周方向で磁気特性が交互に変化する円環状の磁気エンコーダと、該磁気エンコーダの回転による磁気変化を検出するセンサと、前記センサを前記磁気エンコーダと対向配置させるための保持部材と、を有し、
前記センサは、検出体が内装されたセンサ本体部と、前記センサ本体部の断面積よりも小さい断面積で該センサ本体部の一端部から延設される雄ねじ部と、を備え、
前記保持部材は、前記外輪に装着される円環状の第１保持部材と、該第１保持部材に固定され、前記センサを保持するための第２保持部材とで構成され、前記第２保持部材は、前記センサの雄ねじ部を通すねじ挿通孔が設けられた板状の取付部と、前記取付部の一端部から屈曲し、固定手段によって前記第１保持部材に固定されるステー部と、を備え、
前記センサは、その雄ねじ部が前記第２保持部材の取付部のねじ挿通孔に挿通され、そのセンサ本体部の一端部が前記取付部に突き当てられた状態で前記雄ねじ部にナットが締め込まれ、該ナットと前記センサ本体部が前記第２保持部材の取付部を挟み込むことによって保持されることを特徴としている。

本発明に係る転がり軸受装置は、上記したように構成されていて、センサのセンサ本体部に設けられた雄ねじ部が、第２保持部材の取付部のねじ挿通孔に挿通された状態でナットが締め込まれることによって保持される。このため、従来のセンサ本体部に設けられ、取付け状態でラジアル方向又は周方向に突出する突起部が不要となり、全体形状が小型化される。また、センサは、取付部のねじ挿通孔に挿通された雄ねじ部にナットが締め込まれることによって第２保持部材に固定され、従来のようにセンサ本体部に押圧力が作用することはない。これにより、長期間に亘ってセンサの安定出力が確保される。

前記第２保持部材の取付部のねじ挿通孔を、前記センサ装置の取付け状態におけるアキシャル方向に沿って長孔としてもよい。これにより、前記センサの取付け位置をアキシャル方向に調整可能とすることができる。

また、前記第２保持部材の取付部におけるねじ挿通孔の長孔の一端部を切り欠いて、開口部を形成してもよい。これにより、センサを、ねじ挿通孔の開口部から挿入して第２保持部材に取り付けることができるため、取付け時の作業性が良好になる。

本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置１００の取付け状態の断面図である。センサ付き転がり軸受装置１００の斜視図である。密封部材１６の拡大断面図である。磁気エンコーダ２２の斜視図である。センサ装置２１の拡大断面図である。センサ２３をブラケット２４に取り付ける状態の作用説明図である。センサ保持体２５の斜視図である。別実施例のブラケット５２の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明に係るセンサ付き転がり軸受装置１００の取付け状態の断面図、図２はセンサ付き転がり軸受装置１００の斜視図、図３は密封部材１６の拡大断面図、図４は磁気エンコーダ２２の斜視図、図５はセンサ装置２１の拡大断面図である。

図１及び図２に示されるように、センサ付き転がり軸受装置１００（以下、転がり軸受装置１００という。）は、軸受鋼材からなる固定輪としての外輪１と、回転輪としての内輪２と、外輪１と内輪２との間に介装され、複数列（本実施例の場合、２列）で配列される多数個の転動体３とから構成される転がり軸受４を備えている。

内輪２はハブ５と一体に形成されている。ハブ５は、車両アウタ側（図１の図面視における右側）で車輪（図示せず）と接続して装着するために、外方へ突設される円盤状のハブフランジ６を備えている。このハブフランジ６は、ハブボルト７によって車輪に固定される。そして、ハブフランジ６は、内輪２の一端部（車両アウタ側の外周に一体形成されている。また、内輪２の他端部（車両インナ側。図１の図面視における右側）には、外径が小さくなった小径部が形成されている。この小径部には、別体で形成された内輪分割体８が圧入固定される。内輪分割体８の外周面には、複数列で配列される一方の転動体３を転動させるための転動面８ａが形成されている。また、内輪８の外周面にも、複数列で配列される他方の転動体３が転動する転動面２ａが形成されている。このように、小径部に内輪分割体８が圧入されて一体化されることによって、一端部にハブフランジ６を備えた内輪２が構成される。

内輪２の中心部分（軸線ＣＬの部分）にはスプライン孔が形成されていて、このスプライン孔に動力を伝達する駆動軸としてのドライブシャフト９がスプライン結合されている。ドライブシャフト９は段付き軸であり、その段付き面（軸直角面）は内輪分割体８における車両インナ側の端面に当接している。そして、ドライブシャフト９の車両アウタ側の端部は、ハブ５から突出している。この突出部分にナット１１が螺合されて締め込まれることにより、ドライブシャフト９がハブ５に固定される。

転がり軸受装置１００は、車両における懸架装置を構成するナックル、アクスルハウジングなどの車両固定部材１２の端面部に接続される。この接続は、転がり軸受４の外輪１を車両固定部材１２に挿入して嵌装させ、外輪１から外方へ突設される鍔部１３を、ボルト１４で車両固定部材１２の端面部に固定させることによって行っている。

転がり軸受４は、外輪１と内輪２との間に介装された密封部材１５，１６により、水や泥などの異物が浸入しないようにされているとともに、転がり軸受４からグリースが漏れないように密封されている。これらの密封部材１５，１６は、外輪１におけるアキシャル方向の両端部に取り付けられている。例えば車両インナ側の密封部材１６は、図３に示されるように、内輪分割体８の外周面に装着され、略Ｌ字状の断面を有する環状のスリンガ１７と、外輪１の内周面にスリンガ１７と対向して嵌装され、略Ｌ字状の断面を有する環状の芯金１８とを備えている。芯金１８には、ゴム状弾性体からなり、スリンガ１７に接触して摺動するシール部材１９が加硫接着されている。シール部材１９から３本のリップ部１９ａが突出されていて、これらのリップ部１９ａが、スリンガ１７に接触している。

図１及び図２に示されるように、転がり軸受４の車両インナ側の端部には、車輪の回転変化を検出するセンサ装置２１が取り付られている。本実施例のセンサ装置２１は、磁気エンコーダ２２と、該磁気エンコーダ２２の回転による磁気変化を検出するセンサ２３と、該センサ２３を取り付けるためのブラケット２４（センサ固定部材。第２保持部材）と、該ブラケット２４を固定するためのセンサ保持体２５（第１保持部材）とを備えている。

図４に示されるように、磁気エンコーダ２２は、円環状で、異なる極性の磁極（Ｎ極，Ｓ極）が周方向に交互に並んで形成されている。この磁気エンコーダ２２は、車両インナ側の密封装置１６のスリンガ１７の外側面に固定されていて、内輪２とともに回転する（図３参照）。

本実施例のセンサ装置２１について説明する。内輪２が回転したときの磁気エンコーダ２２の磁気変化は、センサ２３によって検出される。図５及び図６に示されるように、センサ２３は磁気エンコーダ２２の回転による磁気変化を検出する検出体（図示せず）を樹脂モールドによってパッケージングして、その断面形状を矩形状となした角柱状のセンサ本体部２６と、センサ本体部２６の上端面に取り付けられ、センサ本体部２６の上端面よりも大きな面積を有する円板状のプレート２７と、該プレート２７の上面からセンサ本体部２６とほぼ同軸にして延設され、プレート２７よりも小さな断面積を有する雄ねじ部２８と、雄ねじ部２８の上端部から延設される角柱状のセンサ支持部２９とを備えている。センサ本体部２６の下端部における左右の側面部には、センサ本体部２６を、後述するセンサ保持体２５のセンサ取付孔３１に設けられたレール部３１ａ（図７参照）に嵌合するためのレール溝部３２が形成されている。なお、図６において、３３はケーブルである。

ここで、従来のセンサは、センサ本体部２６とセンサ支持部２９のみを備え、センサ支持部２６に取付け用の突起部３４（図６において、破線で示す部分）が突出して設けられている。本実施例のセンサ２３は、既存のセンサを利用するために該センサに設けられていた突起部３４を切断し、その状態のセンサ本体部２６に円板状のプレート２７をモールドするとともに、その状態のセンサ支持部２９に雄ねじ部２８を有するスリーブをモールドしている。しかし、検出体をパッケージングするときに、プレート２７と雄ねじ部２８を一体に形成することが望ましい。これにより、プレート２７と雄ねじ部２８を有するスリーブのモールド加工が不要になる。

センサ２３は、ブラケット２４を介してセンサ保持体２５に固定される。このブラケット２４は、図５及び図６に示されるように、二股に形成された板部材（取付部３５）と、その二股部分を略直角に折り曲げた一対のステー部３６とを備えている。取付部３５には、センサ２３の雄ねじ部２８の外径よりも大きな内幅を有する長孔３５ａが設けられている。この長孔３５ａにおける一端部（取付け状態における車両インナ側の端部）は切り欠かれていて、開口部（第１開口部３７）が設けられている。また、一対のステー部３６同士の間にも、センサ２３のプレート２７を挿入するための開口部（第２開口部３８）が設けられている。当然のことながら第２開口部３８の内幅は、センサ２３のプレート２７の外径よりも少し大きい。そして、各ステー部３６の先端部は、いったん取付部３５と平行になるように直角に屈曲され、更に各ステー部３６の上部と平行になるように直角に屈曲され、階段状を呈している。一対のステー部３６の先端部には、ブラケット２４をセンサ保持体２５に固定するための孔部３６ａが設けられている。センサ２３はブラケット２４に対し、そのプレート２７がブラケット２４の取付部３５の下方に配置されるように第１及び第２の開口部３７，３８を通って差し込まれ、かつ雄ねじ部２８がブラケット２４の取付部３５の長孔３５ａの部分に配置されるようにセットされる。そして、雄ねじ部２８にナット３９が螺合される。センサ２３は、ナット３９とプレート２７がブラケット２４の取付部３５を挟み込むことにより、ブラケット２４に一体に保持される。

次に、センサ保持体２５について説明する。図５及び図７に示されるように、センサ保持体２５は段付きの円環状で、転がり軸受４の外輪１に圧入されて装着される円筒部４１と、円筒部４１の一端部からラジアル方向の軸心側（軸線ＣＬに向かう方向）に向かって屈曲し、密封部材１６を覆う機能を有する密封部材被覆部４２と、密封部材被覆部４２の先端部からドライブシャフト９の外周面に沿うように屈曲して延設され、その外周面との間に僅かな隙間ｅ（ラビリンス）を形成するラビリンス形成部４３とを備えている。センサ保持体２５の上半部における密封部材被覆部４２の外周縁部には、背面側に屈曲する上側当接部４４が、周方向に所定の角度をおいて２箇所に切欠き状態で設けられている。また、センサ保持体２５の下半部における密封部材被覆部４２の外周縁部には、背面側に屈曲する下側当接部４５が、周方向に所定の角度をおいて２箇所に切欠き状態で設けられている。本実施例のセンサ保持体２５の場合、上側当接部４４は所定の弧長を有して円弧状に設けられている。そして、下側当接部４５は、点状に設けられている点を除いて上側当接部４４と同一構成であるため、本明細書では上側当接部４４についてのみ説明する。

図５及び図７に示されるように、上側当接部４４は、円筒部４１の途中の部分からラジアル方向の軸心側（軸線ＣＬに向かう方向）に向かって屈曲し、外輪１の端面部に当接する鍔部４６と、密封部材被覆部４２の上端部からアキシャル方向に沿って屈曲し、鍔部４６と連結する連結部４７とを備えている。連結部４７の内径ｄは、磁気エンコーダ２２の外径Ｄよりも大きい。このため、上側当接部４４が磁気エンコーダ２２に影響を及ぼすことはない。そして、センサ保持体２５の円筒部４１が外輪１の外周面に圧入されたとき、上側当接部４４の鍔部４６が外輪１の端面に当接する。これにより、センサ保持体２５がアキシャル方向に位置決めされる。この状態で、磁気エンコーダ２２の端面から密封部材被覆部４２までの間に、距離Ｌの空間部Ｑが形成される（図５参照）。この空間部Ｑの存在により、隙間ｅ（ラビリンス）を越えて侵入する異物が堆積しにくくなり（換言すれば、異物が落下し易くなり）、当該異物が磁気エンコーダ２２に悪影響を及ぼすおそれが小さくなる。

取付け状態におけるセンサ保持体２５の上端部には、センサ装置２１を構成するブラケット２４を取り付けるためのセンサ取付孔３１が設けられている。このセンサ取付孔３１は、密封部材被覆部４２における外周縁部からラジアル方向の途中の部分にまで設けられており、その下部には、周方向に対向してせり出す一対のレール部３１ａが設けられている。センサ２３（図６参照）は、そのセンサ本体部２６の側面部に設けられた一対のレール溝部３２が、一対のレール部３１ａに差し込まれることにより、アキシャル方向及び周方向に移動することが規制される。そして、密封部材被覆部４２におけるセンサ取付孔３１の下方には、周方向に所定の間隔をおいて一対のねじ孔部４８が設けられている。一対のねじ孔部４８同士の間隔は、ブラケット２４における一対のステー部３６の孔部３６ａ同士の間隔と同じである。ブラケット２４が、センサ保持体２５のセンサ取付孔３１の部分に配置される。ブラケット２４における一対のステー部３６に設けられた孔部３６ａにボルト４９（図２参照）が挿通され、対応するねじ孔部４８に螺合される。これにより、ブラケット２４がセンサ保持体２５に固定される。なお、ブラケット２４とセンサ保持体２５との固定は、溶接などによってもすることができる。

図５及び図７に示されるように、取付け状態におけるセンサ保持体２５の下端部（センサ取付孔３１と対向する部分）には、空間部Ｑと外部とを連通するためのドレン孔５１が、円筒部４１と密封部材被覆部４２とに跨る形でそれらを切り欠いて形成されている。これにより、空間部Ｑに侵入した異物がドレン孔５１から排出される。また、軸心（軸線ＣＬ）からドレン孔５１におけるラジアル方向の切欠面５１ａまでの半径ｒは、軸心から磁気エンコーダ２２の外周面までの半径Ｒよりも少し大きい（ｒ＞Ｒ）。これにより、センサ保持体２５の下端部（ドレン孔５１の部分）においても、磁気エンコーダ２２の全面が被覆され、磁気エンコーダ２２に異物が付着するおそれが小さくなる。この結果、磁気エンコーダ２２の信頼性が向上する。

本実施例の転がり軸受装置１００の作用について説明する。ハブ５を構成する外輪１と内輪２及び内輪分割体９との間に転動体３が複列に組み込まれて、転がり軸受４が形成される。そして、外輪１の外周面にセンサ保持体２５が圧入される。センサ保持体２５は、センサ取付孔３１が上部に配置され、ドレン孔５１が下部に配置されるように圧入される。

センサ２３におけるプレート２７が、ブラケット２４の第２開口部３８を通って取付部３５の下方に差し込まれ、同じく雄ねじ部２８が、ブラケット２４の第１開口部３７を通って取付部３５の長孔３５ａの部分に差し込まれる。そして、雄ねじ部２８に螺合されたナット３９が締め込まれる。センサ２３は、プレート２７とナット３９がブラケット２４の取付部３５を挟み込むことにより、ブラケット２４に一体に保持される。

従来のセンサの場合、センサ本体部２６から突設した突起部３４の挿通孔３４ａ（図６参照）に挿通されたボルト（図示せず）によってブラケット２４に固定されている。しかし、本実施例のセンサ２３は、センサ支持部２９に設けられた雄ねじ部２８にナット３９が螺合されることによってブラケット２４に固定される。換言すれば、本実施例のセンサ２３では突起部３４が不要である。これにより、センサ２３を小型化することができる。

図２及び図５に示されるように、センサ２３を取り付けたブラケット２４が、センサ保持体２５に取り付けられる。即ち、ブラケット２４が、センサ保持体２５の上方からセンサ取付孔３１に挿入されるように差し込まれる。そして、センサ本体部２６の一対のレール溝部３２が、対応するセンサ取付孔３１のレール部３１ａに嵌合される。この状態で、ブラケット２４の一対のステー部３６の孔部３６ａと、センサ保持体２５の密封部材被覆部４２のねじ孔部４８とが合致する。センサ保持体２５の手前側からブラケット２４の孔部３６ａにボルト４９が挿通され、ねじ孔部４８に螺合される。これにより、センサ２３がブラケット２４を介して、センサ保持体２５に固定される。

図５に示されるように、外輪１にセンサ保持体２５が圧入されたとき、センサ保持体２５のラビリンス形成部４３は、ドライブシャフト１１の外周面から僅かな隙間ｅを介して配置される。この隙間ｅがラビリンス効果を奏するため、水や泥などの異物が侵入しにくい。そして、隙間ｅを越えて侵入した異物は、ドライブシャフト９の外周面を伝って落下し、ドレン孔５１から外部に排出される。このため、磁気エンコーダ２２に異物が付着するおそれは少ない。

ドライブシャフト９とセンサ保持体２５におけるラビリンス形成部４３との隙間ｅは、両者が接触しないことを条件として、できるだけ小さいことが望ましい（図５参照）。また、ラビリンス形成部４３の傾斜角度αは、ドライブシャフト９の傾斜角度βと同一又はそれよりも大きいことが望ましい（α≧β）。これにより、効果的に異物の侵入を防止することができる。

上記した実施例のセンサ装置２１では、ブラケット２４の取付部３５の長孔３５ａは、取付け状態における車両インナ側の端部が切り欠かれている。しかし、図８に示される別実施例のブラケット５２のように、長孔３５ａの車両アウタ側の端部を切り欠き、車両アウタ側からセンサ２３を差し込むようにして取り付けてもよい。この場合、ステー部３６の切欠き（第２開口部３８）を小さくできるため、センサ２３を異物から確実に保護することができる。

本発明は、車両に搭載されるハブユニットに適用することができる。

１００センサ付き転がり軸受装置
１外輪
２内輪
３転動体
８内輪分割体（内輪）
１２車両固定部材
２１センサ装置
２２磁気エンコーダ
２３センサ
２４，５２ブラケット（第２保持部材）
２５センサ保持体（第１保持部材）
２８雄ねじ部
３５取付部
３５ａ長孔（ねじ挿通孔）
３６ステー部
３７第１開口部（開口部）
３９ナット
４９ボルト（固定手段）

Claims

車両インナ側の車両固定部材に接続される外輪と、車両アウタ側の車輪に接続される内輪と、前記内輪と前記外輪との間に介在される転動体と、前記内輪の回転数を検出するためのセンサ装置と、を備えるセンサ付き転がり軸受装置であって、
前記センサ装置は、前記内輪に固定され、周方向で磁気特性が交互に変化する円環状の磁気エンコーダと、該磁気エンコーダの回転による磁気変化を検出するセンサと、前記センサを前記磁気エンコーダと対向配置させるための保持部材と、を有し、
前記センサは、検出体が内装されたセンサ本体部と、前記センサ本体部の断面積よりも小さい断面積で該センサ本体部の一端部から延設される雄ねじ部と、を備え、
前記保持部材は、前記外輪に装着される円環状の第１保持部材と、該第１保持部材に固定され、前記センサを保持するための第２保持部材とで構成され、前記第２保持部材は、前記センサの雄ねじ部を通すねじ挿通孔が設けられた板状の取付部と、前記取付部の一端部から屈曲し、固定手段によって前記第１保持部材に固定されるステー部と、を備え、
前記センサは、その雄ねじ部が前記第２保持部材の取付部のねじ挿通孔に挿通され、そのセンサ本体部の一端部が前記取付部に突き当てられた状態で前記雄ねじ部にナットが締め込まれ、該ナットと前記センサ本体部が前記第２保持部材の取付部を挟み込むことによって保持されることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
前記第２保持部材の取付部のねじ挿通孔は、前記センサ装置の取付け状態におけるアキシャル方向に沿って長孔となっていて、
前記センサの取付け位置がアキシャル方向に調整可能であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ付き転がり軸受装置。
前記第２保持部材の取付部におけるねじ挿通孔の長孔の一端部が切り欠かれて開口部が形成され、
前記センサは、前記ねじ挿通孔の開口部から挿入されて前記第２保持部材に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載のセンサ付き転がり軸受装置。