JP5772905B2 - エンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、自動車の車輪を懸架装置に対し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ためのエンコーダを付属した転がり軸受ユニットに関する。より具体的には、エンコーダを設置した内部空間の軸方向内端開口部を塞ぐカバーを外輪の軸方向内端部に内嵌固定した構造を備える、エンコーダ付転がり軸受ユニットの改良に関する。

自動車の懸架装置に車輪を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ための回転速度検出装置を付属した転がり軸受ユニットとして、従来から各種構造のものが知られている。何れの構造の場合も、車輪と共に回転するハブの一部に支持固定したエンコーダの被検出面に、回転しない部分に支持固定したセンサの検出部を対向させている。そして、上記エンコーダの回転に伴って変化する、このセンサの出力信号の周波数または周期に基づいて、このエンコーダと共に回転する上記車輪の回転速度を求めるように構成している。

このような回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを構成するエンコーダが、泥水や塵埃などの付着により損傷することを防止するため、あるいは、このエンコーダに磁性粉などの異物が付着して、このエンコーダを利用した回転速度検出の信頼性が損なわれることを防止するため、非磁性板製のカバーによりこのエンコーダを外部から隔てる構造が、特許文献１、２に記載されるように、従来から知られている。図１１は、このうちの特許文献１に記載された従来構造の１例を示している。この従来構造は、エンコーダ１を組み込んだエンコーダ付転がり軸受ユニット２と、懸架装置を構成するナックル３に支持固定したセンサ４とからなる。

このうちのエンコーダ付転がり軸受ユニット２では、転がり軸受ユニット５を構成するハブ６の軸方向内端部に、上記エンコーダ１を、このハブ６と同心に支持固定している。上記転がり軸受ユニット５は、このハブ６に加えて、外輪７と複数個の転動体８とを備える。外輪７は、内周面に複列の外輪軌道９を、外周面に静止側フランジ１０を、それぞれ有する。そして、使用状態で上記外輪７は、上記ナックル３に支持されて回転しない。

また、上記ハブ６は、ハブ本体１１と、このハブ本体１１の軸方向内端部に形成した、かしめ部１３により該ハブ本体１１に結合固定されている内輪１２とを備え、外周面に複列の内輪軌道１４を有し、上記外輪７の内径側にこの外輪７と同心に支持されている。また、上記ハブ本体１１の軸方向外端部で、上記外輪７の軸方向外端開口部よりも軸方向外方に突出した部分に、車輪を支持するための回転側フランジ１５を設けている。また、上記各転動体８は、上記両外輪軌道９と上記両内輪軌道１４との間に、両列毎に複数個ずつ、保持器１６により保持された状態で、転動自在に設けられている。さらに、上記各転動体８を設置した内部空間１７の軸方向両端部を、シールリング１８とカバー１９とにより塞いでいる。なお、本明細書において、軸方向に関して「外」とは、懸架装置に組み付けた状態で車体の幅方向外寄りとなる側をいう。一方、軸方向に関して「内」とは、懸架装置に組み付けた状態で車体の幅方向中央寄りとなる側をいう。

このカバー１９は、アルミニウム系合金板、オーステナイト系ステンレス鋼板などの非磁性金属板、その他の非磁性材料により形成される。このようなカバー１９は、軸方向に伸長する円筒部２０と、この円筒部２０の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する平板部２１を備える。図１１の構造では、従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車、ＭＲ車の前輪）用の転がり軸受ユニット５を対象としているため、上記平板部２１を、上記外輪７の軸方向内端開口部全体を塞ぐ円板状としている。これに対して、駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車、ＭＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）用の転がり軸受ユニットの場合には、特許文献２に記載された構造のように、カバーの内径側に駆動軸を挿通すべく、平板部を円輪状とする。何れにしても上記カバー１９は、上記円筒部２０を上記外輪７の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌することにより、この外輪７の軸方向内端部に固定されている。

上記エンコーダ１は、上述のようなハブ６の内端寄り部分、すなわち、上記内輪１２の軸方向内半部に設けた肩部２２にその基端部を外嵌することにより、上記ハブ６に対し、このハブ６と同心に支持固定されている。上記エンコーダ１は、軟鋼板などの磁性金属板を曲げ形成することにより、断面Ｌ字形で全体を円環状とした支持環２３と、ゴム磁石などの永久磁石製のエンコーダ本体２４とからなる。このエンコーダ本体２４は、軸方向に着磁すると共に、着磁方向を円周方向に関して交互かつ等間隔に変化させることにより、被検出面である軸方向内側面に、Ｓ極とＮ極とを交互かつ等間隔に配置している。このようなエンコーダ本体２４の被検出面は、上記カバー１９を構成する上記平板部２１の軸方向外側面（内部空間側の面）に、微小隙間を介して近接対向させている。言い換えれば、上記カバー１９を、上記外輪７の軸方向内端部に、上記平板部２１の軸方向外側面が上記エンコーダ本体２４の被検出面に近接対向する状態となるまで、押し込んでいる。

さらに、前記センサ４は、前記ナックル３に支持固定した状態で、その検出部を上記平板部２１の軸方向内側面（外面）に当接させている。この状態でこの検出部が、この平板部２１を介して、上記エンコーダ本体２４の被検出面に対向する。この状態で、このエンコーダ本体２４が、上記ハブ６と共に回転すると、上記センサ４の検出部の近傍を、上記被検出面に存在するＳ極とＮ極とが交互に通過し、このセンサ４の出力が変化する。この変化の周波数は上記ハブ６の回転速度に比例し、変化の周期はこの回転速度に反比例するので、これら周波数と周期の何れかあるいは両方に基づいて、上記ハブ６に固定した車輪の回転速度が求められる。

図１１に示した従来構造の場合、永久磁石製のエンコーダ本体２４と外部空間とを、非磁性材製のカバー１９により隔てているので、このエンコーダ本体２４の被検出面に、磁性粉などの異物が付着することを防止できる。これにより、この被検出面が清浄な状態に保たれ、上記エンコーダ本体２４を利用した回転速度検出の信頼性確保が図られている。ただし、この回転速度検出の信頼性をより一層向上させる面からは、次のような点を改良して、上記エンコーダ本体２４の被検出面と上記センサ４の検出部との距離に関する精度を向上させることが望まれる。

すなわち、上記カバー１９を上記外輪７に支持固定するために、前記円筒部２０をこの外輪７の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌すると、この円筒部２０の内径側に存在する前記平板部２１に径方向内方に向いた力が加わる。特に、従来構造の場合、この平板部２１の外周縁と上記円筒部２０の軸方向内端縁との連続部分に存在する折れ曲がり部の曲率半径が小さく（すなわち、大きな曲率で折れ曲がっており）、上記締り嵌めにより内嵌固定される部分が、上記平板部２１のほぼ外周縁にまで存在している。このため、この平板部２１に加わる、上記径方向内方に向いた力が相当に大きくなり、この力に基づいてこの平板部２１が、湾曲するように厚さ方向（軸方向内外方向）に変形する。

この変形の方向および変形の程度は、規制も予測もできないので、上記平板部２１のうちで、上記エンコーダ本体２４の被検出面と上記センサ４の検出部との間に存在する部分の軸方向位置を精度よく規制できない。例えば、このセンサ４の検出部を上記平板部２１の軸方向内側面（外部空間側の面）に突き当てることでこのセンサ４の位置決めを図る場合、この平板部２１が歪んでいると、この位置決めが不正確になる。この結果、上記エンコーダ本体２４の被検出面から出て上記センサ４の検出部に達する磁束の密度がばらつき、回転速度検出の信頼性を確保する面から不利になる。

特許第４２０６５５０号公報 独国特許出願公開第１９６４４７４４号公報

本発明は、上述のような事情に鑑みて、エンコーダを設置した内部空間の軸方向内端開口部を塞ぐカバーを外輪の軸方向内端部に内嵌固定するのに伴って、このカバーの内嵌固定される部分よりも内径寄りにある部分、すなわち、このカバーの円筒部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する平板部が、軸方向に歪み変形してしまうことを防止できる構造の実現を目的としている。

本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットは何れも、従来のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットと同様に、外輪と、ハブと、複数個の転動体と、エンコーダと、カバーとを備える。

前記外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない。前記ハブは、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に車輪を支持固定した状態で、該車輪と共に回転する。前記各転動体は、前記両外輪軌道と両内輪軌道との間に、各列に複数個ずつ設けられている。前記エンコーダは、軸方向内側面を円周方向に関して磁気特性が交互に変化する被検出面としたもので、前記ハブに該ハブと同心に支持固定されている。

さらに、前記カバーは、非磁性板製で、軸方向に伸長する円筒部と、該円筒部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する平板部を備える。そして、該円筒部を前記外輪の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌固定すると共に、前記平板部を前記エンコーダの被検出面に近接対向させている。

特に、本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットにおいては、前記カバーを構成する前記円筒部を、それぞれの板厚が同じである、軸方向外寄り部分に設けられた外周面の径が大径の円筒状部分と、この大径の円筒状部分の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する円輪状の段差部と、この段差部の径方向内端部から軸方向内方に折れ曲がって伸長する、前記円筒部の軸方向内端部に設けられた外周面の径が小径の円筒状部分である小径段部とから構成している。又、この小径段部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する状態で、前記平板部を形成している。
これにより、前記円筒部の軸方向内端部に、このうちの小径段部により構成され、前記カバーを前記外輪に内嵌固定した場合に該外輪の内周面と接触せず、軸方向寸法がこのカバーを構成する板材の厚さ寸法の２倍以上である、非接触部を全周にわたって形成している。

すなわち、該非接触部は、前記外輪の軸方向内端部の内径よりも小さな外径を有する。また、該非接触部の軸方向寸法は、前記カバーを構成する板材の厚さ寸法の好ましくは３倍以上である。なお、この２倍（３倍）なる値を求める場合における、前記非接触部の軸方向寸法の値は、前記カバーの円筒部を前記外輪の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌固定し、該カバーの円筒部が弾性変形した状態での、該カバーの平板部の軸方向内側面の軸方向位置と該カバーの円筒部と前記外輪との接触の開始点の軸方向位置の間の距離の値とする。

このような非接触部を設けることにより、前記カバーを前記外輪の軸方向内端部に内嵌した状態で、前記円筒部を該外輪の軸方向内端部に、前記大径の円筒状部分でのみ、締り嵌めで内嵌し、且つ、この外輪の軸方向内端面を、前記平板部の軸方向内端面よりも、軸方向内方に突出させている。
また、本発明のうち、請求項１に記載した発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットは、追加的に、前記非接触部の外周面をシール材により全周にわたって被覆している。
これに対し、本発明のうち、請求項２に記載した発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットは、追加的に、前記ハブを、ハブ本体と、このハブ本体の軸方向内端部に形成したかしめ部により、このハブ本体に結合固定された内輪とを備えたものとし、軸方向にそれぞれ対向する、前記カバーを構成する平板部の軸方向外側面と前記エンコーダの被検出面との間の隙間をａとし、この平板部の軸方向外側面と前記内輪の軸方向内端面との間の隙間をｂとし、この平板部又はこの平板部よりも径方向内側に存在する部分の軸方向外側面と前記かしめ部の軸方向内端面との間の隙間をｃとした場合に、ａ＞ｂ＞ｃの関係を満たしている。

また、本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に、前記カバーを構成する前記段差部を、前記円筒部の軸方向内端部に部分円すい筒状の部分を形成した後、軸方向内側からこの部分円すい筒状の部分に向けてパンチを入れて形成したものとすることが好ましい。また、本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に、前記カバーの径方向中央部で、前記平板部の径方向内側部分に、軸方向に突出若しくは凹んだ凸部若しくは凹部を設けることが好ましい。さらに、本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットを実施する場合に、前記エンコーダの被検出面と前記カバーの平板部のうち該エンコーダの被検出面と対向する軸方向外側面との間の隙間を、前記カバーの円筒部の軸方向外端面と前記外輪の外輪軌道よりも軸方向内端寄りに形成され、該カバーの円筒部の軸方向外端面と対向するカウンタボアの軸方向内側面との間の隙間より大きくすることが好ましい。

上述のように構成する本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットによれば、エンコーダを設置した内部空間の軸方向内端開口部を塞ぐカバーを、外輪の軸方向内端部に内嵌固定するのに伴って、このカバーの平板部に加わる径方向内方に向いた力を、内嵌固定される円筒部（大径の円筒状部分）とこの平板部との間に存在する非接触部を変形させることに消費させて、上記平板部に伝わることを抑制できるので、この平板部が軸方向に歪み変形することを防止できる。よって、前記平板部のうちで、前記エンコーダの被検出面と対向する部分の軸方向位置、並びに、直角度などの面精度を、精度よく規制できる。この結果、回転速度検出用のセンサと組み合わせた状態で、該エンコーダの被検出面から出て前記センサの検出部に達する磁束の密度を、十分かつ確実に確保して、回転速度検出のための信頼性の確保を図ることができる。

図１は、本発明に関する参考例の第１例を示す部分断面図である。 図２は、本発明に関する参考例の第１例におけるカバーの形状を示す、図１の上部に相当する部分拡大断面図である。 図３は、本発明の実施の形態の１例におけるカバーの形状を示す、図１の上部に相当する部分拡大断面図である。 図４は、非接触部の外周面にシール材を被覆した参考例の第１例の変形例（Ａ）、および実施の形態の１例の変形例（Ｂ）をそれぞれ示す、図２および図３と同様の図である。 図５は、本発明に関する参考例の第２例を示す部分拡大断面図である。 図６は、本発明に関する参考例の第３例を示す部分断面図である。 図７は、本発明に関する参考例の第４例を示す部分断面図である。 図８は、本発明に関する参考例の第５例を示す部分断面図である。 図９は、本発明に関する参考例の第６例を示す部分断面図である。 図１０は、非接触部の外周面にシール材を被覆した参考例の第６例の変形例を示す部分拡大断面図である。 図１１は、従来構造の１例を示す半部断面図である。

［本発明に関する参考例の第１例］
図１および図２に、本発明に関する参考例の第１例を示す。なお、本参考例を含めて、本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットの特徴は、各転動体８およびエンコーダ１を設置した内部空間１７の軸方向内端開口部を塞ぐために、外輪７の軸方向内端部にカバー１９ａ〜１９ｄを内嵌固定することに伴って、このカバー１９ａ〜１９ｄを構成する平板部２１が厚さ方向（該カバーを含む軸受ユニットの軸方向）に変形することを抑えるための構造にある。その他の部分の構造および作用は、従来のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットと同様であるから、図示並びに説明は、省略もしくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

カバー１９ａ〜１９ｄは、ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼板、アルミニウム系合金板、合成樹脂板などの非磁性板製であって、外周部に軸方向に伸長する円筒部２０と、軸方向内端部にこの円筒部２０から径方向内方に折れ曲がって伸長する平板部２１を備える。そして、このうちの円筒部２０を上記外輪７の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌固定している。この状態で上記平板部２１の軸方向外側面（内部空間側の面）を、ハブ６の軸方向内端寄り部分に外嵌固定したエンコーダ１を構成するエンコーダ本体２４の被検出面（軸方向内側面）に、微小隙間２５を介して近接対向させている。

本参考例では、上記カバー１９ａを構成する上記円筒部２０の軸方向内端部に、非接触部２６ａを全周にわたって形成している。本参考例では、非接触部２６ａを、軸方向内方に向かうに従って直径が小さくなる方向に傾斜した、部分円すい筒状としている。ここで、非接触部２６ａとは、カバー１９ａの円筒部２０を外輪７の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌固定し、該カバー１９ａの円筒部２０が弾性変形した状態での、円筒部２０のうち外輪７の内周面と接触していない部分を意味する。この非接触部２６ａの小径側端部（軸方向内端部）の外径Ｄ₂₆は、上記外輪７の軸方向内端部の内径Ｒ₇ よりも小さな外径Ｄ₂₆（Ｒ₇ ＞Ｄ₂₆）を有する。従って、上記外輪７の軸方向内端部に上記カバー１９ａを内嵌した状態で、この外輪７の内周面と上記カバー１９ａの円筒部２０の外周面は、上記非接触部２６ａにおいて軸方向にわたって、当接する（両周面同士が径方向に押し付けられる）ことはない。上記外輪７の軸方向内端部に対し締り嵌めで内嵌されるのは、上記円筒部２０のうちで、上記非接触部２６ａよりも軸方向外寄り部分のみである。

また、非接触部２６ａの軸方向寸法Ｌ₂₆を、上記カバー１９ａを構成する板材の厚さ寸法ｔ₁₉の２倍以上（Ｌ₂₆≧２ｔ₁₉）、好ましくは３倍以上（Ｌ₂₆≧３ｔ₁₉）とする。上記平板部２１は、この非接触部２６ａの小径側端部（軸方向内端部）から、径方向内方に折れ曲がって伸長している。平板部２１の変形を抑える面からは、上記軸方向寸法Ｌ₂₆は大きい程好ましい。ただし、この軸方向寸法Ｌ₂₆を過度に大きくすると、変形を抑える効果が飽和するのに対して、上記外輪７に対して上記カバー１９ａを固定するために寄与する、締り嵌めでの嵌合部の軸方向寸法が短くなって、このカバー１９ａの支持強度確保の面から不利になる。そこで、上記軸方向寸法Ｌ₂₆を、このカバー１９ａの軸方向長さＬ₁₉の５０％以下（Ｌ₂₆≦０．５Ｌ₁₉）、好ましくは２０〜３５％程度とする。なお、本参考例の場合、前記カバー１９ａを外輪７の軸方向内端部に内嵌固定した状態で、円筒部２０のうち自由状態で部分円すい筒状となっている部分の軸方向一部が外輪７の内周面に当接する可能性があるため、上記非接触部２６ａの軸方向寸法Ｌ₂₆は、自由状態ではなく、カバー１９ａが固定され、その外周部が弾性変形した状態での、該カバー１９ａの平板部２１の軸方向内側面の軸方向位置と該カバー１９ａの円筒部と前記外輪との接触の開始点（嵌合の起点）の軸方向位置の間の距離の値とする。

締り嵌めで内嵌することに伴う変形防止の面から見た場合に、上記厚さ寸法ｔ₁₉との関係では、この厚さ寸法ｔ₁₉の５倍程度に止める（Ｌ₂₆≦５ｔ₁₉）ことが現実的である。このカバー１９ａの支持強度確保と、上記変形防止との兼ね合いを考慮して総合的に勘案すると、上記軸方向寸法Ｌ₂₆は、上記厚さ寸法ｔ₁₉の３〜４倍程度に規制する、すなわちＬ₂₆＝（３〜４）ｔ₁₉とすることが、最も好ましい。ただし、上記円筒部２０の軸方向寸法Ｌ₂₀を十分に確保できるなどの理由で、上記軸方向寸法Ｌ₂₆を大きくしても上記嵌合部の軸方向寸法を確保できるのであれば、上記軸方向寸法Ｌ₂₆を上記厚さ寸法ｔ₁₉の５倍を超えて大きくすることもできる。ただし、この軸方向寸法Ｌ₂₆をこの厚さ寸法ｔ₁₉の１０倍を超えて大きくすることは非現実的である。

このカバー１９ａの上記円筒部２０をこの外輪７の軸方向内端部に内嵌すると、この円筒部２０のうちで上記非接触部２６ａよりも軸方向外寄り部分のみが、上記外輪７に対し締り嵌めで内嵌される。上記円筒部２０の軸方向内端寄り部分で上記平板部２１の外径側に存在する部分は非接触部２６ａであって、上記カバー１９ａを上記外輪７の軸方向内端部に内嵌固定した状態で、これら非接触部２６ａの外周面と外輪７の軸方向内端部内周面との間には隙間２８が存在する。従って、この非接触部２６ａの外周面が径方向内方に押圧されることはない。なお、本参考例では、カバー１９ａの軸方向内端面（外部空間側の面）の軸方向位置を、外輪７の内端面の軸方向位置と一致させて、カバー１９ａが外輪７よりも軸方向内方へ突出しないようにしている。

上記円筒部２０のうちで上記非接触部２６ａよりも軸方向外寄り部分に存在し、上記外輪７の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌される部分は、径方向内方に強く押される。ただし、軸方向に関して、この締り嵌めで内嵌される部分と上記平板部２１との間には、上記非接触部２６ａが全周にわたって存在する。このため、上記締り嵌めで内嵌される部分に、径方向内方に向いた強い力が加わっても、この力のうちの多くの部分は、上記締り嵌めで内嵌される部分と上記平板部２１との間に存在する、上記非接触部２６ａを変形させることに消費され、上記平板部２１までは伝わらない。この結果、上記カバー１９ａの外周部から径方向内方に伸長する平板部２１が軸方向に歪み変形することが防止され、上記平板部２１のうちで、前記エンコーダ１を構成するエンコーダ本体２４の被検出面（軸方向内側面）に対向する部分の軸方向位置を精度よく規制できる。また、この部分の直角度も良好にできる。言い換えれば、上記平板部２１の軸方向内側面で、センサ４ａの検出部を突き当てる部分の、中心軸に対し直角方向に存在する仮想平面とのずれを、ゼロないしは僅少に抑えることができる。

このように、上記平板部２１におけるエンコーダの被検出面に対向する部分の軸方向位置、並びに、直角度などの面精度を精度よく規制できる結果、上記回転速度検出用のセンサ４ａの検出部を上記平板部２１の軸方向内側面に突き当てた状態で、このセンサ４ａの姿勢並びに検出部の軸方向位置を、設計値通りに精度よく規制できる。そして、このセンサ４ａの検出部と上記エンコーダ本体２４の被検出面とを、上記平板部２１を介して対向させた状態（エンコーダと回転速度検出用のセンサとを組み合わせた状態）で、このエンコーダ本体２４の被検出面から出て上記センサ４ａの検出部に達する磁束の密度を、十分かつ確実に確保し、回転速度検出のための信頼性の確保を図ることが可能となる。

また、非接触部２６ａの母線の、中心軸に対する傾斜角度α₁は、１０〜４５度であることが好ましく、より好ましくは１０〜３５度、最も好ましくは１５〜２５度とする。最も好ましい１５〜２５度の範囲に近づくほど、カバー１９ａの内径寄り部分に存在する平板部２１が軸方向に歪み変形することを防止する効果が向上する。また、傾斜角度α₁を４５度以下とすることで、加工時に円筒部２０と平板部２１との間の屈曲部にだれが発生することが抑制され、嵌合の軸方向起点位置のバラツキや当該だれの発生に起因する嵌合面圧のピークが発生することも抑制される。なお、このカバー１９ａを外輪７の内端部に圧入固定する際の安定性などを考慮すると、上記傾斜角度α₁は上記の範囲内においては、小さい方が好ましい。

なお、エンコーダ本体２４の外径寸法Ｄ₂₄は、上記非接触部２６ａの小径側端部（軸方向内端部）の外径Ｄ₂₆から、上記カバー１９ａの板厚ｔ₁₉の２倍相当の寸法を減じた値よりも小さくする（Ｄ₂₄＜Ｄ₂₆−２ｔ₁₉）ことが好ましい。すなわち、各部の径方向寸法をこのように規制することにより、上記非接触部２６ａの内周面部分と、上記エンコーダ本体２４の外周縁とが、径方向に関して接触しないようにすることが好ましい。より好ましくは、このエンコーダ本体２４の外径寸法Ｄ₂₄を、上記非接触部２６ａの小径側端部の外径Ｄ₂₆から、上記カバー１９ａの板厚ｔ₁₉の３倍相当の寸法を減じた値よりも小さくする（Ｄ₂₄＜Ｄ₂₆−３ｔ₁₉）。

［発明の実施の形態の１例］
図３に、本発明の実施の形態の１例を示す。本発明の実施の形態の１例では、非接触部２６ｂを、円筒部２０の軸方向外寄り部分に設けられた大径の円筒状部分との間に円輪状の段差部２７を介在させた、小径の円筒状部分である小径段部により構成している点で参考例の第１例と異なっている。この場合においても、非接触部２６ｂ（段差部２７よりも軸方向内側に存在する円筒状部分）は、上記外輪７の軸方向内端部の内径Ｒ₇ よりも小さな外径Ｄ₂₆（Ｒ₇ ＞Ｄ₂₆）を有することから、上記外輪７の軸方向内端部に上記カバー１９ｂの円筒部２０をこの外輪７の軸方向内端部に内嵌した状態で、この外輪７の内周面と上記非接触部２６ｂの外周面とが当接することはない。なお、本例でも非接触部２６ｂの軸方向寸法Ｌ₂₆を、上記カバー１９ｂを構成する板材の厚さ寸法ｔ₁₉ の２倍以上（Ｌ₂₆≧２ｔ₁₉）、５倍以下（Ｌ₂₆≦５ｔ₁₉）とすることが好ましく、さらに好ましくは、Ｌ₂₆＝（３〜４）ｔ₁₉とする。また、この軸方向寸法Ｌ₂₆を、このカバー１９ｂの軸方向長さＬ₁₉の５０％以下（Ｌ₂₆≦０．５Ｌ₁₉）、好ましくは２０〜３５％程度とする。また、この段差部２７は、参考例の第１例に示す部分円すい筒状の部分を形成した後、この部分と円筒部２０の間の内径側Ｒ部と外径側テーパ面を押さえ、かつ、この部分と平板部２１との間の内径側Ｒ部を支承した上で、軸方向内側からこの部分に向けてパンチを入れて形成する。このため、参考例の第１例と同様に、円筒部側にダレが発生することが抑制される。さらに、非接触部２６ｂの２つの外径側Ｒ部の共通接線の、中心軸に対する傾斜角度α₂を、好ましくは１０〜４５度、より好ましくは１０〜３５度、最も好ましくは１５〜２５度とする。このような本例の構造によっても、参考例の第１例と同様の作用および効果が得られる。

参考例の第１例および本例を含む本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、上記平板部２１の歪み防止のために設けた非接触部２６ａ、２６ｂを利用して、上記カバー１９ａ、１９ｂの取付部のシール性向上を図ることもできる。すなわち、図４の（Ａ）（Ｂ）に示すように、上記非接触部２６ａ、２６ｂの外周面に、ゴム、ビニルのようなエラストマを含む弾性材料からなるシール材２９を、全周にわたって充填して、このシール材２９により上記非接触部２６ａ、２６ｂを被覆するようにしてもよい。このシール材２９の自由状態での外径は、上記外輪７の軸方向内端部の内径よりも大きくする。このようなシール材２９を、上記非接触部２６ａ、２６ｂの外周面と上記外輪７の軸方向内端部の内周面との間で、全周にわたって径方向に弾性的に圧縮した状態で挟持すれば、上記取付部のシール性向上を図ることができる。上記シール材２９を弾性的に圧縮することに伴って上記平板部２１に加わる、径方向内方に向いた力は限られたものであり、上記シール材２９を設けることに伴って、この平板部２１に有害な歪みが生じることはない。

上記取付部のシール性は、上述のような弾性を有するシール材２９の代わりに、ゲル状などのシール剤（コーキング剤）を充填することにより確保することもできる。この場合には、上記カバー１９ａ、１９ｂの円筒部２０を外輪７の軸方向内端部に内嵌固定した後、前記隙間２８に上記シール剤を充填する。また、上記円筒部２０の外周面にシール剤を塗布した後、この円筒部２０を上記外輪７に内嵌することもできる。さらには、上記円筒部２０の外周面を含む、上記カバー１９ａ、１９ｂの表面に樹脂系塗料の被膜を、電着塗装により被覆し、この被膜を上記円筒部２０の外周面と上記外輪７の軸方向内端部内周面との間で挟持することにより、上記取付部のシール性を確保することもできる。

［本発明に関する参考例の第２例］
図５に、本発明に関する参考例の第２例を示す。本参考例では、カバー１９ｃの径方向中央部に凹部３０を形成している。具体的には、カバー１９ｃの平板部２１よりも径方向内側にある部分を軸方向外側（内部空間側）に突出させている。なお、エンコーダ本体２４の被検出面は、平板部２１の軸方向外側面（内部空間側の面）と対向する。このような凹部３０を設けることにより、平板部２１の剛性を向上させ、平板部２１をより精度の良好な平面とすることが可能となる。この場合も、上記非接触部２６ａの傾斜角度α₁を、好ましくは５〜４５度、より好ましくは１０〜３５度、最も好ましくは１５〜２５度とする。これにより、上記平板部２１の平面精度をより良好に保ちつつ、上記カバー１９ｃを上記外輪７の軸方向内端部に内嵌固定することが可能になる。なお、平板部２１の内径は、カバー１９ｃの直径Ｄ₁₉の２５％以上であって、かつ、上記凹部３０がエンコーダ本体２４などに接触しない範囲とする。また、凹部３０の平板部２１から軸方向外側に突出するテーパ面の角度は、加工容易性と変形防止効果とを考慮して、５〜９０度、好ましくは、２０〜７０度の範囲に規制される。

［本発明に関する参考例の第３例］
図６に、本発明に関する参考例の第３例を示す。図６に示す本参考例の場合、図１に示す参考例の第１例の構造と比べて、外輪７の軸方向内端部で、静止側フランジ１０の軸方向内側面からの軸方向長さを短くしている。すなわち、本参考例の場合には、上記外輪７の軸方向内端部の寸法を短くして、上記カバー１９ａの非接触部２６ａの径方向外側にこの外輪７が存在しないようにしている。このような本参考例の構造の場合には、参考例の第１例において、カバー１９ａの非接触部２６ａの外周面と外輪７の内端部内周面との間に形成される断面楔状の隙間２８（図１参照）がなくなる。従って、参考例の第１例および実施の形態の１例の変形例（図４参照）に示すようなシール材２９を設けなくとも、前記隙間２８の部分に、水などの異物が保持されてしまうことを防止でき、転がり軸受ユニット内部への水などの異物の侵入や、発錆を抑制することが可能となる。なお、本参考例の構造においてもシール材との併用は可能である。この場合、このシール材は、上記外輪７の軸方向内端面など、この外輪７の一部表面に、全周にわたって弾性的に当接させる。

［本発明に関する参考例の第４例］
図７に、本発明に関する参考例の第４例を示す。図７に示す本参考例の場合、図１に示す参考例の第１例の構造と比べて、外輪７の軸方向内端部で、静止側フランジ１０の軸方向内側面からの軸方向長さを長くしている。すなわち、本参考例の場合には、上記外輪７の軸方向内端部の寸法を長くして、上記カバー１９ａの平板部２１よりも軸方向内方に突出するようにしている。このような本参考例の構造の場合には、軸方向内方に突出した外輪７の軸方向内端部が、カバー１９ａを保護する役目を果たしており、組立時に誤ってカバー１９ａを押し込んだり、走行時に飛び石などが衝突してカバー１９ａを変形させたりすることを防止することが可能となる。さらに、突出した外輪７の軸方向内端部はセンサ４ａも覆っているので、センサ４ａを塵埃、飛び石などから保護することができる。なお、本参考例の構造の場合も、シール材との併用は容易であり、シール材は、上記外輪７の軸方向内端部の内周面に全周にわたって弾性的に当接させる。

［本発明に関する参考例の第５例］
図８に、本発明に関する参考例の第５例を示す。図８に示す本参考例の場合、図１に示す参考例の第１例の構造と比べて、外輪７の軸方向内端部で、静止側フランジ１０の軸方向内側面からの軸方向長さを僅かに長くしている。すなわち、本参考例の場合には、上記外輪７の軸方向内端部の寸法を僅かに長くして、上記カバー１９ａの平板部２１よりも軸方向内方に突出量Ｄだけ突出するようにしている。また、円筒部２０の軸方向外端部を外輪軌道９のカウンタボア３２に隙間Ｃを残して対向した状態で、円筒部２０は外輪７の軸方向内端部に内嵌固定されている。この時、平板部２１の軸方向外側面（内部空間側の面）とエンコーダ本体２４の被検出面は隙間Ａを介して近接対向して、微小隙間２５が存在する。一方、センサ４ａの検出面が外輪７の軸方向内端に対して隙間Ｂだけ軸方向内方に位置する状態で、センサ４ａはナックル（図示せず）に支持固定されている。

このような本参考例の構造の場合において、隙間Ａを隙間Ｃよりも大きく設定（Ａ＞Ｃ）することにより、万一カバー１９ａが軸方向外方に押し込まれても、カバー１９ａはエンコーダ本体２４と接触することはない。さらに、隙間Ｂおよび突出量Ｄを有する（Ｂ＞０、Ｄ＞０）ことにより、対向する平板部２１とセンサ４ａの検出面との間には（Ｂ＋Ｄ）の隙間が存在する。したがって、平板部２１が振動したり、軸受内圧上昇により膨らんだりしても、カバー１９ａとセンサ４ａは接触しないので、センサ４ａの検出面のフレッチング摩耗と、それに伴うセンサエレメントの損傷を防止することができる。なお、本参考例の構造の場合も、シール材との併用は容易であり、シール材は、上記外輪７の軸方向内端部の内周面に全周にわたって弾性的に当接させる。なお、限定されることはないが、小型乗用車用途の場合、たとえば、隙間Ａは０．５±０．１ｍｍ、隙間Ｂは０．１±０．１ｍｍ、隙間Ｃは０．２５±０．２５ｍｍ、隙間Ｄは０．１±０．１ｍｍ、センサ４ａと平板部２１との間の隙間（Ｂ＋Ｄ）は０．２±０．２ｍｍとそれぞれ規定される。

［本発明に関する参考例の第６例］
図９および図１０に、本発明に関する参考例の第６例を示す。図９に示す本参考例の場合、図１に示す参考例の第１例の構造と異なり、エンコーダ１ａを断面Ｌ字形で全体を円環状とした支持環２３の円輪部の軸方向内側面にエンコーダ本体２４を取り付けているが、支持環２３の軸方向長さは小さく、ハブ６を構成する内輪１２およびハブ本体１１のかしめ部１３が、エンコーダ本体２４の被検出部（軸方向内側面）よりも軸方向内方に突出している。本参考例では、カバー１９ｄの径方向中央部に凸部３１を形成している。具体的には、カバー１９ｄの平板部２１よりも径方向内側にある部分を軸方向内側（外部空間側）に突出させている。なお、エンコーダ本体２４の被検出面は、平板部２１の軸方向外側面（内部空間側の面）と対向する。このような凸部３１を設けることにより、参考例の第２例と同様に、平板部２１の剛性を向上させ、平板部２１をより精度の良好な平面とすることが可能となる。なお、平板部２１の内径は、カバー１９ｄの直径Ｄ₁₉の２５％以上とする。また、凸部３１の平板部から軸方向内側に突出するテーパ面の角度は、加工容易性と変形防止効果とを考慮して、５〜９０度、好ましくは、２０〜７０度の範囲に規制される。

本参考例では、カバー１９ｄの平板部２１の軸方向外側面（内部空間側の面）と、これと近接対向するエンコーダ本体２４の被検出面（軸方向内側面）との間の微小隙間２５（隙間ａ）を、上記平板部２１の軸方向外側面と、これと近接対向する内輪１２の軸方向内端面との間の隙間ｂよりも大きく設定（ａ＞ｂ）している。これにより、万一カバー１９ｄが軸方向外方に押し込まれても、カバー１９ｄは平板部２１のうち内輪１２の軸方向内端面に最も近接している部分（ｄ点）で接触するため、カバー１９ｄはエンコーダ本体２４と接触することはない。また、本参考例では、上記微小空間２５（隙間ａ）を、上記カバー１９ｄの凸部３１の軸方向外側面と、これと近接対向するハブ本体１１のかしめ部１３の軸方向内端面との間の隙間ｃよりも大きく設定（ａ＞ｃ）している。これにより、万一カバー１９ｄが軸方向外方に押し込まれても、カバー１９ｄの凸部３１のうちかしめ部１３の軸方向内端面に最も近接している部分（ｅ点）で接触するため、カバー１９ｄはエンコーダ本体２４と接触することはない。なお、隙間ａの最小値は、軸受に路面反力によるモーメント荷重が負荷されたときの外内輪の相対傾きや変位の変化と、外輪を基準にエンコーダ２３ａとカバー１９ｄを圧入した時の圧入位置精度を考慮して、エンコーダ本体２４とカバー１９ｄが接触しないように規定される。

なお、本参考例では、隙間ｂを隙間ｃよりも大きく設定（ｂ＞ｃ）している。軸受の静止時では、ｄ点での接触とｅ点での接触の効果は同じであるが、軸受の回転時においては、周速がより低いｅ点で接触させることが、より好ましい。よって、本発明では、これらの隙間の大きさの関係を、ａ＞ｂ＞ｃとなるように規制し、カバー１９ｄが軸方向外方に押し込まれたときに、最初にｅ点が接触するように規制している。なお、本参考例の構造の場合も、シール材との併用は容易であり、シール材は、上記外輪７の軸方向内端部の内周面に全周にわたって弾性的に当接させる（図１０参照）。

本参考例の特徴は、カバー１９ｄが押し込まれた時における平板部２１の軸方向の移動量を、カバー１９ｄとハブ６（ハブ本体１１のかしめ部１３もしくは内輪１２）の軸方向内端面との間に存在する軸方向隙間により規制する点に特徴がある。よって、上記隙間の関係のいずれか（ａ＞ｂまたはａ＞ｃ）を具備すれば、カバー１９ｄとエンコーダ本体２４の接触を回避するという効果が得られる。これにより、カバー１９ｄの存在により外観的な異常の判断がしにくいエンコーダ１について、カバー１９ｄとの接触による位置が移動して、磁気信号の誤差が多い状態となってしまうことを防止できる。また、この接触防止効果により、従来よりもカバーと軸受とを接近させることができるので、ハブ軸受のコンパクト化が可能となる。

本発明は、実施の形態の１例ならびに参考例の第１例、第３例、第４例および第５例のように、中央部まで平坦な平板部で径方向に伸長する全面が構成される円板状であっても、参考例の第２例のように、中央部に凹部３０を形成したものであっても、参考例の第６例のように、中央部に凸部３１を形成したものでも、いずれにも適用される。さらには、特許文献２に記載されているような、駆動輪用のエンコーダ付転がり軸受ユニットを構成するための、中央部に大きな円孔を設けた円輪状のものにも、本発明を適用可能である。また、適用可能な限り、各例の特徴を他の例に適用することも可能である。たとえば、参考例の第２例の中央部に凹部を形成する構造もしくは参考例の第６例の中央部に凸部を形成する構造を、上記平板部のみからなる構造に代替させることができる。また、反対に、参考例の第２例および第６例を平板部のみからなる構造に代替させることもできる。さらには、参考例の第１例、第３例、第４例に示した外輪とカバーとの関係をその他の例に適用したり、参考例の第５例、第６例に示した隙間の規制をその他の例に適用したりすることも可能である。

本発明の効果を確認するために行った実験の１例について説明する。実験では、図５に示した参考例の第２例のカバー１９ｃを用いた。カバー１９ｃは、厚さ寸法ｔ₁₉が０．６ｍｍのＳＵＳ３０４材を用いて製造した。このカバー１９ｃの外径Ｄ₁₉は５７ｍｍ、軸方向長さＬ₁₉は７．８ｍｍ、締め代の値（外輪７の軸方向内端部の内径とカバー１９ｃの外径Ｄ₁₉との差の絶対値）は０．１８ｍｍ（１８０μｍ）とした。

また、このカバー１９ｃには、軸方向寸法が２．２ｍｍであって、傾斜角度αが約２０度である、部分円すい凸面状部を設けた。このカバー１９ｃの上記円筒部２０を上記外輪７の軸方向内端部に内嵌した。この状態で、上記平板部２１のうちでエンコーダ本体２４の被検出面に対向する部分の変形量を、平板部の外径近傍の規定位置を０とし、膨らみ量または窪み量として、ダイヤルゲージで測定したところ、この部分の軸方向の変形の最大値が０．０６４ｍｍ（６４μｍ）であった。その後、このカバー１９ｃを外輪７から取り外して、接触痕の位置を確認して、非接触部の軸方向寸法Ｌ_26ａを確認したところ、２．２ｍｍよりわずかに短くなっていたが、板厚（０．６mm）の２倍（実際には３倍）以上は十分に残っていた。

比較として、上記非接触部を設けずに、円筒部２０と平板部２１との連続部を曲率の大きな（外径側の曲率半径が、外輪７の軸方向内端部に内嵌する以前の自由状態で１．２ｍｍ程度と小さい）折れ曲がり部で連続させたこと以外は、上記の実施例と同様の条件で作製した、従来構造のカバー１９を得て、このカバー１９の円筒部２０を実施例と同じ外輪７の軸方向内端部に内嵌した。同様に測定したところ、上記平板部２１のうちでエンコーダ本体２４の被検出面に対向する部分が、最大で０．１４４ｍｍ（１４４μｍ）、軸方向に変形した。すなわち、本発明により、カバーの平板部、特にこの平板部のうちで、エンコーダ本体と近接対向する部分の変形量を、従来品の４５％程度に抑制できており、この実施例により、本発明の効果が確認された。

本発明のエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットは、車輪の回転支持に好適に適用できる。

１、１ａ エンコーダ
２ エンコーダ付転がり軸受ユニット
３ ナックル
４、４ａ センサ
５ 転がり軸受ユニット
６ ハブ
７ 外輪
８ 転動体
９ 外輪軌道
１０ 静止側フランジ
１１ ハブ本体
１２ 内輪
１３ かしめ部
１４ 内輪軌道
１５ 回転側フランジ
１６ 保持器
１７ 内部空間
１８ シールリング
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ カバー
２０ 円筒部
２１ 平板部
２２ 肩部
２３ 支持環
２４ エンコーダ本体
２５ 微小隙間
２６ａ、２６ｂ 非接触部
２７ 段差部
２８ 隙間
２９ シール材
３０ 凹部
３１ 凸部
３２ カウンタボア

Claims (2)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に車輪を支持固定した状態で、該車輪と共に回転するハブと、
   前記両外輪軌道と両内輪軌道との間に、各列に複数個ずつ設けられている、転動体と、
   前記ハブに該ハブと同心に支持固定されており、軸方向内側面を円周方向に関して磁気特性が交互に変化する被検出面としているエンコーダと、
   非磁性板製で、軸方向に伸長する円筒部と、該円筒部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する平板部を備え、該円筒部を前記外輪の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌固定すると共に、前記平板部を前記エンコーダの被検出面に近接対向させている、カバーと、
   を備えるエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、
   前記カバーを構成する前記円筒部を、それぞれの板厚が同じである、軸方向外寄り部分に設けられた外周面の径が大径の円筒状部分と、この大径の円筒状部分の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する円輪状の段差部と、この段差部の径方向内端部から軸方向内方に折れ曲がって伸長する、前記円筒部の軸方向内端部に設けられた外周面の径が小径の円筒状部分である小径段部とから構成しており、この小径段部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する状態で、前記平板部が形成されており、
   前記円筒部の軸方向内端部に、このうちの小径段部により構成され、前記カバーを前記外輪に内嵌固定した場合に該外輪の内周面と接触せず、軸方向寸法がこのカバーを構成する板材の厚さ寸法の２倍以上である、非接触部が全周にわたって形成されており、
   この非接触部の外周面がシール材により全周にわたって被覆されており、
   該カバーを前記外輪の軸方向内端部に内嵌した状態で、前記円筒部をこの外輪の軸方向内端部に、前記大径の円筒状部分でのみ締り嵌めで内嵌しており、且つ、この外輪の軸方向内端面が、前記平板部の軸方向内端面よりも、軸方向内方に突出していることを特徴とする、エンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニット。
2. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時に懸架装置に支持固定された状態で回転しない外輪と、
   外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に車輪を支持固定した状態で、該車輪と共に回転するハブと、
   前記両外輪軌道と両内輪軌道との間に、各列に複数個ずつ設けられている、転動体と、
   前記ハブに該ハブと同心に支持固定されており、軸方向内側面を円周方向に関して磁気特性が交互に変化する被検出面としているエンコーダと、
   非磁性板製で、軸方向に伸長する円筒部と、該円筒部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する平板部を備え、該円筒部を前記外輪の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌固定すると共に、前記平板部を前記エンコーダの被検出面に近接対向させている、カバーと、
   を備えるエンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニットにおいて、
   前記ハブが、ハブ本体と、このハブ本体の軸方向内端部に形成したかしめ部により、このハブ本体に結合固定された内輪とを備えたものであり、
   前記カバーを構成する前記円筒部を、それぞれの板厚が同じである、軸方向外寄り部分に設けられた外周面の径が大径の円筒状部分と、この大径の円筒状部分の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する円輪状の段差部と、この段差部の径方向内端部から軸方向内方に折れ曲がって伸長する、前記円筒部の軸方向内端部に設けられた外周面の径が小径の円筒状部分である小径段部とから構成しており、この小径段部の軸方向内端部から径方向内方に折れ曲がって伸長する状態で、前記平板部が形成されており、
   前記円筒部の軸方向内端部に、このうちの小径段部により構成され、前記カバーを前記外輪に内嵌固定した場合に該外輪の内周面と接触せず、軸方向寸法がこのカバーを構成する板材の厚さ寸法の２倍以上である、非接触部が全周にわたって形成されており、
   該カバーを前記外輪の軸方向内端部に内嵌した状態で、前記円筒部をこの外輪の軸方向内端部に、前記大径の円筒状部分でのみ締り嵌めで内嵌しており、且つ、この外輪の軸方向内端面が、前記平板部の軸方向内端面よりも、軸方向内方に突出しており、軸方向にそれぞれ対向する、前記カバーを構成する前記平板部の軸方向外側面と前記エンコーダの被検出面との間の隙間をａとし、この平板部の軸方向外側面と前記内輪の軸方向内端面との間の隙間をｂとし、この平板部又はこの平板部よりも径方向内側に存在する部分の軸方向外側面と前記かしめ部の軸方向内端面との間の隙間をｃとした場合に、ａ＞ｂ＞ｃの関係を満たすことを特徴とする、エンコーダ付車輪支持用転がり軸受ユニット。

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