JP6287633B2 - エンコーダ付軸受ユニット - 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為の、エンコーダ付軸受ユニットに関するものである。

従来より、自動車の車輪の回転速度を検出する為のエンコーダを軸受ユニットに組み込んだ、エンコーダ付軸受ユニットにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、車輪の回転速度を検出する事が、広く行われている。例えば、大型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は、軸受ユニットの一種であり、大きな負荷容量を有する、複列円すいころ軸受ユニットを使用している。

この様な目的で使用される軸受ユニットの従来構造の１例として、図６に示す様な構造が知られている。この従来構造のエンコーダ付軸受ユニット１は、懸架装置を構成し、車輪を固定する車軸（不図示）を、回転自在に支持している。

エンコーダ付軸受ユニット１は、互いに同心に配置された外輪２及び１対の内輪３ａ，３ｂと、転動体である複数個の円すいころ４とを備えている。外輪２は、全体を円筒状に形成され、内周面に複列の外輪軌道５を有する。各外輪軌道５は、それぞれが円すい面状で、外輪２の軸方向端部に向かう程内径が大きくなる方向に傾斜している。

各内輪３ａ，３ｂは、全体を円筒状に形成され、それぞれの外周面に円すい面状の内輪軌道６を形成している。１対の内輪３ａ，３ｂは、その小鍔側端面同士を突き合わせた状態で組み立てられており、この内輪組立体の外周面には、それぞれが軸方向端部に向かう程外径が大きくなる方向に傾斜した、複列の内輪軌道６が存在する。各円すいころ４は、各外輪軌道５と各内輪軌道６との間に、それぞれ複数個ずつ、保持器７により転動自在に保持されている。

外輪２の両端部内周面と、各内輪３ａ，３ｂの大鍔側端部外周面との間には、シールリング８とエンコーダ９とをそれぞれ設けている。シールリング８は、断面Ｌ字状で全体を円環状に形成した芯金に、シールリップを有する弾性材を加硫接着したものであり、芯金を外輪２の端部内周面に内嵌固定し、シールリップを内輪３ａの大鍔側端部外周面の全周に摺接させている。
エンコーダ９は、断面Ｌ字状で全体を円環状に形成されたスリンガ１０と、円輪状のエンコーダ本体１１とにより構成されている。スリンガ１０は、その円筒部分を内輪３ｂの大鍔側端部外周面に外嵌固定すると共に、その円輪部分の外周部分を外輪２の端部内周面に近接対向させてラビリンスシールを形成している。シールリング８とスリンガ１０とにより、円すいころ４を設置した内部空間の両端部開口を塞ぎ、この内部空間内に封入したグリースが外部に漏洩する事を防止すると共に、外部に存在する異物が内部空間内に侵入する事を防止している。

スリンガ１０の円輪部分の軸受外部側面には、エンコーダ本体１１が添着されている。エンコーダ本体１１は、フェライト粉末を混入したゴム磁石又はプラスチック磁石等の永久磁石により全体を円輪状に形成したもので、内輪３ｂと共に回転する。又、エンコーダ本体１１の被検出面である軸受外部側面には、Ｓ極とＮ極とが交互に且つ等間隔で配置されている。この様なエンコーダ本体１１の被検出面に、図示しないセンサの検出部を近接対向させる事により、車輪（車軸を支持する内輪３ｂ）の回転速度を検出可能としている。

エンコーダ付軸受ユニット１を懸架装置に組み付ける前の状態に於いて、１対の内輪３ａ，３ｂの互いに対向する小鍔側端部の内周面に連結環２０を圧入する事で、１対の内輪３ａ，３ｂを互いに結合している。連結環２０は、樹脂製で全体を円環状に形成されており、１対の内輪３ａ，３ｂの突き合わせた部分に、径方向の締め代を有して内嵌固定されている。この為、エンコーダ付軸受ユニット１を懸架装置に組み付ける以前に、各内輪３ａ，３ｂ同士が不用意に分離する事を防止して、エンコーダ付軸受ユニット１を一体的に取り扱う事を容易にしている。

上述の様に構成するエンコーダ付軸受ユニット１を、自動車の懸架装置に組み付ける場合には、図７に示す様に、懸架装置を構成するナックル１６の内径部分に外輪２を内嵌した後、ナックル１６の内周面に形成した係合溝１８に係止リング１７を係合する。この様に、外輪２の両端部を、ナックル１６の内周面に形成した鍔と係止リング１７とにより軸方向に挟持する事により、ナックル１６に対して外輪２を軸方向に位置決め固定している。この状態で、エンコーダ９が装着された内輪３ｂの大鍔側端面に支持台１９を当接させて、内輪３ａの内径部に軸方向から車軸１５を圧入して、車軸１５の端部外周面に内輪３ａ，３ｂを外嵌固定する。この時、各内輪３ａ，３ｂの内周面に圧入されていた連結環２０は、車軸１５により支持台１９側に押し出されて回収される。この様に、連結環２０を取り外す工程が不要であり、回収された連結環２０は再利用可能である。

上述した様な構成のエンコーダ付軸受ユニット１の場合、軸受製造業者から自動車製造業者に軸受ユニットを輸送する際の荷姿は、軸を上下方向に向けた状態で、通い箱中に軸受ユニットを積み重ねる事が多い。元来、複列円すいころ軸受は、外輪２と各内輪３ａ，３ｂとが分離する構造である為、輸送中に分離すると、外輪２と各内輪３ａ，３ｂとの間にゴミが侵入したり、円すいころ４と各軌道面とがぶつかり合ってフォールスブリネリングが発生する可能性がある。又、複列円すいころ軸受の様な構成の軸受ユニットは、車重の嵩む大型の自動車に使用されることが多く、軸受サイズも比較的大型であると共に、同じ断面積の玉軸受と比較して重い（見掛けの比重が高い）。そこで、軸受ユニットの輸送時、樹脂製の連結環２０により各内輪３ａ，３ｂを非分離に固定する事が行われている。

一方、磁性体をゴム又は樹脂のバインダ中に拡散して成形されるエンコーダ９を装着したエンコーダ付軸受ユニット１の場合には、輸送中の振動により上下に積み重ねられた軸受ユニットの軸芯がずれ、一方の軸受ユニットの端部が、他方の軸受ユニットのエンコーダ本体１１に接触し、エンコーダ本体１１の被検出面を傷付けてしまう事があった。エンコーダ本体１１が損傷を受けると、センサの出力信号を劣化させ、回転速度検出の信頼性を低下させる虞がある。

特許文献１には、磁気エンコーダの表面を保護カバーで保護した状態で軸受ユニットに装着した後、保護カバーを取り去る、磁気エンコーダ付軸受ユニットが記載されている。しかし、この方法は簡便であるが、保護カバーを取り去らなくとも軸受ユニットの組み込みが可能であるので、保護カバーを外し忘れる可能性がある。磁気エンコーダの表面を保護カバーが覆った状態では、保護カバーがセンサに接触して、センサが傷付き破損してしまう虞がある。

特開２００４−２１２３５１号公報 特開２００１−０９９１７５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、輸送時に於けるエンコーダの破損を防止すると共に、ナックルへの組み付け誤りを防止したエンコーダ付軸受ユニットを、安価に実現すべく発明したものである。

本発明のエンコーダ付軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、それぞれの外周面に内輪軌道を有する１対の内輪と、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、前記内輪の端部に支持されたエンコーダと、を備えている。

特に、本発明のエンコーダ付軸受ユニットは、前記１対の内輪の互いに対向する端部の内周面に圧入されて、前記１対の内輪の分離を防止する連結環を備え、前記連結環に係止されて、前記エンコーダを覆う保護カバーを備えている。
更に、前記保護カバーは、前記エンコーダを覆う円板状の平板部と、前記平板部の側面の中央部に設けられ、前記連結環と係合する円筒部と、前記平板部の前記円筒部とは反対側の側面の中央部に設けられ、径方向断面が長方形である取っ手部と、を備えており、前記円筒部は少なくとも１対の切欠きを有しており、前記取っ手部の長辺部は、前記保護カバーの中心軸に対して前記切欠きと同位相の位置に設けられている。

本発明のエンコーダ付軸受ユニットは、輸送時に於けるエンコーダの破損を防止すると共に、ナックルへの組み付け誤りを防止しながら、安価に実現する事ができる。
即ち、保護カバーがエンコーダの表面を覆った状態で輸送されるので、隣接する軸受ユニットによりエンコーダ本体が損傷を受ける事は無い。軸受ユニットをナックルに組み付ける際、連結環及び保護カバーを外さずに組み付ける事が出来ないので、保護カバーの外し忘れと、その結果発生するセンサ破損の虞が無い。又、エンコーダが装着された内輪に保護カバーが係止されているので、エンコーダ装着側が明確になり、ナックル組み込み時の誤組み付けが防止される
連結環は、エンコーダの有無に関わらず同じ内径を有する軸受ユニット間で共通して使用可能であり、大量生産できて生産コストの低減になると共に、管理コストも低減できる。そして、保護カバーは連結環に係止されるので、保護カバーのみを製造すればよく、コストアップを抑制している。

第１実施形態を示す、エンコーダ付軸受ユニットの断面図。 第１実施形態を示す、保護カバーの正面図。 エンコーダ付軸受ユニットをナックルに圧入する説明図。 エンコーダ付軸受ユニットをナックルに圧入する変形例の説明図。 第２実施形態を示す、エンコーダ付軸受ユニットの断面図。 従来構造の１例を示す、エンコーダ付軸受ユニットの断面図。 エンコーダ付軸受ユニットに車軸を圧入する説明図。

［第１実施形態］
図１，２は、本発明の第１実施形態を示している。尚、本発明の特徴は、エンコーダ付軸受ユニットを、１対の内輪同士が不用意に分離するのを防止しつつ、エンコーダの破損を防止する構造を工夫した点にある。その他の部分の構成及び作用は、図６に示した従来構造の場合と同様である為、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、本発明の特徴部分を中心に説明する。

本実施形態のエンコーダ付軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道５を有する外輪２と、それぞれの外周面に内輪軌道６を有する１対の内輪３ａ，３ｂと、両外輪軌道５と両内輪軌道６との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体である円すいころ４と、を備えた複列円すいころ軸受タイプの軸受ユニットである。そして、内輪３ａの大鍔側端部外周面と外輪２の端部内周面との間にシールリング８を設け、内輪３ｂの大鍔側端部外周面にエンコーダ９を装着している。

エンコーダ付軸受ユニットを構成する１対の内輪３ａ，３ｂは、連結環２０により互いに結合される事により、輸送時にも非分離状態に維持されている。連結環２０は、ポリエチレン等の樹脂材を円環状に形成したもので、１対の内輪３ａ，３ｂの互いに対向する小鍔側端部の内周面に圧入されている。
尚、内輪３ｂの大鍔側外周面に装着されたエンコーダ９は、外輪２とは非接触であり、また、外輪２の端部内周面に固定されたシールリング８は、内輪３ａの大鍔側外周面に摺接するものの、シールリップの緊迫力による摩擦力は大きくはない。この為、エンコーダ９とシールリップ８とでは、外輪２と１対の内輪３ａ，３ｂとを非分離状態に保つことは困難であり、連結環２０を必要としている。

輸送時に、積み重ねられた軸受ユニットによりエンコーダ９が損傷する事を防止する為に、エンコーダ９の表面を覆う保護カバー２１を、連結管２０の内径側に係止している。保護カバー２１は、ポリエチレン等の樹脂製であり、エンコーダ９を覆う円板状の平板部２３と、平板部２３の側面の中央部に設けられ、連結環２０と係合する円筒部２２と、平板部２３の円筒部２２とは反対側の側面の中央部に設けられ、径方向断面が長方形である取っ手部２４とを備えている。

円筒部２２は、平板部２３（保護カバー２１）と同心の状態で、平板部２３の側面の中央部から軸方向に延出して略円筒状に形成されており、突起２５と、１対の切欠き２６とを備えている。突起２５は、円筒部２２の先端部に径方向外方に突出して設けられており、挿入時の案内の為の面取を円筒部２２の先端側に、抜け止めの為の鉤部を反先端側に、それぞれ形成している。そして、円筒部２２の外周面を連結管２０の内径に嵌合させて径方向の位置決めを図ると共に、突起２５（の駒部）を連結環２０の端面と係合させて保護カバー２１の脱落を防止している。１対の切欠き２６は、保護カバー２１の中心軸を挟んだ位置（位相が１８０度ずれた位置）に、円筒部２２の先端から軸方向に沿って設けられており、円筒部２２の剛性を下げて連結環２０との着脱を容易にしている。

平板部２３は、エンコーダ９とほぼ同じ外径寸法を有する円板であり、保護カバー２１を位置決めする厚肉部２７と、エンコーダ９を保護する薄肉部２８と、成形精度を維持する為の肉盗み部２９とを備えている。厚肉部２７は、平板部２３の径方向中間部分に設けられており、エンコーダ９が装着された内輪３ｂの大鍔側端面に突き合わせて、保護カバー２１を軸方向に位置決めしている。薄肉部２８は、厚肉部２７から径方向外方に延出して形成されており、段部を介して軸方向に後退して、エンコーダ９とは隙間を空けて対向する事で、エンコーダ９の表面を保護している。肉盗み部２９は、円筒部２２と平板部２３との連結部分で、円筒部２２とは反対側の側面に円輪状に設けられており、保護カバー２１の肉厚をなるべく一定に保つ事でひけを防止し、保護カバー２１の成形精度を維持している。

取っ手部２４は、平板部２３（保護カバー２１）と同心の状態で、平板部２３の側面の中央部から軸方向に延出して形成されており、径方向断面（中心軸と直交する平面における断面）を中空の長方形としている。また、取っ手部２４の長辺部は、保護カバー２１の中心軸に対して、円筒部２２に設けた１対の切欠き２６と同位相の位置に形成されている。この取っ手部２４は保護カバー２１を着脱する際に掴む部分であり、取っ手部２４の長辺を挟んで摘む事で、連結環２０に内嵌している円筒部２２の縮径方向への変形を容易として、保護カバー２１を連結環２０から取り外し易くしている。
尚、保護カバー２１を装着したエンコーダ付軸受ユニットを軸方向に積み重ねた時、取っ手部２４は、隣接する軸受ユニットに装着された保護カバー２１の円筒部２２の内径内に収納される形状になっている。これによって、軸受ユニットの積み重ねを可能とすると共に、積み重ねた軸受ユニットの中心軸が互いに大きくずれ、輸送中に荷崩れする事を防止している。

次に、エンコーダ付軸受ユニットを、懸架装置を構成するナックル１６に組み付ける工程を説明する。図３に示す様に、連結環２０と保護カバー２１とを装着した状態のエンコーダ付軸受ユニットは、エンコーダ９が車両の幅方向中央側（図３の右側）となる状態で、外輪２の端面を圧入治具４０で軸方向に押圧する事により、ナックル１６へ圧入される。円板部２３の外径寸法はエンコーダ９の外径寸法とほぼ同じ（外輪２の端部内径寸法よりも小さい）ので、圧入治具４０は、保護カバー２１と干渉する事無く外輪２の端面に突き合わせ可能である。圧入完了後、車軸１５を圧入する際の支承面を得る為（図７参照）、保護カバー２１は連結環２０を内輪３ａ，３ｂの内径に残した状態で取り外される。この段階では、１対の内輪３ａ，３ｂを同軸に保つ為、連結環２０を残して保護カバーのみを外している。その後、前述した図７と同様の工程により、内輪３ｂの端面を支承し、連結環２０を押し出しつつ、車軸１５を圧入する。

ナックル１６と外輪２は、車両走行時の横荷重による軸方向変位に伴う異音（バッキン音）を防止する為、大きな締め代で嵌合される為、圧入時に金属粉やバリが発生する可能性がある。本実施形態の保護カバー２１は、圧入時においても軸受ユニットに装着されているので、圧入時に発生する金属粉等の塵埃に対しても、エンコーダ９への付着を防止する効果がある。
又、保護カバー２１は連結環２０とは別体に設けられているので、残された連結環２０により１対の内輪３ａ，３ｂを、非分離且つ同軸の状態に保つ事ができる。尚、円すいころ軸受の内輪の小鍔側は肉薄で逃げも存在する為、小鍔側端面に大きな面取を設ける事ができない。従って、１対の内輪３ａ，３ｂに芯ずれが発生すると、車軸１５の圧入に大きな障害となる。
更に、本実施形態の場合、取っ手部２４の形状や、切欠き２６との位相を工夫して、連結環２０を残したままで、保護カバー２１の取り外しを容易にしている。

図４は、エンコーダ付軸受ユニットをナックル１６に圧入する工程の変形例を示している。本変形例の場合、圧入治具４０ａの先端部内径側に係合爪４１を設けており、保護カバー２１の平板部２３の外周縁（薄肉部２８とエンコーダ９との隙間の空間）に係合爪４１を係止し、保護カバー２１を引き抜いている。そして、圧入治具４０ａの内部に残った保護カバー２１を、エジェクターピン４２で押して排出する。これにより、保護カバー２１と連結環２０を自動で分離する事が出来る。本変形例の場合は、保護カバー２１の切欠き２６を１対ではなく、複数設けることで、保護カバー２１の連結環２０への係止力を下げておくとよい。

以上の構成により、本発明のエンコーダ付軸受ユニットは、輸送時に於けるエンコーダの破損を防止すると共に、ナックルへの組み付け誤りを防止しながら、安価に製造する事ができる。
即ち、連結環２０及び保護カバー２１を取り外さなければ車軸１５を軸受ユニットに組み込む事ができない（保護カバー２１が取り付けられた状態では車軸１５の圧入ができない）ので、保護カバー２１を外し忘れる虞が無く、その結果、センサの障害が発生する事も無い。又、保護カバー２１は連結２０と別体である為、連結環２０を残して保護カバー２１だけを外す事により、１対の内輪３ａ，３ｂの同軸を保ったまま、車軸１５の圧入時における圧入荷重の支承面（内輪３ｂの端面）を得られる。
連結環２０は、内径寸法が同じであれば異なる軸受ユニットでも共通して使用可能であり、大量生産によりコスト低減する事が可能であるが、本例の場合、保護カバー２１だけを追加で製造すればよいので、コストアップを抑制できる。
又、シールリング８を構成するシールリップに使用される弾性材は、シールリップの強度を高める為にカーボンブラックが配合されて、黒色をしている。従って、芯金全体が黒色の弾性材で被覆される形態のシールリングの場合、フェライトなどの磁性体の含有により黒色であるエンコーダ９との見分けがつきにくい。本発明のエンコーダ付軸受ユニットは、保護カバー２１によりエンコーダ９が装着された側が明確になるので、ナックル１６に組み込み時の誤組み付けが防止できる。

［第２実施形態］
図５は、本発明の第２実施形態を示している。本実施形態のエンコーダ付軸受ユニットの場合、円筒部２２ａの外周面の全周に段部４３が設けられており、この段部４３と突起部２５との間に連結環２０を軸方向に挟み込み、連結環２０の軸方向の位置決めを図っている。尚、段部４３の代わりに、径方向外方突出するに環状突起を設ける事もできる。

保護カバー２１ａをエンコーダ付軸受ユニットに取り付ける際には、連結環２０を中央部から若干エンコーダ９の側に寄った位置に嵌合させ、この状態で、保護カバー２１ａを挿入する。挿入時、円筒部２２ａの段部４３が連結環２０の端面に突き当たり、連結環２０を押して軸方向に移動させる。そして、平板部２３が内輪３ｂの大鍔側端面に着座した時、連結環２０は正規の軸方向位置に位置決めされる。これにより、連結環２０を１対の内輪３ａ，３ｂの中央に掛け渡しているので、連結環２０の位置決め不良により、係り代が少なくなった側の内輪が、輸送中や懸架装置への組み込み作業中に脱落する事を防止している。その他の構成及び作用効果は、前述した第１実施形態と同様である。

本発明のエンコーダ付軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する軸受ユニットとして使用可能である。

１ エンコーダ付軸受ユニット
２ 外輪
３ａ，３ｂ 内輪
４ 円すいころ
５ 外輪軌道
６ 内輪軌道
７ 保持器
８ シールリング
９ エンコーダ
１０ スリンガ
１１ エンコーダ本体
１５ 車軸
１６ ナックル
１７ 係止リング
１８ 係合溝
１９ 支持台
２０ 連結環
２１，２１ａ 保護カバー
２２，２２ａ 円筒部
２３ 平板部
２４ 取っ手部
２５ 突起
２６ 切欠き
２７ 厚肉部
２８ 薄肉部
２９ 肉盗み部
４０，４０ａ 圧入治具
４１ 係合爪
４２ エジェクターピン
４３ 段部

Claims (1)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、それぞれの外周面に内輪軌道を有する１対の内輪と、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、前記内輪の端部に支持されたエンコーダと、を備えたエンコーダ付軸受ユニットであって、
   前記１対の内輪の互いに対向する端部の内周面に圧入されて、前記１対の内輪の分離を防止する連結環を備え、前記連結環に係止されて、前記エンコーダを覆う保護カバーを備え、
   前記保護カバーは、前記エンコーダを覆う円板状の平板部と、前記平板部の側面の中央部に設けられ、前記連結環と係合する円筒部と、前記平板部の前記円筒部とは反対側の側面の中央部に設けられ、径方向断面が長方形である取っ手部と、を備えており、前記円筒部は少なくとも１対の切欠きを有しており、前記取っ手部の長辺部は、前記保護カバーの中心軸に対して前記切欠きと同位相の位置に設けられている事を特徴とするエンコーダ付軸受ユニット。

Images