JP7192390B2 - センサホルダ部を有する保護カバー、及び前記保護カバーを備えた軸受装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸受の外輪に圧入されて磁気エンコーダを被うカップ状の保護カバーに関わり、さらに詳しくは、前記磁気エンコーダに対向する磁気センサを保持するセンサホルダ部を有する保護カバーに関する。

自動車に広く普及している、車輪のロックを無くして効率良く安全に制動するアンチロックブレーキシステムは、例えば、回転速度検出装置（車輪速センサ）により各車輪の回転速度を検出し、制御装置により加速度及び減速度を演算するとともに車体速度とスリップ率を推定し、その結果に基づいてアクチュエータを駆動してブレーキ液圧の制御を行うものである。
このような回転速度検出装置を自動車のホイール支持用の転がり軸受（ハブベアリング）に備えた軸受装置も広く用いられており、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に交互に並べた磁気エンコーダを軸受の軸方向の一端部の内輪に取り付け、保護カバーを軸受の軸方向の一端部の外輪に取り付けたものがある（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１に記載された発明の保護カバーである軸受キャップ３３は、磁気センサを保持するセンサホルダ部を有する繊維強化合成樹脂製のキャップ本体３４と、円筒部４３及び外向フランジ部４４からなる鋼板製の金属環３５を備える。
特許文献２に記載された発明の保護カバーであるカバー１２は、磁気センサを保持するためのセンサ取付部１２ｂを備えた繊維強化合成樹脂製であり、特許文献１のような金属環はない。

特開２０１６－１４２３４８号公報 特開２００６－２７５２００号公報

特許文献１のような保護カバーは、磁気センサを保持するためのホルダ挿入孔４６は貫通孔ではなく有底であり、アキシャル型の磁気エンコーダと磁気センサとの間に仕切壁を有する密封タイプであるので、軸受キャップ３３の内部空間への異物の進入を防止できる。

特許文献１のような保護カバーの射出成形において、金属環３５をインサート品として金型内にセットした状態で、金型内に充填された成形材料である溶融した繊維強化合成樹脂材料は、冷却されて固化する際に体積が収縮する現象である成形収縮を生じる。
したがって、特許文献１のような保護カバーの成形品にでは、前記成形収縮によるひけにより、磁気センサを保持するためのセンサ取付穴のまわりの円盤部（底板部）が中凹み変形してしまう。
よって、前記成形品における磁気センサが当接する座面を精度良く形成できないことから、前記座面を削って平坦にする後加工を行う必要があるので、製造コストが増大している。

特許文献２のような保護カバーは、磁気センサを保持するためのセンサ取付穴（貫通孔１２ｂ２）は貫通孔であるので、アキシャル型の磁気エンコーダと磁気センサとの間に仕切壁を有する密封タイプではなく、カバー１２の内部空間に異物が進入する恐れがある。

特許文献２のような保護カバーは、金属環を備えていないので肉厚が大きく、金型に注入された合成樹脂の前記成形収縮を抑えるために、合成樹脂量を減らすべく肉盗み部を設けている。
すなわち、カバー１２には、肉薄の略円形状の部分である仕切部１２ａの軸方向外側の端面１２ａ１から軸方向外側へ突出した円筒状部１２ｃと、端面１２ａ１上に形成された４つのリブ１２ｄ１，１２ｄ２，１２ｄ３，１２ｄ４とを設けており、これらのリブ１２ｄ１～１２ｄ４、センサ取付部１２ｂ、及び円筒状部１２ｃにより、所定の凹部１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｂを形成している。

前記肉盗み部である所定の凹部１３ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｂにより、端面１２ａ１上の合成樹脂量を減らすことができる。その結果、カバー１２の射出成形の際に前記成形収縮に起因する変形がセンサ取付部１２ｂの座面に生じるのを防ぐことが可能となり、前記後加工を行うことなく高精度な座面１２ｂ１を容易に形成できる、としている。
特許文献２のような保護カバーは、金属環を備えていない厚肉タイプであるとともに、前記所定の凹部を形成すべく、４つのリブ１２ｄ１～１２ｄ４、及び円筒状部１２ｃを設ける必要がある。

上述の背景に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、インサート成形で一体化された繊維強化合成樹脂製本体及び金属製環体からなる保護カバーにおいて、センサ取付穴のまわりの円盤部の成形収縮によるひけに基づく中凹み変形を簡単な構造で効果的に抑制することにより、インサート成形後に磁気センサが当接する座面を削って平坦にする後加工を不要にすることである。

本発明に係るセンサホルダ部を有する保護カバーは、前記課題解決のために、外周面に内輪軌道面が形成された内輪、及び内周面に外輪軌道面が形成された外輪、並びに、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面間を転動する転動体を有する軸受と、
前記軸受の、自動車の車輪側から車体に向かう軸方向に平行な方向である内方側の端部に位置して前記内輪に固定された、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に交互に並べてなる磁気エンコーダと、
前記磁気エンコーダの磁極に対向して前記磁気エンコーダの回転を検知するための磁気センサと
を含む軸受装置に用いる、
前記軸受の前記内方側の端部を密封するように前記外輪に圧入される、カップ状の保護カバーであって、
インサート成形で一体化された繊維強化合成樹脂製本体及び金属製環体からなり、
前記本体は、
円盤部と、
前記磁気センサを保持するセンサホルダ部と
を含み、
前記円盤部の内方側の面に、
前記内方側の面から前記センサホルダ部の側面に渡る、前記内方側の面に垂直な、三角形状の一つの板状リブを設けてなり、
前記板状リブの厚みは、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることを特徴とする（請求項１）。

このような構成によれば、金属製環体をインサート品として金型内にセットした状態で、成形材料である溶融した繊維強化合成樹脂材料を金型内に充填してインサート成形を行った際に、板状リブの長手方向に沿って合成樹脂に添加された強化繊維が配向し、強化繊維の配向方向には収縮が小さくなる。
したがって、板状リブの長手方向への成形収縮が抑制される。
このように、円盤部の前記内方側の面に、前記内方側の面からセンサホルダ部の側面に渡る簡単な形状の板状リブのみを付加することにより、繊維強化合成樹脂製本体の円盤部の成形収縮によるひけに基づく中凹み変形を効果的に抑制できる。
よって、インサート成形品である保護カバーの磁気センサが当接する座面を精度良く形成できることから、前記座面を削って平坦にする後加工を不要にできるので、製造コストを低減できる。
その上、前記板状リブを設けることにより、センサ取付穴を形成する内壁の奥側部分の変形（うねり）も抑制できるので、磁気センサをセンサ取付穴に挿入し難くなることがない。
前記板状リブが、三角形状リブで１つであるので、コンパクトな形状の三角形状リブにより、繊維強化合成樹脂材料の使用量を低減できる。

本発明に係る軸受装置は、前記センサホルダ部を有する保護カバーを備えたものである（請求項２）。

以上のような本発明に係るセンサホルダ部を有する保護カバー、及び前記保護カバーを備えた軸受装置によれば、主に以下に示すような効果を奏する。
（１）インサート成形を行った際に、板状リブの長手方向に沿って合成樹脂に添加された強化繊維が配向し、強化繊維の配向方向には収縮が小さくなるので、板状リブの長手方向への成形収縮が抑制される。
（２）円盤部の前記内方側の面に、前記内方側の面からセンサホルダ部の側面に渡る簡単な形状の板状リブのみを付加することにより、繊維強化合成樹脂製本体の円盤部の成形収縮によるひけに基づく中凹み変形を効果的に抑制できる。
（３）インサート成形品である保護カバーの磁気センサが当接する座面を精度良く形成できることから、前記座面を削って平坦にする後加工を不要にできるので、製造コストを低減できる。
（４）板状リブを設けることにより、センサ取付穴を形成する内壁の奥側部分の変形（うねり）も抑制できるので、磁気センサをセンサ取付穴に挿入し難くなることがない。
（５） 板状リブが、三角形状リブで１つであるので、コンパクトな形状の三角形状リブにより、繊維強化合成樹脂材料の使用量を低減できる。

本発明の実施の形態に係るセンサホルダ部を有する保護カバーを備えた軸受装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態に係るセンサホルダ部を有する保護カバーの斜視図である。 同じく底面図（内方側から見た図）である。 同じく縦断面図である。 本発明の実施の形態に係るセンサホルダ部を有する保護カバーを成形する射出成形金型を示す、図３の矢視Ｘ１－Ｘ１断面に相当する射出成形用金型の縦断面図である。 第１参考形例を示す斜視図である。 第１参考例を示す縦断面図である。 第２参考例を示す縦断面図である。 第２参考例を示す底面図（内方側から見た図）である。 第３参考例を示す底面図（内方側から見た図）である。

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。
なお、本明細書において、軸受装置Ａの回転軸の方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」という。
また、軸受１１及び保護カバー１について、保護カバー１を軸受１１に装着した状態で、自動車の車体から車輪側に向かう軸方向に平行な方向を「外方」、その反対方向を「内方」という。

＜軸受装置＞
図１の縦断面図に示すように、本発明の実施の形態に係る軸受装置Ａは、外輪１３に対して内輪１２が回転する軸受１１の他に、磁気エンコーダ１６、保護カバー１、及び磁気センサ９、並びに軸受１１の外方（矢印Ｃ１参照）側端部に配置したシール部材１５等を備える。

軸受１１は、外周面に内輪軌道面１２Ａが形成された内輪１２、及び内周面に外輪軌道面１３Ａが形成された外輪１３、並びに、内輪軌道面１２Ａ及び外輪軌道面１３Ａ間を転動する転動体１４，１４，…等を有する。
磁気エンコーダ１６は、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に交互に並べたものであり、軸受１１の内方（矢印Ｃ２参照）側端部に位置する支持部材１７により内輪１２に固定される。
保護カバー１は、カップ状であり、軸受１１の内方側端部を密封するように外輪１３に取り付けられ、磁気センサ９を保持するセンサホルダ部４を有する。
保護カバー１のセンサホルダ部４に装着された磁気センサ９は、仕切壁５Ｂを隔てて磁気エンコーダ１６に対向し、磁気エンコーダ１６の回転を検知する。

保護カバー１により、磁気センサ９は、仕切壁５Ｂを隔てて磁気エンコーダ１６に対向し、センサホルダ部４に厚み方向に貫通する貫通穴がないので、Ｏリング等のシール部材を組み込む必要がない。
また、保護カバー１により軸受１１の軸方向の一端部が密封されるので、磁気エンコーダ１６に小石や泥水等が当たらないことから磁気エンコーダ１６の破損を防止できる。
さらに、保護カバー１により軸受１１の内方側端部が密封されるので、磁気エンコーダ１６の内方側のシール部材が不要になるため、摺動抵抗の低減により軸受１１の回転トルクを低減できる。
さらにまた、保護カバー１がセンサホルダ部４を備えているので、磁気エンコーダ１６と磁気センサ９とのエアギャップ調整作業の煩雑さを解消できる。

＜保護カバー＞
図１の縦断面図、図２の斜視図、図３の底面図、図４の縦断面図に示すように、本発明の実施の形態に係る保護カバー１は、インサート成形で一体化された繊維強化合成樹脂製本体１Ａ及び金属製環体１Ｂからなる。
ここで、本体１Ａを成形する繊維強化合成樹脂としては、例えば、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１２等）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の合成樹脂に、ガラス繊維を２０～７０重量％、好ましくは４０～６０重量％含有したものを用いる。
本体１Ａは、円盤部２、円筒部３、及びセンサホルダ部４からなり、磁気エンコーダ１６及び磁気センサ９間を仕切る、他の部分よりも薄肉の仕切壁５Ｂを有する。
センサホルダ部４は、磁気センサ９を挿入するセンサ取付穴５Ａが形成されたセンサ保持部５、及び磁気センサ９を取り付けるための取付ボルトＢが螺合するナット１０を保持するナット保持部６からなる。

また、本体１Ａは、円盤部２の内方側面２Ａに、内方側面２Ａからセンサホルダ部４のナット保持部６の側面（軸方向面）に渡る、内方側面２Ａに垂直な板状リブＲである三角形状リブ２１を有する。
ここで、三角形状リブ２１（板状リブＲ）の厚みは、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下とする。
三角形状リブ２１（板状リブＲ）の厚みが０．５ｍｍ未満では、樹脂流動性が悪化する為、充填不良等が発生する可能性がある。
また、三角形状リブ２１（板状リブＲ）の厚みが４．０ｍｍを超える場合は、繊維の配向が乱れてしまい、三角形状リブ２１（板状リブＲ）の長手方向に沿って強化繊維が配向することにより成形収縮を抑制するという本発明の効果が得られない。
環体１Ｂは、第１円筒部７、及び第１円筒部７の内方側端部から径方向外方へ延出する外向きフランジ部８からなる。

＜インサート成形＞
次に、図２ないし図４に示す保護カバー１のインサート成形について、図３の矢視Ｘ１－Ｘ１断面に相当する射出成形用金型の縦断面図である図５を参照して説明する。
先ず、図５の縦断面図に示すように、インサート品であるナット１０を固定型１８の支持軸２０にセットし、インサート品である金属製環体１Ｂを可動型１９にセットした後、射出成形機に取り付けられた固定型１８及び可動型１９を型締めする。

次に、溶融した繊維強化合成樹脂材料を図示しないゲートから固定型１８及び可動型１９間のキャビティ内に充填する。
なお、ゲートの配置は、プラスチック射出成形用シミュレーションツールなどを用いて、仕切壁５Ｂへの充填性を考慮して適宜設定する。
次に、前記繊維強化合成樹脂材料を冷却・固化させた後、可動型１９を開いてインサート成形品を取り出す。

以上のようなインサート成形を経て製造されたインサート成形品である保護カバー１において、ナット１０の周溝１０Ａに合成樹脂が入り込んでいるので、ナット１０の抜け止めがされる。
また、金属製環体１Ｂの外方（矢印Ｃ１参照）側端部に円筒部３が回り込んでいるので、金属製環体１Ｂと繊維強化合成樹脂製本体１Ａは機械的に結合する。

＜射出成形後の反り変形解析＞
プラスチック射出成形用シミュレーションツールであるSimulation Moldflowを使用して射出成形後の反り変形解析を行った。

（解析条件及び評価項目）
繊維強化合成樹脂の材料データをＰＡ６６にガラス繊維を５０重量％添加したもの、金属製環体１Ｂの材料データをＳＰＣＣ、ナット１０の材料データを真鍮とした。
成形条件を、樹脂温度を２９０℃、金型温度を１００℃、保圧を８０ＭＰａとし、以下の実施例及び比較例について、ナット１０の傾斜を評価項目とした。

（実施例及び比較例）
図２ないし図４の保護カバー１において、三角形状リブ２１の厚みが２ｍｍのものを実施例とし、三角形状リブ２１を無くしたものを比較例とした。
尚、繊維強化合成樹脂製本体１Ａの円盤部２の軸方向長さ（厚み）は４ｍｍである。

（解析結果及び考察）
ナット１０の傾斜は、比較例を１００として、実施例は約４３であった。
円盤部２の内方側面２Ａからセンサホルダ部４（ナット保持部６）の側面に渡る三角形状リブ２１のみを付加することにより、ナット１０の傾斜を大幅に低減できることが分かる。
その理由は、金属製環体１Ｂをインサート品として金型内にセットした状態で、成形材料である溶融した繊維強化合成樹脂材料を金型内に充填してインサート成形を行った際に、板状リブＲである三角形状リブ２１の長手方向に沿って合成樹脂に添加された強化繊維が配向し、強化繊維の配向方向には収縮が小さくなることによる。
すなわち、三角形状リブ２１の長手方向に配向している強化繊維の配向方向には収縮が小さくなることから、三角形状リブ２１の長手方向への成形収縮が抑制されるので、繊維強化合成樹脂製本体１Ａの円盤部２の成形収縮によるひけに基づく中凹み変形を効果的に抑制できる。
その上、三角形状リブ２１にすることにより、繊維強化合成樹脂材料の使用量を低減できる。

＜変形例＞
次に、いくつかの参考例について説明する。

（第１参考例）
図６Ａの斜視図及び図６Ｂの縦断面図に示すように、繊維強化合成樹脂製本体１Ａの円盤部２の内方側面２Ａからセンサホルダ部４に渡る、内方側面２Ａに垂直な板状リブＲは、四角形状リブ２２であってもよく、三角形状及び四角形状以外であってもよい。

（第２参考例）
図７Ａの縦断面図及び図７Ｂの底面図（内方側から見た図）に示すように、板状リブＲの数は三つであってもよく、二つ又は四つ以上であってもよい。

（第３参考例）
図８の底面図（内方側から見た図）に示すように、繊維強化合成樹脂製本体１Ａの円盤部２の内方側面２Ａからセンサホルダ部４の側面に渡る、内方側面２Ａに垂直な板状リブＲは、センサホルダ部４のナット保持部６の配置によっては、内方側面２Ａからセンサ保持部５の側面に渡るように形成してもよい。また、内方側面２Ａからセンサ保持部５の側面に渡る板状リブＲ、及び内方側面２Ａからナット保持部６の側面に渡る板状リブＲの両方を設けてもよい。

以上のような保護カバ－１の構成のように、繊維強化合成樹脂製本体１Ａの円盤部２の内方側面２Ａからセンサホルダ部４の側面に渡る簡単な形状の板状リブＲのみを付加することにより、繊維強化合成樹脂製本体１Ａの円盤部２の成形収縮によるひけに基づく中凹み変形を効果的に抑制できる。
よって、インサート成形品である保護カバー１の磁気センサ９が当接する座面を精度良く形成できることから、前記座面を削って平坦にする後加工を不要にできるので、製造コトを低減できる。
その上、板状リブＲを設けることにより、センサ取付穴５Ａを形成する内壁の奥側部分の変形（うねり）も抑制できるので、磁気センサ９をセンサ取付穴５Ａに挿入し難くなることがない。

以上の実施の形態の記載はすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１ 保護カバー（インサート成形品）
１Ａ 繊維強化合成樹脂製本体
１Ｂ 金属製環体（インサート品）
２ 円盤部
２Ａ 内方側面
３ 円筒部
４ センサホルダ部
５ センサ保持部
５Ａ センサ取付穴
５Ｂ 仕切壁
６ ナット保持部
７ 円筒部
８ 外向きフランジ部
９ 磁気センサ
１０ ナット（インサート品）
１０Ａ 周溝
１１ 軸受
１２ 内輪
１２Ａ 内輪軌道面
１３ 外輪
１３Ａ 外輪軌道面
１４ 転動体
１５ シール部材
１６ 磁気エンコーダ
１７ 支持部材
１８ 固定型
１９ 可動型
２０ 支持軸
２１ 三角形状リブ
２２ 四角形状リブ
Ａ 軸受装置
Ｂ 取付ボルト
Ｃ１ 外方
Ｃ２ 内方
Ｐ 溶融した繊維強化樹脂材料
Ｒ 板状リブ

Claims (2)

1. 外周面に内輪軌道面が形成された内輪、及び内周面に外輪軌道面が形成された外輪、並びに、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面間を転動する転動体を有する軸受と、
   前記軸受の、自動車の車輪側から車体に向かう軸方向に平行な方向である内方側の端部に位置して前記内輪に固定された、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に交互に並べてなる磁気エンコーダと、
   前記磁気エンコーダの磁極に対向して前記磁気エンコーダの回転を検知するための磁気センサと
   を含む軸受装置に用いる、
   前記軸受の前記内方側の端部を密封するように前記外輪に圧入される、カップ状の保護カバーであって、
   インサート成形で一体化された繊維強化合成樹脂製本体及び金属製環体からなり、
   前記本体は、
   円盤部と、
   前記磁気センサを保持するセンサホルダ部と
   を含み、
   前記円盤部の前記内方側の面に、
   前記内方側の面から前記センサホルダ部の側面に渡る、前記内方側の面に垂直な、三角形状の一つの板状リブを設けてなり、
   前記板状リブの厚みは、０．５ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることを特徴とする、
   センサホルダ部を有する保護カバー。
2. 請求項１記載のセンサホルダ部を有する保護カバーを備えた軸受装置。
   

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