WO2023021980A1

WO2023021980A1 - センサホルダおよび車輪用軸受装置

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Publication number: WO2023021980A1
Application number: PCT/JP2022/029619
Authority: WO
Inventors: 良桜井
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2022-08-02
Publication date: 2023-02-23
Also published as: CN117716140A; JP2023029117A

Abstract

センサによるエンコーダの読取性能に影響を及ぼすことを防止できるセンサホルダ等を提供する。　センサホルダ１２は、外輪２に、外輪２のインナー側開口部２ａを塞ぐように嵌装されるキャップ部１２１と、キャップ部１２１の磁気エンコーダ１１と対向する位置においてキャップ部１２１から軸方向の一側へ突出し、磁気エンコーダ１１の変位を検出する回転速度センサ１３を支持するセンサ支持部１２２と、キャップ部１２１から軸方向の一側へ突出し、回転速度センサ１３をキャップ部１２１に固定するためのナット１２４を保持するナット保持部１２３と、を備え、センサ支持部１２２とナット保持部１２３とは互いに分離した状態で形成され、ナット保持部１２３に保持されるナット１２４の軸方向における一側端面１２４ａは、センサ支持部１２２の軸方向における一側端面１２２ｃよりも、軸方向の一側に突出している。

Description

センサホルダおよび車輪用軸受装置

　本発明は、センサホルダおよび車輪用軸受装置に関する。

　従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。車輪用軸受装置においては、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）を制御するために車輪の回転速度を検出する回転速度検出装置が付加されたものがある。

　例えば、特許文献１に開示される車輪用軸受装置は、内方部材の軸方向一端部にエンコーダが支持されており、エンコーダの変位を検出するためのセンサを支持するセンサホルダが外方部材の軸方向一端部に装着されている。

　センサホルダは、外方部材の軸方向一端側に嵌装されるキャップ部と、キャップ部から軸方向の一側へ突出し、エンコーダの変位を検出するためのセンサを支持するセンサ支持部と、キャップ部から軸方向の一側へ突出し、センサをキャップ部に固定するためのナットを保持するナット保持部とを備えている。また、センサには取付フランジ部が固定されており、センサをセンサ支持部に嵌装した状態で取付フランジ部をボルトによりナットに締結することで、センサがキャップ部に固定されている。

　軸方向においてセンサ支持部とナット保持部とは同じ高さに突出しており、センサがキャップ部に固定された状態では、取付フランジ部はセンサ支持部とナット保持部との両方に接触している。

特開２０１６－１４８４２２号公報

　上述のように、センサ支持部とナット保持部とは同じ高さに突出していて、共に取付フランジ部に接触しているため、センサ支持部が反っていたり、センサホルダが外方部材への装着時に変形したりすると、センサ支持部に接触したセンサの姿勢が傾いて、センサによるエンコーダの読取性能に影響を及ぼすおそれがある。

　本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、センサ支持部の反りやセンサホルダの変形等によって、センサによるエンコーダの読取性能に影響を及ぼすことを防止できるセンサホルダおよび車輪用軸受装置を提供する。

　即ち、センサホルダは、軸方向一端部にエンコーダを支持した内方部材の外径側に位置し、複列の転動体を介して前記内方部材を回転可能に支持する外方部材の軸方向一端部に装着されるセンサホルダであって、前記外方部材に、前記外方部材における軸方向一端側の開口を塞ぐように嵌装されるキャップ部と、前記キャップ部の前記エンコーダと対向する位置において前記キャップ部から軸方向の一側へ突出し、前記エンコーダの変位を検出するセンサを支持するセンサ支持部と、前記キャップ部から軸方向の一側へ突出し、前記センサを前記キャップ部に固定するためのナットを保持するナット保持部と、を備え、前記センサ支持部と前記ナット保持部とは互いに分離した状態で形成され、前記ナット保持部に保持される前記ナットの軸方向における一側端面は、前記センサ支持部の軸方向における一側端面よりも、軸方向の一側に突出している。

　本発明によれば、センサによるエンコーダの読取性能に影響を及ぼすことを防止できる。

車輪用軸受装置を示す側面断面図である。図２Ａはセンサホルダを示す上方斜視図であり、図２Ｂはセンサホルダを示す下方斜視図である。インナー側の軸方向から見たセンサホルダを示す図である。センサホルダを示す側面断面図である。回転速度センサが取り付けられたセンサホルダを示す一部拡大側面断面図である。センサホルダを示す一部拡大側面断面図である。

　以下に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

［車輪用軸受装置］
　図１に示す車輪用軸受装置１は、本発明に係るセンサホルダを備えた車輪用軸受装置の一実施形態であり、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。

　車輪用軸受装置１は第３世代と称呼される構成を備えており、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６と、磁気エンコーダ１１と、センサホルダ１２とを具備する。

　以下の説明において、軸方向とは車輪用軸受装置１の回転軸心Ｘに沿った方向を表す。また、インナー側とは、軸方向における一側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、軸方向における他側であって車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。

　外輪２のインナー側端部には、センサホルダ１２が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材９が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間Ｓの軸方向一端側の開口となるインナー側開口部２ａにセンサホルダ１２を嵌合するとともに、環状空間Ｓの軸方向他端側の開口となるアウター側開口部２ｂにアウター側シール部材９を嵌合することで、軸受内部となる環状空間Ｓを密封している。

　外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。外輪２の外周面には、外輪２を車体側部材に取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、車体側部材と外輪２とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）が挿入されるボルト孔２ｇが設けられている。外輪２は、ハブ輪３および内輪４の外径側に位置している。

　ハブ輪３のインナー側端部には、外周面にアウター側端部よりも縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、複数のボルト孔３ｆが形成されている。ボルト孔３ｆには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ部品とを締結するためのハブボルト３ｅが圧入されている。

　ハブ輪３の外周面には、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが設けられている。つまり、内方部材のアウター側には、ハブ輪３によって内側軌道面３ｃが構成されている。ハブ輪３における車輪取り付けフランジ３ｂの基部側には、アウター側シール部材９のシールランド部３ｄが形成されている。

　アウター側シール部材９は、外輪２のアウター側開口部２ｂに篏合される芯金９１と、芯金９１に一体的に接合されるシール部材９２とを有している。ハブ輪３のシールランド部３ｄには、金属環３５が嵌装されている。金属環３５には、シール部材９２のサイドリップ９２ａが摺接している。つまり、シール部材９２のサイドリップ９２ａは、金属環３５を介してハブ輪３のシールランド部３ｄに摺接している。

　但し、車輪用軸受装置１においては、金属環３５を設けずに、シール部材９２のサイドリップ９２ａが、直接ハブ輪３のシールランド部３ｄに摺接する構成とすることもできる。シール部材９２のグリースリップ９２ｂは、ハブ輪３のシールランド部３ｄに直接摺接している。

　ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が設けられている。内輪４は、圧入およびかしめ加工によりハブ輪３の小径段部３ａに固定されている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６に予圧を付与している。内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有している。ハブ輪３のインナー側端部には、内輪４のインナー側端面４ｂにかしめられたかしめ部３ｈが形成されている。

　内輪４の外周面には、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃと対向するようにインナー側の内側軌道面４ａが設けられている。つまり、内方部材のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。

　転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。つまり、インナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、外方部材と内方部材との両軌道面間に転動自在に収容されている。外輪２は、インナー側ボール列５およびアウター側ボール列６を介してハブ輪３および内輪４を回転可能に支持している。

　車輪用軸受装置１においては、外輪２と、ハブ輪３および内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列アンギュラ玉軸受に替えて複列円錐ころ軸受を構成していてもよい。

　内輪４の軸方向一端部であるインナー側端部には、支持環１０が嵌合されている。支持環１０は、内輪４の外径に圧入される円筒部１０ａと、この円筒部１０ａのインナー側端部から外径側および内径側に延びる立板部１０ｂとを備え、立板部１０ｂのインナー側の側面に磁気エンコーダ１１が加硫接着によって一体的に接合されている。磁気エンコーダ１１は、合成ゴムにフェライト等の磁性体粉が混入され、周方向に交互に等ピッチで磁極Ｎと磁極Ｓとが着磁されている。磁気エンコーダ１１は、エンコーダの一例である。

　外輪２の軸方向一端側の開口となるインナー側開口部２ａには、インナー側開口部２ａを塞ぐようにセンサホルダ１２が装着されている。センサホルダ１２の磁気エンコーダ１１と対向する位置には、回転速度センサ１３が取り付けられている。回転速度センサ１３と磁気エンコーダ１１とは、軸方向において、センサホルダ１２を介して所定のエアギャップ（軸方向すきま）を有した状態で対向配置されている。そして、回転速度センサ１３により磁気エンコーダ１１の変位を検出することで、内輪４の回転速度を検出することが可能となっている。回転速度センサ１３は、エンコーダの変位を検出するセンサの一例である。

［センサホルダ］
　センサホルダ１２は、例えば樹脂部材により形成されている。センサホルダ１２を樹脂部材にて形成する場合、センサホルダ１２は、射出成形品であってもよく、切削品であってもよい。

　図２～図４に示すように、センサホルダ１２は、キャップ部１２１と、センサ支持部１２２と、ナット保持部１２３と、ナット１２４とを備えている。
　キャップ部１２１は、外輪２のインナー側開口部２ａに圧入される円筒状の嵌合部１２１ａと、嵌合部１２１ａから径方向内側に延びてインナー側開口部２ａを塞ぐ底面部１２１ｂとを有しており、外輪２にインナー側開口部２ａを塞ぐように嵌装されている。

　センサ支持部１２２は、キャップ部１２１の底面部１２１ｂから軸方向の一側へ突出しており、回転速度センサ１３を支持している。センサ支持部１２２は、底面部１２１ｂにおける磁気エンコーダ１１と対向する位置に配置されている。本実施形態においては、車輪用軸受装置１に装着されたセンサホルダ１２のセンサ支持部１２２は、底面部１２１ｂにおける上端部に位置している。

　センサ支持部１２２は、軸方向から見て円弧形状に形成される第１部１２２ａと第２部１２２ｂとを有している。第１部１２２ａと第２部１２２ｂとは互いに隙間を有した状態で対向して配置されており、センサ支持部１２２は、全体として上端部と下端部とにギャップＧ（図３参照）を有した略円筒状に形成されている。

　センサ支持部１２２には、軸方向の一端側から回転速度センサ１３が挿入される。センサ支持部１２２に回転速度センサ１３が挿入された状態において、センサ支持部１２２の内部に雨水が侵入した場合でも、ギャップＧから外部に排出することが可能となっている。

　第２部１２２ｂの底面部１２１ｂ側の端部となる基端部には、補強部１２５が形成されている。補強部１２５は、第２部１２２ｂおよび底面部１２１ｂと一体的に形成されている。補強部１２５を形成することで、センサ支持部１２２の剛性を向上している。

　センサ支持部１２２の底面部１２１ｂ側の端部には底面１２２ｄが形成されており、センサ支持部１２２は軸方向において非貫通となっている。従って、センサ支持部１２２に挿入された回転速度センサ１３は、底面１２２ｄを介して磁気エンコーダ１１と対向することになる。底面１２２ｄは、他の底面部１２１ｂに比べて薄肉に形成されている。

　但し、センサ支持部１２２は、底面１２２ｄが形成されていなくて、センサ支持部１２２に挿入された回転速度センサ１３が直接磁気エンコーダ１１と対向する貫通タイプに形成することも可能である。

　ナット保持部１２３は、キャップ部１２１の底面部１２１ｂから軸方向の一側へ突出している。ナット保持部１２３は、センサ支持部１２２とは互いに分離した状態で不連続に形成されており、底面部１２１ｂにおいてセンサ支持部１２２よりも内径側に位置している。つまり、ナット保持部１２３は、センサ支持部１２２よりも回転軸心Ｘの近くに位置している。

　図３に示すように、本実施形態においては、回転軸心Ｘから外径側へ延び、回転軸心Ｘとセンサ支持部１２２の中心Ｐとを結ぶ直線Ｌ上に、ナット保持部１２３の中心Ｑが位置している。つまり、回転軸心Ｘと中心Ｑと中心Ｐとが、同じ直線Ｌ上に並んでいる。但し、ナット保持部１２３の中心Ｑは、直線Ｌからずれた位置にあってもよい。

　ナット保持部１２３は円筒状に形成されており、ナット保持部１２３の内部にはナット１２４が保持されている。ナット１２４は、センサホルダ１２を成形する際にインサート成形等によってセンサホルダ１２と一体的に成形することができる。また、ナット１２４は、センサホルダ１２の成形後にナット保持部１２３に圧入により嵌装することもできる。さらに、ナット１２４は、ナット保持部１２３に嵌装した後に接着することで、ナット保持部１２３に固定することもできる。

　図５に示すように、回転速度センサ１３には、取付フランジ部１４が固定されている。取付フランジ部１４は、径方向において回転速度センサ１３からナット保持部１２３側へ向けて延出しており、ナット保持部１２３に保持されるナット１２４と対向する位置に、軸方向に貫通する固定用孔１４ａを有している。

　回転速度センサ１３をセンサ支持部１２２に嵌装した状態で、取付フランジ部１４の固定用孔１４ａにボルト１５を挿入し、取付フランジ部１４をボルト１５によりナット１２４に締結することで、回転速度センサ１３がセンサホルダ１２に固定されている。

　ナット１２４の軸方向における一側端面１２４ａは、ナット保持部１２３の軸方向における一側端面１２３ａよりも軸方向の一側へ突出している、または軸方向において同じ位置にあるように形成されている（図６参照）。ナット保持部１２３の一側端面１２３ａは、ナット１２４の一側端面１２４ａの周囲に位置している。

　従って、取付フランジ部１４をボルト１５によりナット１２４に締結する際に、取付フランジ部１４が、ナット１２４の一側端面１２４ａよりも先にナット保持部１２３の一側端面１２３ａに接触することがなく、取付フランジ部１４をナット１２４の一側端面１２４ａに密着させることができる。これにより、回転速度センサ１３を高い位置精度でセンサホルダ１２に固定することが可能となっている。

　また、図６に示すように、ナット１２４の一側端面１２４ａは、センサ支持部１２２の軸方向における一側端面１２２ｃよりも、寸法Ｄ１だけ軸方向の一側に突出している。つまり、軸方向においてナット１２４の一側端面１２４ａとセンサ支持部１２２の一側端面１２２ｃとの間には寸法Ｄ１の段差が形成されている。

　従って、図５に示すように、取付フランジ部１４をボルト１５によりナット１２４に締結して回転速度センサ１３をセンサホルダ１２に固定した場合、軸方向においてセンサ支持部１２２の一側端面１２２ｃと取付フランジ部１４との間には寸法Ｄ１の隙間が生じて、取付フランジ部１４とセンサ支持部１２２とは接触しない。

　このように、センサ支持部１２２とナット保持部１２３とを、分離した状態かつ段差が形成された状態で形成することで、センサ支持部１２２が反っていたり、センサホルダ１２が変形していたりした場合でも、変形したセンサ支持部１２２により回転速度センサ１３の姿勢が傾くことを抑制できる。これにより、回転速度センサ１３による磁気エンコーダ１１の読取性能に影響を及ぼすことを防止できる。

　ナット１２４の一側端面１２４ａとセンサ支持部１２２の一側端面１２２ｃとの間の段差の寸法Ｄ１は、回転速度センサ１３の姿勢が傾くことを防止する観点から０．２ｍｍ以上あることが好ましい。但し、段差の寸法Ｄ１を大きくしすぎると、センサ支持部１２２の軸方向の長さである深さ寸法Ｄ２が小さくなって、回転速度センサ１３を支持する際の位置決め精度が低下するおそれがある。従って、段差の寸法Ｄ１は、深さ寸法Ｄ２を５ｍｍ以上確保できる値に設定することが好ましい。

　また、センサ支持部１２２とナット保持部１２３とを分離した状態で形成することで、センサ支持部１２２とナット保持部１２３とを接続するための樹脂部材の肉厚が大きくなる部分を設ける必要がない。これにより、センサ支持部１２２およびナット保持部１２３を、円筒形状の肉厚が周方向において均等となるように形成することが容易となる。

　また、センサ支持部１２２およびナット保持部１２３を、肉厚の大きくなる部分が存在しないように形成することで、センサホルダ１２の樹脂成形時におけるヒケや反りによる変形を抑制することができる。さらに、センサ支持部１２２とナット保持部１２３との間の肉厚が大きくなる部分の肉抜きを行う必要がないため、センサホルダ１２を成形するための金型の形状を簡素化することができる。

　また、センサホルダ１２を外輪２に圧入する場合、センサホルダ１２に生じる反りや変形は、内径側よりも外径側において大きく生じる傾向がある。これに対し、センサホルダ１２においては、回転速度センサ１３をボルト１５により固定しているナット保持部１２３は、センサ支持部１２２よりも回転軸心Ｘに近い内径側に位置している。従って、回転速度センサ１３の姿勢に対するセンサホルダ１２の変形等の影響を軽減することができ、回転速度センサ１３の姿勢が軸方向から傾くことを抑制できる。

　図２、図３に示すように、センサホルダ１２はゲート部１２６を有している。ゲート部１２６は、センサホルダ１２を金型を用いて成形する際に、金型内に樹脂を充填するための入り口となる箇所である。ゲート部１２６は、径方向においてセンサ支持部１２２とナット保持部１２３との間に位置している。本実施形態においては、ゲート部１２６は、径方向においてセンサ支持部１２２の中心Ｐとナット保持部１２３中心Ｑとの中間位置に配置されている。また、ゲート部１２６は、第１部１２２aおよび底面部１２１ｂと一体的に形成されている。ゲート部１２６を形成することで、センサ支持部１２２の剛性を向上している。

　このように、ゲート部１２６を、センサ支持部１２２とナット保持部１２３との間に配置することで、金型内に充填される樹脂の流動性を向上して、センサ支持部１２２およびナット保持部１２３の両方に良好に樹脂を充填するとともに、薄肉部である底面１２２ｄに対しても良好に樹脂を充填することが可能となっている。

　また、ゲート部１２６は、周方向においてセンサ支持部１２２およびナット保持部１２３の近くに位置しており、センサ支持部１２２およびナット保持部１２３に対する樹脂の充填を良好にすることが可能となっている。

　また、本実施形態における車輪用軸受装置１は、ハブ輪３の外周に内側軌道面３ｃが直接形成されている第３世代構造の車輪用軸受装置１として構成されているがこれに限定するものではなく、ハブ輪３に一対の内輪４が圧入固定された第２世代構造であってもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

　本発明は、センサホルダおよび車輪用軸受装置に利用可能である。

　　　１　　車輪用軸受装置
　　　２　　外輪
　　　２ａ　インナー側開口部
　　　２ｃ　（インナー側の）外側軌道面
　　　２ｄ　（アウター側の）外側軌道面
　　　３　　ハブ輪
　　　３ａ　小径段部
　　　３ｃ　（ハブ輪の）内側軌道面
　　　４　　内輪
　　　４ａ　（内輪の）内側軌道面
　　　５　　インナー側ボール列
　　　６　　アウター側ボール列
　　１３　　回転速度センサ
　　１１　　磁気エンコーダ
　　１２　　センサホルダ
　１２１　　キャップ部
　１２２　　センサ支持部
　１２２ｃ　（センサ支持部の）一側端面
　１２３　　ナット保持部
　１２４　　ナット
　１２４ａ　（ナットの）一側端面
　　　Ｘ　　回転軸心

Claims

　軸方向一端部にエンコーダを支持した内方部材の外径側に位置し、複列の転動体を介して前記内方部材を回転可能に支持する外方部材の軸方向一端部に装着されるセンサホルダであって、
　前記外方部材に、前記外方部材における軸方向一端側の開口を塞ぐように嵌装されるキャップ部と、
　前記キャップ部の前記エンコーダと対向する位置において前記キャップ部から軸方向の一側へ突出し、前記エンコーダの変位を検出するセンサを支持するセンサ支持部と、
　前記キャップ部から軸方向の一側へ突出し、前記センサを前記キャップ部に固定するためのナットを保持するナット保持部と、
　を備え、
　前記センサ支持部と前記ナット保持部とは互いに分離した状態で形成され、
　前記ナット保持部に保持される前記ナットの軸方向における一側端面は、前記センサ支持部の軸方向における一側端面よりも、軸方向の一側に突出しているセンサホルダ。
　前記ナット保持部は、前記センサ支持部よりも内径側に位置する請求項１に記載のセンサホルダ。
　内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
　外周に軸方向に延びる小径段部を有したハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された少なくとも一つの内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
　前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
　前記内方部材の軸方向一端部に支持されるエンコーダと、
　前記外方部材の軸方向一端部に装着される請求項１または請求項２に記載の前記センサホルダと、
　を備える車輪用軸受装置。