エンコーダ付転がり軸受ユニット

トップ :: G 物理学 :: G01 測定;試験

【発明の名称】	エンコーダ付転がり軸受ユニット
【発明者】	【氏名】満江直樹
【要約】	【課題】ハブ３とシールリング７ａを構成する芯金８ａとの間を、低コストでシールする構造を実現する。【解決手段】シールリング７ａの芯金８ａを構成する支持板部１９の側面に、ゴム磁石製のエンコーダ２１を支持固定する。このエンコーダ２１の外周縁に、上記支持板部１９側に直角に折れ曲がった折れ曲がり部２２を設ける。シールリング７ａをハブ３の端部に装着した状態で、このハブ３の開口部外周縁に形成した第一の面取り部２３に、上記折れ曲がり部２２の先端縁を全周に亙り弾性的に当接させる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】外周面に内輪軌道を有し、使用時にも回転しない内輪相当部材と、内周面に外輪軌道を有し、使用時に回転する外輪相当部材と、上記内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、弾性材製のシール材とこのシール材を支持する芯金とにより全体を円環状に形成され、この芯金を上記外輪相当部材の端部に嵌合固定すると共に、上記シール材の先端縁を上記内輪相当部材又はこの内輪相当部材に固定した部材の表面に摺接させる事により、上記内輪相当部材の外周面と上記外輪相当部材の内周面との間の空間の端部開口を塞ぐシールリングと、上記芯金の側面に支持固定され、円周方向に亙ってＳ極とＮ極とを交互に配置した円環状のエンコーダとを備えたエンコーダ付転がり軸受ユニットに於いて、上記エンコーダは弾性を有する磁石により構成しており、上記芯金を上記外輪相当部材の端部に嵌合固定した状態で上記エンコーダの一部を、この外輪相当部材の端部に、全周に亙って弾性的に当接させている事を特徴とするエンコーダ付転がり軸受ユニット。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係るエンコーダ付転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置を構成する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、転がり軸受ユニットを使用する。又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御する為には、上記車輪の回転速度を検出する必要がある。この為、上記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転がり軸受ユニットが、従来から広く使用されている。
【０００３】図４は、この様な目的で使用されるエンコーダ付転がり軸受ユニットの従来構造の１例として、特開平９－２１８２１号公報に記載されたものを示している。それぞれが内輪相当部材である１対の内輪１、１は、懸架装置への組み込み状態では、回転しない車軸（図１参照。図４には省略。）に外嵌固定される。上記各内輪１、１の外周面には、それぞれ内輪軌道２、２を形成している。又、使用時に回転する外輪相当部材であるハブ３の内周面には、複列の外輪軌道４、４を形成している。そして、これら各外輪軌道４、４と上記各内輪軌道２、２との間に、それぞれが転動体である複数個の玉５、５を設けて、上記各内輪１、１の周囲にハブ３を、回転自在に支持している。尚、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として、上記玉５、５に代えて、テーパころを使用する場合もある。又、図示しない車輪のホイールは、このハブ３の外周面に設けたフランジ６に固定される。
【０００４】又、上記ハブ３の内端部（内とは自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央寄りとなる側を言い、各図で右。反対に車両の幅方向外寄りとなる側を外と言い、各図で左。）には、シールリング７を構成する芯金８を嵌合固定して、上記ハブ３の内周面と上記各内輪１、１の外周面との間に存在する空間９の内端開口を塞いでいる。この芯金８は、断面略Ｊ字形で全体を円環状に造られており、円輪状の主部１０の外周縁を外方（図４の左方）に向け直角に折り曲げる事で、上記ハブ３の内端部に外嵌固定する為の円筒部１１を形成している。
【０００５】又、上記主部１０の内周縁部は外方に向け少し折り曲げる事で折り曲げ縁部１２とし、この折り曲げ縁部１２の内周縁に弾性材製のシール材１３を、焼き付け等により固定している。そして、このシール材１３の内周縁に形成した１対のシールリップ１４、１４の内周縁を、上記内輪１の内端部外周面に摺接させる事により、上記空間９の内端側開口部分を密閉している。更に、上記主部１０の内側面には円輪状のエンコーダ１５を、接着等により支持固定している。このエンコーダ１５は永久磁石により円輪状に形成し、内側面にＳ極とＮ極とを、円周方向に亙って交互に且つ等間隔で配置している。又、上記ハブ３の外端部には、別のシールリング１６を内嵌固定する事により、上記空間９の外端側開口部分を密閉している。
【０００６】上述した様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、ハブ３に固定された車輪を、内輪１、１を外嵌支持した車軸に対し、回転自在に支持できる。又、車輪と共にハブ３が回転すると、このハブ３に固定したエンコーダ１５の側面と対向した図示しないセンサの出力が変化する。このセンサの出力が変化する周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、このセンサの出力信号を図示しない制御器に入力すれば、上記車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様な従来構造の場合には、以下の様な不都合がある。即ち、上述した従来構造の場合、シールリング７を構成する芯金８は、この芯金８を構成する円筒部１１を、上記ハブ３の内端部で上記空間９の外側に外嵌固定している。この為、上記芯金８と上記ハブ３との嵌合部である、上記円筒部１１の内周面と上記ハブ３の内端部外周面との間の微小隙間を通じて上記空間９内に、雨水等の異物が進入する可能性がある。この様な不都合を防止すべく、上記芯金８の一部で上記ハブ３の内端部と当接する部分に全周に亙ってシール材を添着し、このシール材を上記芯金８と上記ハブ３の内端部との間で挟持する事により、これら芯金８とハブ３の内端部との間をシールする事も考えられる。しかし、この様に芯金８とハブ３との当接部に、上記シールリング７と別体のシール材を設ける事は、製造コストが嵩む原因となる為、好ましくない。芯金８とハブ３との当接部に接着剤を塗布して、これら芯金８とハブ３との間をシールする事も考えられるが、やはりコストが嵩む。本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑みて発明したものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットは、前述した従来のエンコーダ付転がり軸受ユニットと同様に、外周面に内輪軌道を有し、使用時にも回転しない内輪相当部材と、内周面に外輪軌道を有し、使用時に回転する外輪相当部材と、上記内輪軌道と上記外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、弾性材製のシール材とこのシール材を支持する芯金とにより全体を円環状に形成され、この芯金を上記外輪相当部材の端部に嵌合固定すると共に、上記シール材の先端縁を上記内輪相当部材又はこの内輪相当部材に固定した部材の表面に摺接させる事により、上記内輪相当部材の外周面と上記外輪相当部材の内周面との間の空間の端部開口を塞ぐシールリングと、上記芯金の側面に支持固定され、円周方向に亙ってＳ極とＮ極とを交互に配置した円環状のエンコーダとを備える。特に、本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットに於いては、上記エンコーダはゴム磁石或はプラスチック磁石等の弾性を有する磁石により構成しており、上記芯金を上記外輪相当部材の端部に嵌合固定した状態で上記エンコーダの一部を、この外輪相当部材の端部に、全周に亙って弾性的に当接させている。
【０００９】
【作用】上述の様に構成する本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットにより、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際の作用は、前述した従来のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合と同様である。特に、本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、外輪相当部材の端部に全周に亙り当接させたエンコーダの一部が、この外輪相当部材の端部とこの外輪相当部材の端部に嵌合固定したシールリングの芯金との間をシールする。この為、これら外輪相当部材の端部と芯金との間から、各転動体を設置する部分である、内輪相当部材の外周面と外輪相当部材の内周面との間の空間に、雨水等の異物が進入する事を防止できる。しかも、本発明の場合、上述の様なシール作用を、ゴム磁石である上記エンコーダの一部を、上記外輪相当部材の端部に当接させる事により得ている為、製造コストが嵩む事はない。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１～２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、外輪相当部材であるハブ３の内端部と、このハブ３の内端部に装着するシールリング７ａの芯金８ａとの間をシールする部分の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図４に示した従来構造の場合と同様であるから、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、本発明の特徴部分並びに前述した従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００１１】ハブ３の内端部に取り付けるシールリング７ａは、芯金８ａとシール材１３ａとから成る。このうちの芯金８ａは、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板を折り曲げる事により、断面略ト字形で全体を円環状に形成している。即ち、この芯金８ａの直径方向中間部には、この芯金８ａを構成する金属板の一部を外方に突出させ、更に密に１８０度折り返す様に重ね合わせる事により、この芯金８ａの外側（図１～２の左側）に突出する円筒部１７を形成している。又、上記芯金８ａのうち、この円筒部１７よりも直径方向内側部分を円輪状の塞ぎ板部１８とし、同じく直径方向外側部分を円輪状の支持板部１９としている。
【００１２】又、上記シール材１３ａは、ゴム、エラストマー等の弾性材により全体を円環状に形成しており、上記塞ぎ板部１８の内周縁に、全周に亙って焼き付け等により固定している。この様なシールリング７ａを上記ハブ３の内端部に取り付ける際には、上記芯金８ａの円筒部１７を上記ハブ３の内端部内周面に圧入すると共に、上記支持板部１９を上記ハブ３の内端面に、全周に亙って当接させる。そしてこの状態で、上記シール材１３ａに形成した複数（図示の例では３個）のシールリップ１４ａ、１４ａの各先端縁を、それぞれ内側の内輪１（内輪相当部材）の外周面及び後述するセンサホルダ２０の外側面に、全周に亙って摺接させる事により、各玉５、５を設置した空間９の内端開口を密閉する。
【００１３】又、上記支持板部１９の内側面には、エンコーダ２１を支持固定している。このエンコーダ２１は、ゴム或はプラスチック等の弾性材中にフェライト等の磁性材の粉末を混入して、全体を円輪状に形成している。このエンコーダ２１は、軸方向（図１～２の左右方向）に亙って着磁すると共に、着磁方向を円周方向に亙り交互に且つ等間隔で変化させている。従って、上記エンコーダ２１の内側面には、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に亙り交互に且つ等間隔で配置されている。そして、このエンコーダ２１を上記芯金８ａを構成する支持板部１９の内側面に、焼き付け、接着、自身の磁気吸着力等により支持固定している。
【００１４】又、上記エンコーダ２１の外周縁部で上記支持板部１９の外周縁よりも直径方向外方に存在する部分には、軸方向外側（図１～２の左側）に向け直角に折れ曲がった折れ曲がり部２２を設けている。そして、この折れ曲がり部２２の先端縁（図１～２の左端縁）を、上記ハブ３の開口部外周縁に形成された第一の面取り部２３に、全周に亙り弾性的に当接させている。即ち、自由状態でこの折れ曲がり部２２の先端縁は、上記支持板部１９の外側面よりも軸方向外側に少し突出する。この様に上記折れ曲がり部２２の先端縁を上記第一の面取り部２３に、磁気吸着力も加えた状態で弾性的に当接させる事により、この折れ曲がり部２２は、上記ハブ３の内端部と上記芯金８ａとの間をシールする。
【００１５】又、上記エンコーダ２１の内側面には、合成樹脂製のセンサケース２４内に包埋支持した図示しないセンサを、微小隙間を介して対向させている。本例の場合、このセンサケース２４は、内輪１、１の内径側に挿通した車軸２５の段部３３に外嵌固定したセンサホルダ２０により支持固定している。このセンサホルダ２０は、鋼板、ステンレス鋼板等の金属板を断面略Ｌ字形に折り曲げ、全体を円環状に形成したもので、内周縁部には上記段部３３に外嵌固定する為の固定円筒部２６を、外周縁部にはこの固定円筒部２６と反対方向に折れ曲がった折れ曲がり傾斜部２７を、それぞれ有する。
【００１６】この様なセンサホルダ２０の一部には、切り欠き２８を、このセンサホルダ２０の外周縁側に開口する状態で形成している。この様な切り欠き２８を形成する為、上記センサホルダ２０の一部に互いに平行な１対の切れ目を、このセンサホルダ２０の外周縁側に達する状態で形成し、これら１対の切れ目の間部分を上記折れ曲がり傾斜部２７と反対方向に向け、略Ｌ字形に曲げ起こして、ばね片２９としている。又、このばね片２９の先端部には、上記センサホルダ２０の本体部分に向け突出した、係合突部３０を形成している。
【００１７】又、上記センサケース２４は、円周方向両側面（図１の表裏面）に、上記切り欠き２８の両端縁と係合自在な第一の係合溝３１を形成している。尚、これら各第一の係合溝３１に上記切り欠き２８の両端縁部を係合させた状態では、上記センサケース２４が上記センサホルダ２０の軸方向（図１の左右方向）に外れない様に、各部の寸法を規制している。又、上記センサケース２４の中間部で上記エンコーダ２１と反対側側面には、第二の係合溝３２を、上記センサホルダ２０の円周方向（図１の表裏方向）に亙り直線的に形成している。
【００１８】この第二の係合溝３２は、上記各第一の係合溝３１と上記切り欠き２８の両端縁部とを係合させつつ、上記センサケース２４を上記切り欠き２８内に挿入し切った状態で、上記ばね片２９の先端部に形成した係合突部３０と係合して、上記センサケース２４が上記切り欠き２８から抜け出るのを阻止する。この状態で上記センサケース２４は、上記各第一の係合溝３１と上記切り欠き２８の両端縁部との係合、並びに上記第二の係合溝３２と上記係合突部３０との係合に基づき、上記センサホルダ２０に支持固定される。尚、上記センサホルダ２０の外周縁に形成した前記折れ曲がり傾斜部２７は、このセンサホルダ２０を前記車軸２５の段部３３に外嵌固定した状態で、前記エンコーダ２１の直径方向外方を覆い、これらエンコーダ２１とセンサホルダ２０との間部分に、石粒等の大きな異物が進入するのを防止する。尚、上述の様なセンサホルダ２０は、プレス加工等により簡単に造れる為、比較的安価に造れる。
【００１９】上述の様に構成する本例のエンコーダ付転がり軸受ユニットにより、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際の作用は、前述した従来のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合と同様である。特に、本例のエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合には、ハブ３の開口部外周縁に形成された第一の面取り部２３に、エンコーダ２１に形成した折れ曲がり部２２の先端縁を全周に亙り弾性的に当接させている。この為、上記ハブ３の内端部とシールリング７ａを構成する芯金８ａとの間を、十分シールして、これらハブ３の内端面と芯金８ａとの間から各玉５、５を設置した空間９内に、雨水等の異物が進入する事を防止できる。尚、本例の場合、上述の様なシール作用は、上記芯金８ａの一部やハブ３の一部に、独立したシール材を設けたり接着剤を塗布したりする事なく、上記エンコーダ２１の一部である折れ曲がり部２２の先端縁を上記第一の面取り部２３に当接させる事により得る様にしている。この為、シール性確保の為に製造コストが嵩む事はない。
【００２０】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合、シールリング７ｂの芯金８ｂを構成する支持板部１９の外側面と、同じく円筒部１７の外周面との連続部分に、エンコーダ２１ａの一部により形成した円環状のシール部３４を、全周に亙り添着している。即ち、この様なシール部３４は、ゴム磁石或はプラスチック磁石である上記エンコーダ２１ａを上記芯金８ｂに対してモールド成形する際に、このエンコーダ２１ａの本体部分と一体に造っており、このエンコーダ２１ａの本体部分とは、上記支持板部１９の内周縁に穿設した複数の小孔３５を介して連結している。
【００２１】この様なこのシール部３４は、上記円筒部１７を上記ハブ３の内端部内周面に圧入し、上記支持板部１９の外側面をこのハブ３の内端面に当接させた状態で、このハブ３の開口部内周縁に形成された第二の面取り部３６と上記連続部分との間に、弾性的に圧縮された状態で挟持される。そして、このシール部３４が上記芯金８ｂとハブ３の内端部との間をシールする。尚、本例の場合、上記シール部３４は、上記第二の面取り部３６と上記連続部分との間に形成される、断面形状が略三角形で円環状の空間部分で挟持される様にしている。そして、この空間部分の容積は、上記シール部３４の容積よりも大きくしている。従って、上記シール部３４を挟持する事に伴い、上記芯金８ｂを構成する支持板部１９の外側面と上記ハブ３の内端面とが溶接しなくなる事はない。この為、上記支持板部１９の内側面に支持するエンコーダ２１ａの位置決めが損なわれたり、このエンコーダ２１ａの支持が不安定になる事はない。その他の構成及び作用は上述した第１例の場合と同様である。
【００２２】尚、上述した様に本発明の特徴は、ハブ３の内端部に取り付ける各シールリング７ａ、７ｂの芯金８ａ、８ｂと、このハブ３の内端部との間をシールする部分の構造にある。従って、転がり軸受ユニット自体の構造は、上述の図１、４に示した構造も含め、従来から知られている各種構造を採用できる。
【００２３】
【発明の効果】本発明のエンコーダ付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用する為、製造コストを嵩ませる事なく、シールリングを構成する芯金の取付部のシール性確保を図れる。

【出願人】	【識別番号】０００００４２０４【氏名又は名称】日本精工株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１２月１０日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】小山武男（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１７４０６８
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月２日
【出願番号】	特願平９－３４０１１２