JP2008128268A - センサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサとパルサとの間に介在された芯金により磁気センサの検知精度に悪影響を及ぼすことがないようにする。
【解決手段】外輪１３と、内輪１４と、外輪１３及び内輪１４の間に配置された転動体１５と、外輪１３に固定された環状の芯金３２と、この芯金３２に一体的に設けられた磁気センサ３４と、内輪１４に設けられ且つ磁気センサ３４によって検知されるパルサ４７と、を備え、芯金３２を、塑性加工によって成形し、その少なくとも一部が磁気センサ３４とパルサ４７との間に介在されるようにし、さらに、前記塑性加工によって磁性化し難い非磁性材料から形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、センサ付きの転がり軸受装置に関する。

特許文献１、２には、車輪が取り付けられる内輪（回転側軌道輪）と、車体に固定される外輪（固定側軌道輪）と、内外輪の間に配置された転動体とを有するハブユニット（転がり軸受装置）に、センサ装置を設けることが提案されている。

具体的には、外輪に、内輪との間をシールするシール部材を取り付けるための環状の芯金を固定し、この芯金に磁気センサを埋設した樹脂部材をインサート成型により一体化し、回転側軌道輪に、磁気センサによって検出されるパルサを設けたものとなっている。
特開２００５−１３３７７２号公報 特開２００４−２６４０５６号公報

特許文献１の技術では、芯金は、磁気センサとパルサとの間に介在されないようにその形状が設定され、逆に、特許文献２の技術では、芯金の一部が磁気センサとパルサとの間に介在されるようになっている。

特許文献２のように、磁気センサとパルサとの間に芯金が存在すると、芯金が有する磁性によってセンサの検出精度に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、特許文献２には、芯金として、非磁性体の材料を用いることが開示されている。

芯金は、弾性シールを内輪側に接触させるために屈曲した形状となっており、かかる形状を得るためにはプレス加工等の塑性加工が必要である。一方、芯金の材料となり得る非磁性体の金属としては、例えば、オーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４が知られているが、ＳＵＳ３０４は、プレス加工により加工硬化するとともに磁性を帯びる性質がある。したがって、このような材料を芯金に用いると、加工によって生じた磁性により磁気センサの検知精度が悪化しないように、非磁性化が求められる。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、磁気センサとパルサとの間に介在された芯金により磁気センサの検知精度に悪影響を及ぼすことがない、センサ付き転がり軸受装置を提供することを目的とする。

本発明は、固定側軌道輪と、回転側軌道輪と、前記固定側軌道輪及び前記回転側軌道輪の間に配置された転動体と、前記固定側軌道輪に固定された環状の芯金と、この芯金に一体的に設けられた磁気センサと、前記回転側軌道輪に設けられ且つ前記磁気センサによって検知されるパルサと、を備えたセンサ付き転がり軸受装置において、
前記芯金が、塑性加工によって成形されるとともに、その少なくとも一部が前記磁気センサと前記パルサとの間に介在され、さらに、前記塑性加工によって磁性化し難い非磁性材料よりなることを特徴としている。

これによれば、芯金が、例えばプレス加工等により成形されるものであっても、当該加工によって磁性化せず、磁気センサの検知精度に悪影響を及ぼすことがない。

前記芯金を構成する非磁性材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４Ｌや、ＳＵＳ３０５を用いることができる。

前記芯金は、前記固定側軌道輪に嵌合固定される外周側円筒部と、この外周側円筒部の軸方向内側端部から径方向内方に延びる第１フランジ部と、第１フランジ部の径方向内端部から軸方向外側へ前記磁気センサと前記パルサとの間を通って延びる内周側円筒部と、この内周側円筒部の軸方向外側端部から回転側軌道輪に向けて延びる第２フランジ部とを備え、前記第２フランジ部には、前記回転側軌道輪側との間をシールするシール体が設けられていることが好ましい。

この場合、パルサが第２フランジ部及びシール体により軸方向外側から覆われることになり、軸受装置内へ浸入しようとする水等からパルサを保護することができる。

本発明によれば、磁気センサとパルサとの間に介在された芯金により、磁気センサの検知精度に悪影響を及ぼすことがない。

図１は、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置１０の断面図、図２は、転がり軸受装置１０の正面図である。転がり軸受装置１０は、ハブユニット１１と、センサ装置１２とを備えている。ハブユニット１１は、車体側に固定される外輪（固定側軌道輪）１３と、車輪が取り付けられる内輪（回転側軌道輪）１４と、外輪１３及び内輪１４の間に配置された複数の玉（転動体）１５と、玉１５を保持する保持器１６と、を備えている。

なお、図１においては、ハブユニット１１の左側が車体側（インナ側）であり、右側が車輪側（アウタ側）である。また、ハブユニット１１の軸方向の中央側から、インナ側及びアウタ側に向かう方向を軸方向外方といい、インナ側及びアウタ側からハブユニットの軸方向中央側に向かう方向を軸方向内方という。

外輪１３は、内周面に２列の軌道面１９Ａを備えた円筒部１９と、円筒部１９の外周面から径方向外方に突出するフランジ部２０とを有している。外輪１３は、このフランジ部２０においてボルトにより車体に取り付けられる。
内輪１４は、ハブ輪２２と、このハブ輪２２のインナ側の外周面に嵌合される筒状輪２３とからなる。ハブ輪２２は、円筒部２４とこの円筒部２４の外周面から径方向外方へ突出するフランジ部２５とを有し、このフランジ部２５にボルトによって車輪が取り付けられる。円筒部２４の外周面と筒状輪２３の外周面とには、各１列の軌道面２４Ａ，２３Ａが形成され、これら軌道面２４Ａ，２３Ａと、外輪１３に形成した軌道面１９Ａとの間に複数の玉１５が軸方向２列に配置されている。

外輪１３のアウタ側端部の内周面と、ハブ輪２２の円筒部２４の外周面との間には、軸受内への泥土の浸入を防止する弾性シール２７が設けられている。また、外輪１３及び内輪１４のインナ側端部には、同じく泥土等の浸入を防止するシール装置２８が設けられている。

図３は、本発明の要部を拡大して示す断面図である。シール装置２８は、外輪１３に固定された固定側シール部材３０と、内輪１４に固定された回転側シール部材３１とからなる。
固定側シール部材３０は、芯金３２と、インサート成形により芯金３２に一体化された樹脂部材３３と、樹脂部材３３内に配置されたセンサ３４と、芯金３２に接着された弾性シール（シール体）３５とを備えている。

芯金３２は、環状に形成されており、径方向の外端部に、軸方向に沿って延びる外周側円筒部３７を備え、この円筒部３７のアウタ側端部から径方向内方に延びるアウタ側フランジ部（第１フランジ部）３８を備え、アウタ側フランジ部３８の径方向内端部から軸方向に沿ってインナ側へ延びる内周側円筒部３９を備え、内周側円筒部３９のインナ側端部から径方向内方へ延びるインナ側フランジ部（第２フランジ部）４０とを備えている。これら円筒部３７，３９及びフランジ部３８，４０は、金属板をプレス加工（深絞り加工）することによって一体成形されている。

芯金３２の外周側円筒部３７は、外輪１３のインナ側端部の内周面に嵌合する嵌合部を構成しており、インナ側フランジ部４０は、回転側シール部材３１との間をシールする弾性シール３５を取り付けるためのシール取付部を構成している。
樹脂部材３３は、環状に形成され、芯金３２の外周側円筒部３７のインナ側端部がインサート成形により一体化されている。また、樹脂部材３３は、芯金３２の外周側円筒部３７、アウタ側フランジ部３８、内周側円筒部３９によって囲まれる空間Ｓ内に充填されている。

図１に示すように、樹脂部材３３の上部にはインナ側及び径方向外側に突出する突出部４１が設けられている。この突出部４１の上端には、車体側に設けられた信号処理手段とセンサ３４とを結ぶハーネスを取り付けるためのコネクタ部４２が一体に成形されている。コネクタ部４２には、信号用のコネクタピン４３が設けられ、センサ３４とコネクタピン４３とが、リード線４４等を介して接続されている。センサ３４、コネクタ部４２、コネクタピン４３、リード線４４、信号処理手段等によって、センサ装置１２が構成されている。また、センサ装置１２は、ＡＢＳセンサとしてハブユニット１１に組み込まれたものである。

センサ３４は、磁気センサとされており、図３に示すように、前記空間Ｓにおいて樹脂部材３３内に配置されている。そして、センサ３４のセンシング面３４ａは、径方向内方に向いている。
図３に示すように、回転側シール部材３１は、内輪１４に固定されるスリンガー４６と、このスリンガー４６の外周面に固定されたパルサ４７とを有している。

スリンガー４６は、軸方向に沿って延びる円筒部４８と、この円筒部４８のインナ側端部から径方向外方へ延びるフランジ部４９とによって断面略Ｌ字状に形成されている。円筒部４８のアウタ側は、内輪１４における筒状輪２３のインナ側外周面に嵌合されている。円筒部４８のインナ側は、筒状輪２３よりもインナ側へ軸方向に突出している。

パルサ４７は、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されて回転信号を出力するものであり、支持部材５０と、着磁体５１とからなっている。支持部材５０は、ＳＵＳ４３０などの磁性を有する金属によって環状に形成されている。また、支持部材５０は、断面略コ字状に形成され、外周面に着磁体５１が接着されるとともに、当該外周面の軸方向両側に着磁体５１が内周方向に加締められて抜け止めされている。支持部材５０の内周面は、スリンガー４６の円筒部４８のアウタ側外周面に嵌合されている。着磁体５１は、ゴムをバインダとする磁性粉が着磁されることにより形成され、樹脂部材３３に埋設されたセンサ３４のセンシング面３４ａに対向している。

スリンガー４６の円筒部４８のインナ側外周面と、フランジ部４９のアウタ側の側面とは、固定側シール部材３０の弾性シール３５が当接するシール受け面とされている。弾性シール３５は、円筒部４８の外周面に当接するリップ部３５ａ，３５ｂと、フランジ部４９のアウタ側側面に当接するリップ部３５ｃとを有し、樹脂部材３３の内周面とスリンガー４６の径方向外端部との間の隙間から軸受装置１０内への水等の浸入（矢印ａで示す）を防止するようになっている。

パルサ４７は、芯金３２の内周側円筒部３９によって径方向外方が覆われ、芯金３２のインナ側フランジ部４０と弾性シール３５によってインナ側（軸方向外側）が覆われている。したがって、矢印ａの如く浸入する水等から完全に保護されている。

芯金３２の外周側円筒部３７と、アウタ側フランジ部３８と、内周側円筒部３９とは、樹脂部材３３に接着されている。そのため、芯金３２と樹脂部材３３とを、大きな接着面積で強固に接着することができる。

芯金３２の内周側円筒部３９は、センサ３４とパルサ４７との間に介在されるようになっている。そのため、芯金３２が磁性を帯びていると、センサ３４によるパルサ４７の検知に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、本実施形態では、芯金３２として非磁性体の材料を用いている。

また、芯金３２は、上述のごとく、外周側円筒部３７、アウタ側フランジ部３８、内周側円筒部３９、インナ側フランジ部４０を形成するために複数箇所で屈曲しており、深絞り加工によって成形されるようになっている。金属には、非磁性体であっても塑性加工を行うことによって加工硬化を起こし、同時に磁性化するものがある。例えば、オーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４は、深絞り等の冷間加工を行うと、組織がマルテンサイト変態化し、硬度及び磁性が増加する性質がある。

そのため、本実施形態では、芯金３２として単に非磁性体の材料を用いるのではなく、塑性加工によって磁性化しがたい非磁性体の材料を用いるようになっている。具体的には、オーステナイト系ステンレスであるＳＵＳ３０４ＬやＳＵＳ３０５等を用いている。したがって、本実施形態のように、芯金３２が、複雑に曲げ加工されてセンサ３４とパルサ４７との間に介在されていても、センサ３４の検出精度に影響を及ぼすことがない。なお、ＳＵＳ３０４Ｌは、ＳＵＳ３０４に比べて炭素量が少なく、ニッケル量が多くなっている。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく適宜設計変更可能である。例えば、芯金３２の材料としては、上記実施形態で挙げたものに限定されず、塑性加工により磁性化しがたい材料であれば採用することができる。また、塑性加工の種類としては、プレス加工に分類される深絞り加工、曲げ加工などがあり、選択される芯金３２の材料は、加工方法や温度等の加工条件に応じて選択することができる。また、芯金３２だけでなく、支持部材５０及びスリンガー４６も非磁性材料で構成することができる。さらに、着磁体５１を支持するための支持部材５０を省略し、当該支持部材５０を用いた場合と同じ外径となるように着磁体５１の肉厚を大きくしてもよい。

本発明の実施形態に係る転がり軸受装置の断面図である。 転がり軸受装置の正面図である。 本発明の要部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１０ 転がり軸受装置
１２ センサ装置
１３ 外輪
１４ 内輪
２８ シール装置
３２ 芯金
３４ センサ
４７ パルサ
５０ 支持部材

Claims (3)

1. 固定側軌道輪と、回転側軌道輪と、前記固定側軌道輪及び前記回転側軌道輪の間に配置された転動体と、前記固定側軌道輪に固定された環状の芯金と、この芯金に一体的に設けられた磁気センサと、前記回転側軌道輪に設けられ且つ前記磁気センサによって検知されるパルサと、を備えたセンサ付き転がり軸受装置において、
   前記芯金が、塑性加工によって成形されるとともに、その少なくとも一部が前記磁気センサと前記パルサとの間に介在され、さらに、前記塑性加工によって磁性化し難い非磁性材料よりなることを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
2. 前記芯金を構成する非磁性材料が、ＳＵＳ３０４Ｌ又はＳＵＳ３０５である、請求項１記載のセンサ付き転がり軸受装置。
3. 前記芯金が、前記固定側軌道輪に嵌合固定される外周側円筒部と、この外周側円筒部の軸方向内側端部から径方向内方に延びる第１フランジ部と、第１フランジ部の径方向内端部から軸方向外側へ前記磁気センサと前記パルサとの間を通って延びる内周側円筒部と、この内周側円筒部の軸方向外側端部から回転側軌道輪に向けて延びる第２フランジ部とを備え、前記第２フランジ部に、前記回転側軌道輪側との間をシールするシール体が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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