JP2006057814A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 低コストで信頼性の高い予圧管理を行うことができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】 この車輪用軸受装置は、外方部材１と内方部材２の対向する軌道面４，５間に複列の転動体３が介在し、車体に対して車輪を回転自在に支持する。内方部材２は、車輪取付用のフランジを有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２Ａのインボード側端の外周に嵌合した内輪２Ｂとでなる。これらハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに各列の軌道面５を形成する。この形式の車輪用軸受装置において、内輪２Ｂの軌道面５よりも軸受内部側の外径面に被検出部材１４を設ける。この被検出部材１４に対向する変位センサ１８および回転センサ１９を外方部材１に設ける。
【選択図】 図２

Description

この発明は、予圧を与えた状態で組み立てられる車輪用軸受装置に関する。
外方部材と内方部材の間に転動体を介在させてなり、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置には、その内方部材として、ハブ輪のインボード側端部の外径面に内輪を嵌合させた第３世代型のものがある。このような構成の車輪用軸受装置では、例えば、ハブ輪のインボード側端に形成した加締部で内輪の端面を加締め、ハブ輪に対して内輪を軸方向に位置決めさせることで予圧を与え、軸受寿命および軸受剛性の向上を図っている。この場合の車輪用軸受装置の予圧管理方法として、上記加締め前に軸受装置の初期組幅と加締め後の組幅とをダイヤルゲージやレーザ測長器を用いて測定し、これら前後の組幅寸法変化量で予定管理を行うものが提案されている（例えば特許文献１）。
特開２００１−０５０８３２号公報
しかし、上記特許文献１等の方法では、軸受装置の組幅測定を加締め処理の前後にわたって２回行わなければならず、また測定装置としてダイヤルゲージやレーザ測長器を用いるので、測定に手間がかかるばかりか、測定ばらつきも大きい。そのため、測定コストが増大し測定値の信頼性も欠けるという問題点を有する。
この発明の目的は、このような課題を解消し、低コストで信頼性の高い予圧管理を行うことができる車輪用軸受装置を提供することである。
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する複列の軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体とを備え、前記内方部材は車輪取付用のフランジを有するハブ輪とこのハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面が形成され、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記内輪の軌道面よりも軸受内部側の外径面に被検出部材を設け、この被検出部材に対向するセンサを前記外方部材に設けたことを特徴とする。前記センサは変位センサであっても良い。
この構成によると、内輪の軌道面よりも軸受内部側の外径面に被検出部材を設け、この被検出部材に対向するセンサを前記外方部材に設けたため、前記センサとして例えば変位センサを用いた場合、次のように測定が行える。すなわち、ハブ輪への内輪の嵌合時において、嵌合初期から嵌合完了時までの被検出部材と変位センサの軸方向隙間の変位量を、前記変位センサで検出することができる。その検出変位量から軸受装置に付加される予圧量を換算して測定することができる。このため、高価で複雑な計器を用いる必要がなく、低コストで信頼性の高い予圧管理を行うことができる。
前記変位センサが車輪にかかる荷重を検出するものとして使用されるものである場合、この変位センサを車輪にかかる荷重検出用と予圧量検出用とに兼用することになる。そのため、専用の計器を全く用いることなく予圧量の検出を行うことができ、さらに低コストで予圧管理を行うことができる。
なお、前記被検出部材に対向するセンサは、変位センサに限らず、結果的に予圧測定が行えるものであれば良い。
この発明において、前記内方部材は、前記ハブ輪がインボード側端の外周に、前記内輪を嵌合する内輪嵌合部を有し、前記内輪を前記内輪嵌合部に嵌合し、この内輪を、前記ハブ輪の前記内輪嵌合部よりもインボード側へ突出した加締部で軸方向に固定したものであっても良い。この加締固定は、内輪の簡易な固定形式として採用されているが、この場合にも、この発明における内輪の軌道面よりも軸受内部側の外径面に被検出部材を設け、この被検出部材に対向するセンサを前記外方部材に設けた構成により、低コストで信頼性の高い予圧管理を行うことができる。
この発明において、前記被検出部材は、円筒部とこの円筒部から外径側に突出するフランジ部とを有する環状部材とし、前記円筒部に回転を検出するための磁気エンコーダを設け、前記フランジ部を変位検出用の鉄製部分としても良い。
この構成の場合、一つの被検出部材を予圧量の検出と回転検出とに兼用できる。
この発明において、前記被検出部材は前記ハブ輪に対して非接触であっても良い。非接触とすると、内輪に付加される荷重に対する内輪の変位の感度が高くなり、より精度良く予圧量を測定できる。
この発明において、前記被検出部材は、鉄板のプレス成形品であっても良い。プレス成形品であると、被検出部材を簡単かつ安価に構成できる。
この発明の車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する複列の軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体を備え、前記内方部材は車輪取付用のフランジを有するハブ輪とこのハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面が形成され、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、前記内輪の軌道面よりも軸受内部側の外径面に被検出部材を設け、この被検出部材に対向するセンサを前記外方部材に設けたため、低コストで信頼性の高い予圧管理を行うことができる。
この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置は第３世代型の内輪回転タイプで、かつ駆動輪支持用の車輪用軸受に適用した例である。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向外側寄りとなる側をアウトボード側と言い、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。図１では、左側がアウトボード側、右側がインボード側となる。
図１において、この車輪用軸受装置は、内周に複列の軌道面４を有する外方部材１と、これら軌道面４にそれぞれ対向する軌道面５を外周に有する内方部材２と、これら複列の軌道面４，５間に介在させた複列の転動体３とを備える。この車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受とされていて、上記各軌道面４，５は断面円弧状であり、各軌道面４，５は接触角が背面合わせとなるように形成されている。転動体３はボールからなり、各列毎に保持器６で保持されている。
外方部材１は固定側の部材となるものであって、図１のようにナックル（図示せず）に固定するための車体取付フランジ１ａを外周に有し、全体が一体の部材とされている。前記車体取付フランジ１ａは、車体（図示せず）に設置されたナックルに周方向複数箇所のボルト（図示せず）で締結される。
内方部材２は回転側の部材となるものであって、車輪取付フランジ２ａを外周に有するハブ輪２Ａと、このハブ輪２のインボード側端の外周に嵌合した別体の内輪２Ｂとからなり、ハブ輪２Ａおよび内輪２Ｂに、各列の軌道面５がそれぞれ形成される。内輪２Ｂは、ハブ輪２Ａのインボード側端の外周に形成された内輪嵌合部２Ａａに圧入嵌合され、ハブ輪２Ａの前記内輪嵌合部２Ａａよりもインボード側へ突出した加締部２Ａｂで内輪２Ｂがハブ輪２Ａに対して軸方向に締め付け固定される。これにより、軸受装置に予圧を与え、軸受寿命および軸受剛性の向上が図られている。
ハブ輪２Ａは中央孔９を有し、この中央孔９に等速ジョイント外輪に一体に形成されたステム部（図示せず）が挿通されて連結される。内外の部材２，１間に形成される環状空間のアウトボード側およびインボード側の各開口端部は、接触式のシール７，８で密封される。
上記車輪用軸受装置の一部を拡大して図２に示す。同図のように、内輪２Ｂの軌道面５よりも軸受内部側の外径面には、断面Ｌ字状の環状部材からなる被検出部材１４が嵌合させてある。この被検出部材１４は、鉄板のプレス成形品からなり、円筒部１４ａと、この円筒部１４ａの一端から外径側に突出するフランジ部１４ｂとを有し、円筒部１４ａで内輪２Ｂの外径面に嵌合させてある。円筒部１４ａは二重に折り重なったものとされ、その外層部分の一端から前記フランジ部１４ｂが外径側に突出している。円筒部１４ａの内層部分は、前記フランジ部１４ｂよりも軸方向に延びる延出部分１４ａａとされている。延出部分１４ａａは、内輪２Ｂに嵌合した部分よりも若干拡径したハブ輪２Ａの外径面上に延び、ハブ輪２Ａに対しては非接触とされている。被検出部材１４は上記のように各部で屈曲した形状であるが、鉄板のプレス成形品とすることにより、被検出部材１４を簡単かつ安価に構成できる。
被検出部材１４の円筒部１４ａにおける上記延出部１４ａａの外周面には、回転を検出するための磁気エンコーダ１５が設けられている。フランジ部１４ｂは、変位検出用の被検出部分とされる。磁気エンコーダ１５は、例えば図３に上半部の断面図を示すように、円周方向に磁極Ｎ，Ｓを所定間隔で交互に並べた多極磁石からなる。
図２において、外方部材１における両列の軌道面４間には、前記被検出部材１４のフランジ部１４ｂに対して軸方向に対向する変位センサ１８と、前記磁気エンコーダ１５に対して径方向に対向する回転センサ１９とを一体化したセンサユニット１７が設けられている。センサユニット１７は、変位センサ１８および回転センサ１９を一緒に樹脂モールドしたものであり、外方部材１を径方向に貫通して固定されたセンサ固定部２０の中に挿通されている。センサユニット１７の内端部は外方部材１の内径面から突出しており、その回転センサ１９および変位センサ１８は、被検出部材１４の円筒部延出部分１４ａａおよびフランジ部１４ｂにそれぞれ近接している。外方部材１における前記センサ固定部２０の貫通部には、少なくとも１つ以上のＯリング等のシール部材（図示せず）等を介在させて、この貫通部から内部へ水や油等が浸入するのを防止している。
変位センサ１８は、例えばヨーク１８ａにコイル１８ｂを巻回したリラクタンス型とされ、前記被検出部材１４のフランジ部１４ｂと変位センサ１８との軸方向隙間の変化を検出する。回転センサ１９は、ホール素子や磁気抵抗素子などの磁性体センサからなり、内方部材２と一体に回転する磁気エンコーダ１５の磁気変化を検出する。
図４は、この車輪用軸受装置の組立時における変位と荷重と予圧量の関係を示す。軸受組立時には、図５および図６に示すように、内方部材２におけるハブ輪２Ａの内輪嵌合部２Ａａに内輪２Ｂを圧入嵌合させ、加締治具２１を用いて加締部２Ａｂを加締める。図４は、このときに内輪２Ｂにかかる荷重と内輪２Ｂの変位量との関係を示す。
同図において、縦軸は内輪２Ｂかかる荷重を表し、横軸は内輪２Ｂの変位量を表す。内輪２Ｂをハブ輪２Ａに圧入嵌合させる初期（転動体３が外方部材１および内輪２Ｂの軌道面４，５に接触する前）では、図４におけるａのように内輪２Ｂに付加される荷重は小さい。図５のように転動体３が外方部材１および内輪２Ｂの軌道面４，５に接触し始めると（その接触点を図５では符合Ａ，Ｂで示す）、図４におけるｂ点から右側のように、内輪２Ｂに付加される荷重は急激に増加する。
このとき、内輪２Ｂの端面とハブ輪２Ａとの間には図５のように隙間Ｇがある。内輪２Ｂに付加する荷重を増加させて行くと、図６に符合Ｃで示すように内輪２Ｂの端面がハブ輪２Ａに接触する（図４におけるｃ点に相当）。
さらに荷重を増加させ、予定の荷重または押し込み位置まで加締めた後で、加締め荷重を除去して行くと、図４におけるｄのように弾性変形により内輪２Ｂは押し込み位置から若干戻される。
この加締め処理において、図４のグラフにおけるｂ点から荷重が抜けた点までの距離（予圧量）が、被検出部材１４のフランジ部１４ｂと変位センサ１８との軸方向隙間の変化として変位センサ１８により測定される。この測定値を荷重に換算することにより、組立時に車輪用軸受装置に与えられる予圧量が測定される。その測定には、ダイヤルゲージやレーザ測長器などの高価で複雑な計器を用いる必要がないので、低コストで信頼性の高い予圧管理を行うことができる。この測定において、被検出部材１４はハブ輪２Ａに対して非接触とされているので、内輪２Ｂに付加される荷重に対する内輪２Ｂの変位の感度が高くなり、より精度良く上記予圧量を測定できる。
また、車輪と一体に内方部材２が回転する時、回転センサ１９が、被検出部材１４における磁気エンコーダ１５の磁気変化を検出するので、この検出信号から車輪の回転速度を検出することができる。すなわち、１つの被検出部材１４を、予圧量の検出と回転速度の検出とに兼用できる。
前記変位センサ１８は、車両のコーナリング時に車輪にかかる軸方向荷重を検出するためのセンサであっても良い。この場合、この車輪用軸受装置を車両に装備した状態で前記軸方向荷重の検出に使用される変位センサ１８を予圧量の測定に兼用することになる。そのため、専用の計器を用いることなく予圧量の測定を行うことができ、さらに低コストで予圧管理を行うことができる。
図７は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、複列のアンギュラ玉軸受形式のものであって、第３世代型で内輪回転タイプであるが、図１〜図６に示した第１の実施実施形態と異なり従動輪支持用である。ハブ輪２Ａは等速ジョイント外輪が連結されないため、図１の例の中央孔９は有していない。その他の構成は第１の実施形態の場合と同じである。
図８は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、第１の実施形態において、ハブ輪２Ａの中央孔９にスプライン嵌合された等速ジョイント外輪１２ａのステム部１３の先端雄ねじ部にナット１１を螺合させている。このナット１１を前記中央孔９の端面２ｂに押し当てることで、等速ジョイント外輪１２ａがハブ輪２Ａに対してアウトボード側に押し付けられ、ハブ輪２Ａに連結される。内輪２Ｂは、前記ナット１１の締め付けで、等速ジョイント外輪１２ａのステム部１３の基端の段面１３ａが内輪２Ｂの端面に押し当てられることにより、ハブ輪２Ａに対して軸方向に締め付け固定される。これにより車輪用軸受装置に予圧量が与えられる。その他の構成は、第１の実施形態の場合と同じである。
この発明の第１の実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。 同軸受装置の部分拡大断面図である。 同軸受装置に設けられる磁気エンコーダの半部断面図である。 同軸受装置のハブ輪への内輪の加締め時における内輪の変位と加締め荷重との関係を示すグラフである。 同加締め処理を示す説明図である。 同加締め処理の完了を示す説明図である。 この発明の他の実施形態にかかかる車輪用軸受装置の断面図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかかる車輪用軸受装置の断面図である。
符号の説明
１…外方部材
２…内方部材
２ａ…車輪取付フランジ
２Ａ…ハブ輪
２Ａａ…内輪嵌合部
２Ａｂ…加締部
２Ｂ…内輪
３…転動体
４，５…軌道面
１４…被検出部材
１４ａ…円筒部
１４ｂ…フランジ部
１５…磁気エンコーダ
１８…変位センサ
１９…回転センサ

Claims (6)

  1. 内周に複列の軌道面を有する外方部材と、これら軌道面に対向する複列の軌道面を有する内方部材と、対向する軌道面間に介在した複列の転動体を備え、前記内方部材は車輪取付用のフランジを有するハブ輪とこのハブ輪のインボード側端の外周に嵌合した内輪とでなり、これらハブ輪および内輪に前記各列の軌道面が形成され、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置において、
    前記内輪の軌道面よりも軸受内部側の外径面に被検出部材を設け、この被検出部材に対向するセンサを前記外方部材に設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
  2. 請求項１において、前記センサは変位センサである車輪用軸受装置。
  3. 請求項２において、前記内方部材は、前記ハブ輪がインボード側端の外周に、前記内輪を嵌合する内輪嵌合部を有し、前記内輪を前記内輪嵌合部に嵌合し、この内輪を、前記ハブ輪の前記内輪嵌合部よりもインボード側へ突出した加締部で軸方向に固定したものである車輪用軸受装置。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記被検出部材は、円筒部とこの円筒部から外径側に突出するフランジ部とを有する環状部材であり、前記円筒部に回転を検出するための磁気エンコーダを設け、前記フランジ部を変位検出用の鉄製部分とした車輪用軸受装置。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記被検出部材は前記ハブ輪に対して非接触である車輪用軸受装置。
  6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記被検出部材は、鉄板のプレス成形品である車輪用軸受装置。
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