JP2008094243A - 車輪用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シールの耐久性の向上を図るとともに、部品点数の増加を抑え、コストの低減を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。
【解決手段】内周にアウタレースを有する外方部材１と、アウタレースと対向するインナレースを外周に有する内方部材２ａ、２ｂと、内方部材２ａ、２ｂと外方部材１のレース間に介装される転動体４ａ、４ｂと、円周方向に磁極を配列した磁気エンコーダ１５とを備え、外方部材１と内方部材２ａ、２ｂとの間の開口部をシールで密封した車輪用軸受装置である。シールよりも軸受外部側に、磁気エンコーダ１５と、内方部材２ｂに嵌合する車軸３とで形成されるラビリンスシール３５を設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、車輪用軸受装置に関するものである。

車輪用軸受装置は、例えば図５に示すように、内方部材（内輪）１０２ａ、１０２ｂと、内輪１０２ａ、１０２ｂの周囲に配設される外方部材（外輪）１０１と、この外輪１０１と内輪１０２ａとの間に介装されるアウトボード側（自動車に組み付けた状態で外側となる方）の転動体１０４ａと、外輪１０１と内輪１０２ｂとの間に介装されるインボード側（自動車に組み付けた状態で内側となる方）の転動体１０４ｂと、転動体１０４ａ、１０４ｂを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器１１０とを備える。外輪１０１のインボード側にはシール１０７が装着されている。なお、図５は、従動輪用の車輪用軸受装置を示している。

図示例の軸受装置は、外輪回転タイプの従動輪用で、外輪１０１は、軸部１０９と、この軸部１０９から突設される車輪取付け用のフランジ１０８とからなる。フランジ１０８には周方向に沿って装着孔１１３が設けられ、この装着孔１１３にハブボルト１１４が装着される。そして、このフランジ１０８に回転部材であるブレーキロータ１１８が前記ハブボルト１１４で取付けられる。

内輪１０２ａ、１０２ｂの内径面には、静止側となる車軸１２２が嵌合している。前記車軸１２２は、その外周に、車体１２３に固定される取付フランジ（車体取付フランジ）１１５が設けられており、取付フランジ１１５には周方向に沿ってボルト孔１１７が設けられ、このボルト孔１１７に固定用ボルト１１６が装着される。取付フランジ１１５の端面に車体１２３が重ね合わされて、前記固定用ボルト１１６にて固定される。

外輪１０１の第１外側軌道面１０５と内輪１０２ａの第１内側軌道面１１１とが対向し、外輪１０１の第２外側軌道面１０６と、内輪１０２ｂの第２内側軌道面１１２とが対向し、これらの間に転動体１０４ａ、１０４ｂが介装される。この転動体１０４ａ、１０４ｂは保持器１１０にて保持される。

この種の車輪用軸受装置では、路面に曝される厳しい環境下にあるため、外部からシールへの塵埃や泥水の浸入防止が求められる。このため、車軸１２２のフランジ１１５と車体１２３との間に、スプラッシュガード（泥よけ）としてのバックプレート１１９の内周部が取付けられている。ブレーキロータ１１８は、その外周筒部１２４の端面に円周溝１２５が形成されている。バックプレート１１９には、ブレーキロータ１１８の円周溝１２５内に隙間を持って嵌まるリング状突部１２０を有し、これら円周溝１２５とリング状突部１２０との間で、ラビリンスシール１２１が構成される。そして、ラビリンスシール１２１にて外部からの泥水等の浸入を防止している（特許文献１）。
特開２００５−１８８６３２号公報（図３）

しかし、バックプレートは、本来泥除けとして機能させるものであるから、これを高精度に加工することはコスト面から現実的ではない。そのため、ラビリンスシールの幅はあまり小さくすることができず、それ故、ラビリンスシール１２１を介して閉鎖空間Ｓに泥水及びダストが浸入し易い。閉鎖空間Ｓに侵入した泥水やダストは、シール１０７に直接降りかかり、シールリップと、シールリップが摺接するシール面との間に異物が噛み込むおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて、シールの耐久性の向上を図るとともに、部品点数の増加を抑え、コストの低減を図ることができる車輪用軸受装置を提供する。

本発明の車輪用軸受装置は、内周にアウタレースを有する外方部材と、アウタレースと対向するインナレースを外周に有する内方部材と、内方部材と外方部材のレース間に介装される転動体と、円周方向に磁極を配列した磁気エンコーダとを備え、外方部材と内方部材との間の開口部をシールで密封した車輪用軸受装置であって、前記シールよりも軸受外部側に、磁気エンコーダと、前記内方部材に嵌合する車軸とで形成されるラビリンスシール を設けたものである。

磁気エンコーダおよび車軸は、それぞれの機能上、高精度に加工される。従って、磁気エンコーダと車軸で形成するラビリンスシールのシール隙間幅は小さくすることができる。そのため、泥水やダスト等がシールに直接降りかかる事態を確実に防止することができ、ダスト噛みこみ等に基づくシールの摩耗を抑制して、長期にわたり安定したシール性能を確保することが可能となる。

近年、車輪周辺構造のコンパクト化、軽量化、さらには設計自由度の向上等の観点から、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）用の車輪回転速度検出手段を車輪用軸受装置に組み込む場合が多い。この検出手段は、磁気エンコーダとセンサとを備えており、外輪回転タイプの車輪軸受装置では、磁気エンコーダを、車輪に取付けるためのフランジを有する外方部材に固定する場合が多い。本発明のように、外方部材に取付けられた磁気エンコーダを活用して、車軸との間にラビリンスシールを構成すれば、部品点数を増すことなく、高いシール性を有するラビリンスシールを形成することができる。

前記磁気エンコーダは、芯金部材と、着磁部を有し、芯金部材の少なくとも外側面を覆う磁性ゴムとを備えるものとする。磁性ゴムで芯金材の外側面を被覆すれば、芯金部材に対する防錆機能を発揮することができる。なお、磁性ゴムとは、例えば、ゴム材料へ、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、及び窒素（Ｎ）等の希土類磁性粉を種々選択してこれを組み合わせて混合したものである。

シールにシールリップと摺接するスリンガを設け、ラビリンスシールの開口部をスリンガに対向させておけば、仮にラビリンスシールのシール隙間を異物が通過しても、この異物はスリンガに遮られてシールリップの摺接部には到達しない。従って、シールの耐久性をさらに向上させることができる

本発明の車輪用軸受装置は、ラビリンスシールにより、泥水及びダスト等がシールに浸入するのを防ぐことができる。このため、ダスト噛みこみ等に基づくシールの摩耗の低減が可能となり、シールの耐久性が向上する。また、シールをより簡易なものとすることも可能であり、コスト低減を図ることができる。しかも、回転速度検出手段を有する車輪用軸受装置では、既存の磁気エンコーダを使用してラビリンスシールを構成することができ、部品点数を増加させることがなく、組立性の向上を図ることができるとともに、コストの低減に一層寄与する。

本発明のように、磁気エンコーダにラビリンスシールとしての機能も付加すると、それだけ磁気エンコーダの形状が複雑化する。芯金部材を磁性ゴムで被覆した磁気エンコーダは、着磁後でもプレス加工により任意形状に成形することができるから、既製品の再プレス加工により、容易に必要形状に成形することができる。従って、磁気エンコーダの製作コストの高騰を抑制することができる。また、磁性ゴムにより芯金部材の外側面が被覆されるので、芯金部材の防錆を図ることができ、耐久性に優れる。

泥水やダスト等の浸入を防止するラビリンス構造を確実に構成することができるので、安定したシール効果を発揮することができる。しかも、この磁気エンコーダは、外方部材の外径側に突出せず、この装置のコンパクト化に寄与する。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態の車輪用軸受装置は、図１に示すように、内方部材（内輪）２ａ、２ｂと、内輪２ａ、２ｂの周囲に配設される外方部材（外輪）１と、この外輪１と内輪２ａとの間に介装されるアウトボード側（自動車に組み付けた状態で外側となる方）の転動体（ボール）４ａと、外輪１と内輪２ｂとの間に介装されるインボード側（自動車に組み付けた状態で内側となる方）の転動体４ｂと、転動体４ａ、４ｂを保持するポケットを有するアウトボード側及びインボード側の保持器１０とを備える。内輪２ｂの外端部側にはシール７が装着されており、外輪１の外周側には、磁気エンコーダ１５とこの磁気エンコーダ１５の回転で生じた磁束変化を検出するセンサ１６とを有する回転速度検出手段３３を備えている。なお、図１は、従動輪用の車輪用軸受装置を示している。

外輪１は、軸部９と、この軸部９から突設される車輪取付けフランジ８とからなる。フランジ８には周方向に沿って装着孔１３が設けられ、この装着孔１３にハブボルト１４が装着される。すなわち、図示省略のブレーキロータがフランジ８の端面に重ね合わされて、前記ハブボルト１４にて固定される。

内輪２ａ、２ｂの内径面には、車軸（相手スピンドル）３が嵌合している。本実施形態では、車軸３の肩部をインボード側のシール７の外側面と対向させている。

外輪１の第１外側軌道面５と内輪２ａの第１内側軌道面１１とが対向し、外輪１の第２外側軌道面６と、内輪２ｂの第２内側軌道面１２とが対向し、これらの間に転動体（ボール）４ａ、４ｂが介装される。そして、この転動体４ａ、４ｂは保持器１０にて保持される。

前記磁気エンコーダ１５は、前記外輪１のインボード側に固着される芯金部材２１と、周方向に沿ってＮ極・Ｓ極が交互に配置された着磁部を有する磁性ゴム２０とを備える。

図２に示すように、前記磁気エンコーダ１５の芯金部材２１は、前記外輪１に外嵌される第１円筒部１７と、この第１円筒部１７から外輪１のインボード側端面２２に沿って径方向内方に延びる径方向部１８と、この径方向部１８から軸方向外方に延びる第２円筒部１９とからなる。

磁性ゴム２０は、芯金部材２１の外側面を被覆する。ここでいう外側面は、第１円筒部１７および第２円筒部１９の外周面２７、２９と、径方向部１８の外面２８である。図示例の磁性ゴム２０は、第１円筒部１７の外周面を覆う第１円筒部２３と、芯金部材２１の径方向部１８の外面を覆う径方向部２４と、芯金部材２１の第２円筒部１９の外周面を覆う第２円筒部２５とを備える。第１円筒部２３には、芯金部材２１のアウトボード側の端縁を覆う端縁部２６が連設され、第２円筒部２５には、第２円筒部１９の内周面３０を覆う内筒部３２が連設されている。これによって、磁性ゴム２０は、芯金部材２１のうち、外輪１との非接触部を全て覆うことになる。

この磁気エンコーダ１５は、磁性粉を混合したゴム材料で芯金部材２１を被覆し、これを加硫形成した後、所定箇所、例えば第１円筒部２３の外周面に、周方向に沿ってＮ極・Ｓ極を交互に着磁することにより製作される。なお、ゴム材料としては、天然ゴム、二トリルゴム、水素添加ニトリルゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムあるいはアクリルゴム等を用いることができる。また、磁性粉は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、及び窒素（Ｎ）等の希土類磁性粉を種々選択したものを用いることができる。

このように形成された磁気エンコーダ１５は、芯金部材２１の第１円筒部１７が外輪１のインボード側の端部の外周面に圧入固定される。磁気エンコーダ１５を外輪１に固定することによって、このエンコーダ１５の車軸側の突出部３４の内周面と、車軸３の肩部外周面との間にラビリンスシール３５が形成される。

回転速度検出手段３３のセンサ１６は車体側に取付けられて、磁気エンコーダ１５の磁性ゴム２０の第１円筒部２３外周面に対向している。このセンサ１６としては、例えば、ホール素子、磁気抵抗素子など、磁束の流れ方向に応じて出力を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の出力波形を整形する波形整形回路を組み込んだＩＣとにより構成されるアクティブ型のセンサを使用することができる。このセンサ１６は、磁気エンコーダ１５の回転による磁束の変化をセンシングし、その検出信号に基づいて内輪の回転速度を 検出し、車輪の回転数情報としてＡＢＳの制御装置に伝送する。

図４に示すように、インボード側のシール７は、外方部材１の内周面に圧入固定したシール部材３７と、インボート側の内輪２ｂの肩部外周面に圧入固定した断面Ｌ字型のスリンガ３６とで構成される。シール部材３７の内径端に設けられた複数のシールリップ３８をスリンガ３６の外周面に摺接させることで、外輪１と内輪２ｂの間の開口部が密封される。軸方向に延びるラビリンスシール３５の軸受側開口部は、スリンガ３６の外側面に対向している。

本発明の第１実施形態の車輪用軸受装置では、ラビリンスシール３５により、泥水及びダスト等がインボード側のシール７に浸入するのを防ぐことができる。このため、ダスト噛みこみ等に基づくシールリップ３８の摩耗の低減が可能となり、シール７の耐久性が向上する。また、シール７をより簡易な構成とすることも可能であり、コスト低減を図ることができる。

しかもラビリンスシール３５の軸受側開口部をスリンガ３６の外側面に対向させているので、仮に異物がラビリンスシール３５を通過しても、この異物はスリンガ３６で遮られ、シールリップ３８の摺接部に到達することがない。従って、シール７のさらなる耐久性向上を図ることができる。

また、既存の磁気エンコーダ１５を使用してラビリンス構造を構成することができ、部品点数を増加させることがなく、組立性の向上を図ることができるとともに、コストの低減に一層寄与する。また、芯金部材２１は既製品（ラビリンスシールを考慮していない磁気エンコーダ１５）を再プレス加工することにより、必要な形状に成形できるから、その製作コストも安価である。また、磁性ゴム２０により、芯金部材２１のうち、泥水等にさらされる外側面２７、２８、２９、さらにはラビリンスシール３５に面する部分３０を被覆しているので、芯金部材２１の防錆性能も確保することができ、耐久性に優れる。しかも、磁性ゴム２０として、ゴム材料へ、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、ボロン（Ｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、及び窒素（Ｎ）等の希土類磁性粉を種々選択してこれを組み合わせて混合したものであれば、高い磁力によって磁気エンコーダ１５の小型・軽量化を図ることができ、計測精度を高めることができる。しかも、この磁気エンコーダ１５は、外輪１の外径側に突出せず、この軸受装置のコンパクト化に寄与する。

次に、図３は第２実施形態を示し、図１に示す実施形態よりも磁気エンコーダ１５の径方向部１８を内径側に延ばして径方向部１８をシール７のスリンガ３６の外側面３９に対向させている。図１に示す実施形態と同様に、ラビリンスシール３５のアウトボート側の開口部はスリンガ３６の外側面に対向させている。この第２実施形態の車輪用軸受装置でも、前記第１実施形態の車輪用軸受装置と同様の作用効果を奏する。なお、図３に示す車輪用軸受装置において、図１に示す車輪用軸受装置と同様の構成については、図１と同一符号を付してその説明を省略する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、転動体４ａ、４ｂとして円すいころを使用するものであってもよい。さらに、磁性ゴム２０は、芯金部材２１の全体を覆うものであってもよい。芯金部材２１の形状としては、径方向部１８を外輪１のインボード側端面２２を固着できるものであれば、第１円筒部１７を有さないものであってもよい。さらには、回転速度検出手段３３のセンサ１６の固定位置としては、着磁面に近接対峙するものであれば、第２円筒部１９や径方向部１８と対向する位置にあってもよい。

本発明の第１実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の磁気エンコーダの拡大断面図である。 本発明の第２実施形態を示す車輪用軸受装置の断面図である。 本発明の要部拡大断面図である。 従来の車輪用軸受装置の断面図である。

符号の説明

１ 外方部材
２ａ、２ｂ 内方部材
３ 車軸
４ａ、４ｂ 転動体
７ シール
１５ 磁気エンコーダ
１６ センサ
１７ 第１円筒部
１８ 径方向部
１９ 第２円筒部
２０ 磁性ゴム
２１ 芯金部材
３３ 回転速度検出手段
３５ ラビリンスシール
３６ スリンガ
３７ シール部材

Claims (4)

1. 内周にアウタレースを有する外方部材と、アウタレースと対向するインナレースを外周に有する内方部材と、内方部材と外方部材のレース間に介装される転動体と、円周方向に磁極を配列した磁気エンコーダとを備え、外方部材と内方部材との間の開口部をシールで密封した車輪用軸受装置であって、
   前記シールよりも軸受外部側に、磁気エンコーダと、前記内方部材に嵌合する車軸とで形成されるラビリンスシールを設けたことを特徴とする車輪用軸受装置。
2. 外方部材に車輪に取付けるためのフランジを設け、かつ磁気エンコーダを外方部材に固定したことを特徴とする請求項１の車輪用軸受装置。
3. 前記磁気エンコーダは、芯金部材と、着磁部を有し、芯金部材の少なくとも外側面を覆う磁性ゴムとを備えたことを特徴とする請求項１又は２の車輪用軸受装置。
4. シール部材にシールリップと摺接するスリンガを設け、ラビリンスシールの開口部を、スリンガに対向させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの車輪用軸受装置。

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