JP4105379B2 - 車輪用軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車等における車輪用軸受に関し、特に回転検出用のエンコーダ格子を一体化した車輪用軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、図５に示すように転動体１０３を介して転接する内方部材１０１および外方部材１０２間にシール装置１０５を設けた車輪用軸受において、シール装置１０５にエンコーダ格子１０６を一体化させたものが提案されている（例えば、特開平６−２８１０１８号）。シール装置１０５は、各々断面Ｌ字状とされた第１，第２のシール板１０７，１０８を内方部材１０１および外方部材１０２にそれぞれ嵌合させ、第２のシール板１０８にリップ１０９を設けたものである。第１のシール板１０７は、スリンガと呼ばれる。エンコーダ格子１０６は、磁性体粉が混入された弾性部材であり、第１のシール板１０７に加硫接着されている。エンコーダ格子１０６は、円周方向に交互に磁極が形成されたものであり、対面配置された磁気センサ１１０で検出される。
【０００３】
スリンガとなるシール板１０７と回転輪となる内方部材１０１とは、圧入状態に嵌合しているが、外部環境により、この嵌合部に錆が発生することがある。車輪用軸受は、路面状況等により泥水等が降りかかる厳しい環境下にあり、特に、塩泥水等がかかる環境下で使用される場合、錆が発生し易くなる。上記車輪用軸受では、内方部材１０１の外径面とエンコーダ格子１０６の内径面との間に隙間Ｇが生じる構造であるため、この隙間Ｇに錆が発生した場合、錆の成長に伴い、磁性ゴムからなるエンコーダ格子１０６のの内径面を押し広げることになり、磁気特性を劣化させる。そのため、磁気センサ１１０による検出精度の低下を招く恐れがある。
【０００４】
図６は、回転部材と静止部材間の密封装置において、エンコーダ格子を兼用させた他の例を示す（特開平６−２８１０１８号）。このシール装置１１５は、第１のシール板１０７の立板部１０７ｂに軸方向内方側に凹む凹所１０７ｂｂを設け、この凹所１０７ｂｂに一部が埋まるように、立板部１０７ｂの外向き面の略全体に磁性ゴムからなるエンコーダ格子１０６を設けている。また、エンコーダ格子１０６には、第１のシール板１０７が嵌合したシャフト１１１の外径面に先端が接触するリップ１０６ａが一体に形成してある。第２のシール板１０８は、ハウジングからなる外方部材１０２の内径面に嵌合させてある。
【０００５】
このシール装置１１５では、エンコーダ格子１０６のリップ１０６ａがシャフト１１１に接するため、第１のシール板１０７とシャフト１１１との嵌合部から軸方向内方側へ水や泥水が浸入することが阻止できる。しかし、リップ１０６ａによる水等の浸入阻止は、初期には効果が得られるが、ある程度の発錆が生じると、リップ１０６ａの有無によるシール効果の差がなくなるうえ、リップ１０６ａがエンコーダ格子１０６と一体であることから、成長した錆によりリップ１０６ａが押され、却ってエンコーダ格子１０６の変形への影響が大きくなる。
このため、どちらかと言うと、図５の例のように、磁性ゴムのエンコーダ格子１０６と、そのシール板１０７の嵌合した部材１０１との間に、相当量のラジアル隙間Ｇが形成されている方が、影響が少ない。しかし、この隙間Ｇを大きくすると、磁性ゴムのエンコーダ格子本体の面積が減少し、必要な磁気特性を得ることができなくなる。
【０００６】
この発明の目的は、シールと回転側部材との嵌合部で発生する錆によるエンコーダ格子の変形および磁性劣化を防止でき、またエンコーダ格子の面積が十分に得られて必要な磁気特性を確保することのできる車輪用軸受を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の車輪用軸受は、内方部材および外方部材と、これら内外の部材間に収容される複数の転動体と、上記内外の部材間の端部環状空間を密封するシール装置とからなり、
上記シール装置が、上記内方部材と外方部材のうちの互いに異なる部材に各々取付けられた第１および第２の環状のシール板を有し、両シール板は、各々円周部と立板部とでなる断面Ｌ字状に形成されて互いに対向し、第１のシール板は上記内方部材および外方部材のうちの回転側の部材に嵌合され、立板部は軸受外方側に配されると共に、この立板部に磁性体粉が混入された弾性部材が加硫接着されて、この弾性部材は周方向に交互に磁極が形成され、第２のシール板は他の弾性部材が加硫接着されてこの弾性部材の一部として上記立板部に摺接する１枚のサイドリップと円筒部に摺接する２枚のラジアルリップとを一体に有し、この第２のシール板の円筒部と上記第１のシール板の立板部の先端とを僅かな径方向間隔をもって対峙させた車輪用軸受において、
上記第１のシール板はステンレス製であって、その円筒部と立板部の間に軸受外方側に突曲する折曲重合部を有し、前記第１のシール板に加硫接着される弾性部材は、第１のシール板の立板部の軸方向外向きの面と前記折曲重合部との間で形成される凹所に、前記折曲重合部の突出端まで埋設し、上記２枚のラジアルリップは、互いに軸方向の内外に位置し、その内側のラジアルリップは先端が内側に向き、外側のラジアルリップは先端が外側に向き、上記第２のシール板に加硫接着された弾性部材は、第２のシール板の円筒部の内径面から先端外径面までを覆う先端覆い部を有することを特徴とする。
この構成によると、第１のシール板の立板部に、磁性体粉が混入された弾性部材が加硫接着され、周方向に交互に磁極が形成されているため、この弾性部材でいわゆるエンコーダ格子が構成され、これに対面する磁気センサで回転検出を行うことができる。
内外の部材間のシールについては、第２のシール板に設けられた各シールリップの摺接と、第２のシール板の円筒部に第１のシール板の立板部先端が僅かな径方向隙間で対峙することで構成されるラビリンスシールとで得られる。
第１のシール板には円筒部と立板部の間に軸受外方側に突曲する折曲重合部が設けられているので、第１のシール板の嵌合部と弾性部材とが折曲重合部で遮断されて、嵌合部で発生した錆が弾性部材の形成部に進展することが阻止される。回転側の部材における第１のシール板の嵌合部に錆が発生したとしても、その錆の成長により弾性部材が圧迫されることがない。そのため、錆の発生し易い厳しい環境下で使用されても、エンコーダ格子となる弾性部材の変形および磁性劣化を防止できる。また、折曲重合部は、湾曲部に比べて径方向の厚さが薄くて済み、そのためエンコーダ格子となる弾性部材の面積を大きく得ることができて、磁気特性の確保が容易となる。
【０００８】
この発明において、上記第１のシール板の立板部に設けた凹所の深さを、その第１のシール板の板厚よりも深くしても良い。
このように凹所を深く形成することにより、エンコーダ格子となる弾性部材の厚みを厚くすることができ、弾性部材の軸受外側に向く面が小さくても、磁気特性の確保が容易となる。
【００１０】
この発明において、上記折曲重合部の突出端面と上記回転側部材の端面とを略同一平面内に位置させても良い。
【００１１】
この発明において、上記弾性部材の軸受外方側に向く端面と上記回転側部材の端面とを略同一平面内に位置させても良い。
このように構成することにより、車輪用軸受の幅寸法を大きくすることなく弾性部材の厚みを十分確保できる。
【００１２】
この発明において、上記弾性部材の軸受外方側に向く端面が、上記第２のシール板の円筒部の軸受外方側に向く端面に対して、略同一平面内に位置し、または僅かに軸受内方側に後退しているものとしても良い。この構成の場合、上記弾性部材と第２のシール板の円筒部との間で、常に、所定軸方向幅のラビリンスシールが維持され、シール性が向上する。また、弾性部材を後退させるだけで良いため、シール板に複雑な形状の加工を施すことが不要で、シール板の形状が簡素なもので済み、また密封手段の配置空間を大きくすることなく、シール性を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の基礎となる提案例を図１〜図３と共に説明する。この提案例は、駆動輪の支持に用いる車輪用軸受に適用した例であって、着磁エンコーダがシールスリンガを兼用した例である。
図１に示すように、この車輪用軸受は、内方部材１および外方部材２と、これら内外の部材１，２間に収容される複数の転動体３と、内外の部材１，２間の端部環状空間を密封するシール装置５，１３とを備える。一端のシール装置５は、着磁エンコーダ２０付きのものである。内方部材１および外方部材２は、転動体３の軌道面１ａ，２ａを有しており、各軌道面１ａ，２ａは溝状に形成されている。内方部材１および外方部材２は、各々転動体３を介して互いに回転自在となった内周側の部材および外周側の部材のことであり、軸受内輪および軸受外輪の単独であっても、これら軸受内輪や軸受外輪と別の部品とが組合わさった組立部材であっても良い。また、内方部材１は、軸であっても良い。転動体３は、ボールまたはころからなり、この例ではボールが用いられている。
【００１５】
この車輪用軸受は、複列の転がり軸受、詳しくは複列のアンギュラ玉軸受とされていて、その軸受内輪は、各転動体列の軌道面１ａ，１ａがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪１Ａ，１Ｂからなる。これら内輪１Ａ，１Ｂは、ハブ輪６の軸部の外周に嵌合し、ハブ輪６と共に上記内方部材１を構成する。なお、内方部材１は、上記のようにハブ輪６および一対の分割型の内輪１Ａ，１Ｂからなる３部品の組立部品とする代わりに、ハブ輪６および片方の内輪１Ｂが一体化された軌道面付きのハブ輪と、もう片方の内輪１Ａとで構成される２部品からなるものとしても良い。
【００１６】
ハブ輪６には、等速自在継手７の一端（例えば外輪）が連結され、ハブ輪６のフランジ部６ａに車輪（図示せず）がボルト８で取付けられる。等速自在継手７は、その他端（例えば内輪）が駆動軸に連結される。
外方部材２は、軸受外輪からなり、懸架装置におけるナックル等からなるハウジング（図示せず）に取付けられる。転動体３は各列毎に保持器４で保持されている。
【００１７】
図３は、着磁エンコーダ付きのシール装置５を拡大して示す。このシール装置５は、内方部材１と外方部材２に各々取付けられた第１および第２の環状のシール板１１，１２を有する。これらシール板１１，１２は、各々内方部材１および外方部材２に圧入状態に嵌合させることで取付けられている。両シール板１１，１２は、各々円筒部１１ａ，１２ａと立板部１１ｂ，１２ｂとでなる断面Ｌ字状に形成されて互いに対向する。
第１のシール板１１は、内方部材１および外方部材２のうちの回転側の部材である内方部材１に嵌合され、スリンガとなる。第１のシール板１１の立板部１１ｂは、軸受外方側に配され、その外方側の側面に、磁性体粉が混入された弾性部材１４が加硫接着されている。この弾性部材１４は、第１のシール板１１と共に着磁エンコーダ２０を構成するエンコーダ格子となるものであり、周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓ（図２）が形成され、いわゆるゴム磁石とされている。磁極Ｎ，Ｓは、ピッチ円直径（ＰＣＤ）において、所定のピッチｐとなるように形成されている。この着磁エンコーダ２０の弾性部材１４に対面して、同図のように磁気センサ１５を配置することにより、車輪回転速度の検出用のロータリエンコーダが構成される。
弾性部材１４は、第１のシール板１１の立板部１１ｂの先端部から先端内側面を覆う先端覆い部１４ａを有している。なお、この先端覆い部１４ａは、省略しても良い。
【００１８】
第２のシール板１２は、第１のシール板１１の立板部１１ｂに摺接するサイドリップ１６ａと円筒部１１ａに摺接するラジアルリップ１６ｂ，１６ｃとを一体に有する。これらリップ１６ａ〜１６ｃは、第２のシール板１２に加硫接着された弾性部材１６の一部として設けられている。図３の例では、１枚のサイドリップ１６ａと、軸方向の内外に位置する２枚のラジアルリップ１６ｃ，１６ｂとを設けている。第２のシール板１２は、固定側部材である外方部材２との嵌合部に弾性部材１６を抱持したものとしてある。すなわち、弾性部材１６は、円筒部１２ａの内径面から先端部外径までを覆う先端覆い部１６ｄを有するものとし、この先端覆い部１６ｄが、第２のシール板１２と外方部材２との嵌合部に介在する。第２のシール板１２の円筒部１２ａの先端部１２ａａは、円筒部１２ａの他の部分よりも薄肉とされて斜め内径側へ屈曲しており、この屈曲した先端部１２ａａを先端覆い部１６ｄが覆っている。
【００１９】
第２のシール板１２の円筒部１２ａと第１のシール板１１の立板部１１ｂの先端とは僅かな径方向隙間をもって対峙させ、その隙間でラビリンスシール１７を構成している。第１，第２のシール板１１，１２の弾性部材１４，１６に先端覆い部１４ａ，１６ｄを設けた場合は、これら先端覆い部１４ａ，１６ｄ間の隙間が上記ラビリンスシール１７を構成する隙間となる。
【００２０】
第１のシール板１１の立板部１１ｂには、軸受内方側に凹む凹所１１ｂｂが設けられ、この凹所１１ｂｂに弾性部材１４が埋設されている。その凹所１１ｂｂの深さは、第１のシール板１１の板厚よりも深く設定されている。この提案例の場合、第１のシール板１１の円筒部１１ａと立板部１１ｂの間に軸受外方側に突曲する湾曲部１１ｃが形成され、この湾曲部１１ｃの突出端面は回転側の部材である内方部材１の端面と略同一平面内に位置している。すなわち、この車輪用軸受の軸心に対する同一の垂直面内に略位置している。
また、弾性部材１４の軸受外方側に向く端面は、回転側の部材である内方部材１の端面に対しても、略同一平面内に位置している。
さらに、弾性部材１４の軸受外方側に向く端面は、第２のシール板１２の円筒部１２ａの軸受外方側に向く端面に対して、略同一平面内に位置させるか、または僅かに軸受内方側に後退させてある。
【００２１】
各部材の材質例を説明する。内方部材１、外方部材２、および転動体３は、いずれも軸受鋼等の炭素鋼からなる。第１のシール板１１は、磁性体でかつ防錆性を有する鋼板であり、強磁性体等の磁性体の鋼板、例えばフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）が用いられる。第２のシール板１２は、鋼板、例えば非磁性体であるオーステナイト系のステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４系等）や、防錆処理された圧延鋼板等が用いられる。例えば、第１のシール板１１をフェライト系のステンレス鋼板とし、第２のシール板１２をオーステナイト系のステンレス鋼板としても良い。
【００２２】
この構成の車輪用軸受によると、第１のシール板１１の立板部１１ｂに、磁性体粉の混入された弾性部材１４が加硫接着され、周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓが形成されているため、この弾性部材１４と第１のシール板１１とでパルサリングとなる着磁エンコーダ２０が構成され、弾性部材１４に対面する磁気センサ１５で回転検出を行うことができる。
内外の部材１，２間のシールについては、第２のシール板１２に設けられた各シールリップ１６ａ〜１６ｃの摺接と、第２のシール板１２の円筒部１２ａに第１のシール板１１の立板部１１ｂの先端が僅かな径方向隙間で対峙することで構成されるラビリンスシール１７とで得られる。
【００２３】
スリンガとなる第１のシール板１１の立板部１１ｂには軸受内方側に凹む凹所１１ｂｂが設けられ、この凹所１１ｂｂにエンコーダ格子となる弾性部材１４が埋設されているので、回転側部材である内方部材１における第１のシール板１１の円筒部１１ａの嵌合部に錆が発生したとしても、その錆の成長により弾性部材１４が圧迫されることがなく、弾性部材１４の変形および磁性劣化を防止できる。したがって、磁気センサ１５による回転検出精度が維持される。
また、第１のシール板１１の立板部１１ｂに設けた凹所１１ｂｂの深さは、その第１のシール板１１の板厚よりも深くされているので、弾性部材１４の全体を凹所１１ｂｂ内に設けながら、弾性部材１４の肉厚を十分に得ることができる。そのため、弾性部材１４の軸方向に向く面の面積が小さくても、磁気特性を確保することができる。
第１のシール板１１の円筒部１１ａと立板部１１ｂとの間には、軸受外方側に突曲する湾曲部１１ｃが形成されていて、この湾曲部１１ｃの突出端面が回転側部材である内方部材１の端面と略同一平面内に位置させてあるので、内方部材１における第１のシール板１１の嵌合部に発生した錆が弾性部材１４に進展するのを阻止できる。湾曲部１１ｃは、第１のシール板１１の剛性を増大する補強効果を得ることもできる。
弾性部材１４の軸受外方側に向く端面は、回転側部材である内方部材１の端面と略同一平面内とされているので、この点でも、内方部材１における第１のシール板１１の嵌合部に発生した錆が、弾性部材１４に進展することが阻止される。
【００２４】
防錆性能を向上させるために、第１のシール板１１は、磁性体で、かつ防錆性を有する鋼板で形成するのが好ましい。このように磁性体で、かつ、防錆性を有する鋼板により第１のシール板１１を形成することにより、着磁エンコーダの磁気コアとなる第１のシール板１１において十分な磁束密度を確保できると共に、この第１のシール板１１と回転側部材である内方部材１との嵌合部での防錆性が向上する。
【００２５】
図４は、この発明の一実施形態を示す。上記提案例では、第１のシール板１１における円筒部１１ａと立板部１１ｂとの間に、軸受外方側に突曲する湾曲部１１ｃを形成したが、この実施形態では、上記湾曲部１１ｃに代えて、軸受外方側に突曲する折曲重合部１１ｄを形成し、その折曲重合部１１ｄの突出端面が回転側部材である内方部材１の端面と略同一平面となるようにする。
このように構成した場合、内方部材１における第１のシール板１１の嵌合部に発生した錆が弾性部材１４に進展することを折曲重合部１１ｄによって阻止することができる。また、折曲重合部１１ｄは、湾曲部１１ｃに比べて径方向の厚さが薄くて済み、そのためエンコーダ格子となる弾性部材１４の面積を大きく得ることができて、磁気特性の確保が容易となる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の車輪用軸受は、スリンガとなる第１のシール板の円筒部と立板部の間に軸受外方側に突曲する折曲重合部を有し、前記第１のシール板に加硫接着される弾性部材は、第１のシール板の立板部の軸方向外向きの面と前記折曲重合部との間で形成される凹所に、前記折曲重合部の突出端まで埋設したため、回転側の部材における第１のシール板の嵌合部に錆が発生したとしても、その錆の成長により弾性部材が圧迫されることがなく、エンコーダ格子となる弾性部材の変形および磁性劣化を防止できる。そのため、厳しい環境下で使用されても、エンコーダ格子の検出による回転検出精度が維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の基礎となる提案例にかかる車輪用軸受を設置した車輪支持装置の断面図である。
【図２】 そのエンコーダ格子となる弾性部材の部分正面図である。
【図３】 同車輪用軸受の部分断面図である。
【図４】 この発明の一実施形態にかかる車輪用軸受の部分断面図である。
【図５】 従来例の断面図である。
【図６】 他の従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…内方部材
２…外方部材
３…転動体
５…シール装置
１１…第１のシール板
１１ｂｂ…凹所
１１ｃ…湾曲部
１１ｄ…折曲重合部
１２…第２のシール板
１１ａ，１２ａ…円筒部
１１ｂ，１２ｂ…立板部
１４…弾性部材
１６ａ〜１６ｃ…リップ部
Ｎ，Ｓ…磁極

Claims (4)

1. 内方部材および外方部材と、これら内外の部材間に収容される複数の転動体と、上記内外の部材間の端部環状空間を密封するシール装置とからなり、
   上記シール装置が、上記内方部材と外方部材のうちの互いに異なる部材に各々取付けられた第１および第２の環状のシール板を有し、両シール板は、各々円周部と立板部とでなる断面Ｌ字状に形成されて互いに対向し、第１のシール板は上記内方部材および外方部材のうちの回転側の部材に嵌合され、立板部は軸受外方側に配されると共に、この立板部に磁性体粉が混入された弾性部材が加硫接着されて、この弾性部材は周方向に交互に磁極が形成され、第２のシール板は他の弾性部材が加硫接着されてこの弾性部材の一部として上記立板部に摺接する１枚のサイドリップと円筒部に摺接する２枚のラジアルリップとを一体に有し、この第２のシール板の円筒部と上記第１のシール板の立板部の先端とを僅かな径方向間隔をもって対峙させた車輪用軸受において、
   上記第１のシール板はステンレス製であって、その円筒部と立板部の間に軸受外方側に突曲する折曲重合部を有し、前記第１のシール板に加硫接着される弾性部材は、第１のシール板の立板部の軸方向外向きの面と前記折曲重合部との間で形成される凹所に、前記折曲重合部の突出端まで埋設し、上記２枚のラジアルリップは、互いに軸方向の内外に位置し、その内側のラジアルリップは先端が内側に向き、外側のラジアルリップは先端が外側に向き、上記第２のシール板に加硫接着された弾性部材は、第２のシール板の円筒部の内径面から先端外径面までを覆う先端覆い部を有することを特徴とする車輪用軸受。
2. 上記第１のシール板の立板部に形成された凹所の深さを、その第１のシール板の板厚よりも深くした請求項１に記載の車輪用軸受。
3. 上記折曲重合部の突出端面と上記回転側部材の端面とを略同一平面内に位置させた請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受。
4. 上記第１のシール板に加硫接着された弾性部材の軸受外方側に向く端面が、上記第２のシール板の円筒部の軸受外方側に向く端面に対して、略同一平面内に位置し、または僅かに軸受内方側に後退している請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車輪用軸受。

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