JP4225069B2 - センサ組立体、シール装置ならびに転がり軸受装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサ組立体、シール装置ならびに転がり軸受装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
転がり軸受に回転検出器を組み込んだものがある(特許文献1参照)。回転検出器は、ホール素子と、エンコーダ素子とからなる。ホール素子は、転がり軸受の外輪に取り付けられるシールリングに対して取り付けられている。エンコーダ素子は、転がり軸受の内輪に取り付けられている。この回転検出器は、ホール素子が内輪と一体のエンコーダ素子を検出して所定の電気信号を出力する。このホール素子から出力される電気信号を信号処理回路で処理することにより内輪の回転状態を認識する。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−197938号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、シールリングにホール素子を取り付けているため、ホール素子が故障したときに、シールリングごと取り外して交換する必要があるが、このシールリングは、外輪の肩部内周面に対してしめしろを有して嵌合されているために、取り外しにくい。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンサ組立体は、固定輪となる外輪部材に固定され、回転輪となる内輪部材の回転状態を検出するセンサ組立体であって、金属製環体と、前記内輪部材の外周面に固定される磁性体リングを検出する磁気センサと、前記磁気センサの外部を覆って前記金属製環体に一体化される樹脂製外装体とを含み、前記樹脂製外装体は、前記外輪部材の内周に圧入嵌合されるものであり、この樹脂製外装体の前記磁気センサの設置箇所から周方向に離れた円周等配4カ所に前記外輪部材からセンサ組立体を取り外すときに使用する取り外し治具が引っ掛けられる引っ掛け部が設けられている。
【0006】
この場合、センサ組立体を外輪部材から取り外すときに、センサ組立体の樹脂製外装体に設けてある引っ掛け部に対して取り外し治具を引っ掛けることができる。このため、取り外し治具でセンサ組立体を簡単に取り外せるようになる。
【0007】
本発明のシール装置は、固定輪となる外輪部材に固定される外輪側シールリングと、回転輪となる内輪部材に固定される内輪側シールリングとを組み合わせた構成であり、前記外輪側シールリングの外周に樹脂製外装体を介して磁気センサが一体化され、前記内輪側シールリングに磁性体リングが固定され、前記磁気センサにて前記磁性体リングを検出して前記内輪部材の回転状態を検出するようにしており、前記樹脂製外装体は、前記外輪部材の内周に圧入嵌合されるものであり、この樹脂製外装体の前記磁気センサの設置箇所から周方向に離れた円周等配4カ所に前記外輪部材から前記外輪側シールリングを取外すときに使用する取り外し治具が引っ掛けられる引っ掛け部が設けられている。
【0008】
このシール装置は、磁性体リングおよび磁気センサからなる回転検出器を一体的に組み込んだ構成であり、磁気センサを一体化してある外輪側シールリングを外輪部材から取り外すときに、取り外し治具を用いて簡単に行える。
【0009】
本発明の転がり軸受装置は、道面を有する回転輪となる内輪部材と、この内輪部材の外周に同心に配置されかつ前記内輪部材と対応する軌道面を有する固定輪となる外輪部材と、前記内輪部材および前記外輪部材の各軌道面間に介装した転動体と、前記内輪部材および前記外輪部材の間の隙間をシールするシール装置とを備える転がり軸受装置であって、前記シール装置は、前記外輪部材に固定される外輪側シールリングと、前記内輪部材に固定される内輪側シールリングとを組み合わせたものであり、前記外輪側シールリングの外周に樹脂製外装体を介して磁気センサが一体化され、前記内輪側シールリングに磁性体リングが固定され、前記磁気センサにて前記磁性体リングを検出して前記内輪部材の回転状態を検出するようにしており、前記樹脂製外装体は、前記外輪部材の内周に圧入嵌合されるものであり、この樹脂製外装体の前記磁気センサの設置箇所から周方向に離れた円周等配4カ所に前記外輪部材から前記外輪側シールリングを取り外すときに使用する取り外し治具が引っ掛けられる引っ掛け部が設けられている。
【0010】
この転がり軸受装置は、シール装置に対して磁性体リングおよび磁気センサからなる回転検出器を一体的に組み込んでおり、磁気センサを一体化してある外輪側シールリングを外輪部材から取り外すときに、取り外し治具を用いて簡単に行える。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1から図7に本発明の一実施形態を示している。この実施形態の転がり軸受装置1は、自動車の駆動輪側に用いられるものであり、図1において転がり軸受装置1の左側が車両アウタ側で、右側が車両インナ側である。
【0012】
車体側にナックル9を介して非回転に支持される外輪部材2に、それぞれ冠形保持器6で円周方向等配位置に配置された二列の玉(転動体の一例)4,5を介して、内輪部材3が軸心回りに回転自在に支持されている。
【0013】
外輪部材2の外周面には、径方向外向きに突出する支持フランジ21が形成されている。この支持フランジ21が取付けボルト10を介してナックル9に固定されることで、外輪部材2が非回転に支持される。
【0014】
内輪部材3は、ハブホイール31と、このハブホイール31とは別体でハブホイール31の胴部の車両インナ側に嵌着される筒状部材32とから構成されている。ハブホイール31の胴部の外周面の一部が車両アウタ側列の玉4の内輪軌道面として用いられ、筒状部材32の外周面が車両インナ側列の玉5の内輪軌道面として用いられ、外輪部材2の内周面に両列の玉4,5のための2つの外輪軌道面が形成されている。
【0015】
ハブホイール31の中心穴には、等速ジョイント(CVJ)の椀形外輪部材12に一体的に形成された軸部13がスプライン嵌合されている。軸部13の車両アウタ側端部にはナット14が螺着され、このナット14をハブホイール31の凹部33端面に対して締付けることで、両列の玉4,5に対して必要な予圧が付与されるとともに、椀形外輪部材12が内輪部材3に回転一体に組込まれた状態となる。
【0016】
ハブホイール31の外周面において車両アウタ側には、径方向外向きに突出したハブフランジ34が一体的に形成されている。ハブフランジ34に、ブレーキディスクロータならびに車輪が取付けられる。
【0017】
外輪部材2と内輪部材3の間の軸方向両側には、シール装置7,8が取り付けられている。これらのシール装置7,8は、環状軸受空間11内の潤滑剤が外部に漏れるのを防止するとともに、環状軸受空間11内に外部の泥水等が侵入するのを防止する。
【0018】
車両アウタ側のシール装置7は、外輪部材2に内嵌した環状芯金に、ハブホイール31に摺接するゴム製リップを接着した構成である。
【0019】
車両インナ側のシール装置8は、図3に示すように、外輪側シールリング81と、内輪側シールリング82とを組み合わせた構成であり、いわゆるパックシールと呼ばれるものである。
【0020】
外輪側シールリング81は、外輪部材2側に取り付けられるもので、環状芯金83に主リップ84と補助リップ85とを被着した構成である。環状芯金83は、軸方向に沿う円筒部83aと、円筒部83aの軸方向内端側を径方向内向きに屈曲してなる環状板部83bとを有している。
【0021】
内輪側シールリング82は、筒状部材32側に取り付けられるもので、環状芯金86に軸方向リップ87と径方向リップ88とを被着した構成である。環状芯金86は、軸方向に沿う円筒部86aと、円筒部86aの軸方向外端側を径方向外向きに屈曲してなる環状板部86bとを有している。
【0022】
なお、各リップ84,85,87,88は、ニトリルブタジエンラバー(NBR)などのゴムとされ、環状芯金83,86に対して加硫接着される。また、外輪側シールリング81の環状芯金83は、例えば非磁性ステンレス鋼などの非磁性材で形成されている。
【0023】
この実施形態では、上記車両インナ側のシール装置8に対して、内輪部材3(ハブホイール31および筒状部材32)の回転状態(回転位相、回転速度、回転数、回転方向など)を検出する回転検出器を組み込んでいる。
【0024】
上記回転検出器は、磁気センサとしての正逆検知センサ15と、磁性体リングとしてのパルサリング16とからなる。正逆検知センサ15は、外輪側シールリング81に対して、また、パルサリング16は、内輪側シールリング82に対してそれぞれ一体的に取り付けられている。
【0025】
具体的に、正逆検知センサ15は、外輪側シールリング81の外周面全周に積層される所定厚みの樹脂製外装体17内に埋設されている。この正逆検知センサ15と樹脂製外装体17と外輪側シールリング81とからなる組立体は、外輪側シールリング81を樹脂成形金型内にインサートするとともに、この外輪側シールリング81の外径側に正逆検知センサ15を浮かした状態でインサートしておいて、溶融した樹脂を前記金型内に注入することにより製作される。樹脂製外装体17は、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)などのエンジニアリングプラスチックとされる。また、樹脂製外装体17の円周所定位置には、車体の電子回路に接続されたハーネス(図示せず)が接続される雌型のコネクタ20が径方向外向きに突出する状態で一体に形成されている。このコネクタ20内にはピン19が設けられており、このピン19には正逆検知センサ15が信号線18を介して接続されている。さらに、樹脂製外装体17には、径方向外向きに延びるフランジ17aが設けられている。このフランジ17aは外輪部材2の車両インナ側の端面2bに対して当接する外径寸法に設定されている。
【0026】
パルサリング16は、内輪側シールリング82の環状板部86bの内側面に対して取り付けられている。このパルサリング16は、磁性粉末を含有したゴムを加硫成型して形成されるものであり、例えば周方向交互にN極とS極とを配列する形態で着磁されている。
【0027】
なお、上記正逆検知センサ15は、例えば、ホール素子や磁気抵抗素子などからなる円周方向に離れて配置した2個の磁気センサにて構成され、回転角度に加え回転方向の検出も行えるようになっている。2個の磁気センサの検出信号の位相関係を図4(A)(B)それぞれに示す。一方の磁気センサが図4(A)の矩形波信号を出力すると、他方の磁気センサは、図4(A)の矩形波信号に対して90度位相がずれた図4(B)の矩形波信号を出力する。このような矩形波信号を出力する関係に前記両磁気センサは配置される。そして、両磁気センサの矩形波信号の位相関係により、回転方向や回転速度が判断できるようになる。
【0028】
前記正逆検知センサ15とパルサーリング16との配置関係を図5を参照して説明する。すなわち、正逆検知センサ15の2個の磁気センサ22の配置間隔を互いの出力位相が90度となる間隔(λ/4)とする。ここで、パルサリング16の着磁ピッチはλである。着磁ピッチとはN極の周方向着磁長さとこれに隣り合うS極の周方向着磁長さとの合計長さである。パルサリング16は、内輪側シールリング82の環状芯金86の内周面において、正逆検知センサ15が当該パルサリング16の磁界の変化を検出可能な位置に固定されている。なお、正逆検知センサ15の感知方向(内径方向)と、パルサリング16の着磁方向(軸方向)は、互いに直交している。
【0029】
次に、上述したような車両インナ側のシール装置8の取り付け手順を説明する。外輪側シールリング81と内輪側シールリング82とを抱き合わせる形としておき、内輪側シールリング82の環状芯金86を筒状部材32の外周面の肩部32aに対して圧入嵌合しながら、外輪側シールリング81の樹脂製外装体17を外輪部材2の内周面の肩部2aに対して圧入嵌合する。このとき、外輪側シールリング81の樹脂製外装体17におけるフランジ17aを外輪部材2の車両インナ側の端面2bに当接させることにより外輪側シールリング81を位置決めする。このように外輪側シールリング81および内輪側シールリング82を取り付けた状態で、正逆検知センサ15はパルサリング16の磁束の変化を検出可能な位置に位置決めされる。
【0030】
また、転がり軸受装置1を車体のナックル9に固定するには、外輪部材2の車両インナ側端部をナックル9に内嵌し、外輪部材2の支持フランジ21をナックル9に取付けボルト10にて固定すればよい。なお、ナックル9の支持フランジ21への固定部以外は筒状に形成されているが、当該筒状部において車両アウタ側にはコネクタ20が挿通される切欠き91が形成されており、この切欠き91にコネクタ20が挿通される。このようにしてから、車体の電子回路に接続されたハーネス(図示せず)を正逆検知センサ15に接続する。すなわち、図示しないが、ハーネスにはその先端において上記雌型のコネクタ20に対して着脱可能な雄型のコネクタが設けられており、当該ハーネスのコネクタをコネクタ20に接続することで、正逆検知センサ15が車体の電子回路に接続される。
【0031】
次に、上記転がり軸受装置1の内輪部材3に関する回転検出動作を説明する。
【0032】
ナックル9に固定された外輪部材2に対し、内輪部材3を回転させると、内輪部材3と一体に回転するパルサリング16の各磁極が、図5で示すように正逆検知センサ15の2個の磁気センサ22に対して順次対向することになる。このとき、正逆検知センサ15に対するパルサリング16の対向状態がパルサーリング16の回転速度や回転方向に応じて変化すると、その変化に対応して正逆検知センサ15の各磁気センサ22からの矩形波信号の位相関係や位相の周期が変化する。したがって、このような両矩形波信号に対する信号処理を前記電子回路において施すことにより、内輪部材3の回転位相、回転速度、回転数、回転方向などを求めることができる。
【0033】
この実施形態では、正逆検知センサ15を一体化してある外輪側シールリング81を、図6および図7に示すような取り外し治具40を用いて簡単に取り外せるように工夫しているので、説明する。
【0034】
取り外し治具40は、胴体41と、胴体41の上下180度対向する位置に固定されるアーム42,42と、胴体41の中心に貫通状態で螺合されるねじ軸43とからなる。アーム42は、胴体41に固定される固定リンク42aと、固定リンク42aの先端に関節部を介して屈曲自在に取り付けられる可動リンク42bとからなる。この可動リンク42bの先端には、爪42cが設けられている。ねじ軸43の一端には、ハブホイール31の車両インナ側の端面に対して当接する当て板43aが一体に設けられており、また、ねじ軸43の他端には、回転操作つまみ43bが一体に設けられている。
【0035】
そして、外輪側シールリング81の樹脂製外装体17におけるフランジ17aの円周等配の4ヶ所に対して、上記取り外し治具40の爪42cが引っ掛けられる引っ掛け部として切り欠き17bを設けている。
【0036】
ここで、外輪側シールリング81を取り外す手順を説明する。つまり、樹脂製外装体17のフランジ17aに切り欠き17bを設けていると、外輪側シールリング81を外輪部材2の内周面肩部に対して取り付けた状態において、樹脂製外装体17のフランジ17aに設けてある切り欠き17bと、外輪部材2の車両インナ側端面との間に、凹みができる。そこで、図7に示すように、取り外し治具40の当て板43aをハブホイール31の車両インナ側の端面に対して当接させた状態で、前述した凹みに対して、取り外し治具40のアーム42,42先端の爪42c,42cを引っ掛けておいて、ねじ軸43をまわす。これにより、胴体41およびアーム42,42が図7の矢印方向に移動されるので、この胴体41と共に外輪側シールリング81が外輪部材2から引き抜かれて取り外されることになる。
【0037】
以上説明したように、外輪側シールリング81を取り外し治具40を用いて簡単に取り外せるので、外輪側シールリング81に一体化してある正逆検知センサ15が故障などしても、迅速かつ簡易に交換できるようになる。
【0038】
以下、本発明の他の実施形態や応用例を説明する。
【0039】
(1)正逆検知センサ15を一体化してある外輪側シールリング81については、図8および図9に示すように、樹脂製外装体17に対してコネクタ20を設けずにハーネス21を埋め込んで、このハーネス21の信号線21aを正逆検知センサ15に直接接続したタイプもある。なお、樹脂製外装体17の円周所定位置に対してハーネス21の折れ曲がりを防止するための凸部17cを径方向斜め外向きに突出する状態で設けている。このようなタイプの外輪側シールリング81についても、樹脂製外装体17に切り欠き17bを設ける点は上記実施形態と同じである。
【0040】
(2)本発明は、シール機能を持たない回転検出器も含む。例えば図示しないが、上記外輪側シールリング81についてその環状芯金83の環状板部83bおよびリップ84,85を無くしたもの(センサ組立体)とし、また、上記内輪側シールリング82についてそのリップ87,88を無くしたものとすることができる。このような構成の回転検出器でも、樹脂製外装体17に切り欠き17bを設ける点は上記実施形態と同じである。
【0041】
(3)正逆検知センサ15やパルサリング16の配置形態も特に限定されるものではない。さらに、磁気センサは、正逆検知センサ15に限らず、単に内輪部材3の回転速度を検出するセンサとすることができる。また、自動車の従動輪側に用いる転がり軸受装置も本発明に含まれる。
【0042】
(4)樹脂製外装体17に対して引っ掛け部(切り欠き17b)の形成位置も特に限定されない。例えば引っ掛け部は、樹脂製外装体17のフランジ17aの径方向の端面に対して凹みとして設けることもできる。
【0043】
【発明の効果】
本発明のセンサ組立体、シール装置、転がり軸受装置では、磁気センサを取り付けている部材(金属製環体、外輪側シールリング)を取り外し治具を用いて簡単に取り外すことができる。そのため、磁気センサの交換などを迅速かつ簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図
【図2】図1の一部を拡大して示す図
【図3】図1のシール装置を分離して示す斜視図
【図4】図1の正逆検知センサの検出信号の位相関係を示す図
【図5】図1の正逆検知センサの説明図
【図6】図3に示す外輪側シールリングを正面側から見た斜視図
【図7】図1の転がり軸受装置から外輪側シールリングを取り外すときの様子を示す側面図
【図8】本発明の他の実施形態に係る転がり軸受装置を示す断面図
【図9】図8の転がり軸受装置に用いる外輪側シールリングを正面側から見た斜視図
【符号の説明】
1 転がり軸受装置
2 外輪部材
3 内輪部材
8 車両インナ側のシール装置
81 外輪側シールリング
82 内輪側シールリング
15 正逆検知センサ(磁気センサ)
16 パルサリング(磁性体リング)
17 樹脂製外装体
17b 切り欠き(引っ掛け部)
Claims (3)
- 固定輪となる外輪部材に固定され、回転輪となる内輪部材の回転状態を検出するセンサ組立体であって、
金属製環体と、前記内輪部材の外周面に固定される磁性体リングを検出する磁気センサと、前記磁気センサの外部を覆って前記金属製環体に一体化される樹脂製外装体とを含み、前記樹脂製外装体は、前記外輪部材の内周に圧入嵌合されるものであり、この樹脂製外装体の前記磁気センサの設置箇所から周方向に離れた円周等配4カ所に前記外輪部材からセンサ組立体を取り外すときに使用する取り外し治具が引っ掛けられる引っ掛け部が設けられている、ことを特徴とするセンサ組立体。 - 固定輪となる外輪部材に固定される外輪側シールリングと、回転輪となる内輪部材に固定される内輪側シールリングとを組み合わせた構成であり、
前記外輪側シールリングの外周に樹脂製外装体を介して磁気センサが一体化され、前記内輪側シールリングに磁性体リングが固定され、前記磁気センサにて前記磁性体リングを検出して前記内輪部材の回転状態を検出するようにしており、前記樹脂製外装体は、前記外輪部材の内周に圧入嵌合されるものであり、この樹脂製外装体の前記磁気センサの設置箇所から周方向に離れた円周等配4カ所に前記外輪部材から前記外輪側シールリングを取外すときに使用する取り外し治具が引っ掛けられる引っ掛け部が設けられている、ことを特徴とするシール装置。 - 軌道面を有する回転輪となる内輪部材と、この内輪部材の外周に同心に配置されかつ前記内輪部材と対応する軌道面を有する固定輪となる外輪部材と、前記内輪部材および前記外輪部材の各軌道面間に介装した転動体と、前記内輪部材および前記外輪部材の間の隙間をシールするシール装置とを備える転がり軸受装置であって、
前記シール装置は、前記外輪部材に固定される外輪側シールリングと、前記内輪部材に固定される内輪側シールリングとを組み合わせたものであり、前記外輪側シールリングの外周に樹脂製外装体を介して磁気センサが一体化され、前記内輪側シールリングに磁性体リングが固定され、前記磁気センサにて前記磁性体リングを検出して前記内輪部材の回転状態を検出するようにしており、前記樹脂製外装体は、前記外輪部材の内周に圧入嵌合されるものであり、この樹脂製外装体の前記磁気センサの設置箇所から周方向に離れた円周等配4カ所に前記外輪部材から前記外輪側シールリングを取り外すときに使用する取り外し治具が引っ掛けられる引っ掛け部が設けられている、ことを特徴とする転がり軸受装置。
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