JP4576992B2 - 回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法 - Google Patents

回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法 Download PDF

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Description

この発明の製造方法の対象となる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する為に利用する。
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、転がり軸受ユニットを使用する。又、アンチロックブレーキシステム(ABS)やトラクションコントロールシステム(TCS)を制御する為には、上記車輪の回転速度を検出する必要がある。この為に使用する回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして、例えば特許文献1、2に記載されたものが、従来から知られている。このうちの特許文献1に記載された従来構造の場合には、静止輪である外輪の内端(軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で幅方向中央側を言う。反対に、車両への組み付け状態で幅方向外側を、軸方向に関して外と言う。本明細書全体で同じ。)部に嵌合固定したカバーにセンサを、このカバーに溶接固定したボルトを利用して支持固定している。又、特許文献2に記載された従来構造の場合には、金属製のカバーの一部に設けた有底の凹部に内嵌固定したナット或いはボルトを利用して、このカバーに対しセンサを支持固定している。
上述した様な従来構造のうち、上記特許文献1に記載された構造の場合には、カバーにボルトを溶接固定するのに伴って、このカバーが変形する可能性がある。そして、変形した場合には、センサとエンコーダとの位置関係を正確に規制する事が難しくなる等、回転速度検出を正確に行なう面から不利になる。又、特許文献2に記載された構造の場合には、金属製のカバーの一部に有底の凹部を形成し、この凹部内にナット或いはボルトを内嵌固定する作業が面倒で、コストが嵩む原因となる。
上述の様な事情に鑑みて、特願2004−151522号には、カバーに有害な変形が生じるのを防止して、回転速度検出を正確に行なえる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに関する発明(先発明)が開示されている。この先発明の場合、カバーの一部を塑性変形させてこのカバーに固定したナットと、センサを保持したホルダを挿通したボルトとを螺合し更に締め付ける事により、このカバーに対しセンサを固定している。この為、ナット或いはボルト等をカバーに溶接しなくて済む。又、上記先発明の場合、ナットをカバーに固定する作業は、このカバーを受板等の平面上に置いた状態で、ナットを押し付ける事で行なう為、このカバーに有害な歪みが生じる事もない。従って、特に面倒な調節作業を行なわなくても、エンコーダを構成する永久磁石等の被検出面と、センサの検出部との位置関係を、設計通りに正確に規制する事ができて、コストを嵩ませる事なく、回転速度検出を正確に行なえる。更に、カバーの一部に有底の凹部を形成し、この凹部内にナット或いはボルトを内嵌固定すると言った、面倒な作業が不要になり、この面からも、低コストで構成できる。
但し、上記先発明の場合には、雨天走行時や洗車時に、カバーとホルダとの隙間等から、このカバー内に雨水等が浸入する可能性がある。カバー内に入り込んだ雨水等は、このカバーに設けた水抜き孔により外部に排出できるが、カバーとして鋼製(例えばSPCC材製)のものを、このカバーに固定されるナットとして鋼製のものを、それぞれ使用した場合には、雨水等に曝らされる事で錆を生じさせる可能性がある。この様な錆の発生を防止する為に、カバー及びこのカバーに固定したナットに、全面(表裏両面)に亙って、カチオン電着塗装による防錆処理を施す事が考えられる。但し、この様にカチオン電着塗装を施した場合、このカチオン電着塗装による塗料が、ナットの雌ねじ部にも付着する可能性がある。この雌ねじ部に付着した塗料は、この雌ねじの内径(ピッチ円直径)を規定値よりも小さくして、上記ナットと、ホルダを固定する為のボルトとの締め付け作業を困難にする為、好ましくない。尚、上記雌ねじ部に塗料が付着する事を防止する為に、この雌ねじ部にマスキングを施す事が考えられるが、マスキングを施す作業が面倒であり、コストが嵩む原因となる。
実開平7−31539号公報 特許第3440800号公報
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ナットの雌ねじ部にマスキングを施す事なく、このナットをカバーに対して固定した後に電着塗装を施しても、このナットの雌ねじ部に電着塗装による塗料が付着しにくい構造を、低コストで実現できる製造方法を提供すべく発明したものである。
本発明の製造方法の対象となる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、前述した先発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットと同様に、静止輪と、回転輪と、複数個の転動体と、エンコーダと、鋼製のカバーと、挿入孔と、センサと、ホルダとを備える。
このうちの静止輪は、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない。
又、上記回転輪は、この静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する。
又、上記各転動体は、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に、転動自在に設けられている。
又、上記エンコーダは、上記回転輪の一部にこの回転輪と同心に固定されたもので、軸方向片側面、又は内周面或いは外周面等に設けた被検出面の特性を、円周方向に関して交互に(一般的には等間隔に)変化させている。
又、上記鋼製のカバーは、上記静止輪の一部に固定されている。
又、上記挿入孔は、上記カバーの一部に設けられている。
又、上記センサは、上記挿入孔を挿通した状態で上記カバーの一部に支持され、上記エンコーダの回転に伴って出力を変化させる。
又、上記ホルダは、上記センサを保持した状態で上記挿入孔に挿入する挿入部と取付フランジ部とを備えている。
又、上記カバーのうち、上記挿入部を上記挿入孔に挿入した状態で上記取付フランジ部の一部が対向する部分に、このカバーの内外両面を貫通する貫通孔を形成している。
そして、この貫通孔部分で上記カバーに対し、上記取付フランジ部の一部をこのカバーに支持固定する為の鋼製のナットが、このカバーのうちで上記貫通孔の内周面部分若しくはこの貫通孔の周囲部分との係合により固定されている。
更に、上記取付フランジ部の一部に形成された通孔を挿通したボルトを上記ナットに螺合し更に締め付ける事により、上記ホルダを上記カバーに対し支持固定している。
特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法は、上述の様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを製造すべく、上記ナットの表面に、上記カバーの貫通孔部分に対し固定する以前に、亜鉛メッキ処理を施す。そして、このナットを上記カバーに固定した後、このナットの雌ねじ部にマスキングを施す事なく、このカバーに電着塗装を施す。
上述の様に構成する本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法によれば、ナットの雌ねじ部にマスキングを施す事なく、このナットをカバーに対し固定した後に電着塗装を施しても、このナットの雌ねじ部に電着塗装による塗料が付着しにくくできる。従って、上記雌ねじ部にマスキングする工程を省略しても、上記ナットとホルダを固定する為のボルトとの締め付け作業が困難になる事がなくなり、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを、低コストで造れる
即ち、上記ナットには、上記カバーの貫通孔部分に対して固定される以前に、亜鉛メッキ処理(前処理又は後処理を含む)を施している。この為、このナットはその表面を被覆した亜鉛メッキ層(前処理又は後処理層を含む)により、上記カバーに比べて電気を通しにくくなる。従って、このカバーに対し上記ナットを固定し電着塗装を施すと、電気を通しにくいナット部分には殆ど電気が流れなくなり、このナット部分には塗料が付着しないか、付着しても僅かになる。この為、このナットと上記ボルトとの締め付け作業が困難になる事を防止できる。これに対して、電気を通し易いカバー部分には十分な塗料が付着する為、このカバーの防食性を確保できる。尚、上記ナットは、その表面を被覆した上記亜鉛メッキ層により防食性を確保できる。
図1〜7は、本発明の実施例1を示している。本実施例の製造方法の対象となる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、使用時にも回転しない静止輪である外輪1の内径側に、使用時に回転する回転輪であるハブ2を回転自在に支持している。そして、このハブ2の軸方向内端部に固定したエンコーダ3の回転速度を、上記外輪1に支持したセンサ4(図7参照)により検出自在としている。静止側周面である上記外輪1の内周面には、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道5、5を設けている。又、上記ハブ2は、ハブ本体6と内輪7とを組み合わせて成り、回転側周面であるこのハブ2の外周面で上記各外輪軌道5、5に対向する部分に、それぞれが回転側軌道である内輪軌道8、8を設けている。そして、これら各内輪軌道8、8と上記各外輪軌道5、5との間にそれぞれ複数個ずつの転動体9、9を、それぞれ保持器10、10により保持した状態で転動自在に設け、上記外輪1の内側に上記ハブ2を、回転自在に支持している。尚、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、上記複数個の転動体9、9として、図示の様な玉に代えて、テーパころを使用する場合もある。
又、上述の様な転がり軸受ユニットに回転速度検出装置を組み込むべく、上記内輪7の軸方向内端部で上記内輪軌道8から外れた部分の外周面に、上記エンコーダ3を外嵌固定している。このエンコーダ3は、それぞれが円環状に造られた、芯金11と永久磁石12とから成る。このうちの永久磁石12は、軸方向に亙って着磁されており、着磁方向は、円周方向に関して交互に、且つ、等間隔で変化させている。従って、被検出面である、上記永久磁石12の軸方向内側面には、S極とN極とが、交互に、且つ、等間隔で配置されている。
又、上記外輪1の内端開口部に、後述するカチオン電着塗装を施されたカバー13を、上記エンコーダ3を構成する永久磁石12の軸方向内側面に対向する状態で嵌合固定している。上記カバー13は、SPCCの如き軟鋼板に絞り加工等の塑性加工を施して成り、円筒部14の軸方向内端部を底板部15で塞いだ有底円筒状である。又、この円筒部14の先端部を上記外輪1の軸方向内端部に締り嵌めで内嵌する事により、上記カバー13をこの外輪1の軸方向内端部に固定している。又、上記底板部15の上部に、挿入孔16と貫通孔17とを設けている。このうちの挿入孔16は、上記エンコーダ3の回転速度を検出する為のセンサを保持したホルダ18の挿入部19(図7参照)を挿入する為のもので、上記底板部15の外径寄り部分(上端部分)で上記エンコーダ3と対向する部分に形成している。
又、上記底板部15の軸方向外側面のうちで上記貫通孔17の周囲部分に固定されるナット20として、その軸方向端面に、円環状の突出部21を突出形成したものを用いている(図5、6参照)。この突出部21の先半部(軸方向内半部)22の外径は、基半部(軸方向外半部)23の外径よりも大きくしており、この先半部22の外周面は、先端縁に向かうに従って小さくなる方向に傾斜した、先細テーパ面としている。又、上記先半部22の外周面には、ローレット加工により、微小な凹凸を形成している。この様な先半部22の先端縁の自由状態での外径d22は、上記貫通孔17の自由状態での内径R17よりも小さく、基端縁の自由状態での外径D22は、このR17よりも大きい(d22<R17<D22)。
本実施例の場合、上記ナット20を上記貫通孔17の周囲部分に固定する以前に、このナット20に亜鉛メッキ処理(電気亜鉛メッキ処理)を施す。この為、このナット20は、その表面を被覆した亜鉛メッキ層により防食性を有している。尚、上記亜鉛メッキ処理では、マスキング等の処理を行なわない。但し、上記亜鉛メッキ層の被膜厚さは限られたものであり、このナット20と、上記ホルダ18を前記カバー13に固定する為のボルト24(図7参照)との締め付け作業を実用上問題なく行なえる。
上述の様に、亜鉛メッキ処理を施された上記ナット20を、図6の(A)に示す様に、上記突出部21を上記貫通孔17の軸方向外端側開口に対向させた状態から、上記底板部15の軸方向外側面に、プレス加工機等により強く押し付ける。この押し付け作業の結果、上記突出部21が、この底板部15の一部で上記貫通孔17の内周面部分を塑性変形させながらこの貫通孔17内に、図6の(B)に示す様に、この底板部15の軸方向外側面と上記ナット20の本体部分の軸方向内端面とが当接するまで押し込む。この作業により、上記突出部21の先半部22が上記貫通孔17の内周面部分に食い込み、上記ナット20が前記カバー13の底板部15の軸方向外側面で上記貫通孔17を囲む部分に支持固定される。本実施例の場合、上記突出部21の表面硬度はHv550程度で、SPCC材製で硬度がHv100〜130程度である上記カバー13よりも十分に硬い。従って、このカバー13の一部を塑性変形させて、上記突出部21上記貫通孔17の内周面部分に食い込ませる事は、十分に可能である。又、本実施例の場合、上記底板部15の厚さは、0.8〜1.2mm程度であるが、この程度の厚さであっても、上記突出部21の軸方向寸法を適切に規制する事で、この突出部21を上記底板部15の軸方向内側面から出っ張らせる事なく、この底板部15に上記ナット20を固定できる。
次いで、上記ナット20の雌ねじ部25にマスキングを施す事なく、上記カバー13(及びこのカバー13に固定したナット20)に電着塗装を施す。本実施例に於いては、電着塗装の一種であるカチオン電着塗装(鉛フリー)を施している。この電着塗装は、電気的にプラスに帯電した塗料を含む低濃度の水溶液中に、塗装を施したい(防食性を高めたい)製品(本実施例の場合には上記カバー13)を浸し、対極との間に直流電流を流して行なう。この場合、上記製品側を陰極とし、対極側を陽極とする。そして、直流電流を流し続けると、上記プラスに帯電した塗料が陰極側に集まり、この陰極側の表面に塗膜を形成する。この塗膜はエポキシ系の不溶性樹脂(ポリマー)より成り、防食性を有する。
上述の様にして、上記カバー13及びこのカバー13に固定したナット20に対してカチオン電着塗装を施した場合、陰極側を構成するカバー13部分には多くの塗料が付着するのに対し、ナット20部分には殆ど塗料が付着しない。この理由は、以下の通りである。即ち、上記ナット20には、上記カバー13に対して固定される以前に、亜鉛メッキ処理が施されている。この為、このナット20は、その表面を被覆した、前処理又は後処理層を含む亜鉛メッキ層により、このナット20を固定した上記カバー13に比べて電気を通しにくくなる。従って、カチオン電着塗装を施すべく上記カバー13及びこのカバー13に固定したナット20に対して直流電流を流すと、電気を通しにくいこのナット20部分には殆ど電気が流れない。この為、このナット20(上記雌ねじ部25)には、塗料は付着しないか、付着しても極僅かになる。これに対して、カバー13部分には多くの電気が流れ、その表面を上記防食性を有する塗膜により覆われる。このカバー13は、雨水等に曝らされる可能性がある為、上記塗膜厚さを規制し、防食性を高めている。尚、本実施例の場合には、上記カチオン電着塗装を施す以前に、塗装下地処理としてリン酸亜鉛系化成処理を施し、防食性及び塗料の付着性を高めている。
上述の様にして、カチオン電着塗装を施した上記カバー13の上部に前記ホルダ18を、前記挿入孔16と上記貫通孔17並びに上記ナット20とを利用して、支持固定する。上記ホルダ18は、合成樹脂を射出成形して成るもので、前記挿入部19と取付フランジ部26とを備える。このうちの挿入部19は、上記挿入孔16の周縁部に形成した小円筒部27内にがたつきなく挿入自在な略円柱状である。この様な挿入部19の先端部には、前記永久磁石12の被検出面に対向し、この被検出面の特性変化に対応して出力を変化させるセンサ(センサ本体)を保持(包埋支持)している。又、上記取付フランジ部26は、上記挿入部19の基端部(軸方向内端部)にその基端部を結合したもので、その先端部には取付孔28を形成している。この取付孔28の中心と上記挿入部19の中心とのピッチは、上記挿入孔16の中心と上記貫通孔17の中心とのピッチに等しくしている。尚、上記小円筒部27の内周面にも上記カチオン電着塗装による塗料が付着するが、この内周面と上記挿入部19の外周面との間のシールはOリングにより図る為、上記小円筒部27の内径と上記挿入部19の外径との寸法差の許容値は比較的大きい。従って、上記小円筒部27の内周面に塗料が付着する事は、特に問題とはならない。
上述の様なホルダ18を上記カバー13に支持固定する際には、上記挿入部19を上記挿入孔16に挿入すると共に、上記取付孔28を上記貫通孔17に整合させる。そして、この取付孔28及び上記貫通孔17を、軸方向内側から外側に向けて挿通したボルト24を、上記ナット20に螺合し更に締め付ける。この状態で上記ホルダ18が上記カバー13に支持固定され、上記挿入部19の先端部に保持された上記センサが、上記永久磁石12の被検出面に、適正隙間を介して近接対向する。
上述の様な、本実施例の製造方法により造られる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの使用時には、前記外輪1の外周面に固設した静止側フランジ29を懸架装置に対して、図示しないボルトにより結合固定すると共に、前記ハブ2の外周面に固設した回転側フランジ30に車輪を、この回転側フランジ30に設けた複数本のスタッド31により固定する事で、上記懸架装置に対して上記車輪を回転自在に支持する。この状態で車輪が回転すると、上記挿入部19の先端部に保持されたセンサの近傍を、上記永久磁石12の被検出面に存在するS極とN極とが交互に通過する。この結果、上記センサを構成する、ホールIC、磁気抵抗素子等の磁気検出素子の特性が変化し、このセンサの出力が変化する。この様にしてセンサの出力が変化する周波数は、上記車輪の回転数に比例する。従って、このセンサの出力を図示しない制御器に送れば、ABSやTCSを適切に制御できる。
上述の様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを造る、本実施例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法の場合には、上記ナット20の雌ねじ部25にマスキングを施す事なく、このナット20をカバー13に対して固定し、その後にカチオン電着塗装を施しても、このナット20の雌ねじ部25に塗料が付着しにくくできる。従って、この雌ねじ部25にマスキングする工程を省略しても、上記ナット20と前記ホルダ18を固定する為のボルト24との締め付け作業が困難になる事がない。又、このホルダ18を所定位置に正確に取り付ける事ができて回転速度検出を正確に行なえる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを、低コストで造れる。又、本実施例の製造方法により造る、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの構造の場合には、雨天走行時や洗車時に上記カバー13内に入り込んだ雨水等をこのカバー13に設けた水抜き孔32により、外部に排出できる様にしている。この為、このカバー13内に上記雨水等が溜まる事もなく、更にこのカバー13及び上記ナット20をそれぞれ被覆した、上記カチオン電着塗装による塗膜及び亜鉛メッキ層の防錆効果により、錆が発錆する事もない。
図8、9は、本発明の実施例2を示している。本実施例の場合には、ナット20aの軸方向内端面に突出形成された突出部21aの外周面形状を、端縁(軸方向内端縁)に向かう程外径が大きくなる方向に傾斜したテーパ面としている。この様な突出部21aの自由状態での外径d21a は、貫通孔17の自由状態での内径R17と同じか、この内径R17よりも僅かに小さい(d21a ≦R17)。この様な突出部21aを設けた上記ナット20aをカバー13の底板部15の軸方向外側面に固定する際には、先ず、図9の(A)に示す様に、上記突出部21aを上記貫通孔17内に挿入する。次いで、上記ナット20aを上記底板部15に向け、プレス加工機等により強く押し付ける。この押し付け作業により、図9の(B)に示す様に、多角形の一種である正六角形とされた上記ナット20aの本体部分の軸方向内端部が、上記底板部15のうちで上記貫通孔17の周囲部分に沈入する。同時に、この貫通孔17の周縁部の肉が径方向内側に変位し、上記突出部21aの基端部に食い込む。この結果、上記ナット20aが上記底板部15に対し、ボルト24(図7参照)の締め付けの際にも(上記正六角形部分が上記底板部15に食い込んでいる為に)回転する事なく、不離に結合固定される。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例1と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
図10は、本発明の実施例3を示している。本実施例の場合には、ナット20bとして、突出部等を持たない、一般的なものを使用している。その代わりに、カバー13の底板部15に形成した貫通孔17aの周囲部分に、複数の(図示の例では3個の)舌片33、33を曲げ起こし形成している。これら各舌片33、33は、上記貫通孔17aの周縁部に、この貫通孔17aの周縁部から径方向外方に延びた状態で2本ずつ1組、合計で3組6本のスリット34、34の間部分を、軸方向外側に向け直角に折り曲げて成るものである。上記ナット20bは、軸方向内端面のうちの外径寄り部分を、上記底板部15の軸方向外側面のうちで上記貫通孔17aの周囲部分に突き当てた状態で、上記各舌片33、33により外周面と軸方向外端面とを抑え付ける事により、上記底板部15に対し不離に結合固定している。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例1〜2の何れかと同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
本発明の実施例1をセンサを省略した状態で示す断面図。 同じくナットをカバーに対して支持固定した状態を抜き出して示す断面図。 同じく、図2の右側から見た図。 同じく、図3のB−B断面図。 同じくカバーに支持固定するナットを示す斜視図。 同じくこのナットをカバーに支持固定する状態を工程順に示す、図1のA部に相当する拡大断面図。 同じく上記カバーにセンサを組み付けた状態を示す、図1の右上部に相当する断面図。 本発明の実施例2を示す、図5と同様の斜視図。 同じく、このナットをカバーに支持固定する状態を工程順に示す、図6と同様の拡大断面図。 本発明の実施例3を示す、図5と同様の斜視図。
1 外輪
2 ハブ
3 エンコーダ
4 センサ
5 外輪軌道
6 ハブ本体
7 内輪
8 内輪軌道
9 転動体
10 保持器
11 芯金
12 永久磁石
13 カバー
14 円筒部
15 底板部
16 挿入孔
17、17a 貫通孔
18 ホルダ
19 挿入部
20、20a、20b ナット
21、21a 突出部
22 先半部
23 基半部
24 ボルト
25 雌ねじ部
26 取付フランジ部
27 小円筒部
28 取付孔
29 静止側フランジ
30 回転側フランジ
31 スタッド
32 水抜き孔
33 舌片
34 スリット

Claims (1)

  1. 静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、この静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、上記回転輪の一部にこの回転輪と同心に固定された、その被検出面の特性を、円周方向に関して交互に変化させたエンコーダと、上記静止輪の一部に固定された鋼製のカバーと、このカバーの一部に設けられた挿入孔と、この挿入孔を挿通した状態で上記カバーの一部に支持され、上記エンコーダの回転に伴って出力を変化させるセンサとを備え、上記センサはホルダに保持されており、このホルダは、上記センサを保持した状態で上記挿入孔に挿入する挿入部と取付フランジ部とを備え、上記カバーのうち、上記挿入部を上記挿入孔に挿入した状態で上記取付フランジ部の一部が対向する部分に、上記カバーの内外両面を貫通する貫通孔が形成されており、この貫通孔部分でこのカバーに対し、上記取付フランジ部の一部をこのカバーに支持固定する為の鋼製のナットが、このカバーのうちで上記貫通孔の内周面部分若しくはこの貫通孔の周囲部分との係合により固定され、上記取付フランジ部の一部に形成された通孔を挿通したボルトを上記ナットに螺合し更に締め付ける事により、上記ホルダを上記カバーに対し支持固定した回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法であって、上記ナットの表面に、上記カバーの貫通孔部分に対し固定する以前に亜鉛メッキ処理を施してから、このナットを上記カバーに固定し、次いで、このナットの雌ねじ部にマスキングを施す事なく、このカバーに電着塗装を施す回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの製造方法。
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