JP4645118B2 - センサ付き転がり軸受装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転センサを備えたセンサ付き転がり軸受装置に関する。

ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）を搭載する自動車用として、従動輪を回転自在に支持する転がり軸受装置（ハブユニット）に予め回転センサを取り付けた「センサ付き転がり軸受装置」が製造されている。この回転センサは、転がり軸受装置の外輪に取り付けられたカバーの内部に装着される（例えば、特許文献１参照。）。カバーにはコネクタが取り付けられ、このコネクタに回転センサのリード線が接続される。

近年、この回転センサとして、分解能に優れたレゾルバが注目されている。レゾルバは、モータと近似した、ステータとロータとを有する構造である。ステータは、リング状であってその内径側に多数の極歯を有する鉄心と、各極歯に巻装されたコイルとを備えている。このようなレゾルバを転がり軸受装置に設けるには、ステータを上記カバーに装着し、ロータを内輪側に設けることになる。ステータからは数本のリード線が導出されており、それらの端部はコネクタに接続される。このようなリード線は、途中の部分で安定して支持されなければ、回転部材に接触する恐れがある。そこで、リード線をカバーに対して固定的に取り付ける方法として、リード線やコネクタを、カバーと一体に樹脂モールドすることが考えられる。

特開平１１−１７４０６９号公報

しかしながら、レゾルバのステータは熱に弱く、モールドの熱で損傷を受けることがあり、その場合には出力信号が不正確になる。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、回転センサとしてレゾルバを採用したセンサ付き転がり軸受装置において、レゾルバに熱損傷を与えることなく、かつ、リード線を安定して支持することを目的とする。

本発明のセンサ付き転がり軸受装置は、内輪が回転輪となる転がり軸受装置と、前記転がり軸受装置の外輪に取り付けられたカバーと、前記カバーの内面に取り付けられたステータ及びこれと対向して前記内輪に設けられたロータを有して成り、当該内輪の回転センサであるレゾルバと、前記レゾルバから導出されるリード線を前記カバー内において所定の経路で案内支持するリード線支持部、及び、前記カバーに取り付けられ、前記リード線の端部が接続されるターミナルを絶縁支持するとともにこれを前記カバー内から外部へ導出するターミナル支持部、が互いに一体に形成されたコネクタユニットとを備えたものである。
上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受装置では、カバーに取り付けられるターミナル支持部と一体に形成されたリード線支持部により、レゾルバから導出されるリード線がカバー内において所定の経路で案内支持され、ターミナルに接続される。すなわち、樹脂モールドによらず、レゾルバ及びコネクタユニットをリード線と共にカバーに固定することができる。また、リード線が上記のように案内支持されることにより、当該リード線を、回転部材から離れた位置に安定して支持することができる。

また、上記センサ付き転がり軸受装置において、リード線支持部は、リード線の途中部をスペーサとともに凹部に押し込んで固定する支持部を有するので、リード線を、その途中でリード線支持部に固定することができ、リード線を固定してからターミナルとのはんだ付けを行うことができる。従って、リード線をターミナルにはんだ付けするとき、リード線に負荷がかからない。これにより、はんだが固化する前にリード線が外れる等の不具合が発生せず、作業効率が良い。

また、上記センサ付き転がり軸受装置において、ターミナル支持部は外形が楕円の筒状体であり、これを挿嵌させるための楕円の筒状部がカバーに形成されていてもよい。
この場合、楕円の筒状体であるターミナル支持部がカバーの楕円の筒状部に挿嵌されることにより、コネクタユニット全体がカバーに対して確実に回り止めされる構造となる。

また、上記センサ付き転がり軸受装置において、ターミナル支持部の一部を外部に露出させるカバーの出口部において、ターミナル支持部とカバーとの間に弾性を有するシールリングを密嵌させ、かつ、このシールリングの軸方向の動きを規制するシールリング係止部を、ターミナル支持部及びカバーに設けてもよい。
この場合、シールリング及びシールリング係止部によって、カバーに対するターミナル支持部の軸方向への抜け防止機能を実現するとともに、カバーとターミナル支持部との隙間からカバー内に雨水等が浸入することを防止できる。従って、センサ付き転がり軸受装置の防水性が向上する。

本発明のセンサ付き転がり軸受装置によれば、カバーに取り付けられるターミナル支持部と一体に形成されたリード線支持部により、レゾルバから導出されるリード線がカバー内において所定の経路で案内支持され、ターミナルに接続されるので、樹脂モールドによらず、レゾルバ及びコネクタユニットをリード線と共にカバーに固定することができる。従って、レゾルバに熱損傷を与えることがない。また、リード線が上記のようにして案内支持されることにより、当該リード線を、回転部材から離れた位置に安定して支持することができ、回転部材との接触を防止することができる。

一方、本発明のセンサ付き転がり軸受装置の製造方法によれば、レゾルバとコネクタユニットとがリード線を介して一つの組立体を構成し、カバーに装着されるので、樹脂モールドによらず、レゾルバ及びコネクタユニットをリード線と共にカバーに固定することができる。従って、レゾルバに熱損傷を与えることがない。また、リード線が上記のように案内支持されることにより、当該リード線を、回転部材から離れた位置に安定して支持することができ、回転部材との接触を防止することができる。さらに、リード線を途中で固定してからターミナルとの接続（例えばはんだ付け）を行うので、接続の際にリード線に負荷がかからない。これにより、リード線が外れる等の不具合が発生せず、接続の作業効率が良い。

図１は、本発明の一実施形態によるセンサ付き転がり軸受装置の断面図である。また、図２は、図１に示すセンサ付き転がり軸受装置の右側面図である。図１において、左側は車両アウタ側（車輪側）、右側は車両インナ側であり、当該センサ付き転がり軸受装置は、転がり軸受装置１００と、センサ装置２００とによって構成されている。この転がり軸受装置１００は、複列アンギュラ玉軸受タイプのものであり、外輪１と、内軸（ハブ）２と、内輪３と、複数の玉からなる転動体４，５と、これらの転動体４，５をそれぞれ保持する保持器６，７と、外輪１と内軸２との隙間に設けられたシール８と、内軸２に螺着されたナット９とを備えている。また、センサ装置２００は、外輪１に取り付けられた金属製のカバー１０と、カバー１０に取り付けられたレゾルバ１１のステータ１１ｓ及びコネクタユニット１２とを備えている。内輪３の右端部はステータ１１ｓに対向するロータ３ｒでもあり、ステータ１１ｓと共にレゾルバ１１を構成している。

上記外輪１は、車体側に固定される固定輪であり、その内周側には、複列の軌道１ａ，１ｂが形成されている。一方、回転輪は、内軸２及び内輪３である。内軸２の、軌道１ａに対向する箇所には、軌道２ａが形成されている。また、内輪３の、軌道１ｂに対向する箇所には、軌道３ｂが形成されている。

上記内軸２は、車両アウター側にインロー部２ｂ及び、車輪取付用のフランジ部２ｃを備えている。フランジ部２ｃには車輪等を固定するための４本のボルト１３が固定されている。また、内軸２の車両インナー側の端部には、ねじ部２ｄが形成されている。内輪３は、内軸２の右端近傍に形成された小径部２ｅの外周に嵌着され、ねじ部２ｄに螺着されるナット９を締め付けることにより、内軸２に固定されている。

上記カバー１０は、左方が大径の円筒部１０ａ、右方が小径の楕円形の筒状部１０ｂ（図２も参照。）である。円筒部１０ａの途中には、折り曲げと折り返しによって外側への環状突起１０ｃが形成されており、これは、カバー１０を外輪１の右端の円筒状部１ｃに挿入する際の位置決めの役目をする。カバー１０の円筒部１０ａの外径は、外輪１の円筒状部１ｃの内径に対して、雨水等の浸入を防止できる程度に圧入される寸法となっている。また、カバー１０の円筒部１０ａの左端内面には、端面から軸方向（転がり軸受装置１００の軸方向）に一定の長さの浅い凹部１０ｄが、全周にわたって形成されている。この凹部１０ｄの内径は、ステータ１１ｓを微圧入（微力で圧入）することができるように寸法調整されている。

レゾルバ１１は、バリアブル・リラクタンス型であり、磁気抵抗の変化により回転の検出を行う。このような磁気抵抗の変化を生じさせる構成として、例えば、ロータ３ｒの外周の輪郭を円形とし、その幾何的な中心を内輪３の回転中心から偏心させるか、又は、外周の輪郭を非円形（楕円等）にする。これにより、ステータ１１ｓの励磁電圧に対する出力電圧の位相差が内輪３の回転に対応したものとなり、回転検出が可能となる。

次に、コネクタユニット１２の構造について説明する。図３は、図１におけるカバー１０及びコネクタユニット１２の部分の拡大図である。また、図４は、コネクタユニット１２を垂直面で切った状態の斜視図である（但し、リード線１４等の全体が見えるように図３とは断面を少しずらしている。）。図３及び図４において、コネクタユニット１２は、コネクタとしての本体部であるターミナル支持部１２Ａと、ステータ１１ｓから導出される複数本（ここでは６本とする。）のリード線１４を案内し、かつ、支持するリード線支持部１２Ｂとを備え、これらが互いに一体に、樹脂により形成されたものである。

ターミナル支持部１２Ａは、端面から見た形状が楕円に近似した横長の筒状体１２０と、その途中を内部で仕切る隔壁１２１と、隔壁１２１に対して垂直に一体形成された支持体１２２と、横一列に並び、隔壁１２１及び支持体１２２を貫通して絶縁支持された６本のターミナル１２３とを備えている。筒状体１２０には図示しないプラグが挿入され、それにより、プラグ側の電極とターミナル１２３との電気的接続が成されるようになっている。また、筒状体１２０の基端側は先端側より肉厚に盛り上がっており、その外周にはＯリング１５を装着するための楕円状の周溝１２０ａと、楕円状の止め輪１６（図２，図３）を装着するための楕円状の周溝１２０ｂとが形成されている。

一方、リード線支持部１２Ｂは、筒状体１２０の端面と直交するように一体化して形成された第１支持部１２４と、この第１支持部１２４の両側面から立ち上がって一体に形成された第２支持部１２５とを備えている。図５は、図４におけるＶ矢視方向からコネクタユニット１２を見た斜視図である。図５において、第２支持部１２５の内側（転がり軸受装置側）部分はステップ状であり、かつ、内周面が、ナット９（図１）との距離を確保すべく円弧状に形成されている。第１支持部１２４には、薄い樹脂板からなる保護カバー１２６が着脱可能に嵌め込まれている。

図３，図４に戻り、第２支持部１２５の外側部分には凹部１２５ａが設けられており、ここにリード線固定用の樹脂製のスペーサ１２７が差し込まれる。また、図４において、円弧状に湾曲した曲面である天板部１２５ｃは、リード線１４を沿わせる台座の役目をする。スペーサ１２７はステータ１１ｓに近接した位置にあり、その間の距離は、コネクタユニット１２とステータ１１ｓとを６本のリード線１４で相互に支持することができるように、極力短く設計されている。また、天板部１２５ｃがリード線１４に沿っていることは、リード線１４の屈曲防止効果があり、上記相互の支持剛性を高める。さらに、天板部１２５ｃが円弧状に湾曲した曲面であることにより、これに沿うリード線１４も横一直線ではなく、円弧状に湾曲した曲面を形成するように並ぶ。このことは、リード線１４の屈曲防止に寄与する。

図７は、上記スペーサ１２７のみを示す正面図である。スペーサ１２７の両面にはリード線１４を位置決めする浅い案内溝１２７ａが形成されており、案内溝１２７ａにリード線１４を合わせて、リード線１４ごとスペーサ１２７を差し込むと、各リード線を、対応する案内溝１２７ａに入れた状態で凹部１２５ａ（図３，図４）に固定することができる。また、スペーサ１２７の両側部には係合片１２７ｂが形成されており、スペーサ１２７を凹部１２５ａに差し込むと、係合片１２７ｂの先端部が第２支持部１２５の側面に形成された孔１２５ｂ（図５）に係合してスペーサ１２７の抜け止めとなる。

図６は、図５から上記保護カバー１２６を外した状態を示す斜視図である。第１支持部１２４にはリード線１４を収める溝１２４ａ付きの案内部１２４ｂが形成されている。この案内部１２４ｂには、リード線１４の線間を確実に隔てるための突起１２４ｃも設けられている。各リード線１４の被覆をむいた端部の導体部分は、先端がフォーク状に割れたターミナル１２３に挟み込まれて仮固定された後、はんだ付けされる。第１支持部１２４の下方に設けられている突起１２４ｄ及びストッパ１２４ｅは、保護カバー１２６を係止するために設けられている。

次に、上記のように構成されるコネクタユニット１２及びステータ１１ｓをカバー１０に取り付け、さらに、そのカバー１０を外輪１に取り付ける手順について説明する。
まず、図４において、ステータ１１ｓから導出されている６本のリード線１４を、スペーサ１２７の溝１２７ａに沿わせながら、凹部１２５ａにリード線１４ごとスペーサ１２７を差し込み、リード線１４の途中部分を固定する。このとき、スペーサ１２７からステータ１１ｓまでのリード線１４の長さが所定の長さになるように留意する。次に、リード線１４を第２支持部１２５の外側に沿わせて下方へ引き出し、長さをそろえて末端をカットし、所要長さ分だけ被覆をむく。そして、図６に示すように、各リード線１４を第１支持部１２４の溝１２４ａに入れ、突起１２４ｃの間を通しながらターミナル１２３に前述の要領で仮固定し、はんだ付けする。その後、保護カバー１２６（図５）を取り付ける。このようにして、コネクタユニット１２と、リング状のステータ１１ｓとがリード線１４を介して互いに結ばれ、一つの組立体を構成した状態となる。

次に、図３において、ターミナル支持部１２Ａの周溝１２０ａにＯリング１５を装着したコネクタユニット１２及びステータ１１ｓを、カバー１０に装着する。最初にコネクタユニット１２の筒状体１２０をカバー１０の筒状部１０ｂに挿入し、最終的にＯリング１５の部分が筒状部１０ｂに押し込まれるのとほぼ同時に、ステータ１１ｓを円筒部１０ａの端部に微圧入する。その後、止め輪１６を装着し、コネクタユニット１２がカバー１０から抜けないように固定する。こうして、コネクタユニット１２及びステータ１１ｓがカバー１０に固定される。最後に、この組立体としてのカバー１０を、図１に示すように、環状突起１０ｃが円筒状部１ｃの端面に当接するまで外輪１に圧入し、取り付け完了である。

上記の構成によれば、カバー１０に取り付けられるターミナル支持部１２Ａと一体に形成されたリード線支持部１２Ｂにより、レゾルバ１１（ステータ１１ｓ）から導出されるリード線１４がカバー１０内において図３，図４に示す所定の経路で案内支持され、ターミナル１２３に接続される。すなわち、樹脂モールドによらず、レゾルバ１１及びコネクタユニット１２をリード線１４と共にカバー１０に固定することができる。従って、レゾルバ１１に熱損傷を与えることがない。また、リード線１４が上記のようにして案内支持されることにより、当該リード線１４は、回転するナット９や内軸２から離れた位置に安定して支持され、これらとの接触を防止することができる。

また、リード線１４を、その途中で固定することができる構造であるので、スペーサ１２７を用いてリード線１４をリード線支持部１２Ｂの第２支持部１２５（凹部１２５ａ）に固定してからターミナル１２３との接続を行うことができる。従って、リード線１４をターミナル１２３にはんだ付けするとき、リード線１４に負荷がかからない。そのため、はんだが固化する前にリード線１４が外れる等の不具合が発生せず、作業効率が良い。
さらに、カバー１０の外輪１への圧入並びに、Ｏリング１５及びシール８の存在によって、各軌道面（１ａ，２ａ，１ｂ，３ｂ）やカバー１０内への雨水等の浸入が防止され、一定の防水性が確保される。

また、上記の構成においては、楕円の筒状体であるターミナル支持部１２Ａがカバー１０の楕円の筒状部１０ｂに挿嵌されることにより、コネクタユニット１２全体がカバー１０に対して確実に回り止めされる。従って、回り止めのキーやキー溝等を設ける必要がなく、組立が簡単である。

なお、上記のセンサ装置２００においては、Ｏリング１５によって、カバー１０の外部から、カバー１０とターミナル支持部１２Ａとの隙間を通って雨水等が浸入することを防止している。この防水性能をさらに向上させた他の構成について、図８を参照して説明する。図８は、図３と同様の断面図であるが、カバー１０の筒状部１０ｂの先端形状が、図３とは異なっている。また、図３の止め輪１６に代えてシールリング１７が用いられている点で異なっている。

図８において、ターミナル支持部１２Ａの一部を外部に露出させるカバー１０の出口部１０ｅは、筒状部１０ｂから一旦径方向外側へ拡がった後、軸方向に少し延びている。これにより、出口部１０ｅの内側には、シールリング１７の軸方向左方への動きを規制するシールリング係止部１０ｅ１が形成されている。出口部１０ｅは、筒状部１０ｂと同様に、楕円形状である。一方、シールリング１７は弾性体（好ましくは十分な弾性を有する樹脂又はゴム）からなり、図８に示すようなＬ字状断面を有する。また、全体形状は、図９に示すような楕円リングであり、同様の楕円状である周溝１２０ｂに嵌着される。周溝１２０ｂはターミナル支持部１２Ａ側のシールリング係止部であり、周溝１２０ｂに嵌着されたシールリング１７は、軸方向の左右両方向にその動きが規制される。

上記シールリング１７の内周楕円形状は、周溝１２０ｂの外周楕円形状より若干小さく、従って、周溝１２０ｂに嵌着されたシールリング１７は周溝１２０ｂに対する緊迫力を生じる。さらに、シールリング１７の外周楕円形状は、上記出口部１０ｅの内周楕円形状より若干大きく、従って、出口部１０ｅの内周面１０ｅ２に嵌着されたシールリング１７は当該内周面１０ｅ２に対する緊迫力を生じる。このようにしてシールリング１７を、ターミナル支持部１２Ａとカバー１０との間に密嵌させることにより、ターミナル支持部１２Ａとカバー１０との間で防水性が確保され、雨水等の浸入を防止することができる。従って、Ｏリング１５のみの場合よりも、防水性を向上させることができる。また、この場合、Ｏリング１５を省略することも可能となり、Ｏリング１５を省略すればコスト低減にも寄与する。

上記シールリング１７は、コネクタユニット１２及びステータ１１ｓをカバー１０に装着した後、図８の右方からターミナル支持部１２Ａに外挿し、弾性変形させながら押し込むことにより、図８に示す状態に嵌着させることができる。この状態では、ターミナル支持部１２Ａがカバー１０に対して左方向へ移動しようとしても、ターミナル支持部１２Ａに係止されたシールリング１７がカバー１０のシールリング係止部１０ｅ１に当接して当該移動は規制される。すなわち、シールリング１７は、図３の構成における止め輪１６と同様に、カバー１０に対してターミナル支持部１２Ａが軸方向左方へ抜けることを防止する抜け防止機能を実現している。

なお、シールリング１７の押し込みを容易にするために、図１０に示すように、出口部１０ｅの内周面１０ｅ２及び、これに接するシールリング１７の外周面を、外側（図の右側）に向かって拡径する円錐面状に形成してもよい。この場合、周溝１２０ｂに嵌め込まれる前の、外方へ膨張した状態のシールリング１７の外周面を、円錐面状に傾斜した内周面１０ｅ２に沿わせて無理なく挿入し、図示の位置に嵌着させることができる。

本発明の一実施形態によるセンサ付き転がり軸受装置の断面図である。 図１に示すセンサ付き転がり軸受装置の右側面図である。 図１におけるカバー及びコネクタユニットの部分の拡大図である。 垂直面で切った状態のコネクタユニットの斜視図である。 図４におけるＶ矢視方向からコネクタユニットを見た斜視図である。 図５に示すコネクタユニットから保護カバーを外した状態を示す斜視図である。 コネクタユニットのスペーサのみを示す正面図である。 図３の構成よりも、防水性能を向上させた他の構成によるカバー及びコネクタユニットの部分の拡大図である。 図８の構成に使用されるシールリングの斜視図である。 図８の構成の変形例であり、カバーの端部近傍を拡大した断面図である。

符号の説明

１ 外輪
３ 内輪
３ｒ ロータ
１０ カバー
１０ｂ 筒状部
１０ｅ 出口部
１０ｅ１ シールリング係止部
１１ レゾルバ
１１ｓ ステータ
１２ コネクタユニット
１２Ａ ターミナル支持部
１２Ｂ リード線支持部
１４ リード線
１００ 転がり軸受装置
１２０ｂ 周溝（シールリング係止部）
１２３ ターミナル
１２５ 第２支持部
１２５ａ 凹部
１２７ スペーサ

Claims (3)

1. 内輪が回転輪となる転がり軸受装置と、
   前記転がり軸受装置の外輪に取り付けられたカバーと、
   前記カバーの内面に取り付けられたステータ及びこれと対向して前記内輪に設けられたロータを有して成り、当該内輪の回転センサであるレゾルバと、
   前記レゾルバから導出されるリード線を前記カバー内において所定の経路で案内支持するリード線支持部、及び、前記カバーに取り付けられ、前記リード線の端部が接続されるターミナルを絶縁支持するとともにこれを前記カバー内から外部へ導出するターミナル支持部、が互いに一体に形成されたコネクタユニットとを備え、
   前記リード線支持部は、前記リード線の途中部をスペーサとともに凹部に押し込んで固定する支持部を有することを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
2. 前記ターミナル支持部は外形が楕円の筒状体であり、これを挿嵌させるための楕円の筒状部が前記カバーに形成されている請求項１記載のセンサ付き転がり軸受装置。
3. 前記ターミナル支持部の一部を外部に露出させる前記カバーの出口部において、前記ターミナル支持部と前記カバーとの間に弾性を有するシールリングを密嵌させ、かつ、このシールリングの軸方向の動きを規制するシールリング係止部を、前記ターミナル支持部及び前記カバーに設けた請求項１記載のセンサ付き転がり軸受装置。

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