(57)【要約】【課題】転がり軸受ユニットの軸方向一端側開口を隠蔽するカバーにおいて、複雑な形状でも軽量安価に製作できる構造とする。【解決手段】転がり軸受ユニット１００の外輪１の軸方向一端側開口１ａの内周縁に対して嵌合装着されて取り付けられるカバー１１を、外輪１の素材と近似した線膨張係数を有する樹脂で構成する。これにより、カバー１１の軽量化と成形時の低コスト化を図りつつ、温度変化によるカバー１１の抜けや割れを防止できる。【選択図】　図１
2004044664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材で作られる外輪部材と、
前記外輪部材と同心に配置された内輪部材と、
前記両部材の環状空間に設けられた複数の転動体と、
前記外輪部材の軸方向一端側開口の内周縁に対して嵌合装着されて前記外輪部材の内径部を外部から隠蔽するカバーとを含み、
前記カバーは、前記外輪部材と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にして作られている、ことを特徴とする転がり軸受ユニット。
【請求項２】
前記カバーは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を素材にして作られている、ことを特徴とする請求項１の転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する産業上の利用分野】
本発明は、転がり軸受ユニットに係り、特には、自動車や鉄道車両等の車体に車輪を回転自在に支持するのに適した転がり軸受ユニットに関する。
【０００２】
【従来技術】
このような転がり軸受ユニットは、一般に、車体側に固定され内周面に複列軌道面を有する外輪部材と、この外輪部材の内径側において該外輪部材と同心に配置されるとともに外周面に複列軌道面を有し回転自在とされた内輪部材と、前記両部材の両各列の軌道面間に転動自在に介装された複列の転動体とを備える。このようなタイプの転がり軸受ユニットには、外輪部材の車両インナー側開口にその内径部を隠蔽する金属製カバーを取り付けて該開口から泥水やその他が侵入するのを防止する構造としたものがある。
【０００３】
ところで、アンチロックブレーキやトラクションコトンロールなどでは車輪の回転速度を検出する必要があるため、この種の検出を行うための転がり軸受ユニットでは、センサとパルサリングとからなる回転検出装置が取り付けられる。この場合、パルサリングを回転側である内輪部材に固定し、センサは、固定側である金属製カバーに取り付けるようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような回転検出装置において、センサとパルサリングとを軸方向で対向させる必要がある場合、センサが取り付けられる金属製カバーには、センサをパルサリングに対して軸方向で位置決めするためのセンサ位置決め部分を作る必要がある。しかしながら、最近のセンサ位置決め部分の形状の複雑化に対応させて、金属製カバーを金型を用いて作ろうとするとその製作コストは高くつくものとなる。そのうえ、金属製カバーそれ自体も形状の複雑化に伴いセンサの取り付け上の安定性を図るうえからその肉厚も厚肉化して重量化している。
【０００５】
このような課題に加えて、金属製カバーを、それよりも肉厚の鋼材で作られる外輪部材の車両インナー側開口の内周縁に対して嵌合装着により取り付ける場合には特に次の課題が指摘されている。
【０００６】
すなわち、鋼材で形成される外輪部材の線膨張係数が金属製カバーのそれより大きい場合、温度上昇に伴ない外輪部材の方が金属製カバーより熱膨張量が大きくなる結果、外輪部材の内径部が径方向外側へ拡径して金属製カバーが外輪部材から抜けやすくなる。また、それとは逆に、外輪部材の線膨張係数が金属製カバーのそれより小さい場合、温度低下に伴ない外輪部材の方が金属製カバーよりも熱収縮量が大きいから、外輪部材の内径部が径方向内側へ縮径して金属製カバーが割れやすくなる。そのため、外輪部材に対する金属製カバーのしめしろやはめあいの調整や設定が難しく、金属製カバーの取り付けに高いコストが余分にかかる、などの不具合が指摘される。
【０００７】
したがって、本発明は、複雑な形状でも軽量安価に製作できるカバー構造とし、かつ、温度変化に対しても安価な取り付け作業で割れにくく抜けにくい状態でカバーを外輪部材に取り付けられるようにすることを解決課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋼材で作られる外輪部材と、前記外輪部材と同心に配置された内輪部材と、前記両部材の環状空間に設けられた複数の転動体と、前記外輪部材の軸方向一端側開口の内周縁に対して嵌合装着されて前記外輪部材の内径部を外部から隠蔽するカバーとを含み、前記カバーは、前記外輪部材と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にして作られていることを特徴とする転がり軸受ユニットである。
【０００９】
本発明によれば、カバーが樹脂を素材にして作られているから、複雑な形状を有するカバーであってもそれに対応した金型の製作コストが低廉となるうえ、回転検出装置のセンサを安定して取り付けるためにカバーを厚肉化しても、カバーの重量増加を低く抑えることができる。
【００１０】
特に、本発明の場合、カバーの線膨張係数が外輪部材のそれと近似しているから、温度変化が生じたとき、外輪部材とカバーは同程度に膨張、収縮する。つまり、温度上昇により外輪部材が膨張して外輪部材の内径部が径方向外側へ拡径しても、カバーも同様に膨張してカバーの外径部が径方向外側へ拡径するため、カバーが外輪から抜けにくくなる。また、温度下降により外輪部材が収縮して外輪の内径部が径方向内側へ縮径しても、カバーも同様に収縮してカバーの外径部が径方向内側へ縮径するため、カバーが割れにくくなる。
【００１１】
ところで、前記カバーは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を素材にして作ることができる。
【００１２】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す縦断面図、図２は、図１の要部を示す断面図、図３は、外輪とカバーのしめしろを示す断面図である。これらの図において左側は軸方向の車両インナー側、右側は軸方向の車両アウタ側を示す。
【００１４】
これらの図に示される転がり軸受ユニット１００において、１は、外輪、２は、ハブ軸、３は、内輪、４，５は、玉、６，７は、保持器、８，９は、シール部材、１０は、ナット、１１は、カバーである。
【００１５】
外輪１は、外輪部材として、その内周面に軸方向２列の軌道面１２，１３を有する。外輪１はまた、外周面に車体の懸架装置に対して当該外輪部材を取り付けるための取付フランジ１４を有する。
【００１６】
ハブ軸２と内輪３は、共に内輪部材として外輪１と同心に配置される。ハブ軸２は、内輪部材を構成する軸部材として、車両アウタ側の外周面に車輪等をボルトで取り付けるためのハブフランジ１５を有する。ハブ軸２はまた、軸方向中間の外周面に軸方向一方列の玉４用の軌道面１６を有する。
【００１７】
内輪３は、軸部材であるハブ軸２の外周面に固定される筒部材として、外周面に軸方向他方列の玉５用の軌道面１７を有する。内輪３は、ハブ軸２に取り付けられたナット１０の締め付けによりハブ軸２の外周面に固定され、これによって、内輪３に予圧が付与されるようになっている。
【００１８】
玉４，５は、転動体として、外輪１の軌道面１２，１３と、ハブ軸２の軌道面１６および内輪３の軌道面１７との間で転動可能に複列に設けられている。以上の構成により、実施形態の転がり軸受ユニットは、複列外向きのアンギュラ玉軸受装置を構成する。
【００１９】
カバー１１は、外輪１の軸方向一端側開口１ａの内周縁に対して嵌合装着されて外輪１の内径部を外部から隠蔽する。
【００２０】
以上の構成を有する転がり軸受ユニットにおいては、まず、ハブ軸２に対して、車両アウタ側のシール部材８、玉４および保持器６が組み付けられ、その後、外輪１が組み付けられる。次いで、車両インナー側の内輪３と玉５と保持器７とからなる内輪組立体が、ハブ軸２に組み付けられた後、車両インナー側のシール部材９が組み付けられる。
【００２１】
本実施形態は、次の構成を有することに特徴を有する。すなわち、本実施形態においては、カバー１１が、外輪１の素材と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にして作られていることを特徴とする。
【００２２】
まず、カバー１１の具体的形状および外輪１に対する取り付け形態を説明する。
【００２３】
カバー１１は、外輪１の軸方向一端側開口１ａの内周の直径とほぼ同じ直径の円盤部２１と、円盤部２１の外周縁が屈曲されて車両アウタ側に向けて延びる円筒部２２とにより構成されている。円筒部２２の外周面の軸方向端部側に、径方向外側に突出するフランジ状の位置決め部２３が設けられいる。
【００２４】
このような形状のカバー１１は、円筒部２２の車両アウタ側の外周縁が外輪１の軸方向一端側開口１ａの内周縁に対してしまり嵌めにて嵌合装着されて取り付けられる。外輪１の車両インナ側の端縁部に、カバー１１の円筒部２２の位置決め部２３があてがわれてカバー１１は軸方向に位置決めされる。
【００２５】
このような形態で外輪１に取り付けられるカバー１１は、外輪１と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にしている。なお、外輪１とカバー１１の線膨張係数の近似の程度は、具体的に、温度が上昇する際に外輪１の膨張に伴ってカバー１１も同程度に膨張してカバー１１が外輪１から抜けない程度であるとともに、温度が下降する際に外輪１の収縮に伴ってカバー１１も同程度に収縮してカバー１１が割れない程度であるものとする。
【００２６】
たとえば、外輪１の材料をＪＩＳ規格のＳＵＪ２に特定したとき、ＳＵＪ２の線膨張係数α＝１．２５×１０−５Ｋ−１に対して、カバー１１に用いる樹脂の線膨張係数を、１．１×１０−５Ｋ−１＜α＜１．５×１０−５Ｋ−１とする。
【００２７】
以下、このようなカバー１１に好適な樹脂素材について説明する。
【００２８】
まず、外輪１の素材は、耐摩耗性、耐衝撃性、寸法安定性等の観点から、ＪＩＳ規格のＳ５５Ｃや、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼が用いられる。これら鋼材の各線膨張係数は、Ｓ５５Ｃで１．２×１０−５Ｋ−１、ＳＵＪ２で１．２５×１０−５Ｋ−１である。
【００２９】
カバー１１に好適な樹脂素材としては、これら鋼材の線膨張係数に近似した線膨張係数を有し、かつ吸湿、吸水による性状変化の少ない樹脂が好ましい。
【００３０】
そのような樹脂としては、合成樹脂、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）系合成樹脂などのエンジニアリングプラスチックが挙げられる。
【００３１】
特に、繊維強化ＰＰＳ樹脂は、線膨張係数が低いため寸法安定性に優れ、しかも１５０℃〜２００℃の高耐熱性を有し、さらには強度、剛性、靭性いずれにおいても優れた特性を示す。
【００３２】
たとえば、市販のガラス繊維強化ＰＰＳ樹脂（たとえば東洋紡（株）製　ＴＳ２０１，ＴＳ２０１ＨＳ，ＴＳ１０１等）を用いた場合、線膨張係数は１．２〜１．４×１０−５Ｋ−１と、外輪１の素材に近い値を示す。
【００３３】
ここで、カバー１１の重量について、従来例と同じ金属プレス製としたときと、ＰＰＳ製としたときとを比較した結果、金属プレス製では約５５ｇ、ＰＰＳ製では約３５ｇとなり、確実に軽量化が達成できることが判明している。
【００３４】
以上の構成に加えて、本実施形態では、図３に示すように、カバー１１と外輪１の車両インナ側開口１ａの内周面とのはめあいについて、カバー１１の外径をｒ１、外輪１の車両インナ側開口１ａの内周の直径をｒ２としたとき、しまり嵌めによる径方向の嵌合しめしろをｒ１−ｒ２＝φ０．２〜φ０．５ｍｍとする。さらに、図２に示すように、軸方向のはめあい長さＡを、Ａ＝３．５〜７．０ｍｍとする。
【００３５】
さらに、本実施形態では、外輪１の車両インナ側開口１ａの内周面の表面を平滑に仕上げることで、カバー１１との接触部分における接触密度を上げ、摩擦係数を増大させるようにする。具体的には、研磨仕上げにて、表面粗さを十点平均粗さＲｚで、６．３以下とする。
【００３６】
以上説明したような転がり軸受ユニット１００では、外輪１の軸方向一端側開口の内周縁に対して嵌合装着されて取り付けられるカバー１１の素材に樹脂を採用しているので、カバー１１の金型の製作コストを低減でき、また、カバー１１の軽量化が可能となる。また、カバー１１は、外輪１と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にしているので、温度変化が生じたとき外輪１とカバー１１は同程度に膨張、収縮する。つまり、温度上昇により外輪１が膨張し、外輪１の内径部が径方向外側へ拡径しても、カバー１１も同様に膨張し、カバー１１の外径部が径方向外側へ拡径するため、カバー１１が外輪１から抜けにくくなる。また、温度下降により外輪１が収縮し、外輪１の内径部が径方向内側へ縮径しても、カバー１１も同様に収縮し、カバー１１の外径部が径方向内側へ縮径するため、カバー１１が割れにくくなる。
【００３７】
また、カバー１１を構成する樹脂にガラス繊維強化ＰＰＳ樹脂を採用することにより、カバー１１の許容応力が向上する。そのため、温度下降したときに外輪１が径方向へ収縮したり、カバー１１に異物が衝突したときなどに、カバー１１の割れを防止することができる。
【００３８】
さらに、外輪１の車両インナ側開口１ａの内周面は、その平滑度を上げているので、カバー１１との接触部分における密度が高くなり、摩擦係数が増大するとともに、接触面での微少隙間が減少する。その結果、カバー１１が外輪１からより一層抜けにくくなるとともに、泥水などの浸入に対する密封性がより一層向上する。
【００３９】
図４は、本発明の実施形態２に係る転がり軸受ユニットを示す縦断面図である。図４おいて、図１から図３と対応する部分には同一の符号を付しており、その同一の符号に係る部分の詳しい説明は省略する。
【００４０】
転がり軸受ユニット２００は、内輪部材としてハブ軸２と等速ジョイント４０とを有する。この場合、等速ジョイント４０は、椀形外輪４１と外輪軸部４２とを含む。椀形外輪４１の内部詳細は省略する。等速ジョイント４０の外輪軸部４２は、転がり軸受ユニット２００の内輪部材の軸部材となり、ハブ軸２は、この外輪軸部４２の外周面に固定される筒部材を構成する。カバー１１は、ハブ軸２に対してその軸方向一端側の開口を覆うように取り付けられる。
【００４１】
この転がり軸受ユニット２００においても、外輪部材として外輪１、これと同心に配置された内輪部材としてハブ軸２および等速ジョイント４０の外輪軸部４２とを有する。この外輪１とハブ軸２との環状空間および外輪１と等速ジョイント４０の外輪軸部４２との環状空間それぞれに複数の転動体としての玉４，５が設けられる。
【００４２】
等速ジョイント４０の外輪軸部４２の軸方向一方側端部には、かしめ用の円筒部１６（図中の二点鎖線）が設けられ、この円筒部１６は、径方向外向きに変形させてハブ軸２の軸方向一方端面にかしめつけられる。
【００４３】
カバー１１は、ハブ軸２の軸方向一端側開口２ａの内周縁に対してしまり嵌めにて嵌合装着されて取り付けられる。
【００４４】
この実施形態２でも、カバー１１が、ハブ軸２の素材と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にして作られている。
【００４５】
カバー１１の素材の具体的構成および作用、効果は、実施形態１と同様である。
【００４６】
図５は、本発明の実施形態３に係る回転検出装置を取り付けた転がり軸受ユニットを示す縦断面図、図６は、図５の要部を示す断面図である。図５および図６において、図１から図３と対応する部分には同一の符号を付しており、その同一の符号に係る部分の詳しい説明は省略する。
【００４７】
図中の転がり軸受ユニット３００において、図１から図３に示す転がり軸受ユニット１００と異なる点は、回転検出装置３１が取り付けられている点である。
【００４８】
回転検出装置３１は、内輪３の回転速度を検出することで車輪の回転速度を検出するものであり、転がり軸受ユニット１００を使用する車両においてアンチロックブレーキやトラクションコトンロールを搭載する場合、その制御に必要となるものである。
【００４９】
回転検出装置３１は、パルサリング３２と、磁気センサ３３とから構成される。
【００５０】
パルサリング３２は、一方の内輪３の車両インナ側外周面に厚入して嵌着される上半分断面Ｌ字形の環状芯金３４と、この環状芯金３４の環状板部の車両インナ側端面に加硫接着などで固着された磁性体３５とから構成される。この磁性体３５は、磁性粉末を含有した合成ゴムあるいは合成樹脂からなり、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に同幅に着磁されている。
【００５１】
前記磁気センサ３３は、本体３６が軸方向に沿って車両インナ側からカバー１１を挿通するように取り付けられ、この本体３６の車両アウタ側の端部に取り付けられてパルサリング３２の磁性体３５の車両インナ側の端面、すなわち被検出面に径方向で対向する検出素子３７を有している。
【００５２】
この実施形態３でも、カバー１１が、外輪１の素材と近似した線膨張係数を有する樹脂を素材にして作られている。
【００５３】
カバー１１の形状、取付形態、素材および外輪１に対する取り付けのはめあいは、基本的に実施形態１と同様であるが、実施形態１と異なる点は、カバー１１に磁気センサ３３を取り付けてパルサリング３２に対して軸方向で位置決めするためのセンサ位置決め部１８が設けられている点である。
【００５４】
回転検出装置３１の精度向上の観点から、磁気センサ３３の正確な位置決めおよび耐振のため、センサ位置決め部１８を厚肉化して強度を確保している。
【００５５】
このような構成の転がり軸受ユニット３００では、カバー１１には回転検出装置３１の磁気センサ３３を取り付けるセンサ位置決め部１８を設けており、その分複雑な構成となっているが、このカバー１１を樹脂で構成しているため、このような複雑な形状に対しても金型を容易に起こすことができ、製作コストを低減できるとともに、回転検出装置３１の仕様が変更されるなど、カバー１１の形状変更を余儀なくされた場合も、これに容易に対応することができる。また、カバー１１のセンサ位置決め部１８を厚肉化しても、従来例のようにカバー１１を金属で構成する場合に比べて重量増加を低く抑えることができる。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００５７】
（その他の例）
本発明においては、図６に示すように、内輪３の車両インナ側端面にハブ軸２の円筒部１６をかしめつける構造の転がり軸受ユニット４００にも適用できる。
【００５８】
転がり軸受ユニット４００では、内輪３は、このかしめつけによりハブ軸２の外周面に固定され、これによって、内輪３に所要の予圧が付与されるようになっている。
【００５９】
このような転がり軸受ユニット４００では、例えば図１から図３に示す転がり軸受ユニット１００のように、ハブ軸２の車両インナ側端部にナット１０を螺合して内輪３を固定する場合に比べて、ナット１０の軸方向高さを考慮する必要がなく、カバー１１の軸方向寸法を小さくすることができる。したがって、転がり軸受ユニット４００全体の軸方向寸法を小さく抑えることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、転がり軸受ユニットの軸方向一端側開口を隠蔽するカバーが樹脂を素材にして作られているから、複雑な形状を有するカバーであってもそれに対応した金型の製作コストが低廉となるうえ、回転検出装置のセンサを安定して取り付けるためにカバーを厚肉化しても、カバーの重量増加を低く抑えることができる。
【００６１】
また、カバーの線膨張係数が外輪部材のそれと近似しているから、温度上昇により外輪部材が膨張し拡径しても、カバーも同様に膨張し拡径するため、カバーが外輪から抜けにくくなる。また、温度下降により外輪部材が収縮し縮径しても、カバーも同様に収縮し縮径するため、カバーが割れにくくなる。その結果、外輪部材に対するカバーのしめしろやはめあいの調整や設定が容易となり、カバーの取り付けコストが安価に済むようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す縦断面図
【図２】図１の要部を示す断面図
【図３】外輪とカバーのしめしろを示す断面図
【図４】本発明の実施形態２に係る転がり軸受ユニットを示す縦断面図
【図５】本発明の実施形態３に係る回転検出装置を取り付けた転がり軸受ユニットを示す縦断面図
【図６】図５の要部を示す断面図
【図７】本発明の他の実施形態に係る転がり軸受ユニットを示す縦断面図
【符号の説明】
１　　　　外輪
１ａ　　　軸方向一端側開口
１１　　　カバー
１００　　転がり軸受ユニット
【図１】
2004044664.tif 000003
【図２】
2004044664.tif 000004
【図３】
2004044664.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004044664.tif 000007
【図６】
2004044664.tif 000008
【図７】
2004044664.tif 000009