(57)【要約】【課題】  温度変化があっても内部への水の浸入を防止できるセンサ付き転がり軸受装置を提供する。【解決手段】  外輪６と、内輪９と、転動体７と、前記内輪９に固定されたパルサリング１０と、外輪６に固定され樹脂を素材としたカバー部材２と、センサ１６が固定されかつ前記カバー部材２に取り付けられたセンサユニット３とが備えられ、カバー部材２に埋設されたナット５にセンサユニット３に挿通されたボルト５を螺合することで、カバー部材２にセンサユニット３が取り付けられてなるセンサ付き転がり軸受装置１において、ナット５の外周部５ｄに環状の溝部２０を形成することで、温度変化に応じて第一シール部３０又は第二シール部４０を形成する。  【選択図】      図１
2005233389.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、内輪と、前記内輪と外輪との間に設けた複数の転動体と、
前記内輪に固定され当該内輪の回転速度の被検知部としてのパルサリングと、
外輪に固定され樹脂を素材としたカバー部材と、
前記パルサリングに近接させるように配置された検知部としてのセンサが固定されかつ前記カバー部材に取り付けられるセンサユニットと、
金属を素材とし、前記カバー部材の内面側に底部の少なくとも一部を露出させた状態で当該カバー部材に埋設された袋ナットとを備え、
ボルトを前記センサユニットに形成された取付孔に挿通しつつ前記ナットに螺合することで、前記カバー部材に当該センサユニットが取り付けられてなるセンサ付き転がり軸受装置において、
前記ナットは、その外周部に周方向への溝部が形成されることにより当該溝部を挟んで軸方向に互いに対向する壁部と、前記溝部以外の外周面である最外部とを有し、前記溝部及び最外部と前記カバー部材とを互いに密接して構成していることで、前記壁部と当該カバー部材とが接する面に温度上昇によるカバー部材の膨張で第一シール部を構成し、前記最外部と当該カバー部材とが接する面に温度低下によるカバー部材の収縮で第二シール部を構成することを特徴とするセンサ付き転がり軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転速度を検出する回転検出器を備えた転がり軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転検出器を備えた転がり軸受装置として、例えば自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する軸受ユニットに回転検出装置を組み込んだものが既に提案されている（例えば特許文献１）。この軸受ユニットは、車輪に固定されたハブ、内輪、外輪、これらの間に介装された転動体、内輪に固定されたパルサリング、外輪に固定されたカバー部材、前記パルサリングに対向しカバー部材に取り付けられたセンサ等で構成されている。この構成により、車輪に繋がるハブの回転に伴って回転するパルサリングの回転速度をセンサにて検出し、車輪の回転速度を検出することができる。
【特許文献１】特開２００３−９７５８１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の軸受ユニットでは、外輪の内端面に、ＰＢＴ等の樹脂を素材とするカバー部材が固定されており、このカバー部材にセンサ等を取り付けるためのナットが埋設されている。カバー部材のモールド成形の際には、金型に対してナットを位置決めするためのピン部材が、ナットの底部に突き当たるように配置されている。したがって、その成形品にはピン孔が残る。
このようにして形成されたカバー部材において、温度上昇が起こった際、金属を素材としたナットに比べて樹脂を素材としたカバー部材の線膨張係数が大きいために、ナットの外周部とカバー部材との密着が弱くなり、そこに僅かではあるが隙間が形成されてしまう。このため、泥水等がこの隙間にしみ込み、さらにピン孔を通って軸受ユニットの内部へ浸入してしまうおそれがあった。このように、温度上昇などの温度変化が起こった場合、ナットとカバー部材との隙間から軸受ユニット内部への水の浸入が問題となっていた。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑み、温度変化があっても内部への水の浸入を防止できるセンサ付き転がり軸受装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、外輪と、内輪と、前記内輪と外輪との間に設けた複数の転動体と、前記内輪に固定され当該内輪の回転速度の被検知部としてのパルサリングと、外輪に固定され樹脂を素材としたカバー部材と、前記パルサリングに近接させるように配置された検知部としてのセンサが固定されかつ前記カバー部材に取り付けられるセンサユニットと、金属を素材とし、前記カバー部材の内面側に底部の少なくとも一部を露出させた状態で当該カバー部材に埋設された袋ナットとを備え、ボルトを前記センサユニットに形成された取付孔に挿通しつつ前記ナットに螺合することで、前記カバー部材に当該センサユニットが取り付けられてなるセンサ付き転がり軸受装置において、前記ナットは、その外周部に周方向への溝部が形成されることにより当該溝部を挟んで軸方向に互いに対向する壁部と、前記溝部以外の外周面である最外部とを有し、前記溝部及び最外部と前記カバー部材とを互いに密接して構成していることで、前記壁部と当該カバー部材とが接する面に温度上昇によるカバー部材の膨張で第一シール部を構成し、前記最外部と当該カバー部材とが接する面に温度低下によるカバー部材の収縮で第二シール部を構成することを特徴とするものである。
【０００６】
上記センサ付き転がり軸受装置によれば、金属を素材としたナットの外周部に溝部を形成し、このナットが樹脂を素材としたカバー部材に埋設されている。樹脂の線膨張係数が金属よりも大きいので、温度上昇の際にはナットの最外部とカバー部材との密着が弱くなり、その境界に隙間が形成されるものの、溝部に入り込んでいるカバー部材の膨張力により各壁部が当該カバー部材に押され、この面に第一シール部が形成される。一方、温度低下の際には前述の第一シール部の密着が弱くなる場合もあるが、最外部近傍のカバー部材の収縮により、最外部がカバー部材に押され、この面に第二シール部が形成される。したがって、温度変化によるカバー部材の膨張と収縮が繰り返されても、第一シール部及び第二シール部の少なくともいずれかでナットの外周部がシールされる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ナットの外周部に溝部を設けることで、主として温度上昇した際にシール性能を発揮する第一シール部と、主として温度低下した際にシール性能を発揮する第二シール部を形成したので、温度変化があっても内部への水の浸入を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明によるセンサ付き転がり軸受１の一実施形態を示す断面図であり、図２はカバー部材２に対してセンサユニット３がボルト４及びナット５で取り付けられている要部断面図である。図３は、図２の一部の拡大図である。センサ付き転がり軸受１は、車輪の懸架装置（図示せず）に固定されている外輪６と、複列の転動体７と、車輪に繋がるハブ８と、このハブ８の内側端部にかしめ止めされた内輪９と、内輪９の内側端部に設けたパルサリング１０と、外輪６の内側端部に固定されたカバー部材２と、このカバー部材２に取り付けられたセンサユニット３とを備えている。外輪内周には、複列の外輪軌道６ａが形成され、この外輪軌道６ａに対向するように、内輪９外周に形成された内側の内輪軌道９ａ、ハブ８上に形成された外側の内輪軌道８ａが形成されている。そして、これら外輪６や転動体７、内輪９，ハブ８等により複列の軸受を構成している。以下、懸架装置側（図１、図２左側）を内側、車輪側（図１、図２右側）を外側という。
【０００９】
このセンサ付き転がり軸受１は、フランジ１１で車輪の懸架装置に固定される外輪６に、複列の転動体７を介して内輪９及びハブ８を固定している。また、ハブ８の外側端部に設けたフランジ１２をハブボルト１３で車輪に固定することによって、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持している。
内輪９の内側端部の外周には断面Ｌ字形状のセンサロータ１４が固着されている。センサロータ１４は、外筒部１４ａと円盤部１４ｂとを有し、円盤部１４ｂにはフェライト等を素材としＳ極とＮ極を円周方向に交互に配置する環状のパルサリング１０が焼き付け等により固着されている。ハブ８の内側端部を覆うようにカバー部材２がＬ字形状の取付金具１７で外輪６の内側端部に固定されている。さらにこのカバー部材２にセンサユニット３がボルト４及びナット５で取り付けられている。
【００１０】
カバー部材２は、ほぼ円盤状に形成され、その径方向外側寄りには円柱状のセンサ支持部３ｂと同じ径を有する挿通孔２ａが形成され、そこから少し径方向内側寄りにナット５が埋設（インサート）されている。センサユニット３には、先端に検知部としてのセンサ１６が設けられた円柱状のセンサ支持部３ｂが、板状の本体部３ａから外側方向へ立設されている。さらに、センサユニット３をカバー部材２に取り付けるための取付フランジ３ｃが設けられ、この取付フランジ３ｃには、ボルト４を通す所要径の取付孔３ｄが形成されている。また、センサ支持部３ｂの反対側からはハーネス１９が導出されている。なお、カバー部材２及びセンサユニット３は樹脂を素材として形成されている。
【００１１】
カバー部材２の挿通孔２ａにはセンサユニット３のセンサ支持部３ｂが挿通されるとともに、取付孔３ｄに嵌合されたスリーブ１８にボルト４が挿通されている。図２（ａ）において、このボルト４の雄ねじ部４ａをナット５の雌ねじ部５ｂに螺合し、カバー部材２にセンサユニット３が取り付けられている。
上記構成により、センサ支持部３ｂに設けられたセンサ１６で車輪に繋がるパルサリング１０の回転（車輪の回転）を検出し、これをハーネス１９から車輪回転信号として出力している。
【００１２】
次に、上記ナット５の形状について詳細に説明する。図１及び図２において、袋ナット５は異形状に形成されている。カバー部材２に埋設されているナット５は、その開口部５ａがカバー部材２の内側端部に面一となっている。ナット５は、その内周部に雌ねじ部５ｂが形成され、ボルト４の雄ねじ部４ａが螺合できるようになっている。カバー部材２には、ナット５の底部５ｃからカバー部材の裏側（図２右側）にわたりナット５の径よりもかなり小さい径を有するピン孔２ｂが貫通形成されている。このピン孔２ｂはインサート成形の際、金型に設けられているピン部材により形成されたものである。このピン部材は、溶融状態にある樹脂の中でナット５を位置決めしたり、ナット５の底部５ｃと金型との間にその樹脂を回り込ませるために設けられているものである。
【００１３】
ナット５の外周部５ｄ（即ち雌ねじ部５ｂが形成されている裏側）には、周方向に環状の溝部２０が形成されている。このように、外周部５ｄは、小径な溝部２０とこの溝部２０以外の部分（即ち溝部２０の両側）である大径な最外部２１、２１により構成されている。溝部２０は、ナット５の軸方向のほぼ中央部に断面コの字形状で形成され、軸方向に沿う円筒状の溝底部２０ａと、その溝底部２０ａの両端部から径方向外側へ向かう互いに軸方向に対向するリング状の壁部２０ｂ、２０ｂとを有している。溝底部２０ａの長さは、ナット５の軸方向寸法の三分の一くらいの長さで形成され、壁部２０ｂ、２０ｂの長さは、ナット５の外周部５ｄから雌ねじ部５ｂにわたる厚み寸法の半分くらいの長さで形成されている。内側の最外部２１は、内側の壁部２０ｂの外周端からナット５の開口部５ａにわたっている。また、外側の最外部２１は、外側の壁部２０ｂの外周端からナット５の底部５ｃにわたっている。
【００１４】
インサート成形直後においては、ナット５の溝部２０と最外部２１、２１と底部５ｃ（ピン孔２ｂが当たる部分を除く）はカバー部材２を構成する樹脂Ａ（以下、樹脂Ａという）に密接されている（以下、この状態を密接状態という）。図２（ａ）は、基準となる所定温度より温度が上昇した際の状態を示し、同図（ｂ）は、逆に温度が低下した際の状態を示している。温度が上昇した際には最外部２１、２１と樹脂Ａとの境界に隙間Ｔ１が発生している。一方、温度が低下した際には溝部２０の壁部２０ｂ、２０ｂと樹脂Ａとの境界に隙間Ｔ２が発生している。これは、金属素材よりも樹脂素材の方が線膨張係数の値が数倍ほど大きく、膨張の程度に大きな差があるためである。ここで線膨張係数とは、１℃上昇する毎に膨張する長さ方向の割合を示すもので、測定した温度差と変位量の関係から各温度域において算出するものである。
【００１５】
温度の上昇過程においては、金属素材よりも線膨張係数の大きい樹脂素材の方が大きく膨張する。したがって、温度が上昇すると、最外部２１に接していた周囲の樹脂Ａは、膨張することにより最外部２１から離れて拡径方向（図３（ａ）上方向）に広がって密着が弱くなる。そして、最外部２１と樹脂Ａの境界に僅かではあるが隙間Ｔ１が形成される。一方、溝部２０に入り込んでいる樹脂Ａには外方向（図２（ａ）左右方向）に広がろうとする膨張力が生じるが、互いに軸方向に対向する壁部２０ｂにより阻まれるために樹脂Ａ内部に内部応力が生じる。この内部応力により、各壁部２０ｂ、２０ｂを樹脂Ａで押さえる力Ｃ１が働く。その結果、各壁部２０ｂ、２０ｂと樹脂Ａとが圧接する部分に第一シール部３０が形成される。
【００１６】
一方、温度の低下過程においては金属素材よりも樹脂素材の方が大きく収縮する。温度が上昇した状態から徐々に温度が低下してくると、溝部２０に入り込んでいる第一シール部３０を形成していた樹脂Ａの内部応力が徐々に小さくなり、無圧の密接状態を経て遂に当該第一シール部３０の密着が弱くなる。そして、さらに溝部２０に入り込んでいる樹脂Ａが溝部の中心方向へ収縮することで、当該樹脂Ａと壁部２０ｂとの密着性がなくなる。そして、第一シール部３０であった壁部２０ｂと樹脂Ａとの境界に僅かではあるが隙間Ｔ２が形成される。一方、温度の低下に従い、最外部２１から離れていた周囲の樹脂Ａは徐々に縮径方向へ収縮し、最外部２１との無圧の密接状態を越え、さらに縮径方向へ縮まろうとする。しかし、最外部２１に阻まれるために、今度は最外部２１近傍の樹脂Ａの内部に内部応力が生じる。この内部応力により、最外部２１，２１を樹脂Ａで押さえる力Ｃ２が働く。その結果、各最外部２１，２１と樹脂Ａとが圧接する部分に第二シール部４０が形成される。なお、無圧の密接状態ではナット５の外周部５ｄ全体が樹脂Ａに接している状態となり、その全面でシールがされているのであるが、この状態はかなり狭い温度範囲でしか維持されないため単なる通過点となる。
【００１７】
以上説明したように、温度が上昇した際には、主として第一シール部３０でシール性能が発揮され、温度が低下した際には、主として第二シール部４０でシール性能が発揮される。すなわち、温度の上昇あるいは温度の低下による樹脂の膨張・収縮があっても、少なくともナット５の外周部５ｄのいずれかの面（壁部２０ｂあるいは最外部２１）で第一シール部３０あるいは第二シール部４０のどちらかでシールされている状態となる。そのため、温度変化に関わらずナット５の外周部５ｄにおいて常時シールがされる。これにより、センサ付き転がり軸受装置１の周囲の温度変化に関わらず、センサユニット３の取付孔３ｄを伝わってきた泥水等が、ナット５の外周部５ｄとカバー部材２との境界にしみ込んで装置内部へ浸入することを防止できる。そのため、カバー部材２にピン孔２ｂが形成されていても、泥水等がこのピン孔２ｂにまで至らず、装置内部へ浸入しない。
【００１８】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、インサート成形の際、金型内にピン部材を設けずに、ナット５の底部５ｃがカバー部材２の裏側（図２右側）に露出されたものでもよい。また、溝部２０の寸法や形状を適宜変更してもよいし、ナット５の外周部５ｄに形成する溝部２０を２つ以上形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかるセンサ付き転がり軸受装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】カバー部材に対してセンサユニットがボルト及びナットで取り付けられている要部断面図である。
【図３】図２の一部の拡大図である
【符号の説明】
【００２０】
１      センサ付き転がり軸受装置
２      カバー部材
２ａ    挿通孔
２ｂ    ピン孔
３      センサユニット
３ｂ    センサ支持部
４      ボルト
５      ナット
５ｃ    底部
６      外輪
８      ハブ
９      内輪
１０    パルサリング
１４    センサロータ
１６    センサ
１８    スリーブ
２０    溝部
２０ａ  溝底部
２０ｂ  壁部
２１    最外部
３０    第一シール部
４０    第二シール部
【図１】
2005233389.tif 000003
【図２】
2005233389.tif 000004
【図３】
2005233389.tif 000005