特開 2022-189408 外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022189408

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置

(51)【国際特許分類】

   F16C 41/00 20060101AFI20221215BHJP

   F16C 19/36 20060101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

F16C41/00

F16C19/36

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097966

(22)【出願日】2021-06-11

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087941

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 修司

(74)【代理人】

【識別番号】100112829

【弁理士】

【氏名又は名称】堤 健郎

(74)【代理人】

【識別番号】100155963

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100150566

【弁理士】

【氏名又は名称】谷口 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100154771

【弁理士】

【氏名又は名称】中田 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100142608

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 由佳

(74)【代理人】

【識別番号】100213470

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 真二

(72)【発明者】

【氏名】山本 直太

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 浩義

(72)【発明者】

【氏名】青木 佳斗

【テーマコード（参考）】

3J217

3J701

【Ｆターム（参考）】

3J217JA02

3J217JA13

3J217JA24

3J217JA34

3J217JA36

3J217JB07

3J217JB26

3J217JB47

3J217JB56

3J217JB63

3J217JB87

3J701AA16

3J701AA32

3J701AA42

3J701AA54

3J701AA62

3J701BA77

3J701FA26

3J701FA46

3J701FA48

3J701GA03

(57)【要約】

【課題】交換の工数および交換の時間を低減させて取替工賃を削減させ、また油浴による潤滑方法でも安価に使用しうる外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置を提供する。
【解決手段】固定部材に取付けられる内輪、転動体、および前記内輪に前記転動体を介して回転自在に支持されてホイールとともに回転する外輪を有する軸受を、複数備え、複数の前記軸受のうちのアウトボード側の軸受に取り付けられて該軸受の前記外輪の回転速度を検出する回転センサと、前記外輪に取り付けられて前記回転センサと協働して前記外輪の回転速度を検出させるパルサーリングと、前記回転センサに電気的に接続されるハーネスとを備え、前記ホイールの内部に前記回転センサが取付けられ、前記ハーネスは前記回転センサに直接接続され、この直接接続された接合部分は封止部材で覆われている外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定部材に取付けられる内輪、転動体、および前記内輪に前記転動体を介して回転自在に支持されてホイールとともに回転する外輪を有する軸受を、複数備える外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置であって、
複数の前記軸受のうちのアウトボード側の軸受に取り付けられて該軸受の前記外輪の回転速度を検出する回転センサと、前記外輪に取り付けられて前記回転センサと協働して前記外輪の回転速度を検出させるパルサーリングと、前記回転センサに電気的に接続されるハーネスとを備え、
前記ホイールの内部に前記回転センサが取付けられ、前記ハーネスは前記回転センサに直接接続され、この直接接続された接合部分は封止部材で覆われている、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【請求項2】

請求項１に記載の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置において、
前記接合部分を覆う前記封止部材は、前記接合部分を部分的に覆うカバー部品であり、
前記カバー部品は、カバー本体とカバー蓋とからなり、前記カバー本体と前記カバー蓋とは、係り止め形状により形成されて前記カバー部品内部への液体の浸入を防ぐために接着剤で固着された、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【請求項3】

請求項２に記載の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置において、
前記接着剤はエポキシ樹脂であり、前記カバー蓋には、前記エポキシ樹脂が漏れ出す場合の用に供された孔が設けられた、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置において、
前記回転センサをブラケットにボルトで固定し、前記ブラケットは前記軸受の前記内輪で位置決めされている、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【請求項5】

請求項４に記載の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置において、
前記ブラケットが前記内輪の外径面で位置決めされて前記内輪の幅面のタップ孔で固定され、前記ボルトはねじ緩み止め接着剤で固定されている、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置において、
前記パルサーリングの孔が、径方向視で、軸方向に長い長孔とされた、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置において、
前記回転センサは、前記軸受の回転軸に対して天地方向で天側に取付けられている、
外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホイールを支持して該ホイールとともに回転する外輪の回転速度を測定する回転センサを有する外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置に関する。

【背景技術】

【0002】

大型ダンプトラックなどにおいては、ホイールを支持して該ホイールとともに回転する外輪を有する円すいころ軸受等の軸受が複数使用される。例えばこの種の軸受として、特許文献１に記載された軸受が従来から知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５６８７５３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来から上記外輪の回転速度を測定する回転センサを有する軸受が使用されている所、特許文献１では、回転センサの詳細な構造の記載がなく、また上記外輪の回転速度を検出する際に使用するパルサーリングの詳細な構造の開示がない。結果として、回転センサの配線に関する記載がない上、回転センサは複数の軸受のうちのインボード側の軸受に取付けるとの記載しかない。ここで、インボード側とは、軸受が車両に取り付けられた場合に車両の左右方向（車幅方向）に対する中央寄りとなる側のことを言う。また、これに対する語であるアウトボード側とは、軸受が車両に取り付けられた場合に車両の左右方向に対する外側寄りとなる側のことを言う。

【0005】

インボード側に回転センサ付き軸受が配置されると、センサの故障が発生した場合にセンサを交換する工数が大きくなってしまう。これは、上記車両の中央側において作業をする必要があったり、アウトボード側の軸受を取り外す必要があるためである。大型ダンプトラック等であれば、上記交換の工数および交換の時間がかかり、また取替工賃が非常に高くなる。

【0006】

加えて、こうした軸受の潤滑方法では潤滑油による油浴が多く、上記外輪が回転すると、潤滑油は回転センサにかかってしまうおそれがある。潤滑油には硫黄成分が含まれていることが多く、この硫黄成分が回転センサまたは電線の銅と反応して硫化銅を生成することがある。すなわち、潤滑油に浸漬すると、ケミカルアタックにより硫黄と銅が反応して硫化銅が発生し、電極等の端子間の短絡を引き起こして機能不全に陥ることがある。このため、センサと電線をつなぐコネクタの市販品等は、一般的に油中では使用できない。その一方で、油中で使用できる耐油性・耐熱性が良いものは高価なものとなり、安価なコネクタは上述のようにそのままでは使用できないため使用するには工夫が必要になる。

【0007】

本発明の目的は、以上の従来技術の課題を解決すべく、交換の工数および交換の時間を低減させて取替工賃を削減させ、また油浴による潤滑方法でも安価に使用しうる外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明に係る外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置は、
固定部材に取付けられる内輪、転動体、および前記内輪に前記転動体を介して回転自在に支持されてホイールとともに回転する外輪を有する軸受を、複数備える外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置であって、
複数の前記軸受のうちのアウトボード側の軸受に取り付けられて該軸受の前記外輪の回転速度を検出する回転センサと、前記外輪に取り付けられて前記回転センサと協働して前記外輪の回転速度を検出させるパルサーリングと、前記回転センサに電気的に接続されるハーネスとを備え、
前記ホイールの内部に前記回転センサが取付けられ、前記ハーネスは前記回転センサに直接接続され、この直接接続された接合部分は封止部材で覆われている。

【0009】

上記構成によると、本発明に係る外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置は、軸受の前記外輪の回転速度を検出する回転センサが複数の前記軸受のうちのアウトボード側の軸受に取り付けられているので、回転センサの詳細な構造が明確に表れ、回転センサの交換工数および交換時間を低減させて取替工賃を削減できる。また、本発明に係る外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置は、前記回転センサと前記ハーネス（電線、配線とも呼ぶ）とを直結し、前記封止部材によりその結合部（接合部分）を覆うので、回転センサの配線が明確に表れ、潤滑油の浸入を防ぐことができ、該結合部及びハーネス等に潤滑油が付着しない。これにより、油浴による潤滑方法でも安価に使用しうる。なお前記封止部材は、例えばエポキシ樹脂等であってよく、後述の接合部分を覆うカバー部品であってもよい。

【0010】

前記接合部分を覆う前記封止部材は、前記接合部分を部分的に覆うカバー部品であり、
前記カバー部品は、カバー本体とカバー蓋とからなり、前記カバー本体と前記カバー蓋とは、係り止め形状により形成されて前記カバー部品内部への油等の液体の浸入を防ぐために接着剤で固着されてもよい。これにより、カバー本体とカバー蓋との接合面を樹脂等の接着剤にて接着することで、さらには樹脂で前記カバー部品内を充填剤で充填してカバー部品内部、特にハーネスと回転センサとの接合部分を覆うことで、潤滑油の浸入を防ぐことができる。

【0011】

前記接着剤はエポキシ樹脂であり、前記カバー蓋には、該接着剤または上記充填剤である前記エポキシ樹脂が漏れ出す場合の用に供された孔が設けられてもよい。エポキシ樹脂は、高温状態から硬化する時に体積膨張するので、その影響でハーネスが断線したり、ハーネスをカバー部品の外へ押し出す現象がおこりうる。そこで、上記孔がカバー蓋に設けられていることで膨張したエポキシ樹脂が流出するので、こうした現象の発生を回避できる。

【0012】

前記回転センサをブラケットにボルトで固定し、前記ブラケットは前記軸受の前記内輪で位置決めされていてもよい。これにより、回転センサを正確に位置決めされた状態で内輪に取り付けることができる。また、前記ブラケットが前記内輪の外径面で位置決めされて前記内輪の幅面のタップ孔で固定され、前記ボルトはねじ緩み止め接着剤で固定されていてもよい。これにより、ブラケットの固定構造を簡単にすることができる。

【0013】

前記パルサーリングの孔が、径方向視で、軸方向に長い長孔とされてもよい。これにより、パルサーリングの詳細な構造が明確に表れ、前記外輪の回転速度を確実に検出できる。

【0014】

前記回転センサは、前記軸受の回転軸に対して天地方向で天側に取付けられていてもよい。前記回転センサは上述のようにホイールの径方向の内部に取付けられているところ、この構造により、回転センサが潤滑油に浸漬することを回避できる。

【0015】

なお、前記回転センサと前記ハーネスとは、コネクタで締結され、該コネクタの一部または全部は、接着剤で接着または樹脂によりコーティングされたものであってもよい。このようにしても、上記と同様に潤滑油の浸入を防ぐことができ、油浴による潤滑方法でも軸受を安価に使用できる。

【発明の効果】

【0016】

本発明にかかる外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置は、交換の工数および交換の時間を低減させて取替工賃を削減させ、また油浴による潤滑方法でも安価に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置を搭載するホイール駆動装置を示す縦断面図である。

【図2】図１における同ホイール駆動装置の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置周辺の拡大縦断面図である。

【図3】同外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置の内輪、外輪、パルサーリング、回転センサ等の構成を示す斜視図である。

【図4】図３における回転センサ周辺の軸方向視の拡大正面図である。

【図5】上記回転センサ全体の斜視図である（蓋無し）。

【図6】上記回転センサ全体の斜視図である（蓋有り）。

【図7】上記回転センサ全体の斜視図である（蓋有りの別の例）。

【図8】上記とは別の例の回転センサ全体の斜視図である（蓋無し）。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、例えば大型ダンプトラックにおけるホイール駆動装置１００を示す。図示のように、車軸としての固定スピンドル１は図示省略した車体等（ナックル等の足回りフレーム部品を含む）の固定部材に固定されている。固定スピンドル１の外径面上には、本実施形態の外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置ＢＡを構成する複数の軸受Ｂｎたる転がり軸受Ｂ１、Ｂ２が軸方向に間隔をおいて取付けられ、その転がり軸受Ｂ１、Ｂ２によって本実施形態では２列のタイヤ３を有するホイール（車輪またはさらに具体的には車輪のハウジングを含む）２が回転自在に支持されている。

【0019】

固定スピンドル１のインボード側にはホイール２を回転駆動するためのモータ４が設けられ、そのモータ４を駆動源として回転駆動される駆動シャフト５が固定スピンドル１内に挿通されて、その固定スピンドル１と同軸上の配置とされている。固定スピンドル１のアウトボード側には、駆動シャフト５の回転を減速してホイール２に伝達する減速機構１０が設けられている。減速機構１０は、第１遊星歯車式減速機構１０ａと第２遊星歯車式減速機構１０ｂとからなる。

【0020】

なお、第１遊星歯車式減速機構１０ａは、駆動シャフト５の軸端部に固定された太陽歯車１１ａと、その太陽歯車１１ａに噛合する遊星歯車１２ａと、その遊星歯車１２ａに噛合する内歯車１３ａとからなり、前記太陽歯車１１ａの回転を遊星歯車１２ａから内歯車１３ａに伝達して、その内歯車１３ａに連結された筒状のギヤカップリング１４を減速回転させるようにしている。一方、第２遊星歯車式減速機構１０ｂは、上記ギヤカップリング１４の端部内に嵌合されてスプライン結合された太陽歯車１１ｂと、その太陽歯車１１ｂに噛合する遊星歯車１２ｂと、その遊星歯車１２ｂに噛合する内歯車１３ｂとからなり、上記太陽歯車１１ｂの回転により、その回転を遊星歯車１２ｂから内歯車１３ｂに伝達して、その内歯車１３ｂが固定されたホイール２を減速回転させるようにしている。

【0021】

ここで、第２遊星歯車減速機構１０ｂの遊星歯車１２ｂを回転自在に支持するキャリア１３ｃは円筒部１３ｄを端部に有し、その円筒部１３ｄが固定スピンドル１のアウトボード側端部内に嵌合されてスプライン結合されている。第２遊星歯車式減速機構１０ｂの上記内歯車１３ｂはホイール２のアウトボード側端部に連結され、その内歯車１３ｂのアウトボード側端面に取付けられたホイールキャップ１５によってホイール２内に密閉空間１６が形成されている。密閉空間１６内にはオイルが貯留され、そのオイルによって減速機構１０が潤滑されるようになっている。なお、減速機構１０として、実施の形態では遊星歯車式減速機構を採用したが、減速機構１０は遊星歯車式減速機構に限定されず、周知の減速機構を採用することができる。

【0022】

ホイール２を回転自在に支持する前述の転がり軸受Ｂ１、Ｂ２は、図２に示すように、少なくとも、上記非図示の固定部材（図では、スピンドル１）に取付けられる内輪２１、転動体たる円すいころ２２、および内輪２１に円すいころ２２を介して回転自在に支持されてホイール２とともに回転する外輪２０で構成され、さらに円すいころ２２を保持する保持器２３とで構成される円すいころ軸受である。この円すいころ軸受Ｂ１、Ｂ２は、背面組み合わせ（ＤＢセット）とされてホイール２を回転自在に支持している。内輪２１、円すいころ２２および外輪２０には、両端部にクラウニングが形成されており、円すいころ軸受Ｂ１、Ｂ２は、定位置予圧で設定されている。円すいころ軸受Ｂ１、Ｂ２および減速機構１０は、ホイール２内の密閉空間１６内に貯留された前記オイルによって潤滑されるようになっており、該円すいころ軸受は各々片シール付きとなっている。

【0023】

本実施形態においては、円すいころ軸受Ｂ１、Ｂ２のうち、アウトボード側に配置された円すいころ軸受Ｂ１は、外輪２０の端部に同心の円筒状のパルサーリング２００と、円すいころ軸受Ｂ１の外輪２０の回転速度を検出する回転センサ３００とを有する、外輪回転用回転センサ付きの円すいころ軸受となっている。図３のように、回転センサ３００と協働するパルサーリング２００は、径方向視で、軸方向に長い長孔ＨＬ、ＨＬ…が設けられており、回転時にこの長孔の通過数を回転センサ３００がカウントすることで、外輪２１の回転速度を検出できるようになっている。なお、図３では見やすさの観点から、円すいころ２２、保持器２３および駆動シャフト５等の図示を省略している。回転センサ３００からは、電気的に接続されたハーネス４００が延出しており、図４に概略図示する円板状の、内輪２１の（任意形状の）押さえ蓋２１ａに形成された円形の孔２１ｂから車体中心方向（インボード側）に延びている（図１の矢印ＬＬ）。

【0024】

回転センサ３００について詳説する。回転センサ３００は、上述のようにアウトボード側の円すいころ軸受Ｂ１の外輪２０の回転速度を検出する。なお回転センサ３００は、車輪のハウジング等の回転速度を検出してもよい。この回転センサ３００は、ホイール２の径方向の外部ではなく内部に取付けられており、さらに円すいころ軸受Ｂ１の回転軸に対して天地方向で天側（上側）に取付けられている（図３、４）。図５に示すように、回転センサ３００は、少なくとも回転速度センサ素子３０１と、電線（ハーネス）４００と、それらの接合部分を部分的にまたは全体的に覆うカバー部品３０３とで構成される。

【0025】

ここで、回転センサ３００は、図３および図４に示すブラケット５００にボルトで固定され、ねじ緩み止め接着剤（嫌気性封着剤）が塗布される。ブラケット５００の位置決め基準は、円すいころ軸受Ｂ１の内輪２１となっている。ブラケット５００は、内輪２１の外径面で位置決めされて内輪２１の幅面のタップ孔で固定されている。回転センサ取付け位置は、軸の頂上付近とし、車両停止時に潤滑油の中に入らないようにされている。なお、一般的に車両の潤滑油の量は軸芯付近とされている。

【0026】

ハーネス４００は、図５に示すように、回転センサ３００の回転速度センサ素子３０１に直接接続され、この直接接続された接合部分は封止部材で覆われる。なお、この封止部材は、本実施形態では当該接合部分を覆うように内包するカバー部品３０３であるが、例えば他にカバー部品内部に充填されるエポキシ等であってもよい。カバー部品３０３は、カバー本体３０５とカバー蓋３０７（図６）とからなり、カバー本体３０５とカバー蓋３０７との固着（接着）は例えばエポキシ樹脂等の接着剤で実施され、さらにカバー部品３０３内はエポキシ樹脂等の充填剤（見易さのため同図では不図示）で充填されている。なお、図５の全体斜視図では、内部の見やすさの観点からカバー蓋３０７の図示を省略しており、図６が、カバー蓋３０７が固着された回転センサ３００の完全な全体斜視図となっている。なお、例えば、カバー蓋３０７には係合突起（非図示）が一体で形成されており、カバー本体３０５に一体で形成された被係合凹部（非図示）に該係合突起が係合するような係り止め形状により、カバー本体３０５とカバー蓋３０７とが嵌め合わされる。

【0027】

図７に示すように、カバー蓋３０７Ａには、上記のエポキシ樹脂等が漏れ出場合に対応した孔３０７Ａａが設けられている。エポキシ樹脂は、高温状態から硬化する時に体積膨張するので、その影響でハーネスが断線したり、ハーネスをカバーの外へ押し出す現象がおこりうる。そこで、孔３０７Ａａがカバー蓋３０７Ａに設けられていることで膨張したエポキシ樹脂が流出するので、こうした現象の発生を回避できる。

【0028】

以上のように、上記外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置ＢＡは、軸受の外輪２０の回転速度を検出する回転センサ３００が複数の軸受Ｂｎのうちのアウトボード側の軸受Ｂ１に取り付けられているので、回転センサの詳細な構造が明確に表れ、回転センサの交換工数および交換時間を低減させて取替工賃を削減できる。また、上記外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置ＢＡは、回転センサ３００とハーネス４００とを直結し、前記封止部材によりその結合部（接合部分）を覆うので、回転センサ３００の配線に関する記載が明確に表れ、潤滑油の浸入を防ぐことができ、該結合部及びハーネス４００等に潤滑油が付着しない。これにより、油浴による潤滑方法でも安価に使用しうる。さらにカバー部品３０３におけるカバー本体３０５とカバー蓋３０７との接合面を樹脂等の接着剤にて接着することで、さらには樹脂で前記カバー部品３０３内を充填剤で充填してカバー部品３０３内部、特にハーネス４００と回転センサ３００との接合部分を覆うことで、潤滑油の浸入を防ぐことができる。

【0029】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0030】

例えば、図８に示すように、上記実施形態に対して、回転速度センサ素子３０１とハーネス４００とがコネクタ４１０で接続されていてもよい。また、コネクタ４１０の一部または全部は、樹脂（例えばエポキシ樹脂等の接着剤、充填剤）によりコーティングされたものであってもよい。なお、コネクタ４１０等は、上記実施形態のようにカバー本体３０５やカバー蓋３０７によって覆われるが、同図は中を見易くするためにカバー蓋３０７が無い図となっている。

【符号の説明】

【0031】

２１ 内輪
２２ 転動体
２ ホイール
２０ 外輪
Ｂ１、Ｂ２ （転がり）軸受
ＢＡ 外輪回転用回転センサ付きホイール軸受装置
Ｂｎ 複数の軸受
３００、３００Ａ、３００Ｂ 回転センサ
２００ パルサーリング
４００ ハーネス
３０３ カバー部品
３０５ カバー
３０７、３０７Ａ カバー蓋
３０７Ａａ 孔
５００ ブラケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】