JP3632338B2

JP3632338B2 - Rolling bearing unit with rotational speed detector

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Publication number: JP3632338B2
Application number: JP32880096A
Authority: JP
Inventors: 英男大内
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-12-09
Filing date: 1996-12-09
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-12-09
Also published as: JPH10170535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係る回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、或はトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）に組み込んで、自動車の車輪の回転速度を検出する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、或は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、車輪の回転速度を検出する必要がある。この為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが、例えば米国特許第５２００６９７号明細書等に記載されている様に、従来から各種知られている。図５は、この米国特許明細書に記載された構造を示している。
【０００３】
円環状の永久磁石を含んで構成されるエンコーダ１は、図示しない回転輪に、この回転輪と同心に支持されて、この回転輪と共に回転する。このエンコーダ１の側面には、Ｓ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に且つ等ピッチで配置している。一方、図示しない静止輪に上記回転輪と同心に支持されて回転する事のないセンサは、磁性材製のステータ２を含んで構成される。このステータ２の両端縁にはそれぞれ、突出部３ａ、３ｂと切り欠き４ａ、４ｂとを円周方向に亙り交互に、且つ上記エンコーダ１に設けたＳ極及びＮ極と等ピッチで設ける事により、櫛歯状端縁部５ａ、５ｂを形成している。円周方向に亙るこれら両櫛歯状端縁部５ａ、５ｂの位相は、互いに半ピッチ分だけずれている。従って、例えば一方の櫛歯状端縁部５ａを構成する突出部３ａ、３ａがＳ極に対向する瞬間には、他方の櫛歯状端縁部５ｂを構成する突出部３ｂ、３ｂがＮ極に対向する。この結果上記ステータ２には、上記エンコーダ１の回転に伴って交番磁束が流れる。
【０００４】
上記ステータ２には、図示しないコイルを添設する事により、パッシブ型のセンサを構成する。このコイルには、上記交番磁束に対応して、交互に逆方向の電圧が惹起される。この電圧が変化する周波数は、上記エンコーダ１の回転速度に比例する。従って、上記コイルに惹起される電圧を上記センサの出力信号として取り出し、ＡＢＳやＴＣＳの制御器に送れば、これらＡＢＳやＴＣＳを制御できる。尚、転がり軸受ユニットへの組み付け時に上記ステータ２は、回転しない内輪の端部に外嵌固定する。
【０００５】
上述の様に構成され作用する従来構造の場合には、ステータ２を切削加工により形成しなければならず、このステータ２並びにこのステータ２を組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのコストが嵩んでしまう。ステータを、軟鋼板等の磁性金属板にプレス加工を施す事により形成した素子を組み合わせて造れば、コスト低減を図れる。但し、図５に示した従来構造の場合には、櫛歯状端縁部５ａ、５ｂを形成した部分を、互いに同心の円筒状に形成しており、プレス加工により造った部材を組み合わせて構成する事に適した形状ではない。
【０００６】
【先発明の説明】
この様な事情に鑑みて、本発明者は先に、図６に示す様なセンサ６を組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに関する発明をなした。この先発明に係るセンサ６は、それぞれが軟鋼板にプレス加工を施す事により全体を円環状に形成した、第一、第二のステータ素子７、８を組み合わせて成る。このうち、第一のステータ素子７は、円筒部９及びこの円筒部９の軸方向一端縁（図６の左端）から直径方向外方（図６の上方）に折れ曲がった円輪部１０を有する、断面Ｌ字形に形成したものである。又、上記第二のステータ素子８は、内周縁部（図６の下端縁部）に短円筒部１１を形成して成る。又、これら第一、第二のステータ素子７、８の外周縁部（図６の上端縁部）は、互いに近づく方向に直角に折り曲げている。そして、上記第一、第二のステータ素子７、８の外周縁部でこれら各折り曲げ部を含む部分に、それぞれ櫛歯状端縁部５ａ´、５ｂ´を形成している。
【０００７】
それぞれを上述の様に構成する第一のステータ素子７と第二のステータ素子８とは、第一のステータ素子７を構成する円筒部９の軸方向他端部（図６の右端部）を第二のステータ素子８を構成する短円筒部１１に外嵌する事により互いに組み合わせて、ステータ２ａとする。そして、この様に組み合わせた状態で、これら両ステータ素子７、８により三方を囲まれる部分にコイル１２を装着する。又、この状態では、上記両櫛歯状端縁部５ａ´、５ｂ´の位相を、これら両櫛歯状端縁部５ａ´、５ｂ´を構成する突出部３ａ´、３ｂ´及び切り欠き４ａ´、４ｂ´の半ピッチ分だけずらせている。回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを組み立てた状態で、上記センサ６は、エンコーダ１ａを構成する円筒状の永久磁石１３の内周面に、微小隙間１４を介して対向する。この永久磁石１３の内周面には、Ｓ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に、且つ等ピッチで配置している。従って、上記エンコーダ１ａの回転に伴って上記ステータ２ａには交番磁束が流れ、上記コイル１２に交番電流（交流）が流れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先発明の構造によれば、ステータ２ａ並びにこのステータ２ａを組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのコスト低減を図れる。但し、小型でしかも大きな出力を得られるセンサを実現すべく、次の様な点を改良する事が望まれている。即ち、図６に示した先発明の構造によれば、第一のステータ素子７を構成する円筒部９の内周面よりも更に直径方向内側に、第二のステータ素子８を構成する短円筒部１１が突出する。これら第一、第二のステータ素子７、８を含むセンサ６は、例えば回転輪の一部に固定したナット１５の周囲等に配置する場合が多い。
【０００９】
図６に示した構造の場合には、センサ６とナット１５等との干渉を防止すべく、上記短円筒部１１を位置決めすると、上記円筒部９及びこの円筒部９の周囲に配置したコイル１２の内径が大きくなる。この様にコイル１２の内径が大きくなる分、このコイル１２の断面積が小さくなり、このコイル１２を構成する導線の巻き数が少なくなって、このコイル１２に惹起される電圧、即ち、上記センサ６の出力を確保する事が難しくなる。言い換えれば、図６に斜格子で示した、上記円筒部９の内側部分の有効利用を図れない。
本発明は、この様な事情に鑑み、無駄な空間をなくす事により、小型で且つ高性能の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの実現を可能にすべく発明したものである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、従来から知られている回転速度検出装置付転がり軸受ユニットと同様に、回転輪と、静止輪と、複数の転動体と、エンコーダと、センサとを備える。
このうちの回転輪は、回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する。
又、静止輪は、上記回転側周面と対向する静止側周面に静止側軌道を有し、使用時に回転しない。
又、上記複数の転動体は、上記回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在に設けて、上記静止輪に対する上記回転輪の回転を許容する。
又、上記エンコーダは、Ｓ極とＮ極とを円周方向に亙って交互に且つ等ピッチで配置した円環状の永久磁石を含んで構成し、上記回転輪の一部に、この回転輪と同心に固定している。
又、上記センサは、上記静止輪に支持してこのエンコーダを構成する永久磁石と対向するもので、磁性材製で上記回転輪及びエンコーダと同心に配置した、円環状のステータと、このステータに添設してこのステータ内を流れる磁束の変化に対応して電圧を惹起させるコイルとから構成している。
更に、上記ステータの両端縁部にそれぞれ複数ずつの突出部及び切り欠きを、円周方向に亙り交互に且つ上記エンコーダに設けたＳ極及びＮ極と等ピッチで設ける事により、それぞれ櫛歯状端縁部を形成している。そして、一方の櫛歯状端縁部を構成する各突出部がＳ極又はＮ極に対向する瞬間に、上記他方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する各突出部をＮ極又はＳ極に対向させる様に構成している。
特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記ステータは、それぞれが磁性材により円環状に形成した、第一、第二のステータ素子を組み合わせる事により構成している。そして、このうちの第一のステータ素子は、磁性板をプレス成形する事により、円筒部及びこの円筒部の軸方向一端縁から直径方向外方に折れ曲がった円輪部を有する断面Ｌ字形に形成したものとしている。又、上記第二のステータ素子は、上記円筒部の他端縁寄り部分に外嵌して、上記第一のステータと磁気的に導通したものとしている。更に、上記一方の櫛歯状端縁部は上記円輪部の外周縁部に、上記他方の櫛歯状端縁部は上記第二のステータ素子の外周縁部に、それぞれ形成している。
【００１１】
【作用】
上述の様に構成される本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、回転輪と共にエンコーダを構成する永久磁石が回転すると、ステータの両端縁に形成した各櫛歯状端縁部を構成する複数の突出部が対向する磁極が、交互に変化する。しかも、両櫛歯状端縁部を構成する各突出部が対向する磁極は互いに逆になる。即ち、或る瞬間には、一方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＳ極に対向し、他方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＮ極に対向する。そして、次の瞬間には、一方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＮ極に対向し、他方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＳ極に対向する。一方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＳ極に対向した瞬間にはステータ内に、他方の端縁から一方の端縁に向けて磁束が流れる。これに対して、一方の端縁に形成した櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＮ極に対向した瞬間には上記ステータ内に、一方の端縁から他方の端縁に向けて磁束が流れる。従って上記ステータ内には、上記回転輪の回転に伴って交番磁束が流れる。この様にステータ内に交番磁束を流す為、少ない磁束の流れで大きな磁束の変化を得る事ができ、上記ステータ内で磁束が飽和しにくくなる。
【００１２】
そして、この様にステータ内を流れる交番磁束に応じてコイルに、起電力が惹起される。この様にしてコイルに起電力が惹起されるが、一方の櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＳ極に対向した瞬間と、この櫛歯状端縁部を構成する総ての突出部がＮ極に対向した瞬間とで磁束の流れ方向が逆になる事に伴い、上記コイルには、交互に逆方向の起電力が発生する。この為、電圧の最高値と最低値との差を十分に大きくできて、回転速度検出の精度を向上させる事ができる。
【００１３】
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場合には、前述した先発明の場合と同様に、センサのステータを構成する第一、第二のステータ素子を、軟鋼板等の磁性金属板にプレス加工を施す事により安価に造れる。従って、これら第一、第二のステータ素子により構成するステータ、並びにこのステータを組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのコストを低減できる。
【００１４】
更に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、上記ステータには、第一のステータ素子を構成する円筒部の内周面から直径方向内方に突出する部分が存在しない。従って、この円筒部並びにこの円筒部の周囲に配置するコイルの内径を小さくできる。この結果、このコイルの断面積を、限られた設置スペース内で最大限大きくする事が可能になって、小型でしかも高性能の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを実現できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例は、非駆動輪（ＦＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）を支持する為の転がり軸受ユニットに、本発明を適用したものである。静止側周面である静止輪１６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１７、１７を形成している。この静止輪１６は、その外周面に形成したフランジ１８（図１に一部のみを図示）により、懸架装置に支持自在としている。又、この静止輪１６の内側には、回転輪１９を配置している。回転側周面である、この回転輪１９の外周面には、それぞれが回転側軌道である内輪軌道２０、２０を形成し、これら両内輪軌道２０、２０を、上記外輪軌道１７、１７と対向させている。そして、上記外輪軌道１７、１７と内輪軌道２０、２０との間に、それぞれ保持器２１、２１により転動自在に保持された複数の転動体２２、２２を設け、上記静止輪１６の内側に回転輪１９を、回転自在に支持している。尚、図示の例では、転動体として玉を示しているが、重量が嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。又、上記回転輪１９の外周面外端寄り部分で、上記静止輪１６の外端開口部から突出した部分には、この回転輪１９に車輪を固定する為のフランジ（図では、回転輪１９の外寄り部分で、上記静止輪１６の外端（車両への組み付け状態で、この車両の幅方向外側端を言い、図１の左端）開口部から突出した部分を含めて省略）を設けている。又、上記回転輪１９の外端部外周面と静止輪１６の外端部内周面との間には、シールリング（図示省略）を装着して、上記転動体２２、２２を設置した空間２３部分の外端開口部を塞いでいる。尚、図示の例の場合は、ハブ２４の内端部外周面に内輪２５を外嵌する事により、上記回転輪１９を構成している。即ち、上記内輪２５を外嵌した状態で、上記ハブ２４の内端部に形成した雄ねじ部２６にナット１５を螺合緊締し、上記内輪２５を上記ハブ２４に固定して、上記回転輪１９を構成している。
【００１６】
一方、上記回転輪１９の内端部（車両への組み付け状態で、この車両の幅方向中央側端部を言い、図１の右端部）外周面には、全体を円環状に形成した、エンコーダ１ａを外嵌固定している。このエンコーダ１ａは、金属板をプレス成形する事により円筒状に造られた支持環２７と、この支持環２７の一部に支持固定された永久磁石１３とから成る。このうちの支持環２７は、円筒部２８と、この円筒部２８の軸方向外端縁（図１〜２の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった円輪部２９とを備える。この円輪部２９の外側面（図１〜２の左側面）で直径方向中間部には、上記金属板を１８０度折り返す事により、嵌合筒部３０を形成している。この嵌合筒部３０は、上記円筒部２８と同心であり、自由状態での内径は、上記内輪２５の内端部の外径よりも僅かに小さくしている。従って上記支持環２７は、上記嵌合筒部３０を上記内輪２５の内端部に締まりばめにより外嵌する事により、上記回転輪１９の内端部に固定自在である。又、この様に固定した状態で上記支持環２７の円筒部２８は、上記回転輪１９と同心になる。
【００１７】
上述した支持環２７のうち、上記円筒部２８の内周面には、上記永久磁石１３を添着している。この永久磁石１３の内周面にはＳ極とＮ極とを、円周方向に亙って交互に、且つ等ピッチで配置している。尚、上記支持環２７をＳＰＣＣ等の軟鋼板で製作し、ゴム磁石である上記永久磁石１３を上記円筒部２８の内周面に焼き付けにより固定すれば、支持環２７と永久磁石１３との結合強度が十分に大きなエンコーダ１ａを、容易に製作できる。
【００１８】
又、永久磁石１３をゴム磁石で造る事により、この永久磁石１３の厚さ寸法を小さくして、この永久磁石１３の内径を大きくできる。これに対して、上記永久磁石１３をプラスチック磁石とした場合には、この永久磁石１３の厚さ寸法を小さくする事が難しくなり、この永久磁石１３の内径が小さくなる。即ち、合成樹脂中にフェライト等の強磁性材の粉末を混入したプラスチック磁石を上記支持環２７を構成する円筒部２８の内周面にモールド成形した場合、合成樹脂と軟鋼板との熱膨張差により、温度上昇時にプラスチック磁石に圧縮方向の応力が、温度低下時に引っ張り方向の応力が、それぞれ加わる。この様な応力に基づいてプラスチック磁石製の永久磁石１３に割れ等の破損が発生しない様にする為には、この永久磁石１３の厚さＴ_１３を、上記円筒部２８の内半径Ｒ_２８の１／１０以上確保する（Ｔ_１３≧Ｒ_２８／１０とする）必要がある。この様に永久磁石１３の厚さＴ_１３を大きくし、この永久磁石１３の内径を小さくすると、この永久磁石１３の内側に設ける、後述するセンサ６ａの外径が小さくなり、このセンサ６ａの出力を確保する事が難しくなる。
【００１９】
これに対して、上記永久磁石１３を、ゴム中に強磁性材の粉末を混入したゴム磁石により造れば、この永久磁石１３の厚さＴ₁₃を上記円筒部２８の内半径Ｒ₂₈の１／１０よりも十分に小さく（Ｔ₁₃≪Ｒ₂₈／１０）できて、この永久磁石１３の内径を大きくできる。即ち、プラスチック磁石に比べて大きな弾性を有する（伸縮の許容値が大きい）ゴム磁石には、温度変化に基づく熱膨張量の差に拘らず、大きな応力が加わる事はない。この為、上記永久磁石１３の厚さＴ ₁₃ を小さくしても、十分な耐久性を確保できる。例えば、一般的な乗用車用の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに実施する場合、上記永久磁石１３の厚さＴ₁₃を０．５〜１mm程度にできる。この結果、後述するセンサ６ａの外径を大きくして、このセンサ６ａの出力を確保する事が容易になる。
【００２０】
又、上記静止輪１６の内端開口部（図１の右端開口部）には、合成樹脂を射出成形して成る、有底円筒状のカバー３１の外端開口部を内嵌固定し、前記静止輪１６の内端開口を塞いでいる。尚、このカバー３１の外端開口部には、ステンレス鋼板等により、断面Ｌ字形で全体を円環状に形成したスリーブ３２を包埋している。そして、このスリーブ３２を上記静止輪１６の内端開口部に、締まり嵌めにより内嵌固定している。又、これら静止輪１６とカバー３１との嵌合部にはＯリング３６を介在させて、これら両部材１６、３１同士の嵌合部の水密保持を図っている。
【００２１】
又、上記カバー３１を構成する合成樹脂中には、円環状のセンサ６ａを包埋している。このセンサ６ａは、第一、第二のステータ素子７ａ、８ａとコイル１２とから構成している。このうち、第一、第二のステータ７ａ、８ａは、それぞれを軟鋼板等の磁性金属板により円環状に造り、磁束の流れ方向に対して互いに直列に配置している。又、上記コイル１２は、合成樹脂等の非磁性材により、外径側が開口した断面コ字形で全体を円環状に形成したボビン３３に、導線を巻回して成る。この導線の両端部は、上記ボビン３３の一部内側面にこのボビン３３と一体に形成した取り出し部３７を通じて、このボビン３３外に取り出し、上記カバー３１に一体に設けたコネクタ３８の端子３９に通じさせている。
【００２２】
上記第一、第二のステータ素子７ａ、８ａのうちの第一のステータ素子７ａは、上記磁性金属板をプレス成形する事により、円筒部９及びこの円筒部９の軸方向一端縁である外端縁（図１〜６の左端縁）から直径方向外方に折れ曲がった円輪部１０を有する、断面Ｌ字形に形成している。尚、上記円筒部９の軸方向長さＬ_９は、この円筒部９の内径Ｄ_９の１／４以下（Ｌ_９ ≦Ｄ_９／４）としている。この理由は、上記第一のステータ素子７ａを、プレス加工のうちでも特に低コストで実施できる、バーリング加工により造る為である。即ち、上記した条件（Ｌ_９ ≦Ｄ_９／４）を満たせば、上記第一のステータ素子７ａの加工を、加工サイクルが早い（加工時間が短い）バーリング加工でも、クラック等の損傷を発生する事なく行なえる。これに対して、上記円筒部９の軸方向長さＬ_９がこの円筒部９の内径Ｄ_９の１／４を越える（Ｌ_９＞Ｄ_９／４）と、加工サイクルが遅い深絞り加工によらなければ、上記損傷が発生し易くなる。従って、より低コスト化を図る為には、上記円筒部９の軸方向長さＬ_９は、この円筒部９の内径Ｄ_９の１／４以下（Ｌ_９ ≦Ｄ_９／４）にする事が好ましい。
【００２３】
又、上記第二のステータ素子８ａは、やはり上記磁性金属板をプレス成形する事により、円輪部３４及びこの円輪部３４の内周縁部から内方（図１〜３の右方）に向け直角に折れ曲がった短円筒部３５を有する、断面Ｌ字形に形成している。そして、このうちの短円筒部３５を、上記第一のステータ素子７ａを構成する円筒部９の内端部に締まり嵌め若しくは隙間嵌で外嵌する事により、これら第一、第二のステータ素子７ａ、７ｂ同士を、磁気的に導通した状態で組み合わせている。尚、上記第一のステータ素子７ａを構成する円筒部９の一部、並びに上記第二のステータ素子８ａの一部には、それぞれ切り欠き４０ａ、４０ｂを形成している。これら各切り欠き４０ａ、４０ｂは、それぞれ前記ボビン３３の内側面に形成した取り出し部３７との干渉を防止する役目を有する。又、これら両切り欠き４０ａ、４０ｂは、上記第一、第二のステータ素子７ａ、８ａを組み合わせた状態で互いに整合する。
【００２４】
更に、上記第一のステータ素子７ａを構成する円輪部１０及び第二のステータ素子８ａを構成する円輪部３４の外径側端縁部には、それぞれ複数ずつの突出部３Ａ、３Ｂ及び切り欠き４Ａ、４Ｂを円周方向に亙り交互に設ける事により、それぞれ櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂを形成している。これら各櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂを構成する、上記各突出部３Ａ、３Ｂ及び切り欠き４Ａ、４Ｂのピッチは、前記エンコーダ１ａを構成する永久磁石１３に設けたＳ極及びＮ極と等ピッチ（中心角ピッチ）としている。そして、これら各櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂを、上記エンコーダ１ａを構成する永久磁石１３に、それぞれラジアル方向に亙る微小隙間１４を介して対向させている。
【００２５】
又、上記第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａと第二のステータ素子８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ｂとで、前記突出部３Ａ、３Ｂ及び切り欠き４Ａ、４Ｂの位相を、上記エンコーダ１ａに設けたＳ極及びＮ極のピッチの半分だけずらせている。従って、上記第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａを構成する各突出部３Ａ、３ＡがＳ極又はＮ極に対向する瞬間に、上記第二のステータ素子８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ｂを構成する各突出部３Ｂ、３ＢはＮ極又はＳ極に対向する。
【００２６】
この為に図示の例では、第一、第二のステータ素子７ａ、８ａと前記ボビン３３との間に凹凸係合部を設けて、これら第一、第二のステータ素子７ａ、８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂ同士の位相を規制している。即ち、前記取り出し部３７と前記切り欠き４０ｂとの係合により、上記ボビン３３と第二のステータ素子８ａとの位相を規制している。又、第一のステータ素子７ａを構成する円輪部１０に形成した係合孔４１と上記ボビン３３の外側面に突設した係合突部４２との係合により、上記ボビン３３と第一のステータ素子７ａとの位相を規制している。
【００２７】
上述の様に構成したセンサ６ａは、前記カバー３１を構成する合成樹脂の一部に包埋した状態で、前記静止輪１６の内端開口部の内側に、この静止輪１６と同心に支持固定する。この様に、カバー３１を構成する合成樹脂中にセンサ６ａを包埋支持する作業は、射出成形用の金型のキャビティ内に上記センサ６ａをセットした状態で、上記キャビティ内に合成樹脂を射出する事により行なう。
【００２８】
上述の様に構成される本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、車輪を固定した回転輪１９の回転に伴い、ステータの両端縁である第一、第二のステータ素子７ａ、８ａの外径側端縁部に形成した、各櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂを構成する、それぞれ複数ずつの突出部３Ａ、３Ｂが対向する磁極（Ｓ極、Ｎ極）が、交互に変化する。しかも、上記両櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂを構成する上記各突出部３Ａ、３Ｂが対向する磁極は、互いに逆になる。
【００２９】
即ち、或る瞬間には、第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａを構成する総ての突出部３Ａ、３ＡがＳ極に対向し、第二のステータ素子８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ｂを構成する総ての突出部３Ｂ、３ＢがＮ極に対向する。そして、次の瞬間には、第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａを構成する総ての突出部３Ａ、３ＡがＮ極に対向し、第二のステータ素子８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ｂを構成する総ての突出部３Ｂ、３ＢがＳ極に対向する。第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａを構成する総ての突出部３Ａ、３ＡがＳ極に対向し、第二のステータ素子８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ｂを構成する総ての突出部３Ｂ、３ＢがＮ極に対向した瞬間には、第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ内に、第二のステータ素子８ａの外径側端縁部から第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に向けて磁束が流れる。これに対して、第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａを構成する総ての突出部３Ａ、３ＡがＮ極に対向し、第二のステータ素子８ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ｂを構成する総ての突出部３Ｂ、３ＢがＳ極に対向した瞬間には、第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ内に、第一のステータ素子７ａの外径側端縁から第二のステータ素子８ａの外径側端縁に向けて磁束が流れる。従って上記第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ内には、前記回転輪１９の回転に伴って交番磁束が流れる。この様に上記第一、第二のステータ素子７ａ、８ａに交番磁束を流す為、少ない磁束の流れで大きな磁束の変化を得る事ができ、これら第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ内で磁束が飽和しにくくなる。
【００３０】
そして、この様に第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ内を流れる交番磁束に応じて前記コイル１２に、起電力が惹起される。この様にしてコイル１２に起電力が惹起されるが、例えば第一のステータ素子７ａの外径側端縁部に形成した櫛歯状端縁部５Ａを構成する総ての突出部３Ａ、３ＡがＳ極に対向した瞬間と、この櫛歯状端縁部５Ａを構成する総ての突出部３Ａ、３ＡがＮ極に対向した瞬間とで磁束の流れ方向が逆になる事に伴い、上記コイル１２には、交互に逆方向の起電力が発生する。この為、電圧の最高値と最低値との差を十分に大きくできて、回転速度検出の精度を向上させる事ができる。
【００３１】
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場合には、前記センサ６ａのステータを構成する第一、第二のステータ素子７ａ、８ａを、軟鋼板等の磁性金属板にプレス加工を施す事により安価に造れる。従って、これら第一、第二のステータ素子７ａ、８ａにより構成するステータ、並びにこのステータを組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのコストを低減できる。
【００３２】
更に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、前記図６に示した先発明の場合とは異なり、上記ステータには、第一のステータ素子７ａを構成する円筒部９の内周面から直径方向内方に突出する部分が存在しない。言い換えれば、上記円筒部９の内周面は、単なる円筒面である。従って、この円筒部９並びにこの円筒部９の周囲に配置するコイル１２を構成するボビン３３の内径を小さくできる。この結果、このコイル１２の断面積を、限られた設置スペース内で最大限大きくする事が可能になって、小型でしかも高性能の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを実現できる。尚、本例の構造の場合には、前記図６に示した先発明の構造の場合に比べて、前記短円筒部３５の軸方向長さ分だけ、センサ６ａの軸方向寸法が大きくなる可能性がある。但し、この軸方向に関しては、直径方向に比べて空間に余裕があるので、特に回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの設計上の制約とはなりにくい。
【００３３】
次に、図４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、センサ６ｂを構成する第二のステータ素子８ｂの形状を、上述した第１例の場合とは異ならせている。即ち、本例の場合には、上記第二のステータ素子８ｂを、短円筒部３５（図１〜３）を持たない、単なる円輪状に形成している。従って、本例の場合には、センサ６ｂの軸方向長さを、上述した第１例の場合よりも短くできる。その他の構成及び作用は、上述した第１例の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３４】
尚、図示の実施の形態は、何れも、第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ、８ｂの外周縁部に形成する櫛歯状端縁部５Ａ、５Ｂ部分の断面形状を直線状にしている。これに対して、前記図６に示した先発明に係る構造の様に、上記各ステータ素子７ａ、８ａ、８ｂの外周縁部を直角に折り曲げ、この折り曲げ部分に、この図６に示す様な櫛歯状端縁部５ａ´、５ｂ´を形成する事もできる。この様な櫛歯状端縁部５ａ´、５ｂ´は、エンコーダ１ａを構成する永久磁石１３の内周面との対向面積を広くし、上記第一、第二のステータ素子７ａ、８ａ、８ｂ内を流れる磁束の量を多くして、センサの出力を大きくできる利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、限られた空間の有効利用を図り、小型で、しかも信頼性の高い回転速度検出を行なえる回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を、一部を省略して示す断面図。
【図２】図１の右部拡大図。
【図３】第一のステータ素子と第二のステータ素子との部分分解斜視図。
【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。
【図５】従来構造の１例を示す部分切断斜視図。
【図６】本発明に先立って考えた回転速度検出装置の部分拡大断面図。
【符号の説明】
１、１ａエンコーダ
２、２ａステータ
３ａ、３ｂ、３ａ´、３ｂ´、３Ａ、３Ｂ突出部
４ａ、４ｂ、４ａ´、４ｂ´、４Ａ、４Ｂ切り欠き
５ａ、５ｂ、５ａ´、５ｂ´、５Ａ、５Ｂ櫛歯状端縁部
６、６ａ、６ｂセンサ
７、７ａ第一のステータ素子
８、８ａ、８ｂ第二のステータ素子
９円筒部
１０円輪部
１１短円筒部
１２コイル
１３永久磁石
１４微小隙間
１５ナット
１６静止輪
１７外輪軌道
１８フランジ
１９回転輪
２０内輪軌道
２１保持器
２２転動体
２３空間
２４ハブ
２５内輪
２６雄ねじ部
２７支持環
２８円筒部
２９円輪部
３０嵌合筒部
３１カバー
３２スリーブ
３３ボビン
３４円輪部
３５短円筒部
３６Ｏリング
３７取り出し部
３８コネクタ
３９端子
４０ａ、４０ｂ切り欠き
４１係合孔
４２係合突部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The rolling bearing unit with a rotational speed detection device according to the present invention is incorporated in an anti-lock brake system (ABS) or a traction control system (TCS) and used to detect the rotational speed of a vehicle wheel.
[0002]
[Prior art]
In order to control an automobile anti-lock brake system (ABS) or traction control system (TCS), it is necessary to detect the rotational speed of the wheel. For this purpose, various types of rolling bearing units with a rotational speed detecting device are conventionally known as described in, for example, US Pat. No. 5,200,657. FIG. 5 shows the structure described in this US patent.
[0003]
An encoder 1 including an annular permanent magnet is supported on a rotating wheel (not shown) concentrically with the rotating wheel, and rotates together with the rotating wheel. On the side surface of the encoder 1, S poles and N poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction. On the other hand, a sensor which is supported by a stationary wheel (not shown) concentrically with the rotating wheel and does not rotate includes a stator 2 made of a magnetic material. By providing projecting portions 3a, 3b and notches 4a, 4b alternately in the circumferential direction and at the same pitch as the S pole and N pole provided in the encoder 1, respectively, at both ends of the stator 2 Comb-like edge portions 5a and 5b are formed. The phases of the comb-like end edges 5a and 5b extending in the circumferential direction are shifted from each other by a half pitch. Therefore, for example, at the moment when the protruding portions 3a and 3a constituting one comb-toothed edge portion 5a face the south pole, the protruding portions 3b and 3b forming the other comb-toothed edge portion 5b are arranged at the north pole. Opposite to. As a result, an alternating magnetic flux flows through the stator 2 as the encoder 1 rotates.
[0004]
A passive sensor is configured by attaching a coil (not shown) to the stator 2. A reverse voltage is alternately induced in this coil in correspondence with the alternating magnetic flux. The frequency at which this voltage changes is proportional to the rotational speed of the encoder 1. Therefore, if the voltage induced in the coil is taken out as an output signal of the sensor and sent to an ABS or TCS controller, the ABS or TCS can be controlled. The stator 2 is externally fitted and fixed to the end of the inner ring that does not rotate during assembly to the rolling bearing unit.
[0005]
In the case of the conventional structure constructed and operated as described above, the stator 2 must be formed by cutting, and the cost of the stator 2 and the rolling bearing unit with a rotational speed detector incorporating the stator 2 is increased. I'm going to stop. Cost can be reduced if the stator is made by combining elements formed by pressing a magnetic metal plate such as a mild steel plate. However, in the case of the conventional structure shown in FIG. 5, the portions where the comb-like edge portions 5a and 5b are formed are formed in concentric cylinders, and are configured by combining members made by pressing. It is not a suitable shape to do.
[0006]
[Description of the invention]
In view of such circumstances, the present inventor previously made an invention relating to a rolling bearing unit with a rotational speed detection device incorporating a sensor 6 as shown in FIG. The sensor 6 according to the prior invention is formed by combining first and second stator elements 7 and 8 each of which is formed into an annular shape by pressing a mild steel plate. Among these, the first stator element 7 has a cylindrical portion 9 and an annular portion 10 that is bent outward in the diametrical direction (upward in FIG. 6) from one axial end edge (left end in FIG. 6) of the cylindrical portion 9. , Formed in an L-shaped cross section. The second stator element 8 is formed by forming a short cylindrical portion 11 at the inner peripheral edge (the lower edge of FIG. 6). Further, the outer peripheral edge portions (upper edge portions in FIG. 6) of the first and second stator elements 7 and 8 are bent at a right angle in a direction approaching each other. Further, comb-shaped end edges 5a ′ and 5b ′ are formed in the outer peripheral edge portions of the first and second stator elements 7 and 8 at the portions including these bent portions, respectively.
[0007]
The first stator element 7 and the second stator element 8 that are configured as described above are the other axial end portion (the right end portion in FIG. 6) of the cylindrical portion 9 that constitutes the first stator element 7. A stator 2a is obtained by combining with the short cylindrical portion 11 that constitutes the second stator element 8 by external fitting. Then, in such a combined state, the coil 12 is attached to a portion surrounded on three sides by both the stator elements 7 and 8. Further, in this state, the phases of the two comb-like end edges 5a ′ and 5b ′ are set in accordance with the protrusions 3a ′ and 3b ′ and the notches 4a constituting the both comb-like end edges 5a ′ and 5b ′. It is shifted by a half pitch of '4b'. In a state where the rolling bearing unit with a rotational speed detection device is assembled, the sensor 6 faces the inner peripheral surface of the cylindrical permanent magnet 13 constituting the encoder 1a through a minute gap 14. On the inner peripheral surface of the permanent magnet 13, S poles and N poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction. Accordingly, an alternating magnetic flux flows through the stator 2a as the encoder 1a rotates, and an alternating current (alternating current) flows through the coil 12.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
According to the structure of the prior invention described above, it is possible to reduce the cost of the stator 2a and the rolling bearing unit with a rotation speed detection device incorporating the stator 2a. However, in order to realize a small sensor that can obtain a large output, it is desired to improve the following points. That is, the structure of the prior invention shown in FIG.InAccording to this, the short cylindrical portion 11 constituting the second stator element 8 protrudes further inside in the diameter direction than the inner peripheral surface of the cylindrical portion 9 constituting the first stator element 7. The sensor 6 including the first and second stator elements 7 and 8 is often arranged, for example, around a nut 15 fixed to a part of a rotating wheel.
[0009]
In the case of the structure shown in FIG. 6, when the short cylindrical portion 11 is positioned in order to prevent interference between the sensor 6 and the nut 15 and the like, the cylindrical portion 9 and the coil 12 disposed around the cylindrical portion 9 are arranged. The inner diameter of becomes larger. Thus, as the inner diameter of the coil 12 increases, the cross-sectional area of the coil 12 decreases, the number of turns of the conductive wire constituting the coil 12 decreases, and the voltage induced in the coil 12, that is, the sensor It becomes difficult to secure the output of 6. In other words, effective use of the inner portion of the cylindrical portion 9 shown by the oblique lattice in FIG. 6 cannot be achieved.
In view of such circumstances, the present invention was invented to enable the realization of a compact and high-performance rolling bearing unit with a rotational speed detection device by eliminating a useless space.
[0010]
[Means for solving the problems]
The rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention is similar to the conventionally known rolling bearing unit with a rotational speed detection device, and includes a rotating wheel, a stationary wheel, a plurality of rolling elements, an encoder, a sensor, Is provided.
Of these, the rotating wheel has a rotation-side track on the rotation-side peripheral surface, and rotates during use.
Further, the stationary wheel has a stationary side track on the stationary side circumferential surface facing the rotating side circumferential surface, and does not rotate during use.
The plurality of rolling elements are provided so as to roll freely between the rotating side track and the stationary side track, and allow the rotating wheel to rotate with respect to the stationary wheel.
The encoder includes an annular permanent magnet in which S poles and N poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction, and a part of the rotating wheel includes the rotating wheel. And fixed concentrically.
The sensor is supported by the stationary wheel and faces a permanent magnet constituting the encoder. The sensor is made of a magnetic material and is arranged concentrically with the rotating wheel and the encoder. The coil is provided with a coil that induces a voltage in response to a change in magnetic flux flowing through the stator.
Further, by providing a plurality of protrusions and notches on both end edges of the stator alternately in the circumferential direction and at the same pitch as the S pole and N pole provided in the encoder, respectively, An edge portion is formed. Then, at the moment when each projecting portion constituting one comb-like end edge faces the S pole or the N pole, each projecting portion constituting the comb-like end edge formed on the other end is defined as N. It is configured to face the pole or the S pole.
In particular, in the rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention, the stator is configured by combining first and second stator elements, each formed in an annular shape with a magnetic material. The first stator element is formed into an L-shaped cross section having a cylindrical portion and an annular portion that is bent radially outward from one axial end edge of the cylindrical portion by press-molding a magnetic plate. It is assumed that The second stator element is externally fitted to a portion near the other end edge of the cylindrical portion and is magnetically connected to the first stator. Further, the one comb-shaped end edge portion is formed on the outer peripheral edge portion of the annular ring portion, and the other comb-tooth shaped end edge portion is formed on the outer peripheral edge portion of the second stator element.
[0011]
[Action]
In the case of the rolling bearing unit with the rotational speed detection device of the present invention configured as described above, when the permanent magnets constituting the encoder rotate together with the rotating wheels, each comb-shaped end edge formed on both ends of the stator is configured. The magnetic poles facing the plurality of projecting portions alternately change. In addition, the magnetic poles facing each of the projecting portions constituting both comb-shaped end edges are opposite to each other. That is, at a certain moment, all the protrusions constituting the comb-shaped edge formed on one edge face the south pole, and the comb-shaped edge formed on the other edge is All the projecting portions constituting the surface are opposed to the N pole. At the next moment, all the protrusions constituting the comb-like edge formed on one edge face the N pole, and the comb-like edge formed on the other edge All the projecting portions constituting the surface face the south pole. Magnetic flux flows in the stator from the other edge toward one edge at the moment when all the protrusions constituting the comb-shaped edge formed on one edge face the south pole. On the other hand, at the moment when all the protrusions constituting the comb-shaped end edge formed on one end face the north pole, the stator is moved from one end edge to the other end edge. Magnetic flux flows toward Accordingly, an alternating magnetic flux flows in the stator as the rotating wheel rotates. Since the alternating magnetic flux flows in the stator in this way, a large change in magnetic flux can be obtained with a small amount of magnetic flux, and the magnetic flux is less likely to be saturated in the stator.
[0012]
An electromotive force is induced in the coil according to the alternating magnetic flux flowing in the stator in this way. In this way, an electromotive force is induced in the coil. The moment when all the protrusions constituting one comb-like end edge face the south pole and the total constituting this comb-like edge part. As the flow direction of the magnetic flux is reversed at the moment when all the protrusions face the N pole, an electromotive force in the reverse direction is generated alternately in the coil. For this reason, the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage can be made sufficiently large, and the accuracy of rotation speed detection can be improved.
[0013]
In particular, in the case of the rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention, the first and second stator elements constituting the sensor stator are made of magnetic metal such as mild steel plate, as in the case of the previous invention. It can be manufactured at low cost by pressing the plate. Therefore, it is possible to reduce the cost of the stator constituted by the first and second stator elements and the rolling bearing unit with a rotational speed detection device incorporating the stator.
[0014]
Furthermore, in the case of the rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention, the stator does not have a portion protruding inward in the diameter direction from the inner peripheral surface of the cylindrical portion constituting the first stator element. Accordingly, the inner diameter of the cylindrical portion and the coil disposed around the cylindrical portion can be reduced. As a result, the cross-sectional area of the coil can be maximized within a limited installation space, and a compact and high-performance rolling bearing unit with a rotational speed detector can be realized.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show a first example of an embodiment of the present invention. In this example, the present invention is applied to a rolling bearing unit for supporting non-driving wheels (a front wheel of an FR vehicle, a rear wheel of an FF vehicle). On the inner peripheral surface of the stationary ring 16 that is the stationary side circumferential surface, double-row outer ring raceways 17 and 17 that are stationary side tracks are formed. The stationary wheel 16 can be supported by the suspension device by a flange 18 (only part of which is shown in FIG. 1) formed on the outer peripheral surface thereof. A rotating wheel 19 is arranged inside the stationary wheel 16. Inner ring raceways 20 and 20, each of which is a rotation side raceway, are formed on the outer circumference surface of the rotary wheel 19, which is the rotation side circumference surface, and both the inner ring raceways 20 and 20 are opposed to the outer ring raceways 17 and 17. I am letting. A plurality of rolling elements 22 and 22 are provided between the outer ring raceways 17 and 17 and the inner ring raceways 20 and 20, respectively. The rotating wheel 19 is rotatably supported. In the illustrated example, a ball is shown as the rolling element. However, in the case of a rolling bearing unit for an automobile that is heavy in weight, a tapered roller may be used as the rolling element. In addition, a flange for fixing the wheel to the rotating wheel 19 (in the drawing, the rotating wheel 19 in the portion near the outer end of the outer peripheral surface of the rotating wheel 19 and protruding from the outer end opening of the stationary wheel 16). The outer end of the stationary wheel 16 is provided at the outer portion of the vehicle (not shown including the portion protruding from the opening in the assembled state to the vehicle, which is the outer end in the width direction of the vehicle, the left end in FIG. 1). Yes. In addition, a seal ring (not shown) is mounted between the outer peripheral surface of the outer end portion of the rotating wheel 19 and the inner peripheral surface of the outer end portion of the stationary wheel 16, and a space 23 in which the rolling elements 22, 22 are installed. The outer end opening of the part is blocked. In the case of the illustrated example, the rotating wheel 19 is configured by fitting an inner ring 25 on the outer peripheral surface of the inner end portion of the hub 24. That is, in a state where the inner ring 25 is externally fitted, the nut 15 is screwed and fastened to a male thread portion 26 formed at the inner end portion of the hub 24, and the inner ring 25 is fixed to the hub 24, and the rotating wheel 19. Is configured.
[0016]
On the other hand, the inner end of the rotating wheel 19 (in the assembled state to the vehicle, the center end in the width direction of the vehicle, which is the right end in FIG. 1) is formed in an annular shape on the outer peripheral surface. 1a is externally fixed. The encoder 1a includes a support ring 27 that is formed into a cylindrical shape by press-molding a metal plate, and a permanent magnet 13 that is supported and fixed to a part of the support ring 27. The support ring 27 includes a cylindrical portion 28 and an annular portion 29 that is bent inward in the diameter direction from an axial outer end edge (left end edge in FIGS. 1 and 2) of the cylindrical portion 28. A fitting tube portion 30 is formed by folding the metal plate 180 degrees at the diametrically intermediate portion on the outer side surface (the left side surface in FIGS. 1 and 2) of the circular ring portion 29. The fitting cylinder part 30 is concentric with the cylindrical part 28, and the inner diameter in a free state is slightly smaller than the outer diameter of the inner end part of the inner ring 25. Therefore, the support ring 27 can be fixed to the inner end portion of the rotating wheel 19 by fitting the fitting cylinder portion 30 to the inner end portion of the inner ring 25 with an interference fit. Further, the cylindrical portion 28 of the support ring 27 is concentric with the rotating wheel 19 in such a fixed state.
[0017]
The permanent magnet 13 is attached to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 28 in the support ring 27 described above. On the inner peripheral surface of the permanent magnet 13, S poles and N poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction. If the support ring 27 is made of a mild steel plate such as SPCC and the permanent magnet 13 as a rubber magnet is fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 28 by baking, the connection between the support ring 27 and the permanent magnet 13 is achieved. An encoder 1a having a sufficiently large strength can be easily manufactured.
[0018]
Further, by making the permanent magnet 13 with a rubber magnet, the thickness of the permanent magnet 13 can be reduced and the inner diameter of the permanent magnet 13 can be increased. On the other hand, when the permanent magnet 13 is a plastic magnet, it is difficult to reduce the thickness of the permanent magnet 13 and the inner diameter of the permanent magnet 13 is reduced. That is, when a plastic magnet in which a powder of a ferromagnetic material such as ferrite is mixed in a synthetic resin is molded on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 28 constituting the support ring 27, the difference in thermal expansion between the synthetic resin and the mild steel plate. Thus, a stress in the compression direction is applied to the plastic magnet when the temperature rises, and a stress in the tensile direction is applied when the temperature is lowered. In order to prevent damage such as cracks from occurring in the permanent magnet 13 made of a plastic magnet based on such stress, the thickness T of the permanent magnet 13₁₃, The inner radius R of the cylindrical portion 28₂₈1/10 or more of T (T₁₃≧ R₂₈/ 10). Thus, the thickness T of the permanent magnet 13₁₃If the inner diameter of the permanent magnet 13 is reduced and the inner diameter of the sensor 6a, which will be described later, provided inside the permanent magnet 13 is reduced, it becomes difficult to ensure the output of the sensor 6a.
[0019]
On the other hand, if the permanent magnet 13 is made of a rubber magnet in which a powder of a ferromagnetic material is mixed in rubber, the thickness T of the permanent magnet 13 will be described.₁₃The inner radius R of the cylindrical portion 28₂₈Is sufficiently smaller than 1/10 of (T₁₃≪R₂₈/ 10) and the inner diameter of the permanent magnet 13 can be increased. That is, a large stress is not applied to a rubber magnet having greater elasticity than plastic magnets (having a large allowance for expansion and contraction) regardless of the difference in thermal expansion due to temperature changes. For this reason,Thickness T of permanent magnet 13 ₁₃ TheEven if it is made small, sufficient durability can be secured. For example, when the present invention is applied to a rolling bearing unit with a rotation speed detecting device for a general passenger car, the thickness T of the permanent magnet 13 is used.₁₃Can be reduced to about 0.5 to 1 mm. As a result, it becomes easy to secure the output of the sensor 6a by increasing the outer diameter of the sensor 6a described later.
[0020]
Further, the outer end opening of a bottomed cylindrical cover 31 formed by injection molding of synthetic resin is fitted and fixed to the inner end opening of the stationary wheel 16 (the right end opening in FIG. 1). The inner end opening of the stationary ring 16 is blocked. In addition, in the outer end opening of the cover 31, a sleeve 32 is embedded which is formed of a stainless steel plate or the like and has an L-shaped cross section and is formed in an annular shape as a whole. The sleeve 32 is fitted and fixed to the inner end opening of the stationary wheel 16 by an interference fit. In addition, an O-ring 36 is interposed in the fitting portion between the stationary wheel 16 and the cover 31 to keep the fitting portion between the members 16 and 31 watertight.
[0021]
An annular sensor 6a is embedded in the synthetic resin constituting the cover 31. The sensor 6 a is composed of first and second stator elements 7 a and 8 a and a coil 12. Among these, the first and second stators 7a and 8a are each formed in an annular shape by a magnetic metal plate such as a mild steel plate, and are arranged in series with respect to the flow direction of the magnetic flux. The coil 12 is formed by winding a conducting wire around a bobbin 33 formed of a nonmagnetic material such as a synthetic resin and having a generally U-shaped cross section with an open outer diameter side. Both ends of the conducting wire are taken out of the bobbin 33 through a take-out portion 37 formed integrally with the bobbin 33 on a part of the inner surface of the bobbin 33, and communicated with a terminal 39 of a connector 38 provided integrally with the cover 31. I am letting.
[0022]
Of the first and second stator elements 7a and 8a, the first stator element 7a is formed by press-molding the magnetic metal plate, thereby forming the cylindrical portion 9 and an outer edge that is one end edge of the cylindrical portion 9 in the axial direction. It is formed in an L-shaped cross section having an annular portion 10 bent outward in the diameter direction from the end edge (the left end edge in FIGS. 1 to 6). The axial length L of the cylindrical portion 9₉ Is the inner diameter D of the cylindrical portion 9₉ 1/4 or less (L₉ ≦ D₉ / 4). This is because the first stator element 7a is manufactured by burring which can be carried out at a particularly low cost even during press working. That is, the above condition (L₉ ≦ D₉ If / 4) is satisfied, the first stator element 7a can be processed without damage such as cracks even in burring processing with a fast processing cycle (processing time is short). On the other hand, the axial length L of the cylindrical portion 9₉ Is the inner diameter D of the cylindrical portion 9₉ Exceeding 1/4 (L₉ > D₉ / 4) and the above-described damage is likely to occur unless deep drawing is performed with a slow machining cycle. Therefore, in order to further reduce the cost, the axial length L of the cylindrical portion 9 is reduced.₉ Is the inner diameter D of the cylindrical portion 9₉ 1/4 or less (L₉ ≦ D₉ / 4) is preferable.
[0023]
The second stator element 8a is also formed by pressing the magnetic metal plate inwardly from the annular portion 34 and the inner peripheral edge of the annular portion 34 (to the right in FIGS. 1 to 3). It is formed in an L-shaped section having a short cylindrical portion 35 bent at a right angle. Of these, the short cylindrical portion 35 is fitted into the inner end portion of the cylindrical portion 9 constituting the first stator element 7a by an interference fit or a gap fit, so that these first and second stator elements are fitted. 7a and 7b are combined in a magnetically conductive state. Notches 40a and 40b are formed in a part of the cylindrical portion 9 constituting the first stator element 7a and a part of the second stator element 8a, respectively. Each of these notches 40a and 40b serves to prevent interference with the takeout portion 37 formed on the inner surface of the bobbin 33. The notches 40a and 40b are aligned with each other in a state where the first and second stator elements 7a and 8a are combined.
[0024]
Further, a plurality of projecting portions 3A, 3B and a plurality of projecting portions 3A, 3B, respectively, are provided on the outer diameter side edge of the annular portion 10 constituting the first stator element 7a and the annular portion 34 constituting the second stator element 8a. Comb-like edge portions 5A and 5B are formed by alternately providing the notches 4A and 4B in the circumferential direction. The pitches of the protrusions 3A and 3B and the cutouts 4A and 4B constituting the comb-like end edges 5A and 5B are the same as the S pole and the N pole provided on the permanent magnet 13 constituting the encoder 1a. The pitch is equal (center angle pitch). Each of the comb-like end edges 5A and 5B is opposed to the permanent magnet 13 constituting the encoder 1a via a minute gap 14 extending in the radial direction.
[0025]
Further, the comb-like edge 5A formed at the outer diameter side edge of the first stator element 7a and the comb-like edge 5B formed at the outer diameter side edge of the second stator element 8a. Thus, the phases of the protrusions 3A and 3B and the notches 4A and 4B are shifted by half the pitch of the S pole and N pole provided in the encoder 1a. Therefore, at the moment when the projecting portions 3A, 3A constituting the comb-shaped end edge portion 5A formed on the outer diameter side edge portion of the first stator element 7a face the S pole or the N pole, the second Each of the projecting portions 3B and 3B constituting the comb-like end edge portion 5B formed on the outer diameter side edge portion of the stator element 8a faces the N pole or the S pole.
[0026]
For this purpose, in the illustrated example, a concave and convex engaging portion is provided between the first and second stator elements 7a and 8a and the bobbin 33, and the outer diameters of the first and second stator elements 7a and 8a are provided. The phase of the comb-tooth-shaped edge parts 5A and 5B formed in the side edge part is regulated. That is, the phase between the bobbin 33 and the second stator element 8a is regulated by the engagement between the take-out portion 37 and the notch 40b. Further, the engagement between the engagement hole 41 formed in the annular portion 10 constituting the first stator element 7a and the engagement protrusion 42 protruding from the outer surface of the bobbin 33 causes the bobbin 33 and the first stator element 7a to engage with each other. The phase with the stator element 7a is regulated.
[0027]
The sensor 6 a configured as described above is supported and fixed concentrically with the stationary wheel 16 inside the inner end opening of the stationary wheel 16 in a state embedded in a part of the synthetic resin constituting the cover 31. To do. As described above, the operation of embedding and supporting the sensor 6a in the synthetic resin constituting the cover 31 is performed by injecting the synthetic resin into the cavity with the sensor 6a set in the cavity of the injection mold. It is done by doing.
[0028]
In the case of the rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention configured as described above, the first and second stator elements 7a and 8a, which are both edges of the stator, are accompanied with the rotation of the rotating wheel 19 with the wheel fixed. The magnetic poles (S pole, N pole) formed on the outer diameter side edge of each of the comb teeth and are opposed to the plurality of protrusions 3A, 3B facing each other. To do. In addition, the magnetic poles facing the protrusions 3A and 3B constituting the comb-like end edges 5A and 5B are opposite to each other.
[0029]
That is, at a certain moment, all the protrusions 3A, 3A constituting the comb-shaped end edge 5A formed on the outer diameter side edge of the first stator element 7a face the S pole, All the protrusions 3B and 3B constituting the comb-like end edge 5B formed at the outer diameter side edge of the second stator element 8a face the N pole. At the next moment, all the protrusions 3A, 3A constituting the comb-shaped end edge 5A formed at the outer diameter side edge of the first stator element 7a face the N pole, All the protrusions 3B and 3B constituting the comb-like end edge 5B formed at the outer diameter side edge of the second stator element 8a face the south pole. All the projecting portions 3A and 3A constituting the comb-like end edge portion 5A formed at the outer diameter side edge portion of the first stator element 7a face the south pole, and the outer diameter of the second stator element 8a. At the moment when all the projecting portions 3B, 3B constituting the comb-like end edge portion 5B formed on the side edge portion face the N pole, the first and second stator elements 7a, 8a Magnetic flux flows from the outer diameter side edge of the second stator element 8a toward the outer diameter side edge of the first stator element 7a. On the other hand, all the projecting portions 3A and 3A constituting the comb-like end edge portion 5A formed on the outer diameter side edge portion of the first stator element 7a face the N pole, and the second stator At the moment when all the protrusions 3B, 3B constituting the comb-shaped end edge 5B formed on the outer diameter side edge of the element 8a face the south pole, the first and second stator elements 7a, In 8a, a magnetic flux flows from the outer diameter side edge of the first stator element 7a toward the outer diameter side edge of the second stator element 8a. Accordingly, alternating magnetic flux flows in the first and second stator elements 7a and 8a as the rotating wheel 19 rotates. In this way, since the alternating magnetic flux flows through the first and second stator elements 7a and 8a, a large change in magnetic flux can be obtained with a small flow of magnetic flux, and the inside of the first and second stator elements 7a and 8a can be obtained. This makes it difficult to saturate the magnetic flux.
[0030]
Thus, an electromotive force is induced in the coil 12 in accordance with the alternating magnetic flux flowing in the first and second stator elements 7a and 8a. In this way, an electromotive force is induced in the coil 12. For example, all the protruding portions 3A, 3A constituting the comb-like end edge portion 5A formed at the outer diameter side edge portion of the first stator element 7a. As the flow direction of the magnetic flux is reversed between the moment when the magnetic pole faces the south pole and the moment when all the projecting portions 3A and 3A constituting the comb-shaped end edge 5A face the north pole, In the coil 12, an electromotive force in the reverse direction is generated alternately. For this reason, the difference between the maximum value and the minimum value of the voltage can be made sufficiently large, and the accuracy of rotation speed detection can be improved.
[0031]
In particular, in the case of the rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention, the first and second stator elements 7a and 8a constituting the stator of the sensor 6a are pressed on a magnetic metal plate such as a mild steel plate. It can be made cheaply by applying. Therefore, it is possible to reduce the cost of the stator constituted by the first and second stator elements 7a and 8a and the rolling bearing unit with a rotational speed detection device incorporating the stator.
[0032]
Further, in the case of the rolling bearing unit with a rotational speed detection device of the present invention, unlike the case of the previous invention shown in FIG. 6, the stator has an inner periphery of the cylindrical portion 9 constituting the first stator element 7a. There is no portion protruding inward in the diameter direction from the surface. In other words, the inner peripheral surface of the cylindrical portion 9 is a simple cylindrical surface. Therefore, the inside diameter of the bobbin 33 constituting the cylindrical portion 9 and the coil 12 arranged around the cylindrical portion 9 can be reduced. As a result, the cross-sectional area of the coil 12 can be maximized within a limited installation space, and a compact and high-performance rolling bearing unit with a rotational speed detector can be realized. In the case of the structure of this example, the axial dimension of the sensor 6a can be increased by the axial length of the short cylindrical portion 35 as compared with the structure of the prior invention shown in FIG. There is sex. However, this axial direction has more space than the diametrical direction, so it is difficult to be a restriction on the design of the rolling bearing unit with a rotational speed detection device.
[0033]
Next, FIG. 4 shows a second example of the embodiment of the present invention. In the case of this example, the shape of the second stator element 8b constituting the sensor 6b is different from that of the first example described above. That is, in the case of this example, the second stator element 8b is formed in a simple annular shape without the short cylindrical portion 35 (FIGS. 1 to 3). Therefore, in the case of this example, the axial length of the sensor 6b can be made shorter than in the case of the first example described above. Since other configurations and operations are the same as those in the case of the first example described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0034]
In the illustrated embodiment, the cross-sectional shape of the comb-toothed edge portions 5A and 5B formed on the outer peripheral edge portions of the first and second stator elements 7a, 8a and 8b is linear. Yes. On the other hand, like the structure according to the previous invention shown in FIG. 6, the outer peripheral edge of each of the stator elements 7a, 8a, 8b is bent at a right angle, and the bent portion is shown in FIG. Comb-like edge portions 5a ′ and 5b ′ can also be formed. Such comb-tooth-shaped edge portions 5a 'and 5b' widen the facing area with the inner peripheral surface of the permanent magnet 13 constituting the encoder 1a, and the first and second stator elements 7a, 8a and 8b. There is an advantage that the output of the sensor can be increased by increasing the amount of the magnetic flux flowing inside.
[0035]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured and operates as described above, it is possible to realize a rolling bearing unit with a rotation speed detection device that can effectively use a limited space, is small, and can perform highly reliable rotation speed detection. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first example of an embodiment of the present invention with a part thereof omitted.
FIG. 2 is an enlarged view of the right part of FIG.
FIG. 3 is a partially exploded perspective view of a first stator element and a second stator element.
FIG. 4 is a view similar to FIG. 2, showing a second example of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partially cut perspective view showing an example of a conventional structure.
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of a rotational speed detection device considered prior to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1a encoder
2, 2a Stator
3a, 3b, 3a ′, 3b ′, 3A, 3B Projection
4a, 4b, 4a ', 4b', 4A, 4B Notch
5a, 5b, 5a ', 5b', 5A, 5B Comb-toothed edge
6, 6a, 6b sensor
7, 7a First stator element
8, 8a, 8b Second stator element
9 Cylindrical part
10 circle part
11 Short cylindrical part
12 coils
13 Permanent magnet
14 Minute gap
15 nuts
16 Stationary wheel
17 Outer ring raceway
18 Flange
19 Rotating wheel
20 Inner ring raceway
21 Cage
22 Rolling elements
23 space
24 hub
25 inner ring
26 Male thread
27 Support ring
28 Cylindrical part
29 torus
30 Fitting cylinder
31 Cover
32 sleeve
33 bobbins
34 torus
35 Short cylindrical part
36 O-ring
37 Extraction unit
38 connectors
39 terminals
40a, 40b Notch
41 engagement hole
42 engagement protrusion

Claims

A rotating wheel having a rotation side track on the rotation side circumferential surface and rotating at the time of use, a stationary wheel having a stationary side track on the stationary side surface facing the rotation side circumferential surface and not rotating at the time of use, and the rotation An annular permanent member in which a plurality of rolling elements provided between a side track and the stationary track and a south pole and a north pole are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction. A magnet is included, and a part of the rotating wheel includes an encoder fixed concentrically with the rotating wheel, and a sensor that is supported by the stationary wheel and faces the permanent magnet that forms the encoder. The sensor includes an annular stator made of a magnetic material and disposed concentrically with the rotating wheel and the encoder, and a coil that is attached to the stator and causes a voltage in response to a change in magnetic flux flowing through the stator. Configured at both end edges of the stator. By providing a plurality of protrusions and notches alternately in the circumferential direction and at the same pitch as the S pole and N pole provided in the encoder, respectively, comb-shaped end edges are formed, At the moment when each projecting portion constituting one comb-shaped end edge opposes the S-pole or N-pole, each projecting portion constituting the comb-shaped end edge formed on the other end is defined as N-pole or In the rolling bearing unit with a rotational speed detecting device opposed to the S pole, the stator is configured by combining first and second stator elements, each formed in an annular shape with a magnetic material. The first stator element is formed by pressing a magnetic plate into an L-shaped cross section having a cylindrical portion and an annular portion bent radially outward from one axial end edge of the cylindrical portion. The second stator element is It is fitted to the portion near the other end edge of the cylindrical portion, and is magnetically connected to the first stator, and the one comb-like end edge portion is formed on the outer peripheral edge portion of the annular portion. A rolling bearing unit with a rotational speed detecting device, wherein the other comb-like end edge is formed on the outer peripheral edge of the second stator element.