DE69733796T2

DE69733796T2 - Magnetisierungsvorrichtung für den Geber eines Drehgeschwindigkeitssensors eines Wälzlagers

Info

Publication number: DE69733796T2
Application number: DE69733796T
Authority: DE
Inventors: Hideo Fujisawa-shi Ouchi
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2017-10-14
Also published as: DE69733796D1; EP0942186A2; US5967669A; EP0836020A2; EP0942186B1; EP0836020B1; EP0942186A3; DE69739714D1; EP0836020A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen einer Magnetisierungsvorrichtung, welche zur Herstellung eines Kodierers verwendet wird, welcher in einer Drehgeschwindigkeitserfassungsvorrichtung bzw. Drehzahlerfassungsvorrichtung aufgenommen ist.
Beschreibung des Standes der Technik
US-Patent Nr. 3,158,797 betrifft ein Magnetisieren von kreisförmigen Magneten. Insbesondere betrifft US-Patent Nr. 3,158,797 eine Vorrichtung zum Magnetisieren von kreisförmigen Magneten, welches ein kreisförmiges magnetisches Rückkehrteil umfasst, welches mit einer geraden Anzahl von seitlich radialen Polen versehen ist, sowie einen kontinuierlichen elektrischen Leiter mit einem ersten Abschnitt, welcher sich in einer Richtung von Pol zu Pol um das Teil herum erstreckt und mit einem zweiten Abschnitt, welcher sich in einer umgekehrten Richtung um das Teil von Pol zu Pol herum zurück erstreckt, wobei sich der erste Abschnitt des Leiters um die ungeradzahligen Pole in einer Richtung und um die geradzahligen Pole in der entgegengesetzten Richtung erstreckt, und wobei sich der zweite Abschnitt des Leiters in derselben Richtung um jeden Pol wie der erste Abschnitt erstreckt, wobei der Leiter von den Polen isoliert ist.
Vordem gibt es eine Anzahl bekannter Konstruktionen für eine geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit, ein Rad eines Fahrzeugs auf einer Aufhängungseinheit zu tragen, so dass es frei drehbar ist, und die Drehzahl des Rades zu erfassen, um ein Antiblockier-Brems-Systems (ABS) oder ein Traktion-Kontroll-System (TCS) zu steuern.
Bei all den Drehzahlerfassungseinheiten, welche in diese geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheiten eingebaut sind, ist ein Tonrad (tone wheel) bereitgestellt, welches zusammen mit dem Rad dreht, sowie ein Sensor, welcher ein Ausgabesignal ausgibt, welches sich mit einer Frequenz ändert, welche proportional zur Drehzahl des Tonrades ist.
In dem US-Patent Nr. 5,200,697 ist eine spezielle Betrachtung hinsichtlich eines Sensors nicht durchgeführt worden.
Der in dem US-Patent Nr. 5,293,124 offenbarte Sensor weist einen Nachteil auf, darin bestehend, dass der magnetische Fluss, welcher von den Nordpolen ausgeht, die Tendenz aufweist, aus dem Kernmetall zu dem Südpol herauszustreuen, was zu einem ineffizienten magnetischen Fluss entlang der Spule und zu einer ineffizienten Ausgabespannung führt.
Der in dem US-Patent Nr. 5,004,358 offengelegte Sensor weist einen Nachteil auf, darin bestehend, dass die Doppelstruktur von radial äußeren und inneren Abschnitten bewirkt, dass die Struktur kompliziert und vergrößert ist.
In dem japanischen Hatsumei Kyokai Technical Report Nr. 94-16051 ist eine wie beispielsweise in 1 gezeigte geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit offenbart.
Bei dieser Einheit ist ein Flansch 2 zur Befestigung eines Rades auf einer Außenumfangsfläche eines axial äußeren Endabschnittes (hier bedeutet der Ausdruck "äußere" die hinsichtlich einer Breite äußere Seite des Fahrzeuges, wenn er in ein Fahrzeug eingepasst wird; die linke Seite in 1) einer Nabe 1 gebildet, welche ein innenseitiges Teil bildet, und ein Innenring-Laufring 3a und eine Stufe 4 sind auf einer Außenumfangsfläche eines mittleren Abschnittes gebildet. Ein Innenring 5, welcher mit einem Innenring-Laufring 3b auf einer Außenumfangsfläche hiervon gebildet ist und welcher zusammen mit der Nabe 1 ein Innenteil bildet, ist weiterhin außenseitig gegen die Außenumfangsfläche der Nabe 1 gesichert, wobei eine axial äußere Endseite von dieser gegen die Stufe 4 stößt. Ein von der Nabe 1 getrennt angeordneter Innenring (in der Figur nicht gezeigt) kann gebildet werden, statt, dass der Innenring-Laufring 3a direkt auf der Außenumfangsfläche der Nabe 1 gebildet ist, und dieser Innenring und der Innenring 5 können außenseitig an die Nabe 1 gesichert werden.
Ein Außengewindeabschnitt 6 ist auf einem Abschnitt gebildet, welcher sich in der Nähe des axial inneren Endes der Nabe 1 befindet. Das innere Teil ist zusammengesetzt, indem der Innenring 5 an einen vorbestimmten Abschnitt an der Außenumfangsfläche der Nabe 1 mittels einer Gewindemutter 7 gesichert ist, welche auf den Gewindeabschnitt 6 geschraubt und festgezogen ist. Ein Außenteil 8, welches um die Nabe herum angeordnet ist, ist weiterhin auf einer mittleren Außenumfangsfläche hiervon mit einem Befestigungsabschnitt 9 bereitgestellt, um das Außenteil 8 an eine Aufhängungseinheit zu sichern. Außenring-Laufringe 10a, 10b sind außerdem auf der Innenumfangsfläche des Außenteils 8 gebildet, und sind den entsprechenden Innenring-Laufringen 3a, 3b zugewandt angeordnet.
Eine Mehrzahl von Wälzteilen 11 ist weiterhin entsprechend zwischen den Innenring-Laufringen 3a, 3b und den Außenring-Laufringen 10a, 10b bereitgestellt, so dass sich das Innenteil frei innerhalb des Außenteils 8 drehen kann. In dem Beispiel von 1 sind Kugeln als die Wälzteile 11 verwendet. In dem Falle einer Wälzlagereinheit für schwere Fahrzeuge jedoch können Kegelrollen als die Wälzteile verwendet werden.
Ein Dichtungsring 12 ist zwischen der Innenumfangsfläche an dem axial äußeren Ende des Außenteils 8 und der Außenumfangsfläche der Nabe 1 eingepasst, um die Öffnung an dem axial äußeren Ende des Raumes abzudecken, welcher zwischen der Innenumfangsfläche des Außenteils 8 und der Außenumfangsfläche der Nabe 1 vorliegt, in welcher die Mehrzahl der Wälzteile 11 bereitgestellt ist.
Ein Basisendabschnitt eines Kodierers 13 (linker Endabschnitt in 1) ist außenseitig an einen Abschnitt an einem axial inneren Endabschnitt gesichert (innerer bedeutet hier die Seite in Richtung der Mitte eines Fahrzeuges, wenn er an ein Fahrzeug eingepasst wird) des Innenrings 5, mit Abstand von dem Innenring-Laufring 3b versehen. Der Kodierer 13 ist aus einer ferromagnetischen Metallplatte wie beispielsweise einer Stahlplatte in einer überall kreisförmigen Form (kurze zylindrische Form) gebildet. Der Kodierer 13 ist mit einem Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser 14 und einem Abschnitt mit einem größeren Durchmesser 15 gebildet, welche, konzentrisch miteinander gebildet sind und über einen Stufenabschnitt 16 verbunden sind. Mit dem Kodierer 13 ist der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser 15 an die Außenumfangsfläche des Endabschnittes des Innenrings 5 auswärts eingepasst und ist an den Innenring 5 gesichert, wobei der Stufenabschnitt 16 gegen den Endrandabschnitt des Innenrings 5 anstößt. Der Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser 14 ist daher mit dem Innenring 5 konzentrisch getragen. Eine Mehrzahl von Öffnungen 17, welche Ausschnittsabschnitte an der Drehseite bilden, sind weiterhin in gleichmäßigem Abstand um die Umfangsrichtung herum gebildet, so dass die magnetischen Eigenschaften um die Umfangsrichtung herum alternierend und in gleichmäßigem Abstand wechseln. Die entsprechenden Öffnungen 17 sind von der gleichen rechteckigen Form und erstrecken sich in der axialen Richtung (die Links-Rechts-Richtung in 1).
Ein Öffnungsabschnitt an dem axial inneren Ende des Außenteils 8 ist mit einer Abdeckung 18 abgedeckt, welche in einer becherförmig-zylindrischen Form durch Tiefziehen einer Metallplatte gefertigt ist, wie beispielsweise einer Stahlplatte aus rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumplatte. Ein ringförmiger Sensor 20 ist in einem ringförmigen Abschnitt aus Kunstharz 21 auf einer Innenseite einer Innenumfangsfläche eines zylindrischen Abschnittes 19 der Abdeckung 18 eingeschlossen. Der Sensor 20 umfasst einen Dauermagneten 22, einen aus einem ferromagnetischen Material wie beispielsweise einer Stahlplatte gebildeten Stator 23, sowie einer Spule 24, und ist in einer überall ringförmigen Form durch Einbetten der entsprechenden Komponenten 22, 23, 24 in dem Abschnitt aus Kunstharz gebildet.
Von den entsprechenden Bestandteilen des Sensors 20 ist der Dauermagnet 22 in einer überall kreisförmigen Form (Ringform) gebildet und ist radial magnetisiert. Die Innenumfangsfläche des Dauermagneten 22 ist über einen schmalen Spalt 25 der Außenumfangsfläche der Abschnitte zugewandt, welche nicht mit den Öffnungen 17 an dem Basisendabschnitt des Abschnittes mit dem kleinerem Durchmesser 14 des Kodierers 13 gebildet sind.
Der Stator 23 ist in einer überall ringförmigen Form mit einem J-förmigen Querschnitt gebildet. Eine Innenumfangsfläche eines Endabschnittes eines radial äußeren zylindrischen Abschnittes 26 des Stators 23 und eine Außenumfangsfläche des Dauermagneten 22 sind nahe zueinander oder auf Stoß gegeneinander angeordnet. Eine Innenumfangsfläche eines radial inneren zylindrischen Abschnittes 27 des Stators 23 ist über dem schmalen Spalt 25 gegenüber dem mit der Mehrzahl von Öffnungen 17 an einem Teil des Abschnittes mit dem kleineren Durchmesser 14 des Kodierers 13 gebildeten Abschnitt angeordnet. Eine Mehrzahl von Ausschnitten 28 (Ausschnittsabschnitte an der festen Seite) ist weiterhin in dem radial inneren zylindrischen Abschnitt 27 um die Umfangsrichtung herum in einer Abfolge (pitch) (Zentral-Winkel-Abfolge) gebildet, welche gleich derjenigen der Öffnungen 17 ist. Der radial innere zylindrische Abschnitt 27 ist daher in einem Kammzahnaufbau gebildet.
Die Spule 24 ist in ringförmiger Form durch Wickeln eines leitfähigen Drahtes auf einen Spulenkörper 29 eines nichtmagnetischen Materials gebildet, und ist auf einem Innenumfangsabschnitt des radial äußeren zylindrischen Abschnitts 26 des Stators 23 angeordnet. Eine in der Spule 24 induzierte elektromotorische Kraft ist einem Verbinder 30 entnommen, welcher von einer Außenfläche der Abdeckung 18 herausragt.
Sobald die wie oben beschrieben aufgebaute geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit verwendet wird, wechselt die magnetische Flussdichte in dem dem Kodierer 13 gegenüberliegenden Stator 23, sobald sich der Kodierer 13 zusammen mit dem Innenring 5 dreht, welcher das Innenteil bildet, und die in der Spule 24 induzierte Spannung wechselt daher mit einer Frequenz, welche der Drehzahl der Nabe 1 proportional ist. Der Grund für den in der Spule 24 induzierten Spannungswechsel, wenn sich die magnetische Flussdichte in dem Stator 23 ändert ist derselbe wie in dem Falle von herkömmlichen bekannten Drehzahlerfassungssensoren. Der Grund für den Wechsel in der magnetischen Flussdichte, welche in dem Stator 23 bei der Drehung des Kodierers 13 fließt, ist weiterhin wie folgt.
Mit den in dem Kodierer 13 bereitgestellten Öffnungen 17 und den in dem Stator 23 bereitgestellten Ausschnitten 28, weil diese die gleiche Abstandsfolge aufweisen, ist dann bei der Drehung des Kodierers 13 ein Augenblick, in dem diese gleichzeitig einander um den gesamten Umfang herum gegenüberstehen. In dem Augenblick, wenn die entsprechenden Öffnungen 17 und die entsprechenden Ausschnitte 28 einander gegenüberstehen, stehen dann weiterhin Säulenabschnitte (ferromagnetische Körper), welche zwischen den benachbarten Öffnungen 17 vorliegen sowie Zungenabschnitte (ferromagnetische Körper), welche zwischen den benachbarten Ausschnitten 28 vorliegen, einander über den schmalen Spalt 25 gegenüber. Mit den auf diese Weise einander gegenüberstehenden Säulenabschnitten und Zungenabschnitten (ferromagnetischen Körpern) fließt ein magnetischer Fluss von hoher Dichte zwischen dem Kodierer 13 und dem Stator 23.
Andererseits, falls die Phase der Öffnungen 17 und der Ausschnitte 28 um eine Hälfte versetzt ist, fällt dann die Dichte des zwischen dem Kodierer 13 und dem Stator 23 fließenden magnetischen Flusses ab. Das heißt, dass in dieser Bedingung sich die in dem Kodierer 13 bereitgestellten Öffnungen 17 gegenüber den Zungenabschnitten befinden und gleichzeitig die in dem Stator 23 bereitgestellten Ausschnitte den Säulenabschnitten gegenüber sind. Wenn auf diese Weise sich die Säulenabschnitte gegenüber den Ausschnitten 28 befinden und sich die Zungenabschnitte gegenüber den Öffnungen 17 befinden, befindet sich ein relativ großer Luftraum um den gesamten Umfang herum zwischen dem Kodierer 13 und dem Stator 23. In dieser Bedingung fällt daher die zwischen den beiden Teilen 13 und 23 fließende Flussdichte ab. Das Ergebnis ist, dass sich die in der Spule induzierte Spannung proportional zu der Drehzahl der Nabe ändert. Unter Verwendung des wie oben beschriebenen Sensors 20 wechselt dann die in der Spule 24 induzierte Ausgabespannung mit einer Frequenz, welche proportional zu der Drehzahl des Innenteils ist.
Mit der wie oben beschrieben aufgebauten und betriebenen geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit fließt der Ausgang des magnetischen Flusses von der Endseite des Dauermagneten 22 des Sensors 20 immer in derselben Richtung innerhalb des Stators 23 des Sensors 20. Nur die Größe der magnetischen Flussdichte wechselt mit der Drehung des Kodierers 13; und eine diesem Wechsel des magnetischen Flusses entsprechende Spannung wird in der Spule 24 induziert. Daher ist es schwierig, den Betrag des Wechsels der Spannung zu vergrößern (den Unterschied zwischen Maximum- und Minimumbetrag). Insbesondere zu der Zeit des Fahrens mit einer geringen Geschwindigkeit, wenn die Geschwindigkeit, bei der die Wechsel der magnetischen Flussdichte gering sind, ist der absolute Wert der induzierten Spannung und der Betrag des Wechsels klein.
Angesichts dieser Situation wurde ein Aufbau vorgeschlagen, wo ein Dauermagnet auf der Kodiererseite bereitgestellt ist, wobei Südpole und Nordpole im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand um den Umfang auf einem dem Sensor zugewandten Abschnitt des Dauermagneten angeordnet sind. Wenn solch ein Kodierer, der Dauermagnete aufnimmt, verwendet wird, fließt der magnetische Fluss in dem Stator des Sensors im Wechsel in entgegengesetzten Richtungen.
Dies wird als alternierender magnetischer Fluss bezeichnet. Daher können in der in den Stator eingepassten Spule bei mit der Drehung des Kodierers wechselseitig entgegengesetzten Richtungen Spannungen induziert werden, so dass eine Vergrößerung des Sensorausgangs ermöglicht ist.
Um die Ausgabe des Sensors zu vergrößern, ist es weiterhin effektiv, den Durchmesser der erfassten Seite des Kodierers zu vergrößern, welcher dem Sensor zugewandt ist. Im Gegensatz zu dem in der 1 gezeigten Aufbau ist daher der Kodierer diametral außerhalb des Sensors angeordnet, so dass der Durchmesser der Innenumfangsfläche des Kodierers (erfasste Seite) vergrößert ist. Durch Vergrößern des Durchmessers des Kodierers kann weiterhin die Anzahl der auf dem Kodierer bereitgestellten Pole vergrößert werden, was auch bei dem Vergrößern der Erfassungsgenauigkeit wirksam ist.
2 zeigt einen Kodierer 31, welcher die obigen Voraussetzungen erfüllt, sowie eine Magnetisierungsvorrichtung 33 zum Magnetisieren eines Dauermagneten 23 des Kodierers 31. Der Kodierer 31 umfasst einen ringförmigen aus einer Metallplatte gefertigten Trägerring 34, sowie einen Dauermagneten 32, welcher um den gesamten Umfang des Trägerrings 34 herum getragen und gesichert ist. Der Haltering 34 umfasst einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 35 zur Befestigung an einen Drehring, wie beispielsweise dem Innenring 5 (siehe 1), einen Abschnitt mit größerem Durchmesser 36, welcher konzentrisch mit dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 35 ist, sowie einen ringförmigen Stufenabschnitt 37, der einen Endrand des Abschnittes mit größerem Durchmesser 36 und einen Endrand mit dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 35 verbindet. Der Dauermagnet 32 ist in einer insgesamt zylindrischen Form gebildet und ist an die Innenumfangsfläche des Abschnittes mit größerem Durchmesser 36 um den gesamten Umfang herum befestigt. Südpole und Nordpole sind weiterhin auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet.
Bei der Magnetisierungsvorrichtung 33 zum Magnetisieren des Dauermagneten 32, um den Kodierer 31 zu fertigen, ist eine Mehrzahl von Magnetisierungsterminals 39 in einer zylindrischen Anordnung auf einem Endabschnitt (linker Endabschnitt in 2) eines ferromagnetischen Jochs 38 angeordnet, in der gleichen Abfolge wie die Abfolge der benachbarten Süd- und Nordpole des Dauermagneten 32 und in gleichmäßigem Abstand entlang des Umfangs. Die Magnetisierungsterminals 39 sind in der gleichen Zahl bereitgestellt wie die Gesamtzahl an Südpolen und Nordpolen, welche auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 angeordnet sind und ragen radial nach außen von der Aunenumfangsfläche an dem spitzen Ende (Tipp end) des Jochs 39 hervor, wobei sich ihre entsprechenden Außenumfangsflächen in der axialen Richtung des Dauermagneten 32 erstrecken (Links-nach-Rechts-Richtung in 2). Entsprechende Spulen 40 sind um die entsprechenden Magnetisierungsterminals 39 herumgewickelt. Wenn die Spannung eingeschaltet wird, magnetisieren die entsprechenden Spulen 40 den magnetischen Körper (Dauermagnetmaterial, Material mit hoher Koerzitivkraft) radial, welcher zu dem Dauermagnet 32 wird und welcher den Außenumfangsflächen der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39 zugewandt ist.
Der Abschnitt, welcher die entsprechenden Magnetisierungsterminals 39 an dem Spitzendabschnitt des Jochs 38 umgibt, ist mit einem Abschnitt von Kunstharz 41 abgedeckt, und die entsprechenden Spulen 40 sind in diesem Abschnitt aus Kunstharz 41 eingebettet. Eine aus einer Metallplatte gefertigte Einbauplatte 42 ist an eine Endseite des Abschnittes aus Kunstharz 41 gesichert. Zu der Zeit, wenn der Dauermagnet 32 magnetisiert wird, stößt die Einbauplatte 42 gegen den Stufenabschnitt 37 des Halterings 34, um im Wechsel die Südpole und die Nordpole auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 anzuordnen. In dieser Bedingung sind die entsprechenden Magnetisierungsterminals 39 entlang der gesamten Länge des magnetischen Körpers der Innenumfangsfläche des magnetischen Körpers (Dauermagnetmaterial, Material von hoher Koerzitivkraft) zugewandt, welcher den Dauermagneten 32 bildet. Dann wird in dieser Bedingung eine Spannung auf die entsprechenden Spulen 40 aufgeschaltet, um den magnetischen Körper zu magnetisieren, wodurch ein Dauermagnet 32 hergestellt wird, welcher Südpole und Nordpole aufweist, die auf der Innenumfangsfläche im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand gebildet sind.
Wenn die herkömmliche Magnetisierungsvorrichtung 33, wie in 2 gezeigt, verwendet wird, um den Dauermagneten 32 des Kodierers 31 mit dem wie in 2 gezeigten Aufbau zu magnetisieren, kann ein Abstand L₃₂ zwischen dem Endrand des Dauermagneten 32 und der Seitenfläche des Stufenabschnittes 37 des Halterings 34 nicht hinreichend klein gemacht werden. Das heißt, dass in der Bedingung, in welcher die Außenumfangsflächen der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39 der Magnetisierungsvorrichtung 33 und die Innenumfangsfläche des magnetischen Körpers des Dauermagneten 32 einander gegenüber sind, liegen der Abschnitt aus Kunstharz 41, in welchem ein Abschnitt der Spulen 40 eingebettet ist, und die Einbauplatte 42 zwischen der Endseite des Jochs 38 und dem Stufenabschnitt 37 vor. Es ist daher nicht möglich, eine Zunahme des Abstandes L₃₂ um diesen Betrag zu vermeiden.
Falls der Abstand L₃₂ vergrößert ist, ist dann die axiale Abmessung des Kodierers 31 auch um diesen Betrag vergrößert, so dass es schwierig ist, eine geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit, welche den Kodierer 31 beinhaltet, zu miniaturisieren und leicht zu fertigen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Aufgabe ist, eine Magnetisierungsvorrichtung für einen kompakten Kodierer einer Drehzahlmesseinrichtung bereitzustellen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Magnetisierungsvorrichtung für einen Kodierer einer Drehzahlmesseinrichtung für einen drehbaren Ring bereitgestellt, wobei der Kodierer einen kreisförmigen Haltering, der aus einem Metallplattenmaterial besteht, und einen Dauermagneten, der am Umfang des Halterings allgemein gestützt und gehalten wird, umfasst, wobei der Haltering einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser zur Befestigung an dem drehbaren Ring, einen Abschnitt mit größerem Durchmesser, der mit dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser konzentrisch ist, sowie einen ringförmigen Stufenabschnitt umfasst, welcher den Abschnitt mit größerem Durchmesser mit dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser verbindet, wobei der Dauermagnet eine zylindrische Form aufweist und an der Innenumfangsfläche des Abschnitts mit größerem Durchmesser allgemein angebracht ist, wobei Südpole und Nordpole im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand in der Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche angeordnet sind, wobei die Magnetisierungsvorrichtung zum Magnetisieren eines Magnetelements zur Herstellung des Dauermagneten des Kodierers der Drehzahlmesseinrichtung ferromagnetische Magnetisierungsterminals umfasst, die in einer zylindrischen Formation in gleicher Abfolge wie die Abfolge der benachbarten Süd- und Nordpole des Dauermagneten und in gleichmäßiger Beabstandung entlang des Umfangs angeordnet sind, und eine Aunenumfangsfläche aufweist, die in der axialen Richtung des Dauermagneten verlängert ist, und wobei die Anzahl der Magnetisierungsterminals die gleiche ist wie die Gesamtzahl der Südpole und Nordpole, die an der Innenumfangsfläche des Dauermagneten angeordnet sind, und wobei jeweils Spulen um die entsprechenden Magnetisierungsterminals herumgewickelt sind, dergestalt, dass beim Einschalten des Stroms die jeweiligen Spulen das Magnetelement, das zu dem Dauermagneten gemacht werden soll und das den Außenumfangsflächen der jeweiligen Magnetisierungsterminals zugewandt ist, magnetisieren, wobei die Magnetisierungsterminals jeweils einen Innenumfangsabschnitt mit einer ersten Breite in der axialen Richtung und einen Außenumfangsrandabschnitt mit einer zweiten Breite in der axialen Richtung, der zu der Innenumfangsfläche des Dauermagneten weist, aufweisen, wobei die erste Breite schmaler ist als die zweite Breite und wobei die Spulen um den Innenumfangsabschnitt herumgewickelt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Konstruktion zeigt; und
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Kodierer und eine herkömmliche Magnetisierungsvorrichtung zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht eines Tonrades und einer Magnetisierungsvorrichtung, welche eine erfindungsgemäße Ausführungsform zeigen;
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Endabschnittes der Magnetisierungsvorrichtung, welche eine Anordnung von Magnetisierungsterminals zeigt;
5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils einer geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit, welche ein Tonrad beinhaltet, welches durch die Magnetisierungsvorrichtung magnetisiert wurde;
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit zeigt.
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des rechten Teils von 6.
8 ist eine schematische Ansicht eines Teils des Kodierers in einem Beispiel.
9 ist eine Grafik, die die Beziehung zwischen der Breite des nichtmagnetisierten Abschnitts und der Sensorausgabe zeigt.
10 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Abstand zwischen den Land- und Aufnehmungskantenabschnitten und der Sensorausgabe zeigt.
11 ist eine zu 7 ähnliche Ansicht, welche ein anderes Beispiel zeigt.
12 ist eine zu 7 ähnliche Ansicht, welche ein anderes Beispiel zeigt.
13 ist eine zu 7 ähnliche Ansicht, welche ein anderes Beispiel zeigt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Sensor zeigt.
15 ist eine Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel der geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit zeigt.
16 ist eine vergrößerte Ansicht, die den rechten Teil von 15 zeigt.
17 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel des Stators zeigt.
18 ist eine zu 16 ähnliche Querschnittsansicht, die ein anderes Beispiel zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In der erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung für einen Kodierer einer Drehzahlmesseinrichtung, wie bei dem in 2 gezeigten herkömmlichen Aufbau, (a) umfasst der Kodierer einen kreisförmigen Haltering, der aus einem Metallplattenmaterial besteht, und einen Dauermagneten, der an dem gesamten Umfang des Halterings gestützt und gehalten wird, wobei der Haltering einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser zum Befestigen an einem drehbaren Ring, einen Abschnitt mit größerem Durchmesser, der mit dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser konzentrisch ist, sowie einen ringförmigen Stufenabschnitt umfasst, der einen Endrand des Abschnittes mit größerem Durchmesser mit einem Endrand des Abschnittes mit kleinerem Durchmesser verbindet, wobei der Dauermagnet eine zylindrische Form aufweist und an der Innenumfangsfläche des Abschnitts mit größerem Durchmesser um den gesamten Umfang angebracht ist, wobei Südpole und Nordpole im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand in Umfangsrichtung um die Innenumfangsfläche herum angeordnet sind, und (b) umfasst die Magnetisierungsvorrichtung ferromagnetische Magnetisierungsterminals, die in einer zylindrischen Formation in gleicher Abfolge wie die Abfolge der benachbarten Süd- und Nordpole des Dauermagneten und in gleichmäßiger Beabstandung entlang des Umfangs angeordnet sind, wobei die entsprechenden Außenumfangsflächen hiervon in der axialen Richtung des Dauermagneten verlängert sind, und wobei die Anzahl der Magnetisierungsterminals die gleiche ist wie die Gesamtzahl von Südpolen und Nordpolen, die an der Innenumfangsfläche des Dauermagneten angeordnet sind, und wobei jeweils Spulen um die entsprechenden Magnetisierungsterminals herumgewickelt sind, dergestalt, dass beim Einschalten des Stroms die jeweiligen Spulen einen magnetischen Körper (dauermagnetisches Material, Material von hoher Koerzitivkraft) magnetisieren, welcher zu dem Dauermagneten gemacht werden soll und den Außenumfangsflächen der entsprechenden Magnetisierungsterminals zugewandt ist.
Insbesondere weisen die entsprechenden Magnetisierungsterminals bei der erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung für einen Kodierer einer Drehzahlmesseinrichtung innere und äußere Umfangsabschnitte derart auf, dass die Breite des inneren Umfangsabschnitts schmaler ist als die Breite des äußeren Umfangsabschnitts. Der äußere periphere Abschnitt ist der Innenumfangsfläche des magnetischen Körpers zugewandt, welcher zu dem Dauermagnet gemacht werden soll, und die Spulen sind um diesen inneren Umfangsabschnitt gewickelt.
Die geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit umfasst ein Außenteil, welches sich während der Verwendung nicht dreht, mit einem Außenring-Laufring auf einer Innenumfangsfläche davon, ein Innenteil, welches sich während der Verwendung dreht, mit einem Innenring-Laufring auf einer Außenumfangsfläche davon, eine Mehrzahl von Wälzteilen, welche derart bereitgestellt sind, dass sie zwischen dem Außenring-Laufring und dem Innenring-Laufring frei drehbar sind, einen auswärtig an einem Endabschnitt des Innenteils gesicherten Kodierer, und einen Sensor, welcher auf dem Außenteil getragen ist und dem Kodierer zugewandt ist. Der Kodierer umfasst einen aus Metallplattenmaterial gefertigten kreisförmigen Haltering und einen Dauermagneten, der am gesamten Umfang des Halterings gestützt und gehalten wird, wobei der Haltering einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser zum Befestigen an dem drehbaren Ring, einen Abschnitt mit größerem Durchmesser, welcher mit dem Abschnitt von kleinerem Durchmesser konzentrisch ist, sowie einen ringförmigen Stufenabschnitt, welcher einen Endrand des Abschnittes mit größerem Durchmesser mit einem Endrand des Abschnittes mit kleinerem Durchmesser verbindet, umfasst, wobei der Dauermagnet von zylindrischer Form ist und an der Innenumfangsfläche des Abschnittes von größerem Durchmesser um den gesamten Umfang angebracht ist, wobei Südpole und Nordpole im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand in der Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche angeordnet sind.
Insbesondere ist der Dauermagnet bei der geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit in einem Abschnitt magnetisiert, welcher sich von einem Abstand von 7 mm oder weniger von dem Stufenabschnitt und axial fort von dem Stufenabschnitt erstreckt.
Bei der Magnetisierungsvorrichtung für einen Kodierer einer Drehzahlmesseinrichtung, und einer geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit, welche einen wie oben beschrieben aufgebauten Kodierer beinhaltet, ist die axiale Abmessung des Kodierers reduziert, wodurch es ermöglicht ist, eine geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit zu miniaturisieren und gewichtsreduziert zu fertigen.
3 bis 5 zeigen ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Das Merkmal der Magnetisierungsvorrichtung für einen Kodierer einer Drehzahlmesseinrichtung und der geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit, welche einen Kodierer beinhaltet, ist, dass eine geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit miniaturisiert und gewichtsreduziert ist, indem die axiale Abmessung der mit einem Dauermagneten 32 eingepassten Kodierer 31a, 31b verkürzt ist. Der Aufbau und der Betrieb des Bereichs der Wälzlagereinheit ist derselbe wie bei dem in 1 gezeigten herkömmlichen Aufbau, und daher sind aus Gründen der Kürze Figuren und Beschreibung, die sich auf dieselben Teile wie bei dem herkömmlichen Aufbau beziehen, weggelassen. Nachstehend konzentriert sich die Beschreibung auf die kennzeichnenden Teile, insbesondere die Kodierer 31a, 31b und eine erfindungsgemäße Magnetisierungsvorrichtung 33a zum Magnetisieren des Dauermagneten 32 der Kodierer 31a, 31b, sowie auf einen Sensor 20a einer Drehzahlmesseinrichtung, welcher bei dem Zusammenbau der Kodierer 31a, 31b gebildet ist.
Die Kodierer 31, 31b umfassen ringförmige Halteringe 34, 34a, welche aus einem Metallplattenmaterial gefertigt sind sowie den Dauermagneten 32, welcher um den gesamten Umfang der Halteringe 34, 34a getragen und gehalten ist. Die Halteringe 34, 34a umfassen Abschnitte mit kleinerem Durchmesser 35, 35a zur Befestigung an einen drehbaren Ring wie beispielsweise den Innenring 5 (5), einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 36, welcher mit den Abschnitten mit kleinerem Durchmesser 35, 35a konzentrisch ist, sowie einen ringförmigen Stufenabschnitt 37, welcher einen Endrand des Abschnitts mit größerem Durchmesser 36 und einen Endrand der Abschnitte mit kleinerem Durchmesser 35, 35a verbindet.
Der Dauermagnet 32 ist ein sogenannter Gummimagnet, welcher aus einem Pulver aus dauermagnetischem Material, wie beispielsweise Ferrit (hohe Koerzitivkraft) gefertigt ist, welches in einem Gummi enthalten ist, und welcher in einer insgesamt zylindrischen Form gebildet ist. Solch ein Dauermagnet 32 ist an der Innenumfangsfläche des Abschnitts mit größerem Durchmesser 36 um den gesamten Umfang durch Schmelzen oder Bonden befestigt. Südpole und Nordpole sind an der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand um die Umfangsrichtung angeordnet.
Ein nach innen gewandter flanschförmiger Krempenabschnitt 43 ist in einem mittleren Abschnitt der Innenumfangsfläche des Abschnittes mit kleinerem Durchmesser 35a des Kodierers 31b gebildet, wie in 5 gezeigt, indem die Metallplatte gebogen wird. Der Krempenabschnitt 43 stößt gegen die axial innere Endseite des Innenrings 5, wobei der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser 35a auswärts an die Außenumfangsfläche des axial inneren Endabschnitts des Innenrings 5 gesichert ist. Der Kodierer 31b ist auf diese Weise mit dem Abschnitt mit größerem Durchmesser 36 und dem Innenring 5 axial konzentrisch angeordnet.
Bei der Magnetisierungsvorrichtung 33a zum Magnetisieren des Dauermagneten 32, um die Kodierer 31a, 31b herzustellen, sind eine Mehrzahl von Magnetisierungsterminals 39a, wie in 3 und 4 gezeigt, in einer zylindrischen Formation auf einem Endabschnitt (linker Endabschnitt in 3) eines ferromagnetischen Jochs 38a angeordnet, mit der gleichen Abfolge, wie die Abfolge der benachbarten Süd- und Nordpole des Dauermagneten 32 und in gleichmäßiger Beabstandung entlang des Umfangs. Die Magnetisierungsterminals 39a sind in der gleichen Anzahl bereitgestellt wie die Gesamtzahl der Südpole und Nordpole, welche an der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 angeordnet sind und ragen radial nach außen von der Außenumfangsfläche an dem Spitzendeabschnitt des Jochs 38 hervor, wobei ihre entsprechenden Außenumfangsflächen sich in der axialen Richtung des Dauermagneten 32 verlängern (Links-nach-Rechts-Richtung in den 3 bis 5).
Die entsprechenden Spulen 40 sind um die entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a gewickelt. Mit dem Anschalten der Spannung magnetisieren die entsprechenden Spulen 40 radial einen magnetischen Körper (Dauermagnetmaterial, Material von hoher Koerzitivkraft), welcher zu dem Dauermagnet 32 gemacht werden soll, und welcher den Außenumfangsflächen der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a zugewandt ist.
Bei den Magnetisierungsterminals 39a der erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung 33a ist insbesondere die Breite (linke und rechte Richtung in 3) eines Innenumfangsabschnitts schmaler als die des Außenumfangsabschnittes, welcher der Innenumfangsfläche des magnetischen Körpers zugewandt ist, welcher der Dauermagnet 32 werden soll. Weiterhin sind die entsprechenden Spulen 40 um diesen Innenumfangsabschnitt schmalerer Breite gewickelt. Die Endabschnitte der entsprechenden Spulen 40 ragen daher nicht in Richtung der Spitzendseite (linke Seite in 3) von der Endfläche (linke Endfläche in 3) der Magnetisierungsterminals 39a. Wie in 4 gezeigt, bildet der Außenumfangsabschnitt den radial äußeren Kantenabschnitt der Magnetisierungsterminals 39a.
Eine Isolation der entsprechenden Spulen 40 ist erreicht durch Bedecken des Abschnitts, welcher die Magnetisierungsterminals 39a an dem Endabschnitt des Jochs 38a, sowie des Abschnitts, welcher sich von dem mittleren Abschnitt über den Basisendabschnitt erstreckt, mit einem Abschnitt aus Kunstharz 41a, sowie durch Einbetten der entsprechenden Spulen 40 in dem Abschnitt aus Kunstharz 41a. Eine aus einer Metallplatte oder ähnlichem gefertigte Einbauplatte 42a ist an dem mittleren Abschnitt der Endfläche des Abschnittes aus Kunstharz 41a gesichert. Das heißt, dass der Abschnitt aus Kunstharz 41a in einem Abschnitt gebildet ist, welcher der Endfläche der Magnetisierungsvorrichtung 33a mit einer kreisförmigen Ausnehmung 44 entspricht. Die Einbauplatte 42a wird dann innen in die kreisförmige Ausnehmung 44 eingepasst und an dem Joch 38a mittels Schrauben 45 gesichert. Die inneren Endflächen des Kunstharzes 41a und der Einbauplatte 42a sind beide in derselben Ebene angeordnet. Der Außendurchmesser der Einbauplatte 42a ist weiterhin größer gemacht als der Innendurchmesser des Stufenabschnittes 37 der Halteringe 34, 34a.
Zu der Zeit, wenn der Dauermagnet 32 unter Verwendung der wie oben beschrieben aufgebauten Magnetisierungsvorrichtung 33a radial magnetisiert wird, um im Wechsel die Südpole und die Nordpole auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 in der Umfangsrichtung anzuordnen, dann stößt, wie in 3 gezeigt, der Abschnitt, welcher benachbart zu dem Außenumfang der inneren Endfläche der Einbauplatte 42a ist, gegen den Stufenabschnitt 37 der Halteringe 34, 34a. In dieser Bedingung sind die entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a der Innenumfangsfläche des magnetischen Körpers (Dauermagnetmaterial, Material von hoher Koerzitivkraft) entlang der gesamten axialen Länge des magnetischen Körpers zugewandt, welcher den Dauermagneten 32 bildet. Dann wird in dieser Bedingung eine Spannung auf die entsprechenden Spulen 40 geschaltet, um den magnetischen Körper hierdurch zu magnetisieren, wodurch ein Dauermagnet 32 hergestellt wird, mit Südpolen und Nordpolen, welche auf der Innenumfangsfläche im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
In dem Fall der Magnetisierungsvorrichtung 33a der vorliegenden Erfindung, als ein Ergebnis der Anordnung für die Form der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a, können die Endflächen der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a an einem Abschnitt in der Nähe der Spitzendfläche der Magnetisierungsvorrichtung 33a angeordnet werden. Daher kann bei der erfindungsgemäßen Magnetisierungsvorrichtung 33a, wenn der Dauermagnet 32 der Kodierer 31a, 31b mit dem wie in 3 und 5 gezeigten Aufbau magnetisiert wird, ein Abstand L₃₂ zwischen der Endfläche des Dauermagneten 32 und der Seitenfläche des Stufenabschnitts 37 der Halteringe 34, 34a hinreichend klein gemacht werden.
Das heißt, dass in der Bedingung, in der die Außenumfangsflächen der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a der Magnetisierungsvorrichtung 33a und die Innenumfangsfläche des magnetischen Körpers des Dauermagneten 32 einander gegenüber sind, liegt nur ein dünner Abschnitt an dem Abschnitt der Außenumfangskante des Abschnittes aus Kunstharz 41, in welchem ein Abschnitt der Spulen 40 eingebettet ist, zwischen der Endfläche des Außenumfangsabschnittes der entsprechenden Magnetisierungsterminals 39a und dem Stufenabschnitt 37 vor. Der Abstand L₃₂ kann daher 7 mm oder weniger sein, was bei der Magnetisierungsvorrichtung 33 (2) des zuvor erwähnten herkömmlichen Aufbaus nicht möglich war, und daher kann die axiale Ausdehnung der Kodierer 31a, 31b um diesen Betrag reduziert werden, so dass geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheiten, welche die entsprechenden Kodierer 31a, 31b beinhalten, miniaturisiert und leicht gefertigt werden können.
Als nächstes, obwohl nicht mit einer direkten Beziehung zu dem Hauptpunkt der vorliegenden Ausführungsform, folgt eine einfache Beschreibung mit Bezugnahme auf 5, eines Aufbaus und Betriebes eines Sensors 20a einer Drehzahlmesseinrichtung, welche die Kodierer 31a, 31b beinhaltet, wie beispielsweise oben beschrieben. Der Sensor 20a ist einer insgesamt kreisförmigen Form gebildet, und weist einen auf einer Außenumfangsfläche bereitgestellten erfassenden Abschnitt auf, welcher über einen schmalen Spalt 25a einer Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 des Decoders 31b zugewandt ist. Der Sensor 20a umfasst erste und zweite Statoren 46, 47, welche jeweils in kreisförmiger Form gebildet sind, sowie eine Spule 24a.
Entsprechende erste und zweite Kammzahnrandabschnitte 48, 49 sind gebildet, indem entsprechende Ausschnitte 50 und Vorsprünge 51 in den Außenumfangsrandabschnitten der ersten und zweiten Statoren 46, 47 im Wechsel und im gleichmäßigen Abstand gebildet sind. Die Abfolge (Zentral-Winkel-Abfolge) der Ausschnitte 50 und der Vorsprünge 51, welche die jeweiligen ersten und zweiten Kammzahnrandabschnitte 48, 49 bilden, ist gleich gefertigt wie die Abfolge der Südpole und der Nordpole (ein Südpol und ein Nordpol bilden eine Abfolge), welche auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 angeordnet sind. Die Phase des auf dem Endabschnitt des Außenumfangs des ersten Stators 46 gebildeten ersten Kammzahnrandabschnitt 48 sowie die Phase des auf dem Endabschnitt des Außenumfangs des zweiten Stators 47 gebildeten zweiten Kammzahnrandabschnittes 49 sind um die Hälfte der Abfolge der Ausschnitte 50 und der Vorsprünge 51 versetzt.
In dem Augenblick, wenn alle die Vorsprünge 51 des ersten Kammzahnrandabschnittes 48 den auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 bereitgestellten Südpolen zugewandt sind, sind alle die Vorsprünge 51 des zweiten Kammzahnrandabschnittes 49 den Nordpolen zugewandt. In dem Augenblick, wenn sich der Kodierer 31b aus dieser Bedingung heraus um eine Hälfte der Abfolge der Ausschnitte 50 und der Vorsprünge 51 gedreht hat, dann sind alle der Vorsprünge 51 des ersten Kammzahnrandabschnittes 48 den auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 bereitgestellten Nordpolen zugewandt, und sind alle der Vorsprünge 51 des zweiten Kammzahnrandabschnittes 49 den Südpolen zugewandt.
Die Innenumfangsendabschnitte der ersten und zweiten Statoren 46, 47 sind durch äußeres Einpassen mit einer Presspassung magnetisch leitfähig gemacht, wobei der Spitzendabschnitt eines auf dem Innenumfangsabschnitt des zweiten Stators 47 gebildeten zweiten zylindrischen Abschnitts 53 in einen auf dem Innenumfangsabschnitt des ersten Stators 46 gebildeten ersten zylindrischen Abschnitt 52 eingepasst wird.
Daher fließt bei der Drehung des Kodierers 31b ein alternierender magnetischer Fluss zwischen den ersten und zweiten Statoren 46, 47.
Die Spule 24a ist weiterhin gebildet, indem ein leitfähiger Draht oder Leitung auf einen Spulenkörper 29a mit einer offenen Außenumfangsseite gewickelt ist. Aufnehmungs- und Landeingriffsabschnitte sind zwischen dem Spulenkörper 29a und den ersten und zweiten Statoren 46, 47 bereitgestellt, wodurch die Phase der ersten und zweiten Statoren 46, 47 in der oben erwähnten Bedingung mittels des Spulenkörpers 29a gehalten wird. Eine dem oben erwähnten alternierendem magnetischem Fluss entsprechende Wechselspannung wird in der Spule 24a mit dem um den Spulenkörper 29a gewickelten leitfähigen Draht induziert.
Der aus den ersten und zweiten Statoren 46, 47 und der Spule 24a gefertigte Sensor 20a ist in einem Kunstharz eingebettet, welcher eine Abdeckung 54 bildet, welche den Öffnungsabschnitt an dem axial inneren Ende des Außenteils 8 abdeckt. Eine von einer Metallplatte in insgesamt kreisförmiger Form gefertigte Hülse 45 mit L-förmigem Querschnitt ist auf einem Abschnitt der Abdeckung 54 gehalten. Wenn der Öffnungsabschnitt an dem axial inneren Ende des Außenteils 8 abgedeckt wird, wird die Hülse 55 innen an den Öffnungsabschnitt an dem axial inneren Ende des Außenteils 8 gesichert. In dieser Bedingung ist der Sensor 20a über einen schmalen Spalt 25a der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 32 des Kodierers 31b über den gesamten Umfang zugewandt. Ein Verbinder 30a ist mit der Abdeckung 54 auf der Innenfläche eines Abschnittes der Abdeckung 54 einstückig gebildet, um die in der Spule 24a abgenommene Wechselspannung abzugreifen. Diese Wechselspannung wird als ein Signal, welches die Drehzahl der Nabe 1 darstellt, an die Steuerung gesandt, und wird für die Steuerung eines ABS oder eines TCS verwendet.
Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus und Betriebs kann die Gesamtlänge einer geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit verkürzt werden, so dass geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheiten miniaturisiert und gewichtsreduziert gefertigt werden können. Als ein Ergebnis wird der Einbau in einem begrenzten Raum möglich, so dass ein Freiheitsgrad bei dem Entwurf von Autos vergrößert ist.
6 und 7 zeigen eine andere geschwindigkeitserfassende Einheit, welche an einer Wälzlagereinheit angebracht sind, welche ein nicht angetriebenes Rad hält, wie beispielsweise ein Vorderrad eines FR-Fahrzeuges oder ein Hinterrad eines FF-Fahrzeuges hält.
Ein stationärer Ring 106 weist eine Annenumfangsfläche auf, welche eine stationäre Umfangsfläche definiert, auf welcher Außenring-Laufringe 107 in zwei Reihen gebildet sind, von denen jeder einen stationären Laufring definiert. Der stationäre Ring 106 weist einen Flansch 108 auf seiner Außenumfangsfläche auf, welche durch eine Aufhängungsvorrichtung getragen ist.
Ein drehbarer Ring 109 ist auf der Innenseite des stationären Rings 106 angeordnet. Der drehbare Ring 109 weist eine Außenumfangsfläche auf, die eine drehbare Umfangsfläche ist, auf welcher drehbare Laufringe oder Innenring-Laufringe gebildet sind. Die Innenring-Laufringe 110 sind gegenüber den Außenring-Laufringen 107 angeordnet.
Eine Mehrzahl von Wälzteilen 112 ist zwischen den Innenring-Laufringen 110 und den Außenring-Laufringen 107 bereitgestellt und durch Käfige 111 gehalten, so dass der drehbare Ring 109 drehbar innerhalb des stationären Rings 106 gehalten ist.
Für die Wälzteile 112 werden Kugeln verwendet, es können aber auch Kegelrollen für die Wälzteile in der Wälzlagereinheit für schwere Fahrzeuge verwendet werden.
Der drehbare Ring 109 ist mit einem Flansch 113 auf seiner Umfangsfläche an einem axial äußeren Abschnitt gebildet, welcher von der Öffnung des stationären Rings 106 hervorragt, so dass ein Rad durch den Flansch 113 an dem drehbaren Ring 109 befestigt ist.
Ein Dichtungsring 114 ist an dem axial äußeren Ende des drehbaren Rings 109 angebracht, welches das äußere Ende in der Breitenrichtung ist, wenn er in das Fahrzeug eingebaut wird und das linke Ende in 6 ist zwischen der Außenumfangsfläche des drehbaren Rings 109 und der Innenumfangsfläche des stationären Rings 106, so dass der Dichtungsring 114 die axial äußere Öffnung des Raums 137 abdichtet, wo die Wälzteile 112 angeordnet sind.
Der drehbare Ring 109 umfasst eine Nabe 115 und einen Innenring 116, welcher auf die Außenumfangsfläche der Nabe 115 an ihrem axial inneren Endabschnitt eingepasst ist. Die Nabe 115 ist mit einem Gewindeabschnitt 117 an ihrem axial inneren Endabschnitt gebildet, auf welchem eine Gewindemutter 118 aufgeschraubt ist, wobei der Innenring 116 auf die Nabe 115 eingepasst ist, so dass der Innenring 116 gegen die Nabe 115 gesichert ist, so dass der drehbare Ring 109 gebildet ist.
Ein Kodierer 119 ist auf die Außenumfangsfläche des axial inneren Endabschnittes des drehbaren Rings 109 eingepasst. Der Ausdruck "axial innen" bedeutet die mittlere Seite in der Breitenrichtung, bei dem Einbau in das Fahrzeug, die rechte Seite in 6. Der Kodierer 119 ist allgemein von kreisförmiger Form und besteht aus einem zylindrischen Haltering 120, welcher mittels Pressen aus einem Metallplattenmaterial gefertigt ist, sowie einem Dauermagneten 121, welcher gesichert durch einen Teil des Halterings 120 gehalten ist.
Der Haltering 120 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 122 und einem kreisförmigen Ringabschnitt 123, welcher sich radial nach innen von dem axial äußeren Ende (linkes Ende in den 6 und 7) des zylindrischen Abschnittes 122 erstreckt.
Der kreisförmige Ringabschnitt 123 weist einen radialen Mittenabschnitt auf der axial äußeren Seitenfläche (linke Seitenfläche in den 6 und 7) auf, von denen ein zylindrischer Einpassabschnitt 124 gebildet ist, indem ein Teil der Metallplatte um 180° gefaltet wird.
Der zylindrische Einpassabschnitt 124 ist konzentrisch mit dem zylindrischen Abschnitt 122 und weist einen Innendurchmesser auf, welcher in dem freien Zustand geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des axial inneren Endabschnittes des Innenrings 116 ist. Der Haltering 120 ist entsprechend gegen den axial inneren Endabschnitt des drehbaren Rings 109 mit dem zylindrischen Einpassabschnitt 124 gesichert, welcher auf dem axial inneren Endabschnitt des Innenrings 116 mittels Passpressung eingepasst ist. Der zylindrische Abschnitt 122 des Halterings 120 ist daher in der befestigten Bedingung konzentrisch mit dem drehbaren Ring 109.
Ein Dauermagnet 121 ist an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 122 in dem Haltering 120 angebracht. Wie in der 8 gezeigt, sind S-Pole (Südpole) und N-Pole (Nordpole) in einer gleichförmigen Abfolge im Wechsel in einer Umfangsrichtung auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 angeordnet. Der Dauermagnet 121 ist an den Haltering 120 beispielsweise mit einem Klebstoff, magnetischer Ansaugkraft usw. gesichert.
Der Haltering 120 ist aus einem Karbonstahl, wie beispielsweise SPCC gefertigt und der Dauermagnet 121 ist aus einem Gummimagneten gefertigt und mittels thermischer Reibverschweißung oder Bonding an die Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 122 befestigt, wodurch der Kodierer 119 leicht mit hinreichender Verbindungsstärke zwischen dem Haltering 120 und dem Dauermagneten 121 gefertigt werden kann.
Wie in 8 gezeigt, sind nichtmagnetisierte Sektionen 137 zwischen den S-Polen und den N-Polen angeordnet, welche in einer Umfangsrichtung auf einem Teil des Dauermagneten 121 angeordnet sind.
Die Breite W₁₃₇ der nichtmagnetisierten Sektionen 137 ist 0,1 bis 0,2 mal der Abfolge P der S- und N-Pole. Das heißt, W₁₃₇ ist gleich von 0,1 P bis 0,2 P.
Die S- und N-Pole weisen dieselbe magnetisierte Breite, W_S und W_N auf. Das heißt, W_S = W_N. Die Steuerung, dass W₁₃₇ gleich 0,1 bis 0,2 mal der Abfolge (pitch) P der S- und N-Pole sei, ist bereitgestellt, um den Betrag des magnetischen Flusses zu vergrößern, welcher durch den Stator 128 des Sensors 126 fließt, wie später genauer beschrieben wird, wodurch die Ausgabe des Sensors 126 vergrößert wird.
Indem die nichtmagnetisierten Sektionen 137 zwischen den umfangsmäßig im Wechsel angeordneten S- und N-Pole auf dem Dauermagneten 121 bereitgestellt sind, kann insbesondere der direkte Fluss zwischen den umfangsmäßig benachbarten N- und S-Polen so gesteuert werden, dass er vom Betrag her geringer wird.
Wenn die Breite W₁₃₇ der nichtmagnetisierten Sektionen 137 kleiner als 0,1 mal der Abfolge P der S- und N-Pole ist, konnte der Betrag des magnetischen Flusses, welcher direkt von dem N-Pol zu dem S-Pol fließt, welche umfangsmäßig einander benachbart angeordnet sind, nicht hinreichend kleiner gemacht werden, und daher ist es nicht möglich, den Betrag des magnetischen Flusses durch den Stator 128 ausreichend zu vergrößern und die Ausgabe des Sensors 126 ausreichend zu vergrößern. Andererseits, wenn die Breite W₁₃₇ der nichtmagnetisierten Sektionen 137 größer ist als 0,2 mal der Abfolge P der S- und N-Pole, werden die magnetisierten Sektionen des Dauermagneten 121 um den Betrag verringert, das heißt, dass die magnetisierten Breiten W_S, W_N kleiner sind, dann ist der Betrag des magnetischen Flusses durch den Stator 128 verringert und die Ausgabe des Sensors 126 konnte nicht ausreichend größer gemacht werden.
Die Erfinder haben die Wirkungen der Breite W₁₃₇ der nichtmagnetisierten Sektion 137 auf die Ausgabe des Sensors 126 in Abhängigkeit von der Breite W₁₃₇ mit Bezug auf die Abfolge P der S- und N-Pole variierend gewechselt und die in der 9 gezeigten Ergebnisse erhalten, wobei die Abszisse das Verhältnis der Breite W₁₃₇ zu der Abfolge P anzeigt und die Ordinate das Verhältnis von Spitzenwert zu Spitzenwert (im Folgenden als p-p-Wert bezeichnet) der Ausgangsspannung des Sensors 126 anzeigt.
Das Verhältnis des p-p-Wertes der Ausgangsspannung ist ein relativer Wert, welcher den Betrag der Differenz (p-p-Wert) zwischen dem Maximum und dem Minimum des Ausgabewertes des Sensors 126 anzeigt, welcher variiert, wenn sich der Kodierer 119 dreht, wobei, vorausgesetzt, dass der p-p-Wert in der Probe, welche die größte Differenz an p-p-Wert von 1 aufweist, die p-p-Werte der anderen Proben durch das Verhältnis zu dem größten p-p-Wert gezeigt sind.
Wie in 9 gezeigt, falls das Verhältnis der Breite W₁₃₇ zu der Abfolge P, das heißt W₁₃₇/P, innerhalb des Abschnitts von 0,1 bis 0,2 gesteuert ist, kann das Verhältnis des p-p-Wertes in der Ausgabespannung 0,9 oder größer sein.
Eine becherförmige zylindrische Abdeckung 125 ist auf dem stationären Ring 106 bereitgestellt, insbesondere ist der axial äußere Endabschnitt mit der Öffnung der Abdeckung 125 an den axial inneren Endabschnitt mit der Öffnung (Öffnungssektion am rechten Ende in 6) des stationären Rings 106 sicher eingepasst, um so die Öffnung an dem axial inneren Ende des stationären Rings 106 abzudecken. Die Abdeckung 125 ist mittels plastischer Formgebung, wie beispielsweise Tiefziehen, aus einer Metallplatte, wie beispielsweise rostfreiem Stahl oder Karbonstahl gefertigt.
Ein ringförmiger Kunstharz-Block 127 mit dem in diesem aufgenommenen Sensor 126 ist innerhalb der Abdeckung 125 sicher gehalten.
Der Sensor 126 besteht aus einem aus einer ferromagnetischen Metallplatte, wie beispielsweise Karbonstahl, gefertigten Stator 128, welcher von kanalförmigem Querschnitt ist, sowie aus einer Spule 130, welche einen ringförmigen Spulenkörper 129 aus nichtmagnetischem Material umfasst, wie beispielsweise dem Kunstharz, wobei ein Leiter um den Spulenkörper 129 herumgewickelt ist.
Der Stator 128 ist eine Kombination eines Paars von scheibenförmigen Platten 131a, 131b, von denen jede in einer Getriebezahnform um den Außenumfang davon gebildet ist, mit einem zylindrischen Verbindungsteil 132. Insbesondere sind um den Außenumfang der scheibenförmigen Platten 131a, 131b Ausschnitte 133a, 133b gebildet, welche in einem gleichförmigen Abstand in einer Umfangsrichtung angeordnet sind. Umfangsmäßig benachbarte Ausschnitte 133a oder 133b definieren einen Vorsprung dazwischen, so dass sie die Land- und Aufnahmekantensektionen 134a, 134b in einer Außengetriebezahnform entlang des Außenumfangs der scheibenförmigen Platten 131a, 131b bilden.
Die Abfolge (Zentral-Winkel-Abfolge) der Ausschnitte 133a, 133b der Land- und Aufnahmekantensektionen 134a, 134b ist gleich der Abfolge der S- und N-Pole auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121.
Die Phase der Land- und Aufnahmekantensektion 134a auf dem Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131a ist von der der Land- und Aufnahmekantensektion 134b auf dem Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131b um einen Betrag versetzt, welcher gleich der halben Abfolge der Ausschnitte 133a, 133b ist.
In dem Moment, wenn die Vorsprünge der Land- und Aufnehmungskante 134a den S-Polen zugewandt sind, sind die Vorsprünge der Land- und Aufnehmungskante 134b den N-Polen zugewandt und umgekehrt.
Beide der axialen (linke und rechte Richtungen in den 6 und 7) Endkanten des Verbindungsteils 132 stoßen gegen die radial inwärtigen Abschnitte der scheibenförmigen Platten 131a, 131b, welche einander gegenüber sind. Entsprechend sind die scheibenförmigen Platten 131a, 131b miteinander durch das Verbindungsteil 132 magnetisch verbunden.
Um die Phase der Land- und Aufnehmungskanten 134a, 134b zu steuern, kann ein Land- und Aufnehmungs-Eingreifabschnitt in dem Stoßabschnitt zwischen den axial gegenüberliegenden Endkanten des Verbindungsteils 132 und den scheibenförmigen Platten 131a, 131b bereitgestellt sein, um die Phase mit Bezug auf die Umfangsrichtung des Verbindungsteils 132 und die scheibenförmigen Platten 131a, 131b zu steuern.
Der Land- und Aufnehmungskantenabschnitt 134a um die scheibenförmige Platte 131a des Stators 128 ist radial gegenüber der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 des Kodierers 119 mit einer kleinen Öffnung 135a zwischen ihnen angeordnet, und der Land- und Aufnehmungskantenabschnitt 134b um die scheibenförmige Platte 131b des Stators 128 ist radial gegenüber der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 des Kodierers 119 mit einer kleinen Öffnung 135b zwischen ihnen angeordnet.
Die Spule 130 ist in einem Abschnitt angeordnet, welcher von dem Stator 128 auf drei Seiten umgeben ist außer an der Außenumfangsseite, und besteht aus einem Spulenkörper 129, welcher aus einem Kunstharz gefertigt ist und in einer kreisförmigen Ringform mit einem kanalförmigen Querschnitt gebildet ist, wo die radial äußere Seite offen ist, sowie aus einem um den Spulenkörper 129 herumgewickelten Leiter. Die Spule 130 ist in dem Stator 128 eingebettet, und insbesondere auf den drei Seiten von den scheibenförmigen Platten 131a, 131b und dem Verbindungsteil 132 umgeben.
Der Land- und Aufnehmungseingriffsabschnitt zur Steuerung der Phase des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a, 134b kann im Übrigen zwischen den scheibenförmigen Platten 131a, 131b und dem Spulenkörper 129 bereitgestellt sein.
Der minimale Abstand zwischen einem Paar von Land- und Aufnehmungskantenabschnitten 134a, 134b, welche auf dem Stator 128 auf den gegenüberliegenden Endkantenabschnitten des Verbindungsteils 132 gebildet sind, ist von 3 mm bis 9 mm. In der Ausführungsform, wie gezeigt, sind die Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b parallel zueinander, und daher ist der minimale Abstand gleich dem Abstand D₁₃₁ zwischen dem Paar von scheibenförmigen Platten 131a und 131b.
Entsprechend ist der Abstand D₁₃₁ so gesteuert, dass er von 3 mm bis 9 mm ist. Dies führt zu einem vergrößerten Betrag von magnetischem Fluss durch den Stator 128 und zu einer vergrößerten Ausgabe des Sensors 126. Falls die Distanz D₁₃₁ kleiner ist als 3 mm, ist der Betrag des magnetischen Flusses, welcher direkt zwischen dem Paar von Land- und Aufnehmungskantenabschnitten 134a, 134b fließt, größer, während der Betrag des magnetischen Flusses, der durch den Stator 128 über die Spule 130 fließt, kleiner ist. Im Gegensatz, falls der Abstand D₁₃₁ größer ist als 9 mm, ist die Länge der geschlossenen Schleife für das Fließen des magnetischen Flusses, inklusive des Dauermagneten 121 und des Stators 128, länger. Als Ergebnis ist der von der geschlossenen Schleife in die Umgebung herausstreuende magnetische Fluss größer vom Betrag her, und dann ist der Betrag des über die Spule 130 durch den Stator 128 fließenden magnetischen Flusses kleiner.
Die Erfinder maßen die in der Spule 130 induzierte Spannung, wobei der Abstand D₁₃₁ geändert wurde, und erhielten die wie in 10 gezeigten Ergebnisse, wobei die Abszisse den Abstand D₁₃₁ zwischen dem Paar von scheibenförmigen Platten 131a und 131b anzeigt, und die Ordinate das Verhältnis des p-p-Wertes der Ausgangsspannung des Sensors 126 anzeigt. Von 10 ist es klar, dass, wenn der Abstand D₁₃₁ innerhalb des Abschnittes von 3 mm bis 9 mm gesteuert ist, das Verhältnis des p-p-Wertes der Ausgangsspannung 0,95 oder höher sein kann.
Der Abstand D₁₂₃ in 6 zwischen dem kreisförmigen Ringabschnitt 123 des Halterings 120 des Kodierers 119 und der scheibenförmigen Platte 131b gegenüber dem kreisförmigen Ringabschnitt 123 ist wünschenswerterweise auf den Abschnitt von 2 mm bis 4 mm begrenzt. Dies ist, weil der Betrag des Streuens des magnetischen Flusses von der scheibenförmigen Platte 131a zu dem kreisförmigen Ringabschnitt 123, ohne die Größe der geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit zu vergrößern, kleiner gehalten ist, um so den Betrag des über die Spule 130 durch den Stator 128 fließenden magnetischen Flusses zu sichern.
Falls der Abstand D₁₂₃ kleiner ist als 2 mm, wird der Betrag des magnetischen Streuens von der scheibenförmigen Platte 131b zu dem kreisförmigen Ringabschnitt 123 vergrößert, während der Betrag des magnetischen Flusses über die Spule 130 durch den Stator 128 verringert ist und die Ausgabe des Sensors 126 ist verringert. Andererseits, falls der Abstand D₁₂₃ größer als 4 mm ist, ist die geschwindigkeitserfassende Wälzlagereinheit vergrößert, während die weitere Ausgabevergrößerung des Sensors 126 nicht erhalten werden kann.
Die Dicke der magnetischen Metallplatte der scheibenförmigen Platten 131a, 131b ist wünschenswerterweise von etwa 1,2 mm bis etwa 2,5 mm. Dies ist, um die gegenüberliegende Fläche zwischen der Spitzenfläche der Vorsprünge der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b und der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 zu sichern, um so den Betrag des zwischen den scheibenförmigen Platten 131a, 131b und dem Dauermagneten 121 fließenden magnetischen Flusses zu sichern. Falls die Dicke weniger als 1,2 mm beträgt, könnte der Betrag des magnetischen Flusses nicht gesichert werden, und daher ist es schwierig, die Ausgabe des Sensors 126 zu sichern. Im Gegensatz, falls die Dicke größer als 2,5 mm ist, ist es schwierig den Sensor 126 mit einer geeigneten Größe zu versehen, dass er in dem begrenzten Raum eingebaut werden kann, und dass der minimale Abstand D₁₃₁ größer oder gleich 3 mm ist.
Daher ist der Sensor 126 in dem Block aus Kunstharz 127 eingebettet und in einem eingebetteten Zustand in der Abdeckung 125 gehalten. Der Betrieb zum Halten des Sensors 126 mit dem Block aus Kunstharz 127 in der Abdeckung 125 ist dadurch ausgeführt, dass ein Kunstharz in einen Hohlraum von Spritzguss eingespritzt wird, wo die Abdeckung 125 und der Sensor 126 eingesetzt sind.
Es gibt einen Abschnitt aus Kunstharz für einen in der Abdeckung 125 bereitgestellten Verbinder 136, um die in der Spule 130 induzierte Spannung abzugreifen, welche das Ausgabesignal des Sensors 126 ist, und dieser Abschnitt aus Kunstharz ist durch ein in einem Teil der Abdeckung 125 gebildeten Durchgangsloch mit dem Block aus Kunstharz 127 verbunden, welcher den hierin eingebetteten Sensor 126 enthält.
Wenn der drehbare Ring 109 mit einem daran befestigten Fahrzeugrad in der Lagereinheit mit dem Drehzahlsensor gedreht wird, werden die magnetischen Pole (S- und N-Pole), die den Vorsprüngen der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b um die Außenumfänge des Paars von scheibenförmigen Platten 131a, 131b gegenüber sind, in Bezug auf die Vorsprünge der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b hinsichtlich der Position im Wechsel geändert, insbesondere hinsichtlich der Magnetpole.
Insbesondere sind in einem Moment, alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a um den Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131a den Südpolen zugewandt, während alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134b um den Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131b den N-Polen zugewandt sind. In diesem Moment fließt ein magnetischer Fluss von dem Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131b zu dem Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131a durch den Stator 128.
Dann, in dem nächsten Moment, sind alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a um den Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131a den N-Polen zugewandt, während alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134b um den Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131b den S-Polen zugewandt sind. In diesem Moment fließt ein magnetischer Fluss von dem Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131a zu dem Außenumfang der scheibenförmigen Platte 131b durch den Stator 128.
Entsprechend fließt ein magnetischer Fluss durch den Stator 128, wenn sich der drehbare Ring 109 dreht. Daher ist der magnetische Fluss in dem Stator 128 nicht gesättigt.
Entsprechend dem alternierenden magnetischen Fluss in dem Stator 128 ist in der Spule 130 eine elektromotorische Kraft induziert.
Wenn die Richtung, in welcher der magnetische Fluss fließt, zwischen dem Moment, wenn alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a um die scheibenförmige Platte 131a den S-Polen zugewandt sind, und dem Moment, wenn alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a den N-Polen zugewandt sind, umgekehrt wird, wird eine elektromotorische Kraft im Wechsel in entgegengesetzten Richtungen erzeugt. Der Unterschied zwischen dem Spannungsmaximum und dem Spannungsminimum ist daher hinreichend groß, so dass die Genauigkeit bei dem Erfassen der Drehzahl vergrößert ist.
In 11 ist ein zweites Beispiel der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, wo der Aufbau des Stators 128a des Sensors 126a verschieden von dem des ersten Beispiels ist.
In dem vorliegenden Beispiel ist der Stator 128a durch eine Kombination der ersten und zweiten Statorelemente 138, 139 aufgebaut, von denen jedes durch Biegen einer magnetischen Metallplatte, wie beispielsweise SPCC mit einer Dicke von etwa 1 mm, gebildet ist.
Das erste Statorelement 138 ist auf der Seite des scheibenförmigen Abschnitts 123 des Halterings 120 des Kodierers 119 bereitgestellt und weist im Querschnitt im Wesentlichen eine Hebelform auf, so dass sich ein Flanschabschnitt 140 an dem radial inneren Ende radial nach innen erstreckt, und sich ein erster zylindrischer Abschnitt 141 axial nach innen (rechte Seite in 11) an dem radial äußeren Ende erstreckt.
Das zweite Statorelement 139 auf der Seite der Abdeckung 125 ist mit einem L-förmigen Querschnitt gebildet und bildet einen zweiten zylindrischen Abschnitt 142, welcher sich axial nach außen (linke Seite in 11) an dem radial äußeren Ende erstreckt.
Eine Mehrzahl von Ausschnitten 133a, 133b ist in einer Umfangsrichtung mit einem gleichförmigen Intervall um den Außenumfang der ersten und zweiten Statorelemente 138, 139 gebildet. Dies ist ähnlich zu dem ersten Beispiel. Die umfangsmäßig benachbarten Ausschnitte 133a (oder 133b) definieren Vorsprünge zwischen sich, so dass Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b in einer äußeren Kupplungszahnform um den Außenumfang herum gebildet sind.
Die Abfolge (Zentral-Winkel-Abfolge) der Ausschnitte 133a, 133b der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b ist gleich der Abfolge der auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 bereitgestellten S- und N-Pole.
Die Phase des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a um den Außenumfang des zweiten Statorelements 139 ist um den Außenumfang des zweiten Statorelements 139 gegenüber der Phase des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134b um eine Hälfte der Abfolge der Ausschnitte 133a, 133b versetzt. In dem Moment, wenn alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134a den S-Polen (N-Polen) zugewandt sind, sind entsprechend alle die Vorsprünge des Land- und Aufnehmungskantenabschnitts 134b den N-Polen (S-Polen) zugewandt.
In dem vorliegenden Beispiel ist ein Eingriffsabschnitt zwischen den ersten und zweiten Statoren 138, 139 oder zwischen dem Spulenkörper 129 der Spule 130 und den ersten und zweiten Statorelementen 138, 139 bereitgestellt, um so die Umfangsphase zu steuern und die Phase der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b zu steuern. Der Eingriff kann in einer Land- und Aufnehmungsform gebildet sein.
Die Innenumfangsabschnitte der ersten und zweiten Statoren 138, 139 sind miteinander magnetisch verbunden, indem sie im Widerlager zwischen der axial inneren Fläche des Flanschabschnittes 140, welcher auf dem radial inneren Ende des ersten Statorelements 138 gebildet ist, und der axial äußeren Fläche des zweiten Statorelements 139 angeordnet sind. Die Breite des Widerlagerabschnitts, das ist die radiale Breite W₁₄₀ des Flanschabschnittes 140, ist in dem Abschnitt von 2 mm bis 4 mm gesteuert, so dass die magnetische Reluktanz in dem Widerlagerabschnitt zwischen den ersten und zweiten Statoren 138, 139 klein gemacht ist. Falls die Breite W₁₄₀ kleiner ist als 2 mm, ist die magnetische Reluktanz in dem Widerlagerabschnitt vergrößert, und es ist schwierig die Ausgabe des Sensors 126a hinreichend groß zu machen. Falls die Breite W₁₄₀ größer als 4 mm ist, kann demgegenüber nicht nur eine weitere Vergrößerung der Ausgabe nicht wesentlich erreicht werden, sondern auch die radiale Größe des Stators 128a ist größer, ohne eine Wirkung aufzuweisen, was in einer großen Abmessung des geschwindigkeitserfassenden Drehzahlsensors führt.
In diesem Beispiel ist eine nichtmagnetisierte Sektion zwischen den S-Polen und den N-Polen bereitgestellt, welche in einer Umfangsrichtung einander benachbart auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 des Kodierers 119 angeordnet sind, und die nichtmagnetisierte Sektion weist eine Breite von 0,1 bis 0,2 mal der Abfolge der S- und N-Pole auf, und der minimale Abstand D zwischen dem Paar der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte ist von 3 mm bis 9 mm.
In diesem Beispiel, wo die ersten und zweiten Statorelemente 138, 139 des Stators 128a aus einer relativ dünnen (etwa 1 mm) magnetischen Metallplatte (SPCC) gefertigt sind, sind erste und zweite zylindrische Abschnitte 141, 142 auf dem Außenumfang der Statoren 138, 139 gefertigt, so dass die gegenüberliegende Fläche zwischen den Vorsprüngen der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b und der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 121 sicher erhalten ist. Entsprechend ist der minimale Abstand D zwischen dem Paar der Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b gleich dem Abstand zwischen den Spitzenenden der ersten und zweiten zylindrischen Abschnitte 141, 142 in dieser Ausführungsform.
Der Abstand D₁₂₃ zwischen dem ersten Statorelement 138 und dem scheibenförmigen Abschnitt 123 des Halterings 120 des Kodierers 119 ist in dem Abschnitt von 2 mm bis 4 mm eingestellt, aufgrund derselben Gründe wie in dem ersten Beispiel erwähnt.
In diesem Beispiel kann, aufgrund der wie oben erwähnten Land- und Aufnehmungskantenabschnitte und der nichtmagnetisierten Sektion, der Betrag des magnetischen Flusses durch den Stator 128a hinreichend groß gemacht werden, um so die durch die Spule 130 induzierte elektromotorische Kraft zu vergrößern, und so die Ausgabe des Sensors 126a zu vergrößern.
12 zeigt ein drittes Beispiel einer Einheit, wo der verbindende Aufbau zwischen den ersten und zweiten Statorelementen 138a, 139a des Stators 128b des Sensors 126b unterschiedlich von dem des zweiten Beispiels ist.
In diesem Beispiel weist das erste Statorelement 138a im Wesentlichen einen J-förmigen Querschnitt auf, und das zweite Statorelement 139a weist die Form eines langen Kanals im Querschnitt auf.
Das zweite Statorelement 139 weist einen in dem Innenumfangskantenabschnitt gebildeten kurzen zylindrischen Abschnitt 143 auf und dieser kurze zylindrische Abschnitt 143 ist in den axial inneren Endabschnitt des ersten Statorelements 138a so eingepasst, dass die Kontaktfläche zwischen den ersten und zweiten Statorelementen 138a, 139a gesichert ist, und dass die magnetische Reluktanz zwischen den ersten und zweiten Statorelementen 138a, 139a klein gemacht ist.
Die anderen Konstruktionen und der Betrieb sind im Wesentlichen die gleichen wie die des zweiten Beispiels.
13 zeigt ein viertes Beispiel einer Einheit, wo der Dauermagnet 121a des Kodierers 119a gegenüber dem Sensor 126c in einer Axialrichtung (thrust direction) angeordnet ist.
Der Haltering 120a des Kodierers 119a weist entsprechend einen L-förmigen Querschnitt auf, und der Dauermagnet 121a ist benachbart zu der axial inneren Fläche des scheibenförmigen Abschnitts 123a des Halterings 120a bereitgestellt.
Der in dem Kunstharz eingebettete und durch die Abdeckung 125 gehaltene Sensor 126c besteht aus dem Stator 128c mit kanalförmigem, in Richtung des Dauermagneten 121a geöffneten Querschnitt, sowie der durch den Stator 128c gehaltenen Spule 130a.
Der Stator 128c weist einen radial äußeren zylindrischen Abschnitt 144 und einen radial inneren zylindrischen Abschnitt 145 auf, welche konzentrisch mit einem ringförmigen verbindenden Abschnitt 146 dazwischen angeordnet sind.
Ausschnitte 133a, 133b sind auf der Spitzendkante der radial äußeren und inneren zylindrischen Abschnitte 144 und 145 gebildet, und Land- und Aufnehmungskantenabschnitte 134a, 134b sind auf dem Spitzendkantenabschnitt der radial äußeren und inneren zylindrischen Abschnitte 144 und 145 bereitgestellt.
Der kürzeste Abstand L zwischen den Land- und Aufnehmungskantenabschnitten 134a, 134b ist gleich der Hälfte des Abstandes zwischen dem Innendurchmesser des radial äußeren zylindrischen Abschnittes 144 und des äußeren Durchmessers des radial inneren zylindrischen Abschnittes 145, und ist in dem Abschnitt von 3 mm bis 9 mm gesteuert.
Die Konstruktionsteile in dem vorliegenden Beispiel sind entsprechend der Änderung der Richtung zwischen dem Dauermagneten 121a des Kodierers 119a und dem Sensor 126c geändert, aber die anderen Strukturen sind im Wesentlichen die gleichen der vorangehenden Beispiele. Im Übrigen ist in den Beispielen der Sensor an der radialen Innenseite oder auf einer axialen Seite des Kodierers angeordnet, aber der Sensor kann auf der radialen Außenseite des Kodierers angeordnet sein. Dies wird in dem Entwurf für die Anordnung von Sensor und Kodierer entsprechend der Wälzlagereinheit ermittelt, an welche das drehzahlerfassende Gerät angebracht wird.
14 zeigt eine andere Einheit, wo der Sensor 206 aus ersten und zweiten Statorelementen 207, 208 in Kombination besteht, wobei die Statorelemente aus Karbonstahl gefertigt sind und durch Pressformung in einer allgemein ringförmigen Form gebildet sind.
Das erste Statorelement 207 weist einen zylindrischen Abschnitt 209 und einen kreisförmigen Ringabschnitt 210 auf, welcher (nach oben in 14) an einer axialen Endkante des zylindrischen Abschnittes 209 in einem L-förmigen Querschnitt radial nach außen gebogen ist.
Das zweite Statorelement 208 ist mit einem kurzen zylindrischen Abschnitt 211 auf dem Innenumfangskantenabschnitt (unteres Ende in 14) gebildet. Die äußeren Umfangskantenabschnitte (obere Kantenabschnitte in 14) der ersten und zweiten Statorelemente 207, 208 sind um rechte Winkel gebogen, um wechselseitig näher zu kommen. Die ersten und zweiten Statorelemente 207, 208 weisen einen Außenumfangsabschnitt auf, welcher diese Biegeabschnitte enthält, welche mit den kammzahngeformten Kantenabschnitten 205a, 205b geformt werden sollen.
Das erste Statorelement 207 und das zweite Statorelement 208 sind miteinander kombiniert, indem ein axiales zweites Ende des zylindrischen Abschnittes 209 des ersten Statorelements 207 auf den kurzen zylindrischen Abschnitt 211 des zweiten Statorelements 208 eingepasst ist, um so den Stator 202a zu bilden. In dieser Kombination ist eine Spule 212 an einen auf drei Seiten durch die Statorelemente 207, 208 umgebenden Abschnitt angebracht. Zusätzlich ist die Phase der kammzahngeformten Kantenabschnitte 205a, 205b um eine Hälfte der Abfolge von den Vorsprüngen 203a, 203b und den Ausschnitten 204a, 204b der Kammzahnkantenabschnitte 205a, 205b versetzt.
In der zusammengebauten geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit ist der Sensor 206 gegenüber der Innenumfangsfläche des zylindrischen Dauermagneten 213 des Kodierers 201a mit einem kleinen Zwischenraum 214 dazwischen angeordnet. S-Pole und N-Pole sind umfangsmäßig im Wechsel mit einer gleichförmigen Abfolge auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 213 angeordnet. Wenn sich der Kodierer 201a dreht, fließt entsprechend ein alternierender magnetischer Fluss durch den Stator 202a, was zu einem elektrischen Wechselstrom durch die Spule 212 führt.
In diesem Aufbau können die Kosten der geschwindigkeitserfassenden Wälzlagereinheit mit dem Stator 202a reduziert werden. Jedoch sind einige Verbesserungen erforderlich, um einen kompakten Sensor mit großer Ausgabe zu realisieren, wie folgt.
In dem Aufbau der 14 ragt insbesondere der kurze zylindrische Abschnitt 211 des zweiten Statorelements 208 radial nach innen mit Bezug auf die Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 209 des ersten Statorelements 207. Der das erste Statorelement 207 und das zweite Statorelement 208 enthaltende Sensor 206 wird oft, beispielsweise um die Mutter 215 herum angeordnet, welche an einen Teil des drehbaren Rings befestigt ist.
In dem Aufbau von 14, sind, wenn der kurze zylindrische Abschnitt 211 angeordnet ist, um eine Beeinflussung zwischen dem Sensor 206 und der Gewindemutter 215 usw. zu verhindern, die inneren Durchmesser des zylindrischen Abschnittes 209 und der Spule 212 um den zylindrischen Abschnitt 209 herum vergrößert. Wenn der Innendurchmesser der Spule 212 vergrößert ist, ist der Querschnitt der Spule 212 verringert und die Anzahl an Wicklungen des leitfähigen Drahtes der Spule 212 ist reduziert, so dass es erforderlich ist, die Ausgabe des Sensors, das ist die in der Spule 212 induzierte Spannung, weiter zu sichern.
Mit anderen Worten, müssen die inneren Abschnitte des zylindrischen Abschnittes 209, wie durch Kreuzschraffur in 14 gezeigt, effizienter genutzt werden.
15 und 17 zeigen eine andere geschwindigkeitserfassende Einheit, welche in einer Wälzlagereinheit zum Halten eines nicht angetriebenen Rades, wie beispielsweise einem Vorderrad eines FR-Fahrzeugs oder einem Hinterrad eines FF-Fahrzeugs, angebracht ist.
Ein stationärer Ring 216 weist eine Innenumfangsfläche auf, welche eine stationäre Umfangsfläche definiert, auf welche Außenring-Laufringe 217 in zwei Reihen gebildet sind, von denen jede einen stationären Laufring definiert. Der stationäre Ring 216 weist einen Flansch 218 auf seiner Außenumfangsfläche auf, welche durch eine Aufhängungsvorrichtung gehalten ist.
Ein drehbarer Ring 219 ist auf der Innenseite des stationären Rings 216 angeordnet. Der drehbare Ring 219 weist eine Außenumfangsfläche auf, das ist eine drehbare Umfangsfläche, auf welcher drehbare Laufringe oder Innenring-Laufringe 220 gebildet sind. Die Innenring-Laufringe 220 sind gegenüber den Außenring-Laufringen 217 angeordnet.
Eine Mehrzahl von Wälzteilen 222 ist zwischen den Innenring-Laufringen 220 und den Außenring-Laufringen 217 bereitgestellt und durch Käfige 221 gehalten, so dass der drehbare Ring 219 drehbar innerhalb des stationären Rings 216 gehalten ist.
Kugeln sind als die Wälzteile 222 verwendet, aber Kegelwalzen können als die Wälzteile in der Wälzlagereinheit für schwere Fahrzeuge verwendet werden.
Der drehbare Ring 219 ist mit einem Flansch (nicht gezeigt) auf seiner Umfangsfläche an einem axial äußeren Abschnitt gebildet, welcher von der Öffnung des stationären Rings 216 vorragt, so dass ein Rad durch den Flansch an dem drehbaren Ring 219 befestigt ist.
Ein Dichtungsring (nicht gezeigt) ist an dem axial äußeren Ende des drehbaren Rings 219 zwischen der Außenumfangsfläche des drehbaren Rings 219 und der Aunenumfangsfläche des stationären Rings 216 angebracht, so dass der Dichtungsring die axial äußere Öffnung des Raums 223 abdichtet, wo die Wälzteile 222 angeordnet sind.
Der drehbare Ring 219 umfasst eine Nabe 224 und einen auf die Außenumfangsfläche der Nabe 224 an ihrem axial inneren Endabschnitt eingepassten Innenring 225.
Die Nabe 224 ist mit einem Gewindeabschnitt 226 an ihrem axial inneren Endabschnitt gebildet, auf welchen eine Gewindemutter 215 aufgeschraubt ist, wo der Innenring 225 auf die Nabe eingepasst ist, so dass der Innenring 225 gegen die Nabe 224 gesichert ist, so dass der drehbare Ring 219 gebildet ist.
Ein Kodierer 201a ist auf der Außenumfangsfläche des axial inneren Endabschnitts des drehbaren Rings 219 eingepasst. Der Ausdruck "axial innen" bedeutet die mittlere Seite in der Breitenrichtung bei dem Einbau in das Fahrzeug, die rechte Seite in 14. Der Kodierer 201a ist allgemein von ringförmiger Form und besteht aus einem zylindrischen Haltering 227, welcher aus einem Metallplattenmaterial mittels Pressen gefertigt ist sowie einem durch einen Teil des Halterings 227 sicher gehaltenen Dauermagneten 213.
Der Haltering 227 besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 228 und einem kreisförmigen Ringabschnitt 229, welcher sich von dem axial äußeren Ende (linkes Ende in 15 und 16) des zylindrischen Abschnittes 228 radial nach innen erstreckt.
Der kreisförmige Ringabschnitt 228 weist einen radialen Mittenabschnitt auf der axial äußeren Seitenfläche (linke Seitenfläche in 15 und 16) auf, von denen ein zylindrischer Einpassabschnitt 230 gebildet ist, indem die Metallplatte um 180° gefaltet wird.
Der zylindrische Einpassabschnitt 230 ist mit dem zylindrischen Abschnitt 228 konzentrisch und weist einen Innendurchmesser auf, welcher in dem freien Zustand geringfügig kleiner als der Außendurchmesser des axial inneren Endabschnittes des Innenrings 225 ist. Entsprechend ist der Haltering 227 gegen den axial inneren Endabschnitt des drehbaren Rings 219 gesichert, wobei der zylindrische Einpassabschnitt 230 in dem axial inneren Endabschnitt des Innenrings 225 durch Presspassung eingepasst ist. Auf diese Weise ist der zylindrische Abschnitt 228 des Halterings 227 konzentrisch mit dem drehbaren Ring 219 in der befestigten Bedingung.
Ein Dauermagnet 213 ist an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnittes 228 in dem Haltering 227 angebracht. S-Pole (Südpole) und N-Pole (Nordpole) sind mit einer gleichförmigen Abfolge im Wechsel in einer Umfangsrichtung auf der Innenumfangsfläche des Dauermagneten 213 angeordnet.
Der Haltering 227 ist aus einem Karbonstahl, wie beispielsweise SPCC, gefertigt und der Dauermagnet 213 ist aus einem Gummimagneten gefertigt und an die Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 228 durch thermisches Reibschweißen oder Bonden befestigt, wodurch der Kodierer 201a leicht mit einer hinreichenden Verbindungsstärke zwischen dem Haltering 227 und dem Dauermagneten 213 gefertigt sein kann.
Der Dauermagnet 213 kann ein Gummimagnet sein, um die Dicke des Dauermagneten 213 klein zu machen, und um den Innendurchmesser des Dauermagneten 213 groß zu machen. Falls der Dauermagnet 213 ein Plastikmagnet ist, ist es schwierig, die Dicke klein zu machen, und dann ist der Innendurchmesser des Dauermagneten 213 klein.
Der Plastikmagnet 213 ist durch Verteilen von Pulvern von ferromagnetischem Material, wie beispielsweise Ferrit in Kunstharz gefertigt, und wenn der Plastikmagnet in dem zylindrischen Abschnitt 228 des Halterings 227 durch Formen angebracht ist, bewirken Unterschiede der Wärmeausdehnung zwischen dem Kunstharz und der Karbonstahlplatte dazu, dass eine Spannung in einer Kompressionsrichtung in dem Plastikmagneten während der Temperaturerhöhung erzeugt wird, und dass Spannung in einer Spannungsrichtung während einer Temperaturverringerung erzeugt wird. Um Ausfälle, wie zum Beispiel Sprünge in dem Plastikdauermagneten 213 zu verhindern, ist es notwendig, dass die Dicke T₂₁₃ des Dauermagneten 213 gleich oder größer als 0,1 mal dem inneren Radius R₂₂₈ des zylindrischen Abschnittes 228 ist (T₂₁₃ ≥ R₂₂₈/10). Da die Dicke T₂₁₃ des Dauermagneten 213 groß ist, während der Innendurchmesser des Dauermagneten 213 klein ist, muss jedoch der später beschriebene Sensor 206a einen kleinen Außendurchmesser aufweisen und daher ist es schwierig, die Ausgabe des Sensors 206a hinreichend zu sichern.
Da ein Gummimagnet hergestellt wird, indem Pulver von ferromagnetischem Material in Gummi verteilt sind, kann der aus dem Gummimagneten gefertigte Dauermagnet eine Dicke T₂₁₃ zu einer hinreichend kleineren Dicke als 0,1 mal dem Innenradius R₂₂₈ des zylindrischen Abschnittes 228 (T₂₁₃ << R₂₂₈/10) verringert, während der Innendurchmesser des Dauermagneten 213 groß sein kann. Da der Gummimagnet eine größere Elastizität als der Plastikmagnet aufweist, das ist eine größere Toleranz in Kontraktion und Expansion, tritt keine große Spannung in dem Gummimagneten auf, wenn er unterschiedlichen Wärmeausdehnungen aufgrund von Temperaturänderungen ausgesetzt ist.
Daher ist eine hinreichend lange Lebensdauer bei dem kleinen Innendurchmesser R₂₂₈ gesichert.
In der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor, welcher allgemein in Autos verwendet wird, kann beispielsweise die Dicke T₂₁₃ des Dauermagneten in dem Abschnitt von 0,5 mm bis 1 mm bereitgestellt werden. Der Außendurchmesser des später beschriebenen Sensors 206a kann daher groß sein, und es ist leicht, die Ausgabe des Sensors 206a zu sichern.
Auf dem eine Öffnung aufweisenden axial inneren Ende (Öffnung am rechten Ende in 15) des stationären Rings 216 ist eine becherförmige zylindrische Abdeckung 231 angeordnet, welche durch Spritzguss aus Kunstharz gefertigt ist, wobei ihr eine Öffnung aufweisendes axial äußeres Ende in das eine Öffnung aufweisende axial innere Ende des stationären Rings 216 eingepasst ist, so dass die Öffnung am axial inneren Ende des stationären Rings 216 geschlossen ist.
In dem eine Öffnung aufweisenden axial äußeren Ende der Abdeckung 231 ist eine Hülse 232 eingebettet, welche aus rostfreiem Stahl, etc. gefertigt ist und in einer allgemein ringförmigen Form mit L-förmigem Querschnitt gebildet ist. Die Hülse 232 ist in das eine Öffnung aufweisende axial innere Ende des stationären Rings 216 mittels Einpressen eingepasst. Auf dem Einpassabschnitt zwischen dem stationären Ring 216 und der Abdeckung 231 ist ein O-Ring 236 angeordnet, so dass der Einpassabschnitt mit einer wasserdichten Dichtung versehen ist.
Ein ringförmiger Sensor 206a ist in dem Block aus Kunstharz der Abdeckung 231 eingebettet.
Der Sensor 206a besteht aus ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a sowie einer Spule 212. Die ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a sind aus magnetischem Material wie beispielsweise Karbonstahl in ringförmiger Form gebildet und in Reihe mit Bezug auf die Richtung des magnetischen Flusses bereitgestellt.
Der leitfähige Draht der Spule 212 ist um einen Spulenkörper 233 gewickelt, welcher aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Kunstharz, gefertigt ist, sowie in einer allgemein ringförmigen Form mit einem kanalförmigen Querschnitt gefertigt ist, wobei die radial äußere Seite offen ist.
Die beiden Enden des leitfähigen Drahtes werden aus dem Spulenkörper 233 durch einen Abgreifabschnitt 237 abgegriffen, welcher einstückig mit dem Spulenkörper 233 auf einem Teil seiner innenseitigen Oberfläche gebildet ist, und dann mit den Anschlüssen 239 des Verbinders 238 verbunden, welcher einstückig auf der Abdeckung 231 gebildet ist.
Das erste Statorelement 207a ist aus der magnetischen Metallplatte gefertigt, indem sie so pressgeformt ist, dass sie einen L-förmigen Querschnitt aufweist, um so einen zylindrischen Abschnitt 209 und einen kreisförmigen Ringabschnitt 210 aufzuweisen, welcher von der axial äußeren Endkante (linke Endkante in den 15 bis 20) des zylindrischen Abschnittes 209 abgebogen ist.
Die axiale Länge L₂₀₉ des zylindrischen Abschnittes 209 ist weniger als 0,25 mal dem Innendurchmesser D₂₀₉ des zylindrischen Abschnittes 209 (L₂₀₉ ≤ D₂₀₉/4).
Dies ist, weil ein Entgraten, ein weniger teurer Vorgang bei dem Pressformen, durchgeführt wird, um das erste Statorelement 207a zu bilden.
Falls die Bedingung L₂₀₉ ≤ D₂₀₉/4 erfüllt ist, kann das Entgraten mit einer kurzen Prozesszeit oder einem kurzen Prozesszyklus durchgeführt werden, um das erste Statorelement 207a ohne Defekt zu bilden, wie beispielsweise einem darin produzierten Riss.
Falls die axiale Länge L₂₀₉ des zylindrischen Abschnittes 209 länger ist als 0,25 mal dem Innendurchmesser D₂₀₉ (L₂₀₉ > D₂₀₉/4), ist ein Tiefziehprozess mit einem langen Prozesszyklus erforderlich, um zu verhindern, dass Defekte auftreten.
Entsprechend ist es hinsichtlich geringerer Kosten wünschenswert, dass die axiale Länge L₂₀₉ des zylindrischen Abschnittes 209 bis zu 0,25 mal dem Innendurchmesser D₂₀₉ des zylindrischen Abschnittes 209 ist.
Das zweite Statorelement 208a ist durch Pressen der magnetischen Metallplatte gebildet, um einen kreisförmigen Ringabschnitt 234 und einen kurzen zylindrischen Abschnitt 235 zu umfassen, welcher unter rechten Winkeln nach innen (rechts in 15 bis 18) von dem Innenumfangskantenabschnitt des kreisförmigen Ringabschnitts 234 gebogen ist und einen L-förmigen Querschnitt aufweist.
Der kurze zylindrische Abschnitt 235 ist auf das axial innere Ende des zylindrischen Abschnittes 209 des ersten Statorelements 207a mit einer Presspassung oder Spielpassung eingepasst, so dass die ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a in einer magnetisch verbundenen Beziehung kombiniert sind.
Ein Teil des zylindrischen Abschnittes 209 des ersten Statorelements 207a und ein Teil des zweiten Statorelements 208a sind jeweils mit Ausschnitten 240a, 240b gebildet.
Die Ausschnitte 240a, 240b haben die Aufgabe, eine wechselseitige Beeinflussung mit dem auf der innerseitigen Oberfläche des Spulenkörpers 233 gebildeten Abgreifabschnitt 237 zu verhindern.
Die Ausschnitte 240a, 240b sind zueinander in der Kombination der ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a ausgerichtet.
Der kreisförmige Ringabschnitt 210 des ersten Statorelements 207a und des kreisförmigen Ringabschnitts 234 des zweiten Statorelements 208a sind mit kammzahnförmigen Kantenabschnitten 205A, 205B an den radial äußeren Kantenabschnitten gebildet, so dass Vorsprünge 203A, 203B und Ausschnitte 204A, 204B im Wechsel in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Die Abfolge der Vorsprünge 203A, 203B und Ausschnitte 204A, 204B der kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A, 205B ist gleich der Abfolge (Zentral-Winkel-Abfolge) der S- und N-Pole des Dauermagneten 213 des Kodierers 201a.
Die kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A, 205B sind dem Dauermagneten 213 des Kodierers 201a gegenüber mit einem kleinen Raum 214 zwischen ihnen angeordnet.
Aufgrund des kammzahnförmigen Kantenabschnitts 205A auf dem radial äußeren Kantenabschnitt des ersten Statorelements 207a und dem kammzahnförmigen Kantenabschnitt 205B auf dem radial äußeren Kantenabschnitt des zweiten Statorabschnitts 208a, ist die Phase der Ausschnitte 204A, 204B von der der Vorsprünge 203A, 203B um die Hälfte der Abfolge der S- und N-Pole des Kodierers 201a versetzt.
In dem Moment, wenn die S- oder N-Pole den Vorsprüngen 203A des kammzahnförmigen Abschnitts 205A auf dem ersten Statorelement 207a zugewandt sind, sind entsprechend die N- oder S-Pole den Vorsprüngen 203B des kammzahnförmigen Kantenabschnitts 205B in dem Außenumfangskantenabschnitt des zweiten Statorelements 208a zugewandt.
In den wie oben gezeigten Beispielen sind Land- und Aufnehmungseingriffsabschnitte zwischen den ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a und dem Spulenkörper 233 gebildet, um so die Phase der kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A, 205B auf den radial äußeren Kantenabschnitten der ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a zu steuern. Mit dem Eingriff des Abgreifabschnittes 237 mit den Ausschnitten 240b ist insbesondere die Phase des Spulenkörpers 233 mit dem zweiten Statorelement 208a gesteuert. Mit dem Eingriff zwischen dem auf dem kreisförmigen Ringabschnitt 210 des ersten Statorelements 207a eingestanzten Lochs 241 und dem auf der außenseitigen Oberfläche des Spulenkörpers gebildeten Vorsprung 242 ist zusätzlich die Phase des Spulenkörpers 233 mit dem ersten Statorelement 207a gesteuert.
Der Sensor 206a ist in dem Block aus Kunstharz der Abdeckung 231 eingebettet und in dem Inneren des eine Öffnung aufweisenden axial inneren Endabschnittes des stationären Rings 216 in einer konzentrischen Beziehung mit dem stationären Ring 216 fest gehalten.
Der Arbeitsvorgang, in welchem der Sensor 206a in dem Block aus Kunstharz der Abdeckung 231 zum Halten eingebettet wird, wird durch Spritzguss in den Spritzgusshohlraum durchgeführt, in welchen der Sensor 206a gesetzt wird.
In dieser Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor, wenn sich der drehbare Ring 219 mit dem an ihm befestigten Rad dreht, wechseln die Magnetpole (S- und N-Pole) alternierend, welche den Vorsprüngen 203A, 203B der kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A, 205B auf den radial äußeren Kantenabschnitten der ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a an den gegenüberliegenden Seiten des Stators zugewandt sind. Die wechselseitig gegenüberliegenden Magnetpole sind zusätzlich den Vorsprüngen 203A, 203B der kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A, 205B zugewandt.
In einem Moment befinden sich insbesondere alle die Vorsprünge 203A des kammzahnförmigen Kantenabschnitts 205A in dem radial äußeren Kantenabschnitt des ersten Statorelements 207a gegenüber den S-Polen, während sich alle die Vorsprünge 203B des kammzahnförmigen Kantenabschnitts 205B in dem radial äußeren Kantenabschnitt des zweiten Statorelements 208a den N-Polen gegenüber befinden. In diesem Moment fließt der magnetische Fluss in den ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a von dem radial äußeren Kantenabschnitt des zweiten Statorelements 208a zu dem radial äußeren Kantenabschnitt des ersten Statorelements 207a.
In dem nächsten Moment befinden sich alle die Vorsprünge 203A des kammförmigen Endkantenabschnitts 205A in dem radial äußeren Kantenabschnitt des ersten Statorelements 207a gegenüber den N-Polen, während sich alle die Vorsprünge 203B des kammzahnförmigen Kantenabschnitts 205B in dem radial äußeren Kantenabschnitt des zweiten Statorelements 208a gegenüber den S-Polen befinden. In diesem Moment fließt der magnetische Fluss in den ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a von dem äußeren Kantenabschnitt des ersten Statorelements 207a zu dem radial äußeren Kantenabschnitt des zweiten Statorelements 208a.
Ein alternierender magnetischer Fluss fließt entsprechend auf den ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a, wenn sich der drehbare Ring 219 dreht, so dass eine große Änderung des magnetischen Flusses mit einem geringen magnetischen Fluss erreicht ist und der magnetische Fluss ist in den ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a kaum gesättigt.
Eine elektromotorische Kraft ist in den Spulen 212 entsprechend dem wechselnden magnetischen Fluss in den ersten und zweiten Statorelementen 207a, 208a, insbesondere wechselnd in entgegengesetzten Richtungen, induziert, entsprechend den entgegengesetzten Richtungen des magnetischen Flusses, beispielsweise von dem Moment an, wenn sich alle die Vorsprünge 203A des kammzahnförmigen Kantenabschnitts 205A auf dem radial äußeren Kantenabschnitt des ersten Statorelements 207a den S-Polen gegenüber befinden, zu dem Moment, wenn sich alle die Vorsprünge 203A der kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A gegenüber den N-Polen befinden. Entsprechend ist der Unterschied zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Spannung hinreichend groß, um die Projektion in der Erfassung der Drehzahl zu verbessern.
Diese Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor kann mit geringen Kosten gefertigt werden, indem eine magnetische Metallplatte, wie beispielsweise Karbonstahl, pressgeformt wird, um die ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a des Stators des Sensors 206a zu bilden.
Abweichend von der Einheit in 14, weist der Stator in der vorliegenden Einheit keinen Abschnitt auf, der von der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts 209 des ersten Stators 207a radial nach innen vorspringt. Mit anderen Worten ist die Innenumfangsfläche in einer einfachen zylindrischen Form gebildet. Entsprechend können die Innendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 209 und des Spulenkörpers 233 der Spule 212, welche um den zylindrischen Abschnitt 209 bereitgestellt ist, kleiner sein. Der Querschnitt der Spule 212 kann daher so groß wie möglich in der begrenzten Form gefertigt werden, so dass eine kompakte Wälzlagereinheit mit einem Drehzahlsensor mit einem hohen Leistungsvermögen realisiert ist.
Der Aufbau dieser Einheit ist in der axialen Ausdehnung um den Betrag der axialen Länge des kurzen zylindrischen Abschnitts 235 größer als der Aufbau in 14. In der axialen Richtung jedoch ist eine Begrenzung hinsichtlich des Raums mit der radialen Richtung verglichen, und dies verursacht im Wesentlichen keine Entwurfseinschränkung für die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor.
18 zeigt eine weitere Einheit, wo die Form des zweiten Statorelements 208b des Sensors 206b sich von der des ersten Beispiels unterscheidet. Insbesondere weist das zweite Statorelement 208b von diesem Beispiel nicht den wie in den 15 bis 17 gezeigten kurzen zylindrischen Abschnitt 235 auf, sondern weist stattdessen eine einfache kreisförmige Ringform auf. Entsprechend ist die axiale Länge des Stators 206b kürzer als die des ersten Beispiels. Die anderen Strukturen und Arbeitsgänge sind im Wesentlichen dieselben wie diejenigen des ersten Beispiels.
Die kammzahnförmigen Kantenabschnitte 205A, 205B auf dem Außenumfang der ersten und zweiten Statorelemente 207a, 208a, 208b weisen einen linearen Querschnitt auf. Es ist jedoch möglich, den Außenumfang der Statorelemente 207a, 208a, 208b so zu biegen, dass der Kammzahnkantenabschnitt in dem Biegeabschnitt gebildet ist, wie in dem Aufbau von
14. In diesem Aufbau besteht ein Vorteil, dass die gegenüberliegende Fläche zwischen dem kammzahnförmigen Kantenabschnitt und der Innenumfangsfläche des Dauermagneten des Kodierers vergrößert ist, um den Betrag des magnetischen Flusses, welcher durch die ersten und zweiten Statoren fließt zu vergrößern und die Ausgabe des Sensors groß zu machen.

Claims

Magnetisierungsvorrichtung (33a) für einen Kodierer (31a, 31b) einer Drehzahlmesseinrichtung für einen drehbaren Ring, wobei der Kodierer (31a, 31b) einen kreisförmigen Haltering (34), der aus einem Metallplattenmaterial besteht, und einen Dauermagneten (32), der allgemein am Umfang des Halterings (34) gestützt und gehalten wird, umfasst, wobei der Haltering (34) einen Abschnitt (35) mit kleinerem Durchmesser zum Befestigen an dem drehbaren Ring, einen Abschnitt (36) mit größerem Durchmesser, der mit dem Abschnitt (35) mit kleinerem Durchmesser konzentrisch ist, und einen ringförmigen Stufenabschnitt (37) umfasst, der den Abschnitt (36) mit größerem Durchmesser mit dem Abschnitt (35) mit kleinerem Durchmesser verbindet, wobei der Dauermagnet (32) eine zylindrische Form aufweist und allgemein an der Innenumfangsfläche des Abschnitts (36) mit größerem Durchmesser angebracht ist, wobei Südpole und Nordpole im Wechsel und in gleichmäßigem Abstand in der Umfangsrichtung an der Innenumfangsfläche angeordnet sind, wobei die Magnetisierungsvorrichtung (33a) zum Magnetisieren eines Magnetelements zur Herstellung des Dauermagneten (32) des Kodierers (31a, 31b) der Drehzahlmesseinrichtung ferromagnetische Magnetisierungsterminals (39a) umfasst, die in einer zylindrischen Formation in gleicher Abfolge (pitch) wie die Abfolge der benachbarten Süd- und Nordpole des Dauermagneten (32) und in gleichmäßiger Beabstandung entlang des Umfangs angeordnet sind, und eine Außenumfangsfläche aufweist, die in der axialen Richtung des Dauermagneten (32) verlängert ist, und wobei die Anzahl der Magnetisierungsterminals (39a) die gleiche ist wie die Gesamtzahl der Südpole und Nordpole, die an der Innenumfangsfläche des Dauermagneten (32) angeordnet sind, und wobei jeweils Spulen (40) um die entsprechenden Magnetisierungsterminals (39a) herumgewickelt sind, dergestalt, dass beim Einschalten des Stroms die jeweiligen Spulen (40) das Magnetelement (32), das zu dem Dauermagneten gemacht werden soll und das den Außenumfangsflächen der jeweiligen Magnetisierungsterminals (39a) zugewandt ist, magnetisieren, wobei die Magnetisierungsterminals (39a) jeweils einen Innenumfangsabschnitt mit einer ersten Breite in der axialen Richtung und einen Außenumfangsrandabschnitt mit einer zweiten Breite in der axialen Richtung, der zu der Innenumfangsfläche des Dauermagneten (32) weist, aufweisen, wobei die erste Breite schmaler ist als die zweite Breite und wobei die Spulen (40) um den Innenumfangsabschnitt herum gewickelt sind.