JP2001255336A

JP2001255336A - 回転状態検出用エンコーダ及び回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP2001255336A
Application number: JP2000068257A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Katano; 薫片野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量且つ低コストの構造を実現する。【解決手段】磁性金属板製の芯金２６に、多数の小片
３２、３２を円周方向に間隔をあけて配置した永久磁石
２７を添設する。この永久磁石を形成する為の金型を小
型でしかも単純にできる。又、径の異なるエンコーダ２
５を得る場合でも金型の共用化を図れる。これらによ
り、上記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明に係る回転状態検出
用エンコーダ及び回転状態検出用エンコーダ付転がり軸
受ユニットは、例えば自動車の車輪の回転速度、或は工
作機械の主軸の回転速度や回転角度を検出する為に利用
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車輪を懸架装置に対して回転自
在に支持する為に、転がり軸受ユニットを使用する。
又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラク
ションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御する為に
は、上記車輪の回転速度を検出する必要がある。この
為、上記転がり軸受ユニットに回転速度検出装置を組み
込んだ、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットによ
り、上記車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると
共に、この車輪の回転速度を検出する事が、例えば特開
平８−２９６６３４号公報、同１１−１７４０７１号公
報、同１１−１８３４９２号公報等に記載されている様
に、従来から広く行なわれている。

【０００３】図１１は、上述の様な目的で使用される回
転状態検出装置付転がり軸受ユニットの従来構造の１例
を示している。回転輪であるハブ１は、ハブ本体２と内
輪３とを結合固定して成る。このハブ本体２の外端部
（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる端部を言
い、図１１の左端部）外周面には、車輪を取付固定する
為のフランジ４を、中間部外周面には、上記ハブ１の外
周面に設ける複列の内輪軌道５ａ、５ｂのうちの外側
（図１１の左側）の内輪軌道５ａを、内端部（自動車へ
の組み付け状態で幅方向中央側となる端部を言い、図１
１の右端部）には小径の段部６を、それぞれ形成してい
る。

【０００４】上記内輪３は、この段部６に外嵌し、更に
上記ハブ本体２の内端部に形成した雄ねじ部７に螺着し
たナット８により、このハブ本体２の内端部に固定して
いる。この様な内輪３の外周面には、上記ハブ１の外周
面に設ける複列の内輪軌道５ａ、５ｂのうちの内側（図
１１の右側）の内輪軌道５ｂを設けている。そして、こ
れら両内輪軌道５ａ、５ｂと、静止輪である外輪９の内
周面に設けた複列の外輪軌道１０、１０との間に、それ
ぞれ複数個ずつの転動体１１、１１を、保持器１２、１
２により保持した状態で設け、上記外輪９の径方向内側
に上記ハブ１を回転自在に支持している。この外輪９の
外周面には外向フランジ状の取付部１３を設け、この外
輪９を、ナックル等の懸架装置に結合支持自在としてい
る。尚、図示の例では、転動体１１、１１として玉を使
用しているが、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニッ
トの場合には、これら転動体としてテーパころを使用す
る場合もある。

【０００５】又、上記内輪３の内端部で上記内輪軌道５
ｂよりも軸方向（図１１の左右方向）内方に位置する肩
部１４には、円環状のエンコーダ１５を固定している。
このエンコーダ１５は、芯金１６と永久磁石１７とから
成る。このうちの芯金１６は、ＳＰＣＣの如き軟鋼板等
の強磁性金属板にプレス加工を施す事により、断面Ｌ字
形で全体を円環状に形成して成り、円筒部１８と、この
円筒部１８の軸方向一端縁（図１１の右端縁）から径方
向外方に折れ曲がった円輪部１９とを有する。又、上記
永久磁石１７は、ゴム等の高分子弾性材中に、フェライ
ト等の強磁性材の粉末を混入したもので、軸方向に着磁
されている。着磁方向は、円周方向に関して交互に且つ
等間隔で変化させている。従って上記永久磁石１７の軸
方向側面には、Ｓ極とＮ極とが交互に且つ等間隔で配置
されている。この様なエンコーダ１５は、上記円筒部１
８を上記肩部１４に、締り嵌めで外嵌する事により、上
記内輪３に対し固定している。

【０００６】又、上記外輪９の外端（図１１の左端）開
口部と上記ハブ１の中間部外周面との間の隙間は、シー
ルリング２０により塞いでいる。一方、上記外輪９の内
端（図１１の右端）開口部は、カバー２１により塞いで
いる。このカバー２１は、ステンレス鋼板、軟鋼板等の
金属板を、絞り加工等により塑性変形させて、或は合成
樹脂を成形加工して、全体を略有底円筒状に形成したも
ので、その外端開口部を上記外輪９の内端部に、締まり
嵌めで内嵌固定する事により、この外輪９の内端開口部
を塞いでいる。

【０００７】又、上記カバー２１を構成する底板部２２
の一部で、上記エンコーダ１５の被検出面である、上記
永久磁石１７の片側面（図１１の右側面）と対向する部
分に形成した通孔２３部分に、センサ２４を支持してい
る。このセンサ２４は、ホール素子、磁気抵抗素子等の
磁気検知素子と、この磁気検知素子の出力信号を整形す
る為の波形整形回路を組み込んだＩＣとを備えた周知構
造を有するもので、その先端面（図１１の左端面）を、
検出面としている。この様なセンサ２４は、この検出面
を上記エンコーダ１５の被検出面に、例えば０．５〜１
mm程度の微小隙間を介して対向させている。上述の様な
センサ２４は、上記検出面が、上記永久磁石の片側面に
配置されたＳ極に対向する瞬間とＮ極に対向する瞬間と
で、上記磁気検知素子の出力信号が変化する事を利用し
て、出力信号を得る。

【０００８】上述の様に構成する回転状態検出装置付転
がり軸受ユニットは、次の様にして、車輪を懸架装置に
対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速
度、回転量等の回転状態を検出する。即ち、自動車への
組み付け時には、上記外輪９を、この外輪９の外周面に
固設した取付部１３により、懸架装置を構成する図示し
ないナックルに対し取付固定する。又、前記ハブ１の外
端部外周面に設けたフランジ４に、車輪を固定する。

【０００９】この状態でこの車輪と共に上記ハブ１が回
転し、このハブ１に支持された前記エンコーダ１５が回
転すると、上記センサ２４の検出面の近傍を、上記エン
コーダ１５を構成する永久磁石１７の側面に配置したＳ
極とＮ極とが交互に通過する。この結果、上記磁気検出
素子の出力が変化する。この様な磁気検出素子の出力変
化の周波数は、上記エンコーダ１５の回転速度に比例す
るので、上記センサ２４の出力を図示しない制御器に送
れば、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。

【００１０】尚、回転速度を初めとする回転状態を検出
する為のエンコーダとしては、上述の様な永久磁石１７
を組み込んだものの他、磁性材製で除肉部と充実部とを
円周方向に関して交互に配置したものが知られている。
この様な、磁性材製で永久磁石を含まないエンコーダ
は、永久磁石とコイルとを備える、パッシブ型のセンサ
と組み合わせて、回転状態検出装置を構成する事が多
い。但し、この様なパッシブ型のセンサを含んで構成す
る回転状態検出装置に比べて、永久磁石を組み込んだエ
ンコーダを含んで構成する回転状態検出装置の方が、回
転速度が遅い場合でも回転状態の検出を確実に行なえる
事から、近年使用頻度が増大している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の図１１に示した
様な従来構造の場合には、エンコーダ１５を構成する永
久磁石１７を、全体を円環状に形成した一体形状として
いた。この為、この永久磁石１７、並びにこの永久磁石
１７を組み込んだエンコーダ１５の製造コストが嵩む事
が避けられなかった。この様に製造コストが嵩む原因と
しては、上記永久磁石１７を構成するフェライトを混入
したゴムの材料費が嵩む事の他、この永久磁石１７を加
工する為の設備費が嵩む事もある。

【００１２】即ち、芯金１６の円輪部１９の側面に上記
永久磁石を構成するゴムを焼き付け固定すべく、この永
久磁石１７を成形する為の金型のキャビティは、この永
久磁石１７と同大にする必要があり、上記エンコーダ１
５を大径化すると上記金型も大型化する。しかも、エン
コーダ１５の径が異なると、このエンコーダ１５を構成
する永久磁石１７を形成する為の金型を共用する事がで
きず、製造設備を多種類用意しなければならない分、コ
ストが嵩む。本発明は、この様な事情に鑑みて、低コス
トでしかも軽量な回転状態検出用エンコーダ及び回転状
態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットを実現すべく
発明したものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の回転状態検出用
エンコーダ及び回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受
ユニットのうち、請求項１に記載した回転状態検出用エ
ンコーダは、前述した従来から知られている回転状態検
出用エンコーダと同様に、磁性金属板製で全体が円環状
である芯金と、この芯金の一部に添着されて周方向に関
してＳ極とＮ極とを交互に配置した永久磁石とを備え
る。特に、本発明の回転状態検出用エンコーダに於いて
は、上記永久磁石はそれぞれが所定方向に着磁された、
棒状或は板状の小片を、上記芯金の円周方向に亙って互
いに間隔をあけた状態で配置したものである。

【００１４】又、請求項２に記載した回転状態検出用エ
ンコーダ付転がり軸受ユニットは、前述した従来から知
られている回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニ
ットと同様に、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時
にも回転しない静止輪と、この静止側周面と対向する回
転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪
と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在
に設けられた複数個の転動体と、上記回転輪の一部にこ
の回転輪と同心に固定された回転状態検出用エンコーダ
とを備える。特に、本発明の回転状態検出用エンコーダ
付転がり軸受ユニットに於いては、上記回転状態検出用
エンコーダは、上記請求項１に記載した回転状態検出用
エンコーダである。

【００１５】

【作用】上述の様に構成する本発明の回転状態検出用エ
ンコーダ及び回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユ
ニットの場合には、材料費及び設備費の低減によりコス
トの低減を図れる他、重量の低減も図れる。即ち、回転
速度検出用エンコーダを構成する永久磁石を、小片を芯
金の円周方向に亙って互いに間隔をあけた状態で配置す
る事で構成している為、上記永久磁石の材料を少なくし
て、その分、材料費の低減と軽量化とを図れる。又、径
が異なる回転状態検出用エンコーダを必要とする場合で
も、上記小片の数と間隔との少なくとも一方を変える事
で、これに対応する事ができる。従って、直径が大きな
回転状態検出用エンコーダを造る場合でも、永久磁石を
造る為の金型のキャビティの径を大きくする必要がない
事と相まって、設備費の低廉化に基づくコスト低減も図
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。本例のエンコーダ２５は、芯金
２６と永久磁石２７とを組み合わせて成る。このうちの
芯金２６は、ＳＰＣＣの如き軟鋼板等の磁性金属板にプ
レス加工等の塑性加工を施す事により、断面Ｌ字形で全
体を円環状に形成しており、内周縁部に円筒部２８を、
この円筒部２８の軸方向一端縁部に径方向外方に折れ曲
がった円輪部２９を、それぞれ形成している。又、この
円輪部２９には多数（例えば４０〜１００程度の偶数）
のスリット３０、３０を、円周方向に亙って等間隔で形
成している。これら各スリット３０、３０はそれぞれ扇
形として、円周方向に隣り合うスリット３０、３０同士
の間に存在する柱部３１、３１の幅が、径方向全長に亙
って同じとなる様にしている。

【００１７】一方、上記永久磁石２７は、上記芯金２６
を構成する円輪部２９の片側面（図２の右側面）に添着
されており、周方向に関してＳ極とＮ極とを交互に配置
している。特に、本発明のエンコーダ２５の場合、上記
永久磁石２７は、それぞれが角棒状或は平板状に形成さ
れた、多数（例えば４０〜１００程度の偶数）の小片３
２、３２を組み合わせる事で構成している。これら各小
片３２、３２は、ゴム、合成樹脂等の高分子材料中に、
フェライト等の強磁性材の粉末を混入したもので、上記
エンコーダ２５の軸方向（図１の表裏方向、図２の左右
方向）に着磁されている。

【００１８】上述の様な各小片３２、３２は、前記芯金
２６の円輪部２９に設けた上記各柱部３１、３１に、接
着等により添着固定している。この状態で上記各小片３
２、３２は、上記芯金２６の円周方向に亙って等間隔
に、互いに間隔をあけた状態で配置された状態となる。
この様に各柱部３１、３１に上記各小片３２、３２を添
着固定する際に、円周方向に隣り合う小片３２、３２同
士の間で、着磁方向が互いに逆になる様にしている。従
って、上記永久磁石２７を構成した状態で上記エンコー
ダ２５の片側面（図２の右側面）には、Ｓ極とＮ極とが
交互に且つ等間隔で配置されている。尚、実際の場合に
は、上記小片３２、３２を着磁してから上記各柱部３
１、３１に接着しても良く、又、これら各柱部３１、３
１に未着磁の小片３２、３２を添着固定した後、別途設
けた着磁ヨークにより、これら各小片３２、３２を着磁
しても良い。

【００１９】上述の様に構成する本発明のエンコーダ２
５は、例えば前述した図１１に示す様な転がり軸受ユニ
ットに組み込んで、回転状態検出用エンコーダ付転がり
軸受ユニットを構成する。この様な回転状態検出用エン
コーダ付転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して
車輪を回転自在に支持すると共に、この車輪の回転状態
を検出する際の作用は、前述した従来の回転状態検出用
エンコーダ付転がり軸受ユニットと同様である。

【００２０】特に、本発明のエンコーダ２５の場合に
は、材料費及び設備費の低減によりこのエンコーダ２５
及びこのエンコーダ２５を組み込んだ回転状態検出用エ
ンコーダ付転がり軸受ユニットのコスト低減を図れる
他、重量の低減も図れる。即ち、上記エンコーダ２５を
構成する永久磁石２７を、多数の小片３２、３２を芯金
２６を構成する円輪部２９の側面に、円周方向に亙って
互いに間隔をあけた状態で配置する事で構成している
為、上記永久磁石２７を構成する、強磁性粉末を混入し
た高分子材料の材料を少なくして、その分、材料費の低
減と軽量化とを図れる。更に、図示の例では、上記円輪
部２９の一部で円周方向に隣り合う小片３２、３２同士
の間部分にスリット３０、３０を形成している為、上記
永久磁石２７だけでなく、上記芯金２６の重量も低減し
て、上記エンコーダ２５全体としての重量をより一層低
減できる。但し、軽量化の必要性が少なければ、上記各
スリット３０、３０は省略しても良い。

【００２１】更に、径が異なるエンコーダ２５を必要と
する場合でも、上記芯金２６を変えるのみで、上記永久
磁石２７を成形する為の設備を変える必要はない。即
ち、上記小片３２、３２の数と間隔との少なくとも一方
を変えて、これら小片３２、３２の取付直径を変える事
で、上記エンコーダ２５の径を変える事に対応する事が
できる。従って、直径が大きなエンコーダ２５を造る場
合でも、上記永久磁石２７を造る為の金型のキャビティ
の径を大きくする必要がない事と相まって、設備費の低
廉化に基づくコスト低減も図れる。

【００２２】次に、図４〜５は、本発明の実施の形態の
第２例を示している。本例の場合には、芯金２６ａを構
成する円輪部２９ａに形成した、それぞれがコ字形であ
る多数（例えば４０〜１００程度の偶数）の切れ目の内
側を、上記芯金２６ａの内周縁部に設けた円筒部２８と
軸方向に関して反対方向に、直角に折り立てる事によ
り、多数の折り立て片３３を形成している。そして、こ
れら各折り立て片３３の先端縁に、それぞれ角棒状の小
片３２ａ、３２ａを、接着等により添着固定している。

【００２３】この様な本例のエンコーダ２５ａの場合に
は、上記各小片３２ａ、３２ａと上記円筒部２８との軸
方向距離を大きくできる。従って、転がり軸受ユニット
の回転輪のうちでこの円筒部２８を嵌合固定する部分
と、静止輪、懸架装置等の静止部分に支持するセンサの
検出部との軸方向距離を短くできない様な場合でも、こ
の検出部と上記各小片３２ａ、３２ａにより構成する永
久磁石２７ａとの距離を十分に短くできる。その他の構
成及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。

【００２４】次に、図６〜８は、本発明の実施の形態の
第３例を示している。本例のエンコーダ３４の場合に
は、芯金３５の外周面に永久磁石３６を添着している。
このうちの芯金３５は、ＳＰＣＣの如き軟鋼板等の磁性
金属板にプレス加工等の塑性加工を施す事により、全体
を円環状（円筒状）に形成している。又、上記芯金３５
の軸方向中間部には多数（例えば４０〜１００程度の偶
数）のスリット３０ａ、３０ａを、円周方向に亙って等
間隔で形成している。

【００２５】そして、円周方向に隣り合うスリット３０
ａ、３０ａ同士の間に存在する柱部３１ａ、３１ａの外
周面に、それぞれが角棒状或は板状に形成された、多数
（例えば４０〜１００程度の偶数）の小片３２ｂ、３２
ｂを、接着等により添着固定して、上記永久磁石３６を
構成している。この状態でこれら各小片３２ｂ、３２ｂ
は、上記芯金３５の円周方向に亙って等間隔に、互いに
間隔をあけた状態で配置された状態となる。上記各小片
３２ｂ、３２ｂは、それぞれ上記芯金３５の直径方向に
着磁されており、円周方向に隣り合う小片３２ｂ、３２
ｂ同士の間で、着磁方向が互いに逆になる様にしてい
る。従って、上記永久磁石３６を構成した状態で上記エ
ンコーダ３４の外周面（図６〜７の上面）には、Ｓ極と
Ｎ極とが交互に且つ等間隔で配置されている。

【００２６】上述の様に構成する本発明のエンコーダ３
４は、例えば前述した図１１に示す様な転がり軸受ユニ
ットに、ハブ本体２の軸方向中間部で内輪軌道５ａと段
部６との間に締り嵌めで外嵌する事により組み込んで、
回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットを構成
する。そして、外輪９に支持固定したセンサの検出部
を、上記エンコーダ３４の外周面に近接対向させる。こ
の様な回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニット
により、懸架装置に対して車輪を回転自在に支持すると
共に、この車輪の回転状態を検出する際の作用は、前述
した従来の回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニ
ットとほぼ同様である。

【００２７】次に、図９〜１０は、本発明の実施の形態
の第４例を示している。本例の場合には、芯金３５ａに
形成した、それぞれがコ字形である多数（例えば４０〜
１００程度の偶数）の切れ目の内側を、上記芯金３５ａ
の径方向外方に折り立てる事により、多数の折り立て片
３３ａ、３３ａを形成している。そして、これら各折り
立て片３３ａ、３３ａの先端縁に、それぞれ角棒状の小
片３２ｃ、３２ｃを、接着等により添着固定している。

【００２８】この様な本例のエンコーダ３４ａの場合に
は、上記各小片３２ｃ、３２ｃと上記芯金３５ａの本体
部分との径方向距離を大きくできる。従って、転がり軸
受ユニットの回転輪のうちで上記本体部分を嵌合固定す
る部分と、外輪等の静止部分に支持するセンサの検出部
との径方向距離を短くできない様な場合（これら両部分
の直径差が大きい場合）でも、この検出部と上記各小片
３２ｃ、３２ｃにより構成する永久磁石３６ａとの距離
を十分に短くできる。その他の構成及び作用は、前述し
た第３例の場合と同様である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の回転状態検出用エンコーダ及び
回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニットは、以
上の様に構成され作用する為、回転速度が遅い場合でも
回転状態の検出を確実に行なえ、しかも軽量な構造を低
コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を、図１１の右方
に相当する方向から見た状態で示す部分正面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】芯金のみを取り出して図１と同方向から見た
図。

【図４】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同
様の図。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。

【図６】本発明の実施の形態の第３例を示す部分斜視
図。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。

【図８】芯金のみを取り出して示す部分斜視図。

【図９】本発明の実施の形態の第４例を示す部分斜視
図。

【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図。

【図１１】従来構造の１例を示す断面図。

【符号の説明】

１ハブ２ハブ本体３内輪４フランジ５ａ、５ｂ内輪軌道６段部７雄ねじ部８ナット９外輪１０外輪軌道１１転動体１２保持器１３取付部１４肩部１５エンコーダ１６芯金１７永久磁石１８円筒部１９円輪部２０シールリング２１カバー２２底板部２３通孔２４センサ２５、２５ａエンコーダ２６、２６ａ芯金２７、２７ａ永久磁石２８円筒部２９、２９ａ円輪部３０、３０ａスリット３１、３１ａ柱部３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ小片３３、３３ａ折り立て片３４、３４ａエンコーダ３５、３５ａ芯金３６、３６ａ永久磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 41/00 Ｆ１６Ｃ 41/00 Ｇ０１Ｄ 5/245 Ｇ０１Ｄ 5/245 Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性金属板製で全体が円環状である芯金
と、この芯金の一部に添着されて周方向に関してＳ極と
Ｎ極とを交互に配置した永久磁石とを備えた回転状態検
出用エンコーダに於いて、この永久磁石はそれぞれが所
定方向に着磁された小片を上記芯金の円周方向に亙って
互いに間隔をあけた状態で配置したものである事を特徴
とする回転状態検出用エンコーダ。
【請求項２】静止側周面に静止側軌道を有し、使用時
にも回転しない静止輪と、この静止側周面と対向する回
転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪
と、この回転側軌道と上記静止側軌道との間に転動自在
に設けられた複数個の転動体と、上記回転輪の一部にこ
の回転輪と同心に固定された回転状態検出用エンコーダ
とを備えた回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニ
ットに於いて、この回転状態検出用エンコーダは、請求
項１に記載した回転状態検出用エンコーダである事を特
徴とする回転状態検出用エンコーダ付転がり軸受ユニッ
ト。