JP2002539431A - 内蔵エンコーダを有する封止ガスケットを形成する予備組立済アセンブリ及び該アセンブリを備えるベアリング - Google Patents

内蔵エンコーダを有する封止ガスケットを形成する予備組立済アセンブリ及び該アセンブリを備えるベアリング

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    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets

Abstract

(57)【要約】 本発明は、一体化された多極磁気エンコーダを備えた封止ジョイントを形成し、且つ、ボールベアリングまたはベアリングの部材を形成する固定支持体（２）と回転支持体（３）との間に装着されるように形成された予備組立済アセンブリに関する。前記アセンブリは、固定支持体に固定された固定フレーム（４）と、エンコーダを保持すると共に回転支持体（３）に固定された可動フレーム（５）とを備え、当該予備組立済アセンブリは、エンコーダ（６）が通過移動し得るセンサと連携させる手段を有さないため、多極磁気エンコーダは、センサを固定フレーム（４）に対して離間可能にさせる少ない個数の磁極対を有し、エンコーダ（６）の磁束は、磁極対の低減された個数を電気的に補償するセンサにより検知され、その検知は固定フレームを介して行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は「エンコーダ」と称されるパルス生成回転手段を備えたベアリングの
技術分野に関し、「センサ」と称される検出デバイスによれば、例えば内蔵エン
コーダを有するベアリングなどの回転速度などの情報を得ることが可能である。
【０００２】 斯かるベアリングは、例えば、車輪がロックするのを防止するアンチ・ロック
・システムを備えた自動車両車輪に使用され得る。 より詳細には、本発明は、内蔵磁気エンコーダを有するベアリングに関し、機
能的に関連されるセンサは、例えば、マグネトレジスタもしくはホール効果によ
るプローブ型である。
【０００３】 従来技術においては、磁気エンコーダが内蔵された斯かるベアリングの多数の
設計態様が公知である。 例えば、以下の文献を参照されたい。 フランス特許出願第２６６７９４７号、第２６６９４３２号、第２６６９７２
８号、第２６７１６３３号、第２６７８６９１号、第２６７８６９２号、第２６
９０９８９号、第２６９３２７２号、第２６９４０８２号、第２７０２５６７号
、第２７１０９８５号及び第２７１８４９９号、ならびに、 欧州特許出願第３７５０１９号、第４２００４０号、第４２００４１号、第４３
８６２４号、第４８７４０５号、第４８８８５３号、第４９８２９８号、第５１
８１５７号、第５２１７８９号、第５２２９３３号、第５３１９２４号、第５５
７９３１号、第５５７９３２号、第６４７８５１号、第６９３６８９号、第７０
１１３２号、第７０１１３３号、第７１４０２９号、第７４５８５７号、第７５
１３１１号、第７５３６７９号、及び第７６７３８５号。
【０００４】 同様に、例として、本出願人による以下の文献を参照されたい。 フランス特許出願第２６３９８８９号、第２６４０７０６号、第２６４５９２４
号、第２７３０２８３号、第２７３２４５８号、第２７１７２６６号、及び第２
７０１２９８、ならびに、 欧州特許出願第３７１８３６号、第３７６７７１号、第４８４１９５号、第３９
４０８３号、第６０７７１９号、第６１６２１９号、第６１９４３８号、第６３
１１４０号、第６５２４３８号、第６７１６２８号、第７２５２８１号、及び第
７３５３４８号。
【０００５】 内蔵磁気エンコーダを有する斯かるベアリングに対して従来技術で提案された
極めて多数の設計態様は、斯かるベアリングにより生ずる幾つかの技術的課題に
対する十分な解決策が未だ見出されていないという事実を例証している。
【０００６】 このことは特に、エンコーダとセンサとの間の幾何学的距離を制御する場合に
当てはまる。 エンコーダにより供給される磁気誘導はエアギャップの関数として大幅に変化
するために、センサにより供給される情報（車輪のためのアンチ・ロック・シス
テムなどの用途における安全情報）は、エンコーダとセンサとの間の距離が正確
に制御されなければ誤りとなり得る。
【０００７】 このため、従来技術の設計態様においては、ベアリングに対してセンサを関連
させるための機能的関連形式を２つのタイプに区別し得る。 ベアリングに対してセンサを関連させる第１のタイプの機能的関連形式は、以
下において「第１関連形式」と称され、多くの場合に使用されている。
【０００８】 第１関連形式においては、センサをベアリングに関連させるために選択的な可
逆手段が配備される。 欧州特許出願公開公報第４６４４０３号、同第４６４４０４号及び同第４６４
４０５号は、固定ベアリングリングに一体化された支持部により保持される機能
的に一体化された受動センサを有するベアリングを記載している。
【０００９】 また、本出願人の欧州特許出願公開公報第５９６８７３号は、内蔵エンコーダ
を有すると共に、センサが当該ベアリングに対して径方向に固定されているベア
リングを記載している。
【００１０】 更に本出願人の欧州特許出願公開公報第４９５３２３号は内蔵エンコーダを有
するベアリングを記載しており、該ベアリングにおいては、環状固定カラーはセ
ンサがベアリングに関連させられることを可能にし、該カラーはベアリングを封
止するための封止部材の固定要素の外径にほぼ等しい直径を有し、センサはカラ
ーにより保持されている。
【００１１】 本出願人の欧州特許出願公開公報第３７１８３６号は、当該ベアリングの各リ
ング上に取付けられた各支持部上に配設されたエンコーダ及びセンサを有するベ
アリングを記載しており、各支持部の一方は封止の封止リップを受容するための
当接取付け部により延長されている。
【００１２】 本出願人の欧州特許出願公開公報第３９４０８３号は、センサに対して配設さ
れたエンコード用磁気リングを備える予備組立済ベアリングを記載しており、そ
のエンコーダ及びセンサは弾性的に変形可能な取付リング上に取付けられている
。
【００１３】 欧州特許出願公開公報第８２１２４０はエンコーダ手段及びセンサ手段を有す
る転がりベアリングを記載しており、センサ手段はベアリングの固定リングに固
定されたセンサ保持ユニットにより支持され、ベアリングはセンサ保持ユニット
を固定リングの表面に対して挟持する手段を更に備えている。
【００１４】 第１関連形式に関しては、欧州特許出願公開公報第８２２４１３号、同第６１
９４３８号、フランス特許出願公開公報第２７１７２６６号、同第２７３２４５
８号、同第２７３０２８３号、欧州特許出願公開公報第７２５２８１号、及び、
フランス特許出願公開公報第２７４０１８６号も参照され得る。
【００１５】 ベアリングに対してセンサを関連させる第２の関連形式は以下において「第２
関連形式」と称されると共に、前記センサはベアリングにより直接的には支持さ
れずに内蔵磁気エンコーダを有するベアリングから分離されている。
【００１６】 例えば、本出願人の欧州特許出願公開公報第６０７７１９号を参照されたい。 ベアリングに対してセンサを関連させるための第１関連形式及び第２関連形式
のいずれもにおいても、多くの不都合を有する。
【００１７】 第１関連形式において、ベアリングにセンサを装着することは、 使用する際の振動と、 ベアリングを支持部に対して組み付ける各段階における取扱いと、 転がりベアリングの鋼材と、封止ガスケット及びセンサの材料との間の熱膨張
の差とにより問題を生じ得る。
【００１８】 これらの問題を解決すべく、特に、変形可能な位置決め手段が検討されて来た
。 例えば、フランス特許出願公開公報２７５２４４７号及び国際特許公開公報第
９７／１５８３３号を参照し得る。
【００１９】 上記に示した第１関連形式における変形可能な位置決め手段、及び、センサを
ベアリングに連携させる手段は双方とも、センサを所定位置に載置可能とするた
めに少なくともエンコーダの近傍においてベアリングの幾何的形状の変更を要す
るという問題を有する。
【００２０】 故に、斯かる設計態様はいずれにしてもモジュール式とはできない、と言うの
も、センサを連携させる手段及び任意の変形可能な位置決め手段が同時に設計さ
れるべきだからである。
【００２１】 また、本出願人の欧州特許出願公開公報第６０７７１９号に記載された如くセ
ンサをベアリングに関連する第２関連形式は、エンコーダが剥き出しにされるこ
とから周囲環境による影響から保護されないという不都合を有する。
【００２２】 特性の用途においては、斯かる保護が無いとエンコーダの適切な作用が阻害さ
れることもある。 当業者であれば、磁気エンコーダの作用に対する一定の環境の悪影響は熟知し
ていよう。
【００２３】 本出願人のフランス特許出願公開公報第２６４２４８３号は、一体的な磁気エ
ンコーダを有する回転封止ガスケットであって、封止リップがエアギャップを隔
離すると共に、該封止リップが、エンコーダを備えたセンサから成るアセンブリ
を、ベアリングの内外の攻撃的物質から分離するという回転封止ガスケットを記
載している。
【００２４】 また本出願人の欧州特許出願公開公報第７２６４６８号は、内蔵エンコーダを
有するベアリングであって、非磁性金属材料から成る堅固な支持及び保護要素の
内面に対してエンコーダが固定されると共に、前記保護要素の対応する外側面は
センサを越えて回転するというベアリングを記載している。
【００２５】 欧州特許出願公開公報第７２６４６８号に記載された回転式保護要素により保
持される磁気エンコーダは、加工による削り屑などの磁性粒子を吸引し得ること
から、センサにより受信される信号を阻害する可能性がある。
【００２６】 本出願人のフランス特許出願公開公報第２７５５１９３号は、内蔵エンコーダ
を有するベアリングのパルス生成部分が封止デバイスの内側に載置され、非強磁
性である被覆形成部分はパルス生成部分の前方に固定して載置される転がりベア
リングを記載している。
【００２７】 フランス特許出願公開公報第２７５５１９３号により記載された設計態様にお
いては、保護壁及びセンサは有利に接触すると示されている。斯かる接触は不都
合であり、使用時における熱膨張もしくは振動による寸法変動が、センサと保護
壁との間の接触を劣化させる可能性がある。また、作動時に斯かるセンサに与え
られるベアリングの不要な側方への変位によりセンサが圧迫されることもある。
【００２８】 フランス特許出願公開公報第２７５５１９３号により記載された設計態様にお
いては、ベアリングの直径が小さいほど保護壁とセンサとの間の接触は更に必要
とされ、小径ベアリングに内蔵されたエンコーダにより供給される磁界は、エン
コーダから長距離を離間されて載置されるセンサに対して弱すぎるものとなる。
【００２９】 本発明の目的は、パルス生成回転手段を備えると共に、この形式のベアリング
に関して従来技術から公知である不都合を有さないベアリングを提供することに
ある。
【００３０】 特に本発明の目的のひとつは、パルス生成回転手段を備えたベアリングであっ
て、小径のベアリングであっても工業的に達成可能なエアギャップ値にて、マグ
ネトレジスタもしくはホール効果によるプローブ型のセンサを組合せて適所に配
置されることを可能とし、このセンサは当該ベアリングから分離されており、そ
の幾何的形状を変更せず、当該ベアリングはエンコーダを保護する手段を備え、
加工による削り屑などの強磁性粒子がエンコーダの保護手段上に堆積するリスク
は極めて低く、いかなる前記堆積もセンサによる信号出力を阻害せず、且つ、小
径のベアリングの場合でもセンサの適切な動作のために、センサとエンコーダを
保護する壁との間の接触は必要とされない、というベアリングを提供することに
ある。
【００３１】 この目的のために、第１の態様において、本発明は、多極磁気エンコーダを内
蔵する封止ガスケットを形成し、且つ、ベアリングの部材である固定支持体及び
回転支持体の間に装着されるように形成された予備組立済アセンブリであって、
該アセンブリは、 固定支持体に固定された固定フレームと、 エンコーダを保持すると共に回転支持体に固定された可動フレームとを備え、 当該予備組立済アセンブリは、エンコーダがそれを通過して移動し得るセンサ
と関連する手段を有さず、 多極磁気エンコーダは少数の磁極対を有するとともに、供給される磁界を増大
させることにより、固定フレームの外側面がセンサから離間されることを可能と
し、エンコーダからの磁束は固定フレームを透過してセンサにより検出される予
備組立済アセンブリを提供する。
【００３２】 一実施形態においては、固定フレームの封止支持壁を封止ガスケットが覆い、
該封止ガスケットは、 固定支持体の上端側壁に接触する静的封止ビードと、 回転支持体を摩擦する少なくともひとつの動的封止手段とを備える。
【００３３】 別の実施形態において、封止ガスケットは、回転支持体を摩擦するリップ部な
どの少なくともひとつの動的封止手段を有し、且つ、いかなる静的封止ビードも
有さない。
【００３４】 多極磁気エンコーダを内蔵する封止ガスケットを形成する予備組立済アセンブ
リは、以下の各特性を単独で、もしくは組合せて有し得る。 可動フレームは、第１壁と、該第１壁から軸線方向外方に偏倚した第３壁とを
備え、第１壁は、回転支持体上の可動フレームの第１円筒状当接セグメントに対
して相互連結肩部を介して連結され、第３壁は磁気エンコーダを保持する。
【００３５】 可動フレームは、外方に偏倚しており、かつ磁気エンコーダを構成する材料で
被覆された半径方向に拡がる第４環状壁を形成するセットバックを備える基部を
有する。
【００３６】 可動フレームの第１環状壁及び第２環状壁は、外方に面する開口を有する環状
溝を形成する。 軸線方向断面において、環状溝はＵ字形状、略Ｕ字形状、Ｖ字形状もしくは略
Ｖ字形状である。
【００３７】 溝の外側面は、少なくとも１つの動的封止リップを受容する当接面を有する。 エンコーダディスクはストロンチウムフェライトもしくはバリウムフェライト
で充填されたエラストマーから形成される。
【００３８】 封止ガスケットは、固定支持体から回転支持体に向かって延びるとともに、 静的封止ビードと、 選択的な環状帯と、 １個もしくは２個の動的封止リップとを備える。
【００３９】 動的封止リップは回転支持体の外側面を圧迫する。 第２の態様において、本発明は、固定支持体またはリングと、回転支持体また
はリングと、それらの上に装着される、上記した封止ガスケットを形成する予備
組立済アセンブリとを有するシールドベアリングを提供する。
【００４０】 一実施形態において、固定フレームの外側面は、ベアリング支持部またはリン
グの外側面と接する平面Ｐに対して内方に偏倚している。 他の実施形態において、固定フレームの外側面は、各ベアリング支持部または
リングの各外側面と接する平面Ｐ内に実質的に包含される。
【００４１】 磁極対の個数は、与えられたエアギャップに対して可及的に小さな値Ｎに設定
され、センサに連結された電子的回路は、２Ｎに等しい個数の磁極対を備えるエ
ンコーダにより得られるであろう信号品質と同一の、すなわち高分解能の信号品
質を維持する。
【００４２】 本発明の他の目的及び利点は、添付図面を参照した以下の実施形態の記載から
明らかとなろう。 先ず図１を参照すると、内蔵磁気エンコーダを有する封止ガスケットを形成す
る予備組立済アセンブリ１であって、ベアリングの各部材である固定支持体２と
回転支持体３との間に装着されるように機能する予備組立済アセンブリ１の詳細
が示されている。
【００４３】 よって、予備組立済アセンブリ１が転がりベアリングに取付けられる場合、示
された配置構成において、固定支持体２はベアリングの外リングであり、回転支
持体３はベアリングの内リングである。
【００４４】 固定フレーム４は固定支持体２に固定される。同様に、多極磁気エンコーダデ
ィスク６を備えた可動フレーム５は回転支持体３に固定される。 当業者であれば、固定フレーム４及び可動フレーム５を逆転させれば、予備組
立済アセンブリ１は可動外リング及び固定内リングを備えたベアリングに一体化
され得ることを理解し得よう。
【００４５】 図１に示された実施形態において可動フレーム５は第１円筒状当接セグメント
８を介して回転支持体３に締まり嵌めされており、それにより２つの部材は相互
に固定される。
【００４６】 同様に、固定フレーム４は第２円筒状当接セグメント７を介して固定支持体２
に締まり嵌めされる。 他の実施形態（図示せず）において、固定フレーム及び／または可動フレーム
は、固定支持体及び可動支持部に対して、それぞれ、挟持且つ／または接合され
る。
【００４７】 他の実施形態（図示せず）において、固定フレームは固定支持体の外側に締ま
り嵌めされる。 以下の説明において、「内方の」及び「内側」ならびに「外方の」及び「外側
」という語句は、図１及び図２中に示された「内」及び「外」の表示に関して使
用される。
【００４８】 よって、予備組立済アセンブリがベアリングに一体化されてなる場合、図１に
おける可動フレーム５の左側に配置された表示「内」は回転体を備えるベアリン
グの内側に対応し、且つ、図１において固定フレーム４の右側に配置された表示
「外」は、固定支持体２の外側面９と接する平面Ｐを越えて位置する空間に対応
する。
【００４９】 また方向Ｒは、回転支持体３の回転軸線に対して平行である。 以下の説明においては簡素化のために、方向Ｒは水平と見做され且つ方向Ｒに
て測定される寸法が「軸線方向の」と称されるものとする。 方向Ｒに直交する方向Ｖは、方向Ｒと協働して図１の断面を規定している。 故に方向Ｖは垂直と見做され、方向Ｖで測定された寸法は「半径方向の」と称
されるものとする。
【００５０】 図１に示された実施形態において、固定フレーム４の外側面１０は上記で定義
した平面Ｐに関して内方に偏倚かつ後退している。 他の実施形態（図示せず）において、固定フレームの外側面は平面Ｐを外方に
越えることなく該平面Ｐに接して延びる。
【００５１】 更なる他の実施形態（図示せず）において、固定フレームの外側面は平面Ｐを
越えて若干に外方に突出している。 図１の実施形態において、可動フレーム５は、回転支持体から固定支持体２に
向かって延びるとともに、 環状でかつ軸線方向に沿った第１円筒状当接セグメント８と、 半径方向に延びる環状壁１２’とを備えている。
【００５２】 第１円筒状当接セグメント８と環状壁１２’とは、相互連結肩部１５により相
互連結されている。 可動フレーム５の基部１１上には、多極磁気エンコーダディスク６がオーバー
モールドされる。
【００５３】 ディスクは、例えば、バリウムフェライトまたはストロンチウムフェライトな
どのフェライトで充填されたエラストマーから形成され得る。 本実施形態において、エンコーダディスク６は壁１２’の半径方向の寸法全体
に亙り延びている。
【００５４】 他の実施形態（図示せず）において、エンコーダディスク６は前記壁１２’の
半径方向寸法の一部のみにわたって延在する。 エンコーダディスク６の外側面２７は、ほぼ垂直であり、且つ、動作隙間より
大きな距離だけエンコーダ保護用固定フレーム４から離間される。
【００５５】 同様に、固定フレーム４の円筒状当接セグメント７に面する環状面２８は、エ
ンコーダ６が回転する間に該エンコーダ６と当接セグメントとの間の一切の接触
を回避するように、当接セグメントから離間される。
【００５６】 固定フレーム４は、固定支持体２から発して半径方向に回転支持体３に向かっ
て延びる内方部分３０を有し、 第２円筒状当接セグメント７と、 半径方向に拡がる封止支持環状壁３１とを備える。
【００５７】 第２円筒状当接セグメント７及び封止支持壁３１は、相互連結肩部３２により
相互連結される。 本実施形態において、壁３１の外側面３４はオーバーモールドされた封止ガス
ケット３３により覆われている。
【００５８】 他の実施形態（図示せず）において、封止ガスケット３３は壁３１を被覆せず
に、静的封止ビード及び動的封止リップのみから成る。 更なる他の実施形態（図示せず）において、封止ガスケットは壁３１を被覆せ
ず、リップ部などの少なくとも１つの動的封止手段を備える。
【００５９】 図１に示された実施形態において封止ガスケット３３は、回転支持体３の外側
面に対して干渉して当接するように配置された動的封止リップ３８を有する。 固定フレームの内方部分３０は封止ガスケット３３と同様に非磁性材料で形成
されることから、固定フレームはエンコーダ６から到来する磁力線を何ら妨害し
ない。
【００６０】 以下においては、図２を参照する。 図１及び図２の各実施形態で共通する要素は同様に称される。 可動フレーム５について、図２に与えられた実施形態に示されるように、以下
に更に十分に説明する。 可動フレーム５は、本実施形態において回転支持体３から径方向に固定支持体
２に向かって延びる環状基部１１を有し、 環状で軸線方向に沿った第１円筒状当接セグメント８と、 半径方向に拡がる第１環状壁１２と、 軸線方向の第２環状壁１３と、 半径方向に拡がると共に、第１環状壁１２に対して軸線距離ｄだけ偏倚した第
３環状壁１４とを備えている。
【００６１】 本実施形態において、第１環状壁１２及び第３環状壁１４は、互いにほぼ平行
であると共に、平面Ｐに対して平行である。 第１円筒状当接セグメント８及び第２環状壁１３は、実質的に同軸を有すると
共に、図２の平面内におけるそれらの軌跡は実質的に方向Ｒに平行である。
【００６２】 第１相互連結肩部１５は、第１円筒状当接セグメント８と第１環状壁１２とを
相互連結する。 第２相互連結肩部１６は、第１環状壁１２と軸線方向に沿った第２環状壁１３
とを相互連結する。
【００６３】 第３相互連結肩部１７は、軸線方向に沿った第２環状壁１３と半径方向に拡が
る第３環状壁１４を相互連結する。 基部１１の第１端部１８は切頭円錐を形成する斜面１９を備え、図１の平面に
おいて斜面１９の軌跡は水平に対して約５°〜３０°の角度αで傾斜している。
【００６４】 基部１１の第２端部２０は外側に延びるセットバック２１を備え、該セットバ
ック２１は第３環状壁１４に対して距離ｄ’だけ外方に偏倚した半径方向に拡が
る第４環状壁を形成する。
【００６５】 本実施形態において、距離ｄ’は、可動フレーム５の厚みｅの約半分である。
斜角を形成された第１端部１８を除き、可動フレーム５の環状基部１１はほぼ一
定の厚みｅを有する。
【００６６】 第１円筒状当接セグメント８、第１環状壁１２、及び第２環状壁１３は相互連
結肩部１５、１６と共に、外方に面する開口を有する環状溝２２を形成する。 図２に示された実施形態において且つ問題となる軸線方向断面において、環状
溝２２はＵ字形状であり、このＵ字形状の軸線方向最大寸法は該Ｕ字形状の半径
方向最大寸法とほぼ同一である。
【００６７】 換言すると、本実施形態において、円筒状当接セグメント８の軸線方向長さｌ
は、第１環状壁１２の半径方向の寸法ｒにほぼ等しい。 環状溝２２の外側面は、軸線方向に沿った環状表面２３及び半径方向に拡がる
環状表面２４を備える。以下において更に十分に明らかとなる様に、これらの表
面は、アセンブリ１の固定フレーム４上に配設された動的封止手段に対する当接
面を形成する。
【００６８】 可動フレーム５の基部１１は、例えばＸ4 Ｃｒ17ステンレルシチールなどの強
磁性材料から成り得る。 多極磁気エンコーダディスク６は、可動フレーム５の基部１１にオーバーモー
ルドされる。
【００６９】 例えばディスクは、ストロンチウムフェライトまたはバリウムフェライトなど
のフェライトで充填されたエラストマーから形成され得る。 高い単位体積当たりの磁束密度を生成するに適した他の充填材は、先験的に、
例えばネオジム−鉄−ホウ素またはサマリウム−コバルト磁性合金が考えられる
。但し、フェライトが非常に安価であり、かつ非常に磁化し易いことから、一般
に好適である。
【００７０】 本実施形態において、エンコーダディスク６は、基部１１の第２の側壁１３、
第３の側壁１４、及び第４の側壁２１の各々の側面全体を被覆すると共に、基部
１１の第２端部２０上に形成されたセットバック２１を被覆する。
【００７１】 エンコーダ６の外側面２７から軸線距離ｄ’’だけ離間された直交平面Ｐ’に
おいて、第３環状壁１４の環状内側面２５はディスク６の環状内側面２６と実質
的に整列して該環状内側面２６から連続するように配置される。
【００７２】 故にエンコーダディスク６は第３環状壁１４から外方に、基部１１の厚みｅの
約２倍の軸線寸法だけ突出する。 エンコーダディスク６の外側面２７はほぼ垂直であると共に、該外側面２７は
、エンコーダディスク６と固定フレーム４との間の一切の接触を回避するために
、動作隙間より大きい距離だけ、エンコーダ６を保護する固定フレーム４から離
間される。
【００７３】 同様に、固定フレーム４の第２円筒状当接セグメント７に面して載置された環
状面２８は、エンコーダ６の回転中におけるエンコーダ６と当接セグメント７と
の間の一切の接触を回避するために、当接セグメント７から離間される。
【００７４】 本実施形態において、エンコーダ６は、環状面２８及び環状面２９により半径
方向に画定されるが、環状面２９は環状面２８及び第１当接セグメント７の軸線
方向に拡がる環状表面２３と実質的に同軸を有する。
【００７５】 環状面２９は、軸線方向環状表面２３から上記で定義された距離ｒだけ離間さ
れている。 環状面２８，２９の間の半径方向距離により表された寸法であるエンコーダ６
の半径方向最大寸法ｒ’は、考察中の実施形態における距離ｒの約３倍である。
【００７６】 固定フレーム４について以下に更に十分に説明する。 固定フレーム４は、該内方部分３０は固定支持体２から径方向に回転支持体３
に向かって延びる内方部分３０を有し、 第２円筒状当接セグメント７と、 封止支持層を形成する径方向環状壁３１とを備える。
【００７７】 相互連結肩部３２は、軸線方向に沿った第２円筒状当接セグメント７と封止支
持壁３１とを相互連結している。 固定フレーム４の内方部分３０はほぼ一定の厚みｅ’を有する。 図１または図２に示された軸線方向断面において内方部分３０は、径方向最大
寸法より小さな軸線方向最大寸法を有するＬ字形状断面を有する。
【００７８】 換言すると、図１及び図２に示された各実施形態において、第２円筒状当接セ
グメント７の軸線方向長さｌ’は封止支持壁３１の半径方向の寸法ｒ’’よりも
小さい。
【００７９】 壁３１のこの半径方向の寸法ｒ’’は、エンコーダ６の径方向最大寸法ｒ’よ
りも大きい。 固定フレームの内方部分３０は中実であってもそうでなくてもよく、例えばポ
リマーまたは特定のステンレススチールの一種などの非磁性材料で形成される。
【００８０】 よって封止支持壁３１は磁気的に完全に透過性であり、エンコーダ６からの磁
力線を阻害することは無い。 封止支持壁３１は、ディスクの外側面２７とほぼ平行であり、且つで定義され
た平面Ｐ及びＰ’とほぼ平行である。オーバーモールドされた封止ガスケット３
３は、壁３１の外側面３４を覆い、且つ前記壁の端部３５を被覆する。
【００８１】 本実施形態において封止ガスケット３３は、固定支持体２から発して半径方向
に回転支持体３に向かって延びて、 静的封止ビード３６と、 壁３１を被覆する環状帯３７と、 ２個の動的封止リップ３８，３９とを備える。
【００８２】 特定の実施形態において環状被覆帯板３７は省略され得る。 他の実施形態（図示せず）において、封止ガスケット３３は、固定支持体２か
ら半径方向に回転支持体３に向かって延びて、単に２個の動的封止リップを有す
る。
【００８３】 壁３１と実質的に整列され且つ壁３１に対して僅かに傾斜させられた封止リッ
プ３８は、回転支持体３の外側面４０を圧迫する。 また、ヒンジ４１に関して蝶番式に動かされる封止リップ３９は、溝２２内で
可動フレーム５の基部の表面２３，２４を干渉して圧迫する。
【００８４】 故に実施形態において動的封止リップ３９は垂直方向に予め応力が付加される
。 動的封止リップ３８，３９の幾何的形状によって、エンコーダ６の外側面２７
と固定フレーム４との間の空間は「外」の外側環境から、以下の２つの区画、す
なわち、 リップ部３８と回転支持体３との間の接触部４３と、リップ部３９と当接セグ
メント８の表面２３との間の接触部４４とにより画定される第１区画４２と、 接触部４４と、リップ部３９と壁１２の表面２４との間の接触部４６とにより
画定された第２区画４５とにより離間される。
【００８５】 グリースで充填されたこれらの２個の区画は、ベアリング内への汚染物質を制
限するエアロックの役割を果たす。 封止ガスケット３３は中実であってもそうでなくてもよく、ヴァイトン（Ｖｉ
ｔｏｎ）、アクリロニトリル、または、用途に依存して選択される他の任意の等
価材料などのエラストマーで形成され得る。
【００８６】 以下においてエンコーダ６の磁化について詳細に説明する。 図１または図２から理解されるように、内蔵エンコーダを有する封止ガスケッ
トを形成する予備組立済アセンブリ１であって、ベアリングに属する固定支持体
２と回転支持体３との間に装着されるように形成された予備組立済アセンブリ１
は、エンコーダに面するセンサを直接的に取付ける手段を有さない。これは、セ
ンサを固定するための手段について、関連するベアリングの幾何的形状と同じく
らい多数の幾何的形状を設計しない様にするためである。
【００８７】 これに加え、本発明の配置構成においては、固定フレーム４の外側面１０に対
してセンサを接触して配置する必要が無い。 故に、熱膨張または振動、及び不都合な機械的変位、特に着座している転がり
ベアリングの不都合な側方変位に依る、センサへの一切の衝撃または機械的応力
を回避することが可能となる。
【００８８】 これらの全ての理由によりセンサは図面中に示されない、と言うのも、その位
置は固定されないからである。 保護用固定フレーム４の材料は、エンコーダ６により発せられたパルスが該固
定フレーム４を透過して読み取られ得るために非磁性となる様に選択される。
【００８９】 是認される如く、センサを予備組立済アセンブリ１から機械的に分離すると共
に、センサとエンコーダ６からの磁束が透過する保護的な固定フレーム４との間
には一切の接触が無いことから、センサに対する良好な保護が得られ得ると共に
、アセンブリ１とセンサとは別個に設計され得る。
【００９０】 しかしながら、当業者は、先験的に、エアギャップ値を制御できなくなる。 すなわち当業者であれば、エアギャップが増大すると誘導は大幅に減少し、且
つ、ホールセンサまたはマグネトレジスタの切換えは、決定されたエアギャップ
の最大値に対する磁束密度の閾値に依存することを熟知していよう。
【００９１】 本発明は、エンコーダにより起動されたセンサにより供給される信号に対する
良好な分解能も維持し、且つ、以下の内容、すなわち、 マグネトレジスタまたはホール効果プローブ型のセンサが大きなエアギャップ
値にて所定位置に載置され得ることと、 センサと予備組立済アセンブリ１とが分離されるという分離された設計態様が
提供され、アセンブリ１に対してセンサを直接機械的に関連させる手段が不要で
あることと、 エンコーダにより出力されたパルスは固定フレームを透過して読み取られるこ
とが可能であり、前記固定フレームはエンコーダ６を外部影響から保護すること
と、 エンコーダ６を保護する固定フレームの外側面からセンサを離間し得ることと
を組合せて達成し乍ら、斯かる技術的問題を解決し得る。
【００９２】 試験の後で、本発明者らは、図１または図２に示された予備組立済アセンブリ
１の幾何的形状に関し、磁極対の個数を減ずると、上記で列挙した利点の組合せ
を保持し乍ら問題が解決され得ることを認識した。
【００９３】 この結果は、エンコーダに対し、ストロンチウムにより充填されたエラストマ
ー、すなわち、ネオジム−鉄−ホウ素合金などの他の材料と比較して単位体積当
たりの磁束密度が小さい材料により充填されたエラストマーが使用されたとして
も、得られるものである。
【００９４】 磁極対の個数を減少させるとエンコーダの分解能が低下することを熟知した当
業者には、磁極対の個数を減少させることは意外であろう。 分解能は、一般的に、例えば自動車両に関する用途により課せられるものであ
る。例えばＡＢＳ用途では、従来、４８パルス／回転に等しい分解能を必要とす
る。
【００９５】 図３及び図４には、図２に示されたタイプの幾何的形状に対し、エアギャップ
の関数として観察された誘導の変化が例として示されている。 曲線Ａ（実線にて図示）は４８対の磁極に対して図２に示されたタイプの幾何
的形状に対応しており、この個数では単一の感応要素を有するセンサが４８パル
ス／回転を供給できる。
【００９６】 曲線Ｂ（図３及び図４に破線で図示）は曲線Ａに関連する幾何的形状と同一の
予備組立済アセンブリ１の幾何的形状に対応しており、エンコーダ６の磁極対の
個数のみが２４の値に変更され、２４パルス／回転を与えている。
【００９７】 図３及び図４から理解されるように、任意の所与の誘導値に対してエアギャッ
プの値は、磁極対の個数の変化に伴い大幅に変化する。 故に、例えばホールセンサを切換えるために必要な１０ガウスの誘導値に対し
、エアギャップは約２．７ｍｍ〜４．８ｍｍで変化する。
【００９８】 以下においては、エンコーダにより出力されてマグネトレジスタまたはホール
センサ形式のセンサにより受信される信号の処理について説明する。 従来の幾何的形状と比較して、磁極対の個数を２４磁極対または１２磁極対に
すると、エンコーダ６により起動されたセンサにより供給される信号に対して同
一の質を維持するために信号を処理することを伴う。
【００９９】 この目的のために、センサには電子的回路が接続され、その場合にセンサは１
個の感応要素ではなく２個の感応要素を組み込み得る。 感応要素間の距離が多極エンコーダに適合される場合、すなわち、前記感応要
素がエンコーダ磁極ピッチの半分だけ離間されるとき、２個のトリガとＸＯＲ（
排他的ＯＲ）関数とを使用する単一デバイスにより、多極エンコーダの分解能が
２倍とされ得る。
【０１００】 図５には、処理のブロック図が与えられる。 各要素により出力される信号Ｓ1 ，Ｓ2 は、実質的にサイン及びコサインの波
形である。 各信号は、例えばゼロ値からの入力信号のわずかな増加に対して出力信号の振
幅が急激かつ大きな変化を有するというトリガ回路を通過させることにより、０
近傍でトリガされる。
【０１０１】 生じたデジタル信号は電気的に９０°だけ位相が偏倚されており、多極エンコ
ーダの分解能と等しい分解能を有する。 ＸＯＲ（排他ＯＲ）ブール関数４９によれば、出力信号の分解能を２倍とする
ことができる。
【０１０２】 図６は、センサにより出力されたアナログ信号Ｓ1 ，Ｓ2 及びデジタル信号Ｓ 1 ’，Ｓ2 ’、ならびに、ＸＯＲ関数４９を通過した後の最終信号Ｓを概略的に
示している。このように、２４対の磁極を有するエンコーダを斯かるセンサ及び
斯かる処理回路とともに使用すれば、４８パルス／回転を得ることが可能となる
。
【０１０３】 各感応要素間の距離が磁極長に適合されない場合、すなわち、各感応要素が磁
極ピッチの１／２ではなく異なる値で離間された場合には、２個の感応要素から
出力される各信号は電気的に９０°だけ位相が偏倚されない。
【０１０４】 使用されるエンコーダの磁極長の関数として、位相偏倚は９０°より大きいか
、または小さいが、これは出力信号のデューティ比に影響する。 この影響を打ち消すために、図７に示された回路が各信号を直角位相とするた
めに使用され得る。
【０１０５】 ２つの入力信号Ｓ1 ,Ｓ2 は、それらの和及び差により置き換えられる。 得られた信号は直角位相であることから、感応要素が磁極ピッチの１／２だけ
位相偏倚された場合の処理と同一の処理が実施され得る。
【０１０６】 エンコーダの分解能を増大するというこの技術を使用すれば、磁極幅に関わら
ず、全てのエンコーダに対して単一のセンサを使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のベアリングに対する内蔵磁気エンコーダを有する封止ガ
スケットの軸線方向断面図。
【図２】 本発明の第２実施形態を示す図１と同様の図。
【図３】 所与の機械的形状において４８対の磁極を有するエンコーダと２
４対の磁極を有するエンコーダに関しエアギャップの関数として誘導が如何に変
化するかを示すグラフ。
【図４】 片対数座標とした図３と同様のグラフ。
【図５】 エンコーダにより出力されてセンサにより受信される信号を処理
するデバイスを示す図。
【図６】 センサによる出力としての信号及び処理後に得られる信号を示す
図。
【図７】 別の実施形態において、エンコーダにより出力されてセンサによ
り受信される信号を処理するデバイスを示す図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年３月１２日（２００１．３．１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サン、ジャン−ピエール フランス国 Ｆ−74320 スヴリエ シュ マン ドゥ フォルバク 60 Ｆターム(参考） 2F077 AA31 CC02 NN02 NN24 PP12 PP14 VV02 3J043 AA17 BA02 CA02 CB13 DA01

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多極磁気エンコーダ（６）を内蔵する封止ガスケットを形成
    し、且つ、ベアリングの部材である固定支持体（２）と回転支持体（３）との間
    に装着されるように形成された予備組立済アセンブリ（１）であって、 固定支持体（２）に固定された固定フレーム（４）と、 エンコーダ（６）を保持し、かつ回転支持体（３）に固定された可動フレーム
    （５）とを備え、 前記備組立済アセンブリ（１）は、前記エンコーダ（６）がそれを通過して移
    動し得るセンサと連携する手段を有さず、 前記予備組立済アセンブリ（１）は、 前記多極磁気エンコーダは少ない個数の磁極対を有して、前記固定フレーム（
    ４）の外側面（１０）を前記センサから離間可能にさせることと、 前記エンコーダ（６）からの磁束は固定フレームを透過してセンサにより検出
    されることとを組合せて特徴とする予備組立済アセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記固定フレーム（４）に固定された封止ガスケットであっ
    て、回転支持体に摩擦接触されるリップ部などの少なくとも１つの動的封止手段
    を有し、且つ静的封止ビードは有さない封止ガスケットを更に備えることを特徴
    とする請求項１に記載の予備組立済アセンブリ。
  3. 【請求項３】 封止ガスケット（３３）は固定フレーム（４）の封止支持壁
    （３１）の外側面（３４）を覆い、該封止ガスケット（３３）は、 固定支持体（２）の上端側壁に接触する静的封止ビード（３６）と、 回転支持体（３）に摩擦接触される少なくとも１つの動的封止手段（３８，３
    ９）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の予備組立済アセンブリ。
  4. 【請求項４】 可動フレーム（５）は、第１壁（１２）と、該第１壁（１２
    ）から軸線方向外方に偏倚した第３壁（１４）とを備え、第１壁は、回転支持体
    （３）上の可動フレーム（５）の第１円筒状当接セグメント（７）に対して相互
    連結肩部を介して連結され、第３壁は磁気エンコーダを保持することを特徴とす
    る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の予備組立済アセンブリ。
  5. 【請求項５】 可動フレーム（５）が、外方に偏倚されるとともに磁気エン
    コーダ（６）を構成する材料で被覆された半径方向に拡がる第４環状壁を形成す
    るセットバック（２１）を備えた基部（１１）を備えることを特徴とする請求項
    ４に記載の予備組立済アセンブリ。
  6. 【請求項６】 可動フレーム（５）の第１環状壁（１２）及び第２環状壁（
    １３）は外方に面する開口を有する環状溝（２２）を形成することを特徴とする
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の予備組立済アセンブリ。
  7. 【請求項７】 軸線方向断面において、環状溝（２２）はＵ字形状、略Ｕ字
    形状、Ｖ字形状もしくは略Ｖ字形状であることを特徴とする請求項６に記載の予
    備組立済アセンブリ。
  8. 【請求項８】 溝の外側面は少なくとも１つの動的封止リップ（３８，３９
    ）を受容する当接面（２３，２４）を有することを特徴とする請求項７に記載の
    予備組立済アセンブリ。
  9. 【請求項９】 エンコーダディスクはストロンチウムフェライトもしくはバ
    リウムフェライトで充填されたエラストマーから形成されることを特徴とする請
    求項１乃至８のいずれか１項に記載の予備組立済アセンブリ。
  10. 【請求項１０】 固定支持体（２）から回転支持体（３）に向かって延びる
    とともに、 静的封止ビード（３６）と、 環状帯（３７）と、 少なくとも１つの動的封止リップ（３８，３９）と を備える封止ガスケット（３３）を更に備えることを特徴とする請求項１乃至９
    のいずれか１項に記載の予備組立済アセンブリ。
  11. 【請求項１１】 動的封止リップ（３８）が回転支持体（３）の外側面（１
    ０）を圧迫することを特徴とする請求項１０に記載の予備組立済アセンブリ。
  12. 【請求項１２】 固定支持体もしくはリングと、回転支持体もしくはリング
    と、それらの上に装着された請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の封止ガス
    ケットを形成する予備組立済アセンブリとを備えるシールドベアリング。
  13. 【請求項１３】 固定フレームの外側面は、ベアリング支持部もしくはリン
    グの外側面と接する平面Ｐに対して内方に偏倚していることを特徴とする請求項
    １２に記載のベアリング。
  14. 【請求項１４】 固定フレームの外側面は、各ベアリング支持部もしくはリ
    ングの各外側面と接する平面Ｐ内に実質的に包含されることを特徴とする請求項
    １２に記載のベアリング。
  15. 【請求項１５】 マグネトレジスタもしくはホールプローブ型のセンサと関
    連させられたベアリングであって、磁極対の個数は、与えられたエアギャップに
    対して可及的に小さな値Ｎに設定され、 センサに接続された電子的回路は、２Ｎに等しい個数の磁極対を備えるエンコ
    ーダにより得られるであろう信号品質と同一の信号品質を維持することを特徴と
    する請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載のベアリング。
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