JP2008082483A - 状態量測定装置付転がり軸受ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダ３ｂとして、その外径寸法（Ｄ_3b）が、外輪１ａの内周面の最小内径寸法（Ｒ_17a ）よりも大きなものを使用できる構造を実現する。
【解決手段】ハブ２ａを構成するハブ本体５ａに、外周面に第一の内輪軌道１８ａを形成した第一の内輪１９を外嵌固定する。そして、この第一の内輪軌道１８ａに関する転動体列を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を、第二の内輪軌道１８ｂに関する転動体列を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）する。更に、上記第一の内輪１９の外周面の一部に、上記エンコーダ３ｂを外嵌固定する。これにより、上記課題を解決できる。
【選択図】図１

Description

この発明に係る状態量測定装置付転がり軸受ユニットは、例えば、自動車、鉄道車両等の車両の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測定したり、或いは、この車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに負荷される荷重を測定する為に利用する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、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、近年広く行なわれる様になっている。

図５は、この様な目的で使用される回転速度検出装置の従来構造の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。この回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、使用時にも回転しない外輪１の内径側に、特許請求の範囲に記載した内輪組立体に相当するハブ２を回転自在に支持し、このハブ２の軸方向中間部外周面に固定したエンコーダ３の回転速度を、上記外輪１に支持したセンサ４により検出自在としている。このうちのハブ２は、特許請求の範囲に記載した第一内輪に相当するハブ本体５と、同じく第二内輪に相当する内輪６とから成る。このうちのハブ本体５は、外周面の軸方向外端（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向外側を言い、図１〜６の左側。反対に、車両の幅方向中央側となる図１〜６の右側を、軸方向に関して内と言う。本明細書全体で同じ。）寄り部分に、車輪を支持する為の取付フランジ７を、同じく軸方向中間部に第一の内輪軌道８ａを、同じく軸方向内端部にこの第一の内輪軌道８ａよりも外径寸法が小さくなった小径段部９を、それぞれ形成している。そして、この小径段部９に上記内輪６を外嵌固定している。又、この内輪６の外周面には、第二の内輪軌道８ｂを形成している。

又、上記外輪１の内周面に、上記第一の内輪軌道８ａに対向する第一の外輪軌道１０ａ及び上記第二の内輪軌道８ｂに対向する第二の外輪軌道１０ｂを、外周面に上記外輪１を懸架装置に支持する為の結合フランジ１１を、それぞれ形成している。そして、上記第一、第二の内輪軌道８ａ、８ｂと上記第一、第二の外輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体１２、１２を、それぞれ保持器１３、１３により保持した状態で設け、上記外輪１の内径側に上記ハブ２を回転自在に支持している。又、この外輪１の軸方向両端部内周面と、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面及び上記内輪６の軸方向内端部外周面との間の隙間を、それぞれシールリング１４、１４により塞いでいる。

上述の様な転がり軸受ユニットに回転速度検出装置を組み込むべく、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面で、上記両列の内輪軌道８ａ、８ｂに挟まれた部分に、前記エンコーダ３を外嵌固定している。このエンコーダ３は、軟鋼等の磁性金属により円環状に形成し、外周縁部に円周方向に亙り連続する凹凸を形成する事により全体を歯車状に構成して成るもので、外周縁部の磁気特性を、円周方向に亙り交互に且つ等間隔で変化させている。この様なエンコーダ３は、上記ハブ本体５の軸方向中間部に締り嵌めで外嵌する事により、このハブ本体５に固定している。

更に、上記外輪１の軸方向中間部で上記エンコーダ３の直径方向外方位置には、取付孔１５を、この外輪１の内周面と外周面とを互いに連通させる状態で形成している。そして、この取付孔１５内に前記センサ４を挿入固定し、このセンサ４の先端面（図５の下端面）に設けた検出部を、上記エンコーダ３の外周面に、微小隙間を介して対向させている。

上述の様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、上記ハブ本体５の軸方向外端部に設けた取付フランジ７に固定した車輪を、外輪１を支持した懸架装置に対し、回転自在に支持できる。又、車輪の回転に伴ってハブ本体５の軸方向中間部に外嵌固定したエンコーダ３が回転すると、上記センサ４の先端面に設けた検出部の近傍を、エンコーダ３の外周縁部に設けた凹部と凸部とが交互に通過する。この結果、上記センサ４内を流れる磁束の密度が変化し、このセンサ４の出力信号が変化する。このセンサ４の出力信号が変化する周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、センサ４の出力信号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。

又、自動車の走行安定性を向上させるべく、より高度の制御を行なう為に、自動車の各車輪に加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）を測定する事が求められている。この様な荷重を測定する為の構造として、特許文献２には、回転部材に支持固定したエンコーダと、静止部材に支持固定したセンサとを組み合わせて、これら回転部材と静止部材との相対変位量、延いては、これら両部材同士の間に加わる荷重を求める荷重測定装置に関する発明が記載されている。図６〜７は、上記特許文献２に記載された、従来構造の第２例を示している。

上記図６〜７に示した構造の場合、車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ２の軸方向中間部に、永久磁石製のエンコーダ３ａを外嵌固定している。被検出面であるこのエンコーダ３ａの外周面には、Ｎ極とＳ極とが、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置されている。これらＮ極部分とＳ極部分との境界は、上記エンコーダ３ａの軸方向に対し同じ角度だけ傾斜すると共に、この軸方向に対する傾斜方向が、このエンコーダ３ａの軸方向中間部を境に互いに逆方向となっている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。

一方、使用状態でも回転しない外輪１の軸方向中間部で複列に配置された転動体１２、１２同士の間部分に１対のセンサ４ａ、４ａを設置し、これら両センサ４ａ、４ａの検出部を、上記エンコーダ３ａの外周面に、近接対向させている。具体的には、これら両センサ４ａ、４ａの検出部が上記エンコーダ３ａの外周面に対向する位置を、このエンコーダ３ａの円周方向に関して同じ位置とし、更に、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記両センサ４ａ、４ａの検出部同士の間の中央位置に、上記エンコーダ３ａの軸方向中間部を位置させている。これら両センサ４ａ、４ａの出力信号は、上記検出部の近傍を上記Ｎ極とＳ極とが交互に通過する事に伴って変化する。そして、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ４ａ、４ａの出力信号が変化する位相がずれる。この位相がずれる方向は、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の方向に対応し、この位相がずれる程度は、このアキシアル荷重の大きさに比例する。従って、上記両センサ４ａ、４ａの出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。

ところで、回転部材の回転速度に応じて変化するセンサの出力信号に応じて、 何らかの制御を行なう装置の性能向上を図る為には、エンコーダが１回転する間に出力信号が変化する回数の合計が多い事が好ましい。この事は、単に回転部材の回転速度を求めるだけの場合に限らず、上述した様な、ハブ２の回転に伴って変化するセンサ４ａの出力信号のパターンに基づいて、 転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重（或いはラジアル荷重）を求める場合に就いても言える。この理由は、上記出力信号が変化する回数の合計が多い程、この出力信号に基づく何らかの制御を迅速に（よりリアルタイムに近く）行なえる為である。

そこで、エンコーダの被検出面に存在する特性が変化する境界の数（特性変化の回数）を多くする事により、エンコーダ１回転当たりの、センサの出力信号が変化する回数の合計を多くする事が考えられる。但し、エンコーダの直径を大きくせずに、上記被検出面の特性変化の回数を多くする事には限度がある。例えば、前記図５に示した様な磁性金属製のエンコーダ３の場合、外周縁部に形成する凹部及び凸部の加工精度を確保する面からも、磁束の漏洩等に基づく誘導起電力の低下を防止する面からも、上記エンコーダ３の直径（外径寸法）を大きくしない限り、上記凹部及び凸部の数を十分に多くする事は難しい。又、前記図７に示した様な永久磁石製のエンコーダ３ａの場合には、着磁精度確保の面からも、円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との間で流れる磁束をセンサ４の検出部に迄到達させる面（逆に言えば、エンコーダ３ａの被検出面とセンサ４の検出部との間隔である許容エアギャップを或る程度の大きさに確保する面）からも、上記Ｓ極及びＮ極の数を十分に多くする事は難しい。

一方、エンコーダの直径を大きくする場合にも、このエンコーダを、転がり軸受ユニットを構成する外輪の内側に組み込む必要上、無制限に大きくする事はできず、一定の制限を受ける。即ち、前記図５及び図６に示した様な構造を組み立てる為に、現在一般的に行なわれている転がり軸受ユニットの組立方法では、先ず、外輪１の第一の外輪軌道１０ａの内径側に、転動体１２、１２と保持器１３とを組み付ける。その後、上記外輪１の軸方向外端部内周面にシールリング１４を組み付けて、ハブ本体５を、この外輪１の内径側に、軸方向外側（図５、６の左側）から挿入する。その後、この外輪１の第二の外輪軌道１０ｂに、転動体１２、１２と保持器１３（及び内輪６）とを装着する以前に、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面にエンコーダ３、３ａを外嵌固定する。即ち、このエンコーダ３、３ａを、上記外輪１の内周面と上記ハブ本体５の外周面との間の、円筒状の空間１６に軸方向内側（図５、６の右側）から進入させて、このハブ本体５の軸方向中間部外周面に外嵌固定する必要がある。

ここで、上記図５及び図６に示した従来構造の場合には、軸方向外側の転動体列を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT と、軸方向内側の転動体列を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_INとを互いに等しく（ＰＣＤ_OUT ＝ＰＣＤ_IN）している。又、これら両列の転動体列を構成する転動体１２、１２に背面組み合わせ型の接触角を付与している。この為、上記外輪１の内周面のうちで、上記両外輪軌道１０ａ、１０ｂに挟まれた部分に、最も内径寸法が小さくなった最小内径部１７を存在させている。従って、上記エンコーダ３、３ａを、上記ハブ本体５の軸方向中間部外周面に外嵌固定する為には、このエンコーダ３、３ａを、上記最小内径部１７の内径側を通過（若しくは内径側に進入）させる必要があり、その外径寸法（Ｄ₃ 、Ｄ_3a）を、この最小内径部１７の内径寸法（Ｒ₁₇）よりも小さく（Ｄ₃ 、Ｄ_3a＜Ｒ₁₇）しておく必要がある。この為、上記従来構造のままでは、上記エンコーダ３、３ａの直径を大きくして、被検出面の特性変化の回数を十分に多くする事は難しい。

又、上述した様なエンコーダの寸法制約は、被検出面の特性変化の回数を多くする場合に限らず、この特性変化のピッチ（円周方向に関する幅寸法）を大きくする場合にも不利になる。即ち、上記従来構造の第１例及び第２例の構造のままでは、エンコーダの被検出面とセンサの検出部との許容エアギャップを長寸化（拡大）させるべく、この被検出面の特性変化のピッチを大きくした場合に、この被検出面に形成可能な特性変化の回数が少なくなってしまう。この様に、被検出面の特性変化の回数が少なくなると、エンコーダが１回転する間にセンサの出力信号が変化する回数の合計が少なくなり、この出力信号を利用して回転速度や荷重等を検出する頻度が低下してしまう（リアルタイムに近い状態での回転速度や荷重が求められなくなる）。

尚、上述した様な問題は、上記図５に示した様な磁性金属製で歯車状のエンコーダや、上記図７に示した様な永久磁石製のエンコーダに限らず、例えば磁性鋼板に切り欠きや透孔を形成したエンコーダを使用した場合にも同様に生じる。又、円筒状のエンコーダの外周面に設けた被検出面と、センサの検出部とをラジアル方向に対向させる場合に限らず、円輪状のエンコーダの軸方向側面に設けた被検出面と、センサの検出部とをアキシアル方向に対向させる場合にも、やはり同様の問題を生じる。

特開昭６２−２４９０６９号公報 特開２００６−１３３０４５号公報

本発明の状態量測定装置付転がり軸受ユニットは、上述の様な事情に鑑み、エンコーダの外径寸法を、外輪の内周面の最小内径寸法よりも大きくできる構造を実現すべく発明したものである。

本発明の状態量測定装置付転がり軸受ユニットは、外輪と、内輪組立体と、複数個の転動体と、エンコーダと、センサとを備える。
このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用状態でも回転しない。
又、上記内輪組立体は、外周面に第一内輪軌道を有する第一内輪及び外周面に第二内輪軌道を有する第二内輪を組み合わせて成るもので、上記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されて、使用時に回転する。
又、上記各転動体は、上記各外輪軌道と上記第一、第二各内輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けられている。
又、上記エンコーダは、円周方向に亙る特性を交互に且つ等間隔に変化させた被検出面を有し、上記内輪組立体の外周面のうち上記両列の内輪軌道に挟まれた部分に、この内輪組立体と同心に支持固定されている。
又、上記センサは、その検出部を、上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の一部で上記両列の外輪軌道に挟まれた部分に支持固定されており、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
特に、請求項１に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記第一内輪軌道に関する転動体列を構成する転動体のピッチ円直径と、上記第二内輪軌道に関する転動体列を構成する転動体のピッチ円直径とが、互いに異なる。更に、上記第一内輪と上記第二内輪とのうちの何れか一方であって、その外径側にピッチ円直径の大きい側の転動体列を配置した内輪に、上記エンコーダを外嵌固定している。そして、このエンコーダの外径寸法を、上記外輪の内周面の最小内径寸法よりも大きくしている。

又、上述の様な請求項１に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、両列に配置する転動体を玉とする。
或いは、請求項３に記載した様に、両列に配置する転動体を円すいころとする。
或いは、請求項４に記載した様に、一方の列に配置する転動体を玉とし、他方の列に配置する転動体を円すいころとする。

上述の様に本発明の状態量測定装置付転がり軸受ユニットの場合には、エンコーダの外径寸法が、外輪の内周面の最小内径寸法よりも大きい。この為、従来構造の場合に比べて、エンコーダの被検出面に設ける特性変化の回数を十分に多くしたり、或いは、特性変化のピッチを十分に大きくする事ができる。特性変化の回数を多くする場合には、エンコーダ１回転当たりの、センサの出力信号が変化する回数を多くする事ができて、この出力信号を利用して得られる回転速度や荷重（アキシアル荷重、ラジアル荷重）等の各種状態量を検出する頻度を多くする事ができる。更には、この状態量を利用してＡＢＳやＴＣＳ等の制御を迅速に行なう事も可能になる。本発明の場合には、上記特性変化の回数を多くする場合にも、特性変化のピッチを小さくせずに済む為、被検出面の加工精度や着磁精度等が悪化したり、誘導起電力や許容エアギャップが低下する等の問題が生じる事はない。
又、被検出面の特性変化のピッチを大きくした場合には、エンコーダの被検出面とセンサの検出部との許容エアギャップの長寸化を図る事ができる。本発明の場合には、特性変化のピッチを大きくした場合にも、この特性変化の回数を少なくせずに済む為、センサの出力信号により得られる回転速度や荷重等を検出する頻度を低下させる事もない（センシング機能を維持する事ができる）。

［実施の形態の第１例］
図１は、請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、外輪１ａの内周面の最小内径寸法よりも大きな外径寸法を有するエンコーダ３ｂを組み込むべく、状態量測定装置付転がり軸受ユニットを構成する転がり軸受ユニット部分の構造を工夫した点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図５に示した従来構造の第１例の場合とほぼ同様であるから、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分並びに上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。

本例の場合、ハブ２ａを構成するハブ本体５ａの外周面のうち、軸方向中間部乃至内端部に設けた小径段部９ａに、外周面に第一の内輪軌道１８ａを形成した第一の内輪１９と、外周面に第二の内輪軌道１８ｂを形成した第二の内輪２０とを、それぞれ外嵌固定している。又、上記第一の内輪１９の軸方向両端面のうち、軸方向外端面を上記小径段部９ａの外端部に存在する段差面２１に当接させると共に、軸方向内端面を上記第二の内輪２０の軸方向外端面に当接させている。そして、上記ハブ本体５ａの軸方向内端部に設けた円筒部２２を径方向外方に塑性変形して成るかしめ部２３により、上記第二の内輪２０の軸方向内端面を抑え付けて、上記第一、第二の内輪１９、２０が上記小径段部９ａから抜け出る事を防止している。尚、本例の場合、上記ハブ２ａが特許請求の範囲に記載した内輪組立体に、上記第一の内輪１９が同じく第一内輪に、上記第二の内輪２０が同じく第二内輪に、それぞれ相当する。

又、本例の場合、上記第一の内輪軌道１８ａに関する転動体列（軸方向外側の転動体列）を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を、上記第二の内輪軌道１８ｂに関する転動体列（軸方向内側の転動体列）を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）している。この為に、本例の場合は、上記第一の内輪１９の径方向に関する肉厚を、上記第二の内輪２０の径方向に関する肉厚よりも大きくして、上記第一の内輪軌道１８ａの直径寸法を、上記第二の内輪軌道１８ｂの直径寸法よりも大きくしている。

更に、上記外輪１ａの少なくとも内周面の形状を断面略クランク形とし、軸方向外半部に大径部２６を、軸方向内半部に小径部２７を、それぞれ設けている。そして、このうちの大径部２６の内周面に、上記第一の内輪軌道１８ａに対向する第一の外輪軌道２４ａを、上記小径部２７の内周面に、上記第二の内輪軌道１８ｂに対向する第二の外輪軌道２４ｂを、それぞれ形成している。これにより、上記第一の外輪軌道２４ａの直径寸法を、上記第二の外輪軌道２４ｂの直径寸法よりも大きくしている。又、本例の場合にも、上記両列の転動体１２、１２に、背面組み合わせ型の接触角を付与している為、上記小径部２７の内周面のうちで、上記第二の外輪軌道２４ｂの軸方向外側に隣接した部分を、最小内径部１７ａとしている。尚、上記両列の転動体列を構成する転動体１２、１２は、同径の玉としている。

又、本例の場合、前記エンコーダ３ｂを、上記第一の内輪軌道１８ａを形成した上記第一の内輪１９の外周面の一部に外嵌固定している。即ち、この第一の内輪１９の外周面のうち、上記第一の内輪軌道１８ａの軸方向内側に隣接した部分に、この第一の内輪軌道１８ａの底部の直径寸法と同径の支持筒部２５を設けており、この支持筒部２５に上記エンコーダ３ｂを、締り嵌めにより外嵌固定している。この支持筒部２５の直径方向外方位置には、前記外輪１ａの内周面のうちで、上記最小内径部１７ａよりも大きな内径寸法を有する、大径部２６の内周面を存在させている。そして、本例の場合には、上記エンコーダ３ｂの外径寸法（Ｄ_3b）を、上記最小内径部１７ａの内径寸法（Ｒ_17a ）よりも大きく（Ｄ_3b＞Ｒ_17a ）している。但し、上記エンコーダ３ｂの外径寸法（Ｄ_3b）は、上記大径部２６の内径寸法（Ｒ₂₆）よりも小さく（Ｄ_3b＜Ｒ₂₆）している。尚、上記エンコーダ３ｂは、前述した従来構造の第１例のエンコーダ３（図５参照）と同様に、外周縁部に円周方向に亙り連続する凹凸を形成する事により全体を歯車状に形成して成るもので、外周縁部の磁気特性を、円周方向に亙り交互に且つ等間隔で変化させている。

又、上記外輪１ａの大径部２６側の一部で、上記エンコーダ３ｂの直径方向外方位置には、取付孔１５ａを、上記外輪１ａの内周面と外周面とを互いに連通させる状態で形成している。そして、この取付孔１５ａ内に、回転速度を検出する為のセンサ４を挿入固定し、このセンサ４の先端面（図１の下端面）に設けた検出部を、上記エンコーダ３ｂの外周面に、微小隙間を介して対向させている。

上述の様な構成を有する本例の状態量測定装置付転がり軸受ユニットを組み立てる為には、先ず、上記第一の内輪１９に形成した上記第一の内輪軌道１８ａの外径側に、転動体１２、１２を保持器１３により保持した状態で装着する。次いで、上記第一の内輪１９の支持筒部２５に、上記エンコーダ３ｂを締り嵌めにより外嵌固定して、第一中間組立体２８とする。その後、この第一中間組立体２８を、上記外輪１ａの内側に軸方向外側（図１の左側）から進入させ、この外輪１ａをこの第一中間組立体２８の周囲に配置する。尚、この外輪１ａの軸方向外半部の内径寸法（大径部２６の内径寸法Ｒ₂₆）は、上記エンコーダ３ｂの外径寸法（Ｄ_3b）よりも大きく（Ｒ₂₆＞Ｄ_3b）しており、このエンコーダ３ｂを上記最小内径部１７ａの内側を通過させる必要がない為、このエンコーダ３ｂを上記外輪１ａの内径側に軸方向外側から進入させる作業は、問題なく行なえる。

そして、上記外輪１ａに形成された前記第二の外輪軌道２４ｂの内径側に、転動体１２、１２を保持器１３により保持した状態で装着すると共に、前記第二の内輪２０を、上記外輪１ａの軸方向内側（図１の右側）から挿入する。その後、この外輪１ａの軸方向両端部内周面と、上記第一の内輪１９の軸方向外端部外周面及び上記第二の内輪２０の軸方向内端部外周面との間に、それぞれシールリング１４、１４を組み付けて、第二中間組立体２９とする。

その後、この第二中間組立体２９を構成する、上記第一、第二の内輪１９、２０の内径側に、前記ハブ本体５ａを、円筒部２２側から進入させる。そして、小径段部９ａの軸方向外端側に設けた段差面２１に、上記第一の内輪１９の軸方向外端面を当接させた後、上記円筒部２２の軸方向内半部で上記第二の内輪２０の軸方向内端面よりも突出した部分を径方向外方に塑性変形させて、かしめ部２３を形成し、上記第二の内輪２０の軸方向内端面を抑え付ける。これにより、上記ハブ本体５ａに上記第二中間組立体２９を組み付ける。そして最後に、上記外輪１ａに形成された前記取付孔１５ａ内に、前記センサ４を挿入固定して、本例の状態量測定装置付転がり軸受ユニットとして完成させる。

この様な組立方法により組み立てる、上述の様な構成を有する本例の状態量測定装置付転がり軸受ユニットの場合、上記エンコーダ３ｂとして、その外径寸法が上記外輪１ａの内周面の最小内径寸法よりも大きいものを使用する事ができる。この為、上記エンコーダ３ｂの外周縁部（被検出面）に設ける凹部及び凸部の数を、従来構造の場合に比べて十分に多くする事ができて、上記センサ４の出力信号が変化する回数を多くする事ができる。従って、この出力信号を利用して得られる、前記ハブ２ａ（車輪）の回転速度を検出する頻度を高める事ができる。更に、この様に頻繁に検出する回転速度を利用すれば、ＡＢＳやＴＣＳを迅速に制御する事も可能になる。特に、本例の場合には、上記エンコーダ３ｂの外径寸法を十分に大きくできる為、上記凹部及び凸部のピッチ（円周方向に関する幅寸法）を小さくしなくても、これら凹部及び凸部の数を多くする事ができる。この為、これら凹部及び凸部の加工精度が悪化したり、磁束の漏洩等に基づいて誘導起電力が低下する等の問題が生じる事もない。

更に、本例の場合には、上記エンコーダ３ｂの被検出面に設ける凹部及び凸部の数を変えずに（例えば前記図５に示したエンコーダ３の場合と同数として）、これら凹部及び凸部のピッチを大きくする事もできる。この為、センサ４の出力信号により得られる回転速度を検出する頻度を低下させる事なく（センシング機能を維持したまま）、上記エンコーダ３ｂの被検出面と上記センサ４の検出部との許容エアギャップの向上を図る事ができる。

更に、上述した様な組立方法によれば、外輪１ａの内周面の最小内径寸法よりも大きい外径寸法を有するエンコーダ３ｂを容易に組み込む事ができると共に、このエンコーダ３ｂの取付作業を、広い空間内で行なう事ができる。この為、このエンコーダ３ｂの取付作業が面倒になる事もなく、このエンコーダ３ｂの取付位置を、設計値通りの適正位置に規制し易くできる。

尚、本例の構造の場合には、軸方向外側の転動体列を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径の大きさを従来構造の場合に比べて大きくし、軸方向内側の転動体列を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径の大きさを従来構造のままとしている。この為、図示しない懸架装置（ナックル）の支持孔等に、外輪１ａの軸方向内端部を内嵌支持する場合にも、この支持孔等に設計変更を施す必要がない。又、本例の場合には、軸方向外側の転動体列を構成する転動体１２、１２の数を増やして、転がり軸受ユニットの剛性（モーメント剛性）の向上を図る事もできる。
尚、本例の場合には、転動体１２、１２として玉を使用した例を示したが、重量の嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、円すいころを使用する事もできる。

［実施の形態の第２例］
図２は、やはり請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の特徴は、エンコーダ３ｃの被検出面と、センサ４ｂの検出部とを、アキシアル方向（図２の左右方向）に対向させた点にある。外輪１ａの内周面の最小内径寸法よりも、その外径寸法を大きくした上記エンコーダ３ｃを組み込む為の構成、及び、その組立方法は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。この為、重複する説明は省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

上記エンコーダ３ｃは、断面略Ｌ字形で全体を円環状に形成した支持環３０と、この支持環３０に支持固定された円輪状のエンコーダ本体３１とから成る。このうちの支持環３０は、第一の内輪１９の支持筒部２５に外嵌固定する為の円筒部３２と、この円筒部３２の軸方向内端縁から径方向外方に折れ曲がった円輪部３３とを備える。又、上記エンコーダ本体３１は、フェライト等の強磁性材製の粉末をゴム中に混入したゴム磁石等の永久磁石製で、軸方向に着磁している。又、着磁方向は、円周方向に亙って交互に且つ等間隔で変化させている。この様なエンコーダ本体３１は、上記円輪部３２の軸方向内側面に、全周に亙って添着されている。

又、上記センサ４ｂは、外輪１ａに形成した取付孔１５ａ内に挿入固定した状態で、先端部に設けた検出部を、上記エンコーダ本体３１の軸方向内側面に、微小隙間を介して、アキシアル方向に対向させている。この様な構成を有する本例の場合には、車輪の回転に伴って上記エンコーダ３ｃが回転すると、上記センサ４ｂの先端面に設けた検出部の近傍を、上記エンコーダ本体３１の軸方向内側面に設けたＮ極とＳ極とが交互に通過する。この為、車輪の回転速度に比例して変化する、上記４ｂの出力信号に基づいて、車輪の回転速度を求める事ができる。

特に、本例の場合にも、上記エンコーダ３ｃの外径寸法（Ｄ_3c）を、上記外輪１ａの内周面の最小内径寸法（Ｒ_17a ）よりも大きく（Ｄ_3c＞Ｒ_17a ）している。この為、上述した実施の形態の第１例の場合と同様に、上記エンコーダ本体３１の軸方向内側面に設けるＮ極及びＳ極の数を多くして、ハブ２ａ（車輪）の回転速度を検出する頻度を高めたり、或いは、これらＮ極及びＳ極のピッチを大きくして、上記エンコーダ３ｃの被検出面と上記センサ４ｂの検出部との許容エアギャップの長寸化を図る事ができる。尚、上記エンコーダ３ｃの外径寸法を大きくする事で、上記センサ４ｂの検出部がこのエンコーダ３ｃの被検出面を走査する部分の直径（センシング径）も大きくできる為、エンコーダの被検出面とセンサの検出部とをアキシアル方向に対向させた場合にも、ラジアル方向に対向させた場合と同様の作用、効果を得られる事は勿論である。

尚、図示の場合には、上記センサ４ｂを、基半部（図２の上半部）に対して先半部（図２の下半部）の厚さ寸法を小さくする事により、このセンサ４ｂの基半部と上記エンコーダ３ｃとを径方向に関して重畳させている。これにより、これらセンサ４ｂとエンコーダ３ｃとをアキシアル方向に対向させても、転がり軸受ユニット部分の軸方向寸法が大型化する事を防止している。
エンコーダ及びセンサの構造を変えた以外の構成及び作用は、組立方法を含めて、上述した実施の形態の第１例の場合とほぼ同様である。

［実施の形態の第３例］
図３は、やはり請求項１、２に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。前述した実施の形態の第１例及び第２例が、ハブ（車輪）の回転速度を測定する事を目的としていたのに対し、本例は、外輪１ａとハブ２ｂとの間に加わるアキシアル荷重を測定する事を目的としている。本例に使用するエンコーダ３ｄは、前述した従来構造の第２例のエンコーダ３ａ（図７参照）と外径寸法を大きくした点以外の構成は同じである。又、本例に使用するセンサ４ｃに就いては、その先端面に１対の検出部を配置する事により、前記図６に示した１対のセンサ４ａ、４ａを一体構造としたものである。アキシアル荷重を測定する為の基本的な構成は、上記従来構造の第２例の場合と同様である為、重複する説明は省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合、上記図３に示した様に、ハブ本体５ｂの外周面の軸方向中間部乃至内端部に、その外周面の形状を段付形状とした小径段部９ｂを形成している。この小径段部９ｂの軸方向外半部には、軸方向内半部よりも径方向に関する肉厚を大きくした肉厚部３４を設けている。そして、この肉厚部３４に、外周面に第一の内輪軌道１８ａを形成した第一の内輪１９を、この肉厚部３４から軸方向内側に外れた部分に、外周面に第二の内輪軌道１８ｂを形成した第二の内輪２０を、それぞれ外嵌固定している。

この様な構成を有する本例の場合、上記ハブ本体５ｂの中心部に形成したスプライン孔３５の存在に拘わらず、このハブ本体５ｂの強度確保を図れる。即ち、本例の場合にも、軸方向外側の転動体列のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT を、軸方向内側の転動体列のピッチ円直径ＰＣＤ_INよりも大きく（ＰＣＤ_OUT ＞ＰＣＤ_IN）している為、両列のピッチ円直径を同径とした場合に比べて、上記ハブ本体５ｂのモーメント剛性を向上させる事ができる。更に、本例の場合には、上記肉厚部３４を設けた事により、上記ハブ本体５ｂのうちで、車両の旋回走行時等に路面反力に基づくモーメント荷重が集中し易い部分である、取付フランジ７の基端部近傍の肉厚を大きくする事ができる。この為、この取付フランジ７の基端部近傍の剛性を向上させる事ができて、上記ハブ本体５ｂの強度確保を十分に図る事ができる。

上述の様な構成を有する本例の場合にも、前述した実施の形態の第１例及び第２例の場合と同様に、前記エンコーダ３ｄの外径寸法（Ｄ_3d）を、前記外輪１ａの内周面の内径寸法（Ｒ_17a ）よりも大きく（Ｄ_3d＞Ｒ_17a ）している。この為、このエンコーダ３ｄの被検出面に形成するＮ極及びＳ極の数を多くして、上記外輪１ａと前記ハブ２ｂとの間に作用するアキシアル荷重を検出する頻度を高めたり、或いは、上記Ｎ極及びＳ極のピッチを大きくして、上記エンコーダ３ｄの被検出面と前記センサ４ｃの検出部との許容エアギャップの長寸化を図る事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、組立方法を含めて、前述した実施の形態の第１例の場合とほぼ同様である。

［実施の形態の第４例］
図４は、やはり請求項１、２に対応する、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、前述した従来構造の第１例及び第２例の構造と同様に、特許請求の範囲に記載した内輪組立体に相当するハブ２ｃを、同じく第一内輪に相当するハブ本体５ｃと、同じく第二内輪に相当する内輪６ａとにより構成している。軸方向外側の第一の内輪軌道１８ａは、上記ハブ本体５ｃの軸方向中間部外周面に直接形成している。又、軸方向内側の第二の内輪軌道１８ｂは、上記内輪６ａの外周面に形成している。

特に、本例の場合には、上記第二の内輪軌道１８ｂに関する転動体列（軸方向内側の転動体列）を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_INを、上記第一の内輪軌道１８ａに関する転動体列（軸方向外側の転動体列）を構成する転動体１２、１２のピッチ円直径ＰＣＤ_OUT よりも大きく（ＰＣＤ_IN＞ＰＣＤ_OUT ）している。この為に本例の場合には、上記内輪６ａとして、径方向に関する肉厚が、前記図５及び図６に示した従来構造の内輪６の場合に比べて大きいものを使用して、上記第二の内輪軌道１８ｂの直径寸法を、上記第一の内輪軌道１８ａの直径寸法よりも大きくしている。尚、図示は省略するが、上記内輪６ａの径方向に関する肉厚はそのままとして、この内輪６ａを外嵌固定する為の小径段部９の外径寸法を大きくする事もできる。

更に、本例の外輪１ｂは、軸方向外半部に小径部２７ａを、軸方向内半部に大径部２６ａをそれぞれ設け、内周面の断面形状を略クランク形としている。そして、このうちの小径部２７ａの内周面に、上記第一の内輪軌道１８ａに対向する第一の外輪軌道２４ａを、上記大径部２６ａの内周面に、上記第二の内輪軌道１８ｂに対向する第二の外輪軌道２４ｂをそれぞれ形成している。これにより、この第二の外輪軌道２４ｂの直径寸法を、上記第一の外輪軌道２４ａの直径寸法よりも大きくしている。又、本例の構造の場合にも、上記両列の転動体１２、１２に背面組み合わせ型の接触角を付与している為、上記小径部２７ａの内周面のうちで、上記第一の外輪軌道２４ａの軸方向内側に隣接した部分を、最小内径部１７ｂとしている。

又、本例の場合、エンコーダ３ｂを、上記第二の内輪軌道１８ｂを形成した上記内輪６ａの外周面の一部に外嵌固定している。即ち、この内輪６ａの外周面のうち、上記第二の内輪軌道１８ｂの軸方向外側に隣接した部分に、この第二の内輪軌道１８ｂの底部の直径寸法と同径の支持筒部２５ａを設けており、この支持筒部２５ａに上記エンコーダ３ｂを外嵌固定している。この支持筒部２５ａの直径方向外方位置には、上記最小内径部１７ｂよりも大きな内径寸法を有する大径部２６ａを存在させている。この為、本例の場合にも、上記エンコーダ３ｂとして、その外径寸法（Ｄ_3b）が上記最小内径部１７ｂの内径寸法（Ｒ_17b ）よりも大きい（Ｄ_3b＞Ｒ_17b ）ものを使用している。但し、上記エンコーダ３ｂの外径寸法（Ｄ_3b）は、上記大径部２６ａの内径寸法（Ｒ_26a ）よりも小さく（Ｄ_3b＜Ｒ_26a ）している。

又、本例の場合にも、上記外輪１ｂの大径部２６ａ側の一部で、上記エンコーダ３ｂの直径方向外方位置には、この外輪１ｂの内周面と外周面とを互いに連通させる状態で、取付孔１５ｂを形成している。そして、この取付孔１５ｂ内に、回転速度を検出する為のセンサ４を挿入固定し、このセンサ４の先端面（図４の下端面）に設けた検出部を、上記エンコーダ３ｂの外周面に、微小隙間を介して対向させている。

上述の様な構成を有する、本例の状態量測定装置付転がり軸受ユニットを組み立てる為には、前述した現在行なわれている転がり軸受ユニットの組立方法と同様に、先ず、上記外輪１ｂの第一の外輪軌道２４ａに、転動体１２、１２と保持器１３とを組み付ける。その後、この外輪１ｂの軸方向外端部内周面にシールリング１４を内嵌支持する。次いで、前記ハブ本体５ｃを上記外輪１ｂの内側に、軸方向外側（図４の左側）から挿入する。ここまでの組立工程は、現在行なわれている転がり軸受ユニットの組立方法に於ける工程と同様である。

そして、上記内輪６ａに形成した第二の内輪軌道１８ｂの外径側に、転動体１２、１２を保持器１３により保持した状態で装着した後、上記内輪６ａの支持筒部２５ａに、上記エンコーダ３ｂを締り嵌めにより外嵌固定し、第一中間組立体２８ａとする。次いで、この第一中間組立体２８ａを、上記外輪１ｂの内側に軸方向内側（図４の右側）から進入させると共に、上記ハブ本体５ｃの小径段部９に外嵌固定する。その後、上記外輪１ｂの軸方向内端部内周面と、上記内輪６ａの軸方向内端部外周面との間にシールリング１４を組み付ける。そして、前述した実施の形態の第１例等の場合と同様に、上記ハブ本体５ｃの軸方向内端部にかしめ部２３を形成し、上記取付孔１５ｂ内にセンサ４を挿入固定して、本例の状態量測定装置付転がり軸受ユニットとして完成させる。

この様な組立方法により組み立てる事ができ、上述の様な構成を有する本例の場合には、ハブ２ｃを構成する別体の内輪の数が１個で済む為、部品点数の増加を抑えられると共に、組立工数の低減を図れる。又、本例の状態量測定装置付転がり軸受ユニットを組み立てる為に、現在行なわれている転がり軸受ユニットの組立方法を一部そのまま利用する事ができる為、工場内に於ける組立ラインの変更等が少なくて済み、コスト上昇を抑える事ができる。
その他の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例の場合とほぼ同様である。

尚、上述した実施の形態の各例に於いては、転動体として玉を使用した場合のみを示したが、本発明を実施する場合には、転動体として円すいころを使用する事もできる。特に、重量の嵩む車両用の転がり軸受ユニットに、本発明を適用する場合には、転動体として円すいころを使用する事が、転がり軸受ユニットの支持剛性の向上を図れる面から好ましい。又、両列の転動体列のうちで、一方の転動体列を構成する転動体を玉とし、他方の転動体列を構成する転動体を円すいころとする事もできる。この場合には、上記両列の剛性及び寿命のバランスを図り易くなる。

又、本発明に使用できるエンコーダは、前述した実施の形態の各例の構造に限定されず、被検出面に存在する特性変化の境界を、直線状としても、傾斜状としても良い。特に、アキシアル荷重又はラジアル荷重の測定を目的とする場合には、エンコーダの被検出面にＳ極及びＮ極を、台形状若しくは扇形に着磁したり、この被検出面に台形状若しくは扇形の透孔や凹凸部を形成する事もできる。尚、この場合には、１個のセンサの出力信号のデューティ比に基づいてアキシアル荷重又はラジアル荷重を求める事ができる。
又、本発明は、上述した実施の形態の各例の構造を、それぞれ組み合わせて実施する事も可能である。

本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 同第３例を示す断面図。 同第４例を示す断面図。 従来構造の第１例を示す断面図。 同第２例を示す断面図。 この第２例に組み込むエンコーダの斜視図。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 外輪
２、２ａ、２ｂ、２ｃ ハブ
３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ エンコーダ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ センサ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ ハブ本体
６、６ａ 内輪
７ 取付フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９、９ａ、９ｂ 小径段部
１０ａ、１０ｂ 外輪軌道
１１ 結合フランジ
１２ 転動体
１３ 保持器
１４ シールリング
１５、１５ａ、１５ｂ 取付孔
１６ 空間
１７、１７ａ、１７ｂ 最小内径部
１８ａ、１８ｂ 内輪軌道
１９ 第一の内輪
２０ 第二の内輪
２１ 段差面
２２ 円筒部
２３ かしめ部
２４、２４ｂ 外輪軌道
２５、２５ａ 支持筒部
２６、２６ａ 大径部
２７、２７ａ 小径部
２８、２８ａ 第一中間組立体
２９ 第二中間組立体
３０ 支持環
３１ エンコーダ本体
３２ 円筒部
３３ 円輪部
３４ 肉厚部
３５ スプライン孔

Claims (4)

1. 内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に第一内輪軌道を有する第一内輪及び外周面に第二内輪軌道を有する第二内輪を組み合わせて成り、上記外輪の内径側にこの外輪と同心に配置されて使用時に回転する内輪組立体と、上記各外輪軌道と上記第一、第二各内輪軌道との間にそれぞれ複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、円周方向に亙る特性を交互に且つ等間隔に変化させた被検出面を有し、上記内輪組立体の外周面のうち上記両列の内輪軌道に挟まれた部分に、この内輪組立体と同心に支持固定されたエンコーダと、検出部をこのエンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の一部で上記両列の外輪軌道に挟まれた部分に支持固定され、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるセンサとを備えた状態量測定装置付転がり軸受ユニットに於いて、上記第一内輪軌道に関する転動体列を構成する転動体のピッチ円直径と、上記第二内輪軌道に関する転動体列を構成する転動体のピッチ円直径とを互いに異なる大きさにすると共に、上記第一内輪と上記第二内輪とのうちの何れか一方であって、その外径側にピッチ円直径の大きい側の転動体列を配置した内輪に上記エンコーダを外嵌固定する事により、このエンコーダの外径寸法を上記外輪の内周面の最小内径寸法よりも大きくした事を特徴とする状態量測定装置付転がり軸受ユニット。
2. 両列に配置された転動体が玉である、請求項１に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニット。
3. 両列に配置された転動体が円すいころである、請求項１に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニット。
4. 一方の列に配置された転動体が玉であり、他方の列に配置された転動体が円すいころである、請求項１に記載した状態量測定装置付転がり軸受ユニット。

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