JP3575485B2 - Rubber magnet encoder for detecting rotation speed of vehicle wheel, method of manufacturing the same, and rolling bearing unit for vehicle wheel - Google Patents
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Description
この発明に係る自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダとその製造方法及び自動車の車輪用転がり軸受ユニットは、自動車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検出する為の回転速度検出装置を構成するエンコーダ付転がり軸受ユニットに組み込む、自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダとその製造方法及び自動車の車輪用転がり軸受ユニットに関する。 A rubber magnet encoder for detecting the rotational speed of a vehicle wheel according to the present invention, a method of manufacturing the same, and a rolling bearing unit for a vehicle wheel support the vehicle wheel rotatably with respect to a suspension device and rotate the wheel. The present invention relates to a rubber magnet encoder for detecting the rotational speed of a vehicle wheel, a method of manufacturing the rubber magnet encoder, and a rolling bearing unit for a vehicle wheel , which are incorporated in a rolling bearing unit with an encoder constituting a rotational speed detecting device for detecting a speed .
アンチロックブレーキシステム(ABS)或はトラクションコントロールシステム(TCS)を制御する為には、車輪の回転速度を検出する必要がある。従って、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を検出する為に、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが必要になる。この様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして従来から、例えば特許文献1、2に記載されている様な構造のものが知られている。
In order to control the antilock brake system (ABS) or the traction control system (TCS), it is necessary to detect the rotational speed of the wheels. Therefore, a rolling bearing unit with a rotation speed detection device is required to rotatably support the wheel with respect to the suspension device and detect the rotation speed of the wheel. Conventionally, as such a rolling bearing unit with a rotation speed detecting device, one having a structure as described in
図8は、このうちの特許文献2に記載された回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを示している。それぞれが静止輪である1対の内輪1、1は、懸架装置への組み込み状態では、回転しない車軸(図示せず)に外嵌固定する。それぞれが静止側周面である、上記各内輪1、1の外周面には、それぞれが静止側軌道面である内輪軌道2、2を、それぞれ形成している。又、使用時に回転する回転輪であるハブ3の内周面(回転側周面)には、それぞれが回転側軌道面である複列の外輪軌道4、4を形成している。そして、これら各外輪軌道4、4と上記各内輪軌道2、2との間に、それぞれ転動体である複数個の玉5、5を設け、上記車軸の周囲にハブ3を、回転自在に支持している。車輪のホイールは、このハブ3の外周面に設けた図示しないフランジに固定する。
FIG. 8 shows a rolling bearing unit with a rotation speed detecting device described in
更に、上記ハブ3の内端(内とは自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央寄りとなる側を言い、同図で右。後述する図1〜3に就いても同じ。反対に車両の幅方向外寄りとなる側を外と言う。)開口部には、シールリング6を構成する保持環である芯金7を内嵌固定している。即ち、この芯金7の外周縁部に形成した円筒部8を上記ハブ3の内端開口部に、締まり嵌めにより内嵌固定している。そして、この芯金7の内側面に、ゴム等の弾性材製のシール材9を結合支持し、更にこのシール材9の内側面にエンコーダ10を結合支持している。このエンコーダ10は永久磁石により構成し、円周方向に亙ってS極とN極とを交互に配置した円環状に造っている。
Further, the inner end of the hub 3 (inside means a side closer to the center in the width direction of the vehicle when assembled to the vehicle, and the right side in the figure. The same applies to FIGS. The outer side in the width direction is referred to as an outer side.) A
一方、上記1対の内輪1、1のうち、内側の内輪1の内端部には、金属板を曲げ加工して成る第二の保持環11を外嵌固定している。上記シールリング6を構成するシール材9に設けた複数のシールリップ12、12の先端縁は、この第二の保持環11の内外両周面及び外側面に摺接させて、上記玉5、5設置部分に塵芥や雨水が進入するのを防止している。又、上記第二の保持環11の一部にはセンサ13を支持固定し、このセンサ13の検出部を、上記エンコーダ10の内側面に対向させている。
On the other hand, a
上述した様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、ハブ3に固定した車輪を、内輪1、1を外嵌支持した車軸に対し、回転自在に支持できる。又、車輪と共にハブ3が回転すると、このハブ3に固定したエンコーダ10の内側面と対向したセンサ13の出力が変化する。このセンサ13の出力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13の出力信号を図示しない制御器に入力すれば、上記車輪の回転速度を求め、ABSやTCSを適切に制御できる。
In the case of the rolling bearing unit with the rotation speed detecting device as described above, the wheel fixed to the
本発明は上述の様なエンコーダ付転がり軸受ユニットに組み込む、自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダとその製造方法及び自動車の車輪用転がり軸受ユニットの改良に関する。 The present invention relates to a rubber magnet encoder for detecting the rotational speed of a vehicle wheel, a method of manufacturing the rubber magnet encoder, and an improvement of the rolling bearing unit for a vehicle wheel, which is incorporated in the above-described rolling bearing unit with encoder.
本発明は、ゴム中に磁性材の粉末を混入したゴム製で、軸方向に亙る着磁方向が円周方向に亙って交互に入れ替わっている自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダとその製造方法、及びこのゴム磁石エンコーダを組み込んだ自動車の車輪用転がり軸受ユニットに関する。 The present invention relates to a rubber magnet encoder for detecting a rotational speed of a vehicle wheel, which is made of rubber in which a powder of a magnetic material is mixed in rubber, and in which an axial magnetization direction is alternately changed in a circumferential direction. And a method of manufacturing the same , and a rolling bearing unit for a vehicle wheel incorporating the rubber magnet encoder .
特に、請求項1に記載した自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダは、上記粉末を配向度を揃えて混入したゴム製の板材を全体を円環状に打ち抜き加工する事で形成されたものである。
又、請求項2に記載した自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダの製造方法は、上記粉末を、圧延ロール成形機により配向度を揃えて混入したゴム製の板材を全体を円環状に打ち抜き加工する事で形成する。
又、請求項3に記載した自動車の車輪用転がり軸受ユニットは、静止側周面に静止側軌道面を有し使用時に回転しない静止輪と、回転側周面に回転側軌道面を有し使用時に回転する回転輪と、これら静止側軌道面と回転側軌道面との間に設けられた複数の転動体と、この回転輪に固定された、上述の請求項1に記載した自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダとを備える。
In particular, the rubber magnet encoder for detecting the rotation speed of the wheel of a vehicle according to
A method of manufacturing a rubber magnet encoder for detecting a rotation speed of a vehicle wheel according to
Further, the rolling bearing unit for a vehicle wheel according to
上述の様に構成する本発明の自動車の車輪の回転速度検出用のゴム磁石エンコーダを組み込んだ自動車の車輪用転がり軸受ユニットにより、車輪を回転自在に支持すると共に、センサと組み合わせる事により回転輪に固定した車輪の回転速度を検出する際の作用自体は、前述した従来の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを構成するエンコーダ付の自動車の車輪用転がり軸受ユニットと同様である。 The rolling bearing unit for a vehicle wheel incorporating the rubber magnet encoder for detecting the rotation speed of the vehicle wheel of the present invention configured as described above supports the wheel rotatably and combines it with a sensor to form a rotating wheel. The operation itself for detecting the rotational speed of the fixed wheel is the same as that of the above-described rolling bearing unit for an automobile with an encoder, which constitutes the above-described rolling bearing unit with a rotational speed detecting device.
図1〜6は、本発明の実施例1として、本発明のゴム磁石エンコーダを組み込んだエンコーダ付の自動車の車輪用転がり軸受ユニットを示している。前述の図8に示した従来構造の第1例の場合とは逆に、回転側周面である外周面に回転側軌道面である内輪軌道2、2を形成した、それぞれが回転輪である内輪1、1は、使用時に回転する車軸に外嵌固定する。これら各内輪1、1の周囲には、使用時に回転しない静止輪である外輪17を、上記各内輪1、1と同心に配置している。そして、静止側周面であるこの外輪17の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道面である外輪軌道4、4と上記各内輪軌道2、2との間に、転動体である複数個の玉5、5を設けて、上記外輪17の内側に各内輪1、1を、回転自在に支持している。
1 to 6 show a rolling bearing unit for a wheel of an automobile equipped with an encoder incorporating the rubber magnet encoder of the present invention as a first embodiment of the present invention. Contrary to the case of the first example of the conventional structure shown in FIG. 8 described above, the
上記外輪17の内端部内周面と内側の内輪1の内端部外周面との間には組み合わせシール18を設けて、上記外輪17の内周面と上記内輪1の外周面との間に存在する空間の内端開口部を塞いでいる。又、上記外輪17の外端部内周面と外側の内輪1の外端部外周面との間には別の組み合わせシール19を設けて、上記外輪17の内周面と上記内輪1の外周面との間に存在する空間の外端開口部を塞いでいる。
A
上記2組の組み合わせシール18、19のうち、内側に設けた組み合わせシール18は、芯金21と、上記外輪17の内端部内周面に内嵌固定されたシールリング22とから成る。このうちの芯金21が、エンコーダ20を支持する為、上記内側の内輪1の内端部外周面に外嵌固定される保持環である。そして、上記シールリング22の全周に亙って設けたシール材23のシールリップ24、24を、上記芯金21に摺接させる事により、上記内側の内輪1の内端部外周面と上記外輪17の内端部内周面との間をシールしている。又、上記芯金21は、軟鋼板等の磁性金属板、或はステンレス鋼板等の磁性或は非磁性の金属板により、断面L字形で全体を円環状に造っている。即ち、この芯金21は、円筒部25と、この円筒部25の内端縁から直径方向外方に向け直角に折れ曲がった円輪部26とから構成し、このうちの円筒部25を、上記内輪1の内端部外周面に、締まり嵌めにより外嵌固定している。ゴム磁石製のエンコーダ20は、この円輪部26の内側面に接着支持している。
Of the two sets of
このエンコーダ20を構成するゴム磁石は、ゴム中にフェライト等の強磁性材の粉末14、14を混入したもので、全体を円環状(円輪状)に形成して成る。このエンコーダ20は、軸方向(図1〜2の左右方向)に亙って着磁しており、その着磁方向は円周方向に亙って交互に入れ替わっている。従ってこのエンコーダ20の軸方向両側面には、S極とN極とが、円周方向に亙って交互に、且つ等間隔で配置されている。
The rubber magnet constituting the
特に、本実施例のエンコーダ付の自動車の車輪用転がり軸受ユニットの場合、このエンコーダ20は、予め磁性材の粉末の配向度を揃えて混入した磁気異方性を有するゴム製の板材29を切断、着磁する事により構成している。例えば、図4に示す様に、ゴム材27を圧延ロール成型機28により板状に圧延加工する事により、このゴム材27中に予め混入しておいた磁性材の粉末14、14の向きを、圧延方向(図4の上下方向)に揃える事ができる。従って、この様に加工するゴム製の板材29は、板材29自体の表裏両平面と上記粉末の平面部15、15(図9)とが平行になる。従って、上記板材29は、表裏両平面に対して垂直な方向に、磁気異方性を有する。次に、このゴム製の板材29は、例えば図5に示す様に、剪断加工機30により円環状に打ち抜き加工する。そして、円環状に形成したゴム製の板材29の軸方向両側面に、S極とN極とを、円周方向に亙って交互に、且つ等間隔で配置する様に着磁して、上記エンコーダ20とする。図6は、このエンコーダ20を打ち抜いた後の残材を示している。このエンコーダ20を構成する為の上記板材29中に混入する磁性材の粉末14、14の配向度は、上述の様に予め揃えている為、このエンコーダ20の磁力を十分に強くでき、後述するセンサ13を通過する磁束の密度を十分に高くできる。この様にセンサ13を通過する磁束密度を高くする事により、このセンサ13の出力を高くして、車輪の回転速度検出の精度を向上させる事ができる。
In particular, in the case of the rolling bearing unit for a wheel of an automobile with an encoder according to the present embodiment, the
上述の様に構成したエンコーダ20は、その片側面(図1〜2で左面)を前記芯金21を構成する円輪部26の片側面(図1〜2で右面)に、適宜の接着剤で接着固定する事により、この芯金21の内側面に支持する。従って、上記エンコーダ20の加工、及び着磁作業は磁石メーカーで行ない、このエンコーダ20を、上記芯金21を製造するシールメーカーに搬送し、上記エンコーダ20をこの芯金21に接着する作業はシールメーカーで行なえば良い。シールメーカーから磁石メーカーに何らかの部品を戻す必要はない。
The
上述の様に構成される本実施例のゴム磁石エンコーダを組み込んだエンコーダ付の自動車の車輪用転がり軸受ユニットは、懸架装置を構成する保持ケース31の内側に、車輪を支持する為の図示しない車軸を回転自在に支持すると共に、上記保持ケース31の一部に支持し、上記エンコーダ20の内側面に対向させたセンサ13と組み合わせる事により、車輪と共に回転する回転輪である、内輪1、1の回転速度を検出する。特に、本実施例のゴム磁石エンコーダを組み込んだエンコーダ付転がり軸受ユニットの場合、上記エンコーダ20は、磁石メーカーで磁性材の粉末14、14の配向度を揃えて混入した磁気異方性を有するゴム製の板材29を打ち抜き加工し、着磁した後、シールメーカーで芯金21に接着して支持するだけで良い。この為、設備費や搬送費の増大を抑えられるだけでなく、製造作業の簡略化を図れ、コスト上昇を抑える事ができる。
A rolling bearing unit for a wheel of an automobile having an encoder incorporating the rubber magnet encoder of the present embodiment configured as described above is provided with an axle (not shown) for supporting the wheel inside a holding
尚、図示の実施例では、上記エンコーダ20と共に回転速度検出装置を構成するセンサ13を、転がり軸受ユニット外である保持ケース31に設置している。但し、このセンサ13は、静止輪である外輪17に支持する事もできる。
尚、本発明とは異なり、エンコーダを造るのに、図7に示す様に帯状に切断したエンコーダ素片39、39を曲げ形成して円環状に形成した場合、完全に円環状にする事は実際上困難であり、微小な不連続部分が生じる可能性がある。そして、この様に不連続部分が存在するエンコーダをセンサと組み合わせると、このエンコーダを支持した内輪の回転に伴い、このセンサにより出力される検出信号が、上記不連続部分に於いて不連続になり、上記内輪及びこの内輪を外嵌支持した車軸の回転速度を正確に検出する事ができなくなる可能性がある。
In the illustrated embodiment, the
It is to be noted that unlike the present invention, when an
尚、本発明を実施する場合、保持環は、前記芯金21(図1〜3)の様に金属板により造る代わりに、高機能樹脂(エンジニアリングプラスチック)等の非金属材により造っても良い。例えば、保持環を高機能樹脂を射出成形する事により造れば、材料の有効利用を図れる。又、前述の図8に示した従来構造の如く、回転輪が外輪である場合には、上記保持環は回転輪に内嵌固定する。この場合に円輪部は、円筒部の一端から直径方向内方に折り曲げる。更に、前述した実施例1では、エンコーダ20の片側面を上記芯金21の円輪部26の片側面に接着固定した例を示したが、この芯金21を磁性金属板により造った場合には、上記エンコーダ20を、上記円輪部26の片側面に、このエンコーダ20自身の磁力により吸着する事もできる。この場合には、エンコーダ20を芯金21に接着する必要がなくなり、エンコーダ付の自動車の車輪用転がり軸受ユニットの製造作業を、より一層簡略化して、より一層のコスト低廉化を図れる。
When the present invention is carried out, the retaining ring may be made of a non-metal material such as a high-performance resin (engineering plastic) instead of being made of a metal plate like the core metal 21 (FIGS. 1 to 3). . For example, if the retaining ring is made by injection molding a high-performance resin, the material can be effectively used. Further, when the rotating wheel is an outer ring as in the conventional structure shown in FIG. 8, the holding ring is fixedly fitted to the rotating wheel. In this case, the annular portion is bent inward in the diameter direction from one end of the cylindrical portion. Further, in the first embodiment described above, an example was shown in which one side of the
1 内輪
2 内輪軌道
3 ハブ
4 外輪軌道
5 玉
6 シールリング
7 芯金
8 円筒部
9 シール材
10 エンコーダ
11 第二の保持環
12 シールリップ
13 センサ
14 磁性材の粉末
15 平面部
16 エンコーダ
17 外輪
18、19 組み合わせシール
20 エンコーダ
21 芯金
22 シールリング
23 シール材
24 シールリップ
25 円筒部
26 円輪部
27 ゴム材
28 圧延ロール成型機
29 ゴム製の板材
30 剪断加工機
31 保持ケース
39 エンコーダ素片
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