JP3687160B2 - 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明に係る回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に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と共に、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）を制御すべく、この車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして、従来から種々の構造のものが知られている。この様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに組み込まれる回転速度検出装置は何れも、車輪と共に回転する、被検出素子であるトーンホイールと、このトーンホイールの回転速度に比例した周波数で変化する出力信号を出すセンサとを備える。例えば発明協会公開技報９４−１６０５１には、図３〜４に示す様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが記載されている。
【０００３】
内輪相当部材であるハブ１の外端部（外とは車両への組み付け状態で車両の幅方向外となる側を言い、各図の左）外周面には、車輪を固定する為のフランジ部２を形成し、中間部外周面には内輪軌道３ａと段部４とを形成している。又、このハブ１の外周面には、その外周面に内輪軌道３ｂを形成し、上記ハブ１と共に内輪相当部材を構成する内輪５を、その外端面を上記段部４に突き当てた状態で外嵌支持している。尚、上記内輪軌道３ａは、ハブ１の外周面に直接形成する代りに、ハブ１とは別体の内輪（図示せず）に形成し、この内輪と上記内輪５とを、ハブ１に外嵌固定する場合もある。
【０００４】
又、ハブ１の内端寄り部分（内とは、車両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、各図の右）には雄ねじ部６を形成している。そして、この雄ねじ部６に螺合し更に緊締したナット７により、上記内輪５をハブ１の外周面の所定部分に固定して、上記内輪相当部材を構成している。ハブ１の周囲に配置された、外輪相当部材である外輪８の中間部外周面には、この外輪８を懸架装置に固定する為の取付部９を設けている。又、この外輪８の内周面には、それぞれが上記各内輪軌道３ａ、３ｂに対向する外輪軌道１０ａ、１０ｂを形成している。そして、これら各内輪軌道３ａ、３ｂと外輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれ複数ずつの転動体１１、１１を設けて、上記外輪８の内側でのハブ１の回転を自在としている。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、転動体としてテーパころを使用する場合もある。又、上記外輪８の外端部内周面と、ハブ１の外周面との間には、シールリング１２を装着して、外輪８の内周面と上記ハブ１の外周面との間に存在し、上記複数の転動体１１、１１を設けた空間の外端開口部を塞いでいる。
【０００５】
上記内輪５の内端部で上記内輪軌道３ｂから外れた部分には、トーンホイール１３の基端部（図３〜４の左端部）を外嵌固定している。このトーンホイール１３は、鋼板等の磁性金属板により全体を円環状（短円筒状）に形成されたもので、互いに同心に形成された小径部１４と大径部１５とを、段部１６により連続させて成る。この様なトーンホイール１３は、上記大径部１５を内輪５の端部外周面に外嵌し、上記段部１６をこの内輪５の端縁部に当接させた状態で、この内輪５に支持固定している。従って上記小径部１４は、上記内輪５と同心に支持される。そして、この小径部１４に複数の透孔１７を、円周方向に亙り等間隔に形成して、円周方向に亙る磁気特性を交互に且つ等間隔に変化させている。各透孔１７は同形状で、軸方向（図３〜４の左右方向）に長い矩形としている。
【０００６】
外輪８の内端開口部は、ステンレス鋼板、アルミニウム合金板等の金属板を絞り加工する等により有底円筒状に造られた、カバー１８で塞いでいる。このカバー１８を構成する円筒部１９の内周側に、円環状のセンサ２０を包埋した、やはり円環状の合成樹脂２１を保持固定している。このセンサ２０は、永久磁石２２と、鋼板等の磁性材により造られたステータ２３と、コイル２４とを備えており、これら各部材２２、２３、２４を上記合成樹脂２１中に包埋する事で、全体を円環状に構成している。
【０００７】
上記センサ２０の構成各部材のうちの永久磁石２２は、全体を円環状（円輪状）に形成されて、直径方向に亙り着磁されている。そして、この永久磁石２２の内周面を、上記トーンホイール１３を構成する小径部１４の基端部で、上記透孔１７を形成していない部分の外周面に、微小隙間２５を介して対向させている。又、上記ステータ２３は、断面が略Ｊ字形で全体を円環状に造られている。そして、このステータ２３を構成する外径側円筒部２６の端部内周面と上記永久磁石２２の外周面とを、近接若しくは当接させている。又、上記ステータ２３を構成する内径側円筒部２７の内周面を、上記トーンホイール１３の一部で、上記複数の透孔１７を形成した部分に対向させている。更に、上記内径側円筒部２７には複数の切り欠き２８を、この内径側円筒部２７の円周方向に亙って、前記透孔１７と等ピッチ（中心角ピッチ）で形成している。従って、上記内径側円筒部２７部分は、櫛歯状に形成されている。
【０００８】
更に、上記コイル２４は、非磁性材製のボビン２９に導線を巻回する事により円環状に形成され、上記ステータ２３を構成する外径側円筒部２６の内周側部分に配置されている。このコイル２４に惹起される起電力は、カバー１８の外面に突設した、信号取り出し手段であるコネクタ３０から取り出す。
【０００９】
上述の様に構成される回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの使用時、ハブ１と共にトーンホイール１３が回転すると、このトーンホイール１３と対向するステータ２３内の磁束密度が変化し、上記コイル２４に惹起される電圧が、上記ハブ１の回転速度に比例した周波数で変化する。ステータ２３を流れる磁束の密度変化に対応して上記コイル２４に惹起される電圧が変化する原理は、従来から広く知られた回転速度検出用センサの場合と同じである。又、トーンホイール１３の回転に応じてステータ２３に流れる磁束の密度が変化する理由は、次の通りである。
【００１０】
上記トーンホイール１３に設けた複数の透孔１７と、ステータ２３に設けた切り欠き２８とは、互いのピッチが等しい為、トーンホイール１３の回転に伴って全周に亙り同時に対向する瞬間がある。そして、これら各透孔１７と各切り欠き２８とが互いに対向した瞬間には、隣り合う透孔１７同士の間に存在する磁性体である柱部と、やはり隣り合う切り欠き２８同士の間に存在する磁性体である舌片とが、前記微小隙間２５を介して互いに対向する。この様にそれぞれが磁性体である柱部と舌片とが互いに対向した状態では、上記トーンホイール１３とステータ２３との間に、高密度の磁束が流れる。
【００１１】
これに対して、上記透孔１７と切り欠き２８との位相が半分だけずれると、上記トーンホイール１３とステータ２３との間で流れる磁束の密度が低くなる。即ち、この状態では、トーンホイール１３に設けた透孔１７が上記舌片に対向すると同時に、ステータ２３に設けた切り欠き２８が上記柱部に対向する。この様に柱部が切り欠き２８に、舌片が透孔１７に、それぞれ対向した状態では、上記トーンホイール１３とステータ２３との間に比較的大きな空隙が、全周に亙って存在する。そして、この状態では、これら両部材１３、２３の間に流れる磁束の密度が低くなる。この結果、前記コイル２４に惹起される電圧が、前記ハブ１の回転速度に比例して変化する。前記センサ２０は上述の様に作用する事により、コイル２４に惹起される出力電圧を、ハブ１の回転速度に比例した周波数で変化させる。
【００１２】
更に、欧州特許公開ＥＰ ０ ５５７ ９３１ Ａ１には、図５に示す様に、外輪８の内端開口部を塞ぐカバー１８ａを合成樹脂製とし、このカバー１８ａを構成する合成樹脂内にセンサ２０ａを包埋した構造が記載されている。上記カバー１８ａの開口端部外周面には、鋼板等、十分な剛性を有する金属板により、断面Ｌ字形で全体を円環状に造られたスリーブ３１を固定している。このスリーブ３１は、上記カバー１８ａを射出成形する際にキャビティ内にセットしておく事により、上記合成樹脂中にモールドする。
【００１３】
上述の様なカバー１８ａは、上記スリーブ３１を、外輪相当部材である外輪８の内端開口部に内嵌する事により、この外輪８に固定される。この様な合成樹脂製のカバー１８ａを組み込んだ構造の場合には、前述の図３〜４に示した構造に比べて構成部材の点数を少なくできて、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのコスト低減を図れる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、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には、次に述べる様な解決すべき点がある。先ず、図３〜４に示した従来の第１例の構造の場合には、センサ２０を包埋した合成樹脂２１とコネクタ３０を構成する合成樹脂とが金属板製のカバー１８を挟んで配置されている為、製造作業が面倒でコストが嵩む。即ち、図３〜４に示した様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを造る場合には、先ず合成樹脂２１中にセンサ２０を包埋した後、この合成樹脂２１をカバー１８に内嵌し、次いでこのカバー１８を成形型内にセットした状態で、上記コネクタ３０を射出成形する。この為、射出成型工程が２回必要になり（或は別々に射出成形された合成樹脂２１とコネクタ３０とを接着する工程が必要になり）、製作費が嵩む。
【００１５】
又、図５に示した従来の第２例の構造の場合には、専用のプレス機がないと組み立てる事が難しい。この為、専用のプレス機を備えていない整備工場で、カバー１８ａに装着されたセンサ２０ａの交換を行なえず、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを設置した部分の点検、修理に要するコストが嵩む。
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、これらの不都合を何れも解消すべく発明したものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、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と同様に、内周面に外輪軌道を有し、回転しない外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有し、回転する内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記内輪相当部材の一部にこの内輪相当部材と同心に固定された、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素子と、上記外輪相当部材の開口端部に嵌合固定されたカバーと、このカバーの一部に保持されて上記被検出素子と対向し、この被検出素子の回転速度を検出するセンサと、このセンサの検出信号を取り出す信号取り出し手段とを備える。
【００１７】
特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記カバーは、上記センサを包埋した合成樹脂製の主体と、金属板製でこの主体に被着された覆い体とを備える。このうちの主体は、円板部と、この円板部の片側面外周寄り部分に形成された内側円筒部とを備える。そして、この内側円筒部を上記外輪相当部材の端部に内嵌し、上記円板部の片側面外周側端部で上記内側円筒部から直径方向外方に突出した部分を上記外輪相当部材の端面に突き当てている。又、上記覆い体は、上記円板部の他側面に添設された円形の基板部と、この基板部の外周縁から上記円板部の側に折れ曲がってその基半部によりこの円板部の外周縁を覆った外側円筒部とを備える。そして、この外側円筒部の先半部で上記円板部の片側面から突出した部分は、上記外輪相当部材の端部に外嵌されている。
【００１８】
【作用】
上述の様に構成される本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが、車輪を懸架装置に回転自在に支持したり、或はこの車輪の回転速度を検出する際の作用自体は、前述した従来構造の場合と同様である。特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、金属板製の覆い体と外輪相当部材との間で合成樹脂製の主体を挟持する構造である為、センサを包埋支持した主体を外輪相当部材に対して、がたつきなく確実に固定できる。
【００１９】
【実施の態様】
図１〜２は本発明の実施の態様を示している。尚、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの特徴は、回転速度検出装置を構成するセンサ２０ｂを支持するカバー１８ｂを、転がり軸受ユニットを構成する外輪８に結合固定する部分の構造にある。転がり軸受ユニット部分の構造に就いては、前述の図３に示した従来構造の第１例と同様である。この為、転がり軸受ユニット部分に就いては、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２０】
外輪８の開口端部（図１〜２の右端部）には合成樹脂製の主体３２と金属板製の覆い体３３とから成るカバー１８ｂを被着する事により、この外輪８の内端開口部を塞いでいる。上記主体３２は、合成樹脂により一体に形成された円板部３７と内側円筒部３４とを備える。上記センサ２０ｂは、このうちの円板部３７の外側面側に包埋支持している。円環状に形成された、このセンサ２０ｂは、上記円板部３７の外側面から外方に突出している。又、この円板部３７の内側面には、上記センサ２０ｂの検出信号を取り出す為のコネクタ３０を、上記主体３２と一体に形成している。この様な主体３２を構成する円板部３７の外側面で、この円板部３７の外周縁よりも少し直径方向内方に寄った部分には、外方に突出した内側円筒部３４を、全周に亙り形成している。更に、この内側円筒部３４よりも更に直径方向内方に寄った部分には、やはり外方に突出する凸部３５を、上記内側円筒部３４及び主体３２の外周縁と同心に、且つ全周に亙り形成している。上記センサ２０ｂは、この凸部３５に包埋している。又、上記主体３２の外周縁部３６は、上記内側円筒部３４の外周面よりも直径方向外方に突出させている。
【００２１】
一方、上記覆い体３３は、鋼板、ステンレス鋼板等、十分な剛性を有する金属板を絞り加工する事により一体に造られている。この様な覆い体３３は、上記円板部３７の内側面に添設される円形の基板部３８と、この基板部３８の外周縁から上記円板部３７の側（図１〜２の左側）に折れ曲がった外側円筒部３９とを備える。この外側円筒部３９の内径は、上記円板部３７の外径と一致している。又、この外側円筒部３９の軸方向長さ（図１〜２の左右方向長さ）は、上記円板部３７の厚さよりも十分に大きい。従って、上記主体３２と覆い体３３とを組み合わせるべく、上記外側円筒部３９を円板部３７に外嵌し、基板部３８の外側面と円板部３７の内側面とを密接させた状態で、上記外側円筒部３９の先半部（図１〜２の左半部）は上記円板部３７の外側面よりも外方に向け、十分に突出する。
【００２２】
又、上記基板部３８の一部で、上記コネクタ３０に整合する位置には、円筒部４０を形成している。上記外側円筒部３９の基半部（図１〜２の右半部）を円板部３７に外嵌した状態でこの円筒部４０の内側には、上記コネクタ３０が隙間なく挿入される。そして、このコネクタ３０の外周面の係止凹溝４１に係止したＯリング４２により、このコネクタ３０の外周面と上記円筒部４０の内周面との間をシールする。
【００２３】
上述した様な主体３２と覆い体３３とから成るカバー１８ｂを備えた本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを構成する場合、先ず、主体３２の内側円筒部３４を外輪８の内端開口部に、締まり嵌めにより内嵌固定する。この際、上記内側円筒部３４の基端部（図１〜２の右端部）にＯリング４３を外嵌しておく。前記外周縁部３６の外側面と上記外輪８の内端面とが突き当たるまで上記内側円筒部３４を外輪８内に押し込んだ状態で、このＯリング４３は、この内側円筒部３４の基端部外周面と、上記外周縁部３６の外側面と、上記外輪８の内端開口部内周縁に形成した面取り部４４との間で弾性的に圧縮され、上記主体３２と外輪８との間をシールする。
【００２４】
上述の様にして主体３２を外輪８の内端部に嵌合固定したならば、次いで上記覆い体３３を、この主体３２を覆う状態で上記外輪８の内端部に、十分に大きな締まり嵌め強度により外嵌固定する。覆い体３３は金属板により造られており、金属板は合成樹脂に比べて十分に大きな引っ張り応力を有する。従って、上記覆い体３３の外側円筒部３９と外輪８との嵌合部に相当に大きな締まり嵌め強度を持たせても、この外側円筒部３９が損傷を受ける事はない。そこで、この外側円筒部３９を上記外輪８に対して十分に（図１〜２の左方に）押し込む。この結果上記主体３２の外周縁部３６は、上記外輪８の内端面と上記覆い体３３を構成する基板部３８との間で弾性的に圧縮される。この結果、センサ２０ａを包埋した主体３２が上記外輪８に対して、がたつきなく確実に固定される。
【００２５】
この様にカバー１８ｂを外輪８の内端開口部に固定した状態では、上記主体３２を構成する内側円筒部３４及び外周縁部３６に圧縮方向の応力が加わったままの状態となる。この主体３２を構成する合成樹脂は、引っ張り応力によっては（特に低温時に）亀裂等の損傷を受け易いが、圧縮応力によってはこの様な損傷を受けにくい。従って、合成樹脂製の主体３２を備えた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの耐久性及び信頼性を十分に確保できる。しかも、合成樹脂製の主体３２の大部分が、金属板製の覆い体３３により覆われているので、走行時の飛び石等により、この主体３２が損傷を受けにくく、この面からも耐久性及び信頼性の確保を図れる。
【００２６】
又、外輪８の内端面と覆い体３３の基板部３８とにより挟持される外周縁部３６の厚さ寸法は任意に設定できるので、温度変化に基づくがたつきの発生も十分に防止できる。即ち、上記外周縁部３６の厚さ寸法が大きいと、主体３２を構成する合成樹脂と覆い体３３を構成する金属との熱膨張差に基づき、上記外周縁部３６を挟持した部分に隙間が発生し、自動車の走行に伴ってがたつきを発生する可能性がある。これに対して本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記外周縁部３６の厚さ寸法をあまり必要としない。従って、上記熱膨張差を無視できる程度に小さくできて、上述の様ながたつきの発生を防止できる。
【００２７】
更に、図示の例の場合には、センサ２０ｂとトーンホイール１３ａとの対向面同士の相対速度を大きくすると共に、これら両部材２０ｂ、１３ａ同士の間の磁気抵抗を２個所で同時に変化させる事により、このセンサ２０ｂの出力変化を大きくしている。このセンサ２０ｂは、軸方向（図１〜２の左右方向）に着磁した円環状の永久磁石２２ａを含んで構成される。この永久磁石２２ａの軸方向外端面（図１〜２の左端面）には第一のステータ４５の基端部を当接させ、この第一のステータ４５の先端部外周面を、上記トーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの中間部内周面に、微小隙間２５を介して対向させている。又、上記永久磁石２２ａの軸方向内端面（図１〜２の右端面）に、第二のステータ４６の基端部を当接させ、この第二のステータ４６の先端部外周面を上記大径部１５ａの軸方向内端部内周面に、やはり微小隙間２５を介して対向させている。
【００２８】
上記トーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの内半部には切り欠き４７、４７を形成する事により、上記第一のステータ４５及び第二のステータ４６の先端部にはそれぞれ切り欠き２８、２８を形成する事により、それぞれの部分を櫛歯状に形成している。勿論、これら各切り欠き４７、２８のピッチは互いに等しい。又、第一、第二のステータ４５、４６に形成した切り欠き２８、２８の位相は互いに一致している。又、上記永久磁石２２ａと第一のステータ４５と第二のステータ４６とにより囲まれる部分にはコイル２４ａを設けている。そして、これら各部材２２ａ、４５、４６を流れる磁束の密度変化により、上記トーンホイール１３ａの回転速度に比例した周波数で変化する電圧を上記コイル２４ａに惹起させる様にしている。
【００２９】
上述の様に構成される為、上記トーンホイール１３ａの回転に伴って磁束の流れに対する抵抗が、第一のステータ４５の先端部と大径部１５ａとの対向部分だけでなく、第二のステータ４６の先端部と大径部１５ａとの対向部分でも同時に変化する。従って、上記トーンホイール１３ａの回転に伴う磁束密度の変化が大きくなり、センサ２０ｂの出力を大きくできる。更に、図示の例では、センサ２０ｂをトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの内径側に配置し、この大径部１５ａの内周面とセンサ２０ｂの外周面とを対向させている為、これら両周面同士の相対速度が、前述した従来構造の場合に比べて速くなる。この様に、上記両周面同士の相対速度が速くなる事によっても、上記センサ２０ｂの出力が大きくなる。
【００３０】
尚、上述の様な回転速度検出装置部分の構造に就いては、本発明の要旨ではない。本発明を実施する場合に、回転速度検出装置の構造自体は、図３〜５に示した従来構造を含み、種々の構造を採用できる。例えば、図示の例の様に回転速度を磁気的に検出する構造の他、光学的に検出する構造を採用する事もできる。光学的に検出する構造を採用する場合には、被検出素子として、円周方向に多数のスリットを等間隔に形成した板片を使用し、センサとして発光素子と受光素子とを備えたものを使用する。又、磁気的に検出する構造の場合でも、永久磁石製のトーンホイールと、ＭＲ素子、或はホール素子を組み込んだアクティブ型のセンサとを組み合わせる事もできる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、面倒な製造作業を要する事なく安価に構成でき、しかも優れた耐久性及び信頼性を有する回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様を示す断面図。
【図２】図１の右部拡大図。
【図３】従来構造の第１例を示す断面図。
【図４】図３の右部拡大図。
【図５】従来構造の第２例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１ ハブ
２ フランジ部
３ａ、３ｂ 内輪軌道
４ 段部
５ 内輪
６ 雄ねじ部
７ ナット
８ 外輪
９ 取付部
１０ａ、１０ｂ 外輪軌道
１１ 転動体
１２ シールリング
１３、１３ａ トーンホイール
１４ 小径部
１５、１５ａ 大径部
１６ 段部
１７ 透孔
１８、１８ａ、１８ｂ カバー
１９ 円筒部
２０、２０ａ、２０ｂ センサ
２１ 合成樹脂
２２、２２ａ 永久磁石
２３ ステータ
２４、２４ａ コイル
２５ 微小隙間
２６ 外径側円筒部
２７ 内径側円筒部
２８ 切り欠き
２９ ボビン
３０ コネクタ
３１ スリーブ
３２ 主体
３３ 覆い体
３４ 内側円筒部
３５ 凸部
３６ 外周縁部
３７ 円板部
３８ 基板部
３９ 外側円筒部
４０ 円筒部
４１ 係止凹溝
４２、４３ Ｏリング
４４ 面取り部
４５ 第一のステータ
４６ 第二のステータ
４７ 切り欠き
【産業上の利用分野】
この発明に係る回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に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と共に、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）を制御すべく、この車輪の回転速度を検出する為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして、従来から種々の構造のものが知られている。この様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに組み込まれる回転速度検出装置は何れも、車輪と共に回転する、被検出素子であるトーンホイールと、このトーンホイールの回転速度に比例した周波数で変化する出力信号を出すセンサとを備える。例えば発明協会公開技報９４−１６０５１には、図３〜４に示す様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが記載されている。
【０００３】
内輪相当部材であるハブ１の外端部（外とは車両への組み付け状態で車両の幅方向外となる側を言い、各図の左）外周面には、車輪を固定する為のフランジ部２を形成し、中間部外周面には内輪軌道３ａと段部４とを形成している。又、このハブ１の外周面には、その外周面に内輪軌道３ｂを形成し、上記ハブ１と共に内輪相当部材を構成する内輪５を、その外端面を上記段部４に突き当てた状態で外嵌支持している。尚、上記内輪軌道３ａは、ハブ１の外周面に直接形成する代りに、ハブ１とは別体の内輪（図示せず）に形成し、この内輪と上記内輪５とを、ハブ１に外嵌固定する場合もある。
【０００４】
又、ハブ１の内端寄り部分（内とは、車両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、各図の右）には雄ねじ部６を形成している。そして、この雄ねじ部６に螺合し更に緊締したナット７により、上記内輪５をハブ１の外周面の所定部分に固定して、上記内輪相当部材を構成している。ハブ１の周囲に配置された、外輪相当部材である外輪８の中間部外周面には、この外輪８を懸架装置に固定する為の取付部９を設けている。又、この外輪８の内周面には、それぞれが上記各内輪軌道３ａ、３ｂに対向する外輪軌道１０ａ、１０ｂを形成している。そして、これら各内輪軌道３ａ、３ｂと外輪軌道１０ａ、１０ｂとの間に、それぞれ複数ずつの転動体１１、１１を設けて、上記外輪８の内側でのハブ１の回転を自在としている。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、転動体としてテーパころを使用する場合もある。又、上記外輪８の外端部内周面と、ハブ１の外周面との間には、シールリング１２を装着して、外輪８の内周面と上記ハブ１の外周面との間に存在し、上記複数の転動体１１、１１を設けた空間の外端開口部を塞いでいる。
【０００５】
上記内輪５の内端部で上記内輪軌道３ｂから外れた部分には、トーンホイール１３の基端部（図３〜４の左端部）を外嵌固定している。このトーンホイール１３は、鋼板等の磁性金属板により全体を円環状（短円筒状）に形成されたもので、互いに同心に形成された小径部１４と大径部１５とを、段部１６により連続させて成る。この様なトーンホイール１３は、上記大径部１５を内輪５の端部外周面に外嵌し、上記段部１６をこの内輪５の端縁部に当接させた状態で、この内輪５に支持固定している。従って上記小径部１４は、上記内輪５と同心に支持される。そして、この小径部１４に複数の透孔１７を、円周方向に亙り等間隔に形成して、円周方向に亙る磁気特性を交互に且つ等間隔に変化させている。各透孔１７は同形状で、軸方向（図３〜４の左右方向）に長い矩形としている。
【０００６】
外輪８の内端開口部は、ステンレス鋼板、アルミニウム合金板等の金属板を絞り加工する等により有底円筒状に造られた、カバー１８で塞いでいる。このカバー１８を構成する円筒部１９の内周側に、円環状のセンサ２０を包埋した、やはり円環状の合成樹脂２１を保持固定している。このセンサ２０は、永久磁石２２と、鋼板等の磁性材により造られたステータ２３と、コイル２４とを備えており、これら各部材２２、２３、２４を上記合成樹脂２１中に包埋する事で、全体を円環状に構成している。
【０００７】
上記センサ２０の構成各部材のうちの永久磁石２２は、全体を円環状（円輪状）に形成されて、直径方向に亙り着磁されている。そして、この永久磁石２２の内周面を、上記トーンホイール１３を構成する小径部１４の基端部で、上記透孔１７を形成していない部分の外周面に、微小隙間２５を介して対向させている。又、上記ステータ２３は、断面が略Ｊ字形で全体を円環状に造られている。そして、このステータ２３を構成する外径側円筒部２６の端部内周面と上記永久磁石２２の外周面とを、近接若しくは当接させている。又、上記ステータ２３を構成する内径側円筒部２７の内周面を、上記トーンホイール１３の一部で、上記複数の透孔１７を形成した部分に対向させている。更に、上記内径側円筒部２７には複数の切り欠き２８を、この内径側円筒部２７の円周方向に亙って、前記透孔１７と等ピッチ（中心角ピッチ）で形成している。従って、上記内径側円筒部２７部分は、櫛歯状に形成されている。
【０００８】
更に、上記コイル２４は、非磁性材製のボビン２９に導線を巻回する事により円環状に形成され、上記ステータ２３を構成する外径側円筒部２６の内周側部分に配置されている。このコイル２４に惹起される起電力は、カバー１８の外面に突設した、信号取り出し手段であるコネクタ３０から取り出す。
【０００９】
上述の様に構成される回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの使用時、ハブ１と共にトーンホイール１３が回転すると、このトーンホイール１３と対向するステータ２３内の磁束密度が変化し、上記コイル２４に惹起される電圧が、上記ハブ１の回転速度に比例した周波数で変化する。ステータ２３を流れる磁束の密度変化に対応して上記コイル２４に惹起される電圧が変化する原理は、従来から広く知られた回転速度検出用センサの場合と同じである。又、トーンホイール１３の回転に応じてステータ２３に流れる磁束の密度が変化する理由は、次の通りである。
【００１０】
上記トーンホイール１３に設けた複数の透孔１７と、ステータ２３に設けた切り欠き２８とは、互いのピッチが等しい為、トーンホイール１３の回転に伴って全周に亙り同時に対向する瞬間がある。そして、これら各透孔１７と各切り欠き２８とが互いに対向した瞬間には、隣り合う透孔１７同士の間に存在する磁性体である柱部と、やはり隣り合う切り欠き２８同士の間に存在する磁性体である舌片とが、前記微小隙間２５を介して互いに対向する。この様にそれぞれが磁性体である柱部と舌片とが互いに対向した状態では、上記トーンホイール１３とステータ２３との間に、高密度の磁束が流れる。
【００１１】
これに対して、上記透孔１７と切り欠き２８との位相が半分だけずれると、上記トーンホイール１３とステータ２３との間で流れる磁束の密度が低くなる。即ち、この状態では、トーンホイール１３に設けた透孔１７が上記舌片に対向すると同時に、ステータ２３に設けた切り欠き２８が上記柱部に対向する。この様に柱部が切り欠き２８に、舌片が透孔１７に、それぞれ対向した状態では、上記トーンホイール１３とステータ２３との間に比較的大きな空隙が、全周に亙って存在する。そして、この状態では、これら両部材１３、２３の間に流れる磁束の密度が低くなる。この結果、前記コイル２４に惹起される電圧が、前記ハブ１の回転速度に比例して変化する。前記センサ２０は上述の様に作用する事により、コイル２４に惹起される出力電圧を、ハブ１の回転速度に比例した周波数で変化させる。
【００１２】
更に、欧州特許公開ＥＰ ０ ５５７ ９３１ Ａ１には、図５に示す様に、外輪８の内端開口部を塞ぐカバー１８ａを合成樹脂製とし、このカバー１８ａを構成する合成樹脂内にセンサ２０ａを包埋した構造が記載されている。上記カバー１８ａの開口端部外周面には、鋼板等、十分な剛性を有する金属板により、断面Ｌ字形で全体を円環状に造られたスリーブ３１を固定している。このスリーブ３１は、上記カバー１８ａを射出成形する際にキャビティ内にセットしておく事により、上記合成樹脂中にモールドする。
【００１３】
上述の様なカバー１８ａは、上記スリーブ３１を、外輪相当部材である外輪８の内端開口部に内嵌する事により、この外輪８に固定される。この様な合成樹脂製のカバー１８ａを組み込んだ構造の場合には、前述の図３〜４に示した構造に比べて構成部材の点数を少なくできて、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットのコスト低減を図れる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、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には、次に述べる様な解決すべき点がある。先ず、図３〜４に示した従来の第１例の構造の場合には、センサ２０を包埋した合成樹脂２１とコネクタ３０を構成する合成樹脂とが金属板製のカバー１８を挟んで配置されている為、製造作業が面倒でコストが嵩む。即ち、図３〜４に示した様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを造る場合には、先ず合成樹脂２１中にセンサ２０を包埋した後、この合成樹脂２１をカバー１８に内嵌し、次いでこのカバー１８を成形型内にセットした状態で、上記コネクタ３０を射出成形する。この為、射出成型工程が２回必要になり（或は別々に射出成形された合成樹脂２１とコネクタ３０とを接着する工程が必要になり）、製作費が嵩む。
【００１５】
又、図５に示した従来の第２例の構造の場合には、専用のプレス機がないと組み立てる事が難しい。この為、専用のプレス機を備えていない整備工場で、カバー１８ａに装着されたセンサ２０ａの交換を行なえず、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを設置した部分の点検、修理に要するコストが嵩む。
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、これらの不都合を何れも解消すべく発明したものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、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と同様に、内周面に外輪軌道を有し、回転しない外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有し、回転する内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記内輪相当部材の一部にこの内輪相当部材と同心に固定された、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素子と、上記外輪相当部材の開口端部に嵌合固定されたカバーと、このカバーの一部に保持されて上記被検出素子と対向し、この被検出素子の回転速度を検出するセンサと、このセンサの検出信号を取り出す信号取り出し手段とを備える。
【００１７】
特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記カバーは、上記センサを包埋した合成樹脂製の主体と、金属板製でこの主体に被着された覆い体とを備える。このうちの主体は、円板部と、この円板部の片側面外周寄り部分に形成された内側円筒部とを備える。そして、この内側円筒部を上記外輪相当部材の端部に内嵌し、上記円板部の片側面外周側端部で上記内側円筒部から直径方向外方に突出した部分を上記外輪相当部材の端面に突き当てている。又、上記覆い体は、上記円板部の他側面に添設された円形の基板部と、この基板部の外周縁から上記円板部の側に折れ曲がってその基半部によりこの円板部の外周縁を覆った外側円筒部とを備える。そして、この外側円筒部の先半部で上記円板部の片側面から突出した部分は、上記外輪相当部材の端部に外嵌されている。
【００１８】
【作用】
上述の様に構成される本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが、車輪を懸架装置に回転自在に支持したり、或はこの車輪の回転速度を検出する際の作用自体は、前述した従来構造の場合と同様である。特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、金属板製の覆い体と外輪相当部材との間で合成樹脂製の主体を挟持する構造である為、センサを包埋支持した主体を外輪相当部材に対して、がたつきなく確実に固定できる。
【００１９】
【実施の態様】
図１〜２は本発明の実施の態様を示している。尚、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの特徴は、回転速度検出装置を構成するセンサ２０ｂを支持するカバー１８ｂを、転がり軸受ユニットを構成する外輪８に結合固定する部分の構造にある。転がり軸受ユニット部分の構造に就いては、前述の図３に示した従来構造の第１例と同様である。この為、転がり軸受ユニット部分に就いては、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２０】
外輪８の開口端部（図１〜２の右端部）には合成樹脂製の主体３２と金属板製の覆い体３３とから成るカバー１８ｂを被着する事により、この外輪８の内端開口部を塞いでいる。上記主体３２は、合成樹脂により一体に形成された円板部３７と内側円筒部３４とを備える。上記センサ２０ｂは、このうちの円板部３７の外側面側に包埋支持している。円環状に形成された、このセンサ２０ｂは、上記円板部３７の外側面から外方に突出している。又、この円板部３７の内側面には、上記センサ２０ｂの検出信号を取り出す為のコネクタ３０を、上記主体３２と一体に形成している。この様な主体３２を構成する円板部３７の外側面で、この円板部３７の外周縁よりも少し直径方向内方に寄った部分には、外方に突出した内側円筒部３４を、全周に亙り形成している。更に、この内側円筒部３４よりも更に直径方向内方に寄った部分には、やはり外方に突出する凸部３５を、上記内側円筒部３４及び主体３２の外周縁と同心に、且つ全周に亙り形成している。上記センサ２０ｂは、この凸部３５に包埋している。又、上記主体３２の外周縁部３６は、上記内側円筒部３４の外周面よりも直径方向外方に突出させている。
【００２１】
一方、上記覆い体３３は、鋼板、ステンレス鋼板等、十分な剛性を有する金属板を絞り加工する事により一体に造られている。この様な覆い体３３は、上記円板部３７の内側面に添設される円形の基板部３８と、この基板部３８の外周縁から上記円板部３７の側（図１〜２の左側）に折れ曲がった外側円筒部３９とを備える。この外側円筒部３９の内径は、上記円板部３７の外径と一致している。又、この外側円筒部３９の軸方向長さ（図１〜２の左右方向長さ）は、上記円板部３７の厚さよりも十分に大きい。従って、上記主体３２と覆い体３３とを組み合わせるべく、上記外側円筒部３９を円板部３７に外嵌し、基板部３８の外側面と円板部３７の内側面とを密接させた状態で、上記外側円筒部３９の先半部（図１〜２の左半部）は上記円板部３７の外側面よりも外方に向け、十分に突出する。
【００２２】
又、上記基板部３８の一部で、上記コネクタ３０に整合する位置には、円筒部４０を形成している。上記外側円筒部３９の基半部（図１〜２の右半部）を円板部３７に外嵌した状態でこの円筒部４０の内側には、上記コネクタ３０が隙間なく挿入される。そして、このコネクタ３０の外周面の係止凹溝４１に係止したＯリング４２により、このコネクタ３０の外周面と上記円筒部４０の内周面との間をシールする。
【００２３】
上述した様な主体３２と覆い体３３とから成るカバー１８ｂを備えた本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを構成する場合、先ず、主体３２の内側円筒部３４を外輪８の内端開口部に、締まり嵌めにより内嵌固定する。この際、上記内側円筒部３４の基端部（図１〜２の右端部）にＯリング４３を外嵌しておく。前記外周縁部３６の外側面と上記外輪８の内端面とが突き当たるまで上記内側円筒部３４を外輪８内に押し込んだ状態で、このＯリング４３は、この内側円筒部３４の基端部外周面と、上記外周縁部３６の外側面と、上記外輪８の内端開口部内周縁に形成した面取り部４４との間で弾性的に圧縮され、上記主体３２と外輪８との間をシールする。
【００２４】
上述の様にして主体３２を外輪８の内端部に嵌合固定したならば、次いで上記覆い体３３を、この主体３２を覆う状態で上記外輪８の内端部に、十分に大きな締まり嵌め強度により外嵌固定する。覆い体３３は金属板により造られており、金属板は合成樹脂に比べて十分に大きな引っ張り応力を有する。従って、上記覆い体３３の外側円筒部３９と外輪８との嵌合部に相当に大きな締まり嵌め強度を持たせても、この外側円筒部３９が損傷を受ける事はない。そこで、この外側円筒部３９を上記外輪８に対して十分に（図１〜２の左方に）押し込む。この結果上記主体３２の外周縁部３６は、上記外輪８の内端面と上記覆い体３３を構成する基板部３８との間で弾性的に圧縮される。この結果、センサ２０ａを包埋した主体３２が上記外輪８に対して、がたつきなく確実に固定される。
【００２５】
この様にカバー１８ｂを外輪８の内端開口部に固定した状態では、上記主体３２を構成する内側円筒部３４及び外周縁部３６に圧縮方向の応力が加わったままの状態となる。この主体３２を構成する合成樹脂は、引っ張り応力によっては（特に低温時に）亀裂等の損傷を受け易いが、圧縮応力によってはこの様な損傷を受けにくい。従って、合成樹脂製の主体３２を備えた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの耐久性及び信頼性を十分に確保できる。しかも、合成樹脂製の主体３２の大部分が、金属板製の覆い体３３により覆われているので、走行時の飛び石等により、この主体３２が損傷を受けにくく、この面からも耐久性及び信頼性の確保を図れる。
【００２６】
又、外輪８の内端面と覆い体３３の基板部３８とにより挟持される外周縁部３６の厚さ寸法は任意に設定できるので、温度変化に基づくがたつきの発生も十分に防止できる。即ち、上記外周縁部３６の厚さ寸法が大きいと、主体３２を構成する合成樹脂と覆い体３３を構成する金属との熱膨張差に基づき、上記外周縁部３６を挟持した部分に隙間が発生し、自動車の走行に伴ってがたつきを発生する可能性がある。これに対して本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、上記外周縁部３６の厚さ寸法をあまり必要としない。従って、上記熱膨張差を無視できる程度に小さくできて、上述の様ながたつきの発生を防止できる。
【００２７】
更に、図示の例の場合には、センサ２０ｂとトーンホイール１３ａとの対向面同士の相対速度を大きくすると共に、これら両部材２０ｂ、１３ａ同士の間の磁気抵抗を２個所で同時に変化させる事により、このセンサ２０ｂの出力変化を大きくしている。このセンサ２０ｂは、軸方向（図１〜２の左右方向）に着磁した円環状の永久磁石２２ａを含んで構成される。この永久磁石２２ａの軸方向外端面（図１〜２の左端面）には第一のステータ４５の基端部を当接させ、この第一のステータ４５の先端部外周面を、上記トーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの中間部内周面に、微小隙間２５を介して対向させている。又、上記永久磁石２２ａの軸方向内端面（図１〜２の右端面）に、第二のステータ４６の基端部を当接させ、この第二のステータ４６の先端部外周面を上記大径部１５ａの軸方向内端部内周面に、やはり微小隙間２５を介して対向させている。
【００２８】
上記トーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの内半部には切り欠き４７、４７を形成する事により、上記第一のステータ４５及び第二のステータ４６の先端部にはそれぞれ切り欠き２８、２８を形成する事により、それぞれの部分を櫛歯状に形成している。勿論、これら各切り欠き４７、２８のピッチは互いに等しい。又、第一、第二のステータ４５、４６に形成した切り欠き２８、２８の位相は互いに一致している。又、上記永久磁石２２ａと第一のステータ４５と第二のステータ４６とにより囲まれる部分にはコイル２４ａを設けている。そして、これら各部材２２ａ、４５、４６を流れる磁束の密度変化により、上記トーンホイール１３ａの回転速度に比例した周波数で変化する電圧を上記コイル２４ａに惹起させる様にしている。
【００２９】
上述の様に構成される為、上記トーンホイール１３ａの回転に伴って磁束の流れに対する抵抗が、第一のステータ４５の先端部と大径部１５ａとの対向部分だけでなく、第二のステータ４６の先端部と大径部１５ａとの対向部分でも同時に変化する。従って、上記トーンホイール１３ａの回転に伴う磁束密度の変化が大きくなり、センサ２０ｂの出力を大きくできる。更に、図示の例では、センサ２０ｂをトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの内径側に配置し、この大径部１５ａの内周面とセンサ２０ｂの外周面とを対向させている為、これら両周面同士の相対速度が、前述した従来構造の場合に比べて速くなる。この様に、上記両周面同士の相対速度が速くなる事によっても、上記センサ２０ｂの出力が大きくなる。
【００３０】
尚、上述の様な回転速度検出装置部分の構造に就いては、本発明の要旨ではない。本発明を実施する場合に、回転速度検出装置の構造自体は、図３〜５に示した従来構造を含み、種々の構造を採用できる。例えば、図示の例の様に回転速度を磁気的に検出する構造の他、光学的に検出する構造を採用する事もできる。光学的に検出する構造を採用する場合には、被検出素子として、円周方向に多数のスリットを等間隔に形成した板片を使用し、センサとして発光素子と受光素子とを備えたものを使用する。又、磁気的に検出する構造の場合でも、永久磁石製のトーンホイールと、ＭＲ素子、或はホール素子を組み込んだアクティブ型のセンサとを組み合わせる事もできる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、面倒な製造作業を要する事なく安価に構成でき、しかも優れた耐久性及び信頼性を有する回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様を示す断面図。
【図２】図１の右部拡大図。
【図３】従来構造の第１例を示す断面図。
【図４】図３の右部拡大図。
【図５】従来構造の第２例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１ ハブ
２ フランジ部
３ａ、３ｂ 内輪軌道
４ 段部
５ 内輪
６ 雄ねじ部
７ ナット
８ 外輪
９ 取付部
１０ａ、１０ｂ 外輪軌道
１１ 転動体
１２ シールリング
１３、１３ａ トーンホイール
１４ 小径部
１５、１５ａ 大径部
１６ 段部
１７ 透孔
１８、１８ａ、１８ｂ カバー
１９ 円筒部
２０、２０ａ、２０ｂ センサ
２１ 合成樹脂
２２、２２ａ 永久磁石
２３ ステータ
２４、２４ａ コイル
２５ 微小隙間
２６ 外径側円筒部
２７ 内径側円筒部
２８ 切り欠き
２９ ボビン
３０ コネクタ
３１ スリーブ
３２ 主体
３３ 覆い体
３４ 内側円筒部
３５ 凸部
３６ 外周縁部
３７ 円板部
３８ 基板部
３９ 外側円筒部
４０ 円筒部
４１ 係止凹溝
４２、４３ Ｏリング
４４ 面取り部
４５ 第一のステータ
４６ 第二のステータ
４７ 切り欠き
Claims (1)
- 内周面に外輪軌道を有し、回転しない外輪相当部材と、外周面に内輪軌道を有し、回転する内輪相当部材と、上記外輪軌道と内輪軌道との間に転動自在に設けられた複数の転動体と、上記内輪相当部材の一部にこの内輪相当部材と同心に固定された、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素子と、上記外輪相当部材の開口端部に嵌合固定されたカバーと、このカバーの一部に保持されて上記被検出素子と対向し、この被検出素子の回転速度を検出するセンサと、このセンサの検出信号を取り出す信号取り出し手段とを備えた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いて、上記カバーは、上記センサを包埋した合成樹脂製の主体と、金属板製でこの主体に被着された覆い体とを備え、このうちの主体は、円板部と、この円板部の片側面外周寄り部分に形成された内側円筒部とを備え、この内側円筒部を上記外輪相当部材の端部に内嵌し、上記円板部の片側面外周側端部で上記内側円筒部から直径方向外方に突出した部分を上記外輪相当部材の端面に突き当てており、上記覆い体は、上記円板部の他側面に添設された円形の基板部と、この基板部の外周縁から上記円板部の側に折れ曲がってその基半部によりこの円板部の外周縁を覆った外側円筒部とを備え、この外側円筒部の先半部で上記円板部の片側面から突出した部分は、上記外輪相当部材の端部に外嵌されている事を特徴とする回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
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- 1995-12-13 JP JP32423795A patent/JP3687160B2/ja not_active Expired - Fee Related
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