JP3700202B2 - 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。トーンホイール及びセンサの種類に就いては従来から種々知られている。このうちで、トーンホイールとして磁性材製のものを使用し、このトーンホイールの回転に応じてセンサを構成するコイルに惹起される電圧を変化させる、所謂パッシブ型のものが、高価な構成部品を使用しない事から、広く使用されている。又、この様なパッシブ型の回転速度検出装置に於いて、センサの出力を大きくすべく、このセンサを円環状に構成する事も、例えば発明協会公開技報９４−１６０５１に記載されている様に、従来から知られている。
【０００３】
図５〜６は、この公開技報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。内輪相当部材を構成するハブ１の軸方向外側（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、各図の左側）端部外周面には、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、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の軸方向内側（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、各図の右側）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５〜６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筒状に形成されている。このトーンホイール１３は、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５〜６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、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、上記透孔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。
【００１２】
上記センサ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が、外輪８の開口端部には、元々円環状の空間が存在する。従って、上記センサ２０を限られた空間に設置可能にし、しかもこのセンサ２０の出力を十分に大きくして、ハブ１と共に回転する車輪の回転速度検出を確実に行なえる。即ち、上記センサ２０を構成する永久磁石２２、ステータ２３、及びコイル２４は、それぞれトーンホイール１３の全周を囲む円環状に形成されている。そして、上記永久磁石２２から出る磁束を、上記ステータ２３の全周に亙って流す様にしている為、このステータ２３の内部を流れる磁束の量を、このステータ２３全体として十分に多くできる。従って、このステータ２３を通過する磁束の密度変化に対応する、上記コイル２４の電圧変化を大きくできる。
【００１３】
【先発明の説明】
上述の様に構成され作用する、従来から知られた円環状のセンサ２０を備えた回転速度検出装置の場合には、それ以前から知られた棒状のセンサを使用した構造のものに比べて大きな出力を得られる。更に、小型の自動車に組み付け可能な小型の構造で、しかもセンサの出力を十分に確保する為の構造として、例えば図７に示す様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットも考えられている（基本構造に関しては特願平７−１３３６０１号に詳しく記載）。
【００１４】
この先発明に係る構造では、センサ２０ａと共に回転速度検出装置を構成するトーンホイール１３ａは、鋼板等の磁性金属板により全体を円筒状に形成されている。そして、小径部１４ａの内端縁（図７の右端縁）と大径部１５ａの外端縁（図７の左端縁）とを段部１６ａで連続させた、クランク型の断面形状を有する。この様なトーンホイール１３ａは、上記小径部１４ａを内輪５の内端部に外嵌する事により、この内輪５に固定している。又、この様にトーンホイール１３ａを内輪５に固定した状態で、上記大径部１５ａは、上記内輪５を抑え付ける為のナット７の周囲に位置する。この大径部１５ａには複数の切り欠き３１、３１を、円周方向に亙って等間隔に形成している。勿論、円周方向に隣り合う切り欠き３１、３１同士の間には、磁性材製の舌片が存在する。従って、上記大径部１５ａは櫛歯状に形成されている。
【００１５】
又、上記センサ２０ａは、永久磁石２２ａと、それぞれが磁性金属板により断面Ｌ字形に形成された第一、第二のステータ３２、３３と、コイル２４ａとから成る。これら各構成部材２２ａ、３２、３３、２４ａは、それぞれ円環状に形成されて、合成樹脂２１中に包埋されている。このうちの永久磁石２２ａは、全周に亙り軸方向（図７の左右方向）に着磁されており、着磁方向は全周に亙って変化しない。この永久磁石２２ａの軸方向一端面（図７の左端面）には第一のステータ３２の内周側基端部片側面を当接させ、この第一のステータ３２の先端部外周面を上記大径部１５ａの中間部内周面に、微小隙間３４を介して対向させている。又、上記永久磁石２２ａの軸方向他端面（図７の右端面）には第二のステータ３３の内周側基端部片側面を当接させ、この第二のステータ３３の先端部外周面を上記大径部１５ａの先端部（図７の右端部）内周面に、やはり微小隙間３４を介して対向させている。
【００１６】
上記第一、第二のステータ３２、３３の外周側先端部には、それぞれ切り欠き３５、３６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３５、３６並びに上記トーンホイール１３ａの大径部１５ａに形成した切り欠き３１、３１のピッチ（中心角ピッチ）は互いに等しい。又、第一、第二のステータ３２、３３に形成した切り欠き３５、３６の位相は互いに等しい。更に、上記永久磁石２２ａの外周面と第一、第二のステータ３２、３３の片側面とにより囲まれる部分にはコイル２４ａを設けている。従ってこのコイル２４ａには、上記各部材２２ａ、３２、３３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が惹起される。
【００１７】
尚、図示の構造では、外輪８の一部をナット７の周囲にまで延長している。そして、この外輪８の端部を塞ぐカバー１８ａの形状を単純化すると共に金属平板からの変形量を少なくする事で加工を容易にし、更にコネクタ３０ａをこのカバー１８ａから軸方向に突出させている。このカバー１８ａの外側面外周寄り部分には円筒形の嵌合部４４を設け、この嵌合部４４を上記外輪８に締め代を持って内嵌する事により、上記カバー１８ａを外輪８の内端開口部に固定している。
【００１８】
上述の様に構成される先発明に係る回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、トーンホイール１３ａを構成しセンサ２０ａの外周面が対向する大径部１５ａ部分の周速を速くする事ができる為、センサ２０ａの出力増大を図れる。しかも、上記センサ２０ａを構成するコイル２４ａの直径を大きくする必要がない為、このコイル２４ａを構成する導線の全長が長くならず、導線の抵抗増大による出力低下もない。更に、図７に示した構造では、トーンホイール１３ａの回転に伴って磁気抵抗が、第一のステータ３２の外周面と大径部１５ａの内周面との間、第二のステータ３３の外周面と大径部１５ａの内周面との間の２箇所位置で同時に変化する。この為、上記トーンホイール１３ａの回転に伴う磁気抵抗変化が大きくなり、上記センサ２０ａの出力をより一層増大させる事ができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した様な従来構造、或は上述した様な先発明に係る構造の様に、円環状のセンサ２０、２０ａを組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、以前から広く使用されていた様な、単なる棒状のセンサ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比べて、組み付け作業が面倒である。この理由は、互いに対向するセンサ２０、２０ａの周面の直径とトーンホイール１３、１３ａの周面の直径との差が小さい為である。即ち、何れの構造でも、センサ２０、２０ａの出力を十分に大きくする為には、センサ２０、２０ａとトーンホイール１３、１３ａとの間に存在する微小隙間２５、３４を小さくする必要がある。一般的にこの微小隙間２５、３４のラジアル方向に亙る厚さ寸法は１mm以下（例えば０．５mm程度）である。
【００２０】
回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを組み立てる際には、予め組み立てられた転がり軸受ユニットの内輪５にトーンホイール１３、１３ａを外嵌固定した後、やはり予めセンサ２０、２０ａを包埋した合成樹脂２１を保持したカバー１８、１８ａを、外輪８の開口端部に嵌合固定する。この嵌合固定作業の際、上記トーンホイール１３、１３ａの中心軸とカバー１８、１８ａの中心軸とを一致させないと、上記センサ２０、２０ａとトーンホイール１３、１３ａとを直径方向に亙って重畳させる事ができない。より具体的には、上記中心軸同士がラジアル方向にずれたり、或は互いに傾斜していた場合には、上記嵌合固定作業に伴ってセンサ２０、２０ａ（を包埋した合成樹脂２１）とトーンホイール１３、１３ａとが強くぶつかり合い、これら各部材２０、２０ａ（２１）、１３、１３ａを破損したり、或はトーンホイール１３、１３ａの取付位置を正規の位置からずらせてしまう。
【００２１】
各部材２０、２０ａ（２１）、１３、１３ａを破損した場合は勿論、トーンホイール１３、１３ａの取付位置がずれた場合でも、車輪の回転速度検出を正しく行なえなくなる。本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２２】
【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、前述した従来及び先発明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使用時に回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に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端部に固定された円筒状のトーンホイールと、円筒状の嵌合部を有し、この嵌合部を上記外輪の開口端部周面に嵌合させる事によりこの外輪の開口端部に固定されたカバーと、このカバーに保持された状態でその周面を上記トーンホイールの一部周面と対向させる円環状のセンサとを備える。
【００２３】
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、次の▲１▼▲２▼の要件を備える。
▲１▼ 上記嵌合部の周面のうちで上記外輪の開口端部周面と対向する周面部分は、先半部と基半部とで直径が異なり、先半部は上記開口端部周面に緩く嵌合し、基半部はこの開口端部周面と締め代を持って嵌合する。
▲２▼ 上記先半部の周面の直径と上記外輪の開口端部周面の直径との差を△1 とし、上記トーンホイールの一部周面の直径と上記センサの周面の直径との差を△2 とし、上記嵌合部の軸方向長さをＬ1 とし、上記トーンホイールの先端縁と上記センサの周面で先端の面取り状部分を除いた部分とが軸方向に亙って重畳する長さをＬ2 とし、上記嵌合部の先端部が上記センサの周面で上記面取り状部分を除いた部分の先端から突出する軸方向長さをＬ3 とし、上記外輪の開口端部周面の端縁部に形成した面取り部の軸方向長さをｃとした場合に、Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ＞０であり、且つ、｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２である。
【００２４】
【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、前述した従来構造若しくは先発明に係る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、センサとトーンホイールとを同心に組み合わせる作業を容易に行なえて、トーンホイールの取付位置を動かしたり、或はセンサやトーンホイールを破損する事がない。
【００２５】
即ち、嵌合部の周面の先半部を外輪の開口端部周面に緩く嵌合させる事で、トーンホイールとセンサとの心合わせを行なえる。言い換えれば、この先半部を、外輪の中心軸とカバーの中心軸とを一致させる為の案内部として使用できる。この心合わせ作業時には、カバーを強く押す必要がない為、カバーの微妙な位置合わせを容易に行なえる。上記先半部を外輪の開口端部周面に緩く嵌合させてトーンホイールとセンサとの心合わせを行なった後、上記カバーを外輪に向けて強く押せば、このカバーを上記外輪に対してしっかりと固定できる。この際、トーンホイールとセンサとがぶつかる恐れはない。
【００２６】
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、各部の寸法関係をＬ1 −Ｌ2 −ｃ＞０としたから、センサの周面で先端の面取り状部分を除いた部分がトーンホイールの内側に進入する以前に、上記先半部が外輪の内周面の面取り部よりも奥側に嵌合する。この為、上記先半部により外輪とカバーとの心合わせを図り、上記センサとトーンホイールとが衝合する事を有効に防止できる。但し、上記先半部を外輪の開口端部周面に緩く嵌合させただけの状態では、上記カバー及びこのカバーの内側に支持されたセンサが軸方向に傾斜する可能性がある。この傾斜が大きい場合には、そのまま嵌合作業を進めた場合に、上記センサとトーンホイールとが衝合する可能性がある。これに対して本発明の場合には、やはり各部の寸法関係を｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２にしたから、上記センサとトーンホイールとが衝合する程、上記カバーが外輪に対して傾斜する事がない。
【００２７】
【実施例】
図１は本発明の第一実施例を示している。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、センサ２０ａとトーンホイール１３ａとを同心に組み合わせる作業の容易化を図り、トーンホイール１３ａの取付位置を動かしたり、或はセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１）やトーンホイール１３ａの破損を防止する点にある。転がり軸受ユニット部分の構造及び作用に就いては前述した従来構造と同様であり、センサ２０ａ部分に就いては、構成部品の形状に就いて若干の相違はあるが、基本的にはやはり前述した先発明の構造及び作用と同様である。従って、転がり軸受ユニット部分及びセンサ２０ａ部分に就いては、同等部分に同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。尚、直径方向に亙る隙間等の寸法（△1 、△2 等）は、明瞭化の為、実際の場合よりも大きく描いている。
【００２８】
カバー１８ｂを外輪８の開口端部に嵌合固定すべく、このカバー１８ｂの外周寄り部分に形成した嵌合部３７の軸方向長さＬ1 を、本来このカバー１８ｂを外輪８に嵌合固定する為に必要とする長さよりも大きくしている。即ち、図示の実施例の場合には、上記カバー１８ｂを構成する円筒部４１の中間部外周面に、外向フランジ状の鍔部４２を形成しており、上記円筒部４１の一部でこの鍔部４２よりも先半寄り部分（図１の左寄り部分）を上記嵌合部３７としている。そして、この嵌合部３７の外周面の外径を、先半部３９と基半部４０とで異ならせている。即ち、先半部３９の外径Ｄ39は上記外輪８の開口端部で面取り部３８よりも奥側部分（図１の左側部分）の内径Ｒ8 よりも僅かに（次述する△1 分だけ）小さく（Ｄ39＜Ｒ8 ）している。従って上記先半部３９は、この開口端部に緩く嵌合自在である。これに対して、上記基半部４０の自由状態に於ける外径Ｄ40は、上記外輪８の開口端部の内径Ｒ8 よりも少し大きく（Ｄ40＞Ｒ8 ）して、この基半部４０をこの開口端部に締め代を持って嵌合自在としている。
【００２９】
更に、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、構成各部材の寸法を、次の（１）（２）式を満たす様に規制している。
尚、これら各式中の符号は、それぞれ次の部分の寸法を表している。
△1 ： 上記先半部３９の周面の直径である外径Ｄ39と、上記外輪８の開口端部周面の直径である内径Ｒ8 との差（Ｒ8 −Ｄ39）
△2 ： 前記トーンホイール１３ａの一部周面の直径である大径部１５ａの内径Ｒ15a と、前記センサ２０ａの周面の直径である外径Ｄ20a との差（Ｒ15a −Ｄ20a ）
Ｌ1 ： 上記嵌合部３７の軸方向長さ Ｌ2 ： 上記トーンホイール１３ａの先端縁と、上記センサ２０ａの周面で先端（図１の左端）の面取り状部分（断面が四分の一円弧の部分）を除いた部分とが軸方向に亙って重畳する長さ
Ｌ3 ： 上記嵌合部３７の先端部（図１の左端部）が上記センサ２０ａの周面で上記面取り状部分を除いた部分の先端から突出する軸方向長さ
ｃ ： 上記外輪８の開口端部周面の端縁部に形成した面取り部３８の軸方向長さ
【００３０】
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の製造時、センサ２０ａを包埋した合成樹脂２１を保持したカバー１８ｂを外輪８に嵌合固定する作業は、次の様にして行なう。先ず、上記嵌合部３７の周面の先半部３９を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合（軽嵌合）させる。この軽嵌合に基づき、トーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせが行なわれる。この心合わせ作業時には、カバー１８ｂを強く押す必要がない為、カバー１８ｂの微妙な位置合わせを容易に行なえる。上記先半部３９を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合させてトーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせを行なった後、上記カバー１８ｂを外輪８に向けて強く押せば、上記嵌合部３７の周面の基半部４０が上記外輪８の開口端部内周面に締め代を持って内嵌され、上記カバー１８ｂを上記外輪８に対してしっかりと固定できる。この様に基半部４０を上記開口端部内周面に内嵌する際には、既にトーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせが行なわれているので、トーンホイール１３ａとセンサ２０ａとがぶつかる恐れはない。
【００３１】
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、前記（１）式に示した様に、各部の寸法をＬ1 −Ｌ2 −ｃ＞０としたから、図２に示す様に、上記センサ２０ａの外周面で直径が変化しない部分がトーンホイール１３ａの大径部１５ａの内側に進入する以前に、上記先半部３９が外輪８の開口端部内周面の面取り部３８よりも奥側（図２の左側）に嵌合する。この為、上記先半部３９により外輪８とカバー１８ｂとの心合わせを図り、上記センサ２０ａとトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの先端縁（図２の右端縁）とが衝合する事を有効に防止できる。
【００３２】
尚、上記先半部３９を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合させただけの状態では、上記カバー１８ｂ及びこのカバー１８ｂの内側に合成樹脂２１を介して支持されたセンサ２０ａが軸方向に傾斜する可能性がある。この傾斜が大きい場合には、そのまま嵌合作業を進めると、上記センサ２０ａの先端部（上記面取り状部分を除いた部分の先端部）外周縁と上記大径部１５ａの先端縁とが衝合する可能性がある。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場合には、やはり各部の寸法関係を｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２にしたから、上記センサ２０ａの先端部外周縁とトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの先端縁とが衝合する程、上記カバー１８ｂが外輪に対して傾斜する事がない。
【００３３】
この点に就いて詳しく説明する。図２に示す様に、センサ２０ａの外周面で先端部の面取り状部分を除いた部分が上記大径部１５ａの内側に進入し始める瞬間の状態を考える。この状態で前記先半部３９の外周面と外輪８の開口端部内周面で面取り部３８を除いた部分とは、図２から明らかな通り、（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）なる軸方向長さ分、互いに対向する。この状態で上記先半部３９の外周面と外輪８の開口端部内周面との間には、△1 ／２なる厚さ寸法を有する微小隙間４３が、全周に亙って存在する事になる。
【００３４】
この状態で上記カバー１８ｂは上記微小隙間４３の存在に基づいて、外輪８及びカバー１８ｂの中心軸上の点Ｏを中心に、角度θ分だけ傾斜し得る。そしてこの点Ｏは、上記微小隙間４３の軸方向中間位置に存在する。言い換えればこの点Ｏは、上記微小隙間４３の両端から（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２だけ軸方向に外れた位置で、上記中心軸上に存在する。上記角度θは小さい為、θ≒ tanθである。又、上記説明から明らかな通り、 tanθ＝（△1 ／２）／｛（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝＝△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）である。そして、この傾斜に基づいて上記センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が直径方向（図２の上下方向）に変位する変位量は、やはり図２から明らかな通り、｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝となる。上記センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が上記大径部１５ａの先端縁に衝合しない様にする為には、この値が、前記トーンホイール１３ａの一部周面の直径である大径部１５ａの内径Ｒ15a （図１）と、前記センサ２０ａの周面の直径である外径Ｄ20a （図１）との差の半分である△2 ／２未満である必要がある。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、｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２である為、上記センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が上記大径部１５ａの先端縁に衝合しない。
【００３５】
尚、Ｌ3 の値は、図１に示す様に、センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が嵌合部３７の先端（図１の左端）よりも内側（図１の右側）に存在する場合に正の値となる様に定義されている。従って、図３に示す様に、センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が嵌合部３７の先端（図３の左端）よりも外側（図３の左側）に存在する場合には、Ｌ3 は負の値となる。そして、この図３に示す様な構造の場合には、Ｌ3 の絶対値と（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２とが足し合わされた長さ寸法に比例した分だけ、上記センサ２０ａの外周面で先端部の面取り状部分を除いた部分の先端部が直径方向（図３の上下方向）に変位する。この為、前記（２）式の左辺には絶対値の符号を付している。
【００３６】
次に、図４は本発明の第二実施例を示している。本実施例の場合には、案内部として機能する嵌合部３７の先半部３９の軸方向（図４の左右方向）に亙る長さ寸法Ｌ39を、（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）以下にしている。従って本実施例の場合には、センサ２０ａを包埋した合成樹脂２１を保持したカバー１８ｂを外輪８に嵌合固定する際に、センサ２０ａの外周面で先端部の面取り状部分を除いた部分の先端部がトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの内側に進入し始める以前に、上記嵌合部３７の基半部４０が外輪８の内周面で面取り部３８よりも奥側（図４の左側）部分に締まりばめによる嵌合を開始する。締まりばめによる嵌合が開始された後には、上記カバー１８ｂが外輪８に対して傾斜する事はない。従って本実施例の場合には、必ずしも前記（２）式による限定をする必要はないが、好ましくはこの（２）式による限定を加える。
【００３７】
但し、前記（１）式の限定は必要である。（１）式を満たさない場合には、先半部３９が外輪８の内周面の面取り部３８よりも奥側に嵌合する以前にセンサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分がトーンホイール１３ａの大径部１５ａの内側に進入する。従って、（１）式を満たさない場合には、上記センサ２０ａとトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの先端縁とが衝合する可能性がある。
【００３８】
上述した様に本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、嵌合部３７の寸法形状を工夫する事により、上記心合わせを行なわせる場合に、上記トーンホイール１３ａ及びセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１）を保護できるだけでなく、カバー１８ｂの保護も図れる。即ち、上記嵌合部３７の中心軸と外輪８の中心軸とが傾斜した状態のまま、この嵌合部３７を外輪８に押し込む事がなくなる為、この嵌合部３７の外周面が外輪８の開口部内周縁でかじられる事がなくなる。従って、嵌合部３７と外輪８との嵌め合い面に隙間が生じにくくなって、この嵌め合い面の水密性能が向上する。
【００３９】
尚、図示の各実施例は、前述の図７に示した先発明に係る構造の様に、トーンホイール１３ａの大径部１５ａの内周側にセンサ２０ａを配置した構造に本発明を適用した例を示した。但し、本発明は、やはり前述の図５〜６に示した従来構造の様に、トーンホイール１３の小径部１４の外周側にセンサ２０を配置する構造にも適用できる。尚、カバー１８ｂに形成した嵌合部３７を外輪８の開口端部内周面に内嵌するだけでなく、前述の図５〜６に示した従来構造の様に、嵌合部３７を外輪８の開口端部外周面に外嵌する構造を採用する事もできる。この場合には、嵌合部３７の先半部３９の内径を上記外輪８の開口端部の外径よりも僅かに大きくし、基半部４０の内径をこの外輪８の開口端部の外径よりも少し小さくする。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、センサとトーンホイールとを同心に組み合わせる作業を容易に行なえて、トーンホイールの取付位置を正規位置からずらせたり、或はセンサやトーンホイールを破損する事がない。特に、（自動車メーカーの工場ではなく）ディーラーの整備工場で行なう修理等でセンサとトーンホイールとを同心に組み合わせる作業は、必ずしもこの作業に熟練した者が行なうとは限らない。本発明によれば、この様な場合でも、上記不都合の発生を防止できる。勿論、自動車メーカーの工場で熟練した作業者が行なう場合でも、作業時間の短縮に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す、図７と同様の図。
【図２】本発明の作用を説明する為の第１例を示す、図７と同様の図。
【図３】同第２例を示す、図７と同様の図。
【図４】本発明の第二実施例を示す、図７と同様の図。
【図５】従来構造の１例を示す断面図。
【図６】図５のＡ部拡大図。
【図７】先発明に係る構造を示す、図６と同様の図。
【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、１４ａ 小径部
１５、１５ａ 大径部
１６、１６ａ 段部
１７ 透孔
１８、１８ａ、１８ｂ カバー
１９ 円筒部
２０、２０ａ 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、３０ａ コネクタ
３１ 切り欠き
３２ 第一のステータ
３３ 第二のステータ
３４ 微小隙間
３５、３６ 切り欠き
３７ 嵌合部
３８ 面取り部
３９ 先半部
４０ 基半部
４１ 円筒部
４２ 鍔部
４３ 微小隙間
４４ 嵌合部
【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。トーンホイール及びセンサの種類に就いては従来から種々知られている。このうちで、トーンホイールとして磁性材製のものを使用し、このトーンホイールの回転に応じてセンサを構成するコイルに惹起される電圧を変化させる、所謂パッシブ型のものが、高価な構成部品を使用しない事から、広く使用されている。又、この様なパッシブ型の回転速度検出装置に於いて、センサの出力を大きくすべく、このセンサを円環状に構成する事も、例えば発明協会公開技報９４−１６０５１に記載されている様に、従来から知られている。
【０００３】
図５〜６は、この公開技報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。内輪相当部材を構成するハブ１の軸方向外側（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、各図の左側）端部外周面には、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、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の軸方向内側（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、各図の右側）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５〜６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筒状に形成されている。このトーンホイール１３は、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５〜６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、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、上記透孔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。
【００１２】
上記センサ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が、外輪８の開口端部には、元々円環状の空間が存在する。従って、上記センサ２０を限られた空間に設置可能にし、しかもこのセンサ２０の出力を十分に大きくして、ハブ１と共に回転する車輪の回転速度検出を確実に行なえる。即ち、上記センサ２０を構成する永久磁石２２、ステータ２３、及びコイル２４は、それぞれトーンホイール１３の全周を囲む円環状に形成されている。そして、上記永久磁石２２から出る磁束を、上記ステータ２３の全周に亙って流す様にしている為、このステータ２３の内部を流れる磁束の量を、このステータ２３全体として十分に多くできる。従って、このステータ２３を通過する磁束の密度変化に対応する、上記コイル２４の電圧変化を大きくできる。
【００１３】
【先発明の説明】
上述の様に構成され作用する、従来から知られた円環状のセンサ２０を備えた回転速度検出装置の場合には、それ以前から知られた棒状のセンサを使用した構造のものに比べて大きな出力を得られる。更に、小型の自動車に組み付け可能な小型の構造で、しかもセンサの出力を十分に確保する為の構造として、例えば図７に示す様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットも考えられている（基本構造に関しては特願平７−１３３６０１号に詳しく記載）。
【００１４】
この先発明に係る構造では、センサ２０ａと共に回転速度検出装置を構成するトーンホイール１３ａは、鋼板等の磁性金属板により全体を円筒状に形成されている。そして、小径部１４ａの内端縁（図７の右端縁）と大径部１５ａの外端縁（図７の左端縁）とを段部１６ａで連続させた、クランク型の断面形状を有する。この様なトーンホイール１３ａは、上記小径部１４ａを内輪５の内端部に外嵌する事により、この内輪５に固定している。又、この様にトーンホイール１３ａを内輪５に固定した状態で、上記大径部１５ａは、上記内輪５を抑え付ける為のナット７の周囲に位置する。この大径部１５ａには複数の切り欠き３１、３１を、円周方向に亙って等間隔に形成している。勿論、円周方向に隣り合う切り欠き３１、３１同士の間には、磁性材製の舌片が存在する。従って、上記大径部１５ａは櫛歯状に形成されている。
【００１５】
又、上記センサ２０ａは、永久磁石２２ａと、それぞれが磁性金属板により断面Ｌ字形に形成された第一、第二のステータ３２、３３と、コイル２４ａとから成る。これら各構成部材２２ａ、３２、３３、２４ａは、それぞれ円環状に形成されて、合成樹脂２１中に包埋されている。このうちの永久磁石２２ａは、全周に亙り軸方向（図７の左右方向）に着磁されており、着磁方向は全周に亙って変化しない。この永久磁石２２ａの軸方向一端面（図７の左端面）には第一のステータ３２の内周側基端部片側面を当接させ、この第一のステータ３２の先端部外周面を上記大径部１５ａの中間部内周面に、微小隙間３４を介して対向させている。又、上記永久磁石２２ａの軸方向他端面（図７の右端面）には第二のステータ３３の内周側基端部片側面を当接させ、この第二のステータ３３の先端部外周面を上記大径部１５ａの先端部（図７の右端部）内周面に、やはり微小隙間３４を介して対向させている。
【００１６】
上記第一、第二のステータ３２、３３の外周側先端部には、それぞれ切り欠き３５、３６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３５、３６並びに上記トーンホイール１３ａの大径部１５ａに形成した切り欠き３１、３１のピッチ（中心角ピッチ）は互いに等しい。又、第一、第二のステータ３２、３３に形成した切り欠き３５、３６の位相は互いに等しい。更に、上記永久磁石２２ａの外周面と第一、第二のステータ３２、３３の片側面とにより囲まれる部分にはコイル２４ａを設けている。従ってこのコイル２４ａには、上記各部材２２ａ、３２、３３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が惹起される。
【００１７】
尚、図示の構造では、外輪８の一部をナット７の周囲にまで延長している。そして、この外輪８の端部を塞ぐカバー１８ａの形状を単純化すると共に金属平板からの変形量を少なくする事で加工を容易にし、更にコネクタ３０ａをこのカバー１８ａから軸方向に突出させている。このカバー１８ａの外側面外周寄り部分には円筒形の嵌合部４４を設け、この嵌合部４４を上記外輪８に締め代を持って内嵌する事により、上記カバー１８ａを外輪８の内端開口部に固定している。
【００１８】
上述の様に構成される先発明に係る回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、トーンホイール１３ａを構成しセンサ２０ａの外周面が対向する大径部１５ａ部分の周速を速くする事ができる為、センサ２０ａの出力増大を図れる。しかも、上記センサ２０ａを構成するコイル２４ａの直径を大きくする必要がない為、このコイル２４ａを構成する導線の全長が長くならず、導線の抵抗増大による出力低下もない。更に、図７に示した構造では、トーンホイール１３ａの回転に伴って磁気抵抗が、第一のステータ３２の外周面と大径部１５ａの内周面との間、第二のステータ３３の外周面と大径部１５ａの内周面との間の２箇所位置で同時に変化する。この為、上記トーンホイール１３ａの回転に伴う磁気抵抗変化が大きくなり、上記センサ２０ａの出力をより一層増大させる事ができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した様な従来構造、或は上述した様な先発明に係る構造の様に、円環状のセンサ２０、２０ａを組み込んだ回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、以前から広く使用されていた様な、単なる棒状のセンサ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比べて、組み付け作業が面倒である。この理由は、互いに対向するセンサ２０、２０ａの周面の直径とトーンホイール１３、１３ａの周面の直径との差が小さい為である。即ち、何れの構造でも、センサ２０、２０ａの出力を十分に大きくする為には、センサ２０、２０ａとトーンホイール１３、１３ａとの間に存在する微小隙間２５、３４を小さくする必要がある。一般的にこの微小隙間２５、３４のラジアル方向に亙る厚さ寸法は１mm以下（例えば０．５mm程度）である。
【００２０】
回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを組み立てる際には、予め組み立てられた転がり軸受ユニットの内輪５にトーンホイール１３、１３ａを外嵌固定した後、やはり予めセンサ２０、２０ａを包埋した合成樹脂２１を保持したカバー１８、１８ａを、外輪８の開口端部に嵌合固定する。この嵌合固定作業の際、上記トーンホイール１３、１３ａの中心軸とカバー１８、１８ａの中心軸とを一致させないと、上記センサ２０、２０ａとトーンホイール１３、１３ａとを直径方向に亙って重畳させる事ができない。より具体的には、上記中心軸同士がラジアル方向にずれたり、或は互いに傾斜していた場合には、上記嵌合固定作業に伴ってセンサ２０、２０ａ（を包埋した合成樹脂２１）とトーンホイール１３、１３ａとが強くぶつかり合い、これら各部材２０、２０ａ（２１）、１３、１３ａを破損したり、或はトーンホイール１３、１３ａの取付位置を正規の位置からずらせてしまう。
【００２１】
各部材２０、２０ａ（２１）、１３、１３ａを破損した場合は勿論、トーンホイール１３、１３ａの取付位置がずれた場合でも、車輪の回転速度検出を正しく行なえなくなる。本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００２２】
【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、前述した従来及び先発明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使用時に回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に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端部に固定された円筒状のトーンホイールと、円筒状の嵌合部を有し、この嵌合部を上記外輪の開口端部周面に嵌合させる事によりこの外輪の開口端部に固定されたカバーと、このカバーに保持された状態でその周面を上記トーンホイールの一部周面と対向させる円環状のセンサとを備える。
【００２３】
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、次の▲１▼▲２▼の要件を備える。
▲１▼ 上記嵌合部の周面のうちで上記外輪の開口端部周面と対向する周面部分は、先半部と基半部とで直径が異なり、先半部は上記開口端部周面に緩く嵌合し、基半部はこの開口端部周面と締め代を持って嵌合する。
▲２▼ 上記先半部の周面の直径と上記外輪の開口端部周面の直径との差を△1 とし、上記トーンホイールの一部周面の直径と上記センサの周面の直径との差を△2 とし、上記嵌合部の軸方向長さをＬ1 とし、上記トーンホイールの先端縁と上記センサの周面で先端の面取り状部分を除いた部分とが軸方向に亙って重畳する長さをＬ2 とし、上記嵌合部の先端部が上記センサの周面で上記面取り状部分を除いた部分の先端から突出する軸方向長さをＬ3 とし、上記外輪の開口端部周面の端縁部に形成した面取り部の軸方向長さをｃとした場合に、Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ＞０であり、且つ、｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２である。
【００２４】
【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、前述した従来構造若しくは先発明に係る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、センサとトーンホイールとを同心に組み合わせる作業を容易に行なえて、トーンホイールの取付位置を動かしたり、或はセンサやトーンホイールを破損する事がない。
【００２５】
即ち、嵌合部の周面の先半部を外輪の開口端部周面に緩く嵌合させる事で、トーンホイールとセンサとの心合わせを行なえる。言い換えれば、この先半部を、外輪の中心軸とカバーの中心軸とを一致させる為の案内部として使用できる。この心合わせ作業時には、カバーを強く押す必要がない為、カバーの微妙な位置合わせを容易に行なえる。上記先半部を外輪の開口端部周面に緩く嵌合させてトーンホイールとセンサとの心合わせを行なった後、上記カバーを外輪に向けて強く押せば、このカバーを上記外輪に対してしっかりと固定できる。この際、トーンホイールとセンサとがぶつかる恐れはない。
【００２６】
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、各部の寸法関係をＬ1 −Ｌ2 −ｃ＞０としたから、センサの周面で先端の面取り状部分を除いた部分がトーンホイールの内側に進入する以前に、上記先半部が外輪の内周面の面取り部よりも奥側に嵌合する。この為、上記先半部により外輪とカバーとの心合わせを図り、上記センサとトーンホイールとが衝合する事を有効に防止できる。但し、上記先半部を外輪の開口端部周面に緩く嵌合させただけの状態では、上記カバー及びこのカバーの内側に支持されたセンサが軸方向に傾斜する可能性がある。この傾斜が大きい場合には、そのまま嵌合作業を進めた場合に、上記センサとトーンホイールとが衝合する可能性がある。これに対して本発明の場合には、やはり各部の寸法関係を｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２にしたから、上記センサとトーンホイールとが衝合する程、上記カバーが外輪に対して傾斜する事がない。
【００２７】
【実施例】
図１は本発明の第一実施例を示している。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、センサ２０ａとトーンホイール１３ａとを同心に組み合わせる作業の容易化を図り、トーンホイール１３ａの取付位置を動かしたり、或はセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１）やトーンホイール１３ａの破損を防止する点にある。転がり軸受ユニット部分の構造及び作用に就いては前述した従来構造と同様であり、センサ２０ａ部分に就いては、構成部品の形状に就いて若干の相違はあるが、基本的にはやはり前述した先発明の構造及び作用と同様である。従って、転がり軸受ユニット部分及びセンサ２０ａ部分に就いては、同等部分に同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。尚、直径方向に亙る隙間等の寸法（△1 、△2 等）は、明瞭化の為、実際の場合よりも大きく描いている。
【００２８】
カバー１８ｂを外輪８の開口端部に嵌合固定すべく、このカバー１８ｂの外周寄り部分に形成した嵌合部３７の軸方向長さＬ1 を、本来このカバー１８ｂを外輪８に嵌合固定する為に必要とする長さよりも大きくしている。即ち、図示の実施例の場合には、上記カバー１８ｂを構成する円筒部４１の中間部外周面に、外向フランジ状の鍔部４２を形成しており、上記円筒部４１の一部でこの鍔部４２よりも先半寄り部分（図１の左寄り部分）を上記嵌合部３７としている。そして、この嵌合部３７の外周面の外径を、先半部３９と基半部４０とで異ならせている。即ち、先半部３９の外径Ｄ39は上記外輪８の開口端部で面取り部３８よりも奥側部分（図１の左側部分）の内径Ｒ8 よりも僅かに（次述する△1 分だけ）小さく（Ｄ39＜Ｒ8 ）している。従って上記先半部３９は、この開口端部に緩く嵌合自在である。これに対して、上記基半部４０の自由状態に於ける外径Ｄ40は、上記外輪８の開口端部の内径Ｒ8 よりも少し大きく（Ｄ40＞Ｒ8 ）して、この基半部４０をこの開口端部に締め代を持って嵌合自在としている。
【００２９】
更に、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、構成各部材の寸法を、次の（１）（２）式を満たす様に規制している。
△1 ： 上記先半部３９の周面の直径である外径Ｄ39と、上記外輪８の開口端部周面の直径である内径Ｒ8 との差（Ｒ8 −Ｄ39）
△2 ： 前記トーンホイール１３ａの一部周面の直径である大径部１５ａの内径Ｒ15a と、前記センサ２０ａの周面の直径である外径Ｄ20a との差（Ｒ15a −Ｄ20a ）
Ｌ1 ： 上記嵌合部３７の軸方向長さ Ｌ2 ： 上記トーンホイール１３ａの先端縁と、上記センサ２０ａの周面で先端（図１の左端）の面取り状部分（断面が四分の一円弧の部分）を除いた部分とが軸方向に亙って重畳する長さ
Ｌ3 ： 上記嵌合部３７の先端部（図１の左端部）が上記センサ２０ａの周面で上記面取り状部分を除いた部分の先端から突出する軸方向長さ
ｃ ： 上記外輪８の開口端部周面の端縁部に形成した面取り部３８の軸方向長さ
【００３０】
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の製造時、センサ２０ａを包埋した合成樹脂２１を保持したカバー１８ｂを外輪８に嵌合固定する作業は、次の様にして行なう。先ず、上記嵌合部３７の周面の先半部３９を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合（軽嵌合）させる。この軽嵌合に基づき、トーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせが行なわれる。この心合わせ作業時には、カバー１８ｂを強く押す必要がない為、カバー１８ｂの微妙な位置合わせを容易に行なえる。上記先半部３９を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合させてトーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせを行なった後、上記カバー１８ｂを外輪８に向けて強く押せば、上記嵌合部３７の周面の基半部４０が上記外輪８の開口端部内周面に締め代を持って内嵌され、上記カバー１８ｂを上記外輪８に対してしっかりと固定できる。この様に基半部４０を上記開口端部内周面に内嵌する際には、既にトーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせが行なわれているので、トーンホイール１３ａとセンサ２０ａとがぶつかる恐れはない。
【００３１】
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、前記（１）式に示した様に、各部の寸法をＬ1 −Ｌ2 −ｃ＞０としたから、図２に示す様に、上記センサ２０ａの外周面で直径が変化しない部分がトーンホイール１３ａの大径部１５ａの内側に進入する以前に、上記先半部３９が外輪８の開口端部内周面の面取り部３８よりも奥側（図２の左側）に嵌合する。この為、上記先半部３９により外輪８とカバー１８ｂとの心合わせを図り、上記センサ２０ａとトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの先端縁（図２の右端縁）とが衝合する事を有効に防止できる。
【００３２】
尚、上記先半部３９を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合させただけの状態では、上記カバー１８ｂ及びこのカバー１８ｂの内側に合成樹脂２１を介して支持されたセンサ２０ａが軸方向に傾斜する可能性がある。この傾斜が大きい場合には、そのまま嵌合作業を進めると、上記センサ２０ａの先端部（上記面取り状部分を除いた部分の先端部）外周縁と上記大径部１５ａの先端縁とが衝合する可能性がある。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場合には、やはり各部の寸法関係を｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２にしたから、上記センサ２０ａの先端部外周縁とトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの先端縁とが衝合する程、上記カバー１８ｂが外輪に対して傾斜する事がない。
【００３３】
この点に就いて詳しく説明する。図２に示す様に、センサ２０ａの外周面で先端部の面取り状部分を除いた部分が上記大径部１５ａの内側に進入し始める瞬間の状態を考える。この状態で前記先半部３９の外周面と外輪８の開口端部内周面で面取り部３８を除いた部分とは、図２から明らかな通り、（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）なる軸方向長さ分、互いに対向する。この状態で上記先半部３９の外周面と外輪８の開口端部内周面との間には、△1 ／２なる厚さ寸法を有する微小隙間４３が、全周に亙って存在する事になる。
【００３４】
この状態で上記カバー１８ｂは上記微小隙間４３の存在に基づいて、外輪８及びカバー１８ｂの中心軸上の点Ｏを中心に、角度θ分だけ傾斜し得る。そしてこの点Ｏは、上記微小隙間４３の軸方向中間位置に存在する。言い換えればこの点Ｏは、上記微小隙間４３の両端から（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２だけ軸方向に外れた位置で、上記中心軸上に存在する。上記角度θは小さい為、θ≒ tanθである。又、上記説明から明らかな通り、 tanθ＝（△1 ／２）／｛（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝＝△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）である。そして、この傾斜に基づいて上記センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が直径方向（図２の上下方向）に変位する変位量は、やはり図２から明らかな通り、｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝となる。上記センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が上記大径部１５ａの先端縁に衝合しない様にする為には、この値が、前記トーンホイール１３ａの一部周面の直径である大径部１５ａの内径Ｒ15a （図１）と、前記センサ２０ａの周面の直径である外径Ｄ20a （図１）との差の半分である△2 ／２未満である必要がある。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、｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２である為、上記センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が上記大径部１５ａの先端縁に衝合しない。
【００３５】
尚、Ｌ3 の値は、図１に示す様に、センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が嵌合部３７の先端（図１の左端）よりも内側（図１の右側）に存在する場合に正の値となる様に定義されている。従って、図３に示す様に、センサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分の先端部が嵌合部３７の先端（図３の左端）よりも外側（図３の左側）に存在する場合には、Ｌ3 は負の値となる。そして、この図３に示す様な構造の場合には、Ｌ3 の絶対値と（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２とが足し合わされた長さ寸法に比例した分だけ、上記センサ２０ａの外周面で先端部の面取り状部分を除いた部分の先端部が直径方向（図３の上下方向）に変位する。この為、前記（２）式の左辺には絶対値の符号を付している。
【００３６】
次に、図４は本発明の第二実施例を示している。本実施例の場合には、案内部として機能する嵌合部３７の先半部３９の軸方向（図４の左右方向）に亙る長さ寸法Ｌ39を、（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）以下にしている。従って本実施例の場合には、センサ２０ａを包埋した合成樹脂２１を保持したカバー１８ｂを外輪８に嵌合固定する際に、センサ２０ａの外周面で先端部の面取り状部分を除いた部分の先端部がトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの内側に進入し始める以前に、上記嵌合部３７の基半部４０が外輪８の内周面で面取り部３８よりも奥側（図４の左側）部分に締まりばめによる嵌合を開始する。締まりばめによる嵌合が開始された後には、上記カバー１８ｂが外輪８に対して傾斜する事はない。従って本実施例の場合には、必ずしも前記（２）式による限定をする必要はないが、好ましくはこの（２）式による限定を加える。
【００３７】
但し、前記（１）式の限定は必要である。（１）式を満たさない場合には、先半部３９が外輪８の内周面の面取り部３８よりも奥側に嵌合する以前にセンサ２０ａの外周面で先端の面取り状部分を除いた部分がトーンホイール１３ａの大径部１５ａの内側に進入する。従って、（１）式を満たさない場合には、上記センサ２０ａとトーンホイール１３ａを構成する大径部１５ａの先端縁とが衝合する可能性がある。
【００３８】
上述した様に本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、嵌合部３７の寸法形状を工夫する事により、上記心合わせを行なわせる場合に、上記トーンホイール１３ａ及びセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１）を保護できるだけでなく、カバー１８ｂの保護も図れる。即ち、上記嵌合部３７の中心軸と外輪８の中心軸とが傾斜した状態のまま、この嵌合部３７を外輪８に押し込む事がなくなる為、この嵌合部３７の外周面が外輪８の開口部内周縁でかじられる事がなくなる。従って、嵌合部３７と外輪８との嵌め合い面に隙間が生じにくくなって、この嵌め合い面の水密性能が向上する。
【００３９】
尚、図示の各実施例は、前述の図７に示した先発明に係る構造の様に、トーンホイール１３ａの大径部１５ａの内周側にセンサ２０ａを配置した構造に本発明を適用した例を示した。但し、本発明は、やはり前述の図５〜６に示した従来構造の様に、トーンホイール１３の小径部１４の外周側にセンサ２０を配置する構造にも適用できる。尚、カバー１８ｂに形成した嵌合部３７を外輪８の開口端部内周面に内嵌するだけでなく、前述の図５〜６に示した従来構造の様に、嵌合部３７を外輪８の開口端部外周面に外嵌する構造を採用する事もできる。この場合には、嵌合部３７の先半部３９の内径を上記外輪８の開口端部の外径よりも僅かに大きくし、基半部４０の内径をこの外輪８の開口端部の外径よりも少し小さくする。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、以上に述べた通り構成され作用するので、センサとトーンホイールとを同心に組み合わせる作業を容易に行なえて、トーンホイールの取付位置を正規位置からずらせたり、或はセンサやトーンホイールを破損する事がない。特に、（自動車メーカーの工場ではなく）ディーラーの整備工場で行なう修理等でセンサとトーンホイールとを同心に組み合わせる作業は、必ずしもこの作業に熟練した者が行なうとは限らない。本発明によれば、この様な場合でも、上記不都合の発生を防止できる。勿論、自動車メーカーの工場で熟練した作業者が行なう場合でも、作業時間の短縮に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例を示す、図７と同様の図。
【図２】本発明の作用を説明する為の第１例を示す、図７と同様の図。
【図３】同第２例を示す、図７と同様の図。
【図４】本発明の第二実施例を示す、図７と同様の図。
【図５】従来構造の１例を示す断面図。
【図６】図５のＡ部拡大図。
【図７】先発明に係る構造を示す、図６と同様の図。
【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、１４ａ 小径部
１５、１５ａ 大径部
１６、１６ａ 段部
１７ 透孔
１８、１８ａ、１８ｂ カバー
１９ 円筒部
２０、２０ａ 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、３０ａ コネクタ
３１ 切り欠き
３２ 第一のステータ
３３ 第二のステータ
３４ 微小隙間
３５、３６ 切り欠き
３７ 嵌合部
３８ 面取り部
３９ 先半部
４０ 基半部
４１ 円筒部
４２ 鍔部
４３ 微小隙間
４４ 嵌合部
Claims (2)
- 内周面に外輪軌道を有し使用時に回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に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端部に固定された円筒状のトーンホイールと、円筒状の嵌合部を有し、この嵌合部を上記外輪の開口端部周面に嵌合させる事によりこの外輪の開口端部に固定されたカバーと、このカバーに保持された状態でその周面を上記トーンホイールの一部周面と対向させる円環状のセンサとを備える回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いて、次の▲１▼▲２▼の要件を備え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。
▲１▼ 上記嵌合部の周面のうちで上記外輪の開口端部周面と対向する周面部分は、先半部と基半部とで直径が異なり、先半部は上記開口端部周面に緩く嵌合し、基半部はこの開口端部周面と締め代を持って嵌合する。
▲２▼ 上記先半部の周面の直径と上記外輪の開口端部周面の直径との差を△1 とし、上記トーンホイールの一部周面の直径と上記センサの周面の直径との差を△2 とし、上記嵌合部の軸方向長さをＬ1 とし、上記トーンホイールの先端縁と上記センサの周面で先端の面取り状部分を除いた部分とが軸方向に亙って重畳する長さをＬ2 とし、上記嵌合部の先端部が上記センサの周面で上記面取り状部分を除いた部分の先端から突出する軸方向長さをＬ3 とし、上記外輪の開口端部周面の端縁部に形成した面取り部の軸方向長さをｃとした場合に、Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ＞０であり、且つ、｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２である。 - 先半部の長さ寸法を（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）以下にする事により、｜｛Ｌ3 −（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）／２｝・｛△1 ／（Ｌ1 −Ｌ2 −ｃ）｝｜＜△2 ／２の要件を満たす必要をなくした、請求項１に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP16168395A JP3700202B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット |
| DE69634353T DE69634353T2 (de) | 1995-03-16 | 1996-03-15 | Wälzlagereinheit mit Drehgeschwindigkeitssensor |
| US08/616,755 US5670874A (en) | 1995-03-16 | 1996-03-15 | Rolling bearing unit with rotating speed sensor having peripherally facing annular tone wheel and sensor |
| EP96104135A EP0751311B1 (en) | 1995-03-16 | 1996-03-15 | Rolling bearing unit with rotating speed sensor |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16168395A JP3700202B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0915253A JPH0915253A (ja) | 1997-01-17 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3700202B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2010151279A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Ntn Corp | 回転速度検出装置付き車輪用軸受装置 |
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1995
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| JPH0915253A (ja) | 1997-01-17 |
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