JP3704736B2 - 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６〜７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の幅方向外側（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の幅方向内側（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６〜７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、検出用円筒部である小径部１４と固定用円筒部である大径部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、回転側除肉部である複数の透孔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６〜７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、固定側除肉部である複数の切り欠き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。尚、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８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７−２９５６０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、固定用円筒部である小径部１４ａの内端縁と検出用円筒部である大径部１５ａの外端縁とを段部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で、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。回転側除肉部である複数の切り欠き３１、３１は上記大径部１５ａに、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。尚、回転側除肉部は、上記大径部１５ａの少なくとも内周面に設けられていれば足りる。従って、上記大径部１５ａの内周面に内歯歯車状の凹凸を形成し、このうちの凹部を回転側除肉部とする事もできる。又、図６〜７に示した従来構造の様な透孔１７、１７を形成して回転側除肉部とする事もできる。
【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２１ａ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８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８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８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８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、それぞれが固定側除肉部である切り欠き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、これら各部材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を上記コイル２４ａに惹起させる様にしている。
【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４５を設け、この嵌合部４５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、この面からセンサ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８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、予め造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、２１ａ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、２１ａ）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、２１ａ）、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、２１ａ）、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何れも、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、上記内周面と対向する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、円周方向に亙る磁気特性を交互に且つ等間隔に変化させた円環状のトーンホイールと、上記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検出部を上記トーンホイールの被検出部とラジアル方向に対向させているセンサとを備える。
【００２３】
特に、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に於いては、上記センサを合成樹脂中に包埋し、この合成樹脂の先端部周面に、上記トーンホイールとセンサとをラジアル方向に対向させる為の案内となるガイド部を設けている。
【００２４】
又、請求項２に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記カバーに設けられて上記外輪の開口端部内周面に嵌合する嵌合部の周面のうちで、この外輪の開口端部周面と対向する周面は、先半部と基半部とで直径が異なる。そして、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。
【００２５】
【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。
【００２６】
即ち、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の場合には、上記センサを包埋した合成樹脂の先端部周面に設けられたガイド部により、このセンサの検出部を上記トーンホイールの被検出部とラジアル方向に対向させる作業を容易に行なえる。又、請求項２に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、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。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だけでなく、センサとトーンホイールとがぶつかった場合でもこれらが破損する事がない。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。
【００２７】
【実施例】
図１は、本発明に関する参考例の第１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１３ｂ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１３ｂ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２１ａ）やトーンホイール１３ｂ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、やはり前述した先発明に係る構造と同様である。この為、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、本例の特徴であるガイド部３７を設けたトーンホイール１３ｂ部分を中心に説明する。
【００２８】
上記トーンホイール１３ｂは、鋼板等の磁性金属板に絞り加工、プレス加工等の塑性加工を施す事により、断面クランク型で全体を円環状（円筒状）に形成している。即ち、このトーンホイール１３ｂは、固定用円筒部である小径部１４ａと、検出用円筒部である大径部１５ａと、これら小径部１４ａ及び大径部１５ａの端縁同士を連続させる段部１６ａとを備える。特に、本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを構成するトーンホイール１３ｂの場合には、上記大径部１５ａの先端部を更に大径にすると共に、この大径となった部分とその他の部分とを傾斜部により連続させて、ラッパ状のガイド部３７としている。
【００２９】
上記大径部１５ａの過半部でこのガイド部３７を除く部分の内径は、上記センサ２０ａの外径よりも少し大きくして、この大径部１５ａの内周面と上記センサ２０ａの外周面との間に、ラジアル方向に亙る厚さ寸法が１mm以下である微小隙間３４を形成している。一方、上記ガイド部３７の開口部の内径は、上記センサ２０ａの外径よりも十分に大きくして、このセンサ２０ａをガイド部３７の開口部内に容易に挿入できる様にしている。尚、上記大径部１５ａに形成する回転側除肉部は、軸方向に長い長矩形の透孔１７、１７としている。これは、上記ガイド部３７の開口部を全周に亙って連続した形状にし、この開口部の剛性を確保する為である。
【００３０】
上述の様に構成される本例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２０ａとトーンホイール１３ｂ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１３ｂ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２１ａ）やトーンホイール１３ｂを破損する事がない。即ち、このトーンホイール１３ｂの先端部に形成したラッパ状のガイド部３７により、上記トーンホイール１３ｂの径部１５ａの内側にセンサ２０ａを包埋した合成樹脂２１ａを容易に挿入する事ができて、このセンサ２０ａの検出部を上記トーンホイール１３ｂの大径部１５ａとラジアル方向に対向させる作業を容易に行なえる。従って、センサ２０ａとトーンホイール１３ｂとを同心に組み合わせる作業時に、これらセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１ａ）やトーンホイール１３ｂを破損したり、或はこのトーンホイール１３ｂの取付位置をずらせたりする事がなくなる。
【００３１】
特に、図示の参考例の場合には、上記トーンホイール１３ｂを構成する金属板の一部を、小径部１４ａ側端縁部で１８０度折り返し、更にその先端部を直径方向内方に向け９０度折り曲げて、内向フランジ状の鍔部３８としている。上記トーンホイール１３ｂを内輪５に支持するには、この鍔部３８の片側面（車両の幅方向外側面で、図１の左側面）が上記内輪５の端面に突き当たる迄、小径部１４ａを内輪５の端部に押し込む。上記鍔部３８を含むトーンホイール１３ｂの形状寸法は、各個に異なる事なく総て同じに形成される為、上述の様に鍔部３８の片側面を内輪５の端面に突き当てる事で、この内輪５に対する上記トーンホイール１３ｂの位置決めが図られる。そして、この様にして内輪５にトーンホイール１３ｂを装着した後、このトーンホイール１３ｂにカバー１８ａ等の他の部材が突き当たっても、このトーンホイール１３ｂの取付位置がずれる事がなくなる。尚、小径部１４ａを内輪５の端部に押し込む際、押し込み用治具の押圧面を上記鍔部３８の他側面（図１の右側面）に突き当てれば、上記トーンホイール１３ｂを傷める事なく、押し込み作業を行なえる。
【００３２】
又、上記鍔部３８の片側面をトーンホイール１３ｂの中心軸に対して直角に仕上げる事で、このトーンホイール１３ｂの振れ回り精度を確保できる。即ち、上記中心軸に対して上記片側面を正しく直角にする事は、塑性加工装置の調整により容易に行なえる。又、上記内輪５の端面外周縁を結ぶ平面をこの内輪５の中心軸に対して直角にする事も、内輪５の製造装置の調整により容易に行なえる（一般的な内輪では正確に直角とされている）。そして、これら両部分の直角が確保されてさえいれば、上記片側面を内輪５の端面に突き当てた状態で、上記トーンホイール１３ｂの中心軸と内輪５の中心軸とが正確に一致する。従って、この内輪５の回転に伴って上記トーンホイール１３ｂの大径部１５ａが振れ回る（周面が直径方向に変位する）事がなくなる。この結果、センサ２０ａの出力が安定する。
【００３３】
更に、図示の参考例の場合には、上記センサ２０ａを構成するコイル２４ａのボビン２９ａの内外両側面に、それぞれ少なくとも１個の突部３９、４０を形成し、これら各突部３９、４０をそれぞれ、第一、第二のステータ３２、３３に形成した通孔４１、４２に挿入している。そして、これら各突部３９、４０と通孔４１、４２との係合により、上記第一、第二のステータ３２、３３に形成した切り欠き３５、３６の位相を一致させている。尚、上記コイル２４ａを構成すべく、上記ボビン２９ａに巻回した導線の端部は、このボビン２９ａの内側面側に形成した突部４０を通じて取り出され、前記カバー１８ａの内側面側に固設したコネクタ３０ａの端子に接続されている。尚、本例の場合には、トーンホイール１３ｂの先端部に設けたガイド部３７に、円周方向に連続する部分（リム部）を設けているが、このリム部と第二のステータ３３の外周面との距離は十分に大きくしている。従って、上記第二のステータ３３からリム部には磁束が殆ど流れず、特にこのリム部の存在により磁束の変化量が少なくならない為、上記センサ２０ａの出力を十分に確保できる。
【００３４】
次に、図２は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本例の場合には、トーンホイール１３ｃを構成する大径部１５ａの先端部内周面に摺鉢状の傾斜面を、面押し加工等の塑性加工、或は切削加工等により形成する事で、この大径部１５ａ内にセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１ａ）を挿入する作業を案内する為のガイド部３７ａとしている。本例の場合には、上記大径部１５ａに形成する回転側除肉部は切り欠き３１、３１として、この大径部１５ａを櫛歯状に形成している。その他の構成及び作用は、上述した第１例と同様である。
【００３５】
次に、図３は、請求項１に対応する、本発明の第一実施例を示している。本実施例の場合には、センサ２０ａを包埋した合成樹脂２１ａの先端面（図３の左端面）でこの合成樹脂２１ａ（及びこの合成樹脂２１ａに包埋されたセンサ２０ａ）の外周面よりも少し直径方向内方に寄った部分に円環状の突条４３を、全周に亙って形成している。そして、この突条４３の外周面と上記合成樹脂２１ａの外周面とを滑らかに連続させて、ガイド部４４としている。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時には、上記ガイド部４４により、上記トーンホイール１３ａの大径部１５ａの内側にセンサ２０ａを包埋した合成樹脂２１ａを容易に挿入する事ができて、このセンサ２０ａの検出部を上記トーンホイール１３ａの大径部１５ａとラジアル方向に対向させる作業を容易に行なえる。尚、上記突条４３の外周面を、先端に向かう程外径が小さくなるテーパ面とすれば、より作業の容易化を図れる。その他の構成及び作用は、前述した先発明の構造と同様である。
【００３６】
次に、図４は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本例の場合には、トーンホイール１３ｄを構成する小径部１４の基半部（図４の左半部）に、回転側除肉部である複数の透孔１７、１７を、円周方向に亙って等間隔に形成している。又、上記小径部１４の先端縁部には直径方向内方に折れ曲がった鍔部４６を形成している。そして、この鍔部４６と上記小径部１４とを、断面形状が四分の一円弧状の湾曲部４７で連続させている。本例の場合には、この湾曲部４７がガイド部として機能する。即ち、この湾曲部４７が、上記小径部１４を次述するセンサ２０ｂの内側に挿入する際の案内として機能し、カバー１８ｂの押し込み作業の容易化を図れる。尚、上記鍔部４６は、この様なガイド部として機能する湾曲部４７を形成する他、上記トーンホイール１３ｄの加工作業の容易化と剛性向上とに寄与する。
【００３７】
上記センサ２０ｂを構成する第一、第二のステータ３２ａ、３３ａのうち、第一のステータ３２ａの内周縁部にのみ、固定側除肉部である切り欠き３５、３５を形成している。そして、この切り欠き３５、３５を、上記小径部１４の基半部で透孔１７、１７を形成した部分に対向させている。勿論、これら切り欠き３５、３５と透孔１７、１７とのピッチは互いに等しい。一方、上記第二のステータ３３ａの内周縁部は、上記小径部１４の先半部で上記透孔１７、１７を形成していない部分に対向させている。従ってこの第二のステータ３３ａは、単に磁束を流すだけの役目を果たす。その他の構成及び作用は、前述した各参考例及び上述した実施例と同様である。
【００３８】
次に、図５は、請求項２に対応する、本発明の第二実施例を示している。本実施例の場合には、カバー１８ａを外輪８の開口端部に嵌合固定すべく、このカバー１８ａの外周寄り部分に形成した嵌合部４５ａの軸方向に亙る長さ寸法を、前述した先発明及び上述した参考例の第１〜３例及び第一実施例に於ける嵌合部４５の軸方向に亙る長さ寸法よりも大きくしている。そして、上記嵌合部４５ａの外周面の外径を、先半部と基半部とで異ならせている。即ち、先半部の外径は上記外輪８の開口端部の内径よりも僅かに小さくして、この開口端部に緩く嵌合自在としている。これに対して、基半部の自由状態に於ける外径は、上記外輪８の開口端部の内径よりも少し大きくして、この基半部をこの開口端部に締め代を持って嵌合自在としている。
【００３９】
本実施例の場合には、上記嵌合部４５ａの周面の先半部を外輪８の開口端部周面に緩く嵌合させる事で、トーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせを行なえる。この心合わせ作業時には、カバー１８ａを強く押す必要がない為、カバー１８ａの微妙な位置合わせを容易に行なえるだけでなく、仮にセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１ａ）とトーンホイール１３ａとがぶつかった場合でもこれらが破損する事がない。上記先半部を外輪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１８ａを外輪８に向けて強く押せば、上記嵌合部４５ａの基半部が上記外輪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１８ａを上記外輪８に対してしっかりと固定できる。この様に基半部を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。特に、図示する実施例では、この目的をより確実に達成する為、上記締め代を持った嵌合部の長さ寸法Ｌ1 を、上記合成樹脂２１ａの先端面と上記トーンホイール１３ａの先端縁との重畳長さＬ2 よりも大きく（Ｌ1 ＞Ｌ2 ）している。従って、上記先半部を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合させただけの状態では、上記合成樹脂２１ａの先端面と上記トーンホイール１３ａの先端縁とがぶつかる事はない。
【００４０】
この様に、嵌合部４５ａの寸法形状を工夫する事で、上記心合わせを行なわせる場合には、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２１ａ）の保護だけでなく、カバー１８ａの保護も図れる。即ち、上記嵌合部４５ａ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４５ａを外輪８に押し込む事がなくなる為、この嵌合部４５ａ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４５ａ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。
【００４１】
尚、図示の各参考例及び各実施例は、図４に示した参考例の第３例を除き、前述の図８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を配置した構造に適用した例を示したが、本発明は、やはり前述の図６〜７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。この場合に、請求項１に記載した発明では、センサ２０（を包埋した合成樹脂２１）に形成するガイド部は、先端に向う程内径が大きくなるものとする。又、請求項２に記載した発明は、上記従来構造に関しても、ほぼそのまま実施できる。尚、請求項２に記載した発明では、図示の各参考例及び各実施例の様にカバー１８ａに形成した嵌合部４５、４５ａを外輪８の開口端部に内嵌するだけでなく、前述の図６〜７に示した従来構造の様に、嵌合部４５ｂを外輪８の開口端部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４５ｂの先半部の内径を上記外輪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。更に請求項１に記載した発明と請求項２に記載した発明とを組み合わせて実施する事もできる
【００４２】
【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】 本発明に関する参考例の第１例を示す、図８と同様の断面図。
【図２】 同第２例を示す、図８と同様の図。
【図３】 本発明の第一実施例を示す、図８と同様の図。
【図４】 本発明に関する参考例の第３例を示す、図８と同様の図。
【図５】 本発明の第二実施例を示す、図８と同様の図。
【図６】 従来構造の１例を示す断面図。
【図７】 図６のＡ部拡大図。
【図８】 先発明に係る構造を示す、図７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、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 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、２０ｂ センサ
２１、２１ａ 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、２９ａ ボビン
３０、３０ａ コネクタ
３１ 切り欠き
３２、３２ａ 第一のステータ
３３、３３ａ 第二のステータ
３４ 微小隙間
３５、３６ 切り欠き
３７、３７ａ ガイド部
３８ 鍔部
３９、４０ 突部
４１、４２ 通孔
４３ 突条
４４ ガイド部
４５、４５ａ、４５ｂ 嵌合部
４６ 鍔部
４７ 湾曲部
【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６〜７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の幅方向外側（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の幅方向内側（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６〜７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、検出用円筒部である小径部１４と固定用円筒部である大径部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、回転側除肉部である複数の透孔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６〜７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、固定側除肉部である複数の切り欠き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。尚、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８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７−２９５６０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、固定用円筒部である小径部１４ａの内端縁と検出用円筒部である大径部１５ａの外端縁とを段部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で、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。回転側除肉部である複数の切り欠き３１、３１は上記大径部１５ａに、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。尚、回転側除肉部は、上記大径部１５ａの少なくとも内周面に設けられていれば足りる。従って、上記大径部１５ａの内周面に内歯歯車状の凹凸を形成し、このうちの凹部を回転側除肉部とする事もできる。又、図６〜７に示した従来構造の様な透孔１７、１７を形成して回転側除肉部とする事もできる。
【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２１ａ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８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８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８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８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、それぞれが固定側除肉部である切り欠き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、これら各部材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を上記コイル２４ａに惹起させる様にしている。
【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４５を設け、この嵌合部４５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、この面からセンサ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８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、予め造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、２１ａ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、２１ａ）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、２１ａ）、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、２１ａ）、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何れも、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、上記内周面と対向する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、円周方向に亙る磁気特性を交互に且つ等間隔に変化させた円環状のトーンホイールと、上記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検出部を上記トーンホイールの被検出部とラジアル方向に対向させているセンサとを備える。
【００２３】
特に、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に於いては、上記センサを合成樹脂中に包埋し、この合成樹脂の先端部周面に、上記トーンホイールとセンサとをラジアル方向に対向させる為の案内となるガイド部を設けている。
【００２４】
又、請求項２に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記カバーに設けられて上記外輪の開口端部内周面に嵌合する嵌合部の周面のうちで、この外輪の開口端部周面と対向する周面は、先半部と基半部とで直径が異なる。そして、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。
【００２５】
【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。
【００２６】
即ち、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の場合には、上記センサを包埋した合成樹脂の先端部周面に設けられたガイド部により、このセンサの検出部を上記トーンホイールの被検出部とラジアル方向に対向させる作業を容易に行なえる。又、請求項２に記載した回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、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。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だけでなく、センサとトーンホイールとがぶつかった場合でもこれらが破損する事がない。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。
【００２７】
【実施例】
図１は、本発明に関する参考例の第１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１３ｂ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１３ｂ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２１ａ）やトーンホイール１３ｂ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、やはり前述した先発明に係る構造と同様である。この為、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、本例の特徴であるガイド部３７を設けたトーンホイール１３ｂ部分を中心に説明する。
【００２８】
上記トーンホイール１３ｂは、鋼板等の磁性金属板に絞り加工、プレス加工等の塑性加工を施す事により、断面クランク型で全体を円環状（円筒状）に形成している。即ち、このトーンホイール１３ｂは、固定用円筒部である小径部１４ａと、検出用円筒部である大径部１５ａと、これら小径部１４ａ及び大径部１５ａの端縁同士を連続させる段部１６ａとを備える。特に、本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを構成するトーンホイール１３ｂの場合には、上記大径部１５ａの先端部を更に大径にすると共に、この大径となった部分とその他の部分とを傾斜部により連続させて、ラッパ状のガイド部３７としている。
【００２９】
上記大径部１５ａの過半部でこのガイド部３７を除く部分の内径は、上記センサ２０ａの外径よりも少し大きくして、この大径部１５ａの内周面と上記センサ２０ａの外周面との間に、ラジアル方向に亙る厚さ寸法が１mm以下である微小隙間３４を形成している。一方、上記ガイド部３７の開口部の内径は、上記センサ２０ａの外径よりも十分に大きくして、このセンサ２０ａをガイド部３７の開口部内に容易に挿入できる様にしている。尚、上記大径部１５ａに形成する回転側除肉部は、軸方向に長い長矩形の透孔１７、１７としている。これは、上記ガイド部３７の開口部を全周に亙って連続した形状にし、この開口部の剛性を確保する為である。
【００３０】
上述の様に構成される本例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２０ａとトーンホイール１３ｂ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１３ｂ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２１ａ）やトーンホイール１３ｂを破損する事がない。即ち、このトーンホイール１３ｂの先端部に形成したラッパ状のガイド部３７により、上記トーンホイール１３ｂの径部１５ａの内側にセンサ２０ａを包埋した合成樹脂２１ａを容易に挿入する事ができて、このセンサ２０ａの検出部を上記トーンホイール１３ｂの大径部１５ａとラジアル方向に対向させる作業を容易に行なえる。従って、センサ２０ａとトーンホイール１３ｂとを同心に組み合わせる作業時に、これらセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１ａ）やトーンホイール１３ｂを破損したり、或はこのトーンホイール１３ｂの取付位置をずらせたりする事がなくなる。
【００３１】
特に、図示の参考例の場合には、上記トーンホイール１３ｂを構成する金属板の一部を、小径部１４ａ側端縁部で１８０度折り返し、更にその先端部を直径方向内方に向け９０度折り曲げて、内向フランジ状の鍔部３８としている。上記トーンホイール１３ｂを内輪５に支持するには、この鍔部３８の片側面（車両の幅方向外側面で、図１の左側面）が上記内輪５の端面に突き当たる迄、小径部１４ａを内輪５の端部に押し込む。上記鍔部３８を含むトーンホイール１３ｂの形状寸法は、各個に異なる事なく総て同じに形成される為、上述の様に鍔部３８の片側面を内輪５の端面に突き当てる事で、この内輪５に対する上記トーンホイール１３ｂの位置決めが図られる。そして、この様にして内輪５にトーンホイール１３ｂを装着した後、このトーンホイール１３ｂにカバー１８ａ等の他の部材が突き当たっても、このトーンホイール１３ｂの取付位置がずれる事がなくなる。尚、小径部１４ａを内輪５の端部に押し込む際、押し込み用治具の押圧面を上記鍔部３８の他側面（図１の右側面）に突き当てれば、上記トーンホイール１３ｂを傷める事なく、押し込み作業を行なえる。
【００３２】
又、上記鍔部３８の片側面をトーンホイール１３ｂの中心軸に対して直角に仕上げる事で、このトーンホイール１３ｂの振れ回り精度を確保できる。即ち、上記中心軸に対して上記片側面を正しく直角にする事は、塑性加工装置の調整により容易に行なえる。又、上記内輪５の端面外周縁を結ぶ平面をこの内輪５の中心軸に対して直角にする事も、内輪５の製造装置の調整により容易に行なえる（一般的な内輪では正確に直角とされている）。そして、これら両部分の直角が確保されてさえいれば、上記片側面を内輪５の端面に突き当てた状態で、上記トーンホイール１３ｂの中心軸と内輪５の中心軸とが正確に一致する。従って、この内輪５の回転に伴って上記トーンホイール１３ｂの大径部１５ａが振れ回る（周面が直径方向に変位する）事がなくなる。この結果、センサ２０ａの出力が安定する。
【００３３】
更に、図示の参考例の場合には、上記センサ２０ａを構成するコイル２４ａのボビン２９ａの内外両側面に、それぞれ少なくとも１個の突部３９、４０を形成し、これら各突部３９、４０をそれぞれ、第一、第二のステータ３２、３３に形成した通孔４１、４２に挿入している。そして、これら各突部３９、４０と通孔４１、４２との係合により、上記第一、第二のステータ３２、３３に形成した切り欠き３５、３６の位相を一致させている。尚、上記コイル２４ａを構成すべく、上記ボビン２９ａに巻回した導線の端部は、このボビン２９ａの内側面側に形成した突部４０を通じて取り出され、前記カバー１８ａの内側面側に固設したコネクタ３０ａの端子に接続されている。尚、本例の場合には、トーンホイール１３ｂの先端部に設けたガイド部３７に、円周方向に連続する部分（リム部）を設けているが、このリム部と第二のステータ３３の外周面との距離は十分に大きくしている。従って、上記第二のステータ３３からリム部には磁束が殆ど流れず、特にこのリム部の存在により磁束の変化量が少なくならない為、上記センサ２０ａの出力を十分に確保できる。
【００３４】
次に、図２は、本発明に関する参考例の第２例を示している。本例の場合には、トーンホイール１３ｃを構成する大径部１５ａの先端部内周面に摺鉢状の傾斜面を、面押し加工等の塑性加工、或は切削加工等により形成する事で、この大径部１５ａ内にセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１ａ）を挿入する作業を案内する為のガイド部３７ａとしている。本例の場合には、上記大径部１５ａに形成する回転側除肉部は切り欠き３１、３１として、この大径部１５ａを櫛歯状に形成している。その他の構成及び作用は、上述した第１例と同様である。
【００３５】
次に、図３は、請求項１に対応する、本発明の第一実施例を示している。本実施例の場合には、センサ２０ａを包埋した合成樹脂２１ａの先端面（図３の左端面）でこの合成樹脂２１ａ（及びこの合成樹脂２１ａに包埋されたセンサ２０ａ）の外周面よりも少し直径方向内方に寄った部分に円環状の突条４３を、全周に亙って形成している。そして、この突条４３の外周面と上記合成樹脂２１ａの外周面とを滑らかに連続させて、ガイド部４４としている。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時には、上記ガイド部４４により、上記トーンホイール１３ａの大径部１５ａの内側にセンサ２０ａを包埋した合成樹脂２１ａを容易に挿入する事ができて、このセンサ２０ａの検出部を上記トーンホイール１３ａの大径部１５ａとラジアル方向に対向させる作業を容易に行なえる。尚、上記突条４３の外周面を、先端に向かう程外径が小さくなるテーパ面とすれば、より作業の容易化を図れる。その他の構成及び作用は、前述した先発明の構造と同様である。
【００３６】
次に、図４は、本発明に関する参考例の第３例を示している。本例の場合には、トーンホイール１３ｄを構成する小径部１４の基半部（図４の左半部）に、回転側除肉部である複数の透孔１７、１７を、円周方向に亙って等間隔に形成している。又、上記小径部１４の先端縁部には直径方向内方に折れ曲がった鍔部４６を形成している。そして、この鍔部４６と上記小径部１４とを、断面形状が四分の一円弧状の湾曲部４７で連続させている。本例の場合には、この湾曲部４７がガイド部として機能する。即ち、この湾曲部４７が、上記小径部１４を次述するセンサ２０ｂの内側に挿入する際の案内として機能し、カバー１８ｂの押し込み作業の容易化を図れる。尚、上記鍔部４６は、この様なガイド部として機能する湾曲部４７を形成する他、上記トーンホイール１３ｄの加工作業の容易化と剛性向上とに寄与する。
【００３７】
上記センサ２０ｂを構成する第一、第二のステータ３２ａ、３３ａのうち、第一のステータ３２ａの内周縁部にのみ、固定側除肉部である切り欠き３５、３５を形成している。そして、この切り欠き３５、３５を、上記小径部１４の基半部で透孔１７、１７を形成した部分に対向させている。勿論、これら切り欠き３５、３５と透孔１７、１７とのピッチは互いに等しい。一方、上記第二のステータ３３ａの内周縁部は、上記小径部１４の先半部で上記透孔１７、１７を形成していない部分に対向させている。従ってこの第二のステータ３３ａは、単に磁束を流すだけの役目を果たす。その他の構成及び作用は、前述した各参考例及び上述した実施例と同様である。
【００３８】
次に、図５は、請求項２に対応する、本発明の第二実施例を示している。本実施例の場合には、カバー１８ａを外輪８の開口端部に嵌合固定すべく、このカバー１８ａの外周寄り部分に形成した嵌合部４５ａの軸方向に亙る長さ寸法を、前述した先発明及び上述した参考例の第１〜３例及び第一実施例に於ける嵌合部４５の軸方向に亙る長さ寸法よりも大きくしている。そして、上記嵌合部４５ａの外周面の外径を、先半部と基半部とで異ならせている。即ち、先半部の外径は上記外輪８の開口端部の内径よりも僅かに小さくして、この開口端部に緩く嵌合自在としている。これに対して、基半部の自由状態に於ける外径は、上記外輪８の開口端部の内径よりも少し大きくして、この基半部をこの開口端部に締め代を持って嵌合自在としている。
【００３９】
本実施例の場合には、上記嵌合部４５ａの周面の先半部を外輪８の開口端部周面に緩く嵌合させる事で、トーンホイール１３ａとセンサ２０ａとの心合わせを行なえる。この心合わせ作業時には、カバー１８ａを強く押す必要がない為、カバー１８ａの微妙な位置合わせを容易に行なえるだけでなく、仮にセンサ２０ａ（を包埋した合成樹脂２１ａ）とトーンホイール１３ａとがぶつかった場合でもこれらが破損する事がない。上記先半部を外輪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１８ａを外輪８に向けて強く押せば、上記嵌合部４５ａの基半部が上記外輪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１８ａを上記外輪８に対してしっかりと固定できる。この様に基半部を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。特に、図示する実施例では、この目的をより確実に達成する為、上記締め代を持った嵌合部の長さ寸法Ｌ1 を、上記合成樹脂２１ａの先端面と上記トーンホイール１３ａの先端縁との重畳長さＬ2 よりも大きく（Ｌ1 ＞Ｌ2 ）している。従って、上記先半部を外輪８の開口端部内周面に緩く嵌合させただけの状態では、上記合成樹脂２１ａの先端面と上記トーンホイール１３ａの先端縁とがぶつかる事はない。
【００４０】
この様に、嵌合部４５ａの寸法形状を工夫する事で、上記心合わせを行なわせる場合には、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２１ａ）の保護だけでなく、カバー１８ａの保護も図れる。即ち、上記嵌合部４５ａ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４５ａを外輪８に押し込む事がなくなる為、この嵌合部４５ａ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４５ａ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。
【００４１】
尚、図示の各参考例及び各実施例は、図４に示した参考例の第３例を除き、前述の図８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を配置した構造に適用した例を示したが、本発明は、やはり前述の図６〜７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。この場合に、請求項１に記載した発明では、センサ２０（を包埋した合成樹脂２１）に形成するガイド部は、先端に向う程内径が大きくなるものとする。又、請求項２に記載した発明は、上記従来構造に関しても、ほぼそのまま実施できる。尚、請求項２に記載した発明では、図示の各参考例及び各実施例の様にカバー１８ａに形成した嵌合部４５、４５ａを外輪８の開口端部に内嵌するだけでなく、前述の図６〜７に示した従来構造の様に、嵌合部４５ｂを外輪８の開口端部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４５ｂの先半部の内径を上記外輪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。更に請求項１に記載した発明と請求項２に記載した発明とを組み合わせて実施する事もできる
【００４２】
【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】 本発明に関する参考例の第１例を示す、図８と同様の断面図。
【図２】 同第２例を示す、図８と同様の図。
【図３】 本発明の第一実施例を示す、図８と同様の図。
【図４】 本発明に関する参考例の第３例を示す、図８と同様の図。
【図５】 本発明の第二実施例を示す、図８と同様の図。
【図６】 従来構造の１例を示す断面図。
【図７】 図６のＡ部拡大図。
【図８】 先発明に係る構造を示す、図７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、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 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、２０ｂ センサ
２１、２１ａ 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、２９ａ ボビン
３０、３０ａ コネクタ
３１ 切り欠き
３２、３２ａ 第一のステータ
３３、３３ａ 第二のステータ
３４ 微小隙間
３５、３６ 切り欠き
３７、３７ａ ガイド部
３８ 鍔部
３９、４０ 突部
４１、４２ 通孔
４３ 突条
４４ ガイド部
４５、４５ａ、４５ｂ 嵌合部
４６ 鍔部
４７ 湾曲部
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、上記内周面と対向する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、円周方向に亙る磁気特性を交互に且つ等間隔に変化させた円環状のトーンホイールと、上記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検出部を上記トーンホイールの被検出部とラジアル方向に対向させている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、上記センサを合成樹脂中に包埋し、この合成樹脂の先端部周面に、上記トーンホイールとセンサとをラジアル方向に対向させる為の案内となるガイド部を設けた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。
- 内周面に外輪軌道を有し使用時に回転しない外輪と、上記内周面と対向する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、円周方向に亙る磁気特性を交互に且つ等間隔に変化させた円環状のトーンホイールと、上記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検出部を上記トーンホイールの被検出部とラジアル方向に対向させている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、上記カバーに設けられて上記外輪の開口端部内周面に嵌合する嵌合部の周面のうちで、この外輪の開口端部周面と対向する周面は、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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