JP3939022B2 - Annular speed sensor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転速度センサー、特に自動車の車輪の回転速度を検出できるセンサーに関する。
【0002】
【従来技術】
様々な状況において、機械部品の相対的な回転速度を測定する必要が生じることがある。たとえばジェットエンジンのメインシャフトや工作機械のスピンドルの回転速度を測定するために回転センサーが使われる。また最近の自動車への装備が増えているアンチロックブレーキ装置(ABS)にも回転センサーが使われる。ABSは急ブレーキがかけられた際、車輪がロックするのを防ぐことによって、自動車の走行安定性、方向性を維持するものである。ABSには、車輪の回転を表す信号をABS制御部に送る車輪速度センサーが必ず必要である。殆どの乗用車には4輪全てに回転センサーが取り付けられる。回転センサーからの信号に基づいて、ABSの制御部は車輪がロックしているか、あるいはロックしかかっているかどうかを判断し、その判断に基づきアンチロック制御を行う。また車輪速度センサーは、加速中の駆動輪のスピンを防ぐトラクションコントロール装置への入力にも用いられる。
【0003】
ABS用車輪速度センサーとしては、現在多種多様のものが知られている。中でも最も普及しているのは、非回転部(ステーター)と、ステーターに近接して設けた回転部(ローター)とからなるセンサーである。「トーンリング」とも呼ばれる回転部は、回転中に非回転部によって検出される被検出部をもっている。たとえばギアに形成された強磁性体製の歯や、回転部に形成された相反する磁性を有する磁極等が、被検出部として用いられる。非回転部は、回転しているトーンリングに形成された被検出部の通過を検出し、検出結果を信号として出力する。
【0004】
トランスデューサーとしては、可変リラクタンス型装置や、ホール効果装置や、磁気歪装置等がある。ほとんどのトランスデューサーは磁界(変化する磁界)を検出するものである。可変リラクタンス型トランスデューサーは、外部の電源から電気の供給を受けずに電圧を発生させるので「受動」センサーと呼ばれる。一方ホール効果装置のような「能動」センサーは、外部から印加される交流電圧によって作動し、装置を通過する磁界に応じた出力を発生させる。
【0005】
今日の車輪速度センサーのひとつの問題は、ローターとステーター間の空隙の大きさの変化により、磁界の強度が変化しやすいことにある。磁界センサーには、トーンリングが車輪の軸受と共回りするタイプのものがある。通常この種のセンサーのトーンリング(ローター)の磁極あるいは強磁性体製の被検出部は、軸方向あるいは半径方向に延びるように形成されている。そしてステーターの検出部は、トーンリングの上面あるいは下面に対向して設けて軸方向の磁極を検出するようになっている。この場合トーンリングは車輪と共回りするため、振動などによって、トーンリングとステーター間の空隙の大きさが変動しやすい。空隙が大きくなると、磁界の強度と磁界の強度に対応するステーターの出力が小さくなる。空隙の大きさはランダムな要因によってランダムに変動する。空隙の大きさの変動は、車輪速度センサーの測定精度に悪影響を及ぼす。
【0006】
現代の自動車部品には、コンパクトで軽量で、組み立てが容易で、信頼性が高いことが求められる。従来のセンサーもこれらの要求に十分答えるものではあるが、技術者達はさらにコンパクトで、製造、組み立てが容易で、低コストのセンサーを開発しようと日々努力を重ねている。またこのようなセンサーには、路面から跳ね上がる泥、塵、塩、水などが内部に侵入するのを防ぐ何らかの手段を設ける必要がある。またこのようなセンサーはブレーキの近くに設けられるため、ブレーキ操作による磨耗粉や高温に曝される。最近の車輪速度センサーは車輪軸受装置に一体に組み込まれたものが多い。こうすれば車両の製造工程前にセンサーのテストができ、車両の組み立ても容易になり、装置全体の信頼性も高くなるためである。
【0007】
そこでローターとステーター間の空隙の変動を最小限に抑えることができる車輪速度センサーが望まれている。またそのようなセンサーは製造が容易でコストも低いことが望まれる。またそのようなセンサーは、圧入等によって軸受にしっかり固定できる構造のものがよい。取付スペースをなるべく取らないことも望まれる。
【0008】
【発明の要約】
本発明は、車輪速度が比較的低くても高レベルの出力を維持できる、自動車の車輪速度センサーとして特に適した環状の速度センサーを提供する。この車輪速度センサーは、ハブ軸受装置に組み込む。ハブ軸受装置は速度センサーを保護するためのシール手段を備えている。
【0009】
本発明の一つの目的は、ローターとステーター間の空隙の変動を最小限に抑えることができる車輪速度センサーを提供することである。
【0010】
本発明のもう一つの目的は、製造が容易で製造コストも低い車輪速度センサーの提供である。
【0011】
本発明のさらにもう一つの目的は、圧入等によって軸受にしっかり固定できる構造を有する車輪速度センサーの提供である。
【0012】
本発明のさらにもう一つの目的は、取付スペースをあまり取らない車輪速度センサーを提供することである。
【0013】
これらの目的を達成するために、本発明は、軸方向の磁極と半径方向の磁極を有する多極トーンリングと、トーンリングが回転中に、軸方向の磁極を検出する第1部分と、半径方向の磁極を検出する第2部分を有するステーターとからなる車輪速度センサーを提供する。この構造のセンサーは、ローターとステーター間の空隙の変動を最小限に抑えられるので、車輪速度が比較的低くても、正確に車輪速度を測定することができる。またたとえ軸方向の空隙が変動したとしても、同時にトーンリングとステーターの前記第2部分間の半径方向の空隙が変動する可能性は低いので、このような場合でも正確な車輪速度の測定ができる。またトーンリングの磁極と複数の第1部分間の空隙の一部が大きく変動することはあっても、これらの空隙のすべてが同時に大きく変動することはほとんど考えられない。したがって空隙の一部が大きく変動したとしても、空隙全体としては実質的にほとんど変化しないことになり、高い精度で車輪速度信号を出力することができる。
【0014】
ステーターの第1、第2部分はステーターに形成した歯である。軸方向の磁界はトーンリングの軸方向の面に対向する歯によって検出され、半径方向の磁界はトーンリングの半径方向の面に対向する歯によって検出される。このような構成にすることによって、ローターとステーター間の空隙の変動がセンサーの感度に及ぼす影響を最小限に抑えることができるので、測定精度をさらに高めることができる。
【0015】
また本発明のステーターは、従来のステーターに比べかなり表面積が大きい内径部又は外径部をもっているため、この部分を軸受やシールに圧入することによって、センサーを軸受やシールに強固に固定することができる。
【0016】
またステーターに形成する歯は、トーンリングの磁極と円周方向で同一線上になるように配置されてさえいれば、円周方向での厳しい精度が必要ないので、ステーター、ひいてはセンサー全体の製造コストを低くできる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1、2に、本発明の環状速度センサーを備えたハブ軸受装置10を示す。このハブ軸受装置10は、自動車の従動輪車軸に通常取り付けられるものであるが、駆動輪車軸に取り付けたり、自動車部品以外の回転部品に用いることもできる。
【0018】
ハブ12は、車輪(図示省略)への取付面を有する半径方向のフランジ部を備えている。またハブ12には円筒形の内周面14と、一対のころ軸受軌道面、すなわちインボード側軌道面16とアウトボード側軌道面18が形成されている。さらにハブ12には、後述する車輪回転速度センサーを取り付けるための大径のボア20が形成されている。
【0019】
ハブ12の内部には軸受内輪22が設けられており、この内輪22と、内輪上を転動する複数のボール24とによって、インボード側軸受を構成している。図示省略しているアウトボード側軸受は、内周面上を転動する複数のボールを備えた従来型の軸受である。内輪22は、固定のスピンドル28に対する取付面としての円筒形内周面26を有する。車輪が回転すると、車輪に固定されたハブ12が、スピンドル28に固定された内輪22に対して回転する。この発明のハブ軸受装置10は、車輪の回転速度を検出するセンサー30を備えている。すでに説明したように、センサー30の出力は、車両のABSやトラクションコントロール装置の制御に用いられる。センサー30は、ローターすなわちトーンリング32と、ステーターすなわち環状のトランスデューサー34を備えている。図1、2に加え、図3、4、5、8、9、10を参照しつつ、センサー30の説明を行う。
【0020】
トーンリング32は半径方向の面36と軸方向の内周面38を有する円板形の永久磁石である。図2に示すように、トーンリング32は、ハブのボア20に圧入されたトーンリングホルダー39に取り付けられている。しかしホルダー39は省略して、トーンリング32を直接ハブのボア20に圧入するようにしてもよい。図4および図9に示すトーンリングは、ハブ軸受装置の回転中心から放射状に延びる複数の領域を有し、各領域に隣接する領域とは反対の磁極が形成される。半径方向の面36と軸方向の面38には、それぞれ相反する極性を有する磁極が円周方向に交互に形成されている。軸方向の磁界40が半径方向の面36を通過し、半径方向の磁界42が軸方向の面38を通過する。図4は、図3に示す円周方向にずれた第1および第2の歯を有するステーターと組み合わせて用いた場合、トーンリング32を通過する磁界を示している。図9は、図8に示す半径方向に整列した第1および第2の歯を有するステーターと組み合わせて用いた場合、トーンリング32を通過する磁界を示している。トーンリングの材質としては様々なものがあるが、この実施例ではFe−Cr−Co合金を採用している。
【0021】
環状のトランスデューサー34は、半径方向の側壁46と一対の円筒形の軸方向の壁48、50からなり、内端が開放したケース44を有する。壁48、50は、環状の空隙52によって隔てられている。壁48、50の側端には、複数の歯54、56が形成されている。図3の実施例では、歯54は、歯56と半径方向にずらして設けられており、図8の実施例では、各歯54は、歯56に対して半径方向の同一線上に並んでいる。図8ではわかりやすくするためにボビン60を省略している。図1、3に示すように、空隙52にはボビン60に巻かれたコイル巻線58が収納されている。歯54、56の数は、トーンリング32の表面に円周方向に交互に形成された磁極の数と等しくする。
【0022】
トーンリング32が(図3、8の曲線の矢印Aの方向に)回転すると、トランスデューサーの歯54、56が、トーンリングに交互に形成された磁極と磁気的に結合し、トランスデューサーのケース44内に交番磁界が発生する。図3のケース44とトーンリング32の表面に沿って延びる矢印は、ケース44とトーンリング32を通過する磁束を表している。トーンリング32がトランスデューサーに対して相対回転すると、トランスデューサーのケース44内に交番磁界が発生し、その結果コイル巻線58内に電磁力(電圧)が発生する。磁極40、42と歯54、56は、歯54が磁極40に磁気的に結合し、歯56が磁極42に磁気的に結合するように設けられている。図3に示すように、歯56はトーンリング32の半径方向内側の軸方向の面38に空隙55を挟んで対向している。また磁極40、42は、歯54がN極とS極の一方に磁気的に結合しているとき、歯56は他方の磁極に結合するように配列されている。図5のトーンリング32は、歯54、56を円周方向にずらして配列しているトランスデューサーと組み合わせて用いられる。この場合、歯54がトーンリングの半径方向の面に形成されたN極に磁気的に結合しているとき、歯54から円周方向に1ピッチずらして設けた歯56は、半径方向の面のN極から円周方向に1ピッチずらして配置された軸方向の面のS極に磁気的に結合する。一方図10に示すトーンリング32は、半径方向に整列した歯54と56を有するトランスデューサーと組み合わせて用いられる。この場合、歯54が半径方向の面に形成されたN極に磁気的に結合しているとき、歯54に対して半径方向の一線上に配列されている歯56は、軸方向の面のS極に磁気的に結合する。
【0023】
本発明のトーンリングは、軸方向の面に半径方向の磁界、半径方向の面に軸方向の磁界を有するため、ステーターに形成する歯54、56はそれぞれトーンリングの反対の磁極と対向するように配置されていればよい。歯54、56は円周方向にずらして形成してもよいし、半径方向に整列させてもよい。このため歯54、56は別々に形成でき、ステーターの製造コストを低くできる。
【0024】
環状トランスデューサー34は、図2に示す内輪22の円筒形外周面にプレス嵌めされている。軸受のボール24とセンサー30は、シール62によって保護されている。シール62はハブ12にプレス嵌めされた保持リング64と、トランスデューサーのケース44に接触する弾性リップ66とから成る。トランスデューサーは内端側、すなわちボール24に対向する側が開口しており、その壁46、48、50で軸受のボール24を保護している。またセンサー30は簡単に手が届く位置に取り付けられているので、修理や交換が容易にできる。
【0025】
図6、7は、別の実施例のハブ軸受装置10’を示す。このハブ軸受装置10’は車輪の回転速度を検出するセンサー30’を備えている。ハブ12’は、車輪(図示省略)への取付面を有する半径方向のフランジ部13’を備えている。車輪はフランジ13’に取り付けた複数のボルト92によってフランジ部に固定されている。またハブ12’には円筒形の内周面14’と、一対のころ軸受軌道面、すなわちインボード側軌道面16’とアウトボード側軌道面18’が形成されている。さらにハブ12’には、車輪回転速度センサーを取り付けるための大径のボア20’が形成されている。
【0026】
ハブ12’の内部には軸受内輪94が設けられており、この内輪94と、内輪上を転動する複数のボール24’とによって、インボード側軸受を構成している。車輪が回転すると、内輪94が、スピンドル(図示省略)に固定された外輪96に対して回転する。図7に示すように、センサーの環状ステーター98は外輪96に固定されており、トーンリング100は、車輪に固定された内輪94と共回りする。
【0027】
図11、12は、トーンリング110と環状トランスデューサー112を同軸上に設けた実施例を示す。トーンリング110は、軸114を中心にもつリング状の部材である。環状トランスデューサー112は軸114を中心とし、トーンリング110の半径方向内側に設けられ、環状壁120と、環状壁120から半径方向外向きにのびる壁116、118から成る。他の実施例と同様に、ボビン126に巻かれたコイル巻線124が、環状トランスデューサー112の内部の空隙122に収納されている。トーンリング110に形成される磁極およびトランスデューサーに形成される歯は、半径方向の同一線上に設けてもよいし、ずらして設けてもよい。
【0028】
図13、14の実施例でも、トーンリング110’と環状トランスデューサー112’を同軸上に設けている。トーンリング110’は、軸114’を中心としたリング状の部材である。環状トランスデューサー112’は軸114’を中心とし、トーンリング110’の半径方向外側に設けられ、環状壁120’と、環状壁120’から半径方向内向きにのびる壁116’、118’から成る。他の実施例と同様に、ボビン126’に巻かれたコイル巻線124’が、環状トランスデューサー112’の内部の空隙122’に収納されている。トーンリング110’に形成される磁極およびトランスデューサーに形成される歯は、半径方向の同一線上に設けてもよいし、ずらして設けてもよい。
【0029】
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく上記実施例に様々な変更、改良を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のハブ軸受装置の分解斜視図
【図2】図1のハブ軸受装置の組み立て状態を示す部分縦断面図
【図3】ステーターの第1の歯と第2の歯を円周方向にずらして形成した環状センサーの一部を示す図
【図4】第1の歯と第2の歯を円周方向にずらして形成したステーターと組み合わせて用いられる本発明のトーンリングの部分拡大図
【図5】図4のトーンリングの半径方向の磁極を示す図
【図6】本発明の別の実施例のハブ軸受装置の縦断面図
【図7】図6のセンサーの一部の拡大図
【図8】ステーターの第1の歯と第2の歯を半径方向に整列させた環状センサーの一部を示す図
【図9】図8のステーターと組み合わせて用いられる本発明のトーンリングの部分拡大図
【図10】図9のトーンリングの半径方向の磁極を示す図
【図11】トーンリングをステーターと同軸上にステーターの外周に設けた実施例の斜視図
【図12】図11の12−12線に沿った断面図
【図13】トーンリングをステーターと同軸上にステーターの内部に設けた実施例の斜視図
【図14】図13の14−14線に沿った断面図
【符号の説明】
30、30’ 車輪速度センサー
32、100、110、110’ トーンリング(ローター)
34、98、112、112’ トランスデューサー(ステーター)
44 ケース
54、56 トランスデューサーの歯
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotational speed sensor, and more particularly to a sensor that can detect the rotational speed of a vehicle wheel.
[0002]
[Prior art]
In various situations, it may be necessary to measure the relative rotational speed of machine parts. For example, a rotation sensor is used to measure the rotation speed of a main shaft of a jet engine or a spindle of a machine tool. Rotation sensors are also used in anti-lock brake devices (ABS), which are increasingly equipped in recent automobiles. ABS maintains the running stability and directionality of an automobile by preventing the wheels from locking when sudden braking is applied. The ABS always requires a wheel speed sensor that sends a signal representing the rotation of the wheel to the ABS controller. Most passenger cars have rotation sensors on all four wheels. Based on the signal from the rotation sensor, the ABS control unit determines whether the wheel is locked or is about to lock, and performs anti-lock control based on the determination. The wheel speed sensor is also used for input to a traction control device that prevents spinning of the driving wheel during acceleration.
[0003]
A wide variety of ABS wheel speed sensors are currently known. Among them, the most widespread is a sensor including a non-rotating part (stator) and a rotating part (rotor) provided close to the stator. The rotating part, also called “tone ring”, has a detected part that is detected by the non-rotating part during rotation. For example, ferromagnetic teeth formed on the gear, magnetic poles having opposite magnetism formed on the rotating part, and the like are used as the detected part. The non-rotating part detects the passage of the detected part formed in the rotating tone ring and outputs the detection result as a signal.
[0004]
Examples of the transducer include a variable reluctance type device, a Hall effect device, and a magnetostrictive device. Most transducers detect magnetic fields (changing magnetic fields). Variable reluctance transducers are called “passive” sensors because they generate voltage without receiving electricity from an external power source. On the other hand, “active” sensors, such as Hall effect devices, are activated by an externally applied AC voltage and generate an output in response to a magnetic field passing through the device.
[0005]
One problem with today's wheel speed sensors is that the strength of the magnetic field is likely to change due to changes in the size of the air gap between the rotor and the stator. There is a type of magnetic field sensor in which a tone ring rotates together with a wheel bearing. Usually, the magnetic pole of the tone ring (rotor) of this type of sensor or the detected portion made of a ferromagnetic material is formed so as to extend in the axial direction or the radial direction. The detection portion of the stator is provided to face the upper surface or the lower surface of the tone ring so as to detect the magnetic pole in the axial direction. In this case, since the tone ring rotates together with the wheel, the size of the gap between the tone ring and the stator tends to fluctuate due to vibration or the like. As the gap increases, the magnetic field strength and the output of the stator corresponding to the magnetic field strength decrease. The size of the gap varies randomly due to random factors. Variation in the size of the air gap adversely affects the measurement accuracy of the wheel speed sensor.
[0006]
Modern automobile parts are required to be compact, lightweight, easy to assemble and highly reliable. Traditional sensors are sufficient to meet these demands, but engineers are striving every day to develop sensors that are more compact, easier to manufacture and assemble, and lower cost. In addition, such a sensor needs to be provided with some means for preventing mud, dust, salt, water, and the like jumping from the road surface from entering the inside. In addition, since such a sensor is provided near the brake, it is exposed to wear powder and high temperature due to brake operation. Many recent wheel speed sensors are integrated into a wheel bearing device. This is because the sensor can be tested before the vehicle manufacturing process, the assembly of the vehicle is facilitated, and the reliability of the entire apparatus is increased.
[0007]
Therefore, a wheel speed sensor that can minimize fluctuations in the air gap between the rotor and the stator is desired. Such a sensor is also desired to be easy to manufacture and low in cost. Such a sensor preferably has a structure that can be firmly fixed to the bearing by press fitting or the like. It is also desirable to save as much mounting space as possible.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION
The present invention provides an annular speed sensor that is particularly suitable as a vehicle wheel speed sensor that can maintain a high level of output even at relatively low wheel speeds. This wheel speed sensor is incorporated in the hub bearing device. The hub bearing device is provided with sealing means for protecting the speed sensor.
[0009]
One object of the present invention is to provide a wheel speed sensor that can minimize fluctuations in the air gap between the rotor and the stator.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a wheel speed sensor that is easy to manufacture and low in manufacturing cost.
[0011]
Still another object of the present invention is to provide a wheel speed sensor having a structure that can be firmly fixed to a bearing by press fitting or the like.
[0012]
Yet another object of the present invention is to provide a wheel speed sensor that takes up less mounting space.
[0013]
To achieve these objectives, the present invention provides a multipolar tone ring having an axial magnetic pole and a radial magnetic pole, a first portion for detecting the axial magnetic pole while the tone ring is rotating, and a radius. A wheel speed sensor comprising a stator having a second portion for detecting a magnetic pole in a direction is provided. The sensor with this structure can minimize the fluctuation of the air gap between the rotor and the stator, so that the wheel speed can be accurately measured even when the wheel speed is relatively low. Even if the axial clearance fluctuates, it is unlikely that the radial clearance between the tone ring and the second portion of the stator will fluctuate at the same time, so even in such a case, accurate wheel speed can be measured. . In addition, even though some of the gaps between the magnetic poles of the tone ring and the plurality of first portions may fluctuate greatly, it is hardly considered that all of these gaps fluctuate at the same time. Therefore, even if a part of the gap largely fluctuates, the gap as a whole hardly changes substantially, and the wheel speed signal can be output with high accuracy.
[0014]
The first and second portions of the stator are teeth formed on the stator. The axial magnetic field is detected by teeth facing the axial face of the tone ring, and the radial magnetic field is detected by teeth facing the radial face of the tone ring. By adopting such a configuration, it is possible to minimize the influence of fluctuations in the air gap between the rotor and the stator on the sensitivity of the sensor, so that the measurement accuracy can be further improved.
[0015]
Further, since the stator of the present invention has an inner diameter portion or an outer diameter portion having a considerably larger surface area than the conventional stator, the sensor can be firmly fixed to the bearing or seal by press-fitting this portion into the bearing or seal. it can.
[0016]
In addition, if the teeth formed on the stator are arranged so that they are aligned with the magnetic poles of the tone ring in the circumferential direction, strict accuracy in the circumferential direction is not necessary. Can be lowered.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 and 2 show a hub bearing device 10 having an annular speed sensor of the present invention. The hub bearing device 10 is normally attached to a driven wheel axle of an automobile, but can also be attached to a drive wheel axle or a rotating part other than an automobile part.
[0018]
The hub 12 includes a radial flange portion having a mounting surface to a wheel (not shown). The hub 12 has a cylindrical inner peripheral surface 14 and a pair of roller bearing raceway surfaces, that is, an inboard raceway surface 16 and an outboard raceway surface 18. Further, the hub 12 is formed with a large-diameter bore 20 for attaching a wheel rotation speed sensor to be described later.
[0019]
A bearing inner ring 22 is provided inside the hub 12, and the inner ring 22 and a plurality of balls 24 rolling on the inner ring constitute an inboard side bearing. The outboard bearing, not shown, is a conventional bearing provided with a plurality of balls that roll on the inner peripheral surface. The inner ring 22 has a cylindrical inner peripheral surface 26 as a mounting surface for a fixed spindle 28. When the wheel rotates, the hub 12 fixed to the wheel rotates relative to the inner ring 22 fixed to the spindle 28. The hub bearing device 10 of the present invention includes a sensor 30 that detects the rotational speed of a wheel. As already described, the output of the sensor 30 is used to control the ABS of the vehicle and the traction control device. The sensor 30 includes a rotor or tone ring 32 and a stator or annular transducer 34. The sensor 30 will be described with reference to FIGS. 3, 4, 5, 8, 9, and 10 in addition to FIGS.
[0020]
The tone ring 32 is a disk-shaped permanent magnet having a radial surface 36 and an axial inner peripheral surface 38. As shown in FIG. 2, the tone ring 32 is attached to a tone ring holder 39 press-fitted into the hub bore 20. However, the holder 39 may be omitted, and the tone ring 32 may be directly press-fitted into the bore 20 of the hub. The tone ring shown in FIGS. 4 and 9 has a plurality of regions extending radially from the center of rotation of the hub bearing device, and a magnetic pole opposite to the region adjacent to each region is formed. On the radial surface 36 and the axial surface 38, magnetic poles having opposite polarities are alternately formed in the circumferential direction. An axial magnetic field 40 passes through the radial surface 36 and a radial magnetic field 42 passes through the axial surface 38. FIG. 4 shows the magnetic field passing through the tone ring 32 when used in combination with the stator having first and second teeth offset in the circumferential direction shown in FIG. FIG. 9 shows the magnetic field passing through the tone ring 32 when used in combination with the stator having first and second radially aligned teeth shown in FIG. There are various tone ring materials. In this embodiment, an Fe-Cr-Co alloy is used.
[0021]
The annular transducer 34 has a case 44 that is composed of a radial side wall 46 and a pair of cylindrical axial walls 48, 50, with the inner ends open. The walls 48 and 50 are separated by an annular gap 52. A plurality of teeth 54 and 56 are formed at the side ends of the walls 48 and 50. In the embodiment of FIG. 3, the teeth 54 are provided so as to be radially displaced from the teeth 56, and in the embodiment of FIG. 8, each tooth 54 is aligned on the same radial line with respect to the teeth 56. . In FIG. 8, the bobbin 60 is omitted for easy understanding. As shown in FIGS. 1 and 3, the coil 52 is wound around the bobbin 60 in the gap 52. The number of teeth 54 and 56 is made equal to the number of magnetic poles alternately formed in the circumferential direction on the surface of the tone ring 32.
[0022]
As the tone ring 32 rotates (in the direction of the curved arrow A in FIGS. 3 and 8), the transducer teeth 54, 56 are magnetically coupled to the alternating magnetic poles formed in the tone ring, and the transducer case An alternating magnetic field is generated in 44. The arrows extending along the surfaces of the case 44 and the tone ring 32 in FIG. 3 represent the magnetic flux passing through the case 44 and the tone ring 32. As the tone ring 32 rotates relative to the transducer, an alternating magnetic field is generated in the transducer case 44, resulting in an electromagnetic force (voltage) in the coil winding 58. The magnetic poles 40, 42 and the teeth 54, 56 are provided such that the teeth 54 are magnetically coupled to the magnetic pole 40 and the teeth 56 are magnetically coupled to the magnetic pole 42. As shown in FIG. 3, the teeth 56 are opposed to the radial inner surface 38 of the tone ring 32 with the gap 55 interposed therebetween. The magnetic poles 40 and 42 are arranged so that when the tooth 54 is magnetically coupled to one of the N pole and the S pole, the tooth 56 is coupled to the other magnetic pole. The tone ring 32 of FIG. 5 is used in combination with a transducer in which the teeth 54 and 56 are arranged while being shifted in the circumferential direction. In this case, when the tooth 54 is magnetically coupled to the north pole formed on the radial surface of the tone ring, the tooth 56 provided by shifting one pitch in the circumferential direction from the tooth 54 is the radial surface. Are magnetically coupled to the S pole on the axial surface arranged by shifting one pitch from the N pole in the circumferential direction. On the other hand, the tone ring 32 shown in FIG. 10 is used in combination with a transducer having teeth 54 and 56 aligned radially. In this case, when the teeth 54 are magnetically coupled to the north pole formed on the radial surface, the teeth 56 arranged on the radial line with respect to the teeth 54 are arranged on the axial surface. Magnetically coupled to the south pole.
[0023]
Since the tone ring of the present invention has a radial magnetic field on the axial surface and an axial magnetic field on the radial surface, the teeth 54 and 56 formed on the stator are opposed to the opposite magnetic poles of the tone ring, respectively. It suffices if they are arranged. The teeth 54 and 56 may be formed by shifting in the circumferential direction, or may be aligned in the radial direction. For this reason, the teeth 54 and 56 can be formed separately, and the manufacturing cost of the stator can be reduced.
[0024]
The annular transducer 34 is press-fitted on the cylindrical outer peripheral surface of the inner ring 22 shown in FIG. The bearing ball 24 and the sensor 30 are protected by a seal 62. The seal 62 comprises a retaining ring 64 press fitted to the hub 12 and an elastic lip 66 that contacts the transducer case 44. The transducer is open on the inner end side, that is, on the side facing the ball 24, and the walls 46, 48, 50 protect the ball 24 of the bearing. Further, since the sensor 30 is attached at a position where it can be easily reached, it can be easily repaired or replaced.
[0025]
6 and 7 show a hub bearing device 10 'according to another embodiment. The hub bearing device 10 'includes a sensor 30' that detects the rotational speed of the wheel. The hub 12 'includes a radial flange portion 13' having a mounting surface to a wheel (not shown). The wheel is fixed to the flange portion by a plurality of bolts 92 attached to the flange 13 '. The hub 12 'is formed with a cylindrical inner peripheral surface 14' and a pair of roller bearing raceway surfaces, that is, an inboard side raceway surface 16 'and an outboard side raceway surface 18'. Further, the hub 12 'is formed with a large-diameter bore 20' for attaching a wheel rotation speed sensor.
[0026]
A bearing inner ring 94 is provided inside the hub 12 ′, and the inner ring 94 and a plurality of balls 24 ′ rolling on the inner ring constitute an inboard side bearing. When the wheel rotates, the inner ring 94 rotates with respect to the outer ring 96 fixed to a spindle (not shown). As shown in FIG. 7, the annular stator 98 of the sensor is fixed to the outer ring 96, and the tone ring 100 rotates together with the inner ring 94 fixed to the wheel.
[0027]
11 and 12 show an embodiment in which the tone ring 110 and the annular transducer 112 are provided on the same axis. The tone ring 110 is a ring-shaped member having a shaft 114 as a center. Annular transducer 112 is centered about axis 114 and is located radially inward of tone ring 110 and comprises annular wall 120 and walls 116 and 118 extending radially outward from annular wall 120. As in the other embodiments, the coil winding 124 wound around the bobbin 126 is accommodated in the gap 122 inside the annular transducer 112. The magnetic poles formed on the tone ring 110 and the teeth formed on the transducer may be provided on the same radial line or may be provided in a shifted manner.
[0028]
13 and 14, the tone ring 110 'and the annular transducer 112' are provided on the same axis. The tone ring 110 ′ is a ring-shaped member centered on the shaft 114 ′. Annular transducer 112 'is centered about axis 114' and is located radially outward of tone ring 110 'and comprises annular wall 120' and walls 116 ', 118' extending radially inward from annular wall 120 '. . Similar to the other embodiments, a coil winding 124 ′ wound around a bobbin 126 ′ is housed in an air gap 122 ′ inside the annular transducer 112 ′. The magnetic poles formed on the tone ring 110 ′ and the teeth formed on the transducer may be provided on the same radial line or may be shifted.
[0029]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiments without departing from the scope of the claims.
[Brief description of the drawings]
1 is an exploded perspective view of a hub bearing device of the present invention. FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view showing an assembled state of the hub bearing device of FIG. 1. FIG. 3 shows a first tooth and a second tooth of a stator in a circle. FIG. 4 shows a part of an annular sensor formed by shifting in the circumferential direction. FIG. 4 shows a part of a tone ring according to the present invention used in combination with a stator formed by shifting the first and second teeth in the circumferential direction. FIG. 5 is a diagram showing the radial magnetic poles of the tone ring of FIG. 4. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a hub bearing device of another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a view showing a part of an annular sensor in which the first and second teeth of the stator are radially aligned. FIG. 9 is a tone ring of the present invention used in combination with the stator of FIG. FIG. 10 is a diagram showing the radial magnetic poles of the tone ring of FIG. 11 is a perspective view of an embodiment in which the tone ring is provided coaxially with the stator on the outer periphery of the stator. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 12-12 of FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line 14-14 in FIG. 13;
30, 30 'wheel speed sensor 32, 100, 110, 110' tone ring (rotor)
34, 98, 112, 112 'transducer (stator)
44 Case 54, 56 Teeth of transducer

Claims (17)

軸方向の面に形成された磁極と半径方向の面に形成された磁極を有する多極トーンリングと、このトーンリングに対し相対回転する強磁性体製のケースからなるステーターとを備え、ステーターには軸方向の面に形成された磁極を検出する第1部分と半径方向の面に形成された磁極を検出する第2部分を有し、ステーターの第1部分がトーンリングの軸方向の面対向する歯によって形成され、ステーターの第2部分がトーンリングの半径方向の面に対向する歯によって形成され、ステーターのケース内に導電性の巻線を収容し、トーンリングとステーターとの相対回転によるステーター内の磁束によって生じる交流電圧により、トーンリングとステーターとの相対回転速度を検出する環状速度センサー。The stator includes a multipolar tone ring having a magnetic pole formed on an axial surface and a magnetic pole formed on a radial surface, and a stator made of a ferromagnetic case that rotates relative to the tone ring. Has a first portion for detecting the magnetic pole formed on the axial surface and a second portion for detecting the magnetic pole formed on the radial surface, and the first portion of the stator is on the axial surface of the tone ring. Formed by opposing teeth, the second part of the stator is formed by teeth facing the radial surface of the tone ring and contains a conductive winding in the case of the stator, relative rotation of the tone ring and the stator An annular speed sensor that detects the relative rotational speed between the tone ring and the stator using an alternating voltage generated by the magnetic flux in the stator. 前記第1部分を構成している歯が、一方の磁性を有する軸方向の面に形成された磁極に磁気的に結合しているとき、第2部分を構成している歯は、反対の磁性を有する半径方向の面に形成された磁極に磁気的に結合するようになっている請求項1に記載のセンサー。When the teeth constituting the first part are magnetically coupled to a magnetic pole formed on one axial surface having magnetism, the teeth constituting the second part are opposite to each other. The sensor of claim 1 adapted to be magnetically coupled to a magnetic pole formed on a radial surface having 前記ケースは、半径方向の壁と、この半径方向の壁に接続された内側円筒壁と外側円筒壁とからなり、前記第1部分を構成している歯は前記内側円筒壁に形成されており、前記第2部分を構成している歯は前記外側円筒壁に形成されている請求項1に記載のセンサー。  The case includes a radial wall, and an inner cylindrical wall and an outer cylindrical wall connected to the radial wall, and teeth forming the first portion are formed on the inner cylindrical wall. 2. The sensor according to claim 1, wherein teeth constituting the second portion are formed on the outer cylindrical wall. 前記ケースは、半径方向の壁と、この半径方向の壁に接続された内側円筒壁と外側円筒壁とからなり、前記第2部分を構成している歯は前記内側円筒壁に形成されており、前記第1部分を構成している歯は前記外側円筒壁に形成されている請求項1に記載のセンサー。  The case includes a radial wall, and an inner cylindrical wall and an outer cylindrical wall connected to the radial wall, and teeth forming the second portion are formed on the inner cylindrical wall. 2. The sensor according to claim 1, wherein teeth constituting the first portion are formed on the outer cylindrical wall. 前記トーンリングは、ステーターの内周側にステーターと同軸状に取り付けられ、前記ステーターは円筒形の外壁と、この外壁から半径方向内向きに前記トーンリングに向かって延びる2つの半径方向の側壁とからなり、前記第1部分と第2部分を構成する歯は、前記2つの側壁にそれぞれ形成されている請求項1に記載のセンサー。  The tone ring is mounted coaxially with the stator on the inner peripheral side of the stator, the stator having a cylindrical outer wall and two radial side walls extending radially inward from the outer wall toward the tone ring. The sensor according to claim 1, wherein teeth forming the first portion and the second portion are formed on the two side walls, respectively. 前記トーンリングは、ステーターの外周側にステーターと同軸状に取り付けられ、前記ステーターは円筒形の内壁と、この内壁から半径方向外向きに前記トーンリングに向かって延びる2つの半径方向の側壁とからなり、前記第1部分と第2部分を構成する歯は、前記2つの側壁にそれぞれ形成されている請求項1に記載のセンサー。  The tone ring is mounted coaxially with the stator on the outer peripheral side of the stator, and the stator includes a cylindrical inner wall and two radial side walls extending radially outward from the inner wall toward the tone ring. 2. The sensor according to claim 1, wherein teeth forming the first portion and the second portion are formed on the two side walls, respectively. 外輪と、外輪内部の内輪と、内外輪の間に内外輪が相対回転できるように設けられた複数の転動体とからなる軸受装置に組み込まれており、前記トーンリングは前記内外輪の一方に固定され、前記ステーターは前記内外輪の他方に固定されている請求項1に記載のセンサー。  It is incorporated in a bearing device comprising an outer ring, an inner ring inside the outer ring, and a plurality of rolling elements provided so that the inner and outer rings can relatively rotate between the inner and outer rings, and the tone ring is attached to one of the inner and outer rings. The sensor according to claim 1, wherein the sensor is fixed and the stator is fixed to the other of the inner and outer rings. 外輪と、外輪内部の内輪と、内外輪の間に内外輪が相対回転できるように設けられた複数の転動体と、軸方向の面に形成された磁極と半径方向の面に形成された磁極を有する前記内外輪の一方に固定された多極トーンリングと、前記内外輪の他方に固定されたステーターとを備え、前記ステーターは、前記軸方向の面に形成された磁極対向して磁気的に結合する第1の歯と、前記半径方向の面に形成された磁極と磁気的に結合する第2の歯が形成された強磁性体製のケースを有し、前記トーンリングが前記ステーターに対して相対的に回転する場合に、前記軸方向のおよび半径方向の面に形成された磁極が前記第1および第2の歯に対向するようになっており、前記強磁性体製のケース内には導電性の巻線が収容されており、トーンリングがステーターに対して相対回転すると、ステーター内に交番磁束が発生し、この磁束によって巻線内に上記相対回転の速度を表す交流電圧が発生するようになっている軸受装置。An outer ring, an inner ring inside the outer ring, a plurality of rolling elements provided so that the inner and outer rings can relatively rotate between the inner and outer rings, a magnetic pole formed on the axial surface, and a magnetic pole formed on the radial surface a multipole tone ring fixed to one of said inner and outer rings with, and a stator fixed to the other of said inner and outer rings, the stator is magnetically opposite the shaft which is formed in the direction of the surface magnetic pole A case made of a ferromagnetic material formed with first teeth that are coupled to each other and second teeth that are magnetically coupled to the magnetic poles formed on the radial surface, and the tone ring includes the stator. Magnetic poles formed on the axial surface and the radial surface are opposed to the first and second teeth, and are made of the ferromagnetic material. A conductive winding is housed in the case. There when rotated relative to the stator, an alternating magnetic flux generated in the stator, a bearing apparatus alternating voltage representative of the speed of the relative rotation in the winding is adapted to generate the magnetic flux. 車輪に取り付けられている請求項8に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 8 attached to a wheel. 内輪が非回転の車両のスピンドルに固定され、外輪は前記車輪に固定されている請求項9に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 9, wherein the inner ring is fixed to a spindle of a non-rotating vehicle, and the outer ring is fixed to the wheel. 前記トーンリングが、外輪の円筒形内周面内に挿入されている請求項10に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 10, wherein the tone ring is inserted into a cylindrical inner peripheral surface of an outer ring. 外輪が非回転の車両のスピンドルに固定され、内輪は前記車輪に固定されている請求項9に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 9, wherein the outer ring is fixed to a spindle of a non-rotating vehicle, and the inner ring is fixed to the wheel. 前記トーンリングが、内輪の円筒形外周面内に挿入されている請求項12に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 12, wherein the tone ring is inserted into a cylindrical outer peripheral surface of an inner ring. 前記ケースは、半径方向の壁と、この半径方向の壁に接続された内側円筒壁と外側円筒壁とからなり、前記第1の歯は前記内側円筒壁に形成されており、前記第2の歯は前記外側円筒壁に形成されており、前記第1および第2の歯は前記転動体に向かって延びており、前記トーンリングは前記転動体と前記第1の歯の間に設けられ、前記第2の歯は前記トーンリングに隣接して設けられている請求項8に記載の軸受装置。  The case includes a radial wall, and an inner cylindrical wall and an outer cylindrical wall connected to the radial wall, and the first tooth is formed on the inner cylindrical wall, and the second tooth Teeth are formed on the outer cylindrical wall, the first and second teeth extend toward the rolling element, and the tone ring is provided between the rolling element and the first tooth, The bearing device according to claim 8, wherein the second tooth is provided adjacent to the tone ring. トーンリングが取り付けられる軸受外輪に、ステーターに接触するシールリップ部を有するシールが固定されている請求項8に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 8, wherein a seal having a seal lip portion that contacts the stator is fixed to a bearing outer ring to which the tone ring is attached. トーンリングが取り付けられる軸受内輪に、ステーターに接触するシールリップ部を有するシールが固定されている請求項8に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 8, wherein a seal having a seal lip portion contacting the stator is fixed to a bearing inner ring to which the tone ring is attached. 前記転動体とトーンリングを取り囲むシールリップを有するシールを備えた請求項8に記載の軸受装置。  The bearing device according to claim 8, further comprising a seal having a seal lip surrounding the rolling element and the tone ring.
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