JP4590273B2 - トーンホイール - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用車輪等の回転数を検出する為の磁気エンコーダを構成するトーンホイールに関する。
自動車用車輪には、その回転数を検出する為の磁気エンコーダが装備されることがある。この磁気エンコーダとしては、車輪の回転側部材、例えば、車輪軸受システムにおけるシールリングのスリンガと共に構成されるト−ンホイールと、車体側に固定されト−ンホイールの表面に近接される磁気センサーとより構成されるものが挙げられる。ト−ンホイールとしては、回転側部材に嵌合固定される円筒状部分を有する金属補強環(スリンガ)と、該金属補強環に貼着一体とされる磁性ゴム環とよりなり、磁性ゴム環には、その円周方向に沿ってS極、N極を交互に繰返す着磁域を形成したものが採用される。
上記ト−ンホイールは、回転側部材に上記円筒状部分をして圧嵌(圧入或いは圧ばめ)固定されるが、この圧嵌固定の際には、適宜治具によって、押圧しながら円筒状部分を回転側部材に内嵌或いは外嵌させる。この治具による押圧面は、車輪軸受システム等に対する装着状態では、該軸受システム等の外側に露見されることになるので、この面を基準面とし、シールリングの品番(軸受の品番の場合もある)、径、トレーサビリティー、更には、着磁極数等が付されていることが多い。特に、トーンホイールにおいては、当該基準面に付された極数情報は、上記のような磁気エンコーダシステムを組立てる上で極めて重要な情報として位置付けられる。特許文献1には、合成ゴム又は合成樹脂からなるベリング用密封材であって、ベアリングに装着した時にその外側に露見する位置に、品番等の表示を浮出し、若しくは掘込みによって設ける例が開示されている。また、特許文献2には、オイルシールの少なくとも片面に、マーク・品番等の識別標をカラープリントした例が示されている。
ところで、上記のように、トーンホイールを回転側部材に圧嵌固定する際に、適宜治具を用いて上記基準面を押圧するよう、場合によってはポンチ状の加圧治具によって叩打するように圧嵌される。その為、この基準面に付された識別マークにダメージを与えてしまい、その判読が不可となるようなことがある。また、基準面に上記着磁域が形成されるトーンホイールの場合、この基準面に浮出し(凸版)や掘込み(凹版)で識別マークを形成すると、磁極による磁界のバラ付きが生じ、回転検出精度に影響が生じる。更に、このような基準面に上記着磁域が形成されるトーンホイールの場合に、トーンホイールの作製には、トーンホイール基材(磁性ゴム等)の成型と同時にしかも凸版で識別マークを形成する方法が、合理的で、金型費用も安くつくことから広く採用されるが、爾後の着磁工程において、トーンホイール基材に着磁ヨークを近接させ、該トーンホイール基材を回転させながら着磁を行う際に、この基準面から突出する識別マークが、着磁の邪魔になり、着磁精度を低下させることもあった。
特許文献1に開示されたベアリング用密封材では、凹陥部分に凸版若しくは凹版の識別マークが付されているが、本ベアリング用密封材がどのようにしてベアリングに装着されるのか、或いは、治具を用いた押圧を伴うのか否か、の明示がなく、従って、ベアリングに対する装着時に識別マークがどのような影響を受けるのか定かでない。ましてや、多数のS極、N極が交互に繰返す着磁域を備えたトーンホイールを対象とするものではないから、識別マークと着磁との関係については何等言及するものではない。一方、特許文献2には、弾性体部分に凸版で識別マークが付されたオイルシールが開示されているが(第1図、第2図参照)、本例は飽くまでオイルシールであって、トーンホイールではなく、仮に、本オイルシールの弾性体部分に着磁域を形成してトーンホイールに適用したとしても、上記圧嵌固定の際の押圧による識別マークのダメージの問題や、磁気作用に及ぼす悪影響或いは着磁の際の不具合等の問題が派生することは明らかである。
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、回転側部材に対する装着時のダメージを受けず、また磁極の磁気作用等に悪影響を及ぼすことのない識別マークを備えたトーンホイールを提供することを目的としている。
請求項1の発明に係るトーンホイールは、周方向に沿って多数のS極、N極が交互に繰返す着磁域を備え、固定側部材に設置された磁気センサーとによって回転数を検出する為の磁気エンコーダを構成するよう回転側部材に圧嵌固定されるトーンホイールであって、外側に露見されるとともに、上記回転側部材に治具を用いて圧嵌固定する際に治具によって押圧される面を基準面とし、該基準面には前記着磁域が形成されており、この基準面に凹段部が形成され、該凹段部の底面に品番等の識別マークが付されていることを特徴とする。
請求項2の発明に係るトーンホイールは、前記回転側部材に圧嵌固定される円筒状部分を有する金属補強環と、該金属補強環に固着一体とされ且つ前記着磁域が形成された磁性ゴム環とよりなり、前記凹段部がこの磁性ゴム環の着磁域から外れた部位に形成されていることを特徴とする。また、請求項3の発明に係るトーンホイールは、前記回転側部材に圧嵌固定される円筒状部分を有する金属補強環と、該金属補強環に固着一体とされ且つ前記着磁域が形成された焼結磁石環とよりなり、前記凹段部がこの焼結磁石環の着磁域から外れた部位に形成されていることを特徴とする。そして、これらの発明においては、前記識別マークは、請求項4の発明のように、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成されていることが望ましい。
また、請求項2の発明に係るトーンホイールにおいては、請求項5の発明のように、前記識別マークが、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成され、この隆起状の識別マークが、磁性ゴム環を金属補強環に成型によって貼着一体とさせる際に成型型によって付されるものとすることができる。更に、請求項3の発明に係るトーンホイールにおいては、請求項6の発明のように、前記識別マークが、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成され、この隆起状の識別マークが、焼結磁石環の成型時に成型型によって同時に付されるものとすることができる。
請求項1の発明に係るトーンホイールによれば、識別マークが、上記基準面に形成された凹段部に付されているから、当該トーンホイールを、回転側部材に対してこの基準面に治具を宛がい押圧するように圧嵌固定する場合に、付された識別マークが、治具に直接触れることがなく、従ってダメージを受けず、本来の識別機能が損なわれず維持される。特に、トーンホイールが回転側部材に圧嵌固定された状態では、基準面が作業者の露見し得る部位に位置することになるから、識別マークが、トーンホイールとしての重要な特性値情報である磁極の極数等を表示するものである場合には、磁気エンコーダを組立てる際に、作業者がその情報を的確に視認することができ、作業効率の向上と、磁気エンコーダの不良品発生削減に大きく寄与することになる。
また、請求項2或いは請求項3の発明によれば、金属補強環の円筒状部分をして回転側部材に圧嵌固定されるから、その固定は安定的になされ、また、着磁域が磁性ゴム環或いは焼結磁石に形成されるからその作製が容易であり、更に、この磁性ゴム環或いは焼結磁石は金属補強環に固着一体とされるから該金属補強環によって補強されると共に所定の位置に維持されトーンホイールとしての機能が的確に発現される。そして、識別マークが付される凹段部がこの磁性ゴム環或いは焼結磁石の着磁域から外れた部位に形成されているので、識別マークを付すことによる着磁域への悪影響や着磁形成の際の障害も生じる懸念がない。尚、磁性ゴム環或いは焼結磁石は、金属補強環を介さず、直接回転側部材に圧嵌固定されるものであってもよい。
そして、請求項4の発明のように、前記識別マークが、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成されている場合は、治具の押圧によるダメージを受けないことに加えて、識別マークが浮彫り状に的確に視認され、上記磁気エンコーダの組立て作業性等が一層向上する。請求項2の発明に係るトーンホイールにおいて、更に、請求項5の発明のように、基準面を超えない高さで形成された隆起状の識別マークが、磁性ゴム環を金属補強環に成型によって固着一体とさせる際に成型型によって付されるものとする場合は、成型型の識別マーク対応部位は、彫込みによって形成すれば良いから、浮彫り形成する場合のように成型型の作製コストが高騰するようなことがない。一方、請求項3の発明において、更に、請求項6の発明のように、上記隆起状の識別マークが、焼結磁石環の成型時に成型型によって同時に付されるものとすれば、上記同様成型型の識別マーク対応部位は、彫込みによって形成すれば良いから、浮彫り形成する場合のように成型型の作製コストが高騰するようなことがない。
以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図1は本発明のトーンホイールを用いて組立てられた軸受構造の一例を示す縦断面図、図2は図1におけるX部の拡大図、図3は同トーンホイールの部分切欠斜視図、図4はトーンホイールの他の実施例の部分切欠断面図、図5〜図9は更に他の実施例の図4と同様図である。
図1は自動車の車輪を転がり軸受ユニット1により支持する構造の一例を示すものであり、内輪(回転側部材)を構成するハブ2のハブフランジ2aにボルト3によりタイヤホイール(不図示)が固定される。また、ハブ2に形成されたスプライン軸孔2bには駆動シャフト(不図示)がスプライン嵌合されて、該駆動シャフトの回転駆動力がタイヤホイールに駆動伝達される。そして、ハブ2は内輪部材4と共に内輪を構成する。外輪(固定側部材)5は、車体の懸架装置(不図示)に取付固定される。この外輪5と上記内輪(ハブ2及び内輪部材4)との間に2列の転動体(玉)6…がリテーナ6aで保持された状態で介装されている。2列の転動体(玉)6…の軌道の外側には、上記転動体6…の転動部に装填される潤滑剤(グリス)の漏出或いは外部からの泥水等の浸入を防止するためのシールリング7、8が、外輪5と内輪(ハブ2及び内輪部材4)との間に装着されている。車体側シールリング7の外面に対面するよう、磁気センサー9が車体(固定側部材)に設置され、この磁気センサー9と後記するトーンホイール10とにより、タイヤホイールの回転速度を検出する磁気エンコーダEが構成される。
図2は、車体側シールリング7の装着部の拡大断面図を、図3はこのシールリング7を構成するトーンホイールの構造を示す。該シールリング7は、上記内輪部材4の外周(外径面)に一体嵌合されるスリンガ(金属補強環)71と、外輪5の内周(内径面)に一体嵌合される芯金72と、ゴム等の弾性材からなり、先端部がスリンガ71に弾性摺接するよう芯金72に固着されたシールリップ73との図のような組合せによりパックシールタイプのシールリングとして構成されている。図例のスリンガ71は、円筒状部分71aと外向鍔状部分71bとよりなり、円筒状部分71aが図1の白抜き矢示方向より上記内輪部材4の外径面に圧ばめ固定される。上記シールリップ73は、その先端部がこの円筒状部分71aの外周面及び外向鍔状部分71bの内面に弾性摺接するよう配置される。外向鍔状部分71bの車体側の面には磁性ゴム環11が接着剤等により固着されており、この磁性ゴム環11と上記スリンガ71とによりトーンホイール10が構成され、該トーンホイール10に対面するよう前記磁気センサー9が車体に取付けられている。
本実施例のトーンホイール10の場合、磁気センサー9に対向する面が、トーンホイール10を図1の白抜き矢示方向より上記内輪部材4の外周に圧ばめ固定する際に治具(不図示)を押圧作用させる面であり、従って、この面が基準面12とされる。即ち、本実施例では磁性ゴム環11の磁気センサー9に対向する面が基準面12とされ、この磁性ゴム環11の内輪部材4側部分に基準面12より下がった凹段部11aが形成されている。凹段部11aは、図例では周方向全域に亘って円環状に形成されているが、後記する必要な識別マーク13を付すに十分なスペースが確保されれば、全周でなくてもよい。磁性ゴム環11における円環状凹段部11aの外側部分には、多数のS極、N極がその周方向に沿って交互に繰返す円環状着磁域11bが形成されており、この着磁域11bの表面が基準面12をなす。上記円環状凹段部11aの底面に、品番、磁極の極数等の識別マーク13が付されている。
磁性ゴム環11を構成する基材ゴムは、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンープロピレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エチレン酢ビゴム、塩化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、天然ゴム等のゴムに、老化防止剤、加工助剤、加硫剤等のゴム薬品、及び、カーボンブラック、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、ゼオライト等の無機充填材を添加して調製される。そして、この基材ゴムの調製に際して、フェライト等の磁性粉末が添加混練される。
磁性ゴム環11は、所定形状の分割金型の一方に、スリンガ71用に事前に板金加工によって作製された外向鍔付円筒部材を配置し、その上に未加硫の上記基材ゴムを流し込み、これに分割金型の他方を配置して加圧・加熱し、基材ゴムを加硫成型することにより、上記外向鍔付円筒部材に固着一体状態で形成される。上記他方の金型は、そのキャビティ内に上記円環状凹段部11aに相当する凸段部と、識別マーク13に相当する彫込み凹部とを備え、上記成型と同時に、円環状凹段部11a及び彫込み凹部による隆起状の識別マーク13が形成される。この識別マーク13の隆起高さは、基準面12を超えない高さとされる。而して、識別マーク13用の彫込み凹部の形成加工は容易であるから、識別マーク13を彫込み状に形成する場合に比べて金型の作製手間が少なく、そのコストを低く抑えることができる。
上記のように形成された磁性ゴム環11における円環状凹段部11aの外側部分には、公知の着磁装置によって、所定数のS極、N極がその周方向に沿って交互に繰返す円環状着磁域11bが形成される。識別マーク13は、この着磁域11bから外れた部位に形成されるから、磁気センサー9との間のギャップ設定に影響せず(磁極による磁界のバラ付がなく)、しかも、着磁域11bの表面に相当する基準面12より下がった位置の凹段部11aに、基準面12を超えない高さで形成されているから、前記回転式の着磁装置によって着磁する場合でも、識別マーク13が回転の障害にならず、着磁精度の高いトーンホイール10が得られる。また、識別マーク13は隆起状に形成されているから、浮彫り状に視認され、内輪部材4に圧ばめして磁気エンコーダEを構成する場合に、その品番、磁極の極数等が適正か否かの判別が的確になされ、不良品の発生が著減される。そして、トーンホイール10を内輪部材4に圧ばめ固定するに際し、前記の通り、図1の白抜き矢示方向より治具によって基準面12が押圧されるが、識別マーク13は、凹段部11aに形成されているから、治具の押圧によるダメージを受けず、圧ばめ固定後もその判読可能な状態が維持される。
図4のトーンホイール10は、上記と同様シールリング7のスリンガ71が、回転側部材としての内輪部材4の外径面に圧ばめ固定されるタイプの変形例を示すものである。即ち、磁性ゴム環11が、上記と同様にスリンガ71の外向鍔状部分71bに固着一体とされ、その反内輪部材4側に円環状の凹段部11aが形成され、且つ該凹段部11aの内側に着磁域11bが形成されている点で上記と異なる。トーンホイール10の全体における識別マーク13が付される相対位置も上記と異なるが、凹段部11a及び識別マーク13の形成態様は上記と同様であるので、奏する作用・効果は同一である。従って、ここでは共通部分に同一の符号を付してその説明を割愛する。
図5のトーンホイール10は、上記と同様シールリング7のスリンガ71が、回転側部材としての内輪部材4の外径面に圧ばめ固定されるタイプの第2の変形例を示すものである。即ち、内輪部材4と外輪5(図1参照)との間隔が狭い場合に適用されるもので、外向鍔状部分71bが求心方向(内輪部材4側)に折返され、この折返し部71cで、磁性ゴム環11の貼着面積を確保せんとするものである。折返し部71cに実施例1と同様の上記磁性ゴム環11が固着一体とされ、この磁性ゴム環11には、上記と同様の円環状凹段部11a及び円環状着磁域11bが形成されている。従って、これらの奏する作用・効果も上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。尚、この例のトーンホイール10は、外輪5(図1参照)を回転側部材とし、外輪5の内径面に円筒状部分71aを圧入固定することによって、上記と同様の磁気エンコーダEを構成するようになすことも可能である。
図6のトーンホイール10は、図1のような軸受システムで言えば、外輪5が回転側部材とされ、シールリングではなく外輪5の外径部分に圧ばめ固定される例を示すものである。即ち、円筒状部分14aと、内向鍔状部分14bとよりなる金属補強環14の外側に、両部分14a、14bに亘り磁性ゴム環11が固着一体とされ、外輪5の外径部分には、円筒状部分14aをして圧ばめ固定される。そして、磁性ゴム環11の内向鍔状部分14bに相当する側の表面が、外輪5の外径部分に圧ばめ固定する際に治具が押圧される基準面12とされると共に円筒状部分14aに相当する部分が、上記同様の着磁域11bとされる。
従って、この例の場合は、磁気センサー9が、外輪5の外径面に対向し且つその検出面が着磁域11bに対面するよう、車体等の固定側部材に配置され、トーンホイール10とにより磁気エンコーダEが構成される。磁性ゴム環11の基準面12となる面には、上記同様円環状の凹段部11aが形成され、この凹段部11aの底面には、上記と同様に識別マーク13が付されている。尚、本実施例は、外輪が回転側部材の場合に適用される例として述べたが、軸受部の構造によっては、内輪が回転側部材である場合にも、本実施例のような構造のトーンホイール10が適用され得ることは言うまでもない。その他の構成・効果は上記各実施例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
図7のトーンホイール10は、図1のような軸受システムにおいて、外輪が回転側部材とされる場合に、外輪と内輪との間に介装されるシールリングに適用される例を示すものである。上記実施例4の金属補強環14と同様構造のスリンガ(金属補強環)15の内向鍔状部分15bにのみ磁性ゴム環11が固着一体とされ、円筒状部分15aをして外輪5の内径部分に圧入固定される。磁性ゴム環11の表面は、この圧入固定時に治具が押圧される基準面12とされ、この基準面12には、実施例1或いは3と同様に円環状凹段部11a及び円環状着磁域11bが形成され、凹段部11aの底面には識別マーク13が付されている。この例の場合、固定側部材としての不図示の内輪には、芯金を介してシールリップが固着され、このシールリップがスリンガ15の内面に摺接するよう組合されてパックシールタイプのシールリングが構成される。上記構成による効果も、上記各実施例の効果と同様であり、また、その他の構成・効果も上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
図8に示すトーンホイール10は、第2の実施例における磁性ゴム環11に代わる円環状の焼結磁石環16とスリンガ71とにより構成されたものである。この焼結磁石環16は、所望形状に焼結成型された後スリンガ71の外向鍔状部分71bに接着剤により固着一体とされるもので、この成型時に前記と同様の円環状凹段部16a及びその底面に隆起状の識別マーク13が形成される。そして、この凹段部16aより求心方向内側部分には、内輪部材4の外径面に圧ばめ固定する際に治具が押圧される基準面12をなす円環状着磁域16bが形成されている。この例は、磁性ゴム環11が焼結磁石環16に代わるだけであるから、その機能は上記と同様であり、従って、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。尚、この焼結磁石環16を用いる例は、実施例2のような形状のものに限らず、上記他の形状に類似するものにも適用可能であることは言うまでもない。また、焼結磁石環16の外向鍔状部分71bに対する固着一体化は、接着剤による場合の他、カシメやその他の方法も採用可能である。
図9に示すトーンホイール10は、焼結磁石環16のみからなり、前記のような金属補強環71(14、15)を介さずに直接回転側部材としての回転軸(駆動軸)17に圧嵌固定される例を示すものである。図例の焼結磁石環16は、実施例4の磁性ゴム環11と類似の形状をなし、回転軸17の端部よりその外径面に直接圧ばめ固定される。回転軸17の軸端面に相当する側の表面が、圧ばめ固定する際に治具が押圧される基準面12とされると共に、回転軸17の外径面に相当する部分が、上記同様の着磁域16bとされる。基準面12となる面には、上記同様円環状の凹段部16aが形成され、この凹段部16aの底面には、上記と同様に識別マーク13が付されている。この例の場合は、磁気センサー9が、回転軸17の外径面に対向し且つその検出面が着磁域16bに対面するよう、固定側部材に配置され、トーンホイール10とにより磁気エンコーダEが構成される。
本実施例のトーンホイール10も、上記と同様の機能を奏するので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。尚、本実施例では、焼結磁石環16のみでトーンホイール10を構成するものとしたが、上記のような磁性ゴム環11のみによって、トーンホイール10を構成することも可能である。また、形状も図9に示すものに限らず、更に、回転軸17に直接圧嵌固定するものの他、内輪或いは外輪に直接圧嵌固定するものであってもよい。
尚、本発明のトーンホイールの適用例は、上記実施例に限定されず、回転側部材に取付けられ、固定側部材に設置された磁気センサーとによって磁気エンコーダを構成するものであれば、その他のシール装置、軸受、軸受ユニット或いは適宜回転軸(駆動軸)にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。
本発明のトーンホイールを用いて組立てられた軸受構造の一例を示す縦断面図である。 図1におけるX部の拡大図である。 同トーンホイールの部分切欠斜視図である。 トーンホイールの他の実施例の部分切欠断面図である。 更に他の実施例の図4と同様図である。 更に他の実施例の図4と同様図である。 更に他の実施例の図4と同様図である。 更に他の実施例の図4と同様図である。 更に他の実施例の図4と同様図である。
符号の説明
4 内輪部材(回転側部材、固定側部材)
5 外輪(固定側部材、回転側部材)
9 磁気センサー
10 トーンホイール
11 磁性ゴム環
11a 凹段部
11b 着磁域
12 基準面
13 識別マーク
14 金属補強環
14a 円筒状部分
15 スリンガ(金属補強環)
15a 円筒状部分
16 焼結磁石環
16a 凹段部
16b 着磁域
17 回転軸(回転側部材)
71 スリンガ(金属補強環)
71a 円筒状部分
E 磁気エンコーダ

Claims (6)

  1. 周方向に沿って多数のS極、N極が交互に繰返す着磁域を備え、固定側部材に設置された磁気センサーとによって回転数を検出する為の磁気エンコーダを構成するよう回転側部材に圧嵌固定されるトーンホイールであって、
    外側に露見されるとともに、上記回転側部材に治具を用いて圧嵌固定する際に治具によって押圧される面を基準面とし、該基準面には前記着磁域が形成されており、この基準面に凹段部が形成され、該凹段部の底面に品番等の識別マークが付されていることを特徴とするトーンホイール。
  2. 請求項1に記載のトーンホイールにおいて、
    前記回転側部材に圧嵌固定される円筒状部分を有する金属補強環と、該金属補強環に固着一体とされ且つ前記着磁域が形成された磁性ゴム環とよりなり、前記凹段部がこの磁性ゴム環の着磁域から外れた部位に形成されていることを特徴とするトーンホイール。
  3. 請求項1に記載のトーンホイールにおいて、
    前記回転側部材に圧嵌固定される円筒状部分を有する金属補強環と、該金属補強環に固着一体とされ且つ前記着磁域が形成された焼結磁石環とよりなり、前記凹段部がこの焼結磁石環の着磁域から外れた部位に形成されていることを特徴とするトーンホイール。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のトーンホイールにおいて、
    前記識別マークが、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成されていることを特徴とするトーンホイール。
  5. 請求項2に記載のトーンホイールにおいて、
    前記識別マークが、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成され、この隆起状の識別マークが、磁性ゴム環を金属補強環に成型によって貼着一体とさせる際に成型型によって付されるものであることを特徴とするトーンホイール。
  6. 請求項3に記載のトーンホイールにおいて、
    前記識別マークが、凹段部の底面に、基準面を超えない高さで隆起状に形成され、この隆起状の識別マークが、焼結磁石環の成型時に成型型によって同時に付されるものであることを特徴とするトーンホイール。
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