JP4798763B2 - 保護カバー付トーンホイール - Google Patents

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し、更に詳しくは、自動車のアンチロックブレーキシステム或いはトラクションコントールシステムに適用する為に車輪の回転数を検出すべく設置されるトーンホイールであって、水或いは汚泥や塵埃等の異物による傷付や毀損等を防ぐ為の保護カバーを備えた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（固定側部材）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とより構成されるものが挙げられる。また、シールリングとは別個に金属補強環を介して回転側部材に嵌合固定され、車体側の磁気センサに対峙するよう配設されるものも採用されている。これらト−ンホイールは、回転側部材に嵌合固定される円筒状部及び鍔状部を有する金属補強環（スリンガ）と、該金属補強環の鍔状部に貼着一体とされる磁性ゴム環（環状多極磁石）とよりなり、該磁性ゴム環は磁性粉末を含有する環状磁性ゴムシートであって、その周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極が交互に着磁形成されている。

そして、上記のような自動車用車輪の回転検出の為の磁気エンコーダを構成するト−ンホイールにおいては、水或いは汚泥や塵埃等の異物が飛散する苛酷な環境に晒されることが多い為、環状多極磁石の表面が傷付き或いは毀損したりして磁気センサによる検出精度が低下したり、更には、金属補強環が発錆して環状多極磁石の補強機能が低下することがあり、これが実用上大きな問題点とされていた。従来、このような不具合を解消する為、環状多極磁石の表面に非磁性体の保護カバーを取付けるようにしたものも実用化されていた。特に、特許文献１（特に、図３参照）或いは特許文献２（特に、図３及び図８参照）には、保護カバーが、環状多極磁石の全表面を覆い且つ上記金属補強環（スリンガ）の円筒状部の筒面に沿って連なり該円筒状部の他端部にまで及ぶ形状とされ、上記回転側部材に対する嵌合一体化は該保護カバーの上記円筒状部の筒面に沿った部分を介してなされるようにしたトーンホイール（磁気エンコーダ）を備えたベアリングシール或いは車輪用軸受が開示されている。
特許第３４５３６９９号公報 特開２００２−３３３０３３号公報

ところで、上記特許文献に開示されたトーンホイールは、上記のように環状多極磁石を貼着一体に備えた金属補強環と保護カバーとを嵌合一体とした上で、回転側部材（内輪）に、その端部から圧入（圧ばめ）嵌合されて一体固定される。保護カバーは、回転検出精度等の関係から、通常０．１〜０．５ｍｍの薄手の非磁性板材で作製される必要がある為、回転側部材との嵌合代が大きい場合、圧入時に大きな力が保護カバーに作用して変形し、これが環状多極磁石にまで及んでその変形・毀損を来たしたりすることがある。また、金属補強環と保護カバーとは単に嵌合されているだけであるから、上記回転側部材への圧入時に保護カバーが外れてしまうこともある。その為、金属補強環と保護カバーとの嵌合代（締代）を大きくする必要があり、これが、上記圧入時での環状多極磁石の変形を来たす原因にもなっていた。

更に、保護カバーの回転側部材への圧入側端部は、圧入を円滑になし得るようその角部に面取り加工が施されるが、上記のように、保護カバーが薄手の非磁性板材からなるから、面取り曲率を大きくすることができず、圧入時の所期の円滑性を得ることが困難であった。その為、回転側部材の被圧入側端部角部にも十分な面取り加工を施す必要があり、これが軸受ユニットの作製工数の低減化を阻害する要因の一つにもなっていた。

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嵌合固定が円滑になされ、保護カバーの面取り加工を不要とし且つ保護カバーと金属補強環との嵌合関係が安定維持される新規な保護カバー付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の発明に係る保護カバー付トーンホイールは、円筒状部及びその一端に連成された鍔状部よりなる金属補強環と、該鍔状部の外面に貼着された環状多極磁石と、該環状多極磁石を覆う非磁性体製保護カバーとよりなり、回転側部材に対して上記円筒状部をして嵌合一体とされ、固定側部材に固定された磁気センサとにより回転検出磁気エンコーダを構成する保護カバー付トーンホイールであって、上記保護カバーは、上記環状多極磁石の全表面を覆い且つ上記金属補強環の円筒状部の筒面に沿って連なり該円筒状部の他端部にまで及び、上記回転側部材に対する嵌合一体化は該保護カバーの上記円筒状部の筒面に沿った部分を介してなされ、上記保護カバーには、上記金属補強環の円筒状部の筒面に沿った部分から該円筒状部の他端部より少許突出すると共に、該他端部側にかしめ屈折された形状の突出部が設けられたことを特徴とする。

本発明においては、請求項２の発明のように、前記環状多極磁石として、磁性粉末を含有する環状磁性ゴムシートであって、その周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極を交互に着磁形成したものが望ましく採用されるが、これに限らずプラスチック磁石或いは焼結磁石であってもよい。また、本発明の保護カバー付トーンホイールは、請求項３の発明のように、前記金属補強環は、固定側部材に芯金を介して固定された弾性シールリップ部材のリップにスリンガとして相対弾性摺接するよう組合わせられ、該弾性シールリップ部材と共に軸受ユニットにおけるパックシールタイプのシールリングを構成し得るものであり、前記弾性シールリップ部材は、前記芯金の前記回転側部材側に延出する端部を覆う縁部を有し、前記保護カバーの前記突出部が、前記縁部側にかしめ屈折された形状とされているものとすることができる。

請求項１の発明に係る保護カバー付トーンホイールによれば、非磁性体製の保護カバーが、金属補強環の鍔状部に貼着一体とされた環状多極磁石の全表面を覆い且つ上記金属補強環の円筒状部の筒面に沿って連なり該円筒状部の他端部にまで及ぶように構成されているから、環状多極磁石は該保護カバーによって保護され、前記のような過酷な環境下にあっても、その傷付きや毀損の発生がなく、磁気センサによる回転検出精度が低下することがない。また、保護カバーは、上記円筒状部の他端部において、該他端部より少許突出し、この突出部が該他端部側にかしめ屈折されているから、上記回転側部材に対し、該保護カバーの上記円筒状部の筒面に沿った部分を介して嵌合一体化する際、かしめ屈折された突出部がガイドとなって圧入或いは圧ばめによる回転側部材に対する嵌合が円滑になされる。

従って、保護カバーの嵌合先端部に面取り加工を施す必要がなく、また、回転側部材の被嵌合側端部角部に対し過大な面取り加工を施す必要もない。更に、金属補強環の円筒状部の他端部側にかしめ屈折された突出部によって、保護カバーが金属補強環及び環状多極磁石を拘持するよう覆うことになるから、保護カバーと金属補強環との嵌合代を小さくしても、保護カバーが外れることがなく、保護カバーと金属補強環との嵌合関係が安定維持される。従って、保護カバーと金属補強環との嵌合時に、大きな嵌合力を要しないから、保護カバーが変形する懸念がなく、また、製品として梱包、搬送する際にこれらがバラけたりすることがなく、製品管理がし易くなる。

このような本発明の特有の効果は、請求項２の発明のように、環状多極磁石が、磁性粉末を含有する環状磁性ゴムシートのように傷つき易く或いは変形し易い磁石である場合に特に有効である。また、本発明の保護カバー付トーンホイールを、請求項３の発明のように、弾性シールリップ部材と共に軸受ユニットにおけるパックシールタイプのシールリングを構成し得るものとすれば、軸受ユニットのシール機能をも併せ持つことになり、更に、前記弾性シールリップ部材は、前記芯金の前記回転側部材側に延出する端部を覆う縁部を有し、前記保護カバーの前記突出部が、前記縁部側にかしめ屈折された形状とされているものとすれば、シールリップ部材との組合わせ一体化が的確且つ相互に外れることなく安定的になされ、シールリング製品としての梱包、保管、搬送性等が優れたものとなる。

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は本発明の保護カバー付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は別実施形態の図２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）との間に圧入装着されている。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９が車体（固定側部材）に設置され、この磁気センサ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）に一体嵌合されるトーンホイール１０と、外輪５の内周（内径面）に圧入嵌合される芯金１１と、ゴム等の弾性材からなり、リップ１２ａの先端部がトーンホイール１０を構成するスリンガ（金属補強環）１３の内面（転動体６側）に弾性摺接する複数のリップ１２ａ…を有し、芯金１１に固着された弾性シールリップ部材１２とが組合さった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。

トーンホイール１０は、円筒状部１３ａ及びその一端に連成された鍔状部１３ｂよりなるスリンガ（金属補強環）１３と、該鍔状部１３ｂの外面（車体側面）に貼着された環状多極磁石１４と、該環状多極磁石１４を覆う非磁性体製保護カバー１５とよりなる。環状多極磁石１４は、フェライト等の磁性粉末を含有し周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極が交互に着磁形成された磁性ゴムシートからなり、加硫接着等により上記鍔状部１３ｂに貼着一体とされている。

上記保護カバー１５は、厚さ０．１〜０．５ｍｍの非磁性板材（例えば、ＳＵＳ３０４等）を板金加工したもので、環状多極磁石１４の車体側全表面を覆う鍔状部１５ａと、上記スリンガ１３の円筒状部１３ａの内筒面に沿って連なり該円筒状部１３の他端部にまで及ぶ円筒状部１５ｂと、該他端部より少許突出する突出部１５ｃとよりなり、この突出部１５ｃが該他端部側（外輪５側）にかしめ屈折されている。この突出部１５ｃのかしめ屈折により、環状多極磁石１４を貼着一体とするスリンガ１３が、保護カバー１５によって拘持されるよう覆われるから、保護カバー１５とスリンガ１３との嵌合代を小さくしても、保護カバー１５が外れることがなく、保護カバー１５とスリンガ１３との嵌合関係が安定維持される。そして、保護カバー１５の鍔状部１５ａを、図例のように、環状多極磁石１４の外周縁部を巻き込むように屈曲すれば、上記嵌合関係がより安定する。

また、本実施形態の保護カバー付トーンホイール１０は、上記の通り、芯金１１及びシールリップ部材１２とが組合わせられて、パックシールタイプのシールリング７として構成されるが、この組合せの際に、上記突出部１５ｃを、図例のようにシールリップ部材１２の縁部側にかしめ屈折するようにすれば、組合わせ一体化が的確になされ、トーンホイール１０と芯金１１及びシールリップ部材１２とが軸方向に位置ずれしても、屈折された突出部１５ｃがシールリップ部材１２の縁部に当接して相互の離脱が阻止され、製品の梱包、保管或いは搬送等の際に相互に外れたりする懸念がないから、製品管理上極めて有益である。

上記のように構成されたシールリング７は、図１の軸受ユニット１に対して白抜矢示方向より内輪部材４及び外輪５間に圧入嵌合される。この時、トーンホイール１０は、保護カバー１５の円筒状部１５ｂを介して上記内輪部材４の外径面に圧ばめ嵌合されることになるが、該円筒状部１５ｂの嵌合方向先側に位置する突出部１５ｃは、外輪５側、即ち、遠心方向にかしめ屈折されているから、この突出部１５ｃが、内輪部材４の端縁部に対するガイド的作用を奏し、圧ばめ嵌合が円滑になされる。従って、保護カバー１５の嵌合方向先側端部に面取り加工を施す必要がなく、また、内輪部材４の被嵌合側端縁角部に対し過大な面取り加工を施す必要もない。

環状多極磁石１４を構成する磁性ゴムシートの基材ゴムは、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、フェライトや希土類等の磁性粉末が添加混練される。この基材ゴムをスリンガ１３の鍔状部１３ｂに加硫接着して環状磁性ゴムシートとなし、この環状磁性ゴムシートに、公知の方法でその周方向に沿って多数のＮ極及びＳ極を交互に着磁形成することによって環状多極磁石１４を得る。

上記のようにシールリング７が内輪部材４及び外輪５間に圧入嵌合された状態では、環状多極磁石１４が車体に固定された磁気センサ９の検出面に対し、保護カバー１５を介して近接対峙した状態となる。従って、内輪（ハブ２及び内輪部材４）が軸回転すると、環状多極磁石１４も同様に軸回転するから、その回転に伴うＮ極及びＳ極の交互の磁気変化を磁気センサ９がパルス信号として検出し、これによって、内輪（ハブ２及び内輪部材４）、即ち、ハブ２に取付けられた車輪の回転数、回転速度を算出することができる。保護カバー１５は、環状多極磁石１４の全表面を覆っているが、上記のように薄手の非磁性板材からなるから、この検出精度に影響を及ぼすことがない。

図３の保護カバー付トーンホイール１０は、実施例１のようにパックシールタイプのシールリング７を構成せず、これとは別個に内輪部材４の外径面に嵌合固定されて、車体側に固定された磁気センサ９とにより磁気エンコーダＥを構成するようにしたものである。従って、内輪部材４と外輪５との間には、回転検出機能に関与しない公知のパックシールタイプのシールリング７０が圧入嵌合され、その車体側に上記保護カバー付トーンホイール１０が嵌合固定される。尚、この場合のシールリング７０は、パックシールタイプに限定されるものでないことは言うまでもない。

本実施形態の保護カバー付トーンホイール１０は、円筒状部１３ａ及びその一端に連成された鍔状部１３ｂよりなる金属補強環１３と、該鍔状部１３ｂの外面（車体側面）に貼着された環状多極磁石１４と、該環状多極磁石１４を覆う非磁性体製保護カバー１５とよりなり、金属補強環１３がスリンガ的機能を奏しないだけでその基本構成は実施例１と略同様である。また、保護カバー１５は、環状多極磁石１４の車体側全表面を覆う鍔状部１５ａと、上記金属補強環１３の円筒状部１３ａの内筒面に沿って連なり該円筒状部１３の他端部にまで及ぶ円筒状部１５ｂと、該他端部より少許突出する突出部１５ｃとよりなり、この突出部１５ｃが該他端部側（外輪５側）にかしめ屈折されている。この場合の保護カバー１５も、突出部１５ｃの突出長さが短いだけで、その基本形状は実施例１と同様である。

従って、保護カバー１５の突出部１５ｃが外輪５側にかしめ屈折されていることにより、実施例１と同様、保護カバー１５と環状多極磁石１４を貼着一体とした金属補強環１３との安定した嵌合一体関係、内輪部材４に対する圧ばめ嵌合時における良好なガイド機能等が得られ、上記同様望ましく採用される。その他の構成は、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、上記実施例では、本発明の保護カバー付トーンホイールが、内輪に嵌合固定されているが、外輪が回転側である場合は、外輪に嵌合固定される。この場合、金属補強環１３の鍔状部１３ｂ及び保護カバー１５の鍔状部１５ａの連成方向、また、保護カバー１５の突出部１５ｃのかしめ屈折方向が上記とは逆になることは言うまでもない。また、本発明の保護カバー付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、その他の回転検出が求められる回転部分における軸受、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。

本発明の保護カバー付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。 別実施形態の図２と同様図である。

符号の説明

１ 軸受ユニット
２ ハブ（回転側部材）
４ 内輪部材（回転側部材）
５ 外輪（固定側部材）
７ シールリング
９ 磁気センサ
１０ 保護カバー付トーンホイール
１１ 芯金
１２ シールリップ部材
１２ａ リップ
１３ スリンガ、金属補強環
１３ａ 円筒状部
１３ｂ 鍔状部
１４ 環状多極磁石
１５ 保護カバー
１５ｃ 突出部
Ｅ 磁気エンコーダ

Claims (3)

1. 円筒状部及びその一端に連成された鍔状部よりなる金属補強環と、該鍔状部の外面に貼着された環状多極磁石と、該環状多極磁石を覆う非磁性体製保護カバーとよりなり、回転側部材に対して上記円筒状部をして嵌合一体とされ、固定側部材に固定された磁気センサとにより回転検出磁気エンコーダを構成する保護カバー付トーンホイールであって、
   上記保護カバーは、上記環状多極磁石の全表面を覆い且つ上記金属補強環の円筒状部の筒面に沿って連なり該円筒状部の他端部にまで及び、上記回転側部材に対する嵌合一体化は該保護カバーの上記円筒状部の筒面に沿った部分を介してなされ、
   上記保護カバーには、上記金属補強環の円筒状部の筒面に沿った部分から該円筒状部の他端部より少許突出すると共に、該他端部側にかしめ屈折された形状の突出部が設けられたことを特徴とする保護カバー付トーンホイール。
2. 請求項１に記載の保護カバー付トーンホイールにおいて、
   前記環状多極磁石は、磁性粉末を含有する環状磁性ゴムシートであって、その周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極を交互に着磁形成したものからなることを特徴とする保護カバー付トーンホイール。
3. 請求項１又は２に記載の保護カバー付トーンホイールにおいて、
   前記金属補強環は、前記固定側部材に芯金を介して固定された弾性シールリップ部材のリップにスリンガとして弾性摺接するよう組合わせられて、該弾性シールリップ部材と共に軸受ユニットにおけるパックシールタイプのシールリングを構成し、
   前記弾性シールリップ部材は、前記芯金の前記回転側部材側に延出する端部を覆う縁部を有し、前記保護カバーの前記突出部が、前記縁部側にかしめ屈折された形状とされていることを特徴とする保護カバー付トーンホイール。

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