KR0165925B1

KR0165925B1 - 회전속도 센서를 갖는 허브부

Info

Publication number: KR0165925B1
Application number: KR1019950021054A
Authority: KR
Inventors: 히데오 오우치; 고우이치 모리타
Original assignee: 세키야 데쓰오; 니혼세이코 가부시키가이샤
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1999-03-20
Also published as: US5827968A; DE69523380T2; EP0693689B1; EP1120656A3; DE69523380D1; EP1120656A2; JP3312531B2; KR960004075A; JPH08105908A; US5583431A; EP0693689A1

Abstract

외측궤도가 형성된 고정외측링부재와 숫나사부가 형성된 축방향 내측단부를 갖는 회전허브와, 내측궤도가 형성되며 허브에 끼워지는 내측링부재와, 내측링부재를 축방향으로 유지하기 위해 허브의 숫나사부와 나사결합되는 너트와, 외측궤도와 내측궤도사이에 위치하는 다수의 롤링부재와, 개방단부에서 외측링부재에 고정되는 커버와, 너트와 커버사이에 반경방향으로 위치하도록 커버에 의해지지되는 환형센서와, 자성재료로 만들어져 내측링에 고정되는 회전톤휠로 구성되며, 상기 센서는 환형자성재료, 자성고정자 및 코일로 구성되어 톤휠의 일부와 사이에 작은 틈새를 가지고 원주방향으로 반대측에 위치하는 회전속도센서를 갖는 허브부.

Description

회전속도센서를 갖는 허브부

제1도는 종래기술의 rpm센서를 갖는 허브부의 일실시예의 단면도.

제2도는 본 발명자의 이전 발명의 rpm센서를 갖는 허브부의 일실시예의 단면도.

제3도는 제2도의 우측부의 확대도.

제4도는 본 발명의 rpm센서를 갖는 허브부의 제1구체예의 단면도.

제5도는 제4도의 V부분의 확대도.

제6도는 제4도의 Ⅵ부분의 확대도.

제7도는 본 발명의 제2구체예를 나타내는 제5도와 유사한 확대도.

제8도는 본 발명의 제2구체예를 나타내는 제6도와 유사한 확대도.

제9도는 본 발명의 제3구체예를 나타내는 제5도와 유사한 확대도.

제10도는 본 발명의 제3구체예를 나타내는 제6도와 유사한 확대도.

제11도는 본 발명의 제4구체예를 나타내는 단면도.

제12도는 제11도의 XII 부분의 확대도.

제13도는 제11도의 XIII 부분의 확대도.

제14도는 본 발명의 제5구체예를 나타내는 제12도와 유사한 확대도.

제15도는 본 발명의 제5구체예를 나타내는 제13도와 유사한 확대도.

제16도는 센서의 축방향변위와 센서출력사이의 관계를 나타내는 그래프.

제17도는 N극이 노치와 대향하는 본 발명의 제6구체예를 나타내는 제12도와 유사한 확대도.

제18도는 S극이 자성돌출부와 대향하는 본 발명의 제6구체예를 나타내는 제13도와 유사한 확대도.

제19도는 S극이 노치와 대향하는 본 발명의 제6구체예를 나타내는 제12도와 유사한 확대도.

제20도는 N극이 자성돌출부와 대향하는 본 발명의 제6구체예를 나타내는 제13도와 유사한 확대도.

제21도는 본 발명의 제6구체예에서 사용하기 위한 영구자석의 사시도.

제22도는 고정자의 노치가 톤휠의 노치와 대향하는 본 발명의 제7구체예를 나타내는 제12도와 유사한 확대도.

제23도는 고저자의 자성돌출부가 톤휠의 자성돌출부와 대향하는 본 발명의 제7구체예를 나타내는 제13도와 유사한 확대도.

제24도는 작은 틈새의 두께에 대한 S극 및 N극과 노치의 피치의 비와 센서출력 사시의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 플랜지부 2a : 제1내측궤도

2b : 제2내측궤도 3 : 허브

4 : 내측링부재 7 : 장착부

8a, 8b : 외측궤도 9 : 외측링부재

10 : 롤링부재 12 : 요철부

13 : 커버 17 : 밀봉링

28 : 작은틈새 29 : 톤휠

33 : 통공 34 : 커버

35 : 센서 36 : 영구자석

37 : 고정자 38 : 코일

39 : 유지부 40 : 절곡부

41 : 노치 42 : 자성컬럼

43 : 자성돌출부 45 : 원통부

46 : 원형링부 50 : 노치

54 : 제1고정자부 55 : 제2고정자부

본 발명은 자동차의 차륜을 현가장치에 회전자재하도록 지지함과 동시에 차륜의 회전속도를 검출하는데 이용되는 회전속도센서를 갖는 허브유니트에 관한 것이다.

자동차의 차륜을 현가장치에 회전자재하게 지지함과 동시에 안티록 브레이크시시템(ABS), 또는 트랙션 시스템(TCS)을 제어하기 위하여 차륜의 회전속도를 검출하는 회전속도센서가 붙어있는 허브유니트는 미국 특허 제 4,907,445호에 제시되어 있다.

제1도에 도시한 rpm센서를 갖는 허브부는 차륜(도시하지 않음)을 고정하기 위해 축방향 외측단부에 위치하는 플랜지부(1) 및 허브(3)의 중심의 외주면 주위로 위치하는 제1내측궤도(2a)를 갖는 허브(3)와, 허브(3)의 중심의 외주면 주위에 끼워지며 외주면 주위에 제2내측궤도(2b)를 갖는 내측링부재(4)와, 허브(3)의 축방향 내측단부(제1도에서 우측단부)의 외주면에 형성된 숫나사부(16)에 나사결합되어 내측링부재(4)의 축방향 내측단부면에 대하여 가압하며 내측링부재(4)를 허브(3)의 외주면상의 소정위치에 고정하는 너트(6)와, 내주면 주위로 외측궤도(8a, 8b)를 가지며 서스펜숀장치(도시하지 않음)에 고정하기 위한 외주면 주위의 장착부(7)를 갖는 외측링부재(9)와, 허브(3)와 외측링부재(9) 사이에 위치하는 다수의 롤링체 또는 부재(10)로 구성된다. 따라서 차륜(도시하지 않음)이 고정되는 허브(3)는 서스펜션장치에 의해 지지되는 외측링부재(9)의 내측에 회전가능하게 지지된다.

제1도에서 내측링부재(4)의 축방향 내측절반부(제1도의 우측절반부)의 주위에는 원통형 톤휠(tone wheel)(29)가 견고히 끼워진다. 톤휠(29)의 축방향 내측 단부면(이것은 차량에 설치되었을때 폭방향 배부로 향하는 단부면, 즉 제1도의 우측단부면이다)에는 요철부(12)가 형성되며, 이 단부면의 자성은 톤휠(29)의 주위로 원주방향으로 동일 간격으로 교대로 변한다. 또한 외측링부재(9)의 축방향 내측단부상의 개구를 커버(34)가 덮는다. 이 커버(13)에는 축방향 외측단부면이 톤휠(29)의 요철부(12)의 반대측에 위치하는 센서(35)가 제공된다.

제1도에 도시한 바와 같이 rpm검출기를 갖는 허브부를 사용할때 허브(3)의 축방향 외측단부상에 형성된 플랜지부(1)에 고정된 차륜(도시하지 않음)은 외측링부재(9)를 지지하는 서스펜션장치(도시하지 않음)에 대하여 자유롭게 회전하도록 지지된다. 또한 차륜이 회전하면서 내측링부재(4)의 주위에 고정된 톤휠(29)이 회전함에 따라서 톤휠(29)의 축방향 내측단부에 형성된 요철부(12)와 대향하는 센서(35)의 출력이 변한다. 센서(35)의 출력이 변하는 주파수는 차륜의 회전속도(rpm)에 비례하며, 따라서 센서(35)의 출력신호가 컨트롤러(도시하지 않음)에 입력된다면 차륜의 회전속도가 ABS 또는 TCS 를 적절히 제어하는데 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 종래의 rpm검출기를 갖는 허브부는 해결하여야 할 문제점들을 갖는다.

특히 크기를 컴팩트하게 만들기가 어려우므로 설치 가능한 차량의 종류가 비교적 대형차량에 제한된다.

다시말해 차륜의 회전속도를 검출하기 위한 센서(35)가 톤휠(29)의 축방향 내측단부면에 형성된 요철표면(12)와 축방향으로 대항하기 때문에 rpm검출부가 축방향으로 크게 되는 것을 피할 수 없다.

특히 비교적 저렴한 장치의 경우에는 톤휠(29)에 대하여 간단한 자성재료(영구자석재료가 아님)가 사용되며, 자성코어주위에 권취된 코일을 갖는 소위 수동형센서가 톤휠(29)와 대향하는 센서(35)로서 사용된다. 이런 수동형센서의 경우, 센서(35)의 출력을 유지하기 위하여 센서(35)의 축방향으로의 치수가 어느정도 커진다. 그 결과 rpm검출기를 갖는 허브부의 축방향 크기가 축방향으로 커진다.

상술한 rpm검출기를 갖는 허브부 외에도 일본국 특허공개공보 평1-175502호와 일본국 실용신안공개공보 평3-99676호에 제시된 구조가 알려져 있다.

상술한 공보 평3-99676호와 공보 평1-175502호에 설명된 구조에 있어서, 톤휠의 내주면 또는 외주면의 자성이 원주방향으로 변하며, 센서의 검출부는 톤휠의 내주면 또는 외주면과 대향한다. 그러나 상기 공보에 설명된 구조의 경우에는 수동형 센서의 코어재료가 축방향으로 배치되며 따라서 이를 보다 컴팩트하게 만드는 것이 바람직하다.

또한 일본국 실용신안공개공보 평4-36121호에서는 외측링부재와 함께 회전하는 톤휠은 그 내주면이 센서와 대향하도록 구성된다. 그러나 이 경우 톤휠이 작용되는 구조는 본 발명의 구조와 다르며 그 사용조건이 제한된다.

유럽특허공보 제0426298A1호에는 허브의 단부에 고정된 톤휠이 차륜과 함께 회전하며 그 외주면이 외측링부재에 고정된 커버에 의해 지지되는 환형센서의 내주면과 대향하는 구조가 제시되어 있다.

이 구조에서 내측링부재는 허부에 끼워지며 내측링부재가 허브로부터 제거되는 것을 방지하기 위한 톤휠 및 스톱링이 허브의 축방향으로 연속적으로 제공된다. 이 센서는 환형이기 때문에 센서출력이 증대될 수 있다. 한편 톤휠의 설치공간이 커야 하므로 컴팩트화가 어렵다.

축방향으로의 허브부의 크기를 줄여서 제한된 설치공간을 갖는 컴팩트한 차량에 허브부를 설치하고 차량의 설계를 간단히 하기 위해서 제2도 및 제3도에 도시한 rpm센서를 갖는 허브부가 계류중의 일본국 특허출원 평5-48365호에 제시되어 있는데, 이 특허출원은 앞으로 이전 발명이라고 부른다. 허브(3)에는 차륜(도시하지 않음)을 고정하기 위해 허브(3)의 축방향 외측단부(이것은 차량에 설치되었을때 외측으로 향하는 단부, 즉 제2도의 좌측단부이다)의 외주면에 플랜지부(1)가 형성된다. 허브(3)의 중간부의 외주면의 주위에는 제1내측궤도(2a)와 단차부(15)가 형성된다.

또한 외주면의주위에 형성된 제2내측궤도를 갖는 내측링부재(4)는 지지를 위해 허브(3)의 외주면의 주위에 끼워지며, 그 축방향 외측단부(제2도의 좌측단부)가 단차부(15)와 접촉한다.

그런데 허브(3)의 외주면에 제1내측궤도(2a)를 직접 형성하는것 대신에 허브(3)로부터 분리된 다른 내측링부재(도면에 도시하지 않음)에 형성할 수 있으며, 이 다른 내측링부재와 내측링부재(4)는 둘다 허브(3)의 외주면의 주위에 고정될 수 있다.

허브(3)의 축방향 내측단부(차량에 설치되었을때 내부에 폭방향으로 위치하는 부분, 즉 제2도의우측)의 주위에는 숫나사부(16)가 형성된다. 이 숫나사부(16)에는 너트(6)가 나사결합되며, 이 너트를 조임에 의해 내측링부재(4)가 허브(3)의 외주면의 주위의 소정위치에 고정된다. 허브(3)의 주위에 위치하는 외측링부재(9)의 중간부의 외주명의 주위에는 장착부(7)가 형성되는데, 이 장착부는 외측링부재(9)를 서스펜션장치(도시하지 않음)에 고정하는데 사용된다.

또한 외측링부재(9)의 내주면 주위에는 외측궤도(8a, 8b)가 형성되며, 이 외측궤도는 각각 제1 및 제2내측궤도(2a, 2b)와 대향한다.

또한 제1 및 제2 내측궤도(2a, 2b)와 외측궤도(8a, 8b) 사이에는 다수의 롤링체 또는 부재(10)가 위치하며, 따라서 허브(3)가 외측링부재(9)의 내부에서 자유롭게 회전하게 된다.

내측궤도 및 외측궤도는 내측링궤도 및 외측링궤도라고도 불리어진다.

또한 외측링부재(9)의 축방향 외측단부의 내주면과 허브(3)의 외주면 사이에는 밀봉링(17)이 위치하므로 이는 롤링체 또는 부재(10)가 외측링부재(9)의 내주면과 허브(3)의 외주면 사이에 위치하는 경우에 공간의 축방향 외측단부의 개구를 닫는다.

또한 허브(3)의 축방향 내측단부에는 숫나사부(16)보다 더 축방향 내부에 위치하는 일정직경을 가지는 원통형단부(22)가 너트(6)의 축방향 내측단부로부터 돌출하도록 형성되므로 톤휠(29)가 이 원통형단부(22)에 의해 지지된다. 원통형단부(22)의 외경은 숫나사(16)의 홈 또는 바닥직경보다 작다.

톤휠(29)은 프레스, 인발 또는 그외의 소성가공에 의해 형성된 강시트같은 자성의 시트금속으로 만들어진다. 이 톤휠(29)은 소직경의 내측원통부(19)와, 내측원통부(19)와 동축상태의 대직경의 외측원통부(20)와 상기 두개의 원통부(19) 및 (20)를 연결하는 환형부(21)로 구성된다. 톤휠(29)은 일반적으로 원형이며 크랭크형의 단면을 갖는다.

외측원통부(20)에는 다수의 통공(33)이 형성되며, 이들 통공(33)을 원주방향으로 균일하게 이격시킴에 의해 외측원통부(20)의 외주면의 자성이 원주방향으로 동일간격으로 교대로 변한다.

이 톤휠(29)의 내측원통부(19)는 허브(3)의 축방향 내측단부에 형성된 원통형단부(22)의 주위에 끼워져 고정된다. 이런방식으로 톤휠(29)이 허브(3)에 고정되므로 외측원통부(20)가 너트(6)의 주위에 위치한다.

또한 외측링부재(9)의 축방향 내측단부의 개구를 커버(34)로 폐쇄함에 의해 먼지나 물이 개구를 통해 외측링부재(9)의 내부에 모이는 것을 방지할 수 있다. 이 커버(34)는 스텐레스강 같은 시트금속으로 만들어지며 인발같은 처리방법에 의해 형성된다.

이 커버(34)의 축방향 외측단부(제1도 및 제2도의 좌측단부)는 개구를 갖는다. 커버(34)의 개구근처의 축방향 외측단부의 외주면에는 플랜지형의 돌출지지부(25)가 제공된다. 자유상태에서 커버(34)의 축방향 외측단부의 외경은 외측링부재(9)의 축방향 내측단부면의 개구의 내경과 같거나 조금 크다. 그 결과 개구근처의 커버(34)의 축방향 외측단부가 외측링부재(9)의 축방향 내측단부의 개구속에 끼워지므로 돌출지지부(25)가 외측링부재(9)의 축방향 내측단부면과 접촉하게 된다.

또한 수동형 센서(35)가 커버(34)의 내부의 상술한 위치에 고정된다. 센서(35)의 출력신호는 커버(34)의 외측면에 위치하는 커넥터(26)에 연결된 리드와이어(도면에 도시하지 않음)로부터 도출된다. 센서(35)의 검출부(27)는 커버(34)의 반경방향으로 내측으로 향한다. 커버(34)가 외측링부재(9)의 축방향 내측단부속에 견고히 끼워지므로 검출부(27)는 외측원통부(20)의 외주면과 대향하며 0.6∼1.0㎜의 작은 갭 또는 틈새만큼 분리된다.

또한 센서(35)의 코어재료는 톤휠(29)의 원주방향으로(제2도 및 제3도에서 전방에서 후방으로) 이어지도록 배열된다. 이 코어재료의 적어도 일단은 반경방향 내측으로 굽어져 검출부(27)를 형성하며 톤휠(29)의 외주면과 매우 근접하여 대향하고 있다.

상술한 바와 같이 구성된 이전 발명의 rpm센서를 갖는 허브부는 서스펜션장치에 대하여 자유롭게 회전하고 허브(3)의 플랜지부(1)에 부착된 차륜의 회전속도를 검출하는 기능이 상술한 rpm센서를 갖는 종래의 허브부와 대체로 같도록 차륜을 지지한다.

이전 발명의 rpm센서를 갖는 허브부에서, 기다란 축방향길이를 갖는 수동형의 센서(35)가 톤휠(29)의 반경방향 외측에 위치하며 원주방향으로 연장되므로 rpm센서를 갖는 허브부의 크기가 축방향과 반경방향으로 감소되어 컴팩트한 차량등의 제한된 공간내에 설치될 수 있다.

이전 발명에서 설명한 바와 같이 구성된 rpm센서를 갖는 허브부는 축방향의 크기가 감소하여 컴팩트한 차량등에 설치할 수 있게 된다. 이렇게 제한된 설치공간으로 종래의 구조와 비교하여 차량설계를 단순화한다. 그러나 다음과 같은 점들을 향상시키는 것이 여전히 바람직하다. 다시 말해서 허브(3)에 고정된 차륜의 회전속도가 정확하게 검출될 수 있도록 센서(35)의 출력이 상승되는 것이(출력전압의 변화가 크게 만들어지는 것이)바람직하다. 한편 요크 또는 고정자를 통과하는 자속의 밀도변화를 수반하는 수압변화 때문에 수동센서의 출력을 증폭시키기 위해서는 센서(35)의 크기가 증가되어야 하거나 센서속에 설치된 영구자석의 자속(자력)의밀도가 증가되어야 한다.

센서(35)가 설치될 수 있는 공간이 제한되므로 센서(35)의 크기가 증가될 수 있는 양도 제한된다. 아울러 영구자석의 자속의 밀도가 증가될 수 있는 양도 제한되며, 요크 또는 자극편이 작은 단면을 가지며 고 자속밀도를 갖는 영구자석이 센서(35)에 설치된다 하더라도 자속은 요크 또는 자극편내에 쉽게 포화된다. 자속이 포화된다면 센서(35)의출력이 감소한다.

유럽특허공보 제0426298A1호에 제시된 구조에서는 센서가 환형이기 때문에 출력감소로 이르게 되는 자속의 포화는 거의 일어나지 않는다. 한편 축방향 크기가 크기 때문에 설치공간이 제한된 컴팩트한 차량에서 이런 rpm센서를 갖는 허브부를 실제로 사용하는데에 있어서의 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 rpm센서를 갖는 허브부를 제공하는 것이다.

본 발명의 rpm센서를 갖는 허브부에 의해 센서가 제한된 공간내에 설치될 수 있으며, 센서의 출력이 충분히 크게 만들어질 수 있으며, 따라서 허브와 함께 회전하는 차륜 같은 부재의 회전속도를 정확히 검출할 수 있게 한다. 본 발명의 rpm센서를 갖는 허브부는 톤휠 전체를 둘러싸도록 환형 또는 링형을 갖도록 형성된 영구자석, 자극편 및 코일을 갖는다. 따라서 자극편 내부를 흐르는 자속량이 자극편 전체에서 크게 만들어질 수 있다. 또한 자극편을 통과하는 자속의 밀도의 변화에 대응하는 자속의 밀도변화가 충분히 크게 만들어질 수 있다.

이하, 본 발명을 제4도∼제24도를 참고하여 설명한다.

제4도∼제6도의 구체예는 차륜의 회전속도에 대응하는 허브(3)의 회전속도를 검출하는 센서(35)의 검출부를 특징으로 한다. 허브부의 외측구조와 기능은 전술한 이전 발명의 허브부와 대체로 같다. 그러므로 그에 대한 설명은 생략하고 도면에서는 유사한 부재를 동일부호로 나타낸다.

톤휠(29)은 강판같은 자성금속으로 ㅁ나들어지며 일반적으로 원통형으로 형성된다.

이 톤휠(29)은 소경부(30)와 단차 또는 환형부(32)에 의해 소경부(30)에 동축상으로 연결된 대경부(31)로 구성된다. 소경부(30)와 대경부(31)는 전술한 원통부로도 불리워진다.

톤휠(29)의 대경부(31)는 내측링부재(4)의 축방향 내측단부의 외주면의 주위에 끼워지며 단차부 또는 환형부(32)는 내측링부재(4)의 엣지부와 접촉하여 톤휠(29)을 내측링부재(4)에 지지하고 고정시킨다.

소경부(30)는 내측링부재(4)와 동축상태로 지지된다. 또한 소경부(30)에는 회전측에 제1절제부를 구성하는 통공 또는 노치(33) 같은 다수의 절제공이 형성되며 이들 통공(33)은 원주방향으로 균일하게 이격된다. 모든 통공(33)은 대체로 동일형상, 예를 들어 축방향으로 연장되는 기다란 직사각형을 갖는다(제4도 및 제6도의 우측 및 좌측)

외측링부재(9)의 축방향 내측단부의 개구는 스텐레스강 또는 알루미늄합금 같은 시트금속으로 인발같은 방법으로 만들어진 커버(34)로 덮인다. 이 커버(34)의 형상은 본 구체예의 커버(34)가 일반적으로 원주에서 대체로 균일한 형상(중심축을 중심으로 대칭)을 갖는 점에서 제2도 및 제3도에서 설명한 이전 발명의 구조에서 사용된 커버(34)의 형상과는 다르다.

이 커버(34)는 자속이 센서(35)의 영구자석(36)으로부터 흐르게 하는데 사용되지 않는다. 커버(34)의 재료는 비자성재로 가장 바람직하게는 합성수지, 알루미늄 합금 또는 구리로 만들어진다는 점에서 제2도의 이전 발명과는 다르다. 만일 커버가 스텐레스판으로 만들어진다면 자속의 누설을 방지하기 위하여 비자성형이 사용되어야 한다. 그외는 제2도 및 제3도의 이전 발명에 사용된 커버(34)와 대체로 같다. 또한 환형의 수동센서(35)가 커버(34)의 내측에 고정되며 커버(34)의 내주면과 너트(6)의 외주면 사이에 위치한다.

이 센서(35)는 영구자석(36)과, 강판과 같은 자성재료로 만들어진 고정자(37)와 코일(38)로 구성되며 센서는 영구자석(36), 고정자(37) 및 코일(38)을 합성수지(44)속에 매립함에 의해 일반적으로 환형으로 만들어진다.

영구자석(36)은 일반적으로 링형상으로 만들어지므로 반경방향으로 자화된다. 다시 말해서 도면의 실시예에서 도시한 바와 같이 영구자석(36)의 내주면은 S극이며 외주면은 N극이다. 자극의 자성배향은 반대로 될 수 있다.

또한 영구자석(36)의 내주면(S극)은 톤휠(29)의 소경부(19)의 단부에서 통공(33)에 축방향으로 인접한 부분의 외주면과 대향하며 작은갭 또느 틈새(28)에 의해 분리된다.

영구자석(36)은 단위면적당 큰 자속밀도를 갖는 회토류 자석으로 만들어질 수 있다. 본 구체예의 구조에서는 단위 면적당의 자속밀도가 이렇게 크다 하더라도 센서(35)의 출력이 충분히 크다. 또한 비용을 줄이기 위해 합성수지속에 혼합된 페라이트를 갖는 플라스틱 자석이나 전형적인 페라이트 자석같은 저렴한 영구 자석을 사용할 수 있다.

또한 고정자(37)는 일반적으로 링형상으로 만들어지므로 그 단면은 L형상이다. 다시 말해서 이 고정자(37)는 원통형 유지부(39)와 유지부(39)의 일단부(제4도∼제6도에서 좌측)에서 반경방향 내측으로 절곡되는 절곡부(40)를 갖는다. 또한 유지부(39)의 타단측(제4도∼제6도의 우측단부)의 내주면과 영구자석(36)의 외주면은 매우 근접하여 서로 접촉한다. 절곡부(40)의 반경방향 내측엣지는 톤휠(29)에 다수의 통공(33)이 형성된 제1절제부와 대향한다.

절곡부(40)에는 원주방향으로 다수의 노치 또는 통공(41)을 갖는 고정측에 제2절제부가 혀엉되며, 이들 노치(41)는 통공(33)과 대체로 같은 피치를 갖는다. 절곡부(40)는 빗살형태를 가질수도 있다.

또한 코일(38)은 링형상으로서 영구자석(36)과 절곡부(40) 사이의 고정자(37)의 일부의 내주면에 부착된다. 코일(38)에서 발생한 기전력은 커버(34)로부터 돌출한 커넥터(26)를 통하여 회수된다. 또한 고정자(37)의 일부에 통공(도면에 도시하지 않음)이 형성되므로 코일(38)과 커넥터(26)를 연결하는 리드와이어가 통공을 통과한다.

코일(38)에서 기전력을 발생시키기 위하여 코일(38)이 고정자(37)의 외주면에 부착될 수 있지만 본 구체예의 도면에 도시한 바와 같이 영구자석(36)과 절곡부(40) 사이의 고정자(37)의 내주면에 코일(38)이 위치한다면 공간이 보다 효과적으로 사용된다

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 rpm센서를 갖는 허브부가 사용될 때 톤휠(29)과 대향하는 고정자(37)의 자속밀도는 톤휠(29)이 허브(3)와 함께 회전함에 따라서 변하며, 코일(38)에서 발생된 전압은 허브(3)의 회전속도에 비례하는 주파수로 변한다. 코일(38)에서 발생된 전압이 고정자(37) 속으로 흐르는 자속밀도의 변화때문에 변하는 원리는 이미 널리 사용되는 rpm센서의 원리와 같으므로 그의 설명은 생략하지만 고정자(37) 속을 흐르는 자속의밀도가 톤휠(29)의 회전때문에 변하는 이유를 앞으로 설명할 것이다.

톤휠(29)에 형성된 통공(33)의 피치를 고정자(37)에 형성된 노치(41)의 피치와 같기 때문에 톤휠(29)이 회전함에 따라서 주위를 따라서 통공(33)과 노치(41)가 동시에 서로 대향될 수 있다. 또한 이들 통공(33)과 노치(41)이 서로 대향할때 인접통공(33)과 두개의 인접노치(41) 사이에 위치하는 자성돌출부(43) 사이에 위치하는 자성컬럼부(42)가 그 사이에 작은 갭 또는 틈새(28)을 가지고 서로 대향한다. 자성컬럼부(42)와 돌출부(43)가 원주를 따라서 서로 대향할때 고밀도의 자속이 톤휠(29)과 고정자(37)사이로 흐른다.

통공(33)또는 노치(41)가 서로에 대하여 위상의 절반만큼 이동 또는 변위된다면 톤휠(29)고 고정자(37) 사이를 흐르는 자속밀도가 낮게된다. 다시 말해서 톤휠(29)에 형성된 통공(33)이 자성돌출부(43)과 대향함과 동시에 고정자(37)에 형성된 노치(41)가 자성컬럼부(42)와 대향한다.

컬럼부(42)가 노치(41)과 대향하고 돌출부(43)가 통공(33)과 대향할때 톤휠(29)과 고정자(37) 사이에 주위를 따라서 비교적 큰 갭이 존재한다. 또한 이 상태에서는 톤휠(29)과 자극편(37) 사이를 흐르는 자속밀도가 낮다. 그 결과 코일(38)에서 발생된 전압이 허브(3)의 회전속도에 비례하여 변한다. 자속밀도의 충분한 변화량을 갖기 위해 통공(33)의 폭이 자성돌출부(43)의 폭보다 넓고 노치(41)의 폭이 컬럼부(42)의 폭보다 넓은 것이 가장 좋다. 이렇게 하기 위해서는 통공(33) 및 노치(41)의 폭이 자성컬럼부(42) 및 돌출부(43)의 폭 보다 넓게 (예를들어 약 1.5배) 만들어진다.

상술한 바와 같이 본 구체예의 rpm센서를 갖는 허브부의 센서(35)를 구성하여 사용할때 코일(38)에서 발생되는 출력전압은 허브(3)의 회전속도에 비례하는 주파수로 변화한다. 너트(6) 주위의 외측링부재(9)의 개구단부에 존재하는 환형공간이 이용되기 때문에 센서(35)가 제한된 공간속에 설치될 수 있으며 센서(35)의 출력이 충분히 크게 만들어져 허브(3)와 함께 회전하는 차륜의 회전속도를 보다 정확히 검출할 수 있게 한다.

다시 말해서 본 구체예의 rpm센서를 갖는 허브부의 영구자석(36), 고정자(37) 및 코일(38)은 톤휠(29)의 주위에 환형으로 배열된다. 또한 영구자석(36)으로부터 나오는 자속은 고정자(37)의 주위를 따라서 흐르기 때문에 고정자(37)를 통해 흐르는 자속량이 충분히 크게 만들어진다. 또한 고정자(37)를 통과하는 자속밀도의 변화에 대응하는 코일(38)의 전압의 변화가 충분히 크게 만들어질 수 있다.

다음으로 제7도 및 제8도는 본 발명의 제2구체예를 도시한다. 본 발명의 본 구체예에서는 톤휠(29)의 단차부(32)가 두개의 단차를 가지며 전술한 원통부에 대응하는 소경부(30)가 제4도∼제6도의 제1구체예에서 보다 작게 만들어진다. 또한 센서(35)의 영구자석(36), 고정자(37)의 절곡부(40) 및 코일(38)의 반경방향두께(제7도 및 제8도의 상하크기)가 소경부(30)의 직경이 작게 만들어지는 양만큼 크게 만들어진다. 이런 방식으로 이들 크기를 변화시킴에 의해 코일(38)에서 발생되는 전압의 변화를 제4도∼제6도의 제1구체예에서 보다 크게 만들수 있다. 그외에 제2구체예는 제4도∼제6도의 제1구체예와 대체로 갖다.

본 발명의 제3구체예가 제9도 및 제10도에 도시되어 있다. 본 발명의 본 구체예에서는 커버(34)의 개방단부(제9도 및 제10도의 좌측단부)가 외측링부재(9)의 개방단부의 주위에 끼워지므로 커버(34)는 외측링부재(9)에 의해 연결되어 지지된다. 따라서 본 구체예에서는 커버(34)의 내주면과 톤휠(29)의 소경부(30)의 외주면 사이의 고안이 크게 만들어지므로 두꺼운 센서(35)를 신속하게 설치할 수 있다.

또한 본 구체예에서는 센서(35)의 고정자(37)의 단면이 대체로 J형상이므로 노치(41)를 갖는 고정자(37)의 단부가 코일(38)을 지지한다. 또한 본 구체예에서는 톤휠(29)의 자성컬럼부(42)와 고정자(37)의 자성돌출부(43)가 제1 및 제2구체예에서 보다 큰 대향면을 갖는다. 컬럼부(42)와 돌출부(43)가 서로 대향할때 작은 갭 또는 틈새(28)속에 자속이 포화되기 어려우므로 보다 강한 자속을 갖는 영구자석이 사용될 수 있어 센서(35)의 출력을 크게 만들수 있다.

또한 본 구체예에서는 높은 자기저항을 갖는 공기를 통하는 통로의 면이 충분히 크게(넓게) 만들어지므로 공기에서의 통로의 저항을 작게 만들수 있다. 그 결과 자기회로의 자기저항이 일반적으로 작으며 이 회로를 흐르는 자속이 커서 코일(38)에서 발생되는 전압(센서(35)의 출력전압)을 높게 만든다.

도면에 도시한 구체예에 있어서, 돌출부(43)가 유지부(39)와 동일측에서 축방향으로 연장되도록 절곡부(40)의 돌출부(43)를 절곡함에 의해 고정자(37)의 단면이 J형상으로 형성된다.

한편 유지부(39)의 반대측(제9도 및 제10도의우측)에서 절곡부(40)의 돌출부(43)를 절곡함에 의해 고정자(37)의 단면이 크랭크형상으로 형성될 수 있다. 이경우 고정자(37)와 고정자(37)를 포함한 센서(35)의 길이가 축방향(제9도 및 제10도의 좌우측)으로 약간 길게 되지만 다른 효과는 대체로 같다. 나머지 구조와 용도는 제4도∼제6도의 제1구체예와 대체로 같다.

제11도∼제13도는 본 발명의 제4구체예를 도시한다. 전체 톤휠(29)은 원형이며 강판같은 자성금속판으로 만들어진다. 이 톤휠(29)은 L형의 단면을 가지는 것으로 원통부(45)와, 플랜지로서 형성되어 원통부(45)의 축방향 내측단부(제11도∼제13도의 우측단부)로부터 반경방향 외측으로 절곡된 원형링부(46)로 구성된다. 이런 종류의 톤휠(29)을 자성베어링강으로 만들어진 내측링부재(4)의 축방향 내측에서 외측면의 주위에 끼움에 의해 톤휠이 내측링부재(4)에 의해 지지된다. 또한 회전절제부의 노치 또는 통공같은 몇개의 절제공이 원형베어링부(46)의 반경방향으로 외측절반부의 원주 주위에 균일한 간격으로 형성된다. 원형링부(46)는 빗살형태로 만들어진다.

외측링부재(9)의 축방향 내측단부의 개구는 제1구체예에서 실시한것 같은 방식으로 스텐레스강판 또는 아루미늄 합금판같은 금속판을 프레싱하여 만들어진 커버(34)로 덮인다. 또한 원형의 수동센서(35)가 커버(34)의 내측에 끼워진다.

이 센서(35)에는 영구자석(36)과, 강판같은 자성금속판으로 만들어진 고정자(37)와, 코일(38)이 구비되며, 이들 자석(36), 고정자(37) 및 코일(38)을 합성수지속에 매립함함에 의해 센서(35)가 완전한 환형으로 만들어진다. 영구자석(36)은 일반적으로 링형상이며, 축방향으로 자기적으로(제11도∼제13도의 좌우측) 배향된다. 다시 말해서 도면의 실시예에 도시한 바와 같이 영구자석(36)의 축방향 내측단부면(제11도∼제13도의 우측단부)은 S극이며, 축방향 외측단부면(제11도∼제13도의 좌측단부)은 N극이다. 이와 반대의 자성의 배향도 가능하다.

또한 영구자석(36)의 축방향 외측단부면(N극)은 작은 갭(28)을 통해 내측링부재(4)의 축방향 내측단부면의 반경방향 외측부와 대향하며 톤휠(29)의 원형링부(46)의 반경방향 내측엣지와 대향한다.

다른 모든 구체예의 경우에서처럼 영구자석(36)으로서 회토류 영구자석이 사용될 수 있지만 제조비를 줄이기 위하여 덜 비싼 플라스틱 자석 또는 보통의 페라이트자석을 사용할 수도 있다.

고정자(37)는 일반적으로 원형이며 L형단면을 갖는다. 이 고정자(37)에는 원통부 또는 유지부(39)와 원통부(39)의 일단부(제11도∼제13도의 우측단부)와 연속적이며 반경방향 내측으로 연장되는 플랜지형 원형링 또는 절곡부(40)가 구비된다. 또한 원형링부(40)의 축방향 외측면(제11도∼제13도의 좌측면)의 반경방향 내측부는 영구자석(36)의 축방향 내측단부면(제11도∼제13도의 우측단부면)과 근접하거나 바람직하게는 직접 접촉한다. 또한 원통부(39)의 축방향 외측단부엣지(제11도∼제13도의 좌측단부엣지)는 노치(33)가 형성된 경우 톤휠(29)의 일부와 대향한다.

고정절제부의 노치(50)들은 원통부(39)의 축방향 외측단부엣지의 주위에 형성되며 이들 노치에는 톤휠(29)의 주위에 형성된 회전절제부의 노치(33)와 같은 피치가 제공된다. 원통부(39)의 축방향 외측단부엣지도 역시 빗살형상으로 만들어진다.

또한 코일(38)은 원형이며 고정자(37)의 내주면과 영구자석(36)의 외주면 사이에 끼워진다. 이 코일(38)은 고정자(37)와 영구자석(36) 사이에서 반경방향으로 쌓이도록 감아진다. 또한 코일(38)을 통하는 기전력은 커버(34)의 외측면으로부터 돌출하는 커넥터(26)로부터 출력된다. 이 부분의 구조도 제1구체예의 구조와 대체로 같다.

코일(38)에서 기전력을 발생시키기 위하여 코일(38)을 고정자(37)의 외주면에 부착시킬수 있지만 도면에 도시한 구체예의 경우에는 코일(38)이 영구자석(36)의 외주면과 원통부(39)의 내주면 사이에 형성된 공간에 위치한다면 너트(6)의 외주면과 커버(34)의 내주면 사이의 제한된 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.

본 구체예의 rpm센서를 갖는 허브부를 사용할때 톤휠(29)이 허브(3)와 함께 회전함에 따라서 톤휠(29)의 반대측 고정자(37)를 흐르는 자속밀도가 변하며 코일(38)에서 발생되는 전압이 허브(3)의 rpm에 비례하는 주파수로 변한다. 코일(38)에서 발생되는 전압을 변화시키기 위해 여기서 사용되는 기구는 제1 구체예의 기구와 대체로 같다.

다시 말해서 회전노치(33)가 고정노치(41)와 대향할때 한쌍의 인접 회전노치(33) 사이에 위치하는 고정자성돌출부(43)와 작은 갭을 통하여 대향한다. 회전자성돌출부(42)와 고정자성돌출부(43)이 서로 대향할때 톤휠(29)과 고정자(37) 사이에 고밀도의 자속이 흐른다.

한편 회전노치(33)와 고정노치(41)가 서로에 대하여 위상의 절반만큼 이동하였을때 톤휠(29)고 고정자(37) 사이를 흐르는 자속밀도는 낮게 된다. 다시 말해서 톤휠(29)에 형성되 노치(33)가 고정자성돌출부(43)과 대향함과 동시에 고정자(37)에 형성된 노치(41)가 회전자성돌출부(42)와 대향한다. 회전자성돌출부(42)가 고정노치(41)와 대향할때 그리고 고정저상돌출부(43)가 회전노치(33)와 대향할때 톤휠(29)의 주위를 따라서 톤휠(29)과 고정자(37) 사이에 비교적 큰 공간이 생긴다. 이 경우 톤휠(29)과 고정자(37) 사이를 흐르는 자속밀도가 낮아진다. 그 결과 코일(38)에서 발생되는 전압이 허브(3)의 rpm에 비례하여 변환한다.

제1구체예의 경우에서처럼 자속밀도의 변화를 충분하게 하기 위해서는 회전노치(33)와 고정노치(41)의 폭이 회전자성돌출부(42)와 고정자성돌출부(43)의 폭보다 커야한다. 본 구체예의 그외의 구성과 기능은 제1체예와 대체로 같다.

다음으로 제14도 및 제15도는 본 발명의 제5구체예를 도시한다. 본 구체예에 있어서 톤휠(29)은 외측에서 원통부(53)를 형성하기 위하여 크랭크형 단면을 가지며 회전절제부의 회전노치 또는 통공(33)은 이 원통부(53)의 주위를 따라서 균일한 간격으로 형성된다. 또한 고정자(37)를 형성하는 원통부(39)의 단부(제14도 및 제15도의 좌측단부)의 주위에는 고정절제부의 동일갯수의 고정노치 또는 통공(41)이 회전노치(33)와 대향하고 원주방향으로 동일피치를 갖도록 형성된다. 또한 외측원통부(39)의 내주면과 원통부(39)의 외주면은 작은 틈새(28)를 통해 서로 대향한다.

본 구체예에서는 큰 자기저항으 갖는 공기 통로(작은 틈새)의 표면적이 추운히 크게 만들어졌기 때문에 공기통로의 저항을 줄이 수 있다. 그 결과 전체자기회로의 자기저항이 감소되며 따라서 자기회로를 통해 흐르는 자속을 증가시키고 코일부(38)에서 발생되는 전압(센서(35)의 출력전압)을 증가시킨다

또한 회전노치(33)를 갖는 외측원통부(53)이 센서(35)의 외경측에 위치하기 때문에 원통부(39)의 원주속도를 증가시킬수 있으며 따라서 센서(35)의 출력을 증가시킬수 있다. 또한 센서(35)의 구성요소의 일부가 톤휠(29)의 단부로부터 축방향으로 변위하기 때문에 톤휠의 축방향크기를 줄일수 있고 톤휠을 쉽게 만들수 있다.

본 구체예에서는 센서(35)가 일단부에서 합성수지(44)에 의해 외팔보방식으로 지지된다. 그러므로 차량이 가동될때 진동때문에 센서(35)가 반경방향으로 (제14도 및 제15도의 상하) 변위할 수 있으며 따라서 센서(35)의 외주면과 톤휠(29)의 내주면 사이의 작은틈새(28)의 두께(제14도 및 제15도의 상하방향으로의 크기)가 변화할 수 있다. 그러나 본 발명의 rpm센서를 갖는 허브부의 경우에는 톤휠(29)과 센서(28)이 모두 환형이기 때문에 작은 틈새(28)의 두께가 일측에서 반경방향으로 작아질때 타측의 틈새가 커진다. 그러므로 센서(25)가 반경방향을 변위하더라도 센서(35)의 출력변화는 거의 없다.

예를 들어 제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이 센서(35)가 원주방향으로의 일부에만 위치한다면 센서의 변위에 의한 센서(35)의 출력변화는 제16도에서 점선 a로 나타낸 바와같이 된다. 이와는 반대로 본 발명의 링형상의 센서(35)가 사용될 때는 센서의 변위에 의한 센서의 출력변화가 제16도에서 실선 b로 나타낸 바와 같이 된다. 실선 b로부터 알수 있듯이 센서(35)가 제14도 및 제15도에 도시된 바와 같이 된다면 센서(35)가 반경방향으로 변위하더라도 센서(35)의 출력이 변하는 양은 실제적인 문제점을 나타내지 않는다.

본 발명의 구성에 의해 센서(35)를 일단부에서만 합성수지에 의해 외팔보 방식으로 지지할 수 있다. 그러나 센서(35)와 톤휠(29)이 서로 접촉하는 것을 방지할 필요가 있다면 또는 출력을 유지하는 것 이외의 어떤 이유때문에 센서(35)의 변위를 억제할 필요가 있다면 커버(34)에 고정된 금속부를 사용하여 센서를 지지함에 의해 센서(35)의 변위를 억제할 수 있다.

본 구체예의 구성에 있어서는 고정자(37)의 원통부를 톤휠(29)까지 연장시킴에 의해 톤휠(29)의 축방향 길이를 감소시킬 수 있다. 이렇게 함의 의해서 톤휠(29)이 불균형적으로 선회 또는 회전하는 위험이 더 이상 없게 된다. 또한 센서(35)와 톤휠(29)의 축방향으로 겹치는 길이가 짧아지므로 센서(35)가 톤휠(29)과 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 센서커버(34)를 삽입할 때 허용하는각이 커지며, 센서(35)를 지지하는 커버(34)가 외측링부재(9) 속으로 삽입될때 센서(35)가 톤휠(29)과 접촉하게 되는 위험이 거의 없으며, 따라서 센서(35)와 톤휠(29)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

환형영구자석(36)과 환형코일(39)이 반경방향으로 겹치게 되는 본 구체예가 반경방향으로의 단면높이가 높지 않아 구조에 적용된다면 영구자석(36)의 단면에서 판두께는 3.5㎜이하이다. 신터링을 사용하여 영구자석(36)을 가공함에 의해 이런 종류의 판두께를 얻기란 매우 어렵다. 또한 센서를 커버와 함게 단일편으로 몰딩할때 생기는 압력은 신터링된 영구자석의 균열의 염려를 증대시킨다. 이 경우, 신터링된 영구자석대신에 플라스틱자석이 사용된다면 인성이 향상되어 영구자석(36)의 두게를 감소시킬 수 있으며 코일(38)에 대한 보다 큰 단면공간을 얻을 수 있다. 본 구체예는 영구자석(36)의 단면두께가 3.5㎜이하인 경우에 영구자석으로서 플라스틱자석을 사용하는 예를 나타낸다.

다음으로 제17도∼제21도는 본 발명의 제6구체예를 도시한다. 본 구체예의 센서(35)는 상술한 제4 및 제5구체예에서처럼 영구자석(36)과, 강판같은 자성재료로 만들어진 고정자(37)와, 코일(38)을 구비한다. 또한 센서전체는 센서(35), 영구자석(36), 고정자(37) 및 및 코일(38)을 합성수지(44) 속에 매립함에 의해 환형으로 만들어진다. 영구자석(36)은 제21도에 도시한 바와 같이 완전한 링형상으로 형성되며, 자성배향은 축방향으로 배향된다. 자성배향은 각 배향이 동일 피치를 가지고 영구자석주위를 따라서 교대한다. 자성배향이 변하는 횟수(S극과 N극 사이의 경계의 수)는 톤휠(29)의 주위에 형성된 노치(33)의 수의 두배이다. 또한 영구자석(36)의 축방향으로의 양단부면에는 노치(33)에서 처럼 동일갯수의 S극 및 N극이 있으며, 이들 S극 및 N극은 노치(33)과 같은 피치를 갖는다.

또한 고정자(37)는 L형단면을 갖는 완전한 환형으로 형성된다. 다시 말해서 이 고정자(37)는 원통부(39)와 원통부(39)의 축방향 내측단부엣지(제17도∼제20도의 우측단부엣지)로부터 반경방향(제17도∼제20도의 상하방향)으로 외측으로 절곡된 플랜지형 링부 또는 절곡부(40)를 갖는다. 또한 원통부(39)의 축방향 외측 단부엣지(제17도∼제20도의 좌측단부엣지)는 자성재료로 만들어진 환형링(4)의 축방향 내측단부의 표면과 작은 갭(28)을 통해 대향한다.

원통부(39)의 축방향 외측단부(제17도∼제20도의 좌측단부)를 반경방향으로 외측 또는 내측으로 직각으로 절곡함에 의해 고정자(37)과 내측링(4)사이의 면을 증가시킬 수 있다. 본 구체예는 고정자(37)의 주위에 노치같은 고정절제부가 없다는 점에서 상술한 구체예와는 다르다.

또한 코일(38)은 환형으로 형성되며 영구자석(36)의 내주면과 고정자(37)의 외주면 사이의 공간에 위치한다. 코일(38)에서 발생되는 전압은 커버(34)의 외측면을 통해 돌출하는 커넥터(제4도 참조)로부터 출력된다.

이 코일(38)에서 전압을 발생시키기 위해서 코일(38)을 고정자(37)의 원통부(39)의 내주면주위에 부착할 수 있지만 본 구체예에서는 도면에서와 같이 영구자석(36)의 내주면과 원통부(39)의 외주면사이의 공간속에 코일(38)을 배치함에 의해 상술한 모든 구체예에서 실시한 것과 같은 방식으로 공간을 보다 효율적으로 이용할 수 있다.

상술한 본 구체예의 rpm센서를 갖는 허브부를 사용할 때 톤휠(29)이 허브(3)과 함께 회전함에 따라서 톤휠(29)과 자기적으로 연결된 내측링(4)의 축방향 내측단부면과 대향하는 고정자(37)의 내부의 자속밀도가 자속의 흐름방향과 함께 변한다. 또한 이에 따라서 코일(38)에서 발생되는 전압의 양과 방향(양과 음)이 허브(3)의 rpm에 비례하는 주파수로 변한다. 코일(38)에서 발생되는 전압의 변화가 고정자(37)를 흐르는 자속밀도의 변화에 대응하는 종래기술의 rpm센서에서 널리 사용되는 것과 같으므로 그 설명은 생략한다.

고정자(37)를 흐르는 자속의 흐름방향이 톤휠(29)의 회전에 따라서 변하는 원리를 앞으로 설명한다.

상술한 바와같이 톤휠(29)의 주위에 위치하는 회전노치(33)의 피치는 영구자석(36)의 단부면주위에 교대로위치하는 S극과 N극의 한쌍의 자극(한쌍의 S극 또는 한쌍의 N극)의 피치와 같다. 그러므로 톤휠(29)이 회전함에 따라서 모든 S극(또는 모든 N극)이 주위를 따라서 동시에 모든 노치(33)과 대향한다. 또한 동일한 자극이 모든 노치(33)와 대향할 때 다른 모든 자극은 인접노치(33)사이에 위치하는 회전자성충돌부(42)와 대향한다.

먼저 제17도에 도시한 바와 같이 영구자석(36)의 축방향 외측단부면에 위치하는 모든 N극이 모든 노치(33)와 대향할때, 각 N극과 톤휠(29)사이의 자기저항이 커지며, 자속이 N극으로 부터 톤휠(29)쪽으로 흐르기 어렵게 된다. 이때, 제18도에 도시한 바와 같이 영구자석(36)의 축방향 외측단부면에 위치하는 S극은 모든 회전자성돌출부(42)와 대향한다. 이 상태에서는 각 S극과 톤휠(29)사이의 자기저항이 낮아지고 자속은 고정자(37)를 통해 톤휠(29)로 흐르고 그 후 작은 틈새(28)을 통하여 영구자석(36)의 S극으로 흐른다. 다시 말해서 이 상태에서는 고정자(37)의 내부의 자속이 제18도에서 화살표로 도시한 바와같이 고정자(37)의 주위를 따라서 원통부(39)의 내측으로부터 외측으로 흐른다.

이와는 반대로 영구자석(36)의 일단부면에 위치하는 S극들이 제19도에서처럼 모든 노치(33)과 대향할때 영구자석(36)의 타단부면에 위치하는 N극들은 제20도에 도시한 바와 같이 모든 회전자성돌출부(42)와 대향하게 된다. 이 상태에서 고정자(37)의 내부의 자속은 제20도에 화살표로 도시한 바와 같이 상술한 것과는 반대방향으로 고정자(37)의 주위를 따라서 원통부(39)의 외측으로부터 내측으로 흐르게 된다.

각 노치(33)의 원주방향으로의 폭과 각 회전자성돌출부(42)의 원주방향으로 폭을 비교하면 노치(33)의 폭이 자성돌출부(42)의 폭보다 커서 자속밀도의 변화가 커지는 것이 바람직하다.

각 S극 및 N극의 노치와 대향상태는 순간적으로 변하지 않고 톤휠(29)이 회전함에 따라서 연속적으로 변한다. 또한 자속이 제18도에 도시한 방향으로 흐르고 그 방향(예를 들어+)의 전압이 커질때의 상태와 자속이 제20도에 도시한 방향으로 흐르고 그 반대방향(예를 들어-)의 전압이 커질때의 상태사이의 변화는 S극과 N극이 모두 노치와 대향하고 고정자(37)내부의 자속이 약0이 되는 중간상태를 통하여 연속적으로 이루어진다. 따라서 고정자(37)의 주위에 위치하는 코일(38)에서는 교류가 발생한다.

본 구체예의 센서(35)에 있어서, 동일자극, 즉 영구자석(36)의 축방향 외측단부면에 형성된 S극 또는 N극이 톤휠(29)의 주위의 노치(33) 또는 회전자성돌출부(42)와 동시에 대향할 때 코일(38)에서 교류가 발생된다. 또한 센서(35)의 최대출력과 최소출력사이의 차가 커지며, 따라서 전술한 구체예와 비교하여 rpm센서의 신뢰성을 향상시킨다. 다시 말해서 모든 S극이 노치(33)과 대향할 때 그리고 제20도에 도시한 화살표방향으로 흐르는 자속밀도가 커질때는 코일(38)에서 +E가 발생되며, 모든 N극이 노치(33)와 대향할 때 그리고 제18도에 도시한 화살표방향으로 흐르는 자속의 밀도가 커질때는 코일(38)에서 -E가 발생된다. 이 경우 ABS 또는 TCS 컨트롤러는 센서(35)의 출력으로서 2E전위차를 사용할 수 있다.

그러나 종래의 기술의 장치 또는 이전 발명의 구조의 경우에는 자속의 방향을 변환시키지 않고 자속밀도만을 변화시킴에 의해 코일에서 전압이 발생되므로 E전위차만이 사용될 수 있다. 그러므로 본 제6구체예는 센서의 출력을 효율적으로 증대시키는 것이 명백하다 그러나 원주방향을 따라서 인접 S극과 N극의 피치를 매우 작게 만들기 어렵기 때문에 rpm센서의 정밀도를 향상시킬 수 없다(저속에서의 속도를 정확히 검출하기가 어렵다). 이에 대한 이유는 앞으로 설명한다. 본 구체예의 그외의 부분, 구성 및 기능은 전술한 구체예들과 대체로 같다.

그런데 제19도 및 제20도의 구체예에서는 영구자석(36)이 축방향으로 내외측단부면에서의 다중자극에서 자화되지만 영구자석(36)의축방향 내측단부면은 반드시 자회되지는 않는다.

제22도 및 제23도는 본 발명의 제7구체예를 도시한다. 본 구체예에서는 영구자석(36)의 자성배향이 반경방향으로(제22도 및 제23도의 상하방향) 배향된다. 원주에서의 자성배향의 변화는 없다. 또한 동일 자극(도면에 도시한 구체예에서는 N극)이 영구자석(36)의 내주면의 전체주위로 연장되며, 마찬가지로 동일자극(도면에 도시한 구체예에서는 S극)이 외주면의 전체주위로 연장된다. 또한 고정자는 서로 동축상태의 제1고정자부(54)와 제2고정자부(55)로 구성된다.

제1고정자부(54)는 반경방향으로 외측에 위치하며, 제1고정자부(54)의 축방향 내측단부(제22도 및 제23도의 우측단부)의 내주면은 영구자석(36)의 외주면과 접촉하거나 매우 근접하게 된다.

또한 제2고정자부(55)는 반경방향으로 내측에 위치하며, 제2고정자부(55)의 축방향 내측단부(제22도 및 제23도의 우측단부)의 외주면은 영구자석(36)의 내주면과 접촉하거나 매우 근접하게 된다.

또한 고정결제부의 노치(41)는 제1고정자부(54)의 축방향 외측단부(제22도 및 제23도의 좌측단부)에 형성된다.

다시 말해서 톤휠(29)의 주위에 형성된 회전 절제부의 노치(33)와 같은 갯수의 노치(41)가 제공되며, 이들은 원주방향을 따라서 노치(33)와 같은 피치를 갖는다. 노치(41)가 형성된 부분은 검출될 회전노치(33)가 형성된 톤휠(29)의 회전절제부의 작은 틈새(28)를 통하여 대향한다.

본 구체예의 자기회로는 상술한 제4구체예와 대체로 같다. 그러나 제11도∼제13도의 제4구체예에서는 축방향으로 자성배향된 영구자석(36)의 축방향 외측단부면이 작은 틈새(28)를 통해 톤휠(29)의 반경방향 내주엣지부와 내측링(4)의 축방향 내측단부면의 반경방향 외측엣지부로 향하지만, 본 구체예에서는 반경방향으로 자성배향된 영구자석(36)의 내주면으로부터 흐르는 자속이 제2고정자부(55)에 의해 톤휠(29)의 내주엣지부와 내측링(4)의 축방향 내측단부면의 반경방향 외측엣지부로 향한다. 또한 본 구체예에서는 전술한 제4구체예에서 처럼 제1 및 제2 고정자(54) 및 (55)를 흐르는 자속의 밀도가 변하며 코일(38)에서 발생되는 전압이 회전링부재(9)의 rpm에 비례하는 주파수로 변한다.

본 구체예의 수정예로서 제1고정자부(54)의 축방향 외측엣지부의 주위외에도 제2고정자부(55)의 축방향 외측엣지부의 주위에 고정노치(41)를 형성할 수 있다. 이 경우, 양측 고정자(54) 및 (55)의 고정노치의 위상이 일치하며, 양측 고정자(54) 및 (55)의 축방향 외측엣지부가 톤휠(29)의 주위에 형성된 회전노치(33)와 대향한다. 이런 구성에 의해 톤휠(29)이 회전함에 따라서 제1 및 제2고정자부(54) 및 (55)를 흐르는 자속의 밀도변화를 증가시킬 수 있다.

또한 제22도 및 제23도에 도시한 구성에서는 제1고정자부(54)의 축방향 외측단부를 반경방향 외측 또는 내측으로 절곡함에 의해 노치(41)가 형성된 고정 절제부의 표면적과 고정절제부와 대향하는 톤휠(29)의 회전절제부의 표면적을 증가시킬 수 있다. 그러나 제1고정자부(54)의 축방향 외측단부가 반경방향으로 내측으로 절곡된 경우에는 절곡부의 엣지가 제2고정자부(55)의 축방향 외측엣지에 너무 근접하지 않도록 주의 하여야 한다. 너무 근접하게 된다면 자속이 제1고정자부(54)와 제2고정자부(55)사이로 직접 흐르며 rpm을 검출할 수 없게 된다.

이런 방식으로 제2고정자부(55)의 축방향 외측단부를 반경방향으로 절곡함에 의해 제2고정자부(55)와 톤휠(29) 또는 내측링부재(4) 사이의 자기저항을 줄일 수 있다. 이 경우에서도 제2고정자부(55)의 단부가 반경방향 외측으로 절곡된다면 제2고정자부(55)의 축방향 외측엣지가 제1고정자부(54)의 엣지와 너무 근접하지 않도록 주의하여야 한다. 본 구체예와 그리고 상술한 제1내지 제5실시예에 있어서, 제6구체예와 비교하면 rpm검출의 정밀도가 향상되며, 이들 구체예의 경우에서 영구자석(36)이 쉽게 제조될 수 있으며, 따라서 부품의 교체를 저렴하게 한다.

영구자석의 자성배향의 원주방향을 따라서 변하지 않을 때 rpm검출의 정밀도를 향상시킬 수 있는 이유를 앞으로 설명한다.

S극과 N극이 원주방향으로 교대로 배열되었을 때 인접 S극 및 N극 사이로 직접 흐르는 (톤휠을 통하지 않고) 자속을 작게 유지할 필요가 있다. 예를 들어 S극과 N극이 원주방향으로 교대로 반복되는 피치 P와 톤휠과 단부면사이의 작은 틈새의 영구자석의 자성배향방향으로의 두께 T 사이의 관계에서 비(P/T)가 작다면 각 N극으로부터 인접 S극으로 직접 흐르는 자속의 비율이 커진다. 제24도는 자성배향이 원주방향으로 변하는 영구자석을 사용하는 경우를 나타내며, 센서의 출력전압에서 P/T비의 효과를 찾기 위해 본 발명자에 의해 실시된 시험의 결과를 나타낸다. 제24도에서 P/T비가 10일때 센서의 전압출력은 1.0이 되며 이 도면은 상기 비가 변함에 따라서 어떻게 출력이 변하는지를 나타낸다.

제24도로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, P/T비가 6.5 근처일때 전압출력이 갑자기 강하한다.

톤휠과 단부면사이의 영구자석의 자성배향방향으로의 작은 틈새의 두께 T는 적어도 0.6㎜이어야 한다. 이것은 허브부가 작동상태에 있는 동안 생기는 구성요소의 탄성변형등에 관계없이 센서가 톤휠과 접촉하는 것을 방지하기 위한 것이다.

또한 다른 방법으로서 영구자석의 자성배향의 방향으로 단부면상의 S극과 N극의 반복피치 P(이것은 톤휠주위에 형성된 노치의 피치와 같아)는 충분한 출력을 얻기 위하여 적어도 3.9㎜(0.6㎜×6.5)이어야 한다. 피치가 너무 크다면(3.9㎜이상) 원주방향으로의 N극 및 S극의 갯수와 톤휠에 형성된 노치의 갯수를 증가시킬 수 없다. N극 및 S극의 갯수와 톤휠의 노치의 갯수를 증가시킬 수 없다면 단위회전당 출력변화의 갯수가 적어지며(출력변화사이의 간격이 커진다), 따라서 저속에서 정확한 rpm을 알 수 없다. 다시 말해서 rpm검출의 정밀도가 감소한다.

이와는 반대로 자성배향이 원주방향으로 변하지 않는 영구자석이 사용된다면 회전 및 고정절제부의 피치가 3.9㎜이하라도 대부분의 자속은 톤휠을 통해 흐른다. 그 결과, 제24도에 도시한 특성과는 다르며, 노치부의 피치가 3.9㎜이하라도 출력의 급격한 감소는 없다. 또한 절제부의 피치를 감소시킴에 의해 rpm검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 전술한 모든 구체예에 있어서, rpm을 정확히 검출하기 위해서는 영구자석의 단부를 떠나서 고정자 및 톤휠쪽으로 흐르는 자속의 최대밀도(최대자속밀도)가 적어도 1000가우스인 것이 바람직하다. 이에 대한 이유는 허브부속에 만들어진 rpm검출기의 일부인 센서가 항상 외부자장과 허브부의 구성요소의 잔류자기에 노출되기 때문이다. rpm을 알기 위해서는 외부자장과 잔류자기의 영향을 최소로 유지할 필요가 있다.

회전 및 고정절제부의 노치 또는 통공의 피치의 에러는 1∼2% 이내로 유지되어야 한다. 또한 rpm을 정확히 검출하기 위해서는 외부자장과 잔류자기에 의한 영향을 1∼2%이내로 유지하는 것이 권장된다. 이와 관련하여 허브부의 내측링부재와 외측링부재의 잔류자기는 통상 약 10가우스이다. 잔류자기의 영향을 1%이내로 유지하기 위해서는 자속의 최대밀도가 1000가우스이상이 필요가 있다.

자성배향이 영구자석의 원주주위로 변하지 않는다면 최대자속밀도가 1000가우스 이상이라도 실제적인 문제점은 생기지 않는다. 이와는 반대로 S극과 N극이 영구자석 주위로 교대로 배치된다면 각 N극으로부터 인접 S극으로 직접 흐르는 자속률이 커지며 따라서 센서의 출력이 감소한다. 그러므로 이점에서도 rpm을 정확히 검출하기 위해서는 자성배향이 영구자석의 원주주위로 변하지 않는 것이 최상이다.

또한 센서의 전체원주면이 톤휠의 전체원주면과 대향하는 본 발명의 환형 또는 링형센서를 사용하는 경우에는 톤휠에 대한 센서의 위치에 관계없이 센서의 출력이 매우 안정하다. 다시말해서 제1도∼제3도에 도시한 종래기술의 구조의 경우에서는 센서의 위치가 톤휠에 대하여 이동함에 따라서 센서의 출력이 제16도에서 점선 a로 도시한 바와 같이 변한다. 이에 관계없이 링형센서가 사용된다면 센서의 위치가 톤휠에 대하여 이동할 때 센서의출력이 제16도에서 실선 b로 나타낸바와 같이 변한다. 제16도로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 환형 또는 링형센서를 사용함으로써 센서의 출력을 안정화시킬 수 있다. 이에 대한 이유는 센서의 주면과 톤휠의 주면사이의 거리가 일측에서 클때 반대측에서는 매우 작기 때문이며, 따라서 센서출력전체로서 큰 영향은 없다.

도면에 도시한 모든 구체예에 있어서, 본 발명은 자유휠(전방엔진 후륜구동(FR)차량의 전륜과 전방엔진 전륜구동(FF)차량의 후륜)을 지지하는 허브부에서 사용되며, 따라서 센서(35)를 지지하는 커버(34)가 축방향 내측단부를 폐쇄한다. 그러나 본 발명은 자유휠의 허브부에서 사용하는데에 한정되는 것은 아니고 구동휠(FR차량의 후륜과 FF차량의 전륜)의 허브부에도 사용될 수 있다. 본 발명이 구동휠의 허브부에 사용될 때 커버는 링형으로 만들어져 삽입할 정속조인트용의 원형공을 형성한다. 또한 허브는 원통형이며, 구동휠의 외주면상의 숫놈스플라인과 일치하는 내주면에 암놈스플라인이 형성된다.

아울러 본 발명은 내측링부재가 센서를 지지하기 위해 고정되며 톤휠과 끼워지는 외측링부재가 회전하는 구조에도 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성되어 사용되는 본 발명의 rpm검출기를 갖는 허브부는 축방향크기를 줄일 수 있으며, 따라서 컴팩트형 차량의 제한된 공간에 설치될 수 있어 차량의 설계를 단순화한다. 또한 본 발명의 rpm센서를 갖는 허브부의 경우에서는 센서의 출력이 크게 만들어져 롤링베어링에 의해 지지되는 차륜의 rpm 검출신뢰도 및 정밀성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명에서는 코일(38)이 자기저항이 작은 자성물질과 미세 간극으로 구성된 자기회로에 의해 둘러싸여져 있으므로, 허브의 회전에 따라 고정자(37) 및 톤휠(29)의 위상이 변하게 되고 자기저항의 변화가 자기 회로내에서 자속의 변화를 일으키게 되므로 큰 출력의 전압을 발생시킬 수 있는바, 허브의 회전속도(rpm)를 용이하게 측정할 수 있으며, 상기 고정자(37)와 톤휠(29)사이에는 서로 대응되도록 원주방향으로 배치된 다수개의 절결홈부가 형성되어져 있으므로 허브의 회전에 따라 고정자(37)과 톤휠(29)사이에 자기저항이 지속적으로 변화되도록 함에 따라 코일(38)을 통해 서로 연결된 자속을 변화시킬 수 있도록 하고 있다.

Claims

축방향 단부와 외측궤도가 형성된 내주면을 갖는 고정 외측링부재와 수나사부가 형성된 축방향의 내측단부를 갖는 회전허브와 축방향 내측단부와 내측궤도를 가지며 허브에 끼워지는 내측링 부재와, 상기 외측궤도와 내측궤도 사이에 위치하는 다수개의 롤링부재와, 상기 외측링부재의 축방향단부에 고정되는 커버와, 상기 커버에 의해 지지되며 영구자석 및 코일과 자기전달기능을 하기 위한 고정자로 구성되는 센서와, 자성재료로 만들어져 상기 내측링부재의 축방향내측단부에 고정되며 원주면을 가지는 회전 톤휠로 구성되는 회전속도 센서를 갖는 허브부에 있어서, 상기 센서를 구성하는 코일의 양측부는 영구자석과 상기 영구자석으로 부터 연결된 고정자에 의해서 에워싸여져 있고 상기 코일의 개방된 면은 약간의 틈을 두고 상기 톤휠과 인접하고 있으며, 상기 톤휠과 이에 인접한 고정자의 외주면에는 복수개의 절결홈부가 각각 형성되어지되 상기 톤휠이 고정자에 대해 회전할 시에 그 절결홈부들이 서로 대응되도록 배열되어져 있는 것을 특징으로 하는 회전속도 센서를 갖는 허브부.
제1항에 있어서, 상기 톤휠은 내측링부재와 동축상태로 형성되며 외주면과 원주방향으로 균일하게 이격된 절제공을 갖는 회전절제부를 가지는 원통부로 구성되고, 센서의 영구자석은 링형상으로서 반경방향배향을 가지므로 영구자석은 외주면과 톤휠의 외주면과 사이에 작은 틈새를 형성하고 대향하는 내주면을 가지며, 고정자가 일부가 영구자석의 외주면에 근접위치하거나 부착되는 원통형 유지부와, 일단부가 유지로부터 반경방향내측으로 연장되며 톤휠의 회전절제부와 대향하는 내주부를 갖는 절곡부로 구성되고, 절곡부는 회전절제부의 원주방향 피치와 같은 피치를 갖는 절제공을 갖는 고정절제부를 가지며, 코일은 링형상으로서 내측링부재와 동축상태이며 영구자석과 절곡부사이의 고정자에 인접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제1항에 있어서, 상기 센서의 고정자는 일단부에서 자성배향방향으로 영구자석에 근접위치하거나 부착되는 일단부와 톤휠, 자성내측링부재 및 허브중의 하나에 근접하는 타단부를 가지므로 폐쇄된 자기회로에는 고정자, 영구자석 및 톤휠이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제3항에 있어서, 상기 영구자석은 축방향자성배향과 축방향단부면을 가지며, 고정자는 단부를 갖는 원통부의 단부의 일단에 연속적으로 연결된 환형부를 가지며, 톤휠은 균일한 피치를 가지고 원주방향으로 이격된 절제공을 갖는 회전절제부를 가지며, 코일은 영구자석과 원통부사이의 반경방향으로 제공되며, 고정자의 환형부는 영구자석의 축방향 일단부면에 근접 또는 접촉위치하는 일면을 가지며, 원통부와 영구자석의 타단부면 중의 적어도 하나는 회전절제부와 사이에 작은 틈새를 가지고 대향하는 한편, 원통부와 영구자석의 축방향 타단부면 중의 다른것은 톤휠, 톤휠이 고정되는 내측링부재 및 허브중의 하나와 근접대향하며, 원통부의 타단부는 균일한 피치를 가지고 원주방향으로 이격된 절제공을 갖는 고정절제부를 가지므로 고정절제공의 갯수는 회전절제공의 갯수와 동일하며, 원통부의 타단부는 검출을 위해 회전절제부와 작은 틈새를 가지면서 대향하는 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제2항 내지 제4항중의 한항에 있어서, 고정 및 회전절제부에서 절제공의 피치는 3.9㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제1항 내지 제4항중의 한항에 있어서, 영구자석의 자성배향으로의 일단부면으로부터 고정자 및 톤휠을 통하는 최대자속은 적어도 1000가우스인 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제3항에 있어서, 상기 영구자석은 축방향자성배향과 축방향단부면을 가지며, 고정자는 단부를 갖는 원통부와 원통부의 단부의 일단에 연속적으로 연결된 환형부를 가지며, 톤휠은 균일한 피치를 가지고 원주방향으로 이격된 절제공을 갖는 회전절제부를 가지며, 코일은 영구자석과 원통부사이에 반경방향으로 제공되며, 고정자의 환형부는 영구자석의 축방향 일단부면에 근접 도는 접촉위치하는 일면을 가지며, 원통부와 영구자석의 축방향 타단부면 중의 적어도 하나는 회전절제부와 사이에 작은 틈새를 가지고 대향하는 한편, 원통부와 영구자석의 축방향 타단부면중의 다른것은 톤휠, 톤휠이 고정되는 내측링부재 및 허브중의 하나와 근접 대향하며, 영구자석의 축방향 타단부면은 검출을 위해 회전절제부와 사이에 작은 틈새를 가지고 대향하며, 영구자석은 축방향 타단부면에 원주방향으로 교대로 균일하게 형성된 S극과 N극을 가지므로 축방향 타단부면의 S극과 N극의 갯수는 검출을 위해 회전절제부의 갯수와 동일한 것을 특징으로 하는 회전속도 센서를 갖는 허브부.
제3항에 있어서, 상기 영구자석은 반경방향의자성배향을 가지고 외주면 및 내주면을 가지며, 톤휠은 균일한 피치를 가지고 원주방향으로 이격된 절제공을 갖는 회전절제부를 가지며, 고정자는 서로 동축상태로 제공되어 축방향단부를 갖는 한쌍의 제1 및 제2고정자부로 구성되며, 제1고정자부는 영구자석의 외주면에 근접 또는 접촉하는 축방향 일단부에서 내주면을 가지며, 제2고정자부는 영구자석의 내주면에 근접 또는 접촉하는 축방향 타단부에서 외주면을 가지며, 고정자부중의 적어도 하나는 원주방향으로의 균일한 피치가 형성된 절제공을 갖도록 타단부에서 고정절제부를 가지므로 고정절제부의 절제공의 갯수는 톤휠의 회전절제부의 절제공의 갯수와 동일하며, 고정자의 타단부는 작은 틈새를 개재하여 회전절제부의 반대측에 위치하는 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제1항에 있어서, 상기 톤휠은 검출을 위해 원통형 절제부를 가지며, 센서는 영구자석과 영구자석에 반경방향으로 인접하는 코일을 가지며, 영구자석은 단면두께가 3.5㎜이하인 플라스틱자석인 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.
제1항에 있어서, 상기 톤휠은 엣지를 가지며, 센서는 톤휠의 엣지로부터 축방향으로 변위된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 회전속도센서를 갖는 허브부.