回転速度センサを備えた軸受

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【発明の名称】	回転速度センサを備えた軸受
【発明者】	【氏名】糀屋佳郎
【要約】	【課題】部品点数を削減したにもかかわらず、精度良く回転速度を検出できる回転速度センサを備えた軸受を提供する。【解決手段】内輪組立体に取付けられ、等間隔に周方向に窓部２０１ｅと柱部２０１ｆとを交互に形成した、磁性材からなるトーンホイール２０１と、トーンホイール２０１上に配置された永久磁石Ｍと、外輪１０１に取付けられたステータ組立体２１０とからなり、ステータ組立体２１０は、トーンホイール２０１の窓部２０１ｅと同ピッチで、周方向に等間隔に凸部２１１ｃ、２１２ｃを形成した、磁性材からなる一対のフランジ２１１，２１２と、フランジ２１１，２１２を連結する円筒部２１１ｂと、円筒部２１１ｂと磁性材からなるトーンホイールとの間のラジアル断面に配置されたコイル２１４とからなり、永久磁石Ｍは、フランジ２１１に隣接して配置される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】軌道を有する固定輪と、軌道を有し、前記固定輪に対して回転自在な回転輪と、両軌道間に配置された複数の転動部材と、前記回転輪に取付けられ、等間隔に周方向に窓部と柱部とを交互に形成した、磁性材からなる円筒部材と、前記円筒部材上に配置された永久磁石と、前記固定輪に取付けられた環状ステータ装置とからなり、前記環状ステータ装置は、前記円筒部材の窓部と同ピッチで、周方向に等間隔に凹部及び凸部を形成した、磁性材からなる一対のフランジと、前記フランジを連結する磁性材からなるステータ円筒部と、前記ステータ円筒部と前記磁性材からなる円筒部材との間のラジアル断面に配置されたコイルとからなり、前記永久磁石は、前記フランジの一方に隣接して配置され、前記フランジの一方の凸部が、前記円筒部材の柱部に近接したときには、前記フランジの他方の凹部が、前記柱部に近接するようになっている回転速度センサを備えた軸受。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用の軸受に関し、特に回転輪の回転速度を検出できる回転速度センサを備えた軸受に関する。
【０００２】近年、交通の安全を確保すべく、車両において各種の安全装置が実用化されるに至った。その一つに、アンチロックブレーキシステムがある。かかるアンチロックブレーキシステムは、車輪の回転速度を検出して、そのロック状態を検出し、それに応じてブレーキ力を制御するようになっている。
【０００３】従って、アンチロックブレーキシステムを備えた車両においては、車輪の回転速度を精度良く検出する必要がある。しかし、車輪の回転速度を直接検出することは一般的に困難であることから、その代わりに車輪を回転自在に支持するハブ・ユニットにおいて、軸受の回転輪の回転速度を検出することが多い。
【０００４】図４は、独国特許第１９６１２４６７号公報に開示されている、従来技術による回転速度センサの断面図である。図４において、回転軸１０の外周に、磁性材からなる円筒部材１１が配置されている。円筒部材１１は、周方向に等間隔に窓部１１ａと柱部１１ｂとを有する。
【０００５】円筒部材１１の半径方向外方には、固定部１２に取り付けられた環状ステータ２が配置されている。環状ステータ２は、磁性材からなる断面Ｌ字状の第１フランジ２０と、第１フランジ２０の端部から半径方向内方に延在する磁性材からなる第２フランジ２１と、樹脂材２２ａを介して第１フランジ２０と第２フランジ２１との間に配置されたコイル２２とからなる。
【０００６】第２フランジ２１の、コイル２２と反対側面には、永久磁石ＭがＮ極を外側にして取り付けられている。
【０００７】環状ステータ２の第１フランジ２０と第２フランジ２１は、円筒部材１１の窓部１１ａと同ピッチで、周方向に等間隔に凸部２０ｂ、２１ｂを形成しているが、第１フランジ２０の凸部２０ｂが、円筒部材１１の柱部１１ｂに近接したときには、第２フランジ２１の隣接する凸部２１ｂ間（即ち凹部）が、柱部１１ｂに近接するようになっている。
【０００８】ここで、回転軸１０が固定部１２に対して回転するとき、第１フランジ２０の凸部２０ｂが、円筒部材１１の柱部１１ｂに近接したときには、両者間のエアギャップが磁気回路の一部となり、コイル２２に鎖交する磁束が流れる。
【０００９】一方、円筒部材１１が更に窓部１１ａのピッチの半分だけ回転すると、第２フランジ２１の凸部２１ｂが、円筒部材１１の柱部１１ｂに近接し、両者間のエアギャップが磁気回路の一部となるため、かかる場合にはコイル２２に鎖交する磁束は流れない。
【００１０】このようにして、固定部１２に対し回転軸１０が回転すると、コイル２２の両端には正弦波状の出力電圧が発生することとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４に示す従来技術においては、磁気回路を閉回路とし、その磁気抵抗を極力小さくするために、磁石Ｍの左側面から円筒部材１１の先端まで延在する磁性材からなるステータ２５を設け、これを磁石Ｍからの戻り回路を構成する要素として用いている。
【００１２】ところが、このようなステータ２５を設けることにより、部品点数は増大し、その製造コストも増大する。
【００１３】かかる問題点に鑑み、本発明は、部品点数を削減したにもかかわらず、精度良く回転速度を検出できる回転速度センサを備えた軸受を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成すべく、本発明にかかる回転速度センサを備えた軸受は、軌道（１０１ｂ、１０１ｃ）を有する固定輪（１０１）と、軌道（１０２ｄ、１０２ｅ）を有し、前記固定輪（１０１）に対して回転自在な回転輪（１０２）と、両軌道間に配置された複数の転動部材（１０３）と、前記回転輪（１０２）に取付けられ、等間隔に周方向に窓部（２０１ｅ）と柱部（２０１ｆ）とを交互に形成した、磁性材からなる円筒部材（２０１）と、前記円筒部材（２０１）上に配置された永久磁石（Ｍ）と、前記固定輪（１０１）に取付けられた環状ステータ装置（２１０）とからなり、前記環状ステータ装置（２１０）は、前記円筒部材（２０１）の窓部（２０１ｅ）と同ピッチで、周方向に等間隔に凹部及び凸部（２１１ｃ、２１２ｃ）を形成した、磁性材からなる一対のフランジ（２１１，２１２）と、前記フランジ（２１１，２１２）を連結する磁性材からなるステータ円筒部（２１１ｂ）と、前記ステータ円筒部（２１１ｂ）と前記磁性材からなる円筒部材との間のラジアル断面に配置されたコイル（２１４）とからなり、前記永久磁石（Ｍ）は、前記フランジの一方（２１１）に隣接して配置され、前記フランジの一方（２１１）の凸部（２１１ｃ）が、前記円筒部材（２０１）の柱部（２０１ｆ）に近接したときには、前記フランジの他方（２１２）の凹部が、前記柱部（２０１ｆ）に近接するようになっている。
【００１５】
【作用】本発明の回転速度センサを備えた軸受によれば、前記回転輪（１０２）に取付けられ、等間隔に周方向に窓部（２０１ｅ）と柱部（２０１ｆ）とを交互に形成した、磁性材からなる円筒部材（２０１）と、前記円筒部材（２０１）上に配置された永久磁石（Ｍ）と、前記固定輪（１０１）に取付けられた環状ステータ装置（２１０）とからなり、前記環状ステータ装置（２１０）は、前記円筒部材（２０１）の窓部（２０１ｅ）と同ピッチで、周方向に等間隔に凹部及び凸部（２１１ｃ、２１２ｃ）を形成した、磁性材からなる一対のフランジ（２１１，２１２）と、前記フランジ（２１１，２１２）を連結する磁性材からなるステータ円筒部（２１１ｂ）と、前記ステータ円筒部（２１１ｂ）と前記磁性材からなる円筒部材との間のラジアル断面に配置されたコイル（２１４）とからなり、前記永久磁石（Ｍ）は、前記フランジの一方（２１１）に隣接して配置され、前記フランジの一方（２１１）の凸部（２１１ｃ）が、前記円筒部材（２０１）の柱部（２０１ｆ）に近接したときには、前記フランジの他方（２１２）の凹部が、前記柱部（２０１ｆ）に近接するようになっているので、一つの磁気回路が、前記永久磁石（Ｍ）から、前記一方のフランジ（２１１）と、前記円筒部材（２０１）とを介して形成され、他の磁気回路が、前記永久磁石（Ｍ）から、前記ステータ円筒部材（２１１ｂ）と、他方のフランジ（２１２）と、前記円筒部材（２０１）とを介して形成され、それにより磁気回路を形成するに必要な部品をより少なく抑えることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施の態様にかかるハブ・ユニットの断面図である。
【００１７】図１において、本実施の形態にかかるハブ・ユニットは、外輪１０１と、内輪組立体１０２と、前記外輪１０１と前記内輪組立体１０２との間に配置された二列のボール１０３と、前記ボールを保持する保持器１０４と、前記外輪１０１と前記内輪組立体１０２との間において、ボール１０３の左方に配置されたシール１０５と、前記外輪１０１の端部に取り付けられた蓋部１０６と、この蓋部１０６と前記内輪組立体１０２との間に配置されたセンサユニット２００とからなる。
【００１８】固定輪である外輪１０１は、円筒状の本体１０１ａと、その内周に形成された２列の軌道面１０１ｂ、１０１ｃを有し、不図示のボルトにより車体（不図示）に対して固定されるようになっている。
【００１９】回転輪である内輪組立体１０２は、外輪１０１に内包される円筒状の本体１０２ａと、本体１０２ａから半径方向外方に延在する円板状のフランジ部１０２ｂと、本体１０２ａの右端外周に嵌合された環状部材１０２ｃとからなる。環状部材１０２ｃは、本体１０２ａの端部に形成された雄ねじ（不図示）に、フランジ付きナット１０７を螺合させることにより本体１０２ａに取り付けられている。
【００２０】内輪組立体１０２の本体１０２ａは、その外周に軌道面１０２ｄを有する。一方、環状部材１０２ｃは、その外周に軌道面１０２ｅを有する。軌道面１０２ｄ、１０２ｅと、それぞれ対向する外輪１０１の軌道輪１０１ｂ、１０１ｃとの間に、転動体であるボール１０３が挟持されている。かかる外輪１０１と、内輪組立体１０２と、ボール１０３とでいわゆるアンギュラコンタクトタイプの軸受を構成している。ボール１０３は、保持器１０４により適所に保持されている。
【００２１】内輪組立体１０２は、フランジ部１０２ｂにボルト孔１０２ｆを形成しており、かかるボルト孔１０２ｆを介してボルト（不図示）を挿通し、かかるボルトにより不図示の車輪を取り付けている。
【００２２】シール１０５は、通常のシールであって、外輪１０１と内輪組立体１０２との間を密封している。
【００２３】樹脂製のカバー１０６は、円筒部１０６ａと、円板部１０６ｂとを接合した構成となっており、円板部１０６ｂの内側面にステータ組立体２１０を取り付けている。なお、カバー１０６は、円筒部１０６ａに鉄製のインサート１０６ｃを埋設させ、これを用いて外輪１０１へのカバー１０６の取付けを行っている。インサート１０６ｃに隣接して、外輪１０１とカバー１０６との間を密封するＯ－リング１０８が配置されている。カバー１０６から右方に突出するソケット１０９内には、後述するコイル２１４に連結された端子１１０が配置され、不図示のコネクタをここに差込自在となっている。
【００２４】一方、内輪組立体１０２の環状部材１０２ｃには、円筒部材であるトーンホイール２０１が取り付けられ、更に永久磁石Ｍがトーンホイール２０１上に配置されている。
【００２５】図２は、センサユニット２００を構成する、環状ステータ装置であるステータ組立体２１０と、トーンホイール２０１と、永久磁石Ｍの拡大断面図であり、図２（ａ）においては一方の磁気回路を形成し、図２（ｂ）おいては他方の磁気回路を形成している。なお、図２においては、見やすいようにハッチングは省略されている。
【００２６】トーンホイール２０１は、１枚の磁性材板をプレスすることにより形成されており、内輪組立体１０２の環状部材１０２ｃよりも大径の円筒部２０１ａと、環状部材１０２ｃに嵌合する折り返し部２０１ｂと、円筒部２０１ａと折り返し部２０１ｂとを連結する外方フランジ部２０１ｃと、折り返し部２０１ｂから内方に延在する内方フランジ部２０１ｄとからなる。
【００２７】トーンホイール２０１の円筒部２０１ａは、周方向に等間隔に窓部２０１ｅ（点線で示す）と柱部２０１ｆとを形成している。環状の永久磁石Ｍは、Ｎ極をステータ組立体２１０に向けて、トーンホイール２０１の内方フランジ部２０１ｄ上に配置されている。なお、外方フランジ部２０１ｃに対して、内方フランジ部２０１ｄを、ステータ組立体２１０から離隔する方向にシフトすることにより、外方フランジ部２０１ｃの内周で永久磁石Ｍの位置決めを行えるようにしている。永久磁石Ｍは、磁力によってトーンホイール２０１に固着するようになっているが、樹脂モールド等により一体的に固定することもできる。なお、本実施の形態における永久磁石は環状形状のものであるが、必ずしも環状形状にする必要はなく、扇形形状の永久磁石を円周上に数個配置することも可能である。
【００２８】ステータ組立体２１０は、第１フランジ２１１と、第２フランジ２１２と、両フランジ間に配置されたボビン２１３と、ボビン２１３内に配置されたコイル２１４とからなる。
【００２９】磁性材からなる第１フランジ２１１は、永久磁石Ｍに微小スキマを介して対向するフランジ部２１１ａと、フランジ部２１１ａの内周に接合された円筒部２１１ｂと、フランジ部２１１ａの半径方向外方端において、トーンホイール２０１の窓部２０１ｅと同ピッチで、周方向に等間隔に配置された断面Ｌ字状の凸部（櫛歯）２１１ｃとからなる。
【００３０】一方、磁性材からなる第２フランジ２１２は、円筒部２１１ｂの内周に嵌合する小円筒２１２ａと、小円筒２１２ａから半径方向外方に延在するフランジ部２１２ｂと、フランジ部２１２ｂの半径方向外方端において、トーンホイール２０１の窓部２０１ｅと同ピッチで、周方向に等間隔に配置された断面Ｌ字状の凸部（櫛歯）２１２ｃとからなる。なお、第１フランジ２１１の凸部２１１ｃは、第２フランジ２１２の凸部２１２ｃに対して、トーンホイール２０１の窓部２０１ｅのピッチの半分だけ周方向にシフトして形成されている。
【００３１】第１フランジ２１１と第２フランジ２１２とで囲まれた溝状空間には、断面Ｕ字状の樹脂製ボビン２１３が配置されている。ボビン２１３内には、コイル２１４が配置されている。
【００３２】本実施の形態にかかるハブ・ユニットが車輪に取り付けられ、車輪が回転した場合、図２（ａ）に示すように、トーンホイール２０１の柱部２０１ｆに、第２フランジ２１２の凸部２１２ｃが近接するようになったときは、永久磁石Ｍから、第１フランジ２１１のフランジ部２１１ａと円筒部２１１ｂと、第２フランジ２１２の小円筒２１２ａとフランジ部２１２ｂと凸部２１２ｃと、トーンホイール２０１とを介して磁気回路が形成される。図２（ａ）に、かかる場合の磁束の流れを矢印により示す。このときコイル２１４においては、図２（ａ）中左から右へと磁束が鎖交する。
【００３３】一方、図２（ｂ）に示すように、トーンホイール２０１の柱部２０１ｆに、第１フランジ２１１の凸部２１１ｃが近接するようになったときは、永久磁石Ｍから、第１フランジ２１１のフランジ部２１１ａと凸部２１１ｃと、トーンホイール２０１とを介して磁気回路が形成される。図２（ｂ）に、かかる場合の磁束の流れを矢印により示す。このときコイル２１４においては、磁束は鎖交しない。このように、トーンホイール２０１とステータ組立体２１０との相対回転に応じて、鎖交磁束は周期的に変化するため、コイル２１４に相対回転に応じた正弦波状の電圧が生じ、かかる電圧を端子１１０（図１）を介して検出することにより回転輪である内輪組立体１０２の回転数を測定することができる。
【００３４】本実施の形態によれば、トーンホイール２０１に永久磁石Ｍを直付し、ステータ組立体２１０の外方で回転させるようにしたので、トーンホイール２０１を直接戻り回路とすることができ、例えば従来技術で用いていたような別個のステータは不要となり、部品点数を減少させコストダウンを図ることができる。
【００３５】図３は、第２の実施の態様にかかるハブ・ユニットの断面図である。なお、第２の実施の形態については、図１に示す第１の実施の形態に対して異なる点を中心に説明し、共通する部分については詳細な説明を省略する。
【００３６】第１の実施の形態に対し、第２の実施の形態が異なるのは、センサユニット３００の構成である。より具体的には、ステータ組立体３１０の半径方向内側に、トーンホイール３０１が配置されている。これに合わせて、ステータ組立体３１０のフランジ凸部は内方を向いている。その他の構成及び動作については、第１の実施の形態と共通する。
【００３７】以上、本発明を実施の態様を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の態様に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、トーンホイールはプレス成形により形成されても、溶接により形成されても良い。
【００３８】
【発明の効果】本発明の回転速度センサを備えた軸受によれば、軸受の回転輪に取付けられ、等間隔に周方向に窓部と柱部とを交互に形成した、磁性材からなる円筒部材と、前記円筒部材上に配置された永久磁石と、前記固定輪に取付けられた環状ステータ装置とからなり、前記環状ステータ装置は、前記円筒部材の窓部と同ピッチで、周方向に等間隔に凹部及び凸部を形成した、磁性材からなる一対のフランジと、前記フランジを連結する磁性材からなるステータ円筒部と、前記ステータ円筒部と前記磁性材からなる円筒部材との間のラジアル断面に配置されたコイルとからなり、前記永久磁石は、前記フランジの一方に隣接して配置され、前記フランジの一方の凸部が、前記円筒部材の柱部に近接したときには、前記フランジの他方の凹部が、前記柱部に近接するようになっているので、一つの磁気回路が、前記永久磁石から、前記一方のフランジと、前記円筒部材とを介して形成され、他の磁気回路が、前記永久磁石から、前記ステータ円筒部材と、他方のフランジと、前記円筒部材とを介して形成され、それにより磁気回路を形成するに必要な部品をより少なく抑えることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００４２０４【氏名又は名称】日本精工株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）６月２７日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】井上義雄（外２名）
【公開番号】	特開平１１－２３５９９
【公開日】	平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】	特願平９－１８６０１７