回転速度検出装置付転がり軸受ユニット

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【発明の名称】	回転速度検出装置付転がり軸受ユニット
【発明者】	【氏名】宮崎裕也
【要約】	【課題】エンコーダ３ａの被検知部とセンサの検知部との間に存在する微小隙間３４の寸法を安定させる。そして、上記センサの出力を安定させて、回転速度検出の信頼性向上を図る。【解決手段】自動車の急旋回時に上記微小隙間３４は、外輪１とハブ２ａとの中心軸のずれと、これら外輪１とハブ２ａとのアキシアル方向のずれとに基づき変化する。これらのずれを抑えるべく、上記検知部を上記エンコーダ３ａの外周面に、水平方向から対向させる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、円周方向に亙る特性を交互に且つ等間隔に変化させた円輪状の被検知部を有し、上記回転輪の一部にこの回転輪と同心に固定されたエンコーダと、検知部を有し、この検知部を上記エンコーダの被検知部の一部に対向させた状態で回転しない部分に支持され、上記被検知部の特性の変化に対応して出力信号を変化させるセンサとを備えた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いて、上記エンコーダの被検知部と上記センサの検知部とはラジアル方向に対向しており、このセンサは、上記静止輪及び回転輪の中心軸を通り水平方向に広がる仮想平面にほぼ一致する部分に設置している事を特徴とする回転速度検出装置付転がり軸受ユニット。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係る回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する為に利用する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するのに、転がり軸受ユニットを使用する。又、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御する為には、上記車輪の回転速度を検出する必要がある。この為、上記転がり軸受ユニットに回転速度検出装置を組み込んだ、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにより、上記車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する事が、近年広く行なわれる様になっている。
【０００３】図５～６は、この様な目的で使用される回転速度検出装置の従来構造の１例として、特開平８－２９６６３４号公報に記載されたものを示している。この回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、使用時にも回転しない静止輪である外輪１の内側に、使用時に回転する回転輪であるハブ２を回転自在に支持し、このハブ２の一部に固定したエンコーダ３の回転速度を、上記外輪１に支持したセンサ４により検出自在としている。即ち、静止側周面である、上記外輪１の内周面には、それぞれが静止側軌道である、複列の外輪軌道５、５を設けている。又、上記ハブ２は、ハブ本体６の外周面に、１対の内輪７、７を外嵌固定して成る。それぞれが回転側周面である、これら両内輪７、７の外周面には、それぞれが回転側軌道である、内輪軌道８、８を設けている。そして、これら各内輪軌道８、８と上記各外輪軌道５、５との間にそれぞれ複数個ずつの転動体９、９を、それぞれ保持器１０、１０により保持した状態で転動自在に設け、上記外輪１の内側に上記ハブ２を、回転自在に支持している。
【０００４】又、上記ハブ本体６の外端部（自動車への組み付け状態で幅方向外側となる端部を言い、図５の左端部）で上記外輪１の外端部から軸方向に突出した部分には、車輪を取り付ける為のフランジ１１を設けている。又、上記外輪１の内端部（自動車への組み付け状態で幅方向中央側となる端部を言い、図５の右端部）には、この外輪１を懸架装置に取り付ける為の取付部１２を設けている。更に、上記外輪１の外端開口部と上記ハブ２の中間部外周面との間の隙間は、シールリング１３により塞いでいる。
【０００５】上述の様な転がり軸受ユニットに回転速度検出装置を組み込むべく、上記ハブ本体６の内端寄り部分で上記両内輪７、７よりも内方に突出した部分には、上記エンコーダ３を外嵌固定している。このエンコーダ３は、鋼等の磁性金属板により全体を円輪状に形成したもので、内側面（図５の右側面）外周寄り部分に被検知部１４を設けている。この様なエンコーダ３は、上記ハブ本体６の内端寄り部分に外嵌した状態で、このハブ本体６の内端部に螺合させたナット１５と内側の内輪７の内端面との間で挟持して、上記ハブ２に対し固定している。上記被検知部１４には円周方向に亙る凹凸を形成して、この被検知部１４の形状を歯車状とし、この被検知部１４の磁気特性を、円周方向に亙り交互に且つ等間隔で変化させている。
【０００６】更に、前記外輪１の内端開口部には、有底円筒状のカバー１６を嵌合固定して、この外輪１の内端開口部を塞いでいる。金属板を塑性加工して成る、このカバー１６は、上記外輪１の内端開口部に内嵌固定自在な嵌合筒部１７と、この内端開口部を塞ぐ塞ぎ板部１８とを有する。そして、この塞ぎ板部１８の外周寄り部分にセンサ４を支持し、このセンサ４の検知部１９の先端面（図５の左端面）を上記エンコーダ３の被検知部１４の内側面に、例えば０．５mm程度の微小隙間を介して、アキシアル方向に対向させている。
【０００７】上述の様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合、ハブ２の外端部に設けたフランジ１１に固定した車輪を、外輪１を支持した懸架装置に対し、回転自在に支持できる。又、車輪の回転に伴ってハブ２の内端部に外嵌固定したエンコーダ３が回転すると、上記センサ４の検知部１９の端面近傍を、上記被検知部１４に形成した凸部と凹部とが交互に通過する。この結果、上記センサ４内を流れる磁束の密度が変化し、このセンサ４の出力が変化する。このセンサ４の出力が変化する周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、センサ４の出力を図示しない制御器に送れば、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。
【０００８】上述の様に構成され作用する回転速度検出装置付転がり軸受ユニットによる車輪の回転速度検出の信頼性を確保する為には、上記センサ４の検知部１９の先端面と上記エンコーダ３の被検知部１４の内側面との間の微小隙間の寸法を安定させる必要がある。一方、転がり軸受ユニットの構成各部材は、自動車の走行に伴って弾性変形する。特に、自動車が急旋回する際には、車輪からフランジ１１を介してハブ２に加わる（旋回加速度による）モーメント荷重に基づき、上記構成各部材の弾性変形量が大きくなる。そして、この弾性変形量の増大に基づき、上記微小隙間の寸法が変化する。この様な寸法の変化は、変化自体が上記センサ４の出力を変化させる原因となる為、上記回転速度検出の信頼性を損なう原因となる可能性がある。この為、前記特開平８－２９６６３４号公報に記載された発明の場合には、上記センサ４をハブ２の中心軸を通過する水平面上に配置する事により、上記構成各部材の弾性変形に拘らず、上記微小隙間の寸法変化を抑え、回転速度検出の信頼性を確保するとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】特開平８－２９６６３４号公報に記載された発明の場合には、自動車が急旋回する際にハブ２に加わるモーメント荷重に基づく構成各部材の弾性変形のうちの一部しか考慮していない。この為、実際にセンサ４の検知部１９の先端面と上記エンコーダ３の被検知部１４の内側面との間の微小隙間の寸法を安定させる事はできない。即ち、上記モーメント荷重に基づいて転がり軸受ユニットには、外輪１の中心軸とハブ２の中心軸とが不一致になる変位が生じる他、これら外輪１とハブ２とがアキシアル方向にずれる変位も発生する。上記特開平８－２９６６３４号公報に記載された発明の場合には、このうちの外輪１の中心軸とハブ２の中心軸とが不一致になる変位のみしか考慮していない。この為、実際にセンサ４をハブ２の中心軸を通過する水平面上に配置しても、上記微小隙間の寸法を安定させる事はできず、回転速度検出の信頼性確保にはあまり寄与しない。本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、前述した従来の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットと同様に、静止側周面に静止側軌道を有し、使用時にも回転しない静止輪と、上記静止側周面と対向する回転側周面に回転側軌道を有し、使用時に回転する回転輪と、上記静止側軌道と上記回転側軌道との間に転動自在に設けられた複数個の転動体と、円周方向に亙る特性を交互に且つ等間隔に変化させた円輪状の被検知部を有し、上記回転輪の一部にこの回転輪と同心に固定されたエンコーダと、検知部を有し、この検知部を上記エンコーダの被検知部の一部に対向させた状態で回転しない部分に支持され、上記被検知部の特性の変化に対応して出力信号を変化させるセンサとを備える。特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに於いては、上記エンコーダの被検知部と上記センサの検知部とはラジアル方向に対向している。そして、このセンサは、上記静止輪及び回転輪の中心軸を通り水平方向に広がる仮想平面にほぼ一致する部分に設置している。
【００１１】
【作用】上述の様に構成する本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する際の作用は、前述した従来構造の場合と同様である。特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、自動車が急旋回する際に加わるモーメント荷重に基づいて、静止輪の中心軸と回転輪の中心軸とが不一致になると共に、これら静止輪と回転輪とがアキシアル方向にずれた場合でも、エンコーダの被検知部とセンサの検知部との間に存在するラジアル方向の隙間の寸法の変化を少なく抑える事ができる。又、鉛直方向に負荷される荷重により静止輪と回転輪との間で鉛直方向の変位が発生した場合でも、上記隙間の寸法変化を少なく抑える事ができる。この結果、外部から加わる荷重に基づく、転がり軸受ユニットの構成各部材の弾性変形に拘らず、上記センサの出力を安定させて、回転速度検出の信頼性向上を図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１～２は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、車両への取付状態で、図２の上方が鉛直方向上方に、同じく下方が鉛直方向下方に、それぞれ対応する。回転輪であるハブ２ａは、ハブ本体６ａと内輪７ａとを結合固定して成る。このハブ本体６ａの外端部（図１の左端部）外周面には、車輪を取付固定する為のフランジ１１を、中間部外周面には、上記ハブ６ａの外周面に設ける複列の内輪軌道８ａ、８ｂのうちの外側の内輪軌道８ａを、内端部（図１の右端部）には小径の段部２０を、それぞれ形成している。上記内輪７ａは、この段部２０に外嵌し、更に上記ハブ本体６ａの内端部を直径方向外方にかしめ広げる事により、このハブ本体６ａの内端部に固定している。この様な内輪７ａの外周面には、上記ハブ６ａの外周面に設ける複列の内輪軌道８ａ、８ｂのうちの内側の内輪軌道８ｂを設けている。そして、これら両内輪軌道８ａ、８ｂと、静止輪である外輪１の内周面に設けた複列の外輪軌道５、５との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９、９を設けて、上記外輪１の内側に上記ハブ２ａを回転自在に支持している。尚、図示の例では、転動体９、９として玉を使用しているが、重量の嵩む自動車の転がり軸受ユニットの場合には、これら転動体としてテーパころを使用する場合もある。
【００１３】又、上記内輪７ａの内端部で上記内輪軌道８ｂから外れた部分に設けた肩部には、エンコーダ３ａの基端部（図１の左端部）を、締り嵌めにより外嵌固定している。このエンコーダ３ａは、炭素鋼板等の磁性金属板により構成したもので、基端部を構成する大径部２５と先半部を構成する小径部２６とを段部２７により連続させて成る。このうちの小径部２６には、それぞれが軸方向（図１の左右方向）に長いスリット状である複数の透孔２８、２８を、円周方向に亙り等間隔で形成している。従って上記小径部２６は、全体を籠形に構成しており、円周方向に亙る磁気特性を、交互に且つ等間隔で変化させている。尚、上記段部２７は上記内輪７ａの内端部外周縁に突き当てて、この内輪７ａに対する上記エンコーダ３ａの、アキシアル方向に亙る位置決めを図っている。
【００１４】又、上記外輪１の外端開口部と上記ハブ２ａの中間部外周面との間の隙間はシールリング１３により塞いでいる。一方、外輪１の内端（図１の右端）開口部は、カバー１６ａにより塞いでいる。このカバー１６ａは、合成樹脂を射出成形して成る有底円筒状の本体２１と、この本体２１の開口部に結合した嵌合筒２２とから成る。この嵌合筒２２は、ステンレス鋼板等の耐食性を有する金属板を塑性変形させて成るもので、断面Ｌ字形で全体を円環状とし、嵌合筒部２３と、この嵌合筒部２３の基端縁（図１の右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった外向鍔部２４とを備える。この様な嵌合筒２２は、この外向鍔部２４を上記本体２１の射出成形時にモールドする事により、この本体２１の開口部に結合している。この様に構成するカバー１６ａは、上記嵌合筒２２の嵌合筒部２３を上記外輪１の内端部に、締まり嵌めで内嵌固定する事により、この外輪１の内端開口部を塞いでいる。
【００１５】又、上記カバー１６ａを構成する本体２１の底板部２９の一部で、上記外輪１及びハブ２ａの中心軸を通り水平方向に広がる仮想平面に一致する部分には、上記底板部２９の内方に突出する円筒部３０を形成している。又、この円筒部３０の内側には、この円筒部３０の内端面と上記底板部２９の外側面とを連通させる挿入孔３１を、上記外輪１の軸方向に亙り形成している。そして、この挿入孔３１内に、合成樹脂製のホルダ３２中にセンサを包埋したセンサユニット３３の先端寄り部分を挿入している。この様にセンサユニット３３を上記挿入孔３１に挿入した状態で、このセンサユニット３３の先端部の内径側側面（図１の下側面）は、被検出部である、上記エンコーダ３ａの小径部２６の外周面と、微小隙間３４を介して対向する。尚、上述の様なセンサユニット３３を上記カバー１６ａに着脱する作業を容易且つ迅速に行なえる様にすべく、本例の場合、上記円筒部３０と上記ホルダ３２の基端部（図１の右端部）に形成した係止鍔部３５との間に、ステンレスのばね鋼等、弾性及び耐食性を有する線材を曲げ形成して成る結合ばね３６を設けている。そして、この結合ばね３６により、上記係止鍔部３５を、上記円筒部３０の開口端面に向け抑え付けている。但し、この部分は、本発明の要部ではない為、詳しい説明は省略する。
【００１６】上述の様に構成する本例の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、この車輪の回転速度を検出する際の作用は、従来から知られている回転速度検出装置付転がり軸受ユニットと同様である。即ち、自動車への組み付け時には、上記外輪１を、この外輪１の外周面に固設した取付部１２により、懸架装置に対し取付固定する。又、前記ハブ２ａに外端部外周面に設けたフランジ１１に、車輪を固定する。この状態でこの車輪と共に上記ハブ２ａが回転し、このハブ２ａに支持された前記エンコーダ３ａが回転すると、上記センサユニット３３を構成するセンサの検知部の近傍を、上記小径部２６に形成した透孔２８、２８と、円周方向に隣り合う透孔２８、２８の間部分に存在する磁性材の柱部とが交互に通過する。上記センサは、例えば永久磁石と、この永久磁石から出た磁束を導く磁性材製のステータと、ホール素子や磁気抵抗素子等、内部を通過する磁束の量に応じて特性を変化させる磁気検出素子と、この磁気検出素子の特性変化を信号に置き換えるＩＣ等を含んで構成している。この様なセンサを構成する上記磁気検出素子を通過する磁束の量は、上記エンコーダ３ａの回転に伴って変化するので、上記センサの出力も変化する。この様にしてセンサの出力が変化する周波数は、車輪の回転速度に比例する。従って、このセンサの出力を図示しない制御器に送れば、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。
【００１７】特に、本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットの場合には、自動車が急旋回する際に加わるモーメント荷重に基づいて、上記外輪１の中心軸とハブ２ａの中心軸とが不一致になると共に、これら外輪１とハブ２ａとがアキシアル方向にずれた場合でも、上記エンコーダ３ａの外周面と上記センサの検知部との間に存在する、ラジアル方向の微小隙間３４の寸法変化を少なく抑える事ができる。即ち、上記外輪１の中心軸とハブ２ａの中心軸とが不一致になる場合でも、これら両中心軸はほぼ同一の鉛直面上に存在する。従って、本発明の様に、上記センサを保持したセンサユニット３３を、上記外輪１及びハブ２ａの中心軸を通り水平方向に広がる仮想平面に一致する部分に設ければ、上記両中心軸のずれが上記微小隙間３４の寸法変化に結び付く事は殆どない。又、上記外輪１とハブ２ａとのアキシアル方向に亙るずれは、やはり上記微小隙間３４の寸法の変化には殆ど結び付かない。更に、自動車の自重等により、鉛直方向の荷重が負荷された場合には、上記外輪１の中心軸とハブ２ａの中心軸とが不一致になるが、この場合でも、これら両中心軸は同一の鉛直面上を鉛直方向にずれるので、上記微小隙間３４の寸法変化には結びつかない。この結果、外部から加わる荷重に基づく、転がり軸受ユニットの構成各部材、即ち上記外輪１及びハブ２ａと前記各転動体９、９の弾性変形に拘らず、上記センサの出力を安定させて、回転速度検出の信頼性向上を図れる。
【００１８】次に、図３～４は、本発明の実施の形態の第２例を示している。尚、車両への取付状態で、図４の上方が鉛直方向上方に、同じく下方が鉛直方向下方に、それぞれ対応する。本例の場合には、静止輪である外輪１の内端部にシールリング１３ａを内嵌固定し、このシールリング１３ａを構成するシールリップの先端縁をエンコーダ３ａの外周面に、全周に亙り摺接させる事により、内輪７ａの内端部外周面と上記外輪１の内端部内周面との間を塞いでいる。又、懸架装置を構成し、上記外輪１を固定するナックル３７の一部で、外輪１及びハブ２ａの中心軸を通り水平方向に広がる仮想平面に一致する部分に設けた取付孔３８に、センサを保持したセンサユニット３３ａを挿入し、このセンサの検知部を上記エンコーダ３ａの外周面に、微小隙間３４を介して対向させている。この状態で上記センサユニット３３ａは、ねじ３９により、上記ナックル３７に対し固定している。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様である。
【００１９】尚、上述した第１～２例は何れも、自動車の従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）を懸架装置に支持する為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットに本発明を適用していた。但し本発明は、自動車の駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）を懸架装置に支持する為の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにも適用できる。又、内輪相当部材が回転せず、外輪相当部材が回転する回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにも、本発明は適用可能である。更に、エンコーダを回転輪の軸方向中間部に、センサを静止輪の軸方向中間部に、それぞれ設けた回転速度検出装置付転がり軸受ユニットにも、本発明は適用可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明の回転速度検出装置付転がり軸受ユニットは、以上の様に構成され作用する為、センサの出力を安定させて、車輪の回転速度検出の信頼性向上を図れる。

【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）１２月１５日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】小山武男（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１７４０７１
【公開日】	平成１１年（１９９９）７月２日
【出願番号】	特願平９－３４４９７２