JP3835469B2 - トーンホイール付転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

この発明に係るトーンホイール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の回転速度検出装置を構成する為に利用する。

アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）或は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、車輪の回転速度を検出する必要がある。従って、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、回転速度検出装置付転がり軸受ユニットが必要になる。この様な回転速度検出装置付転がり軸受ユニットとして従来から、例えば特許文献１に記載されている様な構造のものが知られている。

図７は、この特許文献１に記載された回転速度検出装置付転がり軸受ユニットを示している。それぞれが固定輪である１対の内輪１、１は、懸架装置への組み込み状態では、回転しない車軸（図示せず）に外嵌される。それぞれが固定周面である、上記各内輪１、１の外周面には、それぞれが固定軌道面である内輪軌道２、２を、それぞれ形成している。又、使用時に回転する回転輪であるハブ３の内周面（回転周面）には、それぞれが回転軌道面である複列の外輪軌道４、４を形成している。そして、これら各外輪軌道４、４と上記各内輪軌道２、２との間に、それぞれ転動体である複数個の玉５、５を設け、上記車軸の周囲にハブ３を、回転自在に支持する。車輪のホイール（図示せず）は、このハブ３の外周面に設けられたフランジに固定される。

更に、上記ハブ３の内端（内とは自動車への組み付け状態で幅方向中央寄りとなる側を言い、図１、２、５、６、７で右。反対に車両の幅方向外寄りとなる側を外と言う。）開口部には、シールリング６を構成する芯金７を内嵌固定している。即ち、この芯金７の外周縁部に形成した円筒部８を上記ハブ３の開口部に、締まりばめにより内嵌している。そして、この芯金７の内側面に、ゴム等の弾性材製のシール材９を結合支持し、更にこのシール材９の内側面にトーンホイール１０を結合支持している。このトーンホイール１０は永久磁石により構成され、円周方向に亙ってＳ極とＮ極とを交互に配置した円環状に造られている。

一方、上記１対の内輪１、１のうち、内側の内輪１の内端部には、金属板を絞り成形して成る保持環１１を外嵌固定している。上記シールリング６を構成するシール材９に設けられた複数のシールリップ１２、１２の先端縁は、この保持環１１の内外両周面及び外側面に摺接させて、上記玉５、５設置部分に塵芥や雨水が進入するのを防止している。又、上記保持環１１の一部にはセンサ１３を支持固定し、このセンサ１３の検出部を、上記トーンホイール１０の内側面に対向させている。

上述した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３に固定された車輪を、内輪１、１を外嵌支持した車軸に対し、回転自在に支持できる。又、車輪と共にハブ３が回転すると、このハブ３に固定したトーンホイール１０の側面と対向したセンサ１３の出力が変化する。このセンサ１３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１３の出力信号を図示しない制御器に入力すれば、上記車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。

米国特許第４９４８２７７号明細書

本発明は、芯金とトーンホイールとを備えた構造で、これら芯金とトーンホイールとを同心に組み合わせ、且つ、これら芯金とトーンホイールとの分離防止の確実化を図れるトーンホイール付転がり軸受ユニットを実現すべく発明したものである。

本発明のトーンホイール付転がり軸受ユニットは、従来から知られているトーンホイール付転がり軸受ユニットと同様に、内周面に外輪軌道を有し使用時に回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に回転する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に設けられた複数の転動体と、全体を円環状に形成され、上記内輪に支持された芯金と、この芯金の側面に支持された、円周方向に亙ってＳ極とＮ極とを交互に配置した円環状の多極磁石であるトーンホイールとを備える。
特に、本発明のトーンホイール付転がり軸受ユニットに於いては、上記芯金は磁性材製で、円輪部と、この円輪部の内周縁から外方に向け折れ曲がった嵌合筒部と、この円輪部の外周縁から内方に向け折れ曲がった保持部と、この保持部の先端縁から直径方向内方に突出する、その最大内接円の直径が上記トーンホイールの外径よりも小さなかしめ部とを備える。そして、このうちの嵌合筒部を上記内輪に対し外嵌する事によりこの内輪に対し固定されている。又、上記トーンホイールは、可撓性を持たない永久磁石製であって、このトーンホイールの外周縁部の厚さはこのトーンホイールの径方向中間部の厚さよりも小さく、このトーンホイールの外周縁は上記保持部の内周面に当接若しくは近接対向している。更に、このトーンホイールの内径は、上記芯金の内径よりも大きい。

上述の様に構成される本発明のトーンホイール付転がり軸受ユニットにより、車輪を回転自在に支持すると共に、センサとの組み合わせにより内輪に固定された車輪の回転速度を検出する際の作用自体は、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を構成するトーンホイール付転がり軸受ユニットと同様である。

特に、本発明のトーンホイール付転がり軸受ユニットの場合、芯金とトーンホイールとを備えた構造で、これら芯金とトーンホイールとを同心に保持すると共に、且つ、これら芯金とトーンホイールとの分離防止の確実化を図れる。

［本発明に関する参考例の１例］
図１〜３は、本発明に関する参考例の１例を示している。前述した従来構造の場合とは逆に、回転周面である外周面に回転軌道面である内輪軌道２、２を形成した、それぞれが回転輪である内輪１、１は、使用時に回転する車軸に外嵌自在される。これら各内輪１、１の周囲には、使用時に回転しない固定輪である外輪１４を、上記各内輪１、１と同心に配置している。そして、固定周面であるこの外輪１４の内周面に形成した、固定軌道面である外輪軌道４、４と上記各内輪軌道２、２との間に、転動体である複数個の玉５、５を設けて、上記外輪１４の内側に各内輪１、１を、回転自在に支持している。

上記外輪１４の内端部と内方の内輪１の内端部外周面との間には組み合わせシール１５を設けて、上記外輪１４の内周面と上記内輪１の外周面との間に存在する空間の内端開口部を塞いでいる。又、上記外輪１４の外端部と外方の内輪１の外端部外周面との間には別の組み合わせシール１６を設けて、上記外輪１４の内周面と上記内輪１の外周面との間に存在する空間の外端開口部を塞いでいる。

上記２組の組み合わせシール１５、１６のうち、内方に設けられた組み合わせシール１５は、上記内方の内輪１の内端部外周面に外嵌固定されたシールリング１７と、上記外輪１４の内端部内周面に内嵌固定されたシールリング１８とから成る。これら両シールリング１７、１８のうち、一方のシールリング１７は、特許請求の範囲に記載した芯金に相当する、鋼板等の磁性金属板製の芯金１９と、ゴム、エラストマー等の弾性材製のシール材２０と、ゴム中に強磁性粉末を混入して全体を円輪状に形成した、ゴム磁石製のトーンホイール２１とから構成される。

このトーンホイール２１は、円周方向に亙ってＳ極とＮ極とを交互に配置している。又、このトーンホイール２１は、軸方向（図１〜２の左右方向、図３の表裏方向）に亙って着磁されている。従ってこのトーンホイール２１は、軸方向両側面（内外両側面）が何れも着磁されている。又、このトーンホイール２１の内側面外周縁部には段部２２を形成して、この外周縁部の厚さ寸法を、それ以外の部分、即ち、径方向中間部よりも小さくしている。

又、上記芯金１９は、円輪部２３と、この円輪部２３の内周縁から外方に向け直角に折れ曲がった嵌合筒部２４と、上記円輪部２３の外周縁から内方に向け直角に折れ曲がった保持筒部２５とを備える。この保持筒部２５の内径は、上記トーンホイール２１の外径と同じか、この外径よりも僅かに大きい。又、上記保持筒部２５の円周方向複数個所（好ましくは円周方向等間隔に位置する３個所以上）には、直径方向内方に突出するかしめ部２６を形成している。そして、これら複数のかしめ部２６の最大内接円の直径を、上記トーンホイール２１の外径よりも小さくしている。

上記トーンホイール２１は、この様な芯金１９を構成する円輪部２３の内側面に、自身の磁力と、上記段部２２とかしめ部２６との係合とにより、結合支持している。即ち、上記トーンホイール２１を弾性変形させつつ、このトーンホイール２１の外周縁部を上記各かしめ部２６の内側を通過させて、このトーンホイール２１の外側面と上記円輪部２３とを密着させている。この状態でこれらトーンホイール２１と芯金１９とは、これら両部材２１、１９同士の間に作用する磁気吸着力により、不離に結合される。又、上記トーンホイール２１の外周縁と上記保持筒部２５の内周面との係合に基づき、このトーンホイール２１が前記内輪１に、同心に保持される。このトーンホイール２１の内径Ｒ ₂₁ は上記芯金１９の内径Ｒ ₁₉ よりも大きい。

一方、上記円輪部２３の外側面外径側半部には、複数のシールリップ２７、２７を有するシール材２０の基部を、焼き付け、接着等により結合固定している。又、前記組み合わせシール１５を構成する１対のシールリング１７、１８のうち、他方のシールリング１８を構成し、前記外輪１４の内端部内周面に内嵌固定された芯金２８の内周縁部には、シール材２９の基端部を、やはり焼き付け、接着等により結合固定している。そして、上記各シールリップ２７、２７の先端縁を上記他方のシールリング１８を構成する芯金２８の内側面及び内周面に、上記シール材２９の内周縁を上記芯金１９を構成する嵌合筒部２４の外周面に、それぞれ摺接させている。

上述の様に構成される本参考例のトーンホイール付転がり軸受ユニットは、懸架装置を構成する保持ケース３０の内側に車輪を回転する為の車軸を回転自在に支持すると共に、上記保持ケース３０に支持されたセンサ１３との組み合わせにより、回転輪である内輪１、１或は上記車輪の回転速度を検出する。

尚、図示の参考例では、上記トーンホイール２１と共に回転速度検出装置を構成するセンサ１３を、転がり軸受ユニット外である保持ケース３０に設置している。但し、このセンサ１３を固定輪である外輪１４に支持する事もできる。

［本発明の実施の形態の第１例］
次に、図４〜５は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の場合は、トーンホイール２１を、プラスチック磁石、フェライト磁石、希土類磁石等、可撓性を持たない永久磁石により構成し、しかも段部２２と複数のかしめ部２６との係合により、芯金１９とトーンホイール２１との分離防止の確実化を図っている。この為に本例の場合には、上記トーンホイール２１の外周縁部で段部２２に対応する部分の円周方向複数個所に上記かしめ部２６と同数の切り欠き３１を、このかしめ部２６と等ピッチで形成している。各切り欠き３１は、各かしめ部２６を通過させられるだけの大きさを有する。

上記芯金１９とトーンホイール２１とを結合する際には、図４に示す様に、上記かしめ部２６と切り欠き３１とを整合させた状態で、上記トーンホイール２１の外周縁部を上記かしめ部２６を通過させ、このトーンホイール２１の外側面と上記芯金１９を構成する円輪部２３の内側面とを当接させる。次いで、上記芯金１９に対してトーンホイール２１を少し（上記かしめ部２６及び切り欠き３１のピッチより少ない分）だけ回転させて、これらかしめ部２６と切り欠き３１とをずらせる。この結果、前記参考例を示す図２〜３と同様に、上記円輪部２３とトーンホイール２１との間に作用する磁気吸着力に加えて、複数のかしめ部２６とトーンホイール２１の外側面との係合に基づき、上記両部材１９、２１の分離防止が図られる。その他の構成及び作用は、前述した参考例と同様である。

［本発明の実施の形態の第２例］
次に、図６は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、組み合わせシール１５を構成する１対のシールリング１７、１８のうち、トーンホイール２１を固定しないシールリング１８にのみ、複数のシールリップ３２、３２を有するシール材２９を固着している。トーンホイール２１を結合固定したシールリング１７の芯金１９は、上記各シールリップ３２、３２の先端縁を摺接させるのみで、自身にはシール材を装着していない。尚、説明の便宜上本明細書では、この様に自身はシール材を持たないが、他のシールリングとの組み合わせで組み合わせシールを構成する環状部材も、シールリングと称する。上記芯金１９を構成する円輪部２３の内側面には、上述した実施の形態の第１例と同様の構造により、上記トーンホイール２１を結合支持している。シール材２９をシールリング１８側にのみ設けた点以外は、上述した実施の形態の第１例と同様である。

本発明に関する参考例の１例を示す断面図。 図１のＡ部拡大図。 図２の右方から見た図。 本発明の実施の形態の第１例を示す、図３と同様の図。 この第１例に使用するトーンホイールの断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図２と同様の図。 従来構造の１例を示す断面図。

符号の説明

１ 内輪
２ 内輪軌道
３ ハブ
４ 外輪軌道
５ 玉
６ シールリング
７ 芯金
８ 円筒部
９ シール材
１０ トーンホイール
１１ 保持環
１２ シールリップ
１３ センサ
１４ 外輪
１５、１６ 組み合わせシール
１７、１８ シールリング
１９ 芯金
２０ シール材
２１ トーンホイール
２２ 段部
２３ 円輪部
２４ 嵌合筒部
２５ 保持筒部
２６ かしめ部
２７ シールリップ
２８ 芯金
２９ シール材
３０ 保持ケース
３１ 切り欠き
３２ シールリップ

Claims (2)

1. 内周面に外輪軌道を有し使用時に回転しない外輪と、外周面に内輪軌道を有し使用時に回転する内輪と、これら外輪軌道と内輪軌道との間に設けられた複数の転動体と、全体を円環状に形成され、上記内輪に支持された芯金と、この芯金の側面に支持された、円周方向に亙ってＳ極とＮ極とを交互に配置した円環状の多極磁石であるトーンホイールとを備えたトーンホイール付転がり軸受ユニットに於いて、上記芯金は磁性材製で、円輪部と、この円輪部の内周縁から外方に向け折れ曲がった嵌合筒部と、この円輪部の外周縁から内方に向け折れ曲がった保持部と、この保持部の先端縁から直径方向内方に突出する、その最大内接円の直径が上記トーンホイールの外径よりも小さなかしめ部とを備え、このうちの嵌合筒部を上記内輪に対し外嵌する事によりこの内輪に対し固定されており、上記トーンホイールは、可撓性を持たない永久磁石製であって、このトーンホイールの外周縁部の厚さはこのトーンホイールの径方向中間部の厚さよりも小さく、このトーンホイールの外周縁は上記保持部の内周面に当接若しくは近接対向しており、且つ、このトーンホイールの内径は上記芯金の内径よりも大きい事を特徴とするトーンホイール付転がり軸受ユニット。
2. かしめ部が円周方向複数個所に形成されている、請求項１に記載したトーンホイール付転がり軸受ユニット。

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