(57)【要約】【課題】  保持器１５とエンコーダ１７とを確実に、しかもこれら保持器１５やエンコーダ１７を変形させる事なく結合できる構造を実現する。【解決手段】  上記エンコーダ１７を保持器１５のリム部１６の軸方向片側面に、この保持器１５を射出成形する際にインサートする。そして、上記エンコーダ１７の径方向外側に上記リム部１６の一部を配置した状態で、このエンコーダ１７と上記保持器１５とを結合する。このエンコーダ１７の外周縁と上記リム部１６外側面外周縁部に設けた庇部２２の内周面との間に隙間２１、２１を介在させる。射出成形後の熱収縮時に上記エンコーダ１７の外周縁に加わる力を、この隙間２１、２１により低減し、上記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向片側面にＳ極とＮ極とを交互に配置した円輪状の永久磁石であるエンコーダと、高分子材料を射出成形する事により全体を円環状に造られ、円周方向複数個所に転動体を転動自在に保持する為のポケットを設けた保持器とを備え、上記エンコーダをこの保持器のリム部の軸方向片側面に、この保持器を射出成形する際にインサートし、このエンコーダの径方向外側に上記リム部の一部を配置した状態でこのエンコーダと上記保持器とを結合したエンコーダ付保持器であって、このエンコーダの外周縁と上記リム部の一部との間に隙間を介在させているエンコーダ付保持器。
【請求項２】
隙間が全周に亙って存在する、請求項１に記載したエンコーダ付保持器。
【請求項３】
隙間が周方向に亙り間欠的に存在する、請求項１に記載したエンコーダ付保持器。
【請求項４】
隙間の数がポケットの数と等しい、請求項３に記載したエンコーダ付保持器。
【請求項５】
円周方向に関して、隙間の位置と、円周方向に隣り合うポケット同士の間に存在する柱部の位置とが一致している、請求項４に記載したエンコーダ付保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係るエンコーダ付保持器は、荷重測定装置を構成する転がり軸受ユニットに組み込んで、この転がり軸受ユニットを構成する複数個の転動体の公転速度を測定する為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、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）、更にはビークルスタビリティコントロールシステム（ＶＳＣ）等の車両用走行安定装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等の信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（ラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。
【０００３】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、ラジアル荷重とアキシアル荷重とを測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来の荷重測定装置付転がり軸受ユニットは、図３に示す様に構成している。懸架装置に支持される、静止輪である外輪１の内径側に、車輪を結合固定する、回転輪であるハブ２を支持している。このハブ２は、車輪を固定する為の回転側フランジ３をその外端部（車両への組み付け状態で幅方向外側となる端部）に有するハブ本体４と、このハブ本体４の内端部（車両への組み付け状態で幅方向中央側となる端部）に外嵌されてナット５により抑え付けられた内輪６とを備える。そして、上記外輪１の内周面に形成した、それぞれが静止側軌道である複列の外輪軌道７、７と、上記ハブ２の外周面に形成した、それぞれが回転側軌道である複列の内輪軌道８、８との間に、それぞれ複数個ずつの転動体９ａ、９ｂを配置して、上記外輪１の内径側での上記ハブ２の回転を自在としている。又、上記各列の転動体９ａ、９ｂには、互いに逆方向で、且つ、同じ大きさの接触角を付与して、背面組み合わせ型の、複列アンギュラ型玉軸受を構成している。又、上記各列の転動体９ａ、９ｂには、使用時に加わるアキシアル荷重によって喪失する事がない程度に十分な予圧を付与している。
【０００４】
又、上記外輪１の軸方向中間部で上記複列の外輪軌道７、７の間部分に取付孔１０を、この外輪１を径方向に貫通する状態で形成している。そして、この取付孔１０にセンサユニット１１を、上記外輪１の径方向外方から内方に挿通し、このセンサユニット１１の先端部１２を、上記外輪１の内周面から突出させている。そして、この先端部１２に、１対の公転速度検出用センサ１３ａ、１３ｂと、１個の回転速度検出用センサ１４とを設けている。
【０００５】
このうちの両公転速度検出用センサ１３ａ、１３ｂは、上記複列に配置された転動体９ａ、９ｂの公転速度を測定する為のもので、上記先端部１２のうち、上記ハブ２の軸方向（図３の左右方向）に関する両側面に、それぞれの検出面を配置している。又、上記各転動体９ａ、９ｂを転動自在に保持する１対の保持器１５ａ、１５ｂを構成し、互いに対向するリム部１６、１６に、図４に詳示する様に、それぞれが円輪状である公転速度検出用エンコーダ１７ａ、１７ｂを、全周に亙り結合固定している。これら両公転速度検出用エンコーダ１７ａ、１７ｂは、互いに対向する軸方向片側面にＳ極とＮ極とを交互に且つ等間隔で配置した、円輪状の永久磁石製である。
【０００６】
上記両公転速度検出用センサ１３ａ、１３ｂの検出部は、上記両公転速度検出用エンコーダ１７ａ、１７ｂの軸方向片側面に検出隙間を介して対向し、上記各転動体９ａ、９ｂの公転速度である、上記両保持器１５ａ、１５ｂの回転速度を検出自在としている。一方、上記回転速度検出用センサ１４は、回転輪である上記ハブ２の回転速度を測定する為のもので、上記先端部１２の先端面、即ち、上記外輪１の径方向内端面に、その検出面を配置している。又、上記ハブ２の中間部で前記複列の内輪軌道８、８同士の間に、円筒状の回転速度検出用エンコーダ１８を外嵌固定している。上記回転速度検出用センサ１４の検出面は、この回転速度検出用エンコーダ１８の被検出面である、外周面に対向させている。この回転速度検出用エンコーダ１８の被検出面の特性は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させて、上記ハブ２の回転速度を上記回転速度検出用センサ１４により検出自在としている。
【０００７】
尚、何れも回転速度を検出するセンサである、上記各公転速度検出用センサ１３ａ、１３ｂ及び上記回転速度検出用センサ１４としては、磁気式の回転速度検出用センサを使用する。又、この磁気式の回転速度検出用センサとしては、ホール素子、ホールＩＣ、磁気抵抗素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子）、ＭＩ素子等の磁気検出素子を組み込んだアクティブ型のものが、好ましく使用できる。この様な磁気検出素子を組み込んだアクティブ型の回転速度検出用センサを構成するには、例えば、この磁気検出素子の一側面を、直接又は磁性材製のステータを介して、上記各エンコーダ１７ａ、１７ｂ、１８の被検出面に対向させる。
【０００８】
上述の様に構成する転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、上記各センサ１３ａ、１３ｂ、１４の検出信号は、図示しない演算器に入力する。そして、この演算器が、これら各センサ１３ａ、１３ｂ、１４から送り込まれる検出信号に基づいて、前記外輪１と前記ハブ２との間に加わるラジアル荷重とアキシアル荷重とのうちの一方又は双方の荷重を算出する。例えば、このラジアル荷重を求める場合に上記演算器は、上記各公転速度検出用センサ１３ａ、１３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の和を求め、この和と、上記回転速度検出用センサ１４が検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて、上記ラジアル荷重を算出する。又、上記アキシアル荷重は、上記各公転速度検出用センサ１３ａ、１３ｂが検出する各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度の差を求め、この差と、上記回転速度検出用センサ１４が検出する上記ハブ２の回転速度との比に基づいて算出する。
【０００９】
上述の特許文献１に記載された様な転がり軸受ユニットの荷重測定装置を実施する場合、上記各列の転動体９ａ、９ｂの公転速度を求める為、前記両保持器１５ａ、１５ｂに、上記両公転速度検出用エンコーダ１７ａ、１７ｂを支持固定する必要がある。この場合に、長期間に亙る使用に拘らず、これら両公転速度検出用エンコーダ１７ａ、１７ｂが、上記両保持器１５ａ、１５ｂから分離しない様にする事が、上記荷重測定装置の信頼性を十分に確保する面から重要である。これに対して、上記両公転速度検出用エンコーダ１７ａ、１７ｂを上記両保持器１５ａ、１５ｂに対し、単に接着剤により接着しただけでは、接着剤の接着強度、耐油性、耐熱性、経時劣化等の面から、上記信頼性確保が難しいと考えられる。
【００１０】
これに対して、特願２００４−２６５１７２号には、ゴム、合成樹脂等の高分子材料製の永久磁石である公転速度検出用エンコーダを、合成樹脂製の保持器のリム部にインサート成形（二色成形）する事により、この公転速度検出用エンコーダを保持器と一体的に結合固定する構造が開示されている。この先発明に係るエンコーダ付保持器の場合には、高分子材料製の永久磁石である公転速度検出用エンコーダを先に成形し、この公転速度検出用エンコーダを保持器を射出成形する為の金型のキャビティ内にセットする。そして、このキャビティ内にこの保持器を造る為の合成樹脂を射出する事により、この保持器中に上記公転速度検出用エンコーダを包埋支持するインサート成形を行ない、この公転速度検出用エンコーダと保持器とを一体的に結合した、エンコーダ付保持器とする。
【００１１】
上述の様な先発明に係る構造の場合、上記公転速度検出用エンコーダを構成する高分子材料の線膨張係数と、上記保持器を構成する合成樹脂の線膨張係数との相違に基づき、これら公転速度検出用エンコーダや保持器が歪んだり、これら公転速度検出用エンコーダと保持器との結合強度が不足する可能性がある。この理由は、この保持器の射出成形後、温度上昇した、この保持器を構成する合成樹脂と、上記公転速度検出用エンコーダを構成する高分子材料とが熱収縮する際に、これら保持器と公転速度検出用エンコーダとの熱収縮量が互いに異なる為である。この様な熱収縮量の相違は、これら保持器と公転速度検出用エンコーダとの温度差、及び、上記線膨張係数の相違等により生じる。
【００１２】
即ち、射出成形直後の温度は、溶融状態で送り込まれた合成樹脂製の保持器の温度が、固化状態でキャビティ内にセットされている公転速度検出用エンコーダの温度よりも高い。又、線膨張係数は、公転速度検出用エンコーダとして適切な高分子材料の線膨張係数と保持器として適切な合成樹脂の線膨張係数とを比較した場合、合成樹脂の線膨張係数の方が高くなる（冷却時の収縮率が大きくなる）場合がある。これらの理由により、インサート成形後に於ける、上記保持器の熱収縮量が、上記公転速度検出用エンコーダの熱収縮量よりも、無視できない程に多くなる場合がある。
【００１３】
この様な熱収縮量の相違により、本来図５の（Ａ）に示す様な形状に造られるべきエンコーダ付保持器１９が、図５の（Ｂ）に誇張して示す様に歪んだり、或いは、上記保持器と上記公転速度検出用エンコーダとの結合が不完全になる可能性がある。何れの場合も、各転動体の公転速度を精度良く、長期間に亙って測定する面からは好ましくない。この様な不都合は、上記保持器を構成する合成樹脂の種類と、上記公転速度検出用エンコーダを構成する高分子材料の種類とを、それぞれの線膨張係数との関係で適切に選択する事により、或る程度は解消できる。但し、線膨張係数の面から適切な材料と、保持器或いは公転速度検出用エンコーダに要求される性能確保の面から適切な材料とは必ずしも一致しないので、材料の選択により上記不都合を十分に解消する事は難しい場合もある。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−３１０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、永久磁石である公転速度検出用エンコーダを構成する材料と、保持器を構成する合成樹脂材料とに、それぞれ最適な材料を使用した場合でも、これら保持器と公転速度検出用エンコーダとを確実に、しかもこれら保持器や公転速度検出用エンコーダを変形させる事なく結合できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のエンコーダ付保持器は、軸方向片側面にＳ極とＮ極とを交互に配置した円輪状の永久磁石であるエンコーダと、高分子材料を射出成形する事により全体を円環状に造られ、円周方向複数個所に転動体を転動自在に保持する為のポケットを設けた保持器とを備える。
そして、上記エンコーダをこの保持器のリム部の軸方向片側面に、この保持器を射出成形する際にインサートし、このエンコーダの径方向外側に上記リム部の一部を配置した状態で、このエンコーダと上記保持器とを結合している。
特に、本発明のエンコーダ付保持器では、上記エンコーダの外周縁と上記リム部の一部との間に、隙間を介在させている。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に構成する本発明のエンコーダ付保持器の場合には、保持器中にエンコーダを包埋支持するインサート成形を行なった後、温度降下に伴ってこの保持器のリム部の直径が縮まった場合でも、このリム部の一部が上記エンコーダの外周縁を径方向内方に強く押し付ける事がなくなる。即ち、このリム部の直径が縮まった場合でも、このリム部の一部と上記エンコーダの外周縁との間に存在する隙間が、このリム部の直径収縮分を吸収する。そして、このリム部の一部が上記エンコーダの外周縁を強く押圧する事を防止する。従って、得られたエンコーダ付保持器が歪んだり、或いは、上記保持器と上記エンコーダとの結合が不完全になる事を防止できる。この結果、各転動体の公転速度を、長期間に亙って精度良く測定する事が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した様に、隙間を、全周に亙って存在させる。
この様な構造を採用すれば、リム部の一部がエンコーダの外周縁を径方向内方に押圧する事をほぼ完全に防止できる。但し、この様な構造は、上記保持器に対する上記エンコーダの、径方向に関する位置決めを図る面、保持器とエンコーダとの結合強度を確保する面からは不利である。
【００１９】
そこで、好ましくは、請求項３に記載した様に、隙間を、周方向に亙り間欠的に存在させる。
この場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、隙間の数をポケットの数と等しくする。
更に好ましくは、請求項５に記載した様に、円周方向に関して、隙間の位置と、円周方向に隣り合うポケット同士の間に存在する柱部の位置とを一致させる。
この様な構成を採用すれば、上記リム部の一部である隙間の不連続部で、上記エンコーダの外周縁を抑えられる為、このエンコーダの、径方向に関する位置決めを図り易い。又、保持器とエンコーダとの結合強度を確保し易い。
この様に、上記リム部の一部で隙間を不連続にした場合でも、隙間の数をポケットの数と等しくし、円周方向に関して、隙間の位置と、円周方向に隣り合うポケット同士の間に存在する柱部の位置とを一致させれば、保持器のうちで、径方向に関する剛性が高い、これら各柱部に整合する位置では、上記エンコーダの外周縁が隙間に対向する状態となる。この為、上記リム部の一部がエンコーダの外周縁を径方向内方に強く押圧する事を、十分効果的に防止できる。
【実施例】
【００２０】
図１〜２は、請求項１、３〜５に対応する、本発明の実施例を示している。本実施例の場合、合成樹脂製の冠型である保持器１５と、ゴム、合成樹脂等の高分子材料中に磁性材料を分散させた（磁性材料を高分子材料により結合した）ゴム磁石或いはプラスチック磁石製の（公転速度検出用）エンコーダ１７とを結合固定して、一体型のエンコーダ付保持器１９ａを構成している。即ち、このエンコーダ１７を、上記保持器１５を構成するリム部１６の軸方向両側面のうち、ポケット２０、２０と反対側側面である外側面（図１の右側面）に、上記リム部１６と同心に保持固定している。上記エンコーダ１７は、被検出面である軸方向外側面（図１の右側面）にＳ極とＮ極とを交互に且つ等間隔に配置した、円輪状の永久磁石である。
【００２１】
この様なエンコーダ１７と上記保持器１５とは、（予め成形しておいた）このエンコーダ１７を、この保持器１５を射出成形する為の金型のキャビティ内にセットした状態で、このキャビティ内に合成樹脂を送り込む事により、互いに組み合わせる。この様なインサート成形（二色成形）を行なう事により、上記エンコーダ１７と上記保持器１５とを一体的に組み合わせ（結合し）て、エンコーダ付保持器１９ａとする。尚、上記エンコーダ１７に着磁する作業は、上記保持器１５と組み合わせた後に行なう事が好ましい。この理由は、予め着磁しておいた場合、この保持器１５を射出成形する際の熱で、磁力が低下する為である。又、上記エンコーダ１７を構成する高分子材料としては、例えばＰＰＳ（融点２７５℃）等の、比較的融点の高い合成樹脂を、上記保持器１５を構成する合成樹脂としては、例えばＰＡ６６（融点２６４℃）等の、比較的融点の低い合成樹脂を使用する事が好ましい。この理由は、上記保持器１５の射出成形時に、上記エンコーダ１７の強度が低下する事を防止する為である。
【００２２】
特に、本実施例の場合には、上記エンコーダ１７の外周縁と、上記保持器１５を構成するリム部１６の一部との間で、図１〜２に斜格子で示した部分に、隙間２１、２１を介在させている。即ち、上記リム部１６の外側面の外径寄り端部には、庇部２２を、軸方向外方（図１の右方）に突出する状態で、全周に亙り形成している。この庇部２２の内周面の円周方向複数個所に凹部２３、２３を、この内周面よりも径方向外方に凹む状態で形成している。上記リム部１６の円周方向に関する、上記各凹部２３、２３の形成位置は、円周方向に隣り合うポケット２０、２０同士の間位置で、これら各ポケット２０、２０の円周方向両側を仕切る柱部２４、２４と、円周方向に関する位相が一致する部分としている。従って、上記各隙間２１、２１の数は、上記各ポケット２０、２０の数（及び上記各柱部２４、２４の数）と等しい。
【００２３】
上述の様な凹部２３、２３を形成する為に、上記保持器１５を射出成形する為の金型の一部に、これら各凹部２３、２３の形状に見合う、それぞれが部分円弧状である複数の凸部を、前記キャビティ内に突出する状態で形成している。上記エンコーダ１７を上記保持器１５にインサート成形する際には、このエンコーダ１７の外周縁と上記各凸部の内周面とを当接させる。この状態で、上記キャビティ内に、上記保持器１５を構成する為の合成樹脂を送り込めば、上記隙間２１、２１が形成される。上記エンコーダ１７の外周縁と上記庇部２２の内周面とは、円周方向に隣り合う上記各凹部２３、２３同士の間に存在する、各間部分２５、２５で、互いに当接する。従って、上記エンコーダ１７と上記リム部１６との同心性確保を確実に図れる。尚、上記各間部分２５、２５は、主として、これらエンコーダ１７とリム部１６との同心性確保の為に必要な部分であるから、円周方向に関する長さＬ25は、上記各凹部２３、２３の円周方向に関する長さＬ23よりも十分に短く（Ｌ25≪Ｌ23）している。又、上記エンコーダ１７の外周縁は、このエンコーダ１７の外側面に向かう程外径が小さくなる方向に傾斜したテーパ面としている。この為、上記各間部分２５、２５の内周面と上記エンコーダ１７の外周縁とが機械的に係合して、このエンコーダ１７と上記保持器１５との結合強度を向上させる。
【００２４】
上述の様に構成する本実施例の構造によれば、上記保持器１５中に上記エンコーダ１７を包埋支持するインサート成形を行なった後、温度降下に伴って上記保持器１５のリム部１６の直径が縮まった場合でも、このリム部１６の一部が上記エンコーダ１７の外周縁を径方向内方に強く押し付ける事がなくなる。即ち、上記リム部１６の直径が縮まった場合でも、このリム部１６の一部と上記エンコーダ１７の外周縁との間に存在する隙間２１、２１が、このリム部１６の直径収縮分を吸収する。そして、このリム部１６の一部が上記エンコーダ１７の外周縁を強く押圧する事を防止する。このエンコーダ１７の外周縁と上記各間部分２５、２５とは、当接はしているが、これら各間部分２５、２５は、その円周方向に関する長さＬ25は短く、しかも、前記各柱部２４、２４から円周方向に外れた、上記リム部１６の径方向に関する剛性が低い部分に存在する。この為、上記各間部分２５、２５が上記エンコーダ１７の外周縁を径方向内方に押圧する力も限られている（エンコーダ付保持器１９ａに有害な変形を生じさせる程大きくはならない）。
【００２５】
従って、得られたエンコーダ付保持器１９ａが歪んだり、或いは、上記保持器１５と上記エンコーダ１７との結合が不完全になる事を防止できる。この結果、各転動体９ａ、９ｂ（図３参照）の公転速度を精度良く、長期間に亙って測定する事が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、図３に示した様な、自動車の車輪を支持する転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する為の転がり軸受ユニットの荷重測定装置に組み込む場合に限らず、工作機械、産業機械等、各種回転機械装置に作用する荷重を求める為の構造に適用する事もできる。
又、荷重を測定する場合に、必ずしも上記図３に示す様に、両列の転動体の公転速度を測定する必要はない。一方の列の転動体の公転速度と、回転輪であるハブの回転速度とから、このハブと静止輪である外輪との間に作用する荷重を求める事もできる。
更に、保持器のリム部にインサートするエンコーダの材質に関しても、合成樹脂等の高分子材料に限らず、フェライト等の、金属系、或いはセラミック系の硬質材料とする事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例を示す断面図。
【図２】図１の右方から見た図。
【図３】従来から知られている転がり軸受ユニットの荷重測定装置の基本となる構造を示す断面図。
【図４】公転速度検出用エンコーダを設置した保持器を取り出して示す断面図。
【図５】熱収縮量の相違によりエンコーダ付保持器が歪む事を説明する為の断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１    外輪
２    ハブ
３    回転側フランジ
４    ハブ本体
５    ナット
６    内輪
７    外輪軌道
８    内輪軌道
９ａ、９ｂ  転動体
１０    取付孔
１１    センサユニット
１２    先端部
１３ａ、１３ｂ  公転速度検出用センサ
１４    回転速度検出用センサ
１５、１５ａ、１５ｂ  保持器
１６    リム部
１７、１７ａ、１７ｂ  （公転速度検出用）エンコーダ
１８    回転速度検出用エンコーダ
１９、１９ａ  エンコーダ付保持器
２０    ポケット
２１    隙間
２２    庇部
２３    凹部
２４    柱部
２５    間部分
【図１】
2006316946.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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