(57)【要約】回転する機械部品に使用するためのトーン・リング・アッセンブリ。トーン・リングは、異なる速度で回転するとき、異なる電圧出力を発生させる。固定された位置にあるセンサーがこの電圧を検知する。トーン・リングは、回転により、電圧を発生させる領域を複数有する、軸方向に伸びる本体部分を有する。保持器は、少なくともひとつのラジアル・フランジがあり、トーン・リングの軸方向の動きを防止する。トーン・リングは、その内径に、油が貫通して通過できるよう、リブとスペースがある。
2005509162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する機械部品に取り付けて使用するトーン・リング・アッセンブリであって、
前記アッセンブリは、異なる速度で回転すると、異なる電圧出力を発生させることができる回転可能なトーン・リングと、前記トーン・リングと近接した位置であるが離れた場所に、向かい合うよう固定された磁気センサー・アッセンブリがあり、
前記回転する機械部品は、軸方向内側部分と軸方向外側部分があり、周りを取り巻く軸受装置の中で動くようになっており、
前記トーン・リングは、軸方向に伸びる本体部分を有し、回転により電圧出力を発することができる複数の部分が付帯されており、
前記トーン・リングが軸方向に大幅に移動することを阻止するためのラジアル・フランジが少なくともひとつある保持器があり、
前記トーン・リングには、前記車軸をしっかりと嵌合するための、直径が小さくなった軸方向に伸びる複数のリブが内径部にあり、
前記リブの間には、軸方向の直径がより大きくなったスペースがあってオイルの通路となり、オイルが前記トーン・リング・アッセンブリ内を軸方向に貫通できるようになっている
ことを特徴とするトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２】
内部に軸方向に伸びる多数のランド部と溝を有し、回転により異なった電圧出力のできる
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３】
前記トーン・リングは、軸方向に長くなるような配置で、一定間隔を置いて円周上に配置された多数の磁気帯を備えており、回転により異なった電圧出力を発生させることができる
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４】
前記トーン・リング本体には、軸方向上一番外側にラジアル・フランジが形成された
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項５】
前記保持器上にある少なくともひとつのラジアル・フランジが、ふたつのラジアル・フランジから成っている
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項６】
前記の保持器は、全般的にＬ字型である半径方向内側の保持部分と、全般的にＬ字型である半径方向外側の保持部分の２つのピースからなり、両部分が組み合わされ、半径方向内側と外側のラジアル・フランジからなるＵ字型のアッセンブリを形成している
ことを特徴とする請求項５に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項７】
前記の保持器が、二つの別個の部分が押し付けられて嵌めあわされた金属製の保持器である
ことを特徴とする請求項６に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項８】
前記保持器の前記半径方向外側部分が、前記保持器の前記半径方向内側部分よりも、厚い寸法の金属でできている
ことを特徴とする請求項７に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項９】
前記保持器が、熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性プラスチック素材で作られている
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１０】
結合する車軸への取り付けを容易にするため、前記トーン・リング・アッセンブリの内径部の軸方向に伸びる前記リブが斜角をつけた端部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１１】
前記トーン・リングの一方の端と前記保持器のひとつのフランジ間に使用されるスペーサーを有し、前記スペーサーは、前記トーン・リングと少なくとも時々接触するときもノイズを生じないような、低摩擦素材でできている
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１２】
前記保持器の前記少なくともひとつのラジアル・フランジは、軸方向内側に向き、減摩用素材にてコーティングされたフランジを前記保持器上に有する
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１３】
前記トーン・リング本体は、前記保持器のラジアル・フランジと嵌合するよう調整されたラジアル・フランジ部分を有し、前記本体の前記ラジアル・フランジは、直径の異なった複数の領域があり、前記保持器のラジアル・フランジには、退避エリアがあり、前記スペーサーには、複数の独立した歯状部があり、前記歯状部は、前記保持器の軸方向外側のラジアル・フランジによって嵌合可能になっており、オイルが前記退避エリア及び前記歯状部エリアを通って通過できるようになっている
ことを特徴とする請求項１２に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１４】
前記スペーサーがプラスチック素材で作られている
ことを特徴とする請求項１２に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１５】
前記スペーサーの少なくとも一部が、ハード・グリース・ブロックで作られている
ことを特徴とする請求項１２に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１６】
前記トーン・リング本体の前記ラジアル・フランジの軸方向最も外側部分に、低摩擦のコーティング素材が使われている
ことを特徴とする請求項４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１７】
前記ラジアル・フランジが、前記トーン・リング本体の残りの部分とは違った素材でできた、部品を組み合わせてできた金属製フランジである
ことを特徴とする請求項４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１８】
軸方向全般にオイルが流れるよう、前記スペーサーが、外側の直径の連続がとぎれている
ことを特徴とする請求項１２に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項１９】
前記トーン・リングの少なくとも前記リブの部分は、NBR（ニトリルゴム）とEPDM（エチレン・プロピレン・ゴム）の混合でできたエラストマーである
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２０】
前記トーン・リングの前記リブが、NBR（ニトリルゴム）、HNBR（水素化ニトリルゴム）、EPDM（エチレン・プロピレン・ゴム）、AEM（エチレン・アクリルゴム）及びACM（アクリル酸エステルゴム）からなるグループの中からどれかひとつ選ばれたエラストマーでできている
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２１】
前記トーン・リングの前記内径は、乾燥PTFEのコーティングを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２２】
前記トーン・リングの前記内径の前記リブが、熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性素材で作られた
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２３】
前記トーン・リングの前記内径は、オイル、グリース及びアルキルリン酸アンモニウムからなるグループのうちからひとつ選ばれた湿性潤滑剤でのコーティングを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２４】
前記保持器の前記ラジアル・フランジは、オイルが貫通できるような切欠き部を含む
ことを特徴とする請求項４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２５】
前記本体は、その前記外側のフランジ上に、直径が段をつけられている
ことを特徴とする請求項４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２６】
前記トーン・リングは、さらに、前記保持器のフランジに触れることなく車軸のたわみを最大限に許容できるよう、前記ラジアル・フランジと前記本体の半径方向上相対する部分にエアギャップを有する
ことを特徴とする請求項４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２７】
結合された車軸を取り除いても、その車軸または別の車軸をもとのトーン・リングと保持器アッセンブリに取り付けられることが可能な
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２８】
前記トーン・リング・アッセンブリは、車軸取り付けの全工程の間に、車軸の上に取り付けられ、前記トーン・リング本体と前記保持器上の前記フランジとの間の干渉により所定の位置に保持されることができる
ことを特徴とする請求項４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項２９】
前記保持器の前記フランジは、前記トーン・リング本体のラジアル・フランジと嵌合し、自動的に配置がきまり、自動的にセンタリングできる
ことを特徴とする請求項５に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３０】
前記保持器の前記フランジが、車軸の組み立て時に蓄積される軸の公差を許容できる
ことを特徴とする請求項５に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３１】
前記保持器は、二つのラジアル・フランジを有し、トーン・リング全体の軸方向の幅をカバーでき、前記保持器は、その軸方向長さの少なくともある部分にセンサーを受容するための開口部を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３２】
回転する機械部品に取り付けて使用するトーン・リング・アッセンブリであって、
前記アッセンブリは、回転によって電圧出力を発生させることができる回転可能なトーン・リングと、前記トーン・リングと近接した位置であるが離れた場所に、向かい合うよう配置された磁気センサー・アッセンブリがあり、
前記回転する機械部品は、軸方向内側部分と軸方向外側部分があり、周りを取り巻く軸受装置の中で動くようになっており、
オイルのもれは、オイルシールによって防護されるようになっており、
前記トーン・リングは、回転により電圧出力を発することができる複数のランド部と溝の付帯した軸方向に伸びる本体部分を有し、
前記トーン・リングの一方の端には半径方向外側に突出するフランジを有し、
前記トーン・リングが軸方向に大幅に移動することを阻止するための保持器があり、
その保持器には、軸方向内側と外側にラジアル・フランジがあり、
前記トーン・リングの前記半径方向外側に突出するフランジと、前記保持器の軸方向外側のラジアル・フランジとの間にスペーサーがあり、
前記トーン・リングには前記車軸をしっかりと嵌合するための直径が小さくなった軸方向に伸びる複数のリブが内径部にあり、
前記リブの間には、軸方向の直径がより大きくなったスペースがあり、それがオイルの通路となり、オイルが前記トーン・リングを軸方向に貫通できるようになっている
ことを特徴とするトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３３】
前記トーン・リング本体には、前記フランジと前記本体の残りの部分の間に溝が１本あって、前記溝は、前記保持器の前記ラジアル・フランジを受容し、前記本体の軸方向の移動を阻止する
ことを特徴とする請求項３３に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３４】
回転する機械部品に取り付けて使用するトーン・リング・アッセンブリであって、
前記アッセンブリは、回転によって電圧出力を発生させることができる回転可能なトーン・リングと、前記トーン・リングと近接した位置であるが離れた場所に、向かい合うよう固定された磁気センサー・アッセンブリがあり、
前記回転する機械部品は、軸方向内側部分と軸方向外側部分があり、周りを取り巻く軸受装置の中で動くようになっており、
オイルのもれは、オイルシールによって防護されるようになっており、
前記トーン・リングは、回転により電圧出力を発することができる複数のランド部と溝を付帯した軸方向に伸びる本体部分を有し、
前記トーン・リングの一方の端には半径方向に突出するフランジを有し、
前記トーン・リングが軸方向に大幅に移動することを阻止するための保持器は、半径方向内側と外側にラジアル・リングを有し、
前記トーン・リングは、前記トーン・リングに沿って軸方向にオイルが通過できるような手段及び前記車軸上に前記トーン・リングが配置された状態で車軸を嵌合するような手段を有し、
前記嵌合手段は前記車軸と前記トーン・リングが油のある状態にさらされると、さらに強く密着するようにするものである
ことを特徴とするトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３５】
前記トーン・リングの前記本体部分と、前記保持器の寸法は、前記保持器が、アプリケーションカウンターボアに装着された後、前記本体部分が前記保持器に支持され、その内径部に空洞があり、車軸は、その中を貫通して挿入するようになっており、別段追加の手段なしに車軸との配置が決まるようになっている
ことを特徴とする請求項３３に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３６】
装着時に前記保持器の前記フランジは、アクスル・クリップを露出することができるように前記本体が軸方向内側一方向に移動することを可能にし、かつ、反対方向に移動し、前記スペーサーを通じて、前記もうひとつのラジアル・フランジと嵌合する位置まで移動できるようにしてある
ことを特徴とする請求項３３に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項３７】
前記トーン・リング本体は、粉末金属素材でつくられており、前記本体は、前記トーン・リング本体を構成する材料とは違った素材で作られたラジアル・フランジを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング。
【請求項３８】
前記トーン・リング本体は、粉末金属素材で作られており、前記ラジアル・フランジは、打ち抜き型で圧断された鋼鉄で作られている
ことを特徴とする請求項３８に記載のトーン・リング。
【請求項３９】
前記トーン・リング本体は、粉末金属素材で作られており、前記ラジアル・フランジは、プラスチック素材でできている
ことを特徴とする請求項３８に記載のトーン・リング。
【請求項４０】
より小さい直径を構成する上記軸方向に伸びるリブのうち少なくともひとつは、第１の部分と第２の部分を有し、前記第２の部分は、直径をさらに小さくし、取り付け当初はこの部分だけで前記軸に接するようにしてあり、前記第１の部分は、その後オイルとグリースに接触した後に膨張するように調整されており、前記軸をしっかりと把持する
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４１】
前記少なくともひとつのリブが、複数のリブである
ことを特徴とする請求項４１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４２】
３つに１つのリブが、前記第２の部分を有している
ことを特徴とする請求項４１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４３】
前記軸方向に伸びるリブの少なくともひとつが、前記軸に向かい合う部分があり、前記部分が、多数の凸凹を有し、従って、潤滑油のための多数のポケットを有する
ことを特徴とする請求項１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４４】
前記少なくともひとつのリブが、複数のリブである
ことを特徴とする請求項４４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４５】
３つに１つのリブが、前記第２の部分を有している
ことを特徴とする請求項４１に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【請求項４６】
少なくともひとつのリブが、型に流しこみ固めることで形成されており、放電加工または化学エッチングにより凹凸のある表面を有している
ことを特徴とする請求項４４に記載のトーン・リング・アッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互表示】
本出願は、２００１年１１月２日出願の同時係属アメリカ特許出願 NO.１０/０１２，８８０の一部継続出願である。
【０００２】
【発明の背景】
本発明は、いわゆるトーン・リング（tone ring）または励磁リング及び磁気センサーを含む装置（アッセンブリ）に関するものである。特に、本発明は、自動車または、その他の機械アッセンブリの一部であって、異なる速度で回転すると異なる電圧出力の信号を発生させるように作られ、そのような信号は、回転する部品と連関されたピックアップまたはセンサー部により検知される。
【０００３】
本トーン・リングは、好ましくは、多数の歯状物または羽根またはランド部（溝間の平坦部）があり、その間がスペースまたは溝によって隔てられているものであるか、あるいは、単純な円筒形で、帯状の磁性ゴムが、その円筒形に流し込んで固められているか、または、その他の方法で固定されているものであってもよい。固定されたセンサーが異なるスピードで前記ランド部または磁気部を通過することにより、速度により異なる信号がセンサー部にて創出され、トーン・リングが結合されている軸の回転速度の表示となる。
【０００４】
本アッセンブリは、主に、回転する軸の速度、特に、２本以上の軸の回転速度の変動が、様々な目的のために検知されるような自動車に使用されることを意図している。これらは、ABS（アンチ・ロック・ブレーキ・システム）、差動駆動または差動制御、トラクション制御、全輪駆動制御、車両安定、その他への使用を含む。さらに、本発明は、一本又はそれ以上の回転する軸を含むPTO シャフト（動力取出し装置）や、その他の動力伝達装置の回転速度検知など、その他の応用的な使用が可能である。
【０００５】
従来は、トーン・リングは、軸受やシールといった部位に、圧入することによって、車軸やその他の回転する部材にはめ込まれてきた。この方法は、どうよく見ても煩雑であるし、最悪の場合は、不可能である。トーン・リングを回転機構に組み込むその他の方法としては、軸受またはハブまたは環状歯車と一体化して、トーン・リングを回転部と結合させるものであった。軸は、使用により、またはその他の理由によりたわみを生じるものであり、これらの方法では、十分でないこともあった。特に、軸受／センサー・システムが柔軟さに欠け、使用による軸のたわみに適合できないときは、なおさらである。
【０００６】
その他のトーン・リングまたは、トーン・リングに関する提案では、装着時に力がかかり、トーン・リングまたはセンサーを容易に破壊する可能性がある。さらにその他のものは、ある一定の限度を超えてトーン・リングが軸方向に移動することを妨げるような手段が講じられていたり、保持器を装着したりすることで、トーン・リングの少なくともおおよその位置を決定するなど、「一体化」の特徴が欠けているかもしれない。
【０００７】
もし、システムのアプローチとして、一体化されたトーン・リング・アッセンブリが提供可能であるとすれば、組み立てを単純化することが可能であろう。同様に、弱い力で装着可能な結合部品のあるトーン・リングを製作することができ、さらに、最初の装着時よりも、さらに強い力にて装着後にトーン・リングが軸に密着できるような構造であれば、大変望ましいことである。始めにトーン・リングを取り付ける時には弱い力しか必要とせず、しかも、装着後の軸への密着は妥協することなき強さを維持できるような構成であれば、望ましい特徴を備えていることとなるであろう。言い換えれば、トーン・リングを軸に装着するときに必要とする力は、幾何学的配列または、凹凸のある表面加工により、当初は非常に少なくなるであろう。
【０００８】
特に、トーン・リング・アッセンブリが、使用時のたわみが全くないあるいはほとんどないような軸の部分に結合されるようにできれば、非常に有用なことであろう。もし、これらの利点が、少なくとも１本、より望ましくは、それ以上の本数のオイルの通路が軸方向に設けられたような設計で実現可能であれば、非常に望ましいことである。
【０００９】
半径方向内側及び外側部分があるスリーブという形で、トーン・リングのラジアル・フランジと嵌合し包みこむか、あるいは、トーン・リングそのものを嵌合し、保持器とトーン・リングのフランジ間での軸方向の動きが限られるようになるか、あるいは、トーン・リングそのものの移動が限られたものになるような、一体化する機能を果たす保持器があれば、望ましいことであろう。また、この一体化する機能を果たす保持器は、圧断された鋼またはデルリンのような硬質プラスチックで、一体として形成することもできる。
【００１０】
従って、本発明の目的は、回転により、電圧を発生させることが可能な改良されたトーン・リング、さらに好ましくは、多数のランド部、溝、歯状部、あるいは、磁気部のいずれかを有するスリーブという形で、トーン・リングのランド部または磁気部が回転してセンサーを通過するときに、連関している磁気センサーまたはピックアップに対し信号を発するようになっているようなトーン・リングである。「トーン・リング」という言葉または、類似の言葉は、単に単一のリングを意味しているだけでなく、複数のリングをも意味し、回転速度微分用コンピュータ及びフィードバック装置に接続または結合されたセンサーと協働するものを意味している。
【００１１】
本発明の別の目的は、軸受またはシール・アッセンブリからは独立しておりながら、そのような軸受によって支持されている車軸と結合しているようなトーン・リング・アッセンブリを提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、使用時の車軸のたわみを許容できるように、かつ、そのような軸の限られた量のアキシャル隙間を許容できるよう、十分に柔軟性があり、適切な位置に取り付けられているようなトーン・リング・アッセンブリを提供することである。
【００１３】
本発明の更なる別の目的は、トーン・リングと保持器を提供することであり、それは、初期の取り付け時には、人間工学的に適度な力で取り付け可能であるよう、アクスル・チューブまたはハウジング内に取り付け具にて取り付け、その後、車軸をトーン・リング内に人間工学的に望ましい力でもってすべらせていき、応用時に機能する位置を少し越えてすべらせ、軸方向内側の保持器または、「C」型クリップが、車軸の溝に取り付けられるようにする。その後、車軸を、軸方向外側に少々ずらすと、前述のクリップとトーン・リングは、軸方向に当然あるべき位置にセンタリングあるいは配置される。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、使用時のたわみが最小限であるような軸の領域に固定することができるような、トーン・リング及び保持器の設計を提供することである。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、単純で、比較的誰にでも扱えるようなアッセンブリになるよう一体化された設計を提供することである。
【００１６】
本発明の更なる目的は、トーン・リングを提供することであり、それは、装着は容易でありながら、組み立て時とその後のいずれか一方または両方での潤滑油の使用に反応してゴムが膨張するのを利用して、更に強い力で軸を把持するようにすることである。
【００１７】
本発明の更なる目的は、最大直径を形成するオイルの通路と、膨張して軸と接触するよう設計されたリブまたは突起の形成する直径と、取り付けの初期に結合する軸に接触するように調整された小さな部分が形成する一番内側の直径とを含む内径を有するトーン・リングの設計をすることである。
【００１８】
本発明の別の目的は、車軸の構成と相容れる設計をつくることであり、それにより、車軸が、軸方向に十分移動でき、保持器または「C」クリップが車軸の軸上内側の端に、所定の位置にて収まるようにできるようにでき、その後、車軸を何ミリか引き出して、クリップをおちつかせ、トーン・リングを少々引き出して、軸上「原点」に設置する間に、熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性プラスチックのスペーサーを設置できるようにすることである。本スペーサーは、保持器の軸方向の幅が大きく取れるのであれば、なくともよい。保持器またはトーン・リング・フランジが、熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性プラスチックでできていても、スペーサーを省くことができる。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、シールと軸受より軸方向内側に位置しながら、保持器の相対するフランジと粉末金属製のスリーブのフランジとのかみ合わせにより、軸方向上の所定の位置にて固定されるようなトーン・リングを提供することである。トーン・リングは、内側の直径を形成するリブにより当初は固定され、その後、潤滑油によって膨張した放射線状に配置されたリブにより所定の位置に強固に固定される。もし、望みであれば、これは、いくつかの段階または程度を変えて実現させることもできる。金属粉末製のフランジは、なくてもよいし、又別の設計として、粉末金属のトーン・リング／フランジの組み合わせは、二つ以上のピースを組み立てたものでもよいし、型成型することもできる。
【００２０】
本発明の更に別の目的は、トーン・リングの歯状部の軸方向の幅をかなり大きくし、トーン・リングに対するセンサーの位置が、実際の応用において、組み立てによる累積誤差またはエンドプレーの誤差を許容できるようにすることである。
【００２１】
本発明の別の目的は、規格化された車軸の最小直径にフィットするトーン・リングを提供することで、それよりも大きい直径は、軸受及びオイル・シールにそれぞれ対応するようになっており、部品をアクスル・チューブ内で、組み立てられるようになっているようなトーン・リングを提供することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、車軸、シール、軸受及びトーン・リングの望ましい、あるいは正しい組み立てシークエンスが本質的にできるようなトーン・リング・アッセンブリを提供することである。トーン・リング・アッセンブリは、実際の使用後に分解した後も使用することができる。
【００２３】
本発明の別の目的は、オイルがトーン・リング内のひとつまたはそれ以上の通路を通過できるようにしたトーン・リング・アッセンブリを提供することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、軸に対するオイルまたはグリースを事実上、貯留しておくことができ、取り付けを容易にしたり、取り付け時の潤滑をよくしたりするような、トーン・リング上のリブの一部または全部に織目状表面（型押文のついた表面（textured surface））を提供することである。
【００２５】
さらに別の目的は、放電加工（EDM）または化学的エッチングなどの様々な工程を使用し、ゴム部を製作するための道具上に、織目状表面（型押し文様状の表面）を作り、その結果、最終の型成型された製品であるリブまたは突起の内側に織目状表面をつけることである。
【００２６】
本発明は、その内径部にリブがあり、磁気センサーに向かい合って回転することにより、様々な電圧出力ができる回転可能なトーン・リングまたは励磁リングと、オプションのラジアル・フランジと、オイルの通路となるスペースが放射状に設けられた隣接するオプションのスペーサーと、少なくともひとつのラジアル・フランジを有する保持器と、１本以上のオイル通路機能を有し、ランド部または磁気部がセンサーを通過するときに、速度によって異なる信号を拾うように調整された、連関するセンサーとで構成されているアッセンブリを提供することにより、これらの本質的な目的を達成する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
上記目的が実際に達成される方法は、添付の図面に示され、例示された実施の態様の詳しい記述を参照していただくと、更に明確になるであろう。図中、似た番号は、全図面を通して対応する部分を示している。
【００２８】
トーン・リングは、広く応用が可能であり、自動車あるいは、自動車以外では、PTO(動力取り出し装置)及び発電機などでの応用ができるが、まず、トーン・リングまたは励磁リング及び検知機またはセンサーなどの付属部品の詳細なる説明は、自動車用駆動車軸がトーン・リングを回転させ、センサーがアクスル・チューブ・ハウジング内にて、トーン・リングの表面より半径方向に外側つまり離れた場所で一定の位置に固定され、トーン・リング上のオプションのフランジが、そのフランジと保持器のフランジの接触によりリングを定まった位置に固定し、好ましくはリングと保持器の間にオプションのスペーサーがあるような応用例にて説明を始める。
【００２９】
図面を参照しながら、更に詳しく説明をすると、図１から４は、全般的に１０とされるトーン・リング・アッセンブリを示しており、好ましくは、全般的に１２とされているアクスル・チューブ・ハウジング・アッセンブリ内のホイール軸受より車軸方向内側に位置しており、センサー１４は、ハウジング・アッセンブリ１２内の全般的に１６とされている開口部内の所定位置に固定されている。
【００３０】
全般に１８とされているトーン・リング本体は、軸方向に伸びた部分２０、軸方向に内側及び外側表面２４及び２６及び、全般的に２８とされる半径方向に最も外側の一段突出した表面により規定されたラジアル・フランジ２２を有する。全般的に１８とされている本体は、軸方向に伸びた部分２０上に、全般的に３０とされている半径方向外側表面があり、その軸方向内側部分は、好ましくは、正確に軸方向に伸びているような放射状に突出したランド部３２と溝３４が交互に配置されていることで規定される。
【００３１】
ラジアル・フランジ２２は、一段突出した表面２８を有し、さらにそれは、軸方向にオイルが流れる通路となるように、大きいほうの直径を持つ表面３５と、小さいほうの直径を持つ表面３６を有する。トーン・リング本体１８の内部には、全般的に３８とされるゴム部を有し、更にこの部分は、斜角をつけた導入部４０を有する。更に、複数の軸方向に伸びたリブ４６があり、その各々には、導入部４４がある。
【００３２】
リブ４６は、軸方向に伸びる溝４８によって隔てられている。リブ４６は、車軸５０の中間的直径部分５２と嵌合することにより、番号５０で示されている車軸の外側直径４９をぴったりと嵌合する。部分５２は、軸の軸方向より内側にある部分５３よりもやや直径が大きく、全般的に５８とされる軸受の内径５６と嵌合する部分５４よりも直径が小さい。
【００３３】
軸受５８は、ローラー部６０と、外側保持器６４を有する。実際の軸受は、ローラー部が、非接触で軸と嵌合する場合や、軸受ケージやその他の設置具などがないなど、様々なものがあり得る。
【００３４】
トーン・リング１８内の溝４８を、差動装置（図示せず）から軸受５８、さらに、シール６６に向かって軸方向にオイルが通過することができる。本発明の必要な部分ではないが、シール６６は、ケーシングまたはスタンピング６８及びゴム補助リップ７０を通常有するよう図示されている。シールは、自動車の車軸に通常見られる補助または泥除けリップ７１と共に図示されているが、厳密に言って必要なわけではない。
【００３５】
トーン・リング本体１８は、ひとたび軸５０の部分５２上の適切な位置に取り付けられた後は、軸方向に計測可能なほど動くことはない。本体１８は、リブ４６の摩擦によって把持されるということに加え、全般的に７５とされるトーン・リング保持器によって、最終的な軸上の位置に固定される。必要であるわけではないが好ましくは、全般的に７５とされている保持器は、二つの部分、つまり、全般的に７６とされている、寸法がより厚い半径方向外側の段のついたケーシングと、全般的に７８とされている薄いほうの半径方向内側ケーシングよりなる。
【００３６】
半径方向内側ケーシング７８は、軸方向に伸びる部分８０及び半径方向内側に伸びる保持用フランジ８２を有し、一方、内側のより薄いケーシング７８が押し込まれる全般的に７６とされる外側のケーシングは、半径方向内側に突出した保持器フランジ８３、及び、全般的に軸方向に伸びる部分８４を有する。部分８４には、波形になった外部表面部分８８がある。従って、ケーシングの全般的に８８とされる部分は、一段上昇した部分９０と一段下降した部分９４があり、部分９０は、カウンターボア（ざぐり穴、counterbore）９２と嵌合し、部分９４は、オイルの軸方向の通過を可能にする。さらに、保持器７５の保持器フランジ８３には、扇形の切り欠き９７すなわち退避エリアがある。従ってオイルは、本体１８の内部、または、トーン・リング１８と保持器７５の間に流入することが可能である。これらの部品を最終的に組み立てた結果は、断面からみるとＵ字型の保持器で、フランジ８２と８３を有し、トーン・リング本体１８が軸方向上どちらの方向へも望むことなく動くことを防いでいる。
【００３７】
本発明のまた別の好ましい要素として、全般的に９６とされるスペーサーが、内側ケーシング７８のラジアル・フランジ８２と、トーン・リング１８のラジアル・フランジ２２の軸方向外側表面２６との間に押し込められているところが示されている。
【００３８】
このスペーサー９６は、連続した内側部分９８と、スペース１０２によって隔てられた複数の歯状部１００を有する。好ましくは、歯状部１００には、半径方向内側ケーシング７８のラジアル・フランジ８２とトーン・リングのラジアル・フランジ２２の軸状外側表面２６との嵌合を容易にするため、斜角をつけた端部分１０４と平らな軸方向内側及び外側表面１０６及び１０８がある。
【００３９】
トーン・リング本体１８には、ラジアル・フランジ２２に近接した場所に溝またはへこんだ部分１１０があることで、本体１８と保持器７５のラジアル・フランジ８３の間にさらに隙間を形成してもよい。
【００４０】
トーン・リングをその結合部品と組み立てるのは、容易な作業である。車軸５０は、その長さの大部分は、直径がより小さいほうの部分５３で、構成される。車軸５０が軸方向外側の端に近づくと、直径は部分５２のように、やや大きくなる。車軸５０は、さらに、一段高くなり、さらに大きな直径の表面５４となり、全般的に５７とされるフランジの手前で終結する。
【００４１】
全般的に１４とされるセンサーは、この時点またはあとで、トーン・リング本体１８のランド部と溝と適切に連関して、位置決めされる。トーン・リングと干渉はしないので、いつでも挿入することができる。その後、トーン・リング本体が保持器に把持されているまま、保持器７５をカウンターボア９２に軽く押し込んで嵌めこむ。トーン・リングを、過度に傾かないように保持し、軸を受けるような位置におく。車軸を本体１８内の位置に導くのにその他の方法は、必要とされない。次に、軸受装置５８を、外側保持器６４と共に、さらに大きなカウンターボア９５内に押し込んで、位置決めする。最後に、シール部６６のケーシング６８を、最大のカウンターボア１０１に押し込む。
【００４２】
車軸５０を、内径のリブ４６にてトーン・リング１８と嵌合するまで、徐々に差し込んでいく。その後、保持器７５のラジアル・フランジ８３とトーン・リング・フランジ表面２４との嵌合により、それ以上内側にはいって行くのは、トーン・リングが阻止した状態で、車軸５０は、軸方向上に徐々に内側に（図４であれば右方向に）、車軸の最も内側部分が、車軸を所定の位置に保持するためのCクリップ（図示されず）を受容する位置まで、押し込む。その後、車軸は、Cクリップがちょうど良い位置に嵌めあわさり、差動装置に収まるところまで、軸方向に数ミリ引き出される。これにより、トーン・リングは、図４に示されるところでは、左方向に動かすことになり、スペーサーの歯状部１００の軸方向外側の表面１０８は、保持器のフランジと確実にかみ合うようにする。もし必要なら、トーン・リング本体１８は、車軸に対して軸方向名内側に少々ずれ、本体が、保持器フランジ８２に接して位置するスペーサー９６に対して、適当な位置におさまるようにする。従って、取り付けは、自動的に配置され、自動的にセンタリングされる。これは、非常に望ましいことである。一度、取り付けが完了すれば、別の車軸は、通常は手で、ただ単純に押し込むだけで、トーン・リング本体内の所定の位置に収まる。当初の車軸を抜き取っても、トーン・リングに再挿入することもできる。
【００４３】
本応用に関して、トーン・リング製作の材料は、従来通りのものである。例えば、トーン・リングそのものは、強磁性体粉末金属にて、金型によるダイキャスティングを行い、その後燒結し、望みの形状に製作しても良い。その他の原材料を使用してもよいが、粉末金属技術を使用するほうが、比較的深い、矩形のランド部や溝の形成が可能なこと、さらに、コスト効率のよい磁性体であることなどの理由で、好ましい。プラスチックの缶に金属を埋め込み、磁石の帯を軸方向に配置し、エラストマーまたは硬化させることができるプラスチック素材にて覆ってもよい。
【００４４】
リブ４６及びその周辺素材を形成するためのゴムは、EPDM（エチレン・プロピレン・ゴム）または、いわゆるニトリルゴム（NBR）、HNBR（水素化ニトリルゴム）、FKM（フッ素ゴム）、AEM（エチレン・アクリルゴム）、ACM（アクリル酸エステルゴム）などのその他の適切なエラストマーである。プラスチックまたは熱硬化性の素材を、上記に概観したように、または別の適切な形で使用してもよい。エラストマーのリブ４６と周辺部４０及び４２の部分は、潤滑油からの保護のため、乾燥PTFE素材でコートしてもよい。基盤は、熱可塑性プラスチックまたは熱硬化性素材で製作してもよい。潤滑のためには、オイル、グリースまたはアルキルリン酸アンモニウムをトーン・リングのID（内径）上に使用しても良い。保持器の両部分は、軟鋼が望ましいが、プラスチックでもよい。
【００４５】
スペーサーは、デルリンまたはアセタール樹脂素材などの、絶縁性があり、滑らかな素材であるが、保持器またはトーン・リングのフランジ、あるいは、その両方に摩擦の少ないコーティングを施すことによって置き換えることも可能である。すなわち、全くなくてもよい。
【００４６】
保持器は、便宜上、ふたつの部分によって形成されている。すなわち、内側の薄い部分と、外側の厚いほうの部分であるが、一体として形成してもよい。図示したものは、保持器の一方の部分に波型が形成してあり、その後薄いほうの、平らな部分と組み合わせ、ラジアル・フランジを形成するようになっている。リブ４６を製作するのに使用するゴム素材は、オイルまたはグリースまたは極圧添加剤を含むオイルなどがあると膨張する種類のものである。その結果、トーン・リングが車軸に装着されるときは、容易に所定の位置に置くことができ、しかも、トーン・リングが一定時間その場所にあれば、オイルがゴムを膨張させ、トーン・リングは、その位置に、より強固に固定されることとなる。
【００４７】
また、別の設計例として、その他の構成にすることも可能である。その中でも、最も単純なひとつの構成例が、図５に示してあるが、全般的に１８ａとされるトーン・リングには、ラジアル・フランジがない。ラジアル・フランジは、装着時に、トーン・リングが車軸方向に過度に移動しないようにする最も簡単な方法であるが、その代わりに、トーン・リング１８ａの本体２０ａに溝１１０ａ及び、溝１１０ａ内に突出するフランジ８２ａを設けてある。そのような構成であれば、トーン・リングの軸方向の長さが、最初の実施の態様の保持器の軸方向の長さよりかなり長くなるかもしれないし、カウンターボア９２ａには、その中に押し込められるアクスル・フランジ８０があってもよい。センサー１４ａは、開口部１６ａにある。このようにすると、一体化された構成を得ることもできる。
【００４８】
また別の構成例が、図６に示されている。ここでは、溝もフランジもないが、保持器７８ｂが、トーン・リングの軸方向の長さ全体を８２ｂ及び８２ｂの両フランジでカバーすることができ、従って本体１８ｂの軸方向の動きを封じ込めることができる。このような構成では、当然、センサー１４ｂが適切に機能するように保持器のある部分に、開口部あるいは窓９９を設ける必要がある。
【００４９】
先ほど述べたように、スペーサーは無くてもよく、その代わりに、本体のラジアル・フランジ２６の表面または、フランジ８２の内側、あるいは、その両方に、滑らかなコーティングを施しても良い。この方法は、究極のコスト削減のために使用することができる。特に、装着後、つまり動作中、トーン・リングが軸方向に大幅に移動する危険がほとんどない、または全くない場合は使用できる。更に別の例として、スペーサーを、ハード・グリース・ブロックで作り、本体のラジアル・フランジと保持器のラジアル・フランジとが相当程度に接触した後、溶解するように調整することもできる。
【００５０】
アッセンブリ内に少なくとも一箇所軸方向のオイルの通路があることが重要であり、好ましくは、数カ所あるほうがよい。このような通路を得るための最も有用な方法は、一連の浅いリブによってトーン・リング本体を車軸から離し、スペーサー、保持器、及びトーン・リング・フランジにも通路を形成することで、定期的にかみあい、オイルの通路が貫通することになる。これらは、差動装置側からオイルが移動し、軸受に潤滑油を施すのに有益な方法である。
【００５１】
車軸装着の容易化のために、トーン・リングの内径は、軸上を容易にすべるよう調製し、しかも、トーン・リングの内径（ID）がオイルの存在により膨張し、従って軸を強固に把握する能力を犠牲にしてしまうことがないようにすることが、有益であると考えられることがある。これは、異なった２通りの方法で解決できるかもしれない。単に、例として示すだけである。
【００５２】
次に図７と図８を参照する。変形例のトーン・リング２００と保持器２７５が図示されている。外周に間隔をおいて配置されたランド部と溝といったトーン・リングの特徴は、これまでに述べた実施例と同じである。違いがあるのは、リブ２４６の構成だけである。ここでは、リブそのものは、その長さのおよそ半分くらいのところに、内径を小さくするような部分２４７があり、全般的に平らで、内側に向かったコンタクト表面２５０及び入口と出口２４８及び２４９を有する。表面２５０は、リブ２４６の残りの部分からの分枝であり、１インチの千分の１０（０．０１０インチ）である。表面２５０の長さは、およそ５ミリないし１０００分の２００インチ（０．２インチ）である。典型的には、３本に１本のリブ２４６は、上昇した部分２４７を有するが、上昇した部分２４７を持つリブ２４６の数は、これより多くても少なくてもよい。
【００５３】
使用においては、リブ２４６の部分２４７は、トーン・リングを装着しやすくすることがある。これは、装着時に軸に直接接触するのは、一段上昇した部分２４７のみとなるからである。しかし、グリースまたはオイルがゴム部と反応する機会があると、ゴム部は膨張し、トーン・リングは、車軸に対して十分に固定され、決まった位置に動かないようにすることができる。この部分の設計は、２箇所の先細になった領域２４８と２４９があり、装着時に上昇した部分を損傷から保護し、装着時の軸方向の動きをよくするようになっている。前述したように、ひとたびグリースまたはオイルがゴムと反応すると、リブ２４６は、更に強固に所定の位置に固定される。
【００５４】
同じ効果を実現するための別の方法が、図９と図１０に図示されている。ここでは、全体を３００番とするトーン・リングは、例えば図１から３で示されたものと、全ての面において同一のものであるが、１ヶ所違うところは、リブ３４６の構成が違っている。リブとリブの間のスペース４８は同一であるが、唯一の違いは、型押加工したリブ３４６である。
【００５５】
ここで、表面３５０は、型押文がある。この表面は、一平面上に概して平坦な部分があり、さらに、へこんでいるまたは型押しされたランダムな文様を呈する、小さな部分３５４がかなり多数ある。図１０にて図示された文様は、例示の為だけのものであり、穴を少々拡大つまりさら穴に広げた状態での直径は、１インチの千分の２ないし１０（０．００２−０．０１０）であり、好ましくは、千分の５ないし６（０．００５−０．００６インチ）であること理解されたい。この文様を型成形ゴムに形成するのは、比較的容易である。型成形の道具でリブのジオメトリを作成する際使われる放電加工（EDM）の陽極チップを非常に目の粗いものになるように設計し、その結果、この領域で使われるゴム製品を製作するときの道具は、粗く、型押文様をつけた外観を呈することとなる。その結果、この道具で型成形されたゴムは、その道具上の文様の鏡映を刷り込まれた状態を呈する。従って、リブ３５０は、型押文様がついた状態となる。この型押は、化学的エッチングでもよい。酸を使用して、EDM法でと同じような、「ポケット」部を選択した領域に製作することもできる。
【００５６】
これらの部品を装着する際、型押しされた部分は、軸に対し、残留グリースまたはオイルを貯留しておく「ポケット」部となる。従って、これらの「ポケット」部は、潤滑油を貯留し、ゴム部と軸間で、フィルム状の厚みの潤滑油膜を効果的に作ることになる。これは、理論上、装着時の力を軽減する。
【００５７】
従って、この潤滑油を増やすようにした構成は、装着を容易にするという理由で、好ましい場合もある。車軸は、一定の誤差をもって作成されていること、すなわち、千分の数インチ大きいか小さいことがあることを念頭においた場合は、特にいえることである。
【００５８】
トーン・リング・アッセンブリの最も単純な応用例としては、単一の軸、例えば、発電機の軸の速度制御に使うことができる。しかし、トーン・リング及びその関連部品のもっと典型的な使用法としては、２輪駆動車で、センサーのフィードバックが、コンピュータに送信され、２本の車軸の相対的な速度を決定するものである。例えば、このような使用としては、ABS（アンチ・ロック・ブレーキ・システム）や、差動制御装置などが考えられる。
【００５９】
最も利点の大きいトーン・リングの使用例としては、各車軸の速度が、四箇所以上からのインプットのあるコンピュータによって制御されることが望ましい四輪駆動システムである。従って、トーン・リングは、様々なブレーキシステムに有用なだけでなく、前輪対後輪の速度が瞬時に決定されなくてはならず、また、左輪と右輪の速度も瞬時に計測し調整するような、トラクション・コントロールにも有用である。
【００６０】
本発明が、幾多の利点と特徴をもつトーン・リング・アッセンブリを提供すること、その利点は、ここに明確に記述されたものを含み、また、本発明に固有のものも含んでいることがわかっていただけることであろう。本発明の製品の実施の態様が記述され明らかにされたので、記述された装置の変形例が、本分野に精通する者には思い浮かぶことが予期されるし、そのような変更態様や変更は、本発明の精神または添付の請求項から離れることなくできることも予期される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、組み立てられた状態でのトーン・リングと保持器の一形態の斜視図であり、トーン・リングの軸方向内側の端から見たところを示している。
【図２】
図２は、図１のトーン・リング・アッセンブリを、軸方向外側から見て、保持器の構成部分、スペーサーの好ましい形態、及びこれらの部品とトーン・リングの様々な特徴を示すための、部分分解斜視図である。
【図３】
図３は、図１と２のトーン・リング・アッセンブリの部分分解斜視図であり、２つの部分にわけて示している保持器とスペーサー及び軸上内側の端より見たトーン・リングを示している。
【図４】
図４は、保持器、スペーサー、及びトーン・リングをアクスル・ハウジング内にて車軸上に取付けた状態のトーン・リング・アッセンブリ示す水平断面図であり、軸を取り巻く所定の位置にあるシール及び軸受も示している。
【図５】
図５は、本発明の別の実施態様を、一定の部分は除いて示している部分図である。
【図６】
図６は、保持器の窓または開口部にセンサーが取り付けられているような本発明の一実施の態様を示している、取り除いた部分のある部分図である。
【図７】
図７は、トーン・リングの内部を示している斜視図で、トーン・リングの内径上のリブまたはスパインの一段突出した部分を示している。
【図８】
図８は、図７の一段突出した部分を含むリブのひとつを示した拡大図である。
【図９】
図９は、トーン・リングの内部から、トーン・リングの内径上のリブまたはスパインの最も内側の表面の表面加工を施した部分を示している図である。
【図１０】
図１０は、図９のリブのひとつの部分図であり、織目状表面の細部を示している。
【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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