(57)【要約】【課題】  エンコーダ本体１３ｂと支持環１２ｂとを接合した構造で、これらエンコーダ本体１３ｂと支持環１２ｂとの接合部の信頼性を確保できる構造を実現する。【解決手段】  この支持環１２ｂを射出成形用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磁性材を混入した高分子材料を送り込むインサート成形により上記エンコーダ本体１３ｂを形成する。そして、このエンコーダ本体１３ｂと上記支持環１２ｂと一体的に結合する。この支持環１２ｂを構成する外径側円筒部１５の外周面に形成した突条２０、２０と上記エンコーダ本体１３ｂの内周面の凹溝２１、２１とを凹凸係合させて、このエンコーダ本体１３ｂと上記支持環１２ｂとの相対回転を防止する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材により全体を円環状に造られ、回転状態を検出すべき回転部材の一部に締り嵌めで外嵌固定される支持環と、高分子材料中に磁性材を混入して成る永久磁石製で、この支持環の一部に全周に亙って添着された、被検出面にＳ極とＮ極とを交互に配置したエンコーダ本体とから成る回転検出用エンコーダに於いて、このエンコーダ本体は、上記支持環を射出成形用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上記磁性材を混入した高分子材料を送り込むインサート成形により、上記支持環と一体的に結合されている事を特徴とした回転検出用エンコーダ。
【請求項２】
支持環とエンコーダ本体との接合面に、円周方向に関する凹凸係合部を設けている、請求項１に記載した回転検出用エンコーダ。
【請求項３】
接合面に存在する凹凸係合部の数と、エンコーダ本体の被検出面に存在するＳ極及びＮ極の数との間に、何れか一方の数を基準として他方の数を見た場合に、整数倍の関係が存在する、請求項２に記載した回転検出用エンコーダ。
【請求項４】
支持環のうちで円周方向の一部に、凹凸係合部の位相を識別する為の指標部を設けている、請求項３に記載した回転検出用エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る回転検出用エンコーダは、例えば、自動車の車輪支持用転がり軸受ユニットに作用する荷重の方向及び大きさを求める為、回転部材であるハブに外嵌固定した状態で使用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、転がり軸受ユニットを使用する。又、車両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）、電子制御車両用走行安定化装置（ＥＳＣ）等の車両の走行状態安定化装置が広く使用されている。これらＡＢＳやＴＣＳ等の走行状態安定化装置によれば、制動時や加速時に於ける車両の走行状態を安定させる事はできるが、より厳しい条件でもこの安定性の確保を図る為には、車両の走行安定性に影響するより多くの情報を取り入れて、ブレーキやエンジンの制御を行なう事が必要になる。
【０００３】
即ち、上記ＡＢＳやＴＣＳ等の従来の走行状態安定化装置の場合には、タイヤと路面との滑りを検知してブレーキやエンジンを制御する、所謂フィードバック制御を行なっている為、これらブレーキやエンジンの制御が一瞬とは言え遅れる。言い換えれば、厳しい条件下での性能向上を図るべく、所謂フィードフォワード制御により、タイヤと路面との間に滑りが発生しない様にしたり、左右の車輪の制動力が極端に異なる所謂ブレーキの片効きを防止する事はできない。更には、トラック等で、積載状態が不良である事に基づいて走行安定性が不良になるのを防止する事もできない。
【０００４】
この様な問題に対応すべく、上記フィードフォワード制御等を行なう為には、懸架装置に対して車輪を支持する為の転がり軸受ユニットに、この車輪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を測定する為の荷重測定装置を組み込む事が考えられる。この様な場合に使用可能な荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットとして従来から、特許文献１〜４に記載されたものが知られている。
【０００５】
このうちの特許文献１には、ラジアル荷重を測定自在な、荷重測定装置付転がり軸受ユニットが記載されている。この従来構造の第１例の場合には、非接触式の変位センサにより、回転しない外輪と、この外輪の内径側で回転するハブとの径方向に関する変位を測定する事により、これら外輪とハブとの間に加わるラジアル荷重を求める様にしている。求めたラジアル荷重は、ＡＢＳを適正に制御する他、積載状態の不良を運転者に知らせる為に利用する。
【０００６】
又、特許文献２には、転がり軸受ユニットに加わるアキシアル荷重を測定する構造が記載されている。この特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、外輪の外周面に設けた固定側フランジの内側面複数個所で、この固定側フランジをナックルに結合する為のボルトを螺合する為のねじ孔を囲む部分に、それぞれ荷重センサを添設している。上記外輪を上記ナックルに支持固定した状態でこれら各荷重センサは、このナックルの外側面と上記固定側フランジの内側面との間で挟持される。この様な従来構造の第２例の転がり軸受ユニットの荷重測定装置の場合、車輪と上記ナックルとの間に加わるアキシアル荷重は、上記各荷重センサにより測定される。
【０００７】
又、特許文献３には、外輪の円周方向４個所位置に支持した変位センサユニットとハブに外嵌固定した断面Ｌ字形の被検出リングとにより、上記４個所位置での、上記外輪に対する上記ハブの、ラジアル方向及びアキシアル方向の変位を検出し、各部の検出値に基づいて、このハブに加わる荷重の方向及びその大きさを求める構造が記載されている。
【０００８】
更に、特許文献４には、一部の剛性を低くした外輪相当部材に動的歪みを検出する為のストレンゲージを設け、このストレンゲージが検出する転動体の通過周波数から転動体の公転速度を求め、この公転速度から、転がり軸受に加わるアキシアル荷重を測定する方法が記載されている。
【０００９】
前述の特許文献１に記載された従来構造の第１例の場合、変位センサにより外輪とハブとの径方向に関する変位を測定する事で、転がり軸受ユニットに加わる荷重を測定する。但し、この径方向に関する変位量は僅かである為、この荷重を精度良く求める為には、上記変位センサとして、高精度のものを使用する必要がある。高精度の非接触式センサは高価である為、荷重測定装置付転がり軸受ユニット全体としてコストが嵩む事が避けられない。
【００１０】
又、特許文献２に記載された従来構造の第２例の場合、ナックルに対し外輪を支持固定する為のボルトと同数だけ、荷重センサを設ける必要がある。この為、荷重センサ自体が高価である事と相まって、転がり軸受ユニットの荷重測定装置全体としてのコストが相当に嵩む事が避けられない。又、特許文献３に記載された構造は、外輪の周方向４個所位置にセンサを設置する為、上記特許文献１に記載された構造よりも更にコストが嵩む。更に、特許文献４に記載された方法は、外輪相当部材の一部の剛性を低くする必要があり、この外輪相当部材の耐久性確保が難しくなる可能性がある。
【００１１】
この様な事情に鑑みて特願２００４−２７９１５５号には、荷重の作用方向に配置された１対のセンサの出力信号の位相差に基づき、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する、車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置に関する発明が開示されている。図１９〜２７は、上記出願に開示された先発明のうちの３例の構造を示している。これら各先発明に係る構造は、何れも、図１９、２３、２６に示す様に、懸架装置に支持された状態で回転しない静止側軌道輪である外輪１の内径側に、車輪を支持固定（結合固定）する回転側軌道輪であるハブ２を、複数個の転動体３、３を介して回転自在に支持している。
【００１２】
そして、図１９〜２２に示した第１例の構造の場合には、上記ハブ２の中間部にエンコーダ４を外嵌固定している。又、上記外輪１の軸方向中間部で複列に配置された上記各転動体３、３の間部分に、１対のセンサ５、５を、それぞれの検出部を、被検出面である上記エンコーダ４の外周面に近接対向させた状態で設けている。尚、上記両センサ５、５の検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。
【００１３】
上記先発明の第１例の構造の場合、上記エンコーダ４として、永久磁石製のものを使用している。被検出面である、このエンコーダ４の外周面には、Ｎ極に着磁した部分とＳ極に着磁した部分とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。これらＮ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との境界は、上記エンコーダ４の軸方向に対し同じ角度だけ傾斜させると共に、この軸方向に対する傾斜方向を、このエンコーダ４の軸方向中間部を境に互いに逆方向としている。従って、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分とは、軸方向中間部が円周方向に関して最も突出した（又は凹んだ）、「く」字形となっている。
【００１４】
又、上記両センサ５、５の検出部が上記エンコーダ４の外周面に対向する位置は、このエンコーダ４の円周方向に関して同じ位置としている。言い換えれば、上記両センサ５、５の検出部は、上記外輪１の中心軸を含む同一仮想平面上に配置されている。又、この外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｎ極に着磁された部分とＳ極に着磁された部分との軸方向中間部で円周方向に関して最も突出した部分（境界の傾斜方向が変化する部分）が、上記両センサ５、５の検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材４、５、５の設置位置を規制している。この様に、上記境界の傾斜方向が変化する部分を上記中央位置に存在させる事で、内外輪の温度差や熱膨張等の変形による誤差（変位が生じていなくても内外輪の温度差によって位相差が生じる、所謂オフセット）を小さく抑えられる様にしている。
【００１５】
上述の様に構成する先発明の第１例の場合、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ５、５の出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しておらず、上記外輪１と上記ハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ５、５の検出部は、図２２の（Ａ）の実線イ、イ上、即ち、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｃ）に示す様に一致する。
【００１６】
これに対して、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図２２の（Ａ）で下向きのアキシアル荷重が作用し（外輪１とハブ２とがアキシアル方向に相対変位し）た場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図２２の（Ａ）の破線ロ、ロ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｂ）に示す様にずれる。更に、上記エンコーダ４を固定したハブ２に、図２２の（Ａ）で上向きのアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ５、５の検出部は、図２２の（Ａ）の鎖線ハ、ハ上、即ち、上記最も突出した部分からの軸方向に関するずれが、逆方向に互いに異なる部分に対向する。この状態では上記両センサ５、５の出力信号の位相は、同図の（Ｄ）に示す様にずれる。
【００１７】
上述の様に先発明の第１例の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の方向に応じた方向にずれる。又、このアキシアル荷重により上記両センサ５、５の出力信号の位相がずれる程度（変位量）は、このアキシアル荷重が大きくなる程大きくなる。従って第１例の場合には、上記両センサ５、５の出力信号の位相ずれの有無、ずれが存在する場合にはその方向及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の方向及び大きさを求められる。
【００１８】
次に、図２３〜２５に示した先発明の第２例の場合には、ハブ２の中間部に外嵌固定したエンコーダ４ａの被検出面である外周面にＳ極とＮ極とを、交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界は、上記ハブ２の軸方向に対し傾斜している。各境界がこの径方向に対し傾斜している方向は、円周方向に関して交互に、逆方向になっている。従って、上記Ｓ極に着磁された部分とＮ極に着磁された部分とは、それぞれ台形になっている。そして、外輪１の中間部を径方向に貫通する状態でこの外輪１に支持したセンサ５ａの検出部を、上述の様なエンコーダ４ａの外周面に近接対向させている。
【００１９】
上述の様に構成する先発明の第２例の構造では、上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用していない場合には、このハブ２の回転に伴って上記センサ５ａの検出部が、図２５の鎖線αで示した軸方向中央位置を走査する。この軸方向中央位置では、回転方向に関するＳ極とＮ極との幅が互いに等しいので、上記センサ５ａの出力信号の振幅は、図２５の（Ｂ）に示す様に、零点を中心として対称になる。これに対して、上記外輪１と上記ハブ２との間に所定方向のアキシアル荷重が加わると、上記ハブ２の回転に伴って上記センサ５ａの検出部が、図２５の鎖線βで示した軸方向片側寄り位置を走査する。この片側寄り位置では、回転方向に関するＳ極の幅がＮ極の幅よりも大きいので、上記センサ５ａの出力信号は、図２５の（Ａ）に示す様に、零点に対し所定方向に非対称となる。更に、上記外輪１と上記ハブ２との間に、上記所定方向とは逆方向のアキシアル荷重が加わると、上記ハブ２の回転に伴って上記センサ５ａの検出部が、図２５の鎖線γで示した軸方向他側寄り位置を走査する。この他側寄り位置では、回転方向に関するＳ極の幅がＮ極の幅よりも小さいので、上記センサ５ａの出力信号は、零点に対し上記所定方向とは逆方向に非対称となる。そこで、この出力信号のパターンに基づいて、上記外輪１と上記ハブ２との間に作用するアキシアル荷重の方向及び大きさを求める事ができる。
【００２０】
更に、図２６〜２７に記載した先発明の第３例の場合には、ハブ２の内端部にエンコーダ４ｂを外嵌固定している。このエンコーダ４ｂは、磁性金属板により、断面大略Ｊ字形で全体を円環状に造られた支持環６と、永久磁石製で全体が円輪状のエンコーダ本体７とから成る。このエンコーダ本体７は、上記支持環６の内端部に設けられた円輪状の支持板部８の軸方向内側面に、全周に亙って添着されたもので、被検出面である軸方向内側面にＳ極とＮ極とを、交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界は、上記エンコーダ本体７の径方向に対し傾斜している。各境界がこの径方向に対し傾斜している方向は、円周方向に関して交互に、逆方向になっている。従って、上記Ｓ極に着磁された部分とＮ極に着磁された部分とは、それぞれ台形若しくは扇形になっている。そして、外輪１の内端部に嵌合固定したカバー９に支持したセンサ５ｂの検出部を、上述の様なエンコーダ４ｂの被検出面に近接対向させている。
【００２１】
上述の様に構成する先発明の第３例の構造では、上記外輪１と上記ハブ２との間に作用するラジアル荷重が標準値である場合には、このハブ２の回転に伴って上記センサ５ｂの検出部が、図２７の鎖線αで示した径方向中央位置を走査する。この径方向中央位置では、回転方向に関するＳ極とＮ極との幅が互いに等しいので、上記センサ５ｂの出力信号は、高電位と低電位との割合が等しくなる。これに対して、上記ラジアル荷重が上記標準値よりも大きくなると、上記ハブ２の回転に伴って上記センサ５ｂの検出部が、図２７の鎖線βで示した内径寄り位置を走査する。この内径寄り位置では、回転方向に関するＳ極の幅がＮ極の幅よりも大きいので、上記センサ５ｂの出力信号は、高電位と低電位との割合が所定方向にずれる。更に、上記ラジアル荷重が上記標準値よりも小さくなると、上記ハブ２の回転に伴って上記センサ５ｂの検出部が、図２７の鎖線γで示した外径寄り位置を走査する。この外径寄り位置では、回転方向に関するＳ極の幅がＮ極の幅よりも小さいので、上記センサ５ｂの出力信号は、高電位と低電位との割合が上記所定方向と反対方向にずれる。そこで、この出力信号のパターンに基づいて、上記外輪１と上記ハブ２との間に作用するラジアル荷重を求める事ができる。
【００２２】
例えば上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置を構成するエンコーダ４、４ａ、４ｂは、永久磁石により造り、これをハブ２に確実に外嵌固定する必要がある。永久磁石としては、ゴム或いは合成樹脂等の高分子材料中に、フェライト、鉄粉、鉄繊維等の磁性材料製の粉末若しくは繊維を混入した、ゴム磁石若しくはプラスチック磁石が、好ましく使用できる。但し、この様なゴム磁石若しくはプラスチック磁石は、必ずしも十分な靱性を持たない。この為、図２８に示す様に、永久磁石製のエンコーダ本体７ａを、直接、回転体１０に締り嵌めで外嵌固定する事は難しい。従って、実際の場合には、前述の図２０、２３、２４、２６に記載した様に、エンコーダ４、４ａ、４ｂを、永久磁石製のエンコーダ本体と、軟鋼板等の磁性金属板製の支持環とで構成し、この支持環をハブ等の回転体に、締り嵌めで外嵌固定する構造を採用する事が考えられる。
【００２３】
但し、この様にエンコーダをエンコーダ本体と支持環とで構成する場合にしても、これらエンコーダ本体と支持環との接合強度、並びに接合部の耐久性を確保できる構造を採用する事が必要である。これらエンコーダ本体と支持環とを接合する構造として一般的には、別々に造ったエンコーダ本体と支持環とを、接着剤により接着する構造が考えられる。但し、例えば車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、使用時には、ブレーキ部分で発生する熱等により、相当に高温になる場合がある。この為、接着剤が劣化して、上記エンコーダ本体と上記支持環との接合部が剥れる可能性がある為、エンコーダ、延てはこのエンコーダを組み込んだ車輪支持用転がり軸受ユニットの荷重測定装置等の信頼性を確保する事が難しい。
【００２４】
【特許文献１】特開２００１−２１５７７号公報
【特許文献２】特開平３−２０９０１６号公報
【特許文献３】特開２００４−３９１８号公報
【特許文献４】特公昭６２−３３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、エンコーダ本体と支持環とを接合した構造で、これらエンコーダ本体と支持環との接合部の信頼性を確保できる回転検出用エンコーダ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】
【００２６】
本発明の回転検出用エンコーダは、磁性材により全体を円環状に造られ、回転状態を検出すべき回転部材の一部に締り嵌めで外嵌固定される支持環と、高分子材料中に磁性材を混入して成る永久磁石製で、この支持環の一部に全周に亙って添着された、被検出面にＳ極とＮ極とを交互に配置したエンコーダ本体とから成る。
特に、本発明の回転検出用エンコーダに於いては、上記エンコーダ本体は、上記支持環を射出成形用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上記磁性材を混入した高分子材料を送り込むインサート成形により、上記支持環と一体的に結合されている。
【発明の効果】
【００２７】
上述の様に本発明の回転検出用エンコーダの場合には、エンコーダ本体を射出成形するのに伴って、このエンコーダ本体と支持環とを接合する。接合部に、接合強度を向上させる為のプライマを介在させる（キャビティ内にセットするのに先立って、支持環にプライマを塗布しておく）事はあっても、補助的なものである為、仮に温度上昇した場合であっても、上記接合部の強度を十分に確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、支持環とエンコーダ本体との接合面に、円周方向に関する凹凸係合部を設ける。この為に、この支持環のうちでこのエンコーダ本体を接合する面に、突起（突条を含む）若しくは切り欠き（凹溝を含む）を形成しておく。
本発明の回転検出用エンコーダの場合、エンコーダ本体と支持環との接合を、基本的には、このエンコーダ本体を射出成形する事に伴って密接した、これらエンコーダ本体と支持環との当接面に作用する摩擦力により図る。従って、温度変化に伴うこれらエンコーダ本体と支持環との熱膨張量の差等に起因して、上記当接面同士の接触面圧が低下する等により、これらエンコーダ本体と支持環とが相対回転する可能性を否定できない。これに対して、上述の様に、接合面に凹凸係合部を設ければ、上記当接面同士の接触面圧が低下した場合にも、上記エンコーダ本体と上記支持環とが相対回転する事を防止できる。
【００２９】
又、上述の請求項２に記載した構造を実施する場合に好ましくは、請求項３に記載した様に、接合面に存在する凹凸係合部の数と、エンコーダ本体の被検出面に存在するＳ極及びＮ極の数との間に、何れか一方の数を基準として他方の数を見た場合に、整数倍の関係を持たせる。この場合に於ける整数倍の関係とは、上記凹凸係合部の数とＳ極及びＮ極の数（Ｓ極とＮ極との極数の合計）とが等しい場合と、この凹凸係合部の数がＳ極及びＮ極の数の整数倍である場合と、このＳ極及びＮ極の数がこの凹凸係合部の数の整数倍である場合とのうちの何れかである。
【００３０】
この様な請求項３に記載した構造は、エンコーダの被検出面から出入りする磁束密度に、回転方向に関して不規則な変化が生じる事を防止できて、上記エンコーダを外嵌固定した回転部材の回転検出を精度良く行なえる。この理由は、次の通りである。
上記凹凸係合部を設けた場合でも、上記被検出面には凹凸を設けない。即ち、この被検出面は、円筒面（被検出面が外周面である場合）或いは平坦面（被検出面が軸方向側面である場合）のままである。従って、永久磁石製のエンコーダ本体の厚さは、上記凹凸係合部に対応する部分で、他の部分と異なる状態になり、この対応する部分の磁束密度が、この他の部分の磁束密度と異なってしまう。この様に異なる方向（高くなるか低くなるか）は、上記エンコーダ本体の絶対的厚さや着磁強度により種々異なる。大まかな傾向としては、絶対的厚さが大きい場合、着磁強度が強い場合には、上記支持環の側に突起が存在し、凹凸係合部でエンコーダ本体の厚さが小さくなっている場合に、被検出面のうちでこの凹凸係合部に対応する部分で、磁束密度が高くなる。逆に、絶対的厚さが小さい場合、着磁強度が弱い場合には、上記支持環の側に突起が存在し、凹凸係合部でエンコーダ本体の厚さが小さくなっている場合に、被検出面のうちでこの凹凸係合部に対応する部分で、磁束密度が低くなる。
【００３１】
何れにしても、上記凹凸係合部を設ける事に伴って、エンコーダの被検出面の円周方向一部で、他の部分と磁束密度が異なる状態になのを避ける事は難しい。そして、この様に磁束密度が異なる部分が、上記被検出面に配置されたＳ極及びＮ極と関連なく出現すると、上記エンコーダの被検出面に検出部を対向させたセンサの出力信号の変化の周期と、このエンコーダの回転との間に関連性を持たせにくくなり、このエンコーダを外嵌支持した回転部材の回転状態を正確に求められなくなる。これに対して、上記凹凸係合部の数と上記Ｓ極及びＮ極の数との間に整数倍の関係を持たせれば、この凹凸係合部に対応して磁束密度が他の部分と異なる部分が、上記被検出面に配置されたＳ極及びＮ極と関連性を持った状態で出現する。この為、上記エンコーダの被検出面に検出部を対向させたセンサの出力信号の変化の周期と、このエンコーダの回転との間に関連性を持た易くなり、このエンコーダを外嵌支持した回転部材の回転状態を正確に求められる。
【００３２】
尚、上記Ｓ極及びＮ極の数を上記凹凸係合部の数の（２以上の）整数倍とした場合には、これらＳ極及びＮ極のうちに、凹凸係合部が存在する極と存在しない極とが生じる。従って、極によって磁束密度が異なる状態になり、何らの対策も施さない場合には、上記エンコーダを外嵌支持した回転部材の回転状態を正確に求められなくなる可能性がある。具体的には、センサの検出信号を処理する処理回路に設定した閾値の値によっては、上記エンコーダの被検出面に存在するＳ極とＮ極とのピッチに関する測定を正確に行なえなくなる（ピッチ誤差を生じる）。但し、この様にして発生するピッチ誤差は、上記エンコーダの１回転に関して１周期の周期性がある為、適応フィルタやノッチフィルタ等のフィルタ処理等で影響を除去する事は可能である。従って、上記Ｓ極及びＮ極の数を上記凹凸係合部の数の整数倍とする構造も、この凹凸係合部による磁束密度の変化の対策に利用できる。
【００３３】
又、上述の様な請求項３に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項４に記載した様に、支持環のうちで円周方向の一部に、凹凸係合部の位相を識別する為の指標部を設ける。この様な指標部としては、上記支持環の一部でエンコーダ本体により覆われない部分に形成された凹部若しくは凸部が、好ましく利用できる。この様な凹部若しくは凸部は、エンコーダ本体に着磁する為の着磁装置に設けた凸部若しくは凹部と係合し、この着磁装置の着磁ヨークに対する、上記支持環に形成した突起若しくは切り欠きの位相を規制する。従って、この着磁ヨークにより上記エンコーダ本体に着磁した状態で、このエンコーダ本体の回転方向に関する、上記Ｓ極及びＮ極と上記突起若しくは切り欠きの位相を、常に一定に（最も好ましい状態に）できる。従って、上記エンコーダの被検出面の磁束密度の分布状態に基づくセンサの検出信号の変化状態を、処理回路による処理を行ない易い、好ましい形態にできて、上記エンコーダを外嵌固定した回転部材の回転検出を正確に行なう面から有利になる。
【実施例１】
【００３４】
図１〜３は、請求項１にのみ対応する、本発明の実施例１を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ１１は、支持環１２とエンコーダ本体１３とから成る。このうちの支持環１２は、軟鋼板等の磁性金属板を絞り加工等の塑性加工により折り曲げる事により、或いは炭素鋼等の磁性材料に旋削等の削り加工を施す事により、全体を円環状に造っている。上記支持環１２は、互いに同心に配置した内径側円筒部１４の軸方向端部と外径側円筒部１５の軸方向端部とを、円輪状の連続部１６により連続させた、断面クランク型で、全体を円環状に形成している。使用時には、上記内径側円筒部１４を回転部材１７の中間部外周面に、締り嵌めで外嵌固定し、上記外径側円筒部１５をこの回転部材１７と同心に支持する。
【００３５】
一方、上記エンコーダ本体１３は、上記外径側円筒部１５の外周面に、全周に亙って結合固定している。このエンコーダ本体１３は、ゴム、合成樹脂等の高分子材料中に、フェライト、鉄粉、鉄繊維等の磁性材を混入して成る永久磁石製で、被検出面である外周面ににＳ極とＮ極とを、交互に、且つ、等間隔で配置している。各極の着磁領域の形状は自由であるが、例えば、図２の（Ａ）に示す様に「く」字形としたり、或いは、（Ｂ）に示す様に台形とする。このうちの（Ａ）は前述の図１９〜２２に示した先発明の第１例の構造に、（Ｂ）は図２３〜２５に示した第２例の構造に、それぞれ対応する。
【００３６】
上述の様なエンコーダ本体１３は、上記支持環１２を、このエンコーダ本体１３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上記磁性材を混入した高分子材料を送り込む事により形成する。この様に、上記支持環１２をセットしたキャビティ内に高分子材料を送り込むインサート成形を行なう事により、この支持環１２と、射出成形直後の上記エンコーダ本体１３とが一体的に結合される。このエンコーダ本体１３への着磁作業は、これら支持環１２及びエンコーダ本体１３を上記キャビティから取り出した後、このエンコーダ本体１３を別途設けた着磁装置にセットする事により行なう。着磁後に於いて、このエンコーダ本体１３の外周面の磁束密度は、図３に示す様な、円周方向に関して正弦波状に変化する。
【００３７】
上述の様に本実施例の回転検出用エンコーダ１１の場合には、上記エンコーダ本体１３を射出成形するのに伴って、このエンコーダ本体１３と上記支持環１２とを接合する。これらエンコーダ本体１３と支持環１２と接合面には、この支持環１２を上記キャビティ内にセットするのに先立って、前記外径側円筒部１５の外周面に塗布したプライマが存在する事はあっても、補助的なものである為、仮に温度上昇した場合であっても、上記接合部の強度を十分に確保できる。この為、上記エンコーダ１３と上記支持環１２とを接合した構造で、これらエンコーダ本体１３と支持環１２との接合部の信頼性を確保できる回転検出用エンコーダ１１を実現できる。
【実施例２】
【００３８】
図４も、請求項１にのみ対応する、本発明の実施例２を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ１１ａを構成する支持環１２ａは、円筒部１８と、この円筒部１８の軸方向端部から径方向外方に折れ曲がった円輪部１９とから成る、断面Ｌ字形で、全体を円環状に形成している。そして、このうちの円輪部１９の軸方向片側面に、永久磁石製で円輪状のエンコーダ本体１３ａを、全周に亙って添着支持している。このエンコーダ本体１３ａの被検出面である軸方向片側面には、例えば前述の図２７に示した様なパターンで、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に配置している。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例１の場合と同様である。
【実施例３】
【００３９】
図５〜６は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例３を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ１１ｂを構成する支持環１２ｂは、図５の（Ａ）に示す様に、炭素鋼等の磁性金属製の素材に、鍛造等の塑性加工、或いは切削加工を施す事により、断面クランク型で全体を円環状に形成している。特に、本実施例の場合には、上記支持環１２ｂを構成する外径側円筒部１５の外周面に、それぞれが軸方向に長い複数の突条２０、２０を、円周方向に関して等間隔に形成している。
【００４０】
上記支持環１２ｂと共に回転検出用エンコーダ１１ｂを構成するエンコーダ本体１３ｂは、前述した上記支持環１２ｂを射出成形用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磁性材を混入した高分子材料を送り込む事により形成する。この高分子材料が冷却固化した状態では、図５の（Ｂ）に示す様に、上記支持環１２ｂ側の突条２０、２０が、射出成形（インサート成形）に伴って上記エンコーダ本体１３ｂの内周面に形成された、それぞれが軸方向に長い凹溝２１、２１と凹凸係合する。従って、上記支持環１２ｂに対し上記エンコーダ１３ｂが回転する事が、確実に防止される。
【００４１】
又、本実施例の場合には、上記支持環１２ｂ側の突条２０、２０の数と、上記エンコーダ１３ｂの外周面に存在するＳ極及びＮ極の数とを、互いに等しくしている。又、上記回転検出用エンコーダ１１ｂの回転方向に関する、上記各突条２０、２０の位相と上記Ｓ極及びＮ極と位相とを一致させている。具体的には、これら各突条２０、２０を、これらＳ極及びＮ極の、円周方向中央部に位置させている。この為に本実施例の場合には、上記支持環１２ｂのうちで円周方向の一部、例えば内径側円筒部１４の先端縁若しくは連続部１６の側面に、上記各突条２０、２０の位相を識別する為の指標部（図示省略）を設けている。そして、この指標部により、着磁ヨークに対する上記支持環１２ｂの円周方向に関する位相を規制して、この着磁ヨークにより上記エンコーダ本体１３ｂに着磁した状態で、上記Ｓ極及びＮ極の中央部に、上記各突条２０、２０が位置する様にしている。
【００４２】
この結果本実施例の場合には、これら各突条２０、２０の存在に基づく磁束密度の変化分が、図６に鎖線で示す様に、各周期毎に規則的に表れる（変化の最大値及び最小値を増大させる方向に影響する）。この為、上記回転検出用エンコーダ１１ｂの外周面の磁束密度の分布状態に基づくセンサの検出信号の変化状態を、処理回路による処理を行ない易い、好ましい形態にできる。そして、上記回転検出用エンコーダ１１ｂを外嵌固定した回転部材の回転検出を正確に行なう面から有利になる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例２の場合と同様である。
因に、上記着磁ヨークに対する上記支持環１２ｂの円周方向に関する位相を規制しない場合には、例えば図７に示す様に、上記各突条２０、２０の存在に基づく磁束密度の変化分が、必ずしもセンサの信号処理を行ない易い状態に表れない。
【実施例４】
【００４３】
図８〜９は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例４を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ１１ｃを構成する支持環１２ｃの外径側円筒部１５の外周面には、エンコーダ本体１３ｃの外周面に存在するＳ極及びＮ極の数の整数倍（２倍）の突条２０、２０を形成している。この為に本実施例の回転検出用エンコーダ１１ｃの磁束密度の分布は、図９に鎖線で示す様に、各極毎に２個所で変化の最大値及び最小値を増大させる形状になる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施例３の場合と同様である。
【実施例５】
【００４４】
図１０〜１１は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例５を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ１１ｄを構成するエンコーダ本体１３ｄの外周面に存在するＳ極及びＮ極の数を、同じく支持環１２ｄの外径側円筒部１５の外周面に存在する突条２０、２０の数の整数倍（２倍）としている。この為に本実施例の回転速度検出用エンコーダ１１ｄの磁束密度の分布は、図１１に鎖線で示す様に、何れか一方の極毎に、変化の最大値及び最小値を増大させる形状になる。この様な図１１に示す様な磁束密度の変化の形状であっても、この磁束密度に応じて変化するセンサの検出信号を処理する回路の閾値を適切に設定すれば、上記回転検出用エンコーダ１１ｄを外嵌固定した回転部材の回転状態を正確に求められる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例３及び上述した実施例４の場合と同様である。
【実施例６】
【００４５】
図１２〜１３は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例６を示している。本実施例の回転検出用エンコーダ１１ｅを構成するエンコーダ本体１３ｅの外周面に存在するＳ極及びＮ極の数を、同じく支持環１２ｅの外径側円筒部１５の外周面に存在する突条２０、２０の数の４倍としている。この為に本実施例の回転検出用エンコーダ１１ｅの磁束密度の分布は、図１３に鎖線で示す様に、何れか一方の極の一つ置き毎に、変化の最大値及び最小値を増大させる形状になる。この様な図１３に示す様な磁束密度の変化の形状であっても、上述した実施例５の場合と同様に、この磁束密度に応じて変化するセンサの検出信号を処理する回路の閾値を適切に設定すれば、上記回転検出用エンコーダ１１ｄを外嵌固定した回転部材の回転状態を正確に求められる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施例３、４及び上述した実施例５の場合と同様である。
【実施例７】
【００４６】
図１４は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施例７を示している。本実施例の場合には、前述の図４に示した様な、被検出面を軸方向片側面とした構造で、回転検出用エンコーダ１１ｆを構成する支持環１２ｆとエンコーダ本体１３ｆとの相対回転を防止すべく、この支持環１２ｆを構成する円輪部１９の軸方向片側面に、径方向に長い突条２０ａ、２０ａを形成している。これら各突条２０ａ、２０ａの数とＳ極及びＮ極の数との関係に就いては、図１０〜１１に示した実施例５の場合と同様である。
【実施例８】
【００４７】
図１５は、実施例１〜４に対応する、本発明の実施例８を示している。本実施例の場合には、回転検出用エンコーダ１１ｇを構成する支持環１２ｇとエンコーダ本体１３ｇとの相対回転を防止すべく、この支持環１２ｇを構成する外径側円筒部１５の外周面に、それぞれが軸方向に長い凹溝２１ａ、２１ａを形成している。そして、射出成形に伴って上記エンコーダ本体１３ｇの内周面に形成された突条２０ｂ、２０ｂとを凹凸係合させて、上記支持環１２ｇとエンコーダ本体１３ｇとの相対回転を防止している。上記各突条２０ｂ、２０ｂの数とＳ極及びＮ極の数との関係等、他の部分の構成及び作用に就いては、図５〜６に示した実施例３の場合と同様である。
【００４８】
本発明を構成する支持環の外径側円筒部の外周面に形成する突条或いは凹溝の形状は、上述したものに限定されない。例えば、図１６に示す様に、外径側円筒部の先端縁まで達しない、短い突条２０ｂ、２０ｂや、図１７に示す様な、断面形状が半円形である突条２０ｃ、２０ｃや、図１８に示す様な断面形状が半円形である凹溝２１ｂ、２１ｂを採用する事もできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施例１を、回転部材への組み付け状態で示す断面図。
【図２】外周面の着磁パターンの２例を示す展開図。
【図３】円周方向に関する磁束分布を示す線図。
【図４】本発明の実施例２を、回転部材への組み付け状態で示す断面図。
【図５】本発明の実施例３を示しており、（Ａ）は支持環を、（Ｂ）はこの支持環とエンコーダ本体とを組み合わせて回転検出用エンコーダとした状態を、それぞれ示しており、それぞれの（ａ）は軸方向から見た図、同じく（ｂ）は一部を切断して（ａ）の上方から見た図である。
【図６】円周方向に関する磁束分布を示す線図。
【図７】好ましくない磁束分布を示す線図。
【図８】本発明の実施例４を示す、図５と同様の図。
【図９】円周方向に関する磁束分布を示す線図。
【図１０】本発明の実施例５を示す、図５と同様の図。
【図１１】円周方向に関する磁束分布を示す線図。
【図１２】本発明の実施例６を示す、図５と同様の図。
【図１３】円周方向に関する磁束分布を示す線図。
【図１４】本発明の実施例７を示しており、（Ａ）は支持環を、（Ｂ）はこの支持環にエンコーダ本体を組み付けた状態を、それぞれ示しており、それぞれの（ａ）は軸方向から見た図、同じく（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｏ−Ｙ断面図である。
【図１５】本発明の実施例８を示す、図５と同様の図。
【図１６】支持環の別形状の第１例を示しており（ａ）は軸方向から見た図を、同じく（ｂ）は一部を切断して（ａ）の上方から見た図。
【図１７】同第２例を示す、図１６と同様の図。
【図１８】同第３例を示す、図１６と同様の図。
【図１９】先発明に係る荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第１例を示す断面図。
【図２０】この第１例に組み込むエンコーダを取り出して示す斜視図。
【図２１】同じく展開図。
【図２２】アキシアル荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図２３】先発明に係る荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第２例を示す断面図。
【図２４】この第２例に組み込むエンコーダを取り出して、素材の状態と完成後の状態とで示す斜視図。
【図２５】アキシアル荷重を求められる理由を説明する為の模式図。
【図２６】先発明に係る荷重測定装置付車輪支持用転がり軸受ユニットの第３例を示す断面図。
【図２７】エンコーダを取り出して図２６の右方から見た状態で示す図。
【図２８】エンコーダ本体を、直接、回転体に外嵌固定した状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    外輪
２    ハブ
３    転動体
４、４ａ、４ｂ  エンコーダ
５、５ａ、５ｂ  センサ
６、６ａ  支持環
７、７ａ  エンコーダ本体
８    支持板部
９    カバー
１０    回転体
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、１１ｇ  回転検出用エンコーダ
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ  支持環
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ  エンコーダ本体
１４    内径側円筒部
１５    外径側円筒部
１６    連続部
１７    回転部材
１８    円筒部
１９    円輪部
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  突条
２１、２１ａ、２１ｂ  凹溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007051983.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2007051983.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2007051983.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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