JP2009041986A

JP2009041986A - Sealing arrangement with magnetic encoder

Info

Publication number: JP2009041986A
Application number: JP2007205451A
Authority: JP
Inventors: Kei Sasaki; 慶佐々木
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively provide a sealing arrangement with a magnetic encoder. <P>SOLUTION: The arrangement has: a stationary side member 11; a sealing arrangement main body 12 which has a seal lip 122 attached to the stationary side member 11 and brought into slidable contact with a rotary side member 2; a pulser ring 13 which is rotated integrally with the rotary side member 2; and a magnetometric sensor 14 which is attached to the stationary side member 11 and detects the rotation of the pulser ring 13. The pulser ring 13 is molded in an annular shape out of a composite material prepared by mixing magnetic powder in a rubbery elastic material or a synthetic resin material, and is magnetized in multipole at prescribed pitches in the circumferential direction, while the inner peripheral surface 13b is fitted in the outer peripheral surface of the rotary side member 2. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、回転体の外周を密封する密封装置において、回転検出のための磁気エンコーダを備えたものに関する。 The present invention relates to a sealing device for sealing the outer periphery of a rotating body, which includes a magnetic encoder for detecting rotation.

内燃機関のクランクシャフトを軸封する手段として設けられる密封装置において、クランクシャフトの回転速度や回転角を検出するための磁気エンコーダが併設されるものとしては、従来、例えば下記の特許文献に開示されたものが知られている。
特開２００４−９３５５４号公報特開２００６−６４４９０号公報 In a sealing device provided as a means for axially sealing a crankshaft of an internal combustion engine, a magnetic encoder for detecting the rotation speed and rotation angle of the crankshaft is conventionally disclosed, for example, in the following patent document. Is known.
JP 2004-93554 A JP 2006-64490 A

図４は、上記特許文献に記載されたものと同様の構成を備える従来の磁気エンコーダ付き密封装置を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図である。すなわちこの磁気エンコーダ付き密封装置１００は、内燃機関の後部に設けられた静止側のハウジング部材１０１と、このハウジング部材１０１の内周に取り付けられて前記内燃機関のクランクシャフト２００の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ１０２ａを有する密封装置本体１０２と、前記クランクシャフト２００に取り付けられてこのクランクシャフト２００と一体的に回転されるパルサーリング１０３と、前記ハウジング部材１０１に取り付けられてパルサーリング１０３の外周面と対向された磁気センサ１０４とを備える。 FIG. 4 is a half cross-sectional view showing a conventional sealing device with a magnetic encoder having a configuration similar to that described in the above-mentioned patent document, cut along a plane passing through the axis O. That is, the sealing device 100 with a magnetic encoder is mounted on the inner periphery of the stationary housing member 101 provided at the rear portion of the internal combustion engine and the outer peripheral surface of the crankshaft 200 of the internal combustion engine. A sealing device main body 102 having a seal lip 102a to be brought into close contact, a pulsar ring 103 attached to the crankshaft 200 and rotated integrally with the crankshaft 200, and a pulsar ring attached to the housing member 101 103 is provided with a magnetic sensor 104 opposed to the outer peripheral surface of 103.

パルサーリング１０３は、クランクシャフト２００の後端面２００ａに、複数のボルト（不図示）を介して不図示のフライホイールと共に取り付けられた金属製のホルダ１０３ａと、このホルダ１０３ａの外周円筒部に一体的に設けられた円筒状のパルサーリング本体１０３ｂとからなる。パルサーリング本体１０３ｂは、例えばゴム材にフェライト等の磁性体の粉末を混合した磁性ゴムで成形され、円周方向所定ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁されたものである。また、磁気センサ１０４は、パルサーリング１０３がクランクシャフト２００と一体回転するのに伴う磁界の変化と対応する波形のパルスを発生するものであって、この磁気センサ１０４とパルサーリング１０３によって、クランクシャフト２００の回転を検出する磁気エンコーダを構成している。 The pulsar ring 103 is integrated with a metal holder 103a attached to a rear end surface 200a of the crankshaft 200 together with a flywheel (not shown) via a plurality of bolts (not shown), and an outer peripheral cylindrical portion of the holder 103a. And a cylindrical pulsar ring main body 103b. The pulsar ring main body 103b is formed of, for example, a magnetic rubber in which a magnetic material such as ferrite is mixed with a rubber material, and S poles and N poles are alternately magnetized at a predetermined pitch in the circumferential direction. The magnetic sensor 104 generates a pulse having a waveform corresponding to a change in the magnetic field caused when the pulsar ring 103 rotates together with the crankshaft 200. The magnetic sensor 104 and the pulsar ring 103 are used to generate a crankshaft. The magnetic encoder which detects 200 rotation is comprised.

しかしながら、従来の技術によれば、パルサーリング１０３が、金属製のホルダ１０３ａに磁性ゴムからなるパルサーリング本体１０３ｂを一体に焼き付ける必要があり、製造コストが高いものとなっていた。 However, according to the prior art, it is necessary for the pulsar ring 103 to integrally bak the pulsar ring main body 103b made of magnetic rubber on the metal holder 103a, resulting in high manufacturing costs.

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、磁気エンコーダ付き密封装置を安価に提供することにある。 This invention is made | formed in view of the above points, The place made into the technical subject is to provide the sealing device with a magnetic encoder in low cost.

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置は、静止側部材と、この静止側部材に取り付けられて回転側部材に摺動可能に密接されるシールリップを有する密封装置本体と、前記回転側部材と一体的に回転されるパルサーリングと、前記静止側部材に取り付けられて前記パルサーリングの回転を検出する磁気センサとを備え、前記パルサーリングが、ゴム状弾性材料又は合成樹脂材料に磁性粉末を混合した複合材で環状に成形されると共に円周方向所定ピッチで多極着磁され、内周面が前記回転側部材に嵌着されたものである。 As a means for effectively solving the above technical problem, a sealing device with a magnetic encoder according to the present invention is attached to a stationary side member and slidably in contact with the rotating side member attached to the stationary side member. A sealing device main body having a seal lip; a pulsar ring that is rotated integrally with the rotating side member; and a magnetic sensor that is attached to the stationary side member and detects the rotation of the pulsar ring. , A rubber-like elastic material or a composite material obtained by mixing magnetic powder with a synthetic resin material and formed into an annular shape, multipolarly magnetized at a predetermined pitch in the circumferential direction, and an inner peripheral surface fitted to the rotating side member It is.

本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置によれば、パルサーリングが、ゴム状弾性材料又は合成樹脂材料に磁性粉末を混合した複合材のみからなるため、製造コストが低減され、しかも軽量化を図ることができる。 According to the sealing device with a magnetic encoder according to the present invention, since the pulsar ring is composed only of a composite material in which a magnetic powder is mixed with a rubber-like elastic material or a synthetic resin material, the manufacturing cost is reduced and the weight is reduced. Can do.

以下、本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明の好ましい実施の形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す半断面図、図２は、図１におけるパルサーリングの斜視図である。 Hereinafter, a sealing device with a magnetic encoder according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a half sectional view showing a preferred embodiment of the present invention by cutting along a plane passing through an axis O, and FIG. 2 is a perspective view of a pulsar ring in FIG.

まず図１において、参照符号１は、本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置（以下、密封装置と略称する）、参照符号２は、不図示の内燃機関から突出したクランクシャフトの後部を示している。クランクシャフト２は、請求項１に記載された回転側部材に相当するものであって、図の右側において、内燃機関のクランクケースのジャーナル部（不図示）の内周を貫通しており、すなわち図の右側が、密封対象のエンジンオイルが存在する機内Ａ側であり、図の左側が大気Ｂ側となっている。 First, in FIG. 1, reference numeral 1 denotes a sealing device with a magnetic encoder according to the present invention (hereinafter abbreviated as a sealing device), and reference numeral 2 denotes a rear portion of a crankshaft protruding from an internal combustion engine (not shown). . The crankshaft 2 corresponds to the rotation side member recited in claim 1, and on the right side of the drawing, penetrates the inner periphery of the journal portion (not shown) of the crankcase of the internal combustion engine. The right side of the figure is the in-flight A side where the engine oil to be sealed is present, and the left side of the figure is the atmosphere B side.

密封装置１は、内燃機関の不図示のシリンダブロックに取り付けられる非回転のハウジング１１と、このハウジング１１の内周に取り付けられた密封装置本体１２と、クランクシャフト２に取り付けられてこのクランクシャフト２と一体的に回転されるパルサーリング１３と、ハウジング１１に取り付けられてパルサーリング１３（クランクシャフト２）の回転を検出する磁気センサ１４とを備える。なお、ハウジング１１は請求項１に記載された静止側部材に相当するものである。 The sealing device 1 includes a non-rotating housing 11 that is attached to a cylinder block (not shown) of the internal combustion engine, a sealing device body 12 that is attached to the inner periphery of the housing 11, and a crankshaft 2 that is attached to the crankshaft 2. And a magnetic sensor 14 that is attached to the housing 11 and detects the rotation of the pulsar ring 13 (crankshaft 2). The housing 11 corresponds to the stationary member described in claim 1.

密封装置本体１２は、補強環１２１と、この補強環１２１に一体成形されたシールリップ１２２、ダストリップ１２３及び外周シール部１２４と、シールリップ１２２の先端外周部に取り付けられたガータスプリング１２５とからなる。 The sealing device body 12 includes a reinforcing ring 121, a seal lip 122, a dust lip 123 and an outer peripheral seal portion 124 integrally formed with the reinforcing ring 121, and a garter spring 125 attached to the outer peripheral portion of the seal lip 122. Become.

補強環１２１は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することによって製作されたものであって、外周円筒部１２１ａと、この外周円筒部１２１ａの機内側の端部から内周側へ延びる径方向部１２１ｂと、その内周から機内Ａ側と反対側へ延びる内周筒部１２１ｃと、更にその端部から内周側へ延びる内周フランジ部１２１ｄからなる。 The reinforcing ring 121 is manufactured by punching and stamping a metal plate such as a steel plate, and the outer peripheral cylindrical portion 121a and the radial direction extending from the inner end of the outer peripheral cylindrical portion 121a to the inner peripheral side. Part 121b, an inner peripheral cylindrical part 121c extending from the inner periphery to the side opposite to the in-machine A side, and an inner peripheral flange part 121d extending from the end to the inner peripheral side.

シールリップ１２２、ダストリップ１２３及び外周シール部１２４は、ゴム状弾性材料からなるものであって、このうちシールリップ１２２は、補強環１２１における内周フランジ部１２１ｄに一体的に加硫接着された基部１２６から、先端部が機内Ａ側を向くように延びて、その内周面に形成されたリップエッジ１２２ａが、クランクシャフト２の外周面に摺動可能に密接されており、ダストリップ１２３は、前記基部１２６から、先端部が大気Ｂ側を向くように延びて、その先端が、クランクシャフト２の外周面と近接対向している。また、外周シール部１２４は、補強環１２１における機内Ａ側を向いた面を覆うように一体的に成形された被覆層１２７を介してシールリップ１２２の基部１２６と連続しており、補強環１２１における外周円筒部１２１ａの外周面に一体的に成形されてハウジング１１の内周面１１ａとの間に所定のつぶし代をもって介在される。 The seal lip 122, the dust lip 123, and the outer peripheral seal portion 124 are made of a rubber-like elastic material. Among these, the seal lip 122 is integrally vulcanized and bonded to the inner peripheral flange portion 121d of the reinforcing ring 121. A lip edge 122a formed on the inner peripheral surface of the base 126 extends so that the tip portion faces the in-machine A side, and is slidably in close contact with the outer peripheral surface of the crankshaft 2. The tip portion extends from the base portion 126 so as to face the atmosphere B, and the tip portion is in close proximity to the outer peripheral surface of the crankshaft 2. Further, the outer peripheral seal portion 124 is continuous with the base 126 of the seal lip 122 through a coating layer 127 that is integrally formed so as to cover the surface of the reinforcing ring 121 facing the in-machine A side. Are integrally formed on the outer peripheral surface of the outer cylindrical portion 121a and interposed between the inner peripheral surface 11a of the housing 11 with a predetermined crushing allowance.

ガータスプリング１２５は、金属製のコイルスプリングを環状に繋げたものであって、クランクシャフト２に対するシールリップ１２２の緊迫力を補うものである。 The garter spring 125 is formed by connecting metal coil springs in an annular shape, and supplements the tightening force of the seal lip 122 against the crankshaft 2.

パルサーリング１３は、例えば合成樹脂材料又はゴム状弾性材料にフェライト等の磁性体の粉末を混合した複合材で環状に成形され、図２に示されるように、外周面に円周方向所定ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁された多極磁石であって、密封装置本体１２の大気Ｂ側に配置され、内周面１３ｂが、クランクシャフト２の外周面に適当な締め代で圧入嵌着されている。 The pulsar ring 13 is formed into a ring shape with a composite material in which a magnetic powder such as ferrite is mixed with a synthetic resin material or a rubber-like elastic material, for example, and as shown in FIG. This is a multipolar magnet in which S poles and N poles are alternately magnetized, and is arranged on the atmosphere B side of the sealing device main body 12. The inner peripheral surface 13b is press-fitted into the outer peripheral surface of the crankshaft 2 with an appropriate tightening allowance. It is inserted.

また、このパルサーリング１３は、密封装置本体１２側を向いた面１３ｃの内周部が、ダストリップ１２３の先端と近接対向しており、外周部が、密封装置本体１２の外周部（補強環１２１の外周円筒部１２１ａ又は外周シール部１２４）における大気Ｂ側の端部と近接対向している。 Further, the pulsar ring 13 has an inner peripheral portion of the surface 13c facing the sealing device main body 12 facing the tip end of the dust lip 123 in close proximity, and an outer peripheral portion is an outer peripheral portion (reinforcing ring) of the sealing device main body 12. The outer peripheral cylindrical portion 121a of 121 or the outer peripheral seal portion 124) is in close proximity to the end on the atmosphere B side.

磁気センサ１４は、パルサーリング１３の外周における円周方向１箇所に配置され、ハウジング１１に固定されている。そしてこの磁気センサ１４の検出端部１４ａは、パルサーリング１３の外周着磁面１３ａと半径方向に近接対向されている。 The magnetic sensor 14 is arranged at one place in the circumferential direction on the outer periphery of the pulsar ring 13 and is fixed to the housing 11. The detection end 14a of the magnetic sensor 14 is close to and opposed to the outer peripheral magnetized surface 13a of the pulsar ring 13 in the radial direction.

以上の構成を備える密封装置１は、図１に示されるように、密封装置本体１２が、外周シール部１２４においてハウジング１１の内周面１１ａに密接状態に圧入固定され、シールリップ１２２のリップエッジ１２２ａが、クランクシャフト２の外周面と密接摺動することによって、機内Ａ側のエンジンオイル等が大気Ｂ側へ漏洩するのを阻止するものである。また、パルサーリング１３が、クランクシャフト２と一体的に回転することによって、このパルサーリング１３の外周面に着磁されたＮ極とＳ極が、磁気センサ１４の検出端部１４ａの内周側を回転方向へ交互に通過するので、磁気センサ１４は、磁界の変化に対応したパルス信号を発生する。したがって、この出力信号から、クランクシャフト２の回転速度や回転角を検出することができる。 As shown in FIG. 1, the sealing device 1 having the above configuration is configured such that the sealing device body 12 is press-fitted and fixed in close contact with the inner peripheral surface 11 a of the housing 11 at the outer peripheral seal portion 124. When 122a slides in close contact with the outer peripheral surface of the crankshaft 2, it prevents the engine oil or the like on the in-machine A side from leaking to the atmosphere B side. Further, when the pulsar ring 13 rotates integrally with the crankshaft 2, the N pole and the S pole magnetized on the outer peripheral surface of the pulsar ring 13 become the inner peripheral side of the detection end 14 a of the magnetic sensor 14. The magnetic sensor 14 generates a pulse signal corresponding to the change in the magnetic field. Therefore, the rotation speed and rotation angle of the crankshaft 2 can be detected from this output signal.

そして、本発明によれば、パルサーリング１３がゴム状弾性材料又は合成樹脂材料に磁性粉末を混合した複合材のみからなる簡素な構造であるため、従来のように金属製のホルダに焼き付けられたものに比較して製造コストが低減され、かつ軽量化を図ることができる。 According to the present invention, since the pulsar ring 13 has a simple structure made of only a composite material in which a magnetic powder is mixed with a rubber-like elastic material or a synthetic resin material, it is baked on a metal holder as in the prior art. The manufacturing cost can be reduced and the weight can be reduced as compared with the above.

また、このパルサーリング１３はクランクシャフト２の外周面に圧入嵌着されるため、従来のようにクランクシャフト２の後端面とこれに固定される不図示のフライホイールとの間に内周部が挟み込まれる場合に比較して、取付スペースを軸方向に対して縮小することができる。 Further, since this pulsar ring 13 is press-fitted to the outer peripheral surface of the crankshaft 2, an inner peripheral portion is provided between the rear end surface of the crankshaft 2 and a flywheel (not shown) fixed thereto as in the prior art. Compared to the case of being sandwiched, the mounting space can be reduced with respect to the axial direction.

更に、パルサーリング１３の内周部がダストリップ１２３の先端と近接対向し、外周部が、密封装置本体１２の外周部における大気Ｂ側の端部と近接対向されたことによって、密封装置本体１２との間にラビリンスシールが構成されるので、大気Ｂ側からの異物の侵入を有効に防止することができる。 Further, the inner peripheral portion of the pulsar ring 13 is in close proximity to the tip of the dust strip 123 and the outer peripheral portion is in close proximity to the end on the atmosphere B side in the outer peripheral portion of the sealing device main body 12, whereby the sealing device main body 12. Since a labyrinth seal is formed between the two, the entry of foreign matter from the atmosphere B side can be effectively prevented.

なお、パルサーリング１３がゴム状弾性材料に磁性粉末を混合した複合材で成形されたものである場合は、回転速度が上昇するほど、遠心力によってパルサーリング１３が径方向へ引き伸ばされ、外周着磁面１３ａが磁気センサ１４の検出端部１４ａと接近することになるので、パルサーリング１３の外径寸法は、このような遠心力が作用しても磁気センサ１４の検出端部１４ａと接触しないように考慮して設定される。 In the case where the pulsar ring 13 is formed of a composite material in which a rubber-like elastic material is mixed with magnetic powder, the pulsar ring 13 is stretched in the radial direction by centrifugal force as the rotational speed increases, and Since the magnetic surface 13a approaches the detection end 14a of the magnetic sensor 14, the outer diameter of the pulsar ring 13 does not contact the detection end 14a of the magnetic sensor 14 even if such centrifugal force is applied. Is set in consideration.

また、図３に、本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置の形状変更例を示すように、パルサーリング１３の外径寸法を小さくし、これに対応して、磁気センサ１４の検出端部１４ａを図１に示されるものよりも内径側へ延長させた構成とすれば、パルサーリング１３に作用する遠心力を抑えることができるが、この場合、外周着磁面１３ａの円周長さも小さくなることを考慮する必要がある。 In addition, as shown in FIG. 3 showing an example of a shape change of the sealing device with a magnetic encoder according to the present invention, the outer diameter dimension of the pulsar ring 13 is reduced, and the detection end portion 14a of the magnetic sensor 14 is correspondingly changed. If the configuration extended to the inner diameter side than that shown in FIG. 1 can suppress the centrifugal force acting on the pulsar ring 13, in this case, the circumferential length of the outer peripheral magnetized surface 13a is also reduced. Need to be considered.

本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置の好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。1 is a half sectional view showing a preferred embodiment of a sealing device with a magnetic encoder according to the present invention by cutting along a plane passing through an axis. 図１におけるパルサーリングの斜視図である。It is a perspective view of the pulsar ring in FIG. 本発明に係る磁気エンコーダ付き密封装置の形状変更例を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。It is a half sectional view which cuts and shows the example of shape change of the sealing device with a magnetic encoder concerning the present invention by the plane which passes along an axis. 従来の磁気エンコーダ付き密封装置を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。It is a half sectional view showing a conventional sealing device with a magnetic encoder by cutting along a plane passing through an axis.

Explanation of symbols

１エンコーダ付き密封装置
１１ハウジング（静止側部材）
１２密封装置本体
１２１補強環
１２２シールリップ
１２３ダストリップ
１２４外周シール部
１２５ガータスプリング
１３パルサーリング
１４磁気センサ
２クランクシャフト（回転側部材） 1 Sealing device with encoder 11 Housing (stationary member)
12 Sealing device body 121 Reinforcement ring 122 Seal lip 123 Dustrip 124 Outer periphery seal part 125 Garter spring 13 Pulsar ring 14 Magnetic sensor 2 Crankshaft (rotary member)

Claims

A stationary member, a sealing device main body having a seal lip attached to the stationary member and slidably in contact with the rotating member; a pulsar ring rotated integrally with the rotating member; and the stationary member A magnetic sensor attached to a side member for detecting the rotation of the pulsar ring, wherein the pulsar ring is formed in a ring shape with a composite material in which a magnetic powder is mixed with a rubber-like elastic material or a synthetic resin material, and a circumference. A sealing device with a magnetic encoder, characterized in that multipolar magnetization is performed at a predetermined pitch in the direction, and an inner peripheral surface is fitted to the rotating side member.