JP3206066U - センサ内蔵密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定部材と、回転部材との間の空間部をシールすると共に、回転部材の回転検出を、精度よく、且つ、安定的に行う回転検出機能を備えたセンサ内蔵密封装置を提供する。【解決手段】固定部材２と、固定部材２に対して同心回転する回転部材３との間の空間部Ｓをシールするセンサ内蔵密封装置４であって、固定部材２に取付けられる環状のシール部材５と、磁気センサ６１を搭載し、シール部材５に組付けられる電子基板６と、電子基板６をシール部材５との軸方向間に配して一体化する金属環７とを含み、シール部材５は、固定部材２に嵌合される円筒部５２及び円筒部５２の一端部５２ａより径方向に延設された板状円輪部５３を備えた芯金５１と、板状円輪部５３に固着された弾性体製のシールリップ部５４とからなり、シール部材５が固定部材２に取付けられた状態では、シールリップ部５４が回転部材３の周面に弾性摺接可能とされると共に、磁気センサ６１が回転部材３に嵌合された磁気エンコーダ１１に対向し得るよう構成されている。【選択図】図１

Description

本考案は、固定部材と、該固定部材に対して同心回転する回転部材との間の空間部をシールするセンサ内蔵密封装置であって、モータ（例えば、ブラシレスモータ）における回転軸や、自動車の回転軸の回転速度或いは回転角度等を検出する機能を持ったセンサ内蔵密封装置に関する。

モータの回転検出、特に角度検出装置として、例えば、レゾルバが挙げられる。このレゾルバは、多数のコイルが組込まれているため嵩高く、また、金属材料を中心に構成されているため、重量が大である。そして、シール機能を備えていないため、密封装置とは別に設置するためのスペースを必要とする。また、インホイールモータや、ＨＶモータ等の自動車用モータや、他の産業機械であって塵埃等で汚れやすい環境で使用されるモータ、或いは、自動車の車輪懸架部等において、その回転部分の回転検出を行う装置としては、シール機能を備えた回転検出装置が用いられている。特許文献１〜６には、自動車の車輪懸架部における軸受装置に組込まれ、軸受空間を密封する機能を備えた回転検出装置が記載されている。これらは、いずれも固定部材（外輪）に嵌合される芯金やカバー等の環状支持体と、該支持体の一周縁部に固着されて回転部材（内輪）に弾性摺接するシールリップ部と、前記支持体の軸受空間側に組付けられた磁気センサとを備えている。即ち、シールリップ部の回転部材に対する弾性摺接によって軸受空間を密封すると共に、回転部材に固定された磁気エンコーダの回転に伴う磁気変化を、磁気センサによって検出し得るよう構成されている。また、特許文献７には、前記と同様に軸受装置に組込まれるものであって、密封装置とは別に設けられる絶対位置（角度）を検出する回転検出装置が記載されている。

特開平１１−２３５９７号公報 特開２００８−１９６５９８号公報 特開２００９−２３８５号公報 特開２００８−１０７１７７号公報 特開２００８−１６２５６９号公報 特開２００１−５６２３６号公報 特開２００８−１４５２８４号公報

ところで、特許文献１〜３に記載された回転検出装置は、いずれも、回転部材の回転速度を検出するものであって、磁気センサが樹脂モールドされた状態で前記支持体に組付けられているため、磁気センサの組付けに多くの工数を必要とすることが予想される。また、限られたスペースに組付けるために、設計上の難しさがあることは否めず、場合によっては、モールド樹脂の一部が支持体から食み出すような構造も取らざるを得ず、装置が大がかりとなることも予想される。さらに、磁気センサは、モールド樹脂によって保持されているため、使用中にモールド樹脂の熱膨張によって磁気センサが変位し、これによって、磁気センサと磁気エンコーダとのエアギャップが変化し、検出精度が不安定になることも予想される。

また、特許文献４，５に記載された回転検出装置は、回転部材の回転速度の他、回転部材（車輪支持用ハブユニット）に加わる荷重の大きさを検出するものであって、磁気センサが合成樹脂製のホルダ内に保持されている。このホルダによる磁気センサの保持が、樹脂モールドによるものか、樹脂の成型体に組付けることによるものかは定かでないが、いずれにしても、樹脂の熱膨張に伴う磁気センサと磁気エンコーダとのエアギャップが変化し、検出精度が不安定になることが予想される。

さらに、特許文献６に記載された回転検出装置においては、固定部材にシールリップ部を有する補強環（芯金）を介して、或いは、固定部材に直接、磁気センサが設置されており、磁気センサがシールリップ部によるシール対象空間（軸受空間）内に臨んでいない。そのため、シールリップ部が磁気センサの検出部の塵埃等による汚染を防止する機能までも有するものではない。

特許文献７に記載された回転検出装置は、密封装置とは別に、しかも、シール対象の軸受空間の外側に設けられて、回転部材の絶対位置（角度）を検出するよう構成されている。そのため、当該回転検出装置は、密封装置とは別に組付ける煩わしさがあると共に、磁気センサ及び磁気エンコーダが、密封装置による防汚機能を享受し得ず、その検出性能の信頼性が経時的に低下する懸念があることは否めなかった。

本考案は、前記に鑑みなされたもので、極めてコンパクトな構成でありながら、固定部材と、該固定部材に対して同心回転する回転部材との間の空間部をシールすると共に、回転部材の絶対角度等の回転検出を、精度よく、且つ、安定的に行うことができる回転検出機能を備えたセンサ内蔵密封装置を提供することを目的としている。

本考案に係るセンサ内蔵密封装置は、固定部材と、該固定部材に対して同心回転する回転部材との間の空間部をシールするセンサ内蔵密封装置であって、前記固定部材に取付けられる環状のシール部材と、磁気センサを搭載し、前記シール部材に組付けられる電子基板と、前記電子基板を前記シール部材との軸方向間に配して一体化する金属環とを含み、前記シール部材は、前記固定部材に嵌合される円筒部及び該円筒部の一端部より径方向に延設された板状円輪部を備えた芯金と、前記板状円輪部に固着された弾性体製のシールリップ部とからなり、前記シール部材が前記固定部材に取付けられた状態では、前記シールリップ部が前記回転部材の周面に弾性摺接可能とされると共に、前記磁気センサが前記回転部材に嵌合された磁気エンコーダに対向し得るよう構成されていることを特徴とする。

本考案に係るセンサ内蔵密封装置は、シール部材と、磁気センサを搭載する電子基板と、金属環とが一体化されて構成されるから極めてコンパクトである。そして、シール部材を構成するシールリップ部が回転部材の周面に弾性摺接するから、固定部材と回転部材との間の空間部が密封され、前記空間部へのダストの侵入が防止される。この場合、電子基板及び磁気エンコーダを前記空間部側に配置すれば、電子基板及び磁気エンコーダのダストによる汚染も防止される。また、電子基板は、金属環によって、シール部材との軸方向間の所定位置に位置付けられるから、特に、回転部材に嵌合された磁気エンコーダとにより回転部材の回転検出装置を構成するようにすれば、磁気センサと磁気エンコーダとの所期のエアギャップが確保及び安定的に維持される。これによって、精度の高い磁気信号の検出がなされ、回転部材の回転検出（回転速度検出、回転角検出等）が精度良くなされる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記電子基板を保持する環状の樹脂製ソケットをさらに備え、該樹脂ソケットは前記シール部材と前記金属環との軸方向間に配された状態で前記金属環に一体とされ、前記電子基板は当該樹脂ソケットを介して前記シール部材に組付けられているようにしても良い。
これによれば、金属環と樹脂ソケットとによって、電子基板を所定の位置により的確に位置づけ保持することができる。特に、樹脂ソケットの熱膨張を金属環が阻止し、電子基板が所定の位置に安定的に保持される。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記電子基板は、その板面が、前記シール部材における前記芯金の板状円輪部に垂直で、且つ、当該板状円輪部の径方向に直交する方向に沿うように組付けられているようにしても良い。
これによれば、電子基板を、限られたスペースの中にコンパクトに収納でき、しかも、前記回転検出装置を構成した場合、磁気センサと磁気エンコーダとの所期のエアギャップがより確実に確保される。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記金属環が、板状円輪部を含むものとしても良い。
これによれば、板状円輪部によって、電子基板が、シール部材との軸方向間の所定位置により的確に位置付けられる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記金属環が、前記板状円輪部の一周縁部に連なり、前記芯金の円筒部に嵌合される円筒部を有しているものとしても良い。
これによれば、金属環の円筒部が、芯金の円筒部に嵌合されることにより、シール部材と金属環との一体化が簡易になされる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記金属環の前記板状円輪部に、前記電子基板の位置決め構造部が設けられているようにしても良い。
これによれば、位置決め構造部によって、金属環に対する電子基板の位置が的確に決められる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記電子基板には、前記位置決め構造部に対応する位置合わせ構造部が設けられているものとしても良い。
これによれば、電子基板に位置合わせ構造部が設けられることにより、電子基板の前記金属環に対する位置がより的確に決められる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、複数の前記電子基板が前記シール部材に組付けられ、各電子基板の前記磁気センサがシール部材の周方向に関して所定の位相差をもって位置付けられているものとしても良い。
これによれば、複数の電子基板の各磁気センサが、周方向に関して所定の位相差をもって位置付けられているので、回転部材の絶対角度検出が的確になされる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、複数の前記電子基板が、前記樹脂ソケットを介して前記シール部材に組付けられ、各電子基板の前記磁気センサがシール部材の周方向に関して所定の位相差をもって位置付けられているものとしても良い。
これによれば、樹脂ソケットによって、磁気センサがシール部材の周方向に関して所定の位相差をもって位置付けられるから、磁気センサの安定した位置づけがなされ、回転部材の絶対角度検出が的確になされる。
この場合、前記シール部材と金属環との間に、前記複数の電子基板間を繋ぐ電気配線を収容する空所が設けられているようにしても良い。
これによれば、複数の電子基板を繋ぐ電気配線がシール部材と金属環との間の空所に収容されるから、装置がコンパクト化されると共に、配線部分が当該回転検出装置を固体部材に取付ける際に邪魔になることがない。
さらに、前記樹脂ソケットに、前記複数の電子基板間を繋ぐ電気配線を収容する段部若しくは溝部が設けられているようにしても良い。
これによれば、樹脂ソケットに段部若しくは溝部を設けることによって、前記電気配線を収容する空所の確保が効果的になされる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記金属環が磁性体金属からなるものであっても良い。
これによれば、外部磁界の影響が金属環によって遮断され、特にモータに適用する場合は、磁気センサがモータの磁気的構成部分からの磁気的影響を受け難くなる。

本考案のセンサ内蔵密封装置において、前記磁気センサが、前記回転部材に嵌合された磁気エンコーダとにより回転部材の回転検出装置を構成するようにしても良い。
これによれば、回転部材の回転検出が、より的確且つ精度良くなされ、信頼性の高い回転検出装置が得られる。

本考案のセンサ内蔵密封装置によれば、極めてコンパクトな構成でありながら、固定部材と、該固定部材に対して同心回転する回転部材との間の空間部をシールすると共に、回転部材の絶対角度等の回転検出を、精度よく、且つ、安定的に行うことができる。

本考案に係るセンサ内蔵密封装置の一実施形態を示し、モータに装着された状態を概略的に示す部分破断縦断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、同実施形態の回転検出装置を構成する各部材の平面図を示し、（ａ）はシール部材を、（ｂ）は樹脂ソケットを、（ｃ）は金属環をそれぞれ示す。 同実施形態のセンサ内蔵密封装置の分解図であり、図２（ａ）のＸ−Ｘ線矢視部、図２（ｂ）のＹ−Ｙ線矢視部、及び図２（ｃ）のＺ−Ｚ線矢視部にそれぞれ対応する断面で示している。 同実施形態のセンサ内蔵密封装置と組合わさって回転検出装置を構成する磁気エンコーダの一形態を示す模式的部分破断斜視図である。 同磁気エンコーダによる磁束密度の変化を同実施形態のセンサ内蔵密封装置によって検出した結果示す波形図である。 本考案に係るセンサ内蔵密封装置の他の実施形態を示す図１と同様図である。

以下に本考案の実施の形態について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本考案に係るセンサ内蔵密封装置の一実施形態であって、モータ（ブラシレスモータ）１に装着された状態を示している。図示のモータ１は、固定部材としてのハウジング２と、該ハウジング２に対して同心回転（回転軸心Ｌの回りに回転）可能に支持された回転軸（回転部材）３とを備えている。図１はモータの一部を示し、その左側には、図示を省略する磁気的構成部分を含むモータの主要部が配置されている。本実施形態のセンサ内蔵密封装置４は、ハウジング２と回転軸３との間の空間部Ｓの前記回転軸心Ｌに沿った一端部に装着されている。そして、本実施形態のセンサ内蔵密封装置４は、ハウジング２に取付けられる環状のシール部材５と、磁気センサ６１を搭載し、シール部材５に組付けられる電子基板６と、電子基板６をシール部材５との軸方向（回転軸心Ｌに沿った方向）間に配して一体化する金属環７と、電子基板６を保持する環状の樹脂製ソケット８とを含む。シール部材５は、ハウジング２に嵌合される芯金５１と、芯金５１に固着された弾性体製のシールリップ部５４とからなる。図例の芯金５１は磁性体金属からなり、ハウジング２の内径部２ａに嵌合される円筒部（以下、芯金円筒部と言う）５２と、芯金円筒部５２の一端部５２ａより径方向内向きに延設された板状円輪部（以下、芯金円輪部と言う）５３を備えている。シールリップ部５４は、芯金円輪部５３の延出端部５３ａに固着されている。芯金５１の芯金円輪部５３には電子基板６用の後記する電気配線を挿通するための透孔５３ｂが形成されている。

シールリップ部５４は、図例では二股状とされ、リップ基部５４０に一体に設けられている。リップ基部５４０は、芯金円筒部５２の一端部５２ａから、芯金円輪部５３における空間部Ｓとは反対側（外側）の面を覆い、延出端部５３ａを回り込んで空間部Ｓ側（内側）の面に至るよう芯金円輪部５３に固着されている。シールリップ部５４はリップ基部５４０における延出端部５３ａに対応する部分より求心側（回転軸心Ｌ側）に突出するよう設けられている。シールリップ部５４及びリップ基部５４０は、ゴム材からなり、芯金５１の前記部位に加硫一体に成型され、シール部材５がハウジング２に前記のように嵌合された状態では、二股状のシールリップ部５４が共に回転軸３の周面に弾接するように形成されている。また、リップ基部５４０における芯金円筒部５２の一端部５２ａに対応する部分は外径方向に若干突出する環状突部５４１とされ、この環状突部５４１は、シール部材５がハウジング２に嵌合された状態で、ハウジング２の内径部２ａと芯金円筒部５２の一端部５２ａとの間に圧縮状態で介在される。さらに、リップ基部５４０は、延出端部５３ａから芯金円輪部５３の内側面に至る回り込み部５４２を有し、この回り込み部５４２に後記するように樹脂製ソケット８が当接するように構成されている。さらにまた、リップ基部５４０には、前記電気配線を挿通するための透孔５３ｂの開口縁部を覆うと共に、電気配線を芯金円輪部５３の外側に導出ガイドするためのガイド筒部５４３が同外側に突出するよう設けられている。
なお、シールリップ部５４は、図例のような二股状の形状に限らず、回転軸３の周面に弾接するものであれば、他の形状であっても良い。

金属環７は、磁性体金属からなり、板状円輪部（以下、金属環円輪部と言う）７１と、この金属環円輪部７１の一周縁部（外周縁部）に連なり、芯金円筒部５２の内径部に圧入嵌合される円筒部（以下、金属環円筒部と言う）７２を有している。金属環円筒部７２の芯金円筒部５２に対する嵌合は、金属環円輪部７１が空間部Ｓ側に向くようになされる。金属環円輪部７１の内周縁部には、電子基板６の位置決め構造部としての切欠７１ａが周方向に９０°の位相差をもって２箇所に形成されている。また、金属環円輪部７１には、後記する樹脂製ソケット８をビス８５によって固定するためのビス孔７１ｂが周方向４箇所に等間隔で形成されている。

樹脂製ソケット８は、合成樹脂による環状の成型体からなり、シール部材５と、金属環７との軸方向（軸心Ｌ１に沿った方向）間に配され、これらと一体化される。樹脂製ソケット８は、環状の本体部８１と、この本体部８１に連続して鍔状に径大化する大径部８２とからなり、本体部８１の外周部と大径部８２との間に段部８３が形成されている。また、本体部８１には、金属環円輪部７１の４箇所のビス孔７１ｂ…に対応する位置に、雌ねじ部材８４…がインサート成型によって一体に設けられている。従って、ビス８５を、金属環円輪部７１のビス孔７１ｂ…に挿通し、この雌ねじ部材８４…に螺合することによって、金属環７と樹脂製ソケット８とを一体に固定することができる。本体部８１には、２枚の電子基板６を保持するための位置決め構造部としての保持部８６，８６が、周方向に９０°の位相差をもって２箇所に形成されている。この２箇所の保持部８６，８６は、本体部８１から大径部８２にかけて溝状に凹設された凹所８６０，８６０に形成されている。この２箇所の保持部８６，８６は、金属環７と樹脂製ソケット８とがビス８５…によって一体に固定されたときには、金属環円輪部７１に形成された２箇所の切欠７１ａ，７１ａにそれぞれ整合するように形成されている。図例では、保持部８６，８６を形成する凹所８６０，８６０の径方向両側部分（内径側部分及び外径側部分）が開放されているが、当該径方向両側部分のどちらか一方または両側が、樹脂製ソケット８を構成する樹脂によって閉じられた構造とされていても良い。

保持部８６は、長方形板状の電子基板６を所定の位置に保持し得るよう形成されている。具体的には、保持部８６は、凹所８６０の対向する両壁部に形成された保持溝８６ａ，８６ａと、凹所８６０の底部に形成された段部８６ｂとによって構成される。保持溝８６ａ，８６ａは、電子基板６の短手方向に沿った両短辺部６ａ，６ａを樹脂製ソケット８に対して垂直に、即ち、軸心Ｌ１に平行に挿入し得るよう形成される。保持溝８６ａ，８６ａの長さは、電子基板６の両短辺部６ａ，６ａの長さと略同じとされる。また、段部８６ｂは電子基板６の長手方向に沿った一長辺部６ｂが当接し得るように形成される。そして、図例の電子基板６においては、磁気センサ６１が、電子基板６の長手方向中央部に搭載されている。電子基板６が保持部８６に保持された状態では、電子基板６の板面が、シール部材５における芯金円輪部５３に垂直で且つ芯金円輪部５３の径方向に直交する方向に沿うように組み付けられており、電子基板６の長手方向中央部と樹脂製ソケット８の軸心Ｌ１を結ぶ最短線に対して、電子基板６の長手方向に沿った板面が垂直になるように保持部８６の保持溝８６ａ，８６ａ及び段部８６ｂの位置関係が設定される。さらに、２箇所の凹所８６０，８６０の一方の底部には、電子基板６に結線される後記する電気配線９を係止し、ガイド筒部５４３を経て外側に導出ガイドための切欠部８７が形成されている。保持部８６は、電子基板６の樹脂製ソケット８に対する相対位置を位置決めるための位置決め構造部であって、電子基板６の両短辺部６ａ，６ａ及び一長辺部６ｂは、この樹脂製ソケット８における位置決め構造部に対応する位置合わせ構造部とされる。従って、両短辺部６ａ，６ａ及び一長辺部６ｂにはプリント配線等がなされず、さらには、この部分が他の部分より薄肉に形成されていることが望ましい。

図例の電子基板６は、前述のとおり長方形板状体からなり、その片面（表面）の長手方向中央部に磁気センサ６１が搭載されている。また、長手方向に沿った他長辺部６ｃの中央部には、位置合わせ構造部としての突片部６ｄがその板面と同一面をなすように形成されている。この突片部６ｄの幅は、金属環円輪部７１に形成された切欠７１ａの幅と略同じに、また、突片部６ｄの厚み（電子基板６の厚み）は、切欠７１ａの切欠深さと略同じとされている。また、電子基板６の反対面には、電子基板６に搭載される磁気センサ６１を含む電子機器に対する電源供給或いは信号導出用の電気配線９，１０が接続される接続端子６２が設けられている。

前記のような各構成部材によって構成されるセンサ内蔵密封装置４を組立てる要領について説明する。先ず、２個の電子基板６の一方の電子基板６の接続端子６２に電気配線９を接続し、この電子基板６の接続端子６２と他方の電子基板６の接続端子６２とを別の電気配線１０で接続する。一方の電子基板６を、樹脂製ソケット８の一方の保持部８６（切欠部８７が形成されている側）に、前記のように両短辺部６ａ，６ａを保持溝８６ａ，８６ａに挿通させると共に、一長辺部６ｂを段部８６ｂに当接させることによって保持させる。また、電気配線１０を本体部８１の段部８３に沿わせるようにして、他方の電子基板６を他方の保持部８６に位置付け、同様に保持部８６に保持させ、電気配線９を、切欠部８７に係止させておく。この状態で、金属環７を樹脂製ソケット８の本体部８１側に位置付け、各電子基板６の突片部６ｄに切欠７１ａを整合させ、両者を嵌め合せた上で、ビス８５によって金属環７を樹脂製ソケット８に固定する。電子基板６の突片部６ｄの切欠７１ａに対する嵌め合せによって、電子基板６の金属環７に対する相対位置の位置決めがなされる。即ち、切欠７１ａが電子基板６の位置決め構造部とされ、突片部６ｄがこの位置決め構造部に対応する位置合わせ構造部とされる。

次いで、電気配線９をシール部材５の内側よりガイド筒部５４３に挿通して外側に導出させた上で、金属環円筒部７２を、樹脂製ソケット８の大径部８２がシール基部２４０の回り込み部５４２に当接するように、シール部材５の芯金円筒部５２に圧入嵌合させる。これによってセンサ内蔵密封装置４の組立が完了する。この状態で、樹脂製ソケット８の段部８３、芯金円筒部５２、金属環円輪部７１及び金属環円筒部７２で囲まれる空所が電気配線９，１０を収容する空所５０とされる。電気配線９，１０の太さはガイド筒部５４３の内径と同じかやや大とされ、ガイド筒部５４３に弾性的に挿通し得る太さである。従って、ガイド筒部５４３の内面の電気配線９の周面に対する弾性接触により、ガイド筒部５４３が実質的に閉塞され、これによって外部からのガイド筒部５４３を通じた塵埃等の侵入が防止される。

このように組立てられたセンサ内蔵密封装置４においては、環状のシール部材５、環状の樹脂製ソケット８及び金属環７は、軸心Ｌ１を共通の軸心として同心状に一体化される。電子基板６が保持部８６によって樹脂製ソケット８に対する所定の相対位置に位置決め保持されていることにより、電子基板６は、その板面がシール部材５の芯金円輪部５３に対して垂直状態に維持される。加えて、芯金円輪部５３の径方向に直交する方向に沿うように、電子基板６の長手方向中央部と前記軸心Ｌ１とを結ぶ最短線と電子基板６の長手方向に沿った板面とが直交することにより、電子基板６が円輪状の限られたスペースに、コンパクトに、しかも所期の位置に確実に位置決め保持される。但し、磁気センサ６１が、電子基板６の長手方向中央部にない場合は、磁気センサ６１の位置と軸心Ｌ１とを結ぶ最短線と電子基板６の長手方向に沿った板面とが直交するように構成することが望ましい。また、電子基板６が正方形である場合でも、その板面を芯金円輪部５３に対して垂直状態にし、また、磁気センサ６１の位置と軸心Ｌ１とを結ぶ最短線と電子基板６の板面とが直交するように構成することによって、電子基板６の樹脂製ソケットに対する位置付けを同様に行うようにすることができる。
なお、電子基板６の金属環７或いは樹脂製ソケット８に対する相対位置がこのように定まることにより、後記する回転検出が精度良くなされるが、金属環円筒部７２と芯金円筒部５２との嵌合部に両者の周方向の相対位置を決める手段を設けても良い。例えば、金属環円筒部７２と芯金円筒部５２との嵌合部のいずれか一方に、軸心Ｌ１に沿った方向のスリットを設け、他方にこのスリットに嵌り込んでスリットに対して相対摺動可能な突起或いは突条を設けることも可能である。

前記のように構成されるセンサ内蔵密封装置４は、前述したように、シール部材５、樹脂製ソケット８、金属環７及び電子基板６によって、簡易に組立てられる。電子基板６は、前記のような位置決め構造部及び位置合わせ構造部によって、シール部材５の所定の位置に安定的に位置決め保持される。そして、このセンサ内蔵密封装置４は、図１に示すように芯金円筒部５２をハウジング２の内径部２ａに圧入嵌合することによって、モータ１の所定部位に装着される。この装着状態では、前記各構成部材に共通の軸心Ｌ１と回転軸３の回転軸心Ｌとは同心状態とされ、シールリップ部５４が回転軸３の周面に弾接し、回転軸３が回転する際は、当該周面に弾性摺接する。また、環状突部５４１が、ハウジング２の内径部２ａと芯金円筒部５２の一端部５２ａとの間に圧縮状態で介在される。これらによって、モータ１の空間部Ｓの一端側がシールされ、この一端側から空間部Ｓ内及び当該センサ内蔵密封装置４への塵埃等の侵入が防止される。加えて、本実施形態の場合、芯金円筒部５２の一端部５２ａと、内径部２ａとの間に、ゴム材からなる環状突部５４１が圧縮された状態で介在するから、金属同士の嵌合部への水の浸入が環状突部５４１によって、より完全に阻止され、この両者の嵌合分の発錆の懸念もない。さらに、シールリップ部５４のシール機能によって、回転軸３に嵌合一体とされた磁気エンコーダ１１に対する塵埃によるアタックも防止される。

また、芯金５１及び金属環７が、共に磁性体金属からなるから、芯金５１及び金属環７によって囲まれた部位に配置される磁気センサ６１に対する外部磁界の影響が遮断される。特に、モータ１の空間部Ｓ内には磁気的構成部分が配設されており、空間部Ｓ側に位置する金属環７が磁性体金属からなることにより、磁気センサ６１に対するモータの磁気的構成部分による影響も受け難くなる。従って、後記するように、磁気センサ６１による磁気エンコーダ１１の回転に伴う磁気変化の検出が、安定的に精度良くなされる。さらに、樹脂製ソケット８と金属環７との一体化によって、電子基板６が両者の間により安定的に保持されるが、加えて、熱膨張の大きい樹脂製ソケット８の熱膨張によるずれを、熱膨張の小さい金属環７が阻止して、この安定的な保持がより効果的に発揮される。しかも、本実施形態のように、位置決め構成部としての切欠７１ａ、及びこれに対応する位置合わせ構造部としての突片部６ｄが、金属環７及び電子基板６のそれぞれに設けられている場合は、このような熱膨張の影響をより効果的に回避することができる。

回転軸３の周体には環状の磁気エンコーダ１１が嵌合一体とされており、当該センサ内蔵密封装置４の所定位置への装着状態では、各電子基板６の磁気センサ６１が、所定のエアギャップをもって、磁気エンコーダ１１に径方向で対向し、且つ、回転軸心Ｌに向くように位置付けられる。これによって、電子基板６に搭載される磁気センサ６１と、磁気エンコーダ１１とにより、回転軸３の回転検出装置１２が構成される。磁気エンコーダ１１は、２極の磁気エンコーダであって、図４にも示すように、金属補強環１１ａの外周部に環状のゴム磁石１１ｂが一体とされて構成される。図例のゴム磁石１１ｂは、磁性粉を混練した未加硫のゴム材を、金属補強環１１ａの外周面に加硫成型によって一体とし、その表面にＮ極域とＳ極域とをそれぞれ周方向に１８０°の範囲で、それぞれ１領域ずつ着磁形成して得られる。磁気センサ６１と磁気エンコーダ１１とにより構成される図例の回転検出装置１２は、回転軸３の絶対角度検出機能を備える。

この絶対角度検出機能の原理について、図５も参照して簡単に説明する。即ち、この回転検出装置１２においては、回転側としての回転軸３の回転軸心Ｌ回りの回転に伴う磁気エンコーダ１１の磁気変化（磁束密度の変化）を２個の磁気センサ６１によってアナログ的に検出する。各２個の磁気センサ６１による磁束密度の検出値は、それぞれが図５に示すように、略完全で、互いに９０°の位相差をもった正弦曲線を描く。従って、検出時での磁束密度と図５に基づく２つの磁束密度のアナログ値とから演算等の処理をすることによって、回転軸３の原点位置に対する絶対回転位置（絶対角度）を算出することができる。この場合、２極の磁気エンコーダ１１による磁気変化は、図５に示すように略完全な正弦曲線を描くので、アナログ値が安定し、回転軸３の絶対角度が極めて精度良く算出される。

図６は、本考案に係るセンサ内蔵密封装置の他の実施形態を示している。本実施形態のセンサ内蔵密封装置４Ａは、前記実施形態における樹脂製ソケット８を介さずに電子基板６をシール部材５に組付けた例を示している。本実施形態のセンサ内蔵密封装置４Ａにおいても、シール部材５及び金属環７は前記実施形態と同様に構成され、シール部材５の芯金５１に対して金属環７が図６に示すような嵌合関係で回転軸心Ｌに沿った方向に一体化されている。そして、前記と同様に、電子基板６における位置わせ構造部としての突片部６ｄが金属環円輪部７１に形成された切欠７１ａが嵌め合わされて、金属環７と電子基板６との相対位置が決められる。一方、シール部材５におけるリップ基部５４０の回り込み部５４２には、電子基板６の一長辺部６ｂが嵌り込み得る凹部５４２ａが形成されている。突片部６ｄの切欠７１ａに対する嵌め合わせ、及び、一長辺部６ｂの凹部５４２ａに対する嵌り込みによって、電子基板６がシール部材５に対する所定の位置に位置決め保持される。

本実施形態の場合、電子基板６の他長辺部６ｃ（図３参照）にその長手方向に沿って複数の突片部６ｄを設け、金属環円輪部７１において、この複数の突片部６ｄに対応する位置に、これら突片部６ｄを嵌合し得る透孔（不図示）を設けても良い。この透孔に対する突片部６ｄの嵌合によって、金属環７と電子基板６との所定の相対位置を決めることができる。また、電子基板６の一長辺部６ｂに複数の突部（不図示）を設け、リップ基部５４０の回り込み部５４２には、これら複数の突部に対応する位置に、これら複数の突部が嵌り込み得る複数の凹部を設けても良い。この凹部に対する突部の嵌り込みによって、シール部材５と電子基板６との所定の相対位置を決めることができる。さらに、回り込み部５４２に凹部を設けず、回り込み部５４２に突部を押し付けることによってその表面を弾性的に凹ませ、同様の相対位置の位置決めを行うようにしても良い。この実施形態では、芯金５１と金属環７とによって囲まれる空間が電気配線９，１０を収容する空所５０とされる。
その他の構成は前記の実施形態と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。

なお、前記の各実施形態では、回転検出装置１２が回転軸３の絶対角度検出機能を備えたものとしたが、回転軸３の回転速度を検出するものであっても良い。また、磁気センサ６１を搭載する電子基板６が２個である例について述べたが、１個或いは３個以上の複数であっても良い。磁気エンコーダ１１も、２極の磁気エンコーダに限らず、多数のＮ極及びＳ極が周方向に交互に着磁された多極磁気エンコーダであっても良い。さらに、磁気エンコーダ１１としては、例示のように金属補強環１１ａとゴム磁石１１ｂが一体とされたものに限らず、プラスチック磁石や、焼結体磁石によって構成されるものであっても良い。さらにまた、金属環７と電子基板６との相対的な位置決め機構は例示のものに限らず、例えば、金属環７に突起を設け、電子基板６にこの突起を嵌合し得る切欠、或いは透孔を設けるようにしても良い。加えて、金属環７として金属環円輪部７１及び金属環円筒部７２を備えたものを例示したが、金属環円輪部７１のみで構成されるものとし、芯金５１に対する一体化は、円筒部同士の嵌合以外の方法（例えば、スポット溶接や接着等）によって行うようにしても良い。そして、実施形態では本考案に係るセンサ内蔵密封装置をモータに適用した例について述べたが、例えば、自動車の車輪懸架部における軸受装置や、その他の産業機械における回転部分の、回転検出機能が求められるシール部にも適用可能である。さらに加えて、実施形態では固定部材が外側に、回転部材が内側に、それぞれが同心的に位置する例について述べたが、固定部材が内側に、回転部材が外側に、それぞれが同心的に位置する場合でも良い。この場合には、内側の固定部材にセンサ内蔵密封装置が組付けられ、外側の回転部材に磁気エンコーダが取付けられることになる。また、電子基板６は、その板面が、シール部材における芯金円輪部に垂直で且つ芯金円輪部の径方向に直交する方向に沿うように設けられ、磁気センサは外径側に位置する磁気エンコーダに対向するように設けられることになる。

２ ハウジング（固定部材）
３ 回転軸（回転部材）
４，４Ａ センサ内蔵密封装置
５ シール部材
５０ 空所
５１ 芯金
５２ 芯金円筒部（円筒部）
５２ａ 一端部
５３ 芯金円輪部（板状円輪部）
６ 電子基板
６ｄ 突片部（位置合わせ構造部）
６１ 磁気センサ
７ 金属環
７１ 金属環円輪部（板状円輪部）
７１ａ 切欠（位置決め構造部）
７２ 金属環円筒部（円筒部）
８ 樹脂製ソケット
８３ 段部
９，１０ 電気配線
１２ 回転検出装置
Ｓ 空間部
Ｌ 回転軸心
Ｌ１ 軸心

Claims (13)

1. 固定部材と、該固定部材に対して同心回転する回転部材との間の空間部をシールするセンサ内蔵密封装置であって、
   前記固定部材に取付けられる環状のシール部材と、
   磁気センサを搭載し、前記シール部材に組付けられる電子基板と、
   前記電子基板を前記シール部材との軸方向間に配して一体化する金属環とを含み、
   前記シール部材は、前記固定部材に嵌合される円筒部及び該円筒部の一端部より径方向に延設された板状円輪部を備えた芯金と、前記板状円輪部に固着された弾性体製のシールリップ部とからなり、
   前記シール部材が前記固定部材に取付けられた状態では、前記シールリップ部が前記回転部材の周面に弾性摺接可能とされると共に、前記磁気センサが前記回転部材に嵌合された磁気エンコーダに対向し得るよう構成されていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
2. 請求項１に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   前記電子基板を保持する環状の樹脂製ソケットをさらに備え、該樹脂ソケットは前記シール部材と前記金属環との軸方向間に配された状態で前記金属環に一体とされ、前記電子基板は当該樹脂ソケットを介して前記シール部材に組付けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   前記電子基板は、その板面が、前記シール部材における前記芯金の板状円輪部に垂直で、且つ、当該板状円輪部の径方向に直交する方向に沿うように組付けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   前記金属環が、板状円輪部を含むことを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
5. 請求項４に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   前記金属環が、前記板状円輪部の一周縁部に連なり、前記芯金の円筒部に嵌合される円筒部を有していることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   前記金属環の前記板状円輪部に、前記電子基板の位置決め構造部が設けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
7. 請求項６に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   前記電子基板には、前記位置決め構造部に対応する位置合わせ構造部が設けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
8. 請求項１に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   複数の前記電子基板が前記シール部材に組付けられ、各電子基板の前記磁気センサがシール部材の周方向に関して所定の位相差をもって位置付けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
9. 請求項２に記載のセンサ内蔵密封装置において、
   複数の前記電子基板が、前記樹脂ソケットを介して前記シール部材に組付けられ、各電子基板の前記磁気センサがシール部材の周方向に関して所定の位相差をもって位置付けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
10. 請求項８又は請求項９に記載のセンサ内蔵密封装置において、
    前記シール部材と金属環との間に、前記複数の電子基板間を繋ぐ電気配線を収容する空所が設けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
11. 請求項９に記載のセンサ内蔵密封装置において、
    前記樹脂ソケットに、前記複数の電子基板間を繋ぐ電気配線を収容する段部若しくは溝部が設けられていることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
12. 請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のセンサ内蔵密封装置において、
    前記金属環が磁性体金属からなることを特徴とするセンサ内蔵密封装置。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載のセンサ内蔵密封装置において、
    前記磁気センサが、前記回転部材に嵌合された磁気エンコーダとにより回転部材の回転検出装置を構成することを特徴とするセンサ内蔵密封装置。

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