JP4336984B2 - 磁気式ロータリエンコーダのパルサーリング - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械等において、回転体の回転角や回転数を検出する磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングに関するものである。

磁気式ロータリエンコーダの典型的な従来技術としては、下記の特許文献に記載されたようなものが知られている。
特開２００３−３５７１８ 特開２０００−３８２１

図７及び図８は、特許文献１に記載された従来技術による磁気式ロータリエンコーダを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図９は、特許文献２に記載された従来技術による磁気式ロータリエンコーダを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

これら図７、図８あるいは図９に示される磁気式ロータリエンコーダは、回転計測対象の回転体（例えば軸受ユニットの内輪）１２０に取り付けられるパルサーリング１００と、このパルサーリング１００に対向配置された磁気センサ１１０からなる。

パルサーリング１００は、回転体１２０に装着され磁性体金属で製作された環状のホルダ１０１と、このホルダ１０１の円盤部１０１ａに一体的に設けられたパルサー本体１０２からなる。パルサー本体１０２は、ゴム状弾性材料にフェライト粉末を混入した磁性ゴム材料で成形されたものであって、Ｎ極とＳ極が円周方向交互に着磁されている。そして、磁気センサ１１０は、このパルサー本体１０２に軸方向に近接対向させた状態で、不図示の非回転のハウジングに取り付けられている。

図７及び図８に示される従来技術においては、ホルダ１０１は、パルサー本体１０２が設けられた円盤部１０１ａと、その外周から延び回転体１２０よりも大径に形成された外周筒部１０１ｂと、この外周筒部１０１ｂより小径であって回転体１２０の外周面に圧入により取り付けられる取付筒部１０１ｃと、この取付筒部１０１ｃと外周筒部１０１ｂの間に形成された中間部１０１ｄからなる。また、図７のものは、パルサー本体１０２の外周部が、ホルダ１０１における外周筒部１０１ｂ側まで延びて外周筒部１０２ａを形成している点で、図８と異なっている。

一方、図９に示される従来技術においては、ホルダ１０１は、パルサー本体１０２が設けられた円盤部１０１ａと、その背面側へ折り返された背面鍔部１０１ｅと、そこから円筒状に延びて、回転体１２０の外周面に圧入により取り付けられる取付筒部１０１ｃからなる。

この種の磁気ロータリエンコーダは、パルサーリング１００が回転体１２０と一体に回転すると、磁気センサ１１０が、その正面をパルサーリング１００のパルサー本体１０２のＮ極とＳ極が交互に通過することによって、その磁界の変化に対応した波形のパルス状の信号を出力するので、このパルスのカウントによって、回転体１２０の回転を計測することができる。

ここで、図１０は、図７の従来技術によるパルサーリングを回転体に圧入する過程を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図、図１１は、図７のパルサーリングをその軸心が略鉛直となるように積み重ねた状態を示す説明図、図１２は、図１１の一部を示す部分断面図である。

パルサーリング１００におけるホルダ１０１の取付筒部１０１ｃを回転体１２０の外周面に圧入装着するには、図１０に示されるように、パルサー本体１０２を介してホルダ１０１の円盤部１０１ａを押圧する端壁部１３１と、図７におけるパルサー本体１０２の外周筒部１０２ａと嵌合可能な周壁部１３２とからなる圧入治具１３０が用いられる。すなわち、パルサーリング１００を、回転体１２０と同心配置した圧入治具１３０に嵌入して保持し、この状態で、この圧入治具１３０を回転体１２０側へ押圧することによって、パルサーリング１００におけるホルダ１０１の取付筒部１０１ｃを回転体１２０の外周面に圧入し、締り嵌めする（特許文献１参照）。

この場合、圧入治具１３０によってパルサーリング１００を回転体１２０と同心位置に保持するには、パルサー本体１０２の外周筒部１０２ａの外径寸法を高精度にして、圧入治具１３０の周壁部１３２との径方向のガタ付きなくす必要があるが、パルサー本体１０２の外周筒部１０２ａを高精度に成形することは困難である。このため、パルサー本体１０２における外周筒部１０２ａの外径寸法のバラツキによって、圧入治具１３０とパルサーリング１００の嵌合が困難になったり、パルサー本体１０２の外周筒部１０２ａが損傷を受けやすくなり、逆に、径方向隙間ａを生じると、圧入治具１３０によってパルサーリング１００を同心的に保持することができず、芯ずれ状態で回転体１２０に圧入されることによってパルサーリング１００が斜めに取り付けられたり、変形するおそれがあった。また、図８や図９のパルサーリング１００も、同様の問題を生じていた。

また、図７あるいは図８のパルサーリング１００は、図１１のように軸方向へ複数段積み重ねた時に、磁性ゴム材料からなるパルサー本体１０２が、その上に重ねられたホルダ１０１によって損傷することのないように、ホルダ１０１における取付筒部１０１ｃの端部に、外周側へ折り曲げた鍔部１０１ｆを形成している。しかしながら、搬送時や、取扱い時に、図１１の積み重ね状態で各パルサーリング１００間に互いに径方向のずれを生じると、図１２に示されるように、鍔部１０１ｆの外周の切断端部に形成されたエッジ部１０１ｆ’が、パルサー本体１０２の表面とこすれ、パルサー本体１０２を損傷させるおそれがあった。

一方、図９に示される従来技術においては、ホルダ１０１は、円盤部１０１ａと背面鍔部１０１ｅからなる断面Ｕ字形の部分が、金属パイプを軸方向へ潰すプレス加工によって形成されるため、この円盤部１０１ａと背面鍔部１０１ｅからなる部分の外径寸法Ｄを高精度にすることが困難である。したがって、先に説明したような圧入治具１３０（図１０参照）によるガイドが困難になる問題がある。

また、ホルダ１０１に磁性ゴム材料からなるパルサー本体１０２を一体成形する際に、その前処理工程として、脱脂洗浄が行われるが、ホルダ１０１のプレス加工時に円盤部１０１ａと背面鍔部１０１ｅの衝合面間の細隙１０１ｇに侵入した加工油は、容易に除去されない問題があった。そしてこのような残留加工油は、使用時に飛散したり、あるいはパルサー本体１０２の加硫接着時に、前記細隙１０１ｇから残留加工油が流出して接着面に廻り込み、接着不良の原因となるおそれがあった。

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、回転体への装着に際して、圧入治具による同心保持を良好に行うことができるパルサーリングを提供することにある。

また、他の課題は、軸方向へ複数段積み重ねた時に、磁性ゴム材料からなるパルサー本体が、その上に重ねられたホルダによって損傷することのないパルサーリングを提供することにある。

また、更に他の課題は、パルサー本体の成形に際してホルダとパルサー本体の接着不良が生じない構造のパルサーリングを提供することにある。

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、請求項１の発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングは、金属からなる環状のホルダと、このホルダに磁性ゴム材料で一体的に成形されたパルサー本体からなり、前記ホルダは、前記パルサー本体が接合された円盤部と、この円盤部の外径より小径であって回転体に固定される取付筒部と、前記円盤部の外周から、前記円盤部の内側面から離間した位置へ折り曲げられると共に外周側に対してＲ状凸面をなす折り返し部と、この折り返し部から前記取付筒部へ延びる中間部とを備え、前記パルサー本体の外周部に、前記折り返し部の外周へ廻り込んだガイド部を有し、このガイド部は圧入治具の円筒状の周壁部の内周面に適当なつぶし代をもって密接可能であって、円周方向に連続又は断続して外周側へ隆起した形状又はシールリップ状に形成されたものである。

また、請求項２の発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングは、請求項１に記載の構成において、ホルダの円盤部と反対側の端部に、軸心に対して垂直な平面よりも取付筒部側へ倒れた屈曲端が形成されたものである。

請求項１の発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングによれば、回転体への装着に際して、回転体と同心に配置した圧入治具に嵌入したときに、パルサー本体の外周部に形成されたガイド部を、圧入治具の周壁部の内周面に、適当なつぶし代をもって密接させることができるので、僅かな寸法公差によって圧入治具への嵌合が不可能になったり、嵌合時に損傷を受けたり、圧入治具に対するガタ付きが発生するようなことを防止することができ、したがって、装着が容易であると共に、芯ずれによる装着不良の発生を防止することができる。また、ホルダの中間部が円盤部から離間しているので、ホルダの加工の際に用いられた油が前記円盤部と中間部の間に侵入して溜まることはなく、このような残留油による不具合の発生も防止できる。

請求項２の発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングによれば、軸心が略鉛直となるように積み重ねた時に、磁性ゴム材料からなるパルサー本体が、その上に重ねられたホルダによって損傷するのを防止することができる。

以下、本発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングの第一形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図、図２は、図１のパルサーリングを図１のII方向から見た図、図３は、図１のパルサーリングを回転体に圧入する過程を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。

図１において、参照符号１はパルサーリング、２はパルサーリング１と共に磁気式ロータリエンコーダを構成する磁気センサ、３は回転計測対象の回転体である。パルサーリング１は、ホルダ１０と、このホルダ１０に一体的に接合されたパルサー本体２０からなる。

パルサーリング１におけるホルダ１０は、鋼板等の金属板を打ち抜きプレス加工することにより製作されたものであって、パルサー本体２０が接合された円盤部１１と、この円盤部１１の外径より小径であって回転体３の外周面に所要の締め代をもって圧入嵌着され固定される取付筒部１２と、前記円盤部１１の外周から内周側へ折り返された折り返し部１５と、この折り返し部１５から前記取付筒部１２へ延び、取付筒部１２側へ向かって漸次小径となる円錐筒状に形成された中間部１３と、前記取付筒部１２における中間部１３と反対側の端部に形成され外周側へ屈曲された屈曲端１４とを備える。

パルサーリング１におけるパルサー本体２０は、ゴム状弾性材料にフェライト等の磁性粉末を混合した磁性ゴム材料からなり、ホルダ１０の円盤部１１の外側面１１ａから、折り返し部１５のＲ状外周凸面１５ａにかけて、成形と同時に一体的に加硫接着したものである。このパルサー本体２０の円盤状着磁部２１には、図２に示されるように、Ｎ極とＳ極が円周方向交互に着磁されている。

ホルダ１０における折り返し部１５のＲ状外周凸面１５ａへ廻り込んだパルサー本体２０の外周部は、ガイド部２２となっている。このガイド部２２は、円周方向に連続又は断続して外周側へ隆起した形状あるいはシールリップ状を呈するものである。

磁気センサ２は、ホール素子あるいは磁気抵抗素子等によって、磁界の変化を検出し、電気信号を出力するものであって、その検出面がパルサーリング１におけるパルサー本体２０の円盤状着磁部２１と軸方向に近接対向した状態で、不図示のハウジングに取り付けられている。

以上の構成を備える磁気式ロータリエンコーダは、回転体３がその軸心Ｏの周りに回転すると、パルサーリング１も一体に回転するので、磁気センサ２の検出面の対向位置を、パルサー本体２０の円盤状着磁部２１に円周方向交互に着磁されたＮ極とＳ極が円周方向へ順次通過する。このため、磁気センサ２は、磁束の変化に対応した波形の信号を出力し、その周波数は、回転体３の回転数に比例するため、これによって回転体３の回転速度や回転角を検出し、各種の制御に供することができる。

回転体３へのパルサーリング１の装着には、図３に示されるような圧入治具４を用いる。この圧入治具４は、パルサーリング１のパルサー本体２０を嵌合可能な有底円筒状をなすものであって、パルサー本体２０の円盤状着磁部２１に密接可能な円盤状の端壁部４１と、その外周から軸方向に突出し、内周面４２ａにパルサー本体２０のガイド部２２が適当なつぶし代をもって密接可能な円筒状の周壁部４２からなる。

すなわち、回転体３へのパルサーリング１の装着に際しては、図３に示されるように、パルサーリング１を、回転体３と同心に配置した圧入治具４に嵌入して保持する。このとき、パルサー本体２０の外周部に形成された隆起形状又はシールリップ状のガイド部２２が、圧入治具４の周壁部４２の内周面４２ａに、適当なつぶし代をもって密接すると共に、パルサー本体２０の円盤状着磁部２１が圧入治具４の端壁部４１に密接されるので、パルサーリング１が回転体３に対して同心的に保持される。

そして、この状態で、圧入治具４を回転体３側へ、軸方向に移動させて押し付けることによって、パルサーリング１におけるホルダ１０の取付筒部１２を回転体３の外周面に圧入し、締り嵌めする。このとき、上述のように、パルサーリング１が圧入治具４に回転体３と同心的に保持されているので、円滑に取り付けることができ、芯ずれ状態で回転体３に圧入されることによってパルサーリング１が斜めに取り付けられたり、ホルダ１０の変形といった不具合が発生しない。しかも、ホルダ１０の屈曲端１４の内周部は、屈曲加工によるＲ面１４ｄとなっているので、圧入の過程で回転体３の端部とのカジリを生じることがなく、円滑に圧入することができる。

また、パルサー本体２０の外周部に形成されたガイド部２２は、隆起形状又はシールリップ状であることによって、剛性（バネ定数）が低いものとなっており、このため、僅かな寸法公差によって圧入治具４への嵌合ができなくなるようなことはなく、圧入治具４の周壁部４２の内周面４２ａに対して適当なつぶし代を設定可能であるため、ガタ付きが発生するようなこともない。

また、ホルダ１０のプレス成形に際しては、加工油が使用されるが、この形態においては、中間部１３が円盤部１１から離間して円錐筒状に延びているため、パルサー本体２０を一体成形するための前処理として行われる脱脂洗浄工程において、円盤部１１と中間部１３の間に加工油が除去されずに残留するようなことは起こり得ない。したがって、残留加工油が使用時に飛散したり、あるいはパルサー本体２０の加硫接着時に、残留加工油が接着面に廻り込んで接着不良を来すといった不具合を防止することができる。

次に、図４及び図５は、図１のパルサーリングのホルダに適用可能な屈曲端の形状を示す部分断面図、図６は、図１のパルサーリングをその軸心が略鉛直となるように積み重ねた状態を示す説明図である。

まず図４に示されるホルダ１０の屈曲端１４は、軸心Ｏに対して垂直な平面よりも取付筒部１２側へ僅かな傾斜角度θをなして倒れた円錐面状に形成されている。そしてこの屈曲端１４は、図４に矢印Ｃで示されるように、外周の切断面１４ａが、取付筒部１２と反対側（外側）から打ち抜かれたことによって、切断時のバリやカエリが、取付筒部１２側の縁１４ｂに形成され、その反対側の縁１４ｃ、すなわちパルサーリング１を図６のように積み重ねた時にパルサー本体２０との接触面となる側の縁１４ｃは、Ｒ状に形成される。

また、図５に示されるホルダ１０の屈曲端１４は、軸心Ｏに対して垂直な平面よりも取付筒部１２側へ、Ｕ字形をなして倒れた（折り返された）円筒面状に形成されている。

図６に示されるように、パルサーリング１をその軸心Ｏが略鉛直となるように積み重ねた状態では、相対的に上側に位置するパルサーリング１は、そのホルダ１０における屈曲端１４が、相対的に下側に位置するパルサーリング１のパルサー本体２０に載置される。そして、屈曲端１４が、図４のように形成されたものでは、この屈曲端１４における屈曲外側のＲ面１４ｄにおいてパルサー本体２０に接触することになり、切断時のバリやカエリが存在する縁１４ｂはパルサー本体２０には接触しない。このため、磁性ゴム材料からなるパルサー本体２０が、ホルダ１０によって損傷を受けることがない。

また、屈曲端１４が図５のように形成されたものも、図６のようにパルサーリング１を積み重ねた時に、屈曲端１４の屈曲外側のＲ面１４ｄにおいてパルサー本体２０に接触することになり、切断面１４ａの両側縁がパルサー本体２０に接触することはない。このため、磁性ゴム材料からなるパルサー本体２０が、ホルダ１０によって損傷を受けることがない。

本発明に係る磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングの第一形態を、軸心Ｏを通る平面で切断して示す装着状態の半断面図である。 図１のパルサーリングを図１のII方向から見た図である。 図１のパルサーリングを回転体に圧入する過程を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 図１のパルサーリングのホルダに適用可能な屈曲端の形状を示す部分断面図である。 図１のパルサーリングのホルダに適用可能な屈曲端の他の形状を示す部分断面図である。 図１のパルサーリングをその軸心が略鉛直となるように積み重ねた状態を示す説明図である。 従来技術による磁気式ロータリエンコーダを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 従来技術による磁気式ロータリエンコーダを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 従来技術による磁気式ロータリエンコーダを、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 図７のパルサーリングを回転体に圧入する過程を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。 図７のパルサーリングをその軸心が略鉛直となるように積み重ねた状態を示す説明図である。 図１１の一部を示す部分断面図である。

１ パルサーリング
１０ ホルダ
１１ 円盤部
１１ａ 外側面
１２ 取付筒部
１３ 中間部
１４ 屈曲端
１５ 折り返し部
１５ａ Ｒ状外周凸面
２０ パルサー本体
２１ 円盤状着磁部
２２ ガイド部
２ 磁気センサ
３ 回転体
４ 圧入治具
４１ 端壁部
４２ 周壁部
４２ａ 内周面

Claims (2)

1. 金属からなる環状のホルダ（１０）と、このホルダ（１０）に磁性ゴム材料で一体的に成形されたパルサー本体（２０）からなり、前記ホルダ（１０）は、前記パルサー本体（２０）が接合された円盤部（１１）と、この円盤部（１１）の外径より小径であって回転体（３）に固定される取付筒部（１２）と、前記円盤部（１１）の外周から、前記円盤部（１１）の内側面から離間した位置へ折り曲げられると共に外周側に対してＲ状凸面をなす折り返し部（１５）と、この折り返し部（１５）から前記取付筒部（１２）へ延びる中間部（１３）とを備え、前記パルサー本体（２０）の外周部に、前記折り返し部（１５）の外周へ廻り込んだガイド部（２２）を有し、このガイド部（２２）は圧入治具（４）の円筒状の周壁部（４２）の内周面（４２ａ）に適当なつぶし代をもって密接可能であって、円周方向に連続又は断続して外周側へ隆起した形状又はシールリップ状に形成されたことを特徴とする磁気式ロータリエンコーダのパルサーリング。
2. ホルダ（１０）の円盤部（１１）と反対側の端部に、軸心（Ｏ）に対して垂直な平面よりも取付筒部（１２）側へ倒れた屈曲端（１４）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の磁気式ロータリエンコーダのパルサーリング。
   

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