JP4543306B2 - 円筒型カバー付きエンコーダ - Google Patents
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Description
この発明は、自動車における回転側部材（例えば、ドライブシャフトや、従動側のホイルベアリングの外輪など）に取り付けられて回転数の検出に用いられるエンコーダに関する。
自動車の回転部材に圧入して装着され、当該回転部材の回転数検出に利用されるエンコーダとしては特開昭６２−２５２６７号公報に記載されている磁気信号発生リングなどが知られている。この特開昭６２−２５２６７号公報に記載されている磁気信号発生リングは、回転部材への圧入時に破損が生じるおそれを未然に防止すべく、強度に優れた合成樹脂製リングを採用し、この合成樹脂製リング外周面等に環状に樹脂磁石を埋設したものである。前記の環状の樹脂磁石は、周方向に等間隔で交互にＳ極とＮ極とが着磁されている多極磁石である。自動車の回転部材に圧入装着されたこのエンコーダの外側にセンサーを近接させて配置し、エンコーダから磁力によって発生されるパルスを当該センサーによって検知し、回転数の検出が行われる。
ところで、このような従来のエンコーダにおいては、エンコーダとセンサーとの間に石などの異物がかみ込まれ、エンコーダが損傷する危険があった。エンコーダのセンサーに対向する面は、前記のように着磁されて、Ｎ極、Ｓ極が等間隔で交互に形成されている磁化面になっている。この磁化面が前記のような異物の噛み込みによって損傷を被ると、回転数の検出に致命的な欠点をもたらすことになる。
相対回転する軸受けの内輪と外輪との回転側部材に装着され、回転数の検出に利用される環状のエンコーダにおいては、前記のようなエンコーダの損傷を防止すべく、センサーに対向するエンコーダの面に非磁性材製のカバーを配置する提案などが行われている（特開２００１−２４１４３５号公報）。
特開昭６２−２５２６７号公報
特開平５−２４９１２６号公報
特開平１１−３０３８７９号公報
特開２００１−２４１４３５号公報
特開２００２−２８６７３９号公報
今日、自動車の回転部材に圧入して装着され、当該回転部材の回転数検出に利用されるエンコーダについては、フロントエンジン・フロントドライブ車（ＦＦ車）などのドライブシャフトに取り付けられる等、より過酷な条件の下で使用される機会が増えている。
そこで、自動車の回転部材への圧入時に破損が生じるおそれを未然に防止すべく、より強度を高めると共に、より過酷な条件の下での使用に耐えることができ、より確実に保護を図ることのできるエンコーダを提案することが求められている。
前記課題を解決するため、この発明が提案する円筒型カバー付きエンコーダは、磁性金属製の円筒状体と、当該円筒状体の筒状部外周に形成されている磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダと、当該エンコーダの筒状部外周を覆うように当該エンコーダに取り付けられる非磁性材製のカバーとからなることを特徴とするものである。
かかる本発明の円筒型カバー付きエンコーダにおいては、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダは磁性金属製の円筒状体の筒状部外周に形成されているので、より強度が高められて、自動車の回転部材への圧入時に破損が生じるおそれがなくなる。
一方、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダの外周側は、非磁性材製のカバーによって覆われているので確実に保護され、本発明の円筒型カバー付きエンコーダは、より過酷な条件の下で使用された場合であっても、損傷を被らずに長期間の使用に耐えることができる。
前記本発明の円筒型カバー付きエンコーダにおいて、円筒状のエンコーダは、この技術分野で実施されている公知のものを使用することができる。例えば、フェライト磁性粉末（例えば、ストロンチウムフェライト粉末、バリウムフェライト粉末など）、あるいは、希土類磁性粉（ネオジウム、鉄、ボロンを組み合わせた希土類磁性粉、又は、サマリウム、鉄、チッ素を組み合わせた希土類磁性粉など）を合成ゴム、あるいは合成樹脂等の弾性素材に混入し、型を用いて加硫成型した後、着磁して前記の円筒状のエンコーダにすることができる。前記の着磁によって、周方向に等間隔で交互にＳ極とＮ極とが形成されている多極磁石のエンコーダとなっている。この場合、このようにして製造した円筒状のエンコーダを、磁性金属製の円筒状体に接着剤によって取り付ける。
前記において、フェライト磁性粉末あるいは希土類磁性粉を合成ゴム、あるいは合成樹脂等の弾性素材に混入する配合割合は７０〜９５ｗｔ％とすることができる。
また、合成ゴムとしては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭなどを使用することができる。
なお、磁性金属製の円筒状体にあらかじめ下地処理を行って、接着剤を塗布し、ここに、前記のような磁性材料が混入されているゴム材料を型によって加硫成型接着し、これを着磁して前記の円筒状のエンコーダとすることもできる。
なお、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダが筒状部の外周に形成される金属製の円筒状体は磁性を有するものとすることが望ましい。磁性ゴムからなるエンコーダの磁力を増す上で望ましいからである
前記本発明の円筒型カバー付きエンコーダにおいて、磁性金属製の円筒状体は焼結金属製にすることができる。焼結金属製にするとサイジング加工が可能で内外周面の寸法精度を飛躍的に高めることができ、磁極精度は言うに及ばず、剛性が強いので、固定安定性も高めることができる。
前記本発明の円筒型カバー付きエンコーダにおいて、磁性金属製の円筒状体は焼結金属製にすることができる。焼結金属製にするとサイジング加工が可能で内外周面の寸法精度を飛躍的に高めることができ、磁極精度は言うに及ばず、剛性が強いので、固定安定性も高めることができる。
また、前記本発明の円筒型カバー付きエンコーダにおいて、磁性金属製の円筒状体は鋼製にすることができる。
磁性金属製の円筒状体を薄い厚みで形成しなければならない場合、鋼材を用いることによって、強度を確保しつつ、本発明の円筒型カバー付きエンコーダを得ることができる。そこで、例えば、低炭素鋼であるＳＰＣＣやＳＰＣＥ、フェライト系ステンレス、例えば、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌを用いて磁性金属製の円筒状体を形成することができる。
以上説明した本発明のいずれの円筒型カバー付きエンコーダにおいても、非磁性材製のカバーの前記エンコーダ外周面を覆う筒状部の一端は、前記エンコーダの筒状部より前記磁性金属製円筒状体の軸方向に突出し、当該突出している前記カバーの筒状部の一端がカシメられて前記エンコーダに前記カバーが取り付けられるようにすることができる。
カシメによって取り付けることにより、簡単な工程で非磁性材製カバーをエンコーダの外側からエンコーダを覆うように取り付けることができる。また、カシメにより、取り付け位置がずれることが防止され、確実な取り付け状態を維持できる。
前述した本発明のいずれの形態の円筒型カバー付きエンコーダにおいても、非磁性材製の円筒状カバーは、その厚みを０．１ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲にすることが望ましい。このような範囲の厚みにすることによって、磁力の良好な透過性を確保しつつ、非磁性材製のカバーを正確かつ容易にカシメてエンコーダに取り付けることができる。
非磁性材製のカバーは、これらの要求される性能と剛性とを確保するために、ＳＵＳ３０４、Ａｌ、ＣｕＺｎ、Ｃｕなどを用いて製造することができる。
この発明の円筒型カバー付きエンコーダによれば、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダは磁性金属製の円筒状体の筒状部外周に形成されているので、より強度が高められて、自動車の回転部材への圧入時に破損が生じるおそれがなくなる。一方、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダの外周側は、非磁性材製のカバーによって覆われているので確実に保護される。そこで、本発明の円筒型カバー付きエンコーダは、より過酷な条件の下で使用された場合であっても、損傷を被らずに長期間の使用に耐えることができる。
すなわち、本発明の円筒型カバー付きエンコーダによれば、磁性ゴム製のエンコーダは確実に保護され、外部から降りかかる石、砂、泥、水などから完全に守られ、これらが引き起こすおそれのある磨耗、破壊から守られる。そして、誤動作のない正確なパルスを半永久的に発生することができる。そして、このパルスを非磁性材製のカバーを介してセンサーが検知することにより、長期にわたって正確な回転数検出が可能になる。
また、前記のように、非磁性材製のカバーは、前記エンコーダ外周面を覆う筒状部の一端に、前記エンコーダの筒状部より前記磁性金属製円筒状体の軸方向に突出する部分を備えており、この突出しているカバーの筒状部の一端が、カシメられることにより、エンコーダに非磁性材製のカバーが取り付けられる。これによって、簡単な工程で非磁性材製カバーをエンコーダの外側からエンコーダを覆うように取り付けることができる。また、カシメにより、取り付け位置がずれることが防止され、確実な取り付け状態を維持できる
以上により、本発明によれば、エンコーダがＦＦ車などのドライブシャフトに取り付けられる等、より過酷な条件の下で使用される場合であっても、磁化面が確実に保護され、より過酷な条件の下での使用に耐え、長期にわたって正確な回転数検出を可能にするエンコーダを提供することができる。
以上により、本発明によれば、エンコーダがＦＦ車などのドライブシャフトに取り付けられる等、より過酷な条件の下で使用される場合であっても、磁化面が確実に保護され、より過酷な条件の下での使用に耐え、長期にわたって正確な回転数検出を可能にするエンコーダを提供することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
磁性材からなる焼結金属を用い、磁性金属製の円筒状体１を成型する。
ＮＢＲ（アクリルニトリルブタジェンラバー）に、フェライト磁性粉末（ストロンチウムフェライト粉末）とゴム薬品とを添加、混合して、未加硫ゴムを準備する（ストロンチウムフェライト粉末の配合割合は重量比で８８％）。これを型を用いて、円筒状体１の外周面に図１(ａ)図示のように加硫成型接着する。
この実施例では、図１（ａ）図示のように、円筒状体１の筒状部外周に接着される筒状部２ｂと、円筒状体１の上側面、下側面にそれぞれ接着される環状部分２ａ、２ａとが備えられている状態で加硫成型接着した。
次いで、加硫成型接着されたものの筒状部２ｂに、周方向に交互にＳ極、Ｎ極となるように着磁し、多極磁石からなるエンコーダ２とする。こうして、磁性金属製の円筒状体１の筒状部外周に磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダ２を形成する。
次に、厚さ０．３ｍｍのＳＵＳ３０４板を用い、円筒状のカバー３を準備する。
この円筒状のカバー３を、円筒状体１の筒状部外周に形成されている円筒状のエンコーダ２の外周に、図１（ａ）中、矢印５方向から装着する。
円筒状のカバー３は、エンコーダ２の筒状部２ｂより磁性金属製円筒状体１の軸方向に突出する端部３ｃを備えている。
この端部３ｃを、矢印４方向にカシメ、カバー３をエンコーダ２に取り付けて本発明の円筒型カバー付きエンコーダとすることができる。
この実施例では、図１（ａ）図示のように、円筒状体１の筒状部外周に磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダ２が形成されている。そして、円筒状のエンコーダ２の外周に円筒状のカバー３の内周壁が当接するように、円筒状のエンコーダ２の外周に円筒状のカバー３が装着され、カバー３の端部３ｃがカシメられてエンコーダ２にカバー３が取り付けられ、全体が一体化されて円筒型カバー付きエンコーダになっている。すなわち、円筒状のエンコーダ２は、磁性金属製の円筒状体１と、非磁性金属製の円筒状のカバー３とによってサンドイッチ状に保持されている。
これにって、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダ２は、磁性金属製の円筒状体１によって補強され、非磁性金属製の円筒状のカバー３によって保護されていることに加えて、装着位置がズレることがなくなり、長期にわたって正確な回転数検出を可能にすることができる。
以上のように準備した本発明の円筒型カバー付きエンコーダは、図２図示のように、自動車における回転部材、例えば、ＦＦ車のドライブシャフト７に、矢印９方向から圧入して使用される。図２図示のように圧入装着された後、センサー１０をカバー３の筒状部の外周に近接配置し、回転軸８を中心に回転するドライブシャフト７の外周に装着されているエンコーダ２から発生するパルスを検知して回転数を検出する。
図３図示の実施形態は、内輪と外輪とが転動体を介して相対回転可能に配置されている場合の回転部材に該当する外輪の外周に装着される円筒状の芯金の外周にエンコーダが形成され、その外周に装着される円筒状の非磁性材製カバーがカシメ固定により取り付けられている本発明の円筒型カバー付きエンコーダを説明するものである。
図３では、自動車の従動側のホイルベアリングの外輪１６ｂが転動体１７を介して内輪１６ａと相対回転可能に配置されている。
ＳＰＣＣを用い、円筒状の芯金１１を準備する。円筒状の芯金１１は、ホイルベアリングの回転する外輪１６ｂの外周に装着される筒状部１１ｂと、筒状部１１ｂの軸方向外側端（図３では上側端）から径方向内側（図２では左側）へと延びるフランジ部１１ａとを備えている。
円筒状の芯金１１の外周面に下地処理を行って、接着剤を塗布する。ここに、Ｈ−ＮＢＲ（水素添加アクリルニトリルブタジェンラバー）にフェライト磁性粉末（ストロンチウムフェライト粉末とバリウムフェライト粉末との混合物）とゴム薬品とを添加、混合したゴム材料（フェライト粉末の配合割合は重量比で８８％）を型によって加硫成型接着する。
この実施例では、図３図示のように、芯金１１の筒状部１１ｂの外周に接着される筒状部１３ｂと、芯金１１のフランジ部１１ａに接着される環状部分１３ａとが備えられている状態で加硫成型接着した。
次いで、筒状部１３ｂの円周方向に、交互にＳ極、Ｎ極となるように着磁し、ＳＰＣＣ製の円筒状の芯金１１の筒状部１１ｂ外周に、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダ１３を形成した。
一方、厚さ０．３ｍｍのＳＵＳ３０４板を用い、筒状部１４ｂと、筒状部１４ｂの軸方向外側端（図３では上側端）から径方向内側（図２では左側）へと延びるフランジ部１４ａとを備えている円筒状のカバー１４を準備する。
このＳＵＳ３０４板からなる円筒状のカバー１４を、前記実施例１で説明したように、円筒状の芯金１１の筒状部１１ｂ外周に形成されている円筒状のエンコーダ１３の外周に装着する。
円筒状のカバー１４は、エンコーダ１３の筒状部１３ｂより筒状部１１ｂの軸方向に突出する端部１４ｃを備えており、この端部１４ｃを矢印１５方向にカシメることにより、カバー１４をエンコーダ１３に取り付け、本発明の円筒型カバー付きエンコーダとする。
この実施例においても、磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダ１３は、図３図示のように、サンドイッチ状に保持されている。そこで、磁性金属製の円筒状芯金１１によって補強され、非磁性金属製の円筒状のカバー１４によって保護されていることに加えて、装着位置がズレることがなくなり、長期にわたって正確な回転数検出を可能にすることができる。
この実施例の円筒型カバー付きエンコーダは、自動車における回転部材、例えば、自動車の従動側のホイルベアリングの回転する外輪１６ｂに装着して使用される。図３図示のように装着されている円筒型カバー付きエンコーダに対し、センサー１０をカバー１４の筒状部の外周に近接配置し、回転する外輪１６ｂの外周に装着されているエンコーダ１３から発生するパルスを検知して回転数を検出する。
１ 磁性金属製の円筒状体
２ エンコーダ
２ｂ エンコーダの筒状部
２ａ エンコーダの環状部分
３ 円筒状のカバー
３ｃ 円筒状のカバーの端部
７ ドライブシャフト
１０ センサー
１１ 円筒状の芯金
１１ａ 円筒状の芯金のフランジ部
１１ｂ 円筒状の芯金の筒状部
１３ 円筒状のエンコーダ
１３ａ 円筒状のエンコーダの環状部分
１３ｂ 円筒状のエンコーダの筒状部
１４ 円筒状のカバー
１４ａ 円筒状のカバーのフランジ部
１４ｂ 円筒状のカバーの筒状部
１４ｃ 円筒状のカバーの端部
１６ａ 自動車の従動側のホイルベアリングの内輪
１６ｂ 自動車の従動側のホイルベアリングの外輪
１７ 転動体
２ エンコーダ
２ｂ エンコーダの筒状部
２ａ エンコーダの環状部分
３ 円筒状のカバー
３ｃ 円筒状のカバーの端部
７ ドライブシャフト
１０ センサー
１１ 円筒状の芯金
１１ａ 円筒状の芯金のフランジ部
１１ｂ 円筒状の芯金の筒状部
１３ 円筒状のエンコーダ
１３ａ 円筒状のエンコーダの環状部分
１３ｂ 円筒状のエンコーダの筒状部
１４ 円筒状のカバー
１４ａ 円筒状のカバーのフランジ部
１４ｂ 円筒状のカバーの筒状部
１４ｃ 円筒状のカバーの端部
１６ａ 自動車の従動側のホイルベアリングの内輪
１６ｂ 自動車の従動側のホイルベアリングの外輪
１７ 転動体
Claims (3)
- 径方向に沿って延びている側面を備えていて、回転部材の外周に装着される磁性金属製の円筒状体と、
フェライト磁性粉末又は希土類磁性粉末を合成ゴム又は合成樹脂からなる弾性素材に混入して加硫成型することにより前記円筒状体の筒状部外周に接着されるエンコーダの筒状部と、当該エンコーダの筒状部の両端部から径方向内側に向ってそれぞれ延びて前記円筒状体の側面にそれぞれ接着される一対のエンコーダの環状部とを備えているものの前記エンコーダの筒状部に、周方向に交互にＳ極、Ｎ極となるように着磁することにより前記磁性金属製の円筒状体の筒状部外周に形成される磁性ゴムからなる円筒状のエンコーダと、
前記エンコーダの筒状部に対して前記エンコーダの筒状部の軸方向から装着することにより前記エンコーダの筒状部の外周を覆うように前記エンコーダに取り付けられる非磁性材製の円筒状のカバーであって、
カバーの筒状部と、
当該カバーの筒状部の一方の端部から径方向内側に向かって延び、当該カバーを前記エンコーダの筒状部に対して前記エンコーダの筒状部の軸方向から装着した際に前記エンコーダの一方の環状部に当接するカバーの環状部と、
前記カバーの筒状部の他方の端部に備えられていて、当該カバーを前記エンコーダの筒状部に対して前記エンコーダの筒状部の軸方向から装着した際に、前記エンコーダの筒状部の他方の端部よりも前記エンコーダの筒状部の軸方向に突出するカバーの突出端部と
を備えている非磁性材製の円筒状のカバーと
からなり、
前記カバーの筒状部の内周壁が前記エンコーダの筒状部の外周に当接するように前記カバーを前記エンコーダの筒状部に対して前記エンコーダの筒状部の軸方向から装着した後、前記カバーの突出端部を前記エンコーダの他方の環状部に向けてカシメることにより、前記エンコーダに前記カバーが取り付けられ、
前記カバーの環状部及び前記カシメられたカバーの突出端部が、前記エンコーダの一対の環状部及び前記円筒状体を挟んだ状態になっている
ことを特徴とする円筒型カバー付きエンコーダ。 - 磁性金属製の円筒状体は焼結金属製であることを特徴とする請求項１記載の円筒型カバー付きエンコーダ。
- 磁性金属製の円筒状体は鋼製であることを特徴とする請求項１記載の円筒型カバー付きエンコーダ。
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