JP4780314B2 - ロータリエンコーダ用パルサーリング - Google Patents

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Description

本発明は、回転検出のための磁気式ロータリエンコーダのパルサーリングに関する。
図４は、自動車用車輪懸架装置の軸受部を密封する密封装置１００に一体に設けられた従来のロータリエンコーダ用パルサーリングを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。この種の密封装置１００はハブシールとも呼ばれ、軸受２００の外輪２０１と内輪２０２の端部間に組み込まれて、軸受外部Ａから軸受内部Ｂへの泥水等の侵入を防止するものである。
すなわち、図４に示される密封装置１００は、軸受２００の外輪２０１の内周面に圧入嵌着される金属製の取付環１０１と、この取付環１０１に一体的に設けられたサイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３とを備え、サイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３が、内輪２０２の外周面に密嵌されたスリンガ１０４に摺動可能に密接されている。詳しくは、サイドリップ１０２及びラジアルリップ１０３はゴム状弾性材料からなるものであって、共通の基部１０４を介して取付環１０１に一体的に加硫接着されている。サイドリップ１０２は、先端がスリンガ１０４のシールフランジ部１０４ａの内側面に摺動可能に密接されており、その内周側のラジアルリップ１０３は、外側を向いた先端の内周縁が、スリンガ１０４のスリーブ部１０４ｂの外周面に摺動可能に密接されている。
スリンガ１０４のシールフランジ部１０４ａの外側面には、ゴム状弾性材料に磁性体を混合した磁性ゴムで成形され円周方向所定ピッチで多極着磁されたパルサーリング１０５が、一体的に設けられている。また、パルサーリング１０５の外側には、磁気センサ１２０が非回転状態で対向配置されており、この磁気センサ１２０は、パルサーリング１０５と共にロータリエンコーダを構成するものであって、パルサーリング１０５が軸受２００の内輪２０２と一体的に回転することによる磁界の変化に対応した波形のパルスを発生し、回転を検出するものである（特許文献１参照）。
特開２００４−９３５５４号公報
しかしながら、従来、磁性ゴムからなるパルサーリング１０５は、スリンガ１０４のシールフランジ部１０４ａの外側面に設けられていたため、軸受外部Ａからの異物、泥水、外部磁界などによる外乱を受けやすく、このため磁力の低下や乱れを生じやすく、安定した磁気パターンの維持が難しかった。
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、パルサーリングの磁界が外部からの異物、泥水、外部磁界などによる外乱を受けにくく、よって安定した磁気パターンを維持することにある。
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の発明に係るロータリエンコーダ用パルサーリングは、一端が回転側部材に密嵌固定されると共に他端が静止側部材にラビリンス状の隙間を介して近接される非磁性体製の取付環と、磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム状弾性材料で成形されて多極着磁され前記取付環の内側面に一体的に設けられたパルサーリング本体と、からなり、前記取付環の内側に、前記回転側部材及び前記静止側部材のうちの一方に密嵌固定されると共に前記回転側部材及び前記静止側部材のうちの他方に摺動可能に密接されるシールリングが配置された構成としたものである。
請求項２の発明に係るロータリエンコーダ用パルサーリングは、請求項１に記載された構成において、パルサーリング本体がシールリングと密接されたものである。
請求項１の発明に係るロータリエンコーダ用パルサーリングによれば、取付環が非磁性体からなるものであることによって、この取付環の内側面に設けられたパルサーリング本体の磁界を、取付環の外側に配置した磁気センサによって検出することができるのであり、取付環が静止側部材との間でラビリンスシール作用を奏するので、パルサーリング本体が取付環によって保護され、外部の異物、泥水、外部磁界などによる外乱を受けにくくなって、安定した磁気パターンを維持することができる。
また、取付環の内側にシールリングを配置することによって、例えば車両におけるハブベアリングを密封するロータリエンコーダ付きハブシールとして、好適に実施することができる。
請求項２の発明に係るロータリエンコーダ用パルサーリングによれば、パルサーリング本体にもシール機能を与えたため、請求項１のシールリングによる密封機能を一層高めることができる。
以下、本発明に係るロータリエンコーダ用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説明する。図１は、本発明の第一の形態に係るロータリエンコーダ用パルサーリングを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図、図２は、パルサーリング本体の着磁パターンの一例を示す説明図である。
図１において、参照符号２００は、自動車の懸架装置において車輪を回転自在に支持する軸受（ハブベアリング）であり、外輪２０１と、その内周に同心配置された内輪２０２との間に、多数の鋼球２０３が介在している。ここで、外輪２０１は非回転であって、請求項１に記載された静止側部材に相当し、内輪２０２は不図示の軸と共に回転するものであって、請求項１に記載された回転側部材に相当する。
図１に示されるように、本発明のロータリエンコーダ用パルサーリングは、取付環１と、この取付環１の内側面に一体的に設けられたパルサーリング本体２と、取付環１の内側に配置されたシールリング３とを備える。
詳しくは、取付環１は、アルミやステンレスあるいは合成樹脂等の非磁性体により製作したものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略コ字形をなし、内輪２０２の外周面に圧入嵌着される内周筒部１１と、その軸受外部Ａ側の端部から外周側へ延びる径方向部１２と、この径方向部１２の外周端部から内周筒部１１と同方向へ外輪２０１の外周を覆うように同心的に延びて、この外輪２０１に、互いに連続した軸方向隙間Ｇ１及び径方向隙間Ｇ２を介して近接される外周筒部１３とからなる。なお、この形態においては、内周筒部１１は請求項１に記載された「一端」に相当し、外周筒部１３は請求項１に記載された「他端」に相当する。
パルサーリング本体２は、取付環１における径方向部１２の内側面１２ａに加硫接着されたものであって、フェライト、希土類、アルコニ等から１以上選択された磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム状弾性材料からなり、図２に示されるように、円周方向所定ピッチでＳ極とＮ極が交互に着磁された円盤状の多極磁石である。また、このパルサーリング本体２は、円周方向１箇所に、着磁ピッチの異なる部分（不図示）などを設けることによって、これを、例えばエンジンのピストンの上死点等、特定のポジションを検出するためのクランク角計測原点（不図示）とすることができる。
また、パルサーリング本体２の外周部は、外輪２０１の端部内周面に近接しており、両者間には、取付環１の径方向部１２と外輪２０１の間の径方向隙間Ｇ２と連続した環状隙間Ｇ３が形成されている。
シールリング３は、取付環１に嵌着された内環３１と、この内環３１の外周部に一体的に設けられて、外輪２０１の内周面に摺動可能に密接されるシールリップ３２，３３とからなる。すなわち、このシールリング３は、内環３１において、取付環１を介して回転側である内輪２０２に密嵌固定されるものである。
詳しくは、内環３１は、磁性体の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、取付環１における内周筒部１１の外周面に圧入嵌着された内周筒部３１ａと、その軸受外部Ａ側の端部から外周側へ延びる内周径方向部３１ｂと、その外周端から軸受内部Ｂ側へ向けて漸次拡径するように延びる円錐筒部３１ｃと、さらにその大径端部から外周側へ延びる外周鍔部３１ｄとからなる。前記内周径方向部３１ｂは、パルサーリング本体２の内周部に密接されている。
シールリップ３２，３３は、所定の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した内環３１を位置決めセットして型締めし、前記金型と内環３１との間に画成された成形用キャビティ内に、ゴム成形材料を充填し、加熱・加圧することによって、この内環３１に一体的に成形されたもので、共通の基部３４が内環３１の円錐筒部３１ｃ及び外周鍔部３１ｄに加硫接着されている。そしてこのシールリップ３２，３３は、前記基部３４の外周端から軸受内部Ｂと反対側へ向けて、円錐筒状に開くように延びており、先端部外周が外輪２０１の内周面に摺動可能に密接されるものである。
図１における参照符号４は、磁気センサである。この磁気センサ４は、軸受外部Ａにおける円周方向１箇所に配置され、不図示の固定部材によって非回転状態に固定され、その検出面４ａが、取付環１における径方向部１２の外側面と軸方向に近接対向されている。
以上の構成において、本発明のロータリエンコーダ用パルサーリングは、取付環１は非磁性体からなるため、その径方向部１２の内側面に設けられたパルサーリング本体２の着磁パターンに対応する磁界が、前記径方向部１２の外側に及んでいる。したがって、取付環１及びこれと一体のパルサーリング本体２が、軸受２００の内輪２０２と共に回転することによって、磁気センサ４の検出面４ａの正面を、Ｎ極とＳ極が回転方向へ交互に通過するので、この磁気センサ４から、磁界の変化に対応した波形のパルス状の信号が出力され、これによって、回転角や回転速度を計測することができる。
ここで、軸受外部Ａには、車両の走行に伴って、土埃や異物、泥水などが飛来するが、内輪２０２と共に回転する取付環１及びパルサーリング本体２と、非回転の外輪２０１との間には、互いに連続した軸方向隙間Ｇ１、径方向隙間Ｇ２及び環状隙間Ｇ３が、ラビリンス状に形成されているので、回転によってラビリンスシール作用を奏し、軸受外部Ａの土埃や異物、泥水は、取付環１の内側へは容易に侵入することができない。このため、パルサーリング本体２が取付環１によって保護され、外乱を受けにくくなるので、安定した磁気パターンを維持することができる。
一方、シールリング３は、内環３１が取付環１と一体に嵌着されているので、この取付環１を介して、軸受２００の内輪２０２と共に回転され、外周のシールリップ３２，３３が、非回転の外輪２０１の内周面に密接摺動されることによって、密封機能を奏する。このため、互いに連続した軸方向隙間Ｇ１、径方向隙間Ｇ２及び環状隙間Ｇ３を通じて、取付環１の内側へ泥水や土埃等が僅かに侵入しても、これらが軸受内部Ｂへ侵入するのを確実に防止し、また、軸受内部Ｂからのグリースの流出を防止する。
そして、シールリング３における内環３１の内周径方向部３１ｂが、パルサーリング本体２の内周部に密接されているため、取付環１の内側へ僅かに侵入した泥水や土埃等が、取付環１の内周筒部１１と内環３１の内周筒部３１ａとの嵌合部から軸受内部Ｂへ侵入するようなこともない。
次に、図３は、本発明の第二の形態に係るロータリエンコーダ用パルサーリングを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図で、上述した第一の形態と同様、取付環１と、この取付環１の内側面に一体的に設けられたパルサーリング本体２と、取付環１の内側に配置されたシールリング３とを備え、図１に示される断面形状と径方向に対称の断面形状を有するものである。また、この形態においては、外輪２０１は不図示の軸と共に回転するものであって、請求項１に記載された回転側部材に相当し、内輪２０２は非回転であって、請求項１に記載された静止側部材に相当する。
詳しくは、取付環１は、アルミやステンレスあるいは合成樹脂等の非磁性体により製作したものであって、軸心Ｏを通る平面で切断した形状（図示の断面形状）が略コ字形をなし、回転側である外輪２０１の内周面に圧入嵌着される外周筒部１４と、その軸受外部Ａ側の端部から内周側へ延びる径方向部１５と、この径方向部１５の内周端部から外周筒部１４と同方向へ延びて、非回転である内輪２０２に形成された筒状溝２０２ａに挿入されることにより、この内輪２０２との間に、互いに連続した内周側軸方向隙間Ｇ４、外周側軸方向隙間Ｇ５及び径方向隙間Ｇ６を形成する内周筒部１６とからなる。なお、この形態においては、外周筒部１４が請求項１に記載された「一端」に相当し、内周筒部１６が請求項１に記載された「他端」に相当する。
パルサーリング本体２は、取付環１における径方向部１５の内側面１５ａに加硫接着されたものであって、フェライト、希土類、アルコニ等から１以上選択された磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム状弾性材料からなり、第一の形態と同様のものである。
また、パルサーリング本体２の内周部は、内輪２０２の端部外周面に近接しており、両者間には、取付環１の径方向部１５と内輪２０２の間の径方向隙間Ｇ６と連続した環状隙間Ｇ７が形成されている。
シールリング３は、取付環１に嵌着された内環３１と、この内環３１の内周部に一体的に設けられて、内輪２０２の外周面に摺動可能に密接されるシールリップ３２，３３とからなる。すなわち、このシールリング３は、内環３１において、取付環１を介して回転側である外輪２０１に密嵌固定されるものである。
詳しくは、内環３１は、磁性体の金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作したものであって、取付環１における外周筒部１４の内周面に圧入嵌着された外周筒部３１ｅと、その軸受外部Ａ側の端部から内周側へ延びる外周径方向部３１ｆと、その内周端から軸受内部Ｂ側へ向けて漸次縮径するように延びる円錐筒部３１ｇと、さらにその小径端部から内周側へ延びる内周鍔部３１ｈとからなる。前記外周径方向部３１ｆは、パルサーリング本体２の外周部に密接されている。
シールリップ３２，３３は、所定の金型内に、予め加硫接着剤を塗布した内環３１を位置決めセットして型締めし、前記金型と内環３１との間に画成された成形用キャビティ内に、ゴム成形材料を充填し、加熱・加圧することによって、この内環３１に一体的に成形されたもので、共通の基部３４が内環３１の円錐筒部３１ｇ及び内周鍔部３１ｈに加硫接着されている。そしてこのシールリップ３２，３３は、前記基部３４の内周端から軸受内部Ｂと反対側へ向けて、円錐筒状にすぼまるように延びており、先端部内周が内輪２０２の外周面に摺動可能に密接されるものである。
以上のように構成された図３のロータリエンコーダ用パルサーリングも、基本的には図１のものと同様の効果を奏するものである。すなわち、パルサーリング本体２が取付環１によって保護され、外乱を受けにくくなるので、安定した磁気パターンを維持することができ、また、取付環１の内側へ泥水や土埃等が僅かに侵入しても、シールリング３によって、軸受内部Ｂへの侵入を防止し、軸受内部Ｂからのグリースの流出を防止する。
また、取付環１の内周筒部１６が、内輪２０２に形成された筒状溝２０２ａに挿入されることによって、軸方向に折り返された長い軸方向隙間Ｇ４，Ｇ５が形成されるので、図１のものよりも一層複雑なラビリンス形状として、ラビリンスシール効果を高めることができる。
本発明の第一の形態に係るロータリエンコーダ用パルサーリングを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 パルサーリング本体の着磁パターンの一例を示す説明図である。 本発明の第二の形態に係るロータリエンコーダ用パルサーリングを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。 密封装置に一体に設けられた従来のロータリエンコーダ用パルサーリングを、軸心Ｏを通る平面で切断して示す断面図である。
符号の説明
１ 取付環
２ パルサーリング本体
３ シールリング
３１ 内環
３２，３３ シールリップ
４ 磁気センサ
２００ 軸受
２０１ 外輪
２０２ 内輪
Ｇ１ 軸方向隙間
Ｇ２，Ｇ６ 径方向隙間
Ｇ３，Ｇ７ 環状隙間
Ｇ４ 内周側軸方向隙間
Ｇ５ 外周側軸方向隙間

Claims (2)

  1. 一端が回転側部材に密嵌固定されると共に他端が静止側部材にラビリンス状の隙間を介して近接される非磁性体製の取付環（１）と、磁性粉末を混合した合成樹脂又はゴム状弾性材料で成形されて多極着磁され前記取付環（１）の内側面に一体的に設けられたパルサーリング本体（２）と、からなり、前記取付環（１）の内側に、前記回転側部材及び前記静止側部材のうちの一方に密嵌固定されると共に前記回転側部材及び前記静止側部材のうちの他方に摺動可能に密接されるシールリング（３）が配置されたことを特徴とするロータリエンコーダ用パルサーリング。
  2. パルサーリング本体（２）がシールリング（３）と密接されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ用パルサーリング。
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