JP5081605B2 - 回転角検出用プレート - Google Patents

Description

本発明は、回転軸体に同軸に取り付けられる円板部の外周に、磁気センサに検出される検出面を有する複数の歯が周方向に沿って所定ピッチでプレス加工せしめられてなる回転角検出用プレートに関する。

回転軸体を備えた種々の機関において、その回転軸体の回転角を検出しなければならない場合がある。例えば、往復動内燃機関においては、噴射時期や点火時期等を制御するために、クランク軸の回転角を検出する必要がある。

クランク軸の回転角の検出には、例えば特許文献１の図１に示される回転角検出用プレート（ロータ）２００が用いられる。この従来の回転角検出用プレート２００は、磁性円板の外周部に複数の歯１〜３４が所定ピッチ（所定角度）でプレス加工された、歯車状の簡単な構成となっている。

回転角検出用プレート２００は、クランク軸１１０の一端に取り付けられ、クランク軸１１０と一体的に回転する。回転する回転角検出用プレート２００における複数の歯１〜３４の周端面が、当該プレート２００の径方向外側に配置された磁気センサ（クランクポジションセンサ）４００によって検出される。

前述したように歯１〜３４は所定ピッチ（所定角度）ごとに設けられているため、磁気センサ４００は、歯１〜３４が通過するごとに、つまりクランク軸１１０が所定角度回転するごとに、信号を発生することになる。この信号に基づいて、クランク軸の回転角が検出される。
特開平１１−２４７７０７号公報

上記のように、回転角検出用プレートは、磁気センサ先端のセンシング面の直前を、外周部に設けられた歯の周端面が通過することで、磁気センサに検出される。よって、磁気センサが正常に機能するためには、上記歯の周端面（被検出面）の面積は、所定の面積以上であることが要求される。

歯の周端面の面積は、歯の厚さを所定厚さ以上にすることで確保される。前述したように、回転角検出用プレートは磁性板をプレス加工することで作製されるものであるから、歯の厚さはプレート全体の厚さと同一となっている。よって、従来の回転角検出用プレートは、歯の厚さを確保するのにつられて全体の厚さが厚くなってしまい、無駄に重量が大きくなっていた。

また、従来の回転角検出用プレートは、プレス加工による切断面が磁気センサに検出される被検出面となる。よって、従来の回転角検出用プレートによれば、歯をプレス加工する際、周端面とプレート主表面との間のエッジ部がダレて、磁気センサに検出される実質面積が減少してしまう問題があった。そのため、従来の回転角検出用プレートの歯をプレス加工するには、ダレが生じない高コストなファインブランキング加工を行なう必要があった。

また、回転軸体、回転角検出用プレートおよび磁気センサの配置関係により、例えば図７および図８に示す如く、回転角検出用プレート１’の外周部を折り曲げて傾斜部２ｂ’を形成し、歯４’の周端面４ａ’の向きを磁気センサＳに正対させる場合がある。この場合、歯４’を形成した後に外周部を折り曲げるため、歯４’のピッチ等の重要寸法が、満たすべき寸法公差から外れてしまう問題があった。この場合、寸法公差に入るように歯４’を修正加工する必要があるが、歯４’が厚いため容易ではない。それゆえ、従来の回転角検出用プレート１’において上記寸法公差外れが生じたときは、その回転角検出用プレート１’は廃棄処分とされることが多く、コスト増を招いていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、薄型、軽量かつ低コストの回転角検出用プレートを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、
回転軸体に同軸で取り付けられる円板部と、
円板部の外周にプレス加工で設けられ、磁気センサで検出される被検出面を有した歯部とを備え、
歯部は、
所定方向に折り曲げられ、先端側における一方の主表面が被検出面となっており、
所定ピッチで設けられた複数の歯と、
複数の歯の歯列に設けられた基準歯とからなり、
基準歯は、
歯よりも幅広であって、基準歯の被検出面が歯の被検出面よりも磁気センサに対して遠い側に位置するように構成される
ことを特徴とする回転角検出用プレートを提供するものである。

また本発明は、上記構成において、前記円板部は、当該円板部の径方向に対して傾斜配置された前記磁気センサに前記被検出面が正対するように、所定方向に折り曲げられていることを特徴とする回転角検出用プレートを提供するものである。

また、本発明に係る上記の回転角検出用プレートの製造方法は、
回転角検出用プレートに対して打ち抜き加工を施して、円板部の外周に歯部を形成し、
歯部の先端を壁面に当てて、歯部の先端に鍛圧加工を施して、
歯部に対して打ち抜き加工を施して、歯部の側面を切り落とす。

上記のように構成された回転角検出用プレートによれば、歯が所定方向に折り曲げられ、その折り曲げられた歯の先端側における一方の主表面が、磁気センサに検出される被検出面となっている。つまり、回転角検出用プレートは、従来の回転角検出用プレートとは異なり、歯の厚みを利用して被検出面とするものではなく、歯の主表面の一部を被検出面としている。それゆえ、本発明の回転角検出用プレートによれば、被検出面の面積を確保するためだけに、プレートの板厚を無駄に厚くするような必要はない。よって、板厚を必要最小限の厚さにすることができ、材料コストおよび重量を低減することができる。

また、本発明の回転角検出用プレートは、従来の回転角検出用プレートとは異なり、歯の切断面を被検出面とするものではない。それゆえ、回転角検出用プレートによれば、歯を形成するのに、ダレが生じない高コストなファインブランキング加工を行なう必要がない。よって、低コストに製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
図１は本発明にかかる回転角検出用プレートの一例を示す斜視図および部分拡大図、図２は図１の回転角検出用プレートの製造工程を説明するための平面図および断面図、図３〜図５は図１の回転角検出用プレートの製造工程を説明するための側断面図、図６は図１の回転角検出用プレートをクランク軸に取り付けた一例を示す側断面図である。

［構成］
図１に示すように、本発明にかかる回転角検出用プレート１は、円板部２と、円板部２の外周にプレス加工された歯部３と、により構成されている。回転角検出用プレート１は、厚さ２ｍｍｔの鋼板、本実施形態では亜鉛−アルミニウム６％−マグネシウム３％のめっき層を持つ高耐食溶融めっき鋼板、からなっている。回転角検出用プレート１は、図６に示す如く、回転角検出対象であるクランク軸Ｃの一端に、締結ボルトＢによって同軸に取り付けられる。なお、図６において、符号Ｅはエンジンブロックを示し、符号Ｆはフライホイールを示している。

円板部２は、中央の平坦部２ａと、その外周の傾斜部２ｂとから構成されている。平坦部２ａには、クランク軸Ｃの一端を受容する軸受容孔２ｃと、締結ボルトＢの通過を許容するボルト孔２ｄと、クランク軸Ｃ側に取り付けられた位置決めピン（不図示）を受容するピン受容孔２ｅが形成されている。軸受容孔２ｃをクランク軸Ｃの一端に嵌合せしめることにより、回転角検出用プレート１がクランク軸Ｃと同軸に取り付けられる。また、ピン受容孔２ｅをクランク軸Ｃ側に取り付けられた位置決めピンに嵌合せしめることにより、回転角検出用プレート１の回転方向に関する位置が、クランク軸Ｃに対して位置決めされる。傾斜部２ｂは、後述する歯部３の被検出面４ａ，５ａが、図６に示す如く磁気センサＳに正対するように、円板部２の外周部を折り曲げて形成されている。

歯部３は、５８枚の歯４と、歯４よりも幅広の基準歯５とから構成されている。歯４は６°（所定角度）ごとに設けられている。基準歯５は、５８枚の歯４からなる歯列の最初の歯と最後の歯との間を埋めるようなかたちで形成されている。

また、歯４および基準歯５は、円板部２の傾斜部２ｂに対して略直角になるように、かつ、先端が径方向外側を向くように、折り曲げられている。折り曲げられた歯４の先端側における主表面のうち、径方向外側を向く主表面４ａが、磁気センサＳに検出される被検出面４ａを構成する。同様に、折り曲げられた基準歯５の先端側における主表面のうち、径方向外側を向く主表面５ａが、磁気センサＳに検出される被検出面５ａを構成する。

基準歯５の被検出面５ａは、歯４の被検出面４ａよりも径方向内側、つまり磁気センサＳに対して遠い側に位置するように形成されている。これにより、磁気センサＳの出力値は、被検出面４ａが通過したときよりも、被検出面５ａが通過したときの方が小さくなる。また、前述したように、基準歯５は歯４よりも幅広になっているため、被検出面５ａについての出力値の幅は、被検出面４ａについての出力値の幅よりも大きくなる。これらより、被検出面５ａが磁気センサＳ前を通過したときは、歯４が磁気センサＳ前を通過したときと明確に区別される。よって、基準歯５の被検出面５ａについての出力があったときを基準にし、クランク軸Ｃの回転角を把握することができる。

［製造工程］
次に、回転角検出用プレート１の製造工程について説明する。なお、図２に示す各工程における回転角検出用プレートに対して符号１ａ〜１ｆを付与し、これを用いて説明する。

（ブランキング工程１）
まず、図２Ａに示す如く、亜鉛−アルミニウム６％−マグネシウム３％のめっき層を持つ、厚さ２ｍｍｔの高耐食溶融めっき鋼板に対して抜き加工を施し、円板状に形成すると共に、中心部に軸受容孔２ｃを形成する。

（ブランキング工程２）
次に、図２Ｂに示す如く、回転角検出用プレート１ａに対して抜き加工を施し、ボルト孔２ｄと、ピン受容孔２ｅとを形成すると共に、歯部３（歯４，基準歯５）の初期形状である歯部１３（歯１４，基準歯１５）を形成する。ここで、歯１４の各幅（円周方向長さ）の寸法は、最終寸法に対して余裕をもった大きめの寸法とされる。

（曲げ工程１）
次に、図２Ｃに示す如く、回転角検出用プレート１ｂに対して曲げ加工を施し、歯部１３を、その径方向中央よりやや内側の位置において折り曲げる。
この工程を詳述する。まず、図３Ａに示す如く、回転角検出用プレート１ｂをパンチＰｃ上に配置する。このとき、回転角検出用プレート１ｂの軸受容孔２ｃをパイロットピンＰＰに嵌合せしめて位置決めする。
次に、パンチＰｃの上方に配置されたダイＤｃを下降させ、バネＳＰを介して吊り下げられた可動部Ｄｃ１によって、回転角検出用プレート１ｂを押さえ付ける。
次に、図３Ｂに示す如く、ダイＤｃをさらに下降させ、可動部Ｄｃ１によって回転角検出用プレート１ｂを押さえつつ、固定部Ｄｃ２とパンチＰｃとによって歯部１３を折り曲げる。

（鍛圧工程）
次に、図２Ｄに示す如く、回転角検出用プレート１ｃの歯部１３に対して鍛圧加工を施す。この鍛圧加工によって、歯部１３のスプリングバックが解消されると共に、折り曲げによる角部のＲが小さくなり、十分な面積を有する被検出面４ａ，５ａが形成される。
この工程を詳述する。まず、図４Ａに示す如く、回転角検出用プレート１ｃをパンチＰｄ上に配置する。このとき、回転角検出用プレート１ｃの軸受容孔２ｃをパイロットピンＰＰに嵌合せしめて位置決めする。
次に、パンチＰｄの上方に配置されたダイＤｄ１を下降させる。ダイＤｄ１は、回転角検出用プレート１ｃに当接した後、さらに下降を続ける。このとき、パンチＰｄは、クッション装置Ｃｄによって支持されており、ダイＤｄ１と共に下降する。そして、パンチＰｄとパンチＰｄの側方に配置されたダイＤｄ２との間に設けられた隙間ＣＬに、回転角検出用プレート１ｃの歯部１３の折り曲げた先側が挿入される。
最終的に、図４Ｂに示す如く、回転角検出用プレート１ｃの歯部１３の先端が隙間ＣＬの下端を構成する壁面に当たるまで、ダイＤｄ１およびパンチＰｄが下降する。これにより、回転角検出用プレート１ｃの歯部１３が鍛圧加工されて、歯部３が形成される。

（曲げ工程２）
次に、図２Ｅに示す如く、回転角検出用プレート１ｄの円板部２に対して曲げ加工を施し、傾斜部２ｂを形成する。
この工程を詳述する。まず、図５Ａに示す如く、回転角検出用プレート１ｄをパンチＰｅ上に配置する。このとき、回転角検出用プレート１ｄの軸受容孔２ｃをパイロットピンＰＰに嵌合せしめて位置決めする。
次に、パンチＰｅの上方に配置されたダイＤｅ１を下降させる。ダイＤｅ１は、回転角検出用プレート１ｄに当接した後、さらに下降を続ける。このとき、パンチＰｅは、クッション装置Ｃｅによって支持されており、ダイＤｅ１と共に下降する。
最終的に、図５Ｂに示す如く、回転角検出用プレート１ｄの円板部２の外周部が、パンチＰｅの側方に配置されたダイＤｅ２の山部Ｍに当たるまで、ダイＤｅ１およびパンチＰｅが下降する。これにより、円板部２の外周部は、ダイＤｅ１の谷部Ｖに当たるまで上方に折り曲げられ、傾斜部２ｂが形成される。

（バーリング工程）
次に、図２Ｆに示す如く、回転角検出用プレート１ｅにおける軸受容孔２ｃ周辺に対してバーリング加工を施す。これにより、軸受容孔２ｃの軸方向長さが長くなり、クランク軸Ｃとの嵌合部分の面積が確保される。
また、同時に、折り曲げられた基準歯５における径方向外側を向く主表面５ａを径方向内側に押圧する。これにより、主表面５ａは、歯４における同様の主表面４ａよりも径方向内側に位置する。

（サイジング工程）
最後に、回転角検出用プレート１ｆの歯４に対して抜き加工を施し、歯４の幅（円周方向長さ）が最終寸法となるように、歯４の側面を切り落とす（不図示）。

［作用・効果］
上記の回転角検出用プレート１は、図６に示す如く、回転角検出対象であるクランク軸Ｃの一端に、締結ボルトＢによって同軸に取り付けられ、従来の回転角検出用プレート１’と同様に使用される。
上記の回転角検出用プレート１によれば、歯４が所定方向に折り曲げられ、その折り曲げられた歯４の先端側の主表面のうち、径方向外側を向く主表面が磁気センサＳに検出される被検出面４ａとなっている。つまり、回転角検出用プレート１は、従来の回転角検出用プレートとは異なり、歯の厚みを利用して被検出面とするものではなく、歯の主表面の一部を被検出面４ａとしている。それゆえ、回転角検出用プレート１によれば、被検出面４ａの面積を確保するためだけに、プレートの板厚を無駄に厚くするような必要はない。よって、材料コストおよび重量を低減することができる。

また、回転角検出用プレート１は、図６に示す如く、被検出面４ａが磁気センサＳに正対するように、円板部２に傾斜部２ｂが設けられている。この傾斜部２ｂは、歯４を形成した後に円板部２の外周部を折り曲げて形成されるため、歯４のピッチ等の重要寸法が、満たすべき寸法公差から外れてしまう場合がある。しかし、回転角検出用プレート１は板厚が薄いため、折り曲げ後容易に、寸法公差に入るよう歯４を抜き加工することができる。

また、回転角検出用プレート１は、従来の回転角検出用プレートとは異なり、歯４の切断面を被検出面４ａとするものではない。それゆえ、回転角検出用プレート１によれば、歯４を形成するのに、ダレが生じない高コストなファインブランキング加工を行なう必要がない。よって、低コストに製造することができる。

また、回転角検出用プレート１は、亜鉛−アルミニウム６％−マグネシウム３％のめっき層を持つ溶融めっき鋼板からなっているため、耐食性が高く、被検出面４ａが腐食しにくい。よって、回転角検出用プレート１によれば、磁気センサＳによる検出精度が低下しにくい。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は次のように変形して実施することができる。

例えば、磁気センサの向きが回転角検出用プレートの径方向と一致するような場合、円板部２に傾斜部２ｂを設ける必要はない。この場合、曲げ工程２を省略することができる。

また、回転角検出用プレートは、耐食性の高いめっき鋼板を用いるのが好ましいが、適宜他の材質の磁性板を用いることができる。

また、上記実施形態では、折り曲げられた歯４，基準歯５の先端側における主表面のうち、径方向外側を向く主表面４ａ，５ａを被検出面４ａとしたが、磁気センサＳの配置状況に応じて、径方向内側を向く主表面を被検出面とすることもできる。

また、回転角検出用プレートが取り付けられる対象は、往復動内燃機関のクランク軸に限定されず、往復動内燃機関の他の回転軸体であってもよいし、その他種々の機関における回転軸体であってもよい。

本発明にかかる回転角検出用プレートの一例を示す斜視図および部分拡大図である。 図１の回転角検出用プレートの製造工程を説明するための平面図および断面図である。 図１の回転角検出用プレートの製造工程を説明するための側断面図である。 図１の回転角検出用プレートの製造工程を説明するための側断面図である。 図１の回転角検出用プレートの製造工程を説明するための側断面図である。 図１の回転角検出用プレートをクランク軸に取り付けた一例を示す側断面図である。 従来の回転角検出用プレートをクランク軸に取り付けた一例を示す側断面図である。 従来の回転角検出用プレートの一例を示す斜視図および部分拡大図である。

符号の説明

１ 回転角検出用プレート
２ 円板部
２ａ 平坦部
２ｂ 傾斜部
２ｃ 軸許容孔
２ｄ ボルト孔
２ｅ ピン許容孔
３ 歯部
４ 歯
４ａ 被検出面
５ 基準歯
５ａ 被検出面

Claims (3)

1. 回転軸体に同軸で取り付けられる円板部と、
   前記円板部の外周にプレス加工で設けられ、磁気センサで検出される被検出面を有した歯部とを備え、
   前記歯部は、
   所定方向に折り曲げられ、先端側における一方の主表面が前記被検出面となっており、
   所定ピッチで設けられた複数の歯と、
   前記複数の歯の歯列に設けられた基準歯とからなり、
   前記基準歯は、
   前記歯よりも幅広であって、前記基準歯の被検出面が前記歯の被検出面よりも前記磁気センサに対して遠い側に位置するように構成される
   ことを特徴とする回転角検出用プレート。
2. 前記円板部は、当該円板部の径方向に対して傾斜配置された前記磁気センサに前記被検出面が正対するように、所定方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出用プレート。
3. 請求項１又は２に記載の回転角検出用プレートの製造方法であって、
   回転角検出用プレートに対して打ち抜き加工を施して、前記円板部の外周に前記歯部を形成し、
   前記歯部の先端を壁面に当てて、前記歯部の先端に鍛圧加工を施して、
   前記歯部に対して打ち抜き加工を施して、前記歯部の側面を切り落とすことを特徴とする回転角検出用プレートの製造方法。