JP6632593B2 - ロータリエンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、ロータリエンコーダに関する。

エンジンのクランク軸の回転を検出するための回転検出器としては、クランク軸に歯車機構を介して回転軸を連結し、その回転軸の回転を検出素子によって検出するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−１６５１８９号公報

前記した従来の回転検出器では、エンジンに歯車機構を組み込むため、エンジンへの着脱が煩雑になるとともに、エンジンの機種ごとに歯車機構を用意する必要があり、回転を検出するためのコストが高くなるという問題がある。
また、従来の回転検出器では、部品点数が多くなり、装置が大きくなるため、エンジンルーム内に設置スペースを確保することが困難となる。

本発明は、前記した問題を解決し、回転体に対して容易に着脱可能であるとともに、汎用性に優れ、設置スペースを小さくできるロータリエンコーダを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、回転体に同軸状に取り付けられるボルトの頭部に多角形状部を備えるボルト嵌合穴により嵌合して該ボルトの頭部の側部に係止し、該ボルトと同軸回りに回転するボルトカバーと、前記ボルトカバーに設けられた検知用磁石と、を有する回転子と、前記回転子から独立して設けられ、前記検知用磁石の変位を検知する検知素子と、を備えるロータリエンコーダとした。

本発明によれば、ボルトの頭部にボルトカバーを嵌合させる簡単な構造で回転子を構成でき、回転体に対し回転子を容易に着脱できる。規格品のボルトを利用できるので、汎用性に優れた構造となる。そして、検知素子と回転子とを相対的に位置決めする接続要素を備えず、検知素子を回転子から独立して設けることで、ロータリエンコーダの小型化を図れ、設置スペースを小さくできる。回転子を軸支するための軸受等も必要なく、製品コストを抑制できる。ボルトカバーに軸受の嵌合部を形成する必要がないので、ボルトカバーの長さ寸法を抑えることができる。

また、本発明は、前記回転子が、圧入もしくは接着剤によって前記ボルトカバーに固定され前記ボルトの頭部を吸着して前記ボルトカバーを位置決めするボルト吸着用磁石を有していることを特徴とする。

本発明によれば、ボルト吸着用磁石によりボルトカバーをボルトに確実に固定できる。ボルト吸着用磁石を圧入もしくは接着剤によってボルトカバーに固定することで、固定用のねじ等を別途に備えることもなく、ボルトカバーの大型化の抑制と組み付け作業性の向上を図れる。

また、本発明は、前記ボルト吸着用磁石が、磁石本体と、前記磁石本体と前記ボルトとの間の磁気回路を閉じるヨークと、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ヨークを備えることで、ヨーク付き磁石セットとしてボルト吸着用磁石の吸着力を高めることができる。

また、本発明は、前記ボルトは六角穴付きボルトであり、前記ヨークは、前記六角穴の底面に当接することを特徴とする。

本発明によれば、ボルト吸着用磁石が六角穴付きボルトの頭部を六角穴にて吸着する。ヨークを六角穴の底面に当接させることで、ボルトカバーの軸心方向の位置決めを容易に行える。

また、本発明は、前記ボルトは六角穴付きボルトであり、前記ヨークは、前記六角穴の縁周りに当接することを特徴とする。

本発明によれば、ボルト吸着用磁石が六角穴付きボルトの頭部を六角穴の縁周りにて吸着する。ヨークを六角穴の縁周りに当接させることで、ボルトカバーの軸心方向の位置決めを容易に行える。

また、本発明は、前記ボルトは六角ボルトであり、前記ボルト嵌合穴の前記多角形状部は、前記六角ボルトの頭部の側部に係止することを特徴とする。

本発明によれば、六角ボルトの頭部とボルト嵌合穴の多角形状部との係止により、ボルトカバーを六角ボルトと一体に回転させることができる。多角形状部を、面接触１２角や角接触６角、角接触１２角等の工具用ソケット穴形状にすることで、ボルト嵌合穴の加工も容易となり、六角ボルトの嵌合組み付け性も良好になる。

また、本発明は、前記検知用磁石が、前記ボルトの頭部を吸着して前記ボルトカバーを位置決めすることを特徴とする。

本発明によれば、検知用磁石が、検知素子によって回転変位を検知される被検知機能と、ボルトの頭部を吸着してボルトカバーを位置決めするボルト吸着機能とを兼ねる。これにより、部品点数の増加抑制と組み付け作業性の向上を図れる。

また、本発明は、前記ボルトカバーは、前記ボルトの頭部が前記ボルト嵌合穴に圧入されることにより、前記ボルトに固定されることを特徴とする。

本発明によれば、ボルトカバーをボルトに一体回転構造として組み付けるに当たり、固定用のねじ等を要することなく、簡単な圧入作業のみで済ますことができる。

また、本発明は、前記検知用磁石と前記検知素子とは、前記回転子の回転軸心上で対向配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ボルトカバーの外周面の外側に検知素子の配置スペースを確保することが困難な場合に、容易に対応できる。

また、本発明は、前記検知用磁石と前記検知素子とは、前記ボルトカバーの外周面の外側で対向配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ボルトカバーの端部の外側に検知素子の配置スペースを確保することが困難な場合に、容易に対応できる。

本発明によれば、検知素子と回転子とを相対的に位置決めする接続要素を備えず、検知素子を回転子から独立して設けることで、ロータリエンコーダの小型化を図れ、設置スペースを小さくできる。

本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第１実施形態に係るボルトカバーの斜視図である。 ボルト嵌合穴を角接触６角の工具用ソケット穴形状としたボルトカバーの正面図である。 ボルト嵌合穴を角接触１２角の工具用ソケット穴形状としたボルトカバーの正面図である。 本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第４実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第５実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第６実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第７実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。 本発明の第８実施形態に係るロータリエンコーダの側断面図である。

本発明について複数の実施形態を説明する。各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

「第１実施形態」
図１において、第１実施形態のロータリエンコーダ１Ａは、回転体の一例としてエンジンのクランク軸１１０の回転の変位を検出する。クランク軸１１０の端面には、クランク軸１１０の軸心Ｏ上で螺合する六角ボルト２によりクランクプーリ１２０が締結されている。これにより、クランクプーリ１２０と六角ボルト２とは、クランク軸１１０と一体に軸心Ｏ回りに回転する。六角ボルト２は、鉄製の規格品であり、軸部２ｂの一端に六角形の頭部２ａが形成されている。

ロータリエンコーダ１Ａは、回転子３と検知素子４とを備えて構成されている。回転子３は、六角ボルト２の頭部２ａにボルト嵌合穴５により嵌合し六角ボルト２と同軸の軸心Ｏ回りに回転するボルトカバー６と、ボルト吸着用磁石７と、検知用磁石８とを有して構成されている。

ボルトカバー６は、円筒形状を呈した部材であり、一端に軸心Ｏを穴中心とするボルト嵌合穴５が形成されている。ボルトカバー６は、非磁性ステンレス、アルミニウム、真ちゅう、銅、合成樹脂、合成ゴム等、非磁性材料で形成されている。ボルト嵌合穴５の内周面は、ボルトカバー６と六角ボルト２とが一体に回転するように、六角ボルト２の頭部２ａの側部に係止する多角形状部を備えている。形状例としては、図２に示すように、ボルト嵌合穴５の内周面を、頭部２ａの側面に接触するいわゆる面接触（波型）１２角の工具用ソケット穴形状とする。その他、図３に示す角接触６角や、図４に示す角接触１２角の工具用ソケット穴形状等にしてもよい。図１において、ボルト嵌合穴５の底面には、ボルト吸着用磁石７を収容するための磁石収容穴９が軸心Ｏを中心に形成されている。

ボルト吸着用磁石７は、六角ボルト２の頭部２ａを吸着してボルトカバー６を六角ボルト２に対して位置決めする。ボルト吸着用磁石７は、磁石本体１０と、磁石本体１０と六角ボルト２との間の磁気回路を閉じるヨーク１１とを備えて構成されている。磁石本体１０は、軸心Ｏを中心に配置される円板形状を呈しており、軸心Ｏに対してＮＳ極の境界面が直交するように配置されている。ヨーク１１は、磁石本体１０を収容する有底で扁平円筒状のケース部材であり、鉄等の磁性材料で形成されている。磁石本体１０は、ヨーク１１内に接着剤等を介して固定されている。ヨーク１１は、圧入もしくは接着剤により、底部が磁石収容穴９の底面に接面するようにして磁石収容穴９に収容固定される。

検知用磁石８は、軸心Ｏを中心に配置される円板形状を呈しており、軸心Ｏ回りにＳ極、Ｎ極が隣り合うように配置されている。検知用磁石８は、ボルトカバー６の他端面に軸心Ｏを中心に形成された凹部に接着剤等により収容されている。

検知素子４は、検知用磁石８の回転変位を検知する磁気検出素子である。すなわち、検知素子４は、軸心Ｏ回りに回転する検知用磁石８の磁界の変化を検知する。これにより、ロータリエンコーダ１Ａはクランク軸１１０の回転の変位を検出する。検知素子４は、軸心Ｏ上で検知用磁石８と対向するように配置されている。検知素子４は、軸心Ｏとの直交面に沿うように配置された基板１２に取り付けられている。

検知素子４は、回転子３から独立して設けられている。本発明において「回転子３から独立して」とは、検知素子４と回転子３とを接続して両者を相対的に位置決めする接続要素を持たないことを意味する。例えば、前記接続要素を設ける例として、基板１２を固定収容するとともに、ボルトカバー６の外周を軸受等を介して回転自在に支持するケースを設ける構造が挙げられる。しかしながらこの構造では、ケースが存在する分、ロータリエンコーダ１Ａ全体が大型化し、狭い取り付け空間に対応できないおそれがある。また、回転子３を軸支する軸受も必要となり、製品コストの増大を招く。

これに対し、検知素子４と回転子３とを相対的に位置決めする接続要素を備えず、検知素子４を回転子３から独立して設けることで、接続要素が存在しない分、ロータリエンコーダ１Ａの小型化を図れ、設置スペースを小さくできる。したがって、車両のエンジンルーム内の狭い空間等において、ロータリエンコーダ１Ａをクランク軸１１０に容易に取り付けることができる。回転子３を軸支するための軸受も必要ないので、製品コストを抑制できる。特に、ボルトカバー６に軸受の嵌合部を形成する必要がないので、ボルトカバー６の軸心Ｏ方向の長さ寸法を抑えることができる。後記する第２〜第８実施形態においても、検知素子４を回転子３から独立して設けてあり、第１実施形態と同様の効果が得られる。

第１実施形態のロータリエンコーダ１Ａでは、六角ボルト２の頭部２ａにボルトカバー６を嵌合させる簡単な構造で回転子３を構成できる。規格化された六角ボルト２の頭部２ａにボルトカバー６を嵌合させる構造であるので、汎用性を高めることができる。これにより、クランク軸１１０とロータリエンコーダ１Ａとの間に、エンジンの機種ごとに設計された取付機構を設ける必要がないため、クランク軸１１０の回転を検出するためのコストを低減できる。

第１実施形態のロータリエンコーダ１Ａでは、回転子３が、六角ボルト２の頭部２ａを吸着してボルトカバー６を位置決めするボルト吸着用磁石７を有している。これにより、ボルトカバー６を六角ボルト２に対して確実に固定できる。ボルト吸着用磁石７を圧入もしくは接着剤によってボルトカバー６に固定することで、固定用のねじ等を別途に備えることもなく、ボルトカバー６の大型化の抑制と組み付け作業性の向上を図れる。

第１実施形態のロータリエンコーダ１Ａでは、ボルト吸着用磁石７は、磁石本体１０と、磁石本体１０とボルト２との間の磁気回路を閉じるヨーク１１とを備えている。ヨーク１１を備えることで、ヨーク付き磁石セットとしてボルト吸着用磁石７の吸着力を高めることができる。

検知用磁石８と検知素子４とを軸心Ｏ上で対向配置させる構成とすれば、ボルトカバー６の外周面の外側に検知素子４の配置スペースを確保することが困難な場合に、容易に対応できる。

ボルトカバー６は、六角ボルト２の頭部２ａがボルト嵌合穴５に圧入されることにより、六角ボルト２に固定される構造とすれば、六角ボルト２への回転子３の組み付け性が向上する。また、場合により、六角ボルト２の頭部２ａとボルト嵌合穴５との間に接着剤を介在させてもよい。

「第２実施形態」
第１実施形態のロータリエンコーダ１Ａでは、検知用磁石８と検知素子４とが軸心Ｏ上で対向配置されているのに対し、図５に示すように、第２実施形態のロータリエンコーダ１Ｂは、検知用磁石８Ａと検知素子４とがボルトカバー６の外周面の外側で対向配置されている。検知用磁石８Ａは、軸心Ｏ回りにＳ極、Ｎ極が隣り合うように配置されたリング形状の磁石であり、ボルトカバー６の外周面に接着剤等により嵌合固定されている。検知素子４は、検知用磁石８Ａの外周面に対向するように配置されている。

検知用磁石８Ａと検知素子４とをボルトカバー６の外周面の外側で対向配置させる構成とすれば、ボルトカバー６の端部の外側に検知素子４の配置スペースを確保することが困難な場合に、容易に対応できる。

「第３実施形態」
第３実施形態のロータリエンコーダ１Ｃは、図６に示すように、六角穴付きボルト２１と一体に回転するボルトカバー６を備えている。六角穴付きボルト２１は、鉄製の規格品であり、軸部２１ｂの一端に円形の頭部２１ａが形成されている。頭部２１ａの先端面には、六角形の六角穴２１ｃが形成されている。

ボルトカバー６の一端には、頭部２１ａの外周面に倣った円形のボルト嵌合穴５が形成されている。ボルト嵌合穴５の底面には、六角穴２１ｃに嵌合される六角軸部１３が突設されている。六角穴２１ｃと六角軸部１３との嵌合により、六角穴付きボルト２１とボルトカバー６とが一体に回転する。六角軸部１３の軸心Ｏ方向の長さは、六角穴２１ｃの深さと略同じである。

六角軸部１３の先端面には、ボルト吸着用磁石７を収容するための磁石収容穴９が形成されている。ボルト吸着用磁石７は、磁石本体１０とヨーク１１とを備えて構成されている。大きさは異なるものの、第１、第２実施形態と同様に、磁石本体１０は、軸心Ｏを中心に配置される円板形状を呈し、軸心Ｏに対してＮＳ極の境界面が直交するように配置されている。ヨーク１１は、有底円筒状を呈している。磁石本体１０は、ヨーク１１内に接着剤等を介して固定されている。ヨーク１１は、圧入もしくは接着剤により、底部が磁石収容穴９の底面に接面するようにして磁石収容穴９に収容固定される。ヨーク１１の先端縁は、六角穴２１ｃの底面に当接している。

以上により、六角穴付きボルト２１の頭部２１ａが六角軸部１３のボルト吸着用磁石７に吸着されるため、ボルトカバー６を六角穴付きボルト２１に確実に固定できる。ヨーク１１を六角穴２１ｃの底面に当接させることで、ボルトカバー６の軸心Ｏ方向の位置決めを容易に行える。

「第４実施形態」
第３実施形態のロータリエンコーダ１Ｃでは、検知用磁石８と検知素子４とが軸心Ｏ上で対向配置されているのに対し、図７に示すように、第４実施形態のロータリエンコーダ１Ｄは、検知用磁石８Ａと検知素子４とがボルトカバー６の外周面の外側で対向配置されている。

検知用磁石８Ａと検知素子４とをボルトカバー６の外周面の外側で対向配置させる構成とすれば、ボルトカバー６の端部の外側に検知素子４の配置スペースを確保することが困難な場合に、容易に対応できる。

「第５実施形態」
第３実施形態のロータリエンコーダ１Ｃでは、ヨーク１１が六角穴２１ｃの底面に当接しているのに対し、図８に示すように、第５実施形態のロータリエンコーダ１Ｅは、ヨーク１１が六角穴２１ｃの縁２１ｄ周りに当接している点で異なっている。

ボルトカバー６の一端には、頭部２１ａの外周面に倣った円形のボルト嵌合穴５が形成されている。ボルト嵌合穴５の深さは、六角穴付きボルト２１の頭部２１ａの高さよりも大きい。ボルト嵌合穴５の底面には、六角穴２１ｃに嵌合される六角軸部１３が突設されている。六角穴２１ｃと六角軸部１３との嵌合により、六角穴付きボルト２１とボルトカバー６とが一体に回転する。

六角穴２１ｃの縁２１ｄとボルト嵌合穴５の底面との間には軸心Ｏ回りの環状空間が形成され、この環状空間にボルト吸着用磁石７が収容されている。つまり、ボルト嵌合穴５の底面周りが磁石収容穴９を構成する。ボルト吸着用磁石７は、それぞれ六角軸部１３を通すための穴が形成されたリング形状の磁石本体１０およびヨーク１１を備えて構成されている。磁石本体１０は、ヨーク１１内に接着剤等を介して固定されている。ヨーク１１は、圧入もしくは接着剤により、底部がボルト嵌合穴５の底面に接面するように収容固定される。ヨーク１１の先端縁は、六角穴２１ｃの縁２１ｄ周りに当接している。

以上により、六角穴付きボルト２１の頭部２１ａが六角軸部１３のボルト吸着用磁石７に吸着されるため、ボルトカバー６を六角穴付きボルト２１に確実に固定できる。ヨーク１１を六角穴２１ｃの縁２１ｄ周りに当接させることで、ボルトカバー６の軸心Ｏ方向の位置決めを容易に行える。

「第６実施形態」
図９に示す第６実施形態のロータリエンコーダ１Ｆは、第５実施形態のロータリエンコーダ１Ｅに対し、ヨーク１１の形状が異なっている。図９において、第６実施形態のロータリエンコーダ１Ｆのヨーク１１には、六角軸部１３を通す穴の縁から六角穴２１ｃの縁２１ｄに向けて立ち上がる内側壁部１４が形成されている。磁石本体１０は、ヨーク１１の外側の壁部とこの内側壁部１４との間に収容されている。ヨーク１１の外側の壁部の先端縁と内側壁部１４の先端縁は、六角穴２１ｃの縁２１ｄ周りに当接している。

第６実施形態のロータリエンコーダ１Ｆによれば、磁石本体１０と六角穴付きボルト２１との間の磁気回路を、内側壁部１４によって効果的に閉じることができ、ボルト吸着用磁石７の吸着力が向上する。

「第７実施形態」
図１０に示す第７実施形態のロータリエンコーダ１Ｇは、検知用磁石８Ｂが、検知素子４によって回転変位を検知される被検知機能と、六角ボルト２の頭部２ａを吸着してボルトカバー６を位置決めするボルト吸着機能とを兼ねている。検知用磁石８Ｂは、軸心Ｏを中心に配置される円板形状を呈している。検知用磁石８Ｂは、軸心Ｏとの直交面を境界として、一方側にはＳ極、Ｎ極が軸心Ｏ回りに隣り合うように配置され、他方側には一方側のＳ極、Ｎ極と隣り合うようにＮ極、Ｓ極が配置されている。

ボルトカバー６には、ボルト嵌合穴５と、ボルト嵌合穴５よりも小径で、ボルト嵌合穴５の底部からボルトカバー６の他端まで貫通した磁石収容穴１５とが形成されている。検知用磁石８Ｂは圧入や接着剤等で磁石収容穴１５に嵌合し、一端側が六角ボルト２の頭部２ａの端面に当接もしくは僅かな隙間を空けて対向する。検知素子４は、軸心Ｏ上で検知用磁石８Ｂと対向するように配置されている。

第７実施形態のロータリエンコーダ１Ｇによれば、検知用磁石８Ｂが、検知素子４によって回転変位を検知される被検知機能と、六角ボルト２の頭部２ａを吸着してボルトカバー６を位置決めするボルト吸着機能とを兼ねる。これにより、部品点数の増加抑制と組み付け作業性の向上を図れる。

「第８実施形態」
図１１に示す第８実施形態のロータリエンコーダ１Ｈは、第７実施形態に対し、六角ボルト２を六角穴付きボルト２１とした点が異なっている。ロータリエンコーダ１Ｈは、検知用磁石８Ｂが、検知素子４によって回転変位を検知される被検知機能と、六角穴付きボルト２１の頭部２１ａを吸着してボルトカバー６を位置決めするボルト吸着機能とを兼ねている。ボルトカバー６には、ボルト嵌合穴５が一定径で貫通形成されており、このボルト嵌合穴５の一端側に頭部２１ａが圧入や接着剤等により嵌合し、他端側に検知用磁石８Ｂが圧入や接着剤等で嵌合している。検知用磁石８Ｂの一端側は六角穴付きボルト２１の縁２１ｄに当接もしくは僅かな隙間を空けて対向する。検知素子４は、軸心Ｏ上で検知用磁石８Ｂと対向するように配置されている。

第８実施形態のロータリエンコーダ１Ｈによっても、検知用磁石８Ｂが、検知素子４によって回転変位を検知される被検知機能と、六角穴付きボルト２１の頭部２１ａを吸着してボルトカバー６を位置決めするボルト吸着機能とを兼ねる。これにより、部品点数の増加抑制と組み付け作業性の向上を図れる。

１Ａ〜１Ｈ ロータリエンコーダ
２ 六角ボルト
２ａ 頭部
３ 回転子
４ 検知素子
５ ボルト嵌合穴
６ ボルトカバー
７ ボルト吸着用磁石
８ 検知用磁石
９ 磁石収容穴
１０ 磁石本体
１１ ヨーク
２１ 六角穴付きボルト
２１ａ 頭部
２１ｃ 六角穴
２１ｄ 縁

Claims (10)

1. 回転体に同軸状に取り付けられるボルトの頭部に多角形状部を備えるボルト嵌合穴により嵌合して該ボルトの頭部の側部に係止し、該ボルトと同軸回りに回転するボルトカバーと、前記ボルトカバーに設けられた検知用磁石と、を有する回転子と、
   前記回転子から独立して設けられ、前記検知用磁石の変位を検知する検知素子と、
   を備えることを特徴とするロータリエンコーダ。
2. 前記回転子が、
   圧入もしくは接着剤によって前記ボルトカバーに固定され前記ボルトの頭部を吸着して前記ボルトカバーを位置決めするボルト吸着用磁石を有している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。
3. 前記ボルト吸着用磁石が、
   磁石本体と、
   前記磁石本体と前記ボルトとの間の磁気回路を閉じるヨークと、
   を備えていることを特徴とする請求項２に記載のロータリエンコーダ。
4. 前記ボルトは六角穴付きボルトであり、
   前記ヨークは、前記六角穴の底面に当接することを特徴とする請求項３に記載のロータリエンコーダ。
5. 前記ボルトは六角穴付きボルトであり、
   前記ヨークは、前記六角穴の縁周りに当接することを特徴とする請求項３に記載のロータリエンコーダ。
6. 前記ボルトは六角ボルトであり、
   前記ボルト嵌合穴の前記多角形状部は、前記六角ボルトの頭部の側部に係止することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のロータリエンコーダ。
7. 前記検知用磁石が、前記ボルトの頭部を吸着して前記ボルトカバーを位置決めする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。
8. 前記ボルトカバーは、前記ボルトの頭部が前記ボルト嵌合穴に圧入されることにより、前記ボルトに固定されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のロータリエンコーダ。
9. 前記検知用磁石と前記検知素子とは、前記回転子の回転軸心上で対向配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のロータリエンコーダ。
10. 前記検知用磁石と前記検知素子とは、前記ボルトカバーの外周面の外側で対向配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のロータリエンコーダ。

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