KR20050033002A - 밀봉 장치 및 회전 검출기 - Google Patents

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KR20050033002A
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cylindrical portion
sealing ring
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카게야마타케시
코야기카츠라
이노우에마사히로
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고요 세이코 가부시키가이샤
우치야마 매뉴팩처링 가부시기가이샤
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Abstract

펄서 링 및 제2 밀봉 링은 별도로 형성된다. 펄서 링의 다극 자석 로터가 환형 코아부의 외부 원통부의 외주면에 접착될 때, 다극 자석 로터는 반지름 방향으로 자기 센서에 대향한다. 이 구조로 인해서, 다극 자석 로터는 환형 코아부의 외부 원통부에 의해 강하게 지지될 수 있다. 그러므로, 다극 자석 로터에 회전원심력이 주어질 때에도, 반지름 방향으로 흔들릴 수 없다. 따라서, 서로 대향하는 다극 자석 로터 및 자기 센서의 반지름 방향 간격은 원심력의 강도에 관계없이 일정하게 유지될 수 있다.

Description

밀봉 장치 및 회전 검출기{SEALING DEVICE AND ROTATION DETECTOR}
본 발명은 두 개의 밀봉재가 내부에서 서로 결합되고 회전 검출기로 사용할 자기 센서 및 펄서 링이 포함된 밀봉 장치에 관한 것이다.
상기 밀봉 장치를 롤링 베어링에 적용하는 경우, 자기 센서는 정지측 베어링 링에 부착된 밀봉 링에 부착되고, 펄서 링은 회전측 베어링 링에 부착된 밀봉 링에 부착된다. 자석분말을 함유하는 고무조각 하나가 회전측 베어링 링에 부착된 밀봉 링에 접착된 후, N극 및 S극은 원주방향으로 번갈아 자화된다. 이 구조와 관련하여, JP-A-10-132603을 참조한다.
이 예에서, 펄서 링이 밀봉 링에 직접 접착되기 때문에, 펄서 링은 원심력에 영향을 받으며 반지름 방향으로 흔들린다. 따라서, 서로 마주보는 펄서 링과 자기 센서 사이의 간격이 반지름 방향으로 변동될 가능성이 있다.
공보 JP-A-10-160744는 두 개의 밀봉 링이 서로 결합된 팩 실(pack seal)로서 언급된 밀봉 장치를 개시한다. 이들 밀봉 링 각각은 고무로 제조된 립(lip)이 금속 링에 접착되는 방식으로 구성된다. 롤링 베어링이 내부 링 회전 방식인 경우, 자기 센서는 회전되지 않는 외부 링에 부착된 제1 밀봉 링에 부착되고, 펄서 링은 회전되는 내부 링에 부착된 제2 밀봉 링에 부착된다.
상술한 종래의 예에서, 금속 링은 서로 마주보는 금속 센서 표면과 펄서 링 표면 사이에 끼워진다. 이러한 구조로 인해서, 소정 한계를 넘는 그 사이 간격을 줄이는 것이 가능하다. 더욱이, 펄서 링에 의해서 생성된 자력선이 금속 링을 관통할 때, 와전류(eddy current)가 생성된다. 이 와전류는 자기 센서의 검출동작에 영향을 끼칠 수 있다. 그러므로, 자기 센서의 정밀도를 보다 증진시키기 위해서, 상술한 구조는 개선의 여지가 있다.
공보 JP-A-2001-21576은 밀봉 장치가 내부 링 회전 형태의 롤링 베이링에 적용된 장치를 개시한다. 자기 센서는 회전되지 않는 외부 링의 일단부 표면에 부착되고, 자석 링은 지지부재를 경유하여 회전되는 내부 링의 일단부 표면에 부착된다. 지지부재는 원통부 및 반지름 방향으로 내측으로 연장되는 플랜지부를 구비한다. 자석 링은 이 지지부재의 원통부의 외주면에 접착된다. 자석 링은 자석분말을 함유하는 고무로 제조되고, N극 및 S극은 원주방향으로 교대로 자화된다. 자기 센서의 검출면은 자석 링으로 검출될 표면에 수직한다.
상기 종래 예에서, 자기 센서의 검출면이 자석 링으로 검출될 표면에 수직하기 때문에, 자기 센서의 위치 및 자석 링의 위치가 축방향으로 서로 변경될 때, 자기 센서의 검출면과 자석 링으로 검출될 표면 사이의 거리는 연장된다. 그러므로, 자력 강도를 증가시키기 위해서 자석분말을 함유하는 고무조각의 크기를 증가시킬 필요가 있다. 더욱이, 보다 민감한 자기 센서를 채용할 필요가 있다. 따라서, 회전 검출기의 크기는 증가되고, 제조비가 상승한다.
프랑스 특허공보 제 RF2 574 501-A1은 밀봉 장치가 롤링 베어링에 적용된 장치를 개시한다. 자기 센서는 정지측의 베어링 링에 부착된 밀봉 링에 부착되고, 펄서 링은 회전측의 베어링 링에 부착된 밀봉 링에 부착된다. 이 경우, 펄서 링은 자석분말을 함유하는 고무로 제조되고 자화된다. 펄서 링의 한 부위는 밀봉 링에 제공된 고무로 제조된 밀봉부와 접촉하고 베어링의 내부를 단단히 밀봉시키기 위해서 강력 밀봉부의 일부를 구성한다.
상기 종래 예에서, 밀봉부와 미끄럼 가능하게 접촉하는 펄서 링의 한 부분이 자석분말을 함유하는 고무로 제조된다. 그러므로, 자석분말은 펄서 링과 접촉하는 상대방(고정측의 밀봉부)을 연마시키는 연마입자(grinding particles)로서 작용한다.
종래 예에서 야기되는 상술한 문제점을 고려하여, 밀봉 장치에 제공되는 자기 센서의 검출 정밀도 저하를 방지하고 검출 정밀도를 증진시키는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 다른 목적은 오랜 기간동안 밀봉 장치의 밀봉특성을 안정적으로 보여주게 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 구성은 다음과 같은 특징을 갖는다.
(1) 밀봉장치는:
외부 링 부재에 고정된 제1 밀봉 링;
상기 외부 링 부재에 대해서 상대적으로 동축방향으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정된 제2 밀봉 링; 및
상기 제1 밀봉 링에 부착된 자기 센서를 포함하고,
상기 제2 밀봉 링은,
상기 내부 링 부재의 외주면과 맞물리는 금속 링;
상기 금속 링에 접착되고, 상기 제1 밀봉 링에 접촉하는 립(lip); 및
반지름 방향으로 상기 자기 센서에 대향하도록 상기 금속 링에 제공되고 상기 금속 센서에 의해서 검출되는 펄서 링(pulser ring)을 포함하고,
상기 펄서 링은,
상기 금속 링의 외주면에 제공된 내부 원통부, 상기 내부 원통부와 동축방향으로 배열되는 외부 원통부, 및 상기 내부 원통부를 상기 외부 원통부와 연결시키기 위한 환형 플레이트부를 포함하는 환형 코어부; 및
N극 및 S극이 내부에서 원주방향으로 교대로 배열되고 상기 외부 원통부에 접착되는 다극 자석 로터를 포함한다.
(2) (1)에 있어서, 상기 립은 고무 또는 수지로 제조된다.
(3) (1)에 있어서, 상기 다극 자석 로터는 자석분말을 함유하는 고무 또는 수지에 기초한 물질로 제조된다.
(4) (1)에 있어서, 상기 내부 원통부 및 상기 외부 원통부는 상기 제1 및 제2 밀봉 링으로 한정된 축방향 폭 내에 배열된다.
(5) (1)에 있어서, 상기 다극 자석 로터의 일부는 상기 환형 코아부 및 상기 금속 링 사이에 형성된 간격을 채운다.
(6) 회전 검출기는:
외부 링 부재에 고정된 센서 조립체; 및
상기 외부 링 부재에 대하여 상대적으로 동축으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정되고, 상기 센서 조립체에 의해 검출되고, 반지름 방향으로 상기 센서 조립체에 대향하는 펄서 링을 포함하고,
상기 센서 조립체는,
원통부를 포함하는 환형 링;
수지로 제조된 외부 몸체의 외부에 형성되고, 상기 원통부의 외주면 상의 소정 위치에 배열된 자기 센서; 및
반지름 방향으로 개방되고, 상기 자기 센서가 배열되는 영역에 대응하는 상기 금속 링의 영역에 형성되는 창을 포함한다.
(7) (6)에 있어서,
상기 펄서 링은, 원통부를 구비하는 환형 코아부; 및 상기 환형 코아부의 상기 원통부의 외주면에 접착되고 반지름 방향으로 상기 자기 센서에 대향하는 다극 자석 로터를 포함한다.
(8) (6)에 있어서, 상기 센서 조립체는 상기 외부 링 부재의 내주면에 압입되고, 상기 펄서 링은 상기 내부 링 부재의 외주면에 압입된다.
(9) (6)에 있어서, 상기 자기 센서는 상기 수지로 제조된 외부 몸체로부터 노출되고, 상기 자기 센서의 일표면은 상기 창의 표면과 동일평면상에 있다.
(10) 밀봉 장치는:
외부 링 부재에 고정된 제1 밀봉 링;
상기 외부 링 부재에 대하여 상대적으로 동축방향으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정된 제2 밀봉 링; 및
상기 제1 밀봉 링에 부착된 자기 센서를 포함하고,
상기 제2 밀봉 링은, 상기 자기 센서에 의해 검출되고, 상기 제2 밀봉 링이 반지름 방향으로 상기 자기 센서에 대향하도록 금속 환형 링 내에 제공되는 펄서 링을 포함하고,
상기 펄서 링은, 상기 제2 밀봉 링의 외주면에 부착된 환형 코아부; 및 상기 환형 코아부의 원통부의 외주면에 제공된 다극 자석 로터를 포함하고;
N극 및 S극은 상기 다극 자석 로터 내에서 원주방향으로 교대로 배열되고, 상기 다극 자석 로터는 상기 자기 센서측으로 반지름 방향으로 자극 사이에 루프를 형성하는 자력선을 방출한다.
(11) (10)에 있어서, N극 및 S극은, 상기 다극 자석 로터의 반지름 방향으로 자석분말을 함유하는 고무 또는 수지 베이스를 자화시킴으로서 상기 다극 자석 로터의 원주방향으로 교대로 형성되고 배열된다.
(12) 밀봉 장치는:
외부 링 부재에 고정된 제1 밀봉 링;
상기 외부 링 부재에 대하여 상대적으로 동축방향으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정된 제2 밀봉 링; 및
상기 제1 밀봉 링에 부착된 자기 센서를 포함하고,
상기 제2 밀봉 링은,
상기 내부 링 부재의 외주면에 맞물리는 금속 링;
상기 금속 링에 접착되고, 상기 제1 밀봉 링과 접촉하는 립; 및
상기 자기 센서와 반지름 방향으로 대향하도록 상기 금속 링 내에 제공된 다극 자석 로터를 포함하고,
상기 다극 자석 로터는 원주방향으로 교대로 배열된 N극 및 S극을 포함하고, 상기 다극 자석 로터 및 상기 제1 밀봉 링 사이에는 반지름 방향으로 공간이 형성된다.
(13) (12)에 있어서, 상기 제2 밀봉 링은 상기 금속 링의 외주면과 맞물리는 환형 코아부를 포함하고, 상기 다극 자석 로터는 상기 환형 코아부의 외주면에 접착된다.
(14) (12)에 있어서, 상기 다극 자석 로터 및 상기 립은 독립적으로 형성된다.
제1 실시예
도 1 내지 도 5는 본 발명의 제1 실시예를 도시하는 도면이다. 본 실시예에서, 본 발명의 밀봉 장치가 자동차 구동휠을 위해 사용되는 롤링 베어링 장치(1)에 포함된 경우가 설명된다. 도 1에서, 롤링 베어링 장치(1)의 좌측은 자동차의 외측이고, 롤링 베어링 장치(1)의 우측은 자동차의 내측이다.
내부 샤프트 부재(3)는 왕관형 케이지(6a, 6b)에 의해서 원주상에 일정한 간격으로 각각 배열된 2열의 롤링 부품(예를 들어, 볼)을 경유하여 축 주위에, 회전되도록 고정되지 않은 외부 링 부재(2)에 의해서 회동 가능하게 지지된다.
외부 링 부재(2)의 외주면에는, 반지름 방향으로 바깥으로 연장되는 플랜지부(21)가 형성된다. 플랜지부(21)가 볼트(10)에 의해서 자동차 몸체의 일부인 너클(9)에 고정될 때, 외부 링 부재(2)는 회전되지 않도록 고정된다.
내부 샤프트 부재(3)는 내부 샤프트(31); 및 1열의 각진 볼 베어링을 위해 사용되는 내부 링(32)을 포함한다. 내부 링(32)은 내부 샤프트(31)의 배럴부의 내측에 부착된다. 자동차의 내측에 있는 내부 샤프트(31)의 단부가 반지름 방향으로 바깥쪽으로 롤링콕(rolling-calked)될 때, 내부 링(32)은 내부 샤프트(31)와 일체가 될 수 있다.
2열의 롤링 부품(4, 5)은 축방향으로 외부 링 부재(2)의 내주면 상에 제공된 두 개의 레이스웨이 트랙(raceway track) 사이에 끼워지며, 한 레이스웨이 트랙은 내부 샤프트(31)의 외주면에 제공되고, 하나의 레이스웨이 트랙은 내부 링(32)의 외주면에 제공된다.
내부 샤프트(31)의 외주면에서, 자동차의 외측에는 반지름 방향으로 바깥으로 연장되는 플랜지부(34)가 일체로 형성된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 브레이크 디스크와 휠이 플랜지부(34)에 부착된다. 등속조인트(CVJ; Constant Velocity Joint)의 사발모양 외부 링(12) 내에 일체형으로 형성된 내부 샤프트(13)는 내부 샤프트(31)의 중앙홀 내에 스플라인-맞물림된다. 너트(14)가 이 샤프트(13)의 외측단부에 나사결합될 때, 사발모양 외부 링(12)은 내부 샤프트 부재(3)와 일체가 된다.
외부 링(2)과 내부 샤프트 부재(3) 사이에 축방향으로 형성된 공간의 양측에는, 제1 밀봉 장치(7) 및 제2 밀봉 장치(8)가 부착된다. 두 밀봉 장치(7, 8)는 롤링 부품(4, 5)이 배열되는 환형 공간(11)으로부터 바깥쪽으로 윤활제가 새는 것을 방지한다. 동시에, 두 밀봉 장치(7, 8)는 더러운 물이 바깥으로부터 환형 공간(11)으로 들어가는 것을 방지한다.
도면에 상세히 도시되지는 않았지만, 자동차의 외측에 배열된 제1 밀봉 장치(7)는, 내부 샤프트(31)와 미끄럼 접촉하는 고무로 제조된 립(lip)이 외부 링(2)에 내측으로 부착된 금속 링에 접착되는 방식으로 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 내측에 배열된 제2 밀봉 장치(8)는, 제1 밀봉 링(81)과 제2 밀봉 링(82)이 서로 결합되는 방식으로 구성된다. 제2 밀봉 장치(8)는 팩 실(pack seal)로 언급된다. 회전 위상, 회전 속도, 회전수, 회전 방향과 같은 내부 샤프트 부재(3)(내부 샤프트(31) 및 내부 링(32))의 회전상태를 검출하기 위한 회전 검출기로서, 자기 센서(15) 및 펄서 링(16)이 제2 밀봉 장치(8)에 포함된다. 제2 밀봉 장치(8)의 구조는 다음에 상세히 설명될 것이다.
제1 밀봉 링(81)은 외부 링 부재(2)에 부착된다. 제1 밀봉 링(81)은 메인 립(84)과 보조 립(85)이 제1 금속 링(83)에 부착되는 방식으로 구성된다. 제1 금속 링(83)은, 원통부(83a); 및 원통부(83a)의 내측단부로부터 축방향으로 연장되어 내측으로 반지름 방향으로 연장되는 플랜지부(83b)를 포함한다. 메인 립(84) 및 보조 립(85)은 가류접착(vulcanization)에 의해서 플랜지부(83b)의 내주면에 접착된다. 소정 두께의 수지로 제조된 외부 몸체(17)는 제1 금속 링(83) 내의 원통부(83a)의 전체 외주면에 적층되고, 자기 센서(15)는 수지로 제조된 외부 몸체(17) 내에 매립된다. 수지로 제조된 외부 몸체(17)의 원주상의 소정 위치에는 자기 센서(15)를 자동차 몸체의 전자회로와 연결된 하니스(harness)(미도시)와 연결하기 위한 암 커넥터(20)가 반지름 방향으로 바깥으로 돌출하는 조건으로 일체로 형성된다.
이 연결에서, 자기 센서(15)가 제1 금속 링(83)의 원통부(83b) 내에 배열된 영역에서, 도 5에 도시된 것처럼, 반지름 방향으로 내측 및 외측으로 개방된 창(83c)이 제공된다. 이 창(83c)의 크기 및 형상은 반지름 방향에서 볼 때 자기 센서(15)의 크기 및 형상보다 더 크다. 대안적으로, 이 창(83c)의 크기 및 형상은 반지름 방향에서 볼 때 자기 센서(15)의 크기 및 형상과 실질적으로 동일하다. 창(83c)이 상술한 것처럼 제공될 때, 금속부재는 자기 센서(15) 및 펄서 링(16) 사이에 끼워지지 않는다. 이 연결에서, 창(83c)은 반지름 방향의 제2 밀봉 링(82)의 립(87)이 제1 금속 링(83) 내에서 미끄럼 가능하게 접촉하는 영역에 도달할 수 없다. 도 5에 도시된 것처럼, 자기 센서(15)는 자기 센서(15)의 검출면이 외경측 창(83c)의 개방 단부의 표면과 실질적으로 동일 표면상에 있도록 배열된다. 더욱이, 수지로 제조된 외부 몸체(17)는 창(83c) 내에 채워진다.
제2 밀봉 링(82)은 내부 링(32)에 부착된다. 제2 밀봉 링(82)은 반지름 방향의 립(87)이 제2 금속 링(86)에 부착되는 방식으로 구성된다. 제2 금속 링(86)은, 원통부(86a); 및 반지름 방향으로 바깥으로 연장하는 방식으로 축방향으로 원통부(86a)의 외측단부에 형성된 플랜지부(86b)를 포함한다. 반지름 방향의 립(87)은 가류접착에 의해서 플랜지부(86b)의 외주면에 접착된다. 펄서 링(16)은 제2 밀봉 링(82)에 부착된다.
이 연결에서, 립(84, 85, 87)은 니트릴 부타디엔 고무(NBR; Nitrile Butadiene Rubber)과 같은 고무로 제조된다. 그러나, 립(84, 85, 87)은 적절한 수지로 제조될 수 있다.
펄서 링(16)은 다극 자석 로터(19)가 환형 코아부(18)에 접착되는 방식으로 구성된다. 환형 코아부(18)는 반지름 방향으로 동축으로 배열된 축방향 내부 원통부(18a)의 외측 단부면 및 축방향 외부 원통부(18b)의 외측 단부면이 환형 플레이트부(18c)에 의해서 서로 일체로 연결되는 방식으로 구성된다. 다극 자석 로터(19)는 니트릴 부타디엔 수화물 고무(H-NBR; Hydride Nitrile Butadiene Rubber)와 같은 고무 또는 자석분말을 함유하는 수지가 가류접착에 의해서 환형 코아부(18)의 외부 원통부(18b)의 외주면에 접착되는 방식으로 구성되고, 자화는 N극 및 S극이 원주방향으로 교대로 배열되도록 반지름 방향으로 수행된다. 다극 자석 로터(19) 및 제1 금속 링(83) 사이에는, 다극 자석 로터(19)가 제1 금속 링(83)과 접촉하지 않도록 공간이 반지름 방향으로 제공된다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이 다극 자석 로터(19)는 원주방향으로 서로에 대해 인접한 자극들에 루프를 형성하는 자력선을 외부로 방출한다. 이 연결에서, 다극 자석 로터(19)의 원료는 환형 플레이트부(18c)의 외부가 원료에 의해 덮이도록 채워지는데, 다시 말해서 원료는 환형 코아부(18) 및 제2 금속 링(86) 사이에 형성된 간극 내로 채워진다. 그러므로, 환형 코아부(18) 및 제2 금속 링(86)이 맞물리는 맞물림 표면 내로 외부의 물이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 다극 자석 로터(19)의 원료가 채워지는 부분을 제공하는 것을 회피하는 것이 가능하다.
환형 코아부(18)의 내부 원통부(18a)가 제2 금속 링(86)의 원통부(86a)와 맞물릴 때, 펄서 링(16)은 제2 밀봉 링(82)에 부착되고, 검출될 펄서 링(16)의 표면은 반지름 방향으로 자기 센서(15)의 검출 표면에 대향한다. 이로 인해서, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 펄서 링(16)의 다극 자석 로터(19) 내에서 원주방향으로 서로에 인접한 자극들에 루프를 형성하는 자력선은 외경측으로 방출되고 자기 센서(15)의 검출면으로 진입한다.
이 연결에서, 자기 센서(15)가 제1 금속 링(83)에 부착되어 있기 때문에, 예를 들어, 제1 금속 링(83)은 비자성 스테인리스 스틸(JIS에 명기된 SUS304)과 같은 비자성 물질로 제조된다. 환형 코아부(18)를 고려하면, 환형 코아부(18)가 다극 코아부(18)로부터 내경측으로 방출되는 자력선을 집중시키기 위해 자기 경로 내로 형성되기 위해서, 예를 들어, 환형 코아부(18)는 자성 스테인리스 스틸(JIS에 명기된 SUS430)과 같은 자성 물질로 제조된다. 자기 센서(15)를 형성하기 위해 수지로 제조된 외부 몸체(17)는 폴리페닐렌 황화물(PPS; polyphenylene sulfide), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT; polybutylene terephthalate) 및 폴리아미드(PA; polyamide)와 같은 비자성 수지로 제조되고, 다시 말해서 자기 센서(15)를 형성하기 위해 수지로 제조된 외부 몸체(17)는 엔지니어링 플라스틱으로 제조된다. 도면에 도시되지는 않았지만, 그리스(grease)와 같은 윤활제가 제1 밀봉 링(81) 및 제2 밀봉 링(82)에 둘러싸인 공간 내에 봉입된다.
제2 밀봉 장치(8)는 다음과 같이 조립된다. 펄서 링(81)이 일체로 부착된 제1 밀봉 링(81)과 제2 밀봉 링(82)은 서로에 대해 묶이도록 임시로 조립된다. 제2 금속 링(86)은 내부 링(32)의 외주면의 견부(32a) 내로 압입되고, 제1 밀봉 링(81)의 수지로 제조된 외부 몸체(17)는 외부 링(2)의 내주면의 견부(2a) 내로 압입된다. 수지로 제조된 외부 몸체(17)의 플랜지부(17a)가 자동차 내측의 외부 링(2)의 단부면(2b)과 접촉할 때, 제1 밀봉 링(81)의 위치가 정해진다. 상술한 조건에서, 제1 밀봉 링(81)의 메인 립(84) 및 보조 립(85)은 환형 코아부(18)의 내부 원통부(18a)의 외주면에 접촉하도록 제조되고, 제2 밀봉 링(82)의 반지름 방향 립(87)은 제1 금속 링(83)의 원통부(83a)의 내주면과 접촉된다. 제2 밀봉 링(82)의 반지름 방향 립(87)이 펄서 링(16)의 외부에 배열되기 때문에, 펄서 링(16)이 먼지에 의해 더러워지는 것을 방지할 수 있다. 그러므로, 검출 정밀도 저하를 피할 수 있다. 더욱이, 펄서 링(16)이 메인 립(84) 및 보조 립(85)에 의해서 롤링 부품(5) 및 레이스웨이 트랙과 격리되기 때문에, 롤링 부품(5)이 회전될 때 발생되는 금속 연마 분말이 펄서 링(16)에 들러붙는 것을 방지하는 것이 가능하다. 그러므로, 검출 정밀도 저하를 방지할 수 있다.
상술한 것처럼, 제2 밀봉 장치(8)에서, 제2 밀봉 링(82) 및 펄서 링(16)은 독립적으로 형성되고, 펄서 링(16)의 다극 자석 로터(19)는 환형 코아부(18)의 외부 원통부(18b)의 외주면에 접착된다. 그러므로, 다극 자석 로터(19)는 환형 코아부(18)의 외부 원통부(18b)에 의해 강하게 지지된다. 따라서, 회전원심력이 다극 자석 로터(19)에 주어지더라도, 반지름 방향으로 흔들리지 않는다. 상술한 이유로, 서로 마주보는 자기 센서(15) 및 다극 자석 로터(19)의 반지름 방향 간격은 원심력의 강도에 관계없이 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 검출 정밀도가 증진될 수 있다. 더욱이, 펄서 링(16)과 제2 밀봉 링(82)을 개별적으로 단순히 제조하는 것이 가능하다. 그러므로, 제조비가 줄어들 수 있다.
특히 상술한 실시예에서, 환형 코아부(18)의 내부 원통부(18a) 및 외부 원통부(18b)가 제1 밀봉 링(81) 및 제2 밀봉 링(82)의 축방향 폭 내에 배열되기 때문에, 제2 밀봉 장치(8) 전체의 축방향 폭을 연장할 필요가 없다. 따라서, 전체 장치가 조밀해질 수 있다. 펄서 링(16)의 축방향 폭이 제1 밀봉 링(81) 및 제2 밀봉 링(82)의 축방향 간격 범위 내에서 최대가 되면, 펄서 링(16)이 환형 코아부(18)의 환형 플레이트부(18c)의 측면에 접착된 경우와 비교할 때, 펄서 링(16) 및 자기 센서(15)가 서로에 대해 대향하는 면적이 확장될 수 있다. 그러므로, 자기 센서(15)의 검출 정밀도가 가능한 높게 증진될 수 있다.
제2 밀봉 장치(8)에서, 어떠한 금속 부재도 제1 밀봉 링(81)에 부착된 자기 센서(15) 및 제2 밀봉 링(82)에 부착된 펄서 링(16)의 다극 자석 로터(19) 사이에 개재되지 않는다. 그러므로, 회전 동작시 다극 자석 로터(19)에 의해 생성된 자력선은 환형 코아부(83)의 창(83c)을 통과한다. 따라서, 종래의 예와 같이 자기 센서(15)의 검출면 근처에서 와전류가 발생할 가능성이 없다. 그러므로, 와전류에 의해 야기되는 종래의 문제점이 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 더욱이, 서로에 대향하는 자기 센서(15) 및 다극 자석 로터(19) 사이의 간격을 줄일 수 있다. 이러한 상승효과로 인해서 자기 센서(15)의 검출 정밀도가 증진될 수 있다.
제2 밀봉 장치(8)에서, 펄서 링(16)의 다극 자석 로터(19)는 환형 코아부(18)의 외부 원통부(18b)의 외주면에 접착되고, 다극 자석 로터(19)의 원주방향에서 서로에 인접하는 자극들에 루프를 형성하는 자력선은 외부 지름 측으로, 즉 자기 센서(15) 측으로 방출된다. 이러한 구조로 인해서, 자기 센서(15)의 위치 및 펄서 링(16)의 위치가 축방향으로 서로로부터 바뀌어질 때에도, 다극 자석 로터(19)로부터 방출된 자력선은 자기 센서(15)의 검출면으로 쉽게 도달할 수 있다. 그러므로, 다극 자석 로터(19)로부터 방출된 자력선은 축방향 위치편향에 거의 영향을 받지 않는다. 따라서, 자기 센서(15)의 검출 정밀도가 훼손되지 않는다.
제2 밀봉 장치(8)에서, 펄서 링(16)의 다극 자석 로터(19)는 제2 밀봉 링(82)의 반지름 방향 립(87)과 독립적으로 제공되고, 반지름 방향의 립(87)은 연마 입자가 될 수 있는 자석 분말이 혼합되지 않은 고무로 제조된다. 그러므로, 반지름 방향으로 립(87)의 접촉에 대향하는 제1 금속 링(83)은 닳을 수 없다. 그로 인해서, 오랜 기간동안 단단한 밀봉 특성을 보여줄 수 있다.
예를 들어, 도 7에 도시된 것처럼, 자기 센서(15)는 홀 엘리먼트 또는 자기 저항 엘리먼트와 같은 두 개의 센서 엘리먼트(22a, 22b)로 구성된 정방향 및 역방향 검출을 위한 검출 센서일 수 있다. 두 개의 센서(22a, 22b)는 원주 방향으로 서로에 대해 독립되게 배열된다. 두 센서(22a, 22b)의 간격은 한 센서의 출력 위상과 다른 센서의 출력 위상이 서로에 대해 90°만큼 변위된 간격(λ/4)이다. 이 경우, λ는 다극 자석 로터(19)의 자화 피치이다. 이 경우, 자화 피치는 N극의 원주방향 자화 길이 및 N극과 인접한 S극의 원주방향 자화 길이의 총 길이로 정의된다. 하나의 센서 엘리먼트(22a)가 도 8에 도시된 직사각형 파형신호(A)를 출력하면, 다른 센서 엘리먼트(22b)는 위상이 직사각형 파형신호(A)의 위상으로부터 90°만큼 변위된 위상을 갖는 직사각형 파형신호(B)를 출력한다. 다시 말해서, 정방향 및 역방향 검출을 위한 검출 센서에 대한 다극 자석 로터(19)의 대향하는 상태가 다극 자석 로터(19)의 회전속도 또는 회전방향에 따라서 변경될 때, 정방향 및 역방향 검출을 위한 검출 센서(15)의 각 센서 엘리먼트(22a, 22b)로부터 출력된 직사각형 파형신호의 위상 및 위상주기가 변경된다. 그러므로, 두 직사각형 파형신호가 처리될 때, 회전 위상, 회전 속도, 회전수 및 회전방향을 발견할 수 있다.
제2 실시예
도 6은 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 펄서 링(16)의 다극 자석 로터(19)는 환형 코어부(18)의 외주면 상에만 접착된다. 다시 말해서, 본 발명은 다극 자석 로터(19)의 원료가 환형 플레이트부(18c)의 외부를 덮도록 채워지지 않은 구조를 갖는다. 이런 구조에서, 본 실시예는 전술한 제1 실시예와 다르다. 이러한 연결에서, 이 경우, 창(83c)은 도 6에 도시된 제1 금속 링(83)에 제공되지 않는다. 이 경우, 다극 자석 로터(19)의 원료가 채워지는 영역이 제공되지 않기 때문에, 외부 원통부(18b)의 축방향 폭은 연장될 수 있다. 그러므로, 다극 자석 로터(19)의 자화 폭은 연장될 수 있으며 검출 정밀도가 증진될 수 있다.
제3 실시예
도 9 및 도 10은 제3 실시예를 도시하는 도면이다. 자기 센서(15)는 도 9 및 도 10에 도시된 것처럼 창(83c) 내에 수용될 수 있다.
제4 실시예
도 11 및 도 12는 제4 실시예를 도시하는 도면이다. 도 11 및 도 12에 도시된 것처럼, 자기 센서(15)의 검출면은 창(83c)의 내부 지름측의 개방 단부 표면과 동일 표면상에 있을 수 있으며 수지로 제조된 외부 몸체(17)로부터 노출될 수 있다. 이 구조에 따르면, 자기 센서(15) 및 다극 자석 로터(19)의 간격은 가능한 작게 줄어들 수 있으며, 이는 자기 센서(15)의 검출 정밀도를 향상시키는데 도움이 된다.
제5 실시예
도 13 및 도 14는 제5 실시예를 도시하는 도면이다. 도 13 및 도 14에 도시된 것처럼, 자기 센서(15)는 창(83c) 내에 세팅되지 않고 창(83c)으로부터 분리될 수 있다.
제6 실시예
상술한 실시예에서, 제1 금속 링(83)의 원통부(83b) 내에 제공된 창(83c)은 반지름 방향으로 형성된 통공이다. 그러나, 이 창(83c)은 제1 금속 링(83)의 원통부(83b)의 자유단으로 개방된 도려낸 부분일 수 있다. 이 경우, 수지로 제조된 외부 몸체(17)는 원통부(83b)의 도려낸 부분에 매립되고 원통부(83b)의 내주면은 제2 밀봉 링(82)의 반지름 방향 립(87)의 미끄럼 표면이 원주방향으로 간섭되지 않도록 원주방향으로 동일면 상에 놓이도록 제조되는 것이 바람직하다.
제7 실시예
도 15는 본 발명의 제7 실시예를 도시하는 도면이다. 본 실시예에서, 제2 금속 링(86)은 원통부(86a)와 중심이 같은 외부 원통부(86c)가 플랜지부(86b)의 외주면에 일체형으로 연결되는 방식으로 구성된다. 다극 자석 로터(19)는 가류접착에 의해서 외부 원통부(86c)의 외주면 상으로 직접 접착된다. 동시에, 반지름 방향 립(87)은 립(87)이 다극 자석 로터(19)에 인접하게 배열되는 방식으로 다극 자석 로터(19)의 차량 내측에 부착된다. 본 실시예에서도, 도 2에 도시된 실시예와 동일한 방식으로, 반지름 방향 립(87)은 자석분말을 함유하지 않는 고무 또는 수지로 제조된다.
제8 실시예
제2 밀봉 장치(8)의 또 다른 실시예가 도 16에 도시된다. 본 실시예에서, 제2 금속 링(86)은 축방향 원통부(86a)의 크기가 줄어들고 이 0원통부(86a)의 내측으로부터 반지름 방향 외측으로 연장되는 플랜지부(86b)가 일체형으로 제공되며 외부 원통부(86c)가 이 플랜지부(86b)의 외주면을 누운 U 형상으로 굽힘으로서 형성되는 방식으로 구성된다. 제1 금속 링(83)의 플랜지부(83b)와 접촉하는 축방향 립(88)은 가류접착에 의해서 이 플랜지부(86b)의 내측면에 접착된다. 다극 자석 로터(19)는 가류접착에 의해서 외부 원통부(86c)의 외주면에 직접 접착된다. 더욱이, 제1 밀봉 링(81)의 메인 립(84)과 보조 립(85)은 내부 링(32)의 외주면의 견부와 직접 접촉하도록 제조된다. 본 실시예에서도, 도 2에 도시된 실시예와 동일한 방식으로, 축방향 립(87)은 자석분말을 함유하지 않는 고무 또는 수지로 제조된다.
상술한 실시예에서, 본 발명은 자동차의 구동휠을 위해 사용되는 롤링 베어링 장치에 적용된다. 그러나, 본 발명의 밀봉 장치는 도면에 도시되지는 않았지만 자동차의 아이들 휠(idle wheel)을 위해 사용되는 롤링 베어링 장치에 적용될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 밀봉 장치는 다양한 용도로 적용될 수 있다.
이상과 같은 구성을 통해 본 발명은 밀봉 장치에 설치된 자기 센서의 검출 정밀도 저하를 방지하고 검출 정밀도를 증진시킬 수 있고, 또한, 오랜 기간동안 밀봉 장치의 밀봉특성을 안정적으로 보여줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 밀봉 장치가 포함된 롤링 베어링 장치를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 제2 밀봉 장치를 도시하는 확대도.
도 3은 도 2에 도시된 회전 검출기를 도시하는 정면도.
도 4는 도 2에 도시된 펄서 링(pulser ring)으로부터 방출된 자력선의 원주모델을 도시하는 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 제1 금속 링을 도시하는 사시도.
도 6은 도 2에 대응하는 도면으로서, 본 발명의 제2 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 자기 센서가 정방향 및 역방향 검출을 위한 센서로 사용되는 경우를 도시하는 개략도.
도 8은 도 7에 도시된 정방향 및 역방향 검출을 위한 센서로부터 출력된 검출신호를 도시하는 도면.
도 9는 도 2에 대응하는 도면으로서, 본 발명의 제3 실시예를 도시하는 도면.
도 10은 도 3에 대응하는 도면으로서, 도 9에 도시된 밀봉 장치를 도시하는 도면.
도 11은 도 2에 대응하는 도면으로서, 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 도면.
도 12는 도 3에 대응하는 도면으로서, 도 9에 도시된 밀봉 장치를 도시하는 도면.
도 13은 도 2에 대응하는 도면으로서, 본 발명의 제5 실시예를 도시하는 도면.
도 14는 도 3에 대응하는 도면으로서, 도 9에 도시된 밀봉 장치를 도시하는 도면.
도 15는 도 2에 대응하는 도면으로서, 본 발명의 제7 실시예를 도시하는 도면.
도 16은 도 2에 대응하는 도면으로서, 본 발명의 제8 실시예를 도시하는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1..롤링 베어링 장치 2..외부 링 부재 3..내부 샤프트 부재
7,8..밀봉 장치 11..환형 공간 12..외부 링
15..자기 센서 16..펄서 링 17..외부 몸체
18..환형 코아부 19..다극 자석 로터 20..암 커넥터
21,34..플랜지부 22a,22b..센서 엘리먼트 31..내부 샤프트
32..내부 링 81,82..밀봉 링 83..금속 링
83c..창 84,85,87..립

Claims (14)

  1. 외부 링 부재에 고정된 제1 밀봉 링;
    상기 외부 링 부재에 대해서 상대적으로 동축방향으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정된 제2 밀봉 링; 및
    상기 제1 밀봉 링에 부착된 자기 센서를 포함하고,
    상기 제2 밀봉 링은,
    상기 내부 링 부재의 외주면과 맞물리는 금속 링;
    상기 금속 링에 접착되고, 상기 제1 밀봉 링에 접촉하는 립(lip); 및
    반지름 방향으로 상기 자기 센서에 대향하도록 상기 금속 링에 제공되고 상기 금속 센서에 의해서 검출되는 펄서 링(pulser ring)을 포함하고,
    상기 펄서 링은,
    상기 금속 링의 외주면에 제공된 내부 원통부, 상기 내부 원통부와 동축방향으로 배열되는 외부 원통부, 및 상기 내부 원통부를 상기 외부 원통부와 연결시키기 위한 환형 플레이트부를 포함하는 환형 코어부; 및
    N극 및 S극이 내부에서 원주방향으로 교대로 배열되고 상기 외부 원통부에 접착되는 다극 자석 로터를 포함하는, 밀봉 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 립은 고무 또는 수지로 제조되는, 밀봉 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다극 자석 로터는 자석분말을 함유하는 고무 또는 수지에 기초한 물질로 제조되는, 밀봉 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 원통부 및 상기 외부 원통부는 상기 제1 및 제2 밀봉 링으로 한정된 축방향 폭 내에 배열되는, 밀봉 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다극 자석 로터의 일부는 상기 환형 코아부 및 상기 금속 링 사이에 형성된 간격을 채우는, 밀봉 장치.
  6. 외부 링 부재에 고정된 센서 조립체; 및
    상기 외부 링 부재에 대하여 상대적으로 동축으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정되고, 상기 센서 조립체에 의해 검출되고, 반지름 방향으로 상기 센서 조립체에 대향하는 펄서 링을 포함하고,
    상기 센서 조립체는,
    원통부를 포함하는 환형 링;
    수지로 제조된 외부 몸체의 외부에 형성되고, 상기 원통부의 외주면 상의 소정 위치에 배열된 자기 센서; 및
    반지름 방향으로 개방되고, 상기 자기 센서가 배열되는 영역에 대응하는 상기 금속 링의 영역에 형성되는 창을 포함하는, 회전 검출기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 펄서 링은, 원통부를 구비하는 환형 코아부; 및 상기 환형 코아부의 상기 원통부의 외주면에 접착되고 반지름 방향으로 상기 자기 센서에 대향하는 다극 자석 로터를 포함하는, 회전 검출기.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 센서 조립체는 상기 외부 링 부재의 내주면에 압입되고, 상기 펄서 링은 상기 내부 링 부재의 외주면에 압입되는, 회전 검출기.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 자기 센서는 상기 수지로 제조된 외부 몸체로부터 노출되고, 상기 자기 센서의 일표면은 상기 창의 표면과 동일평면상에 있는, 회전 검출기.
  10. 외부 링 부재에 고정된 제1 밀봉 링;
    상기 외부 링 부재에 대하여 상대적으로 동축방향으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정된 제2 밀봉 링; 및
    상기 제1 밀봉 링에 부착된 자기 센서를 포함하고,
    상기 제2 밀봉 링은, 상기 자기 센서에 의해 검출되고, 상기 제2 밀봉 링이 반지름 방향으로 상기 자기 센서에 대향하도록 금속 환형 링 내에 제공되는 펄서 링을 포함하고,
    상기 펄서 링은, 상기 제2 밀봉 링의 외주면에 부착된 환형 코아부; 및 상기 환형 코아부의 원통부의 외주면에 제공된 다극 자석 로터를 포함하고;
    N극 및 S극은 상기 다극 자석 로터 내에서 원주방향으로 교대로 배열되고, 상기 다극 자석 로터는 상기 자기 센서측으로 반지름 방향으로 자극 사이에 루프를 형성하는 자력선을 방출하는, 밀봉 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    N극 및 S극은, 상기 다극 자석 로터의 반지름 방향으로 자석분말을 함유하는 고무 또는 수지 베이스를 자화시킴으로서 상기 다극 자석 로터의 원주방향으로 교대로 형성되고 배열되는, 밀봉 장치.
  12. 외부 링 부재에 고정된 제1 밀봉 링;
    상기 외부 링 부재에 대하여 상대적으로 동축방향으로 회전 가능한 내부 링 부재에 고정된 제2 밀봉 링; 및
    상기 제1 밀봉 링에 부착된 자기 센서를 포함하고,
    상기 제2 밀봉 링은,
    상기 내부 링 부재의 외주면에 맞물리는 금속 링;
    상기 금속 링에 접착되고, 상기 제1 밀봉 링과 접촉하는 립; 및
    상기 자기 센서와 반지름 방향으로 대향하도록 상기 금속 링 내에 제공된 다극 자석 로터를 포함하고,
    상기 다극 자석 로터는 원주방향으로 교대로 배열된 N극 및 S극을 포함하고, 상기 다극 자석 로터 및 상기 제1 밀봉 링 사이에는 반지름 방향으로 공간이 형성되는, 밀봉 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제2 밀봉 링은 상기 금속 링의 외주면과 맞물리는 환형 코아부를 포함하고, 상기 다극 자석 로터는 상기 환형 코아부의 외주면에 접착되는, 밀봉 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 다극 자석 로터 및 상기 립은 독립적으로 형성되는, 밀봉 장치.
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