JP2006226874A - 磁気エンコーダ及びトーンホイール - Google Patents

Abstract

【課題】狭いスペース内でも、回転検出及び原点検出の両機能を発現し得ると共にコストの高騰を来たさない新規な磁気エンコーダ及びこれに用いるトーンホイールを提供する。
【解決手段】磁性体製円環状トーンホイール１０と、該トーンホイールの回転に伴う磁気変化を検出する検出手段１１とよりなる磁気エンコーダであって、上記トーンホイール１０が、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域１０ａと、該第１領域１０ａと同心的で周方向の一部に欠如部分１０ｃを有する第２領域１０ｂとを備え、前記検出手段１１が、上記第１領域１０ａに対向配置され、トーンホイール１０の回転に伴うＮ極及びＳ極の磁気変化による回転パルス信号を検出する第１検出部材１２と、上記第２領域１０ｂに対向配置され、トーンホイール１０の回転に伴う上記欠如部分及び非欠如部分の磁気変化による原点信号を検出する第２検出部材１３とよりなることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車の車輪懸架装置や、ステアリング部等における回転部の回転速度、回転角、回転方向や原点検出を行うことができる磁気エンコーダ及びこれに用いられるトーンホイールに関する。

自動車用車輪やステアリング部には、その回転速度、回転角更には回転方向を検出（以下、回転検出と言う）する為の磁気エンコーダが装備されることがある。そして、これらの検出値をより確度の高いものとする為、同時に原点検出も行われるようになされている。前者の回転検出は、円周方向に沿ってＳ極、Ｎ極を交互に着磁形成したト−ンホイールを回転側部材に固着し、ト−ンホイールの回転に伴うＳ極、Ｎ極の磁気変化による回転パルスを固定側部材に固定された磁気センサによって検出するよう構成された磁気エンコーダによってなされる。また、後者の原点検出は、トーンホイールの円周方向に１箇所、他の部位とは磁気特性が異なる部位を設け、トーンホイールの１回転毎に１回発せられる信号を原点信号として検出するよう構成された磁気エンコーダによってなされる。

特許文献１及び特許文献２には、上記のような原点検出機能をも備えた磁気エンコーダが開示されている。特許文献１の磁気エンコーダは、互いに同心リング状で且つ互いに繋がっている第１、第２の被検出部を備え、第１の被検出部は周方向に沿ってＳ極、Ｎ極が交互に着磁形成されており、また第２の被検出部は第１の被検出部と厚さが同一でかつ磁極を有する厚肉部分とされ、他の部分がこの厚肉部分よりも薄い薄肉部分とされている。特許文献２には、トーンホイールを、磁性金属板を断面Ｌ字形に折り曲げてなる円筒状の嵌合部と、外向フランジ状の立上がり部とより構成し、立上がり部には周方向に多数の切欠を形成して第１検出部とし、嵌合部には周方向１箇所に切欠を形成して第２検出部とし、両検出部には永久磁石と磁気センサとが組合わさったセンサ組立体が対峙するよう設置された磁気エンコーダも開示されている。
特開２００４−１０１３１２号公報 特開平１１−１９４００９号公報

ところで、上記自動車の車輪軸受部やステアリングシャフトの軸受部はスペース的に制約があるため、トーンホイールは、回転側部材に嵌合固着される円筒部と、これに連なる鍔部とにより構成されることが多い。然るに、上記特許文献１のように、第１、第２の被検出部が互いに繋がっており、しかも、第１の被検出部の周方向全域と第２の被検出部の一部が着磁されたものにおいて、円筒部と鍔部の一方を第１の被検出部とし、他方を第２の被検出部とする場合、互いに９０度の関係をなす部位に着磁することになる。このような角度の異なる部位に着磁する場合、夫々個別に着磁する必要がある為、着磁の為の工数が増えると共に、着磁装置が大掛かりとなる。また、特許文献２に開示された上記磁気エンコーダの場合、永久磁石と磁気センサとが組合わさったセンサ組立体は、磁界形成方向が異なるものを２種類準備する必要があり、コスト高になると共に狭いスペース内にこれらを装備することは設計上の難しさを伴うことにもなる。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、狭いスペース内でも、回転検出及び原点検出の両機能を発現し得ると共にコストの高騰を来たさない新規な磁気エンコーダ及びこれに用いるトーンホイールを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る磁気エンコーダは、軸心周りに回転する回転側部材に同心的に固着された磁性体製円環状トーンホイールと、該トーンホイールに対向するよう固定側部材に固定され、該トーンホイールの回転に伴う磁気変化を検出する検出手段とよりなる磁気エンコーダであって、上記トーンホイールが、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域と、該第１領域と同心的で周方向の一部に欠如部分を有する第２領域とを備え、前記検出手段が、上記第１領域に対向配置され、トーンホイールの回転に伴うＮ極及びＳ極の磁気変化による回転パルス信号を検出する第１検出部材と、上記第２領域に対向配置され、トーンホイールの回転に伴う上記欠如部分及び非欠如部分の磁気変化による原点信号を検出する第２検出部材とよりなることを特徴とする。

請求項２の発明に係る磁気エンコーダは、前記第１検出部材が、磁気センサからなり、トーンホイールの回転に伴う前記第１領域のＮ極及びＳ極の交互の磁気変化を回転パルス信号として、当該磁気センサをして検出するものであり、一方、前記第２検出部材が、磁気センサと永久磁石とよりなり、トーンホイールの回転に伴う前記第２領域の欠如部分及び非欠如部分に基づく上記永久磁石が発する磁界の変化を原点信号として、当該磁気センサをして検出するものであることを特徴とする。

そして、請求項３の発明のように、前記第１検出部材が、第１領域の周方向に沿って、前記回転パルス信号の位相が互いにずれた位置になるよう配置された２個の磁気センサからなるものとすることができる。更に、前記トーンホイールは、請求項４の発明のように、芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴム層または磁性プラスチック層とよりなるものとすることができる。また、このトーンホイールは、前記回転側部材に嵌合固着される円筒部と、該円筒部に連成された鍔部とよりなり、該円筒部及び鍔部の内の一方が前記第１領域、他方が前記第２領域とされているものとすることもできる。

請求項６の発明に係るトーンホイールは、軸心周りに回転する回転側部材に同心的に固着されて、固定側部材に固定された磁気変化検出手段とにより磁気エンコーダを構成するトーンホイールであって、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域と、該第１領域と同心的で周方向の一部に欠如部分を有する第２領域とを備え、回転側部材に固着された状態では、第１領域が、前記検出手段を構成するパルス信号検出用の第１検出部材に対向するよう配置され、上記第２領域が、前記検出手段を構成する原点信号検出用の第２検出部材に対向するよう配置されるものであることを特徴とする。

そして、本発明のトーンホイールは、請求項７の発明のように、芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴム層とよりなるものであってもよく、また、請求項８の発明のように、前記回転側部材に嵌合固着される円筒部と、該円筒部に連成された鍔部とよりなり、該円筒部及び鍔部の内の一方が前記第１領域、他方が前記第２領域とされているものとすることもできる。

請求項１の発明に係る磁気エンコーダによれば、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域の磁気変化が検出手段により検出され、回転パルス信号が出力されることにより、トーンホイールの回転速度（回転数）及び回転角度が検出される。また、第１領域と同心的で周方向の一部に欠如部分を有する第２領域の磁気変化が検出手段により検出され、原点パルス信号として出力される結果、この原点検出情報により回転速度や回転角度検出情報をより確度の高いものとすることができる。そして、請求項１或いは請求項６の発明に係る磁気エンコーダ或いはトーンホイールによれば、上記トーンホイールが、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域と、該第１領域と同心的で周方向の一部に欠如部分を有する第２領域とを備えたものであるから、少なくとも第１領域のみを着磁すればよく、着磁に要する工数を増やすことなく、原点検出機能を備えた磁気エンコーダを構成することができる。特に、スペース等の制約から、トーンホイールが、回転側部材に嵌合固着される円筒部と、該円筒部に連成された鍔部とよりなるものの場合、請求項５或いは請求項８の発明のように、該円筒部及び鍔部の内の一方が前記第１領域、他方が前記第２領域とすることにより、極めてコンパクト且つ簡易に原点検出機能を備えた磁気エンコーダを構成することができる。

また、請求項２の発明のように、第１検出部材を、回転パルス信号を検出する磁気センサで構成し、第２検出部材を、磁気センサと永久磁石とより構成し、当該磁気センサが第２領域の欠如部分及び非欠如部分に基づく上記永久磁石が発する磁界の変化を原点信号として検出するものとすれば、磁気センサと永久磁石とのセンサ組立体が１個で済み、コストの高騰を来たすことなく、また狭いスペース内でもこれらを組み付けることができる。更に、請求項３の発明のように、前記第１検出部材が、第１領域の周方向に沿って、前記回転パルス信号の位相が互いにずれた位置になるよう配置された２個の磁気センサからなるものとすれば、この位相差に基づくパルス信号の時間的ずれによってその回転方向をも検出判定することができる。加えて、前記トーンホイールを、請求項４或いは請求項７の発明のように、芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴム層とよりなるものとすれば、金属板とゴム材との一体化が容易である上に、磁性ゴムはゴム材に磁性粉末を混練するだけで得られるから、トーンホイールを簡易且つ低コストで調製することができる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の１実施例の磁気エンコーダが組み込まれた軸受ユニットの例を示す断面図、図２は図１におけるＸ部の拡大図、図３は同磁気エンコーダの斜視図、図４は同磁気エンコーダの正面図、図５は同磁気エンコーダにおける検出手段による波形図であり、（ａ）は同第１検出部材の一方による波形図、（ｂ）は同他方による波形図、（ｃ）は第２検出部材による波形図である。図６乃至図１０は、夫々第２実施例乃至第６実施例の図２と同様図であり、図１１は図１０における部分切欠右側面図である。図１２（ａ）は、第７実施例の図２と同様図であり、図１２（ｂ）（ｃ）はその変形例を示す。

図１は、自動車の車輪をシャフト１に対して転がり軸受ユニット２により支持する構造の一例を示すものであり、内輪（回転側部材）３を構成するハブ輪３ａにボルト３ｂによりタイヤホイール（不図示）が固定される。また、３ｃはハブ輪３ａに形成されたスプライン孔であり、このスプライン孔３ｃには駆動シャフト１がスプライン嵌合され且つハブ輪３ａに一体固定されて、該駆動シャフト１の回転駆動力がハブ輪３ａを介してタイヤホイールに駆動伝達される。３ｄは内輪部材であり、上記ハブ輪３ａと共に内輪３が構成される。

４は外輪（固定側部材）であり、車体の懸架装置（不図示）に取付固定される。この外輪４と上記内輪３（ハブ３ａ及び内輪部材３ｄ）との間に２列の転動体（玉）５…がリテーナ５ａで保持された状態で介装されている。６、７は上記転動体５…の転動部に装填される潤滑剤（グリス等）の漏出を防止し、或いは外部からの泥水等の浸入を防止するためのシール部材であり、外輪４と内輪３との間に圧入される。

図２は、図１のＸ部の拡大図を示し、車体側のシール部材６は、外輪４の内周に圧入嵌合されるリング状の芯金６ａと、該芯金６ａに固着され、ゴム等の弾性材からなるシールリップ６ｂと、内輪部材３ｄの外周に外嵌固着されるスリンガ（芯金）８とにより、図のように組合せ構成されている。スリンガ８は、内輪部材３ｄの外周に外嵌される円筒部８ａと、この円筒部８ａの一端に連成された外向鍔部８ｂとよりなり、上記シールリップ６ｂは、該外向鍔部８ｂの反車体側面と、上記駆動シャフト１の外周面とに弾性摺接するよう介在される。スリンガ８の車体側面には、ゴム材にフェライト等の磁性粉末を混練してなる磁性ゴム層９が断面Ｌ形に成形貼着一体とされ且つ後記するように着磁され、スリンガ８とこの磁性ゴム層９とによりトーンホイール１０が構成される。トーンホイール１０は、後記する第１領域１０ａと、第２領域１０ｂとを備え、これら両領域１０ａ、１０ｂには、車体（不図示）或いは外輪４に固定された検出手段１１を構成する第１検出部材１２と、第２検出部材１３とが夫々対向配置されている。

本実施例のトーンホイール１０では、スリンガ８の外向鍔部８ｂに対応する磁性ゴム層９の外向鍔部分が第１領域１０ａとされ、また、同円筒部８ａに対応する磁性ゴム層９の円筒部分が第２領域１０ｂとされている。第１領域１０ａは、着磁領域とされ、その鍔面の周方向全周に亘って多数のＮ極、Ｓ極が交互且つ等間隔で着磁形成されている（図３、図４参照）。一方、第２領域１０ｂは、非着磁領域とされ、その磁性ゴム層９の周面における周方向１箇所に凹部（欠如部分）１０ｃが形成されている。

上記芯金６ａ或いはスリンガ８は、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板を、図例のような形状に板金加工して形成されたものである。また、シールリップ６ｂ或いは磁性ゴム層９は、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ等から選ばれたいずれかのゴム材を、上記芯金６ａ或いはスリンガ８に接着剤を介し或いは加硫成形により貼着一体とされ、特に、後者のゴム材としては、上記したように、更に、フェライト系、希土類系等の磁性粉末が事前に混練されたものが用いられる。

次に、図３及び図４において、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂと第１検出部材１２及び第２検出部材１３との配置関係について説明する。第１検出部材１２は、２個の磁気センサ１２ａ、１２ｂからなり、両磁気センサ１２ａ、１２ｂは、上記第１領域１０ａにおけるＮ極、Ｓ極の着磁パターン面に対し、Ｎ極及びＳ極を１サイクルとした場合に９０度に相当する位相分ずれた状態で対向配置されている。また、第２検出部材１３は、第２領域１０ｂに対向するよう配置された磁気センサ１３ａと、その背後に一体とされた永久磁石１３ｂとが組合わさってなり、この永久磁石１３ｂのＮ極、Ｓ極の配列方向は第２領域１０ｂの被検出面に垂直な方向とされる。尚、上記位相のずれは９０度に限らず、回転方向の検出が可能な他の位相差で以って両磁気センサ１２ａ、１２ｂを配置し得ることは言うまでもない。

上記第１検出部材１２を構成する磁気センサ１２ａとしては、ホール効果（磁気による抵抗変化）により出力するホールセンサや、ＭＲ素子（半導体）がＮ極、Ｓ極を感じると方形波を出力することを利用したＭＲセンサが採用される。また、第２検出部材１３を構成する磁気センサ１３ａは、鉄心に導線を巻きつけて、永久磁石１３ｂが発する磁界の被検出部（トーンホイール）の凹凸による変化で出力値が変化する現象を利用したものである。この凹凸による変化に代え、被検出部のＮ極、Ｓ極による変化で出力値が変化する現象を利用するものとすることができ、この場合は、このセンサ組立体を第１検出部材１２に適用させることも可能である。更に、上記ホールセンサと永久磁石とを組合わせて、第２検出部材１３とすることも可能である。

上記のように構成された磁気エンコーダにおいて、駆動シャフト１の軸回転に伴い、ト−ンホイール１０が駆動シャフト１の軸心回りに回転すると、第１検出部材１２を構成する２個の磁気センサ１２ａ、１２ｂは、第１領域１０ａにおけるＮ極、Ｓ極による規則的な磁気変化を検出し、図５（ａ）（ｂ）の波形図に示すような回転パルス信号を出力する。従って、このいずれかの単位時間当たりのパルス数を計測することにより、回転数即ち回転速度を算出することができる。また、起動から停止までのパルス数を計測することによりその回転角の算出も行うことができる。この回転角の算出は、ステアリング部の制御情報としても有効である。更に、磁気センサ１２ａ、１２ｂは、上記のように互いに９０度の位相差を以って配置されているから、その出力パルスは、トーンホイール１０が１方向に回転すると９０度のずれを生じ、反方向に回転すると２７０度のずれを生じることになる。従って、両磁気センサ１２ａ、１２ｂの出力パルスのずれ角度を検出することにより回転方向の判定も行うことができる。

第２検出部材１３は、上記のように磁気センサ１３ａと永久磁石１３ｂとが組合わさったものであるので、永久磁石１３ｂが発する磁界は、これに近接するトーンホール１０における第２領域１０ｂの影響を受ける。第２領域１０ｂの磁性ゴム層９及びその背後のスリンガ８は磁性体であり、しかも、その周方向１箇所に凹部（欠如部分）１０ｃが形成されているから、トーンホール１０の回転に伴い、磁気センサ１３ａが対向する第２領域１０ｂにおける凹部（欠如部分）１０ｃ及びそれ以外の部分（非欠如部分）において上記磁界が大きく変化する。磁気センサ１３ａはこの磁気変化を検出して、図５（ｃ）の波形図に示すような原点パルス信号を出力する。この原点パルス信号は、トーンホイール１０の１回転に１回発現されるから、これ自体の発現回数を計数することにより、トーンホイール１０の回転数（回転速度）の算出も可能であるが、この原点パルス信号を基点として、上記磁気センサ１２ａ、１２ｂによる出力パルス信号を計数することにより、より確度の高い回転数（回転速度）、更には回転角の算出を行うことができる。

上記のような２種の領域１０ａ、１０ｂ及び検出手段１１の組合せにより、トーンホイール１０がスリンガ８の形状に基づいて円筒部と外向鍔部からなる断面Ｌ形の形状であっても、一方の領域１０ａのみにＮ極、Ｓ極の着磁をすればよく、着磁に要する手間が少なく、また大掛かりな着磁装置を不要とし、簡単に原点検出機能を備えた磁気エンコーダを構成することができる。しかも、トーンホイール１０が、スリンガ（芯金）８と磁性ゴム層９との貼着一体物で構成されるから、加硫成形等により凹部１０ｃの加工も含めて効率的にこれを製することができ、製造コストの低廉化に大きく寄与する。また、凹部１０ｃの形成は、加硫成形後にレーザー加工等により行うこともでき、このようなレーザー加工等によれば、所望箇所に所望形状の凹部１０ｃを任意に形成することができ、しかも、複雑な形状の金型も不要とされる。

図６は、本発明の磁気エンコーダ及びトーンホイールの第２実施例を示すものであり、上記第１実施例とはトーンホイール１０は同形状であるが、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂの形成位置が異なる。即ち、本実施例では、トーンホイール１０の円筒状部分が第１領域１０ａ、外向鍔状部分が第２領域１０ｂとされている。従って、図には示さないが、第１領域１０ａの周方向に沿って、Ｎ極及びＳ極が全周に亘って交互且つ等間隔で着磁されており、この第１領域１０ａに上記と同様の第１検出部材１２が対向配置されている。この第１検出部材１２も、上記と同様の位相関係にある２個の磁気センサ１２ａ、１２ｂから構成される。また、第２領域１０ｂは、非着磁領域とされ、その磁性ゴム層９の鍔面における周方向１箇所に凹部（欠如部分）１０ｃが形成されている。そして、この第２領域１０ｂには、上記同様、この第２領域１０ｂに対向する磁気センサ１３ａと、その背後に一体とされた永久磁石１３ｂとが組合わさってなる第２検出部材１３が対向配置されている。この永久磁石１３ｂのＮ極、Ｓ極の配列方向は第２領域１０ｂの被検出面（鍔面）に垂直な方向とされる。

本実施例は、トーンホイール１０における第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂの形成態様及びこれに関連する第１検出部材１２及び第２検出部材１３の配置関係が異なるだけで、図５に示すようなパルス信号の出力機能等、その奏する作用は上記と同様である。従って、上記と同様の優れた効果が得られ、また、その他の構成も上記第１の実施例と同様であるので、ここでは共通部分に同一の符号を付し、その説明は割愛する。

図７は、本発明の磁気エンコーダ及びトーンホイールの第３実施例を示すものであり、上記第２実施例とは、欠如部分の形成態様が異なる。即ち、本実施例では、トーンホイール１０の外向鍔部分である第２領域１０ｂの周方向１箇所が、スリンガ８及び磁性ゴム層９が共に切欠かれ、この切欠部分が欠如部分１０ｄとされている。スリンガ８に先端部が弾性摺接するシールリップ６ｂは、この切欠部分１０ｄに嵌り込まないように図のような形状とされている。第２領域１０ｂをこのように構成すると、切欠部分１０ｄとそれ以外の部分（非切欠部分）とでは、上記磁界による磁気変化が大きく、従って、トーンホイール１０の回転に伴うこの磁気変化の検出がより的確になされ、原点パルス信号の出力精度が向上する。その他の構成・効果は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。

尚、本実施例において、磁性ゴム層９をスリンガ８の外向鍔部８ｂにまで及ぼさず、第２領域１０ｂをスリンガ８の外向鍔部８ｂのみで構成することも可能である。このように構成しても、スリンガ８は磁性体製であるから、これに対向配置される上記と同様の第２検出部材１３によって、切欠部分１０ｄとそれ以外の部分（非切欠部分）との磁気変化が検出され得ることは上記と同様である。

図８は、本発明の磁気エンコーダ及びトーンホイールの第４実施例を示すものであり、上記第１〜第３実施例とは、トーンホイール１０を構成するスリンガ８の内輪部材３ｄに対する嵌合方向、これに貼着一体とされる磁性ゴム層９の形状、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂの形成態様が異なる。即ち、本実施例では、スリンガ８が、その円筒部８ａの反外向鍔部８ｂ側端部より内輪部材３ｄに嵌合されている。従って、磁性ゴム層９はスリンガ８の外向鍔部８ｂの車体側鍔面にのみ貼着一体とされており、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂはこのフラットな磁性ゴム層９の面域に同心リング状に形成されている。図例では、第１領域１０ａが内側、第２領域１０ｂが外側とされているが、この逆であっても良い。そして、第１領域１０ａは、上記同様着磁領域とされ、その鍔面の周方向全周に亘って多数のＮ極、Ｓ極が交互且つ等間隔で着磁形成されている。一方、第１領域１０ａの外側の第２領域１０ｂは、非着磁領域とされ、その鍔面の周方向１箇所に凹部（欠如部分）１０ｃが形成されている。

内輪３と外輪４との間のスペースに余裕があればこのような構成が可能であり、トーンホイール１０自体の加工性も良く望ましく採用される。尚、シールリップ６ｂは、その一部がスリンガ８の円筒部８ａにも弾性摺接するような形状とされる。その他の構成及び効果は上記各実施例と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。

図９は、本発明の磁気エンコーダ及びトーンホイールの第５実施例を示すものであり、外輪４が回転側部材、内輪３が固定側部材である場合に適用した例を示すものである。即ち、芯金６ａが内輪３に外嵌され、トーンホイール１０を構成するスリンガ８が外輪４の内筒部に内嵌される。従って、これら芯金６ａ及びスリンガ８の鍔部形成方向が、上記第１実施例とは逆向き（内向きが外向き、外向きが内向き）の関係となり、スリンガ８に貼着一体とされる磁性ゴム層９の形状もこれと同様の関係となる。これに伴い、トーンホイール１０における第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂの形成部位、第１検出部材１２及び第２検出部材１３の配向位置も異なることになるが、基本的なこれら相互の位置関係は第１の実施例と同様である。従って、外輪４の回転に伴う、磁気エンコーダとして奏する作用・効果は上記各実施例と同様であり、またその他の構成も上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、ここでもその説明を割愛する。

図１０、図１１は、第１実施例と同様の形状であるが、第２領域１０ｂの表面を凹部（欠如部分）１０ｃを除く全面にＳ極又はＮ極の単極に着磁（裏面はその反対極）し、第２検出部材１３を第１検出部材１２と同様の磁気センサで構成した例を示すものである。このようにすれば、凹部（欠如部分）１０ｃと凹部でない部分（非欠如部分）との磁気変化を磁気センサで検出することができ、第２領域１０ｂの着磁も左程煩雑でなく、また、第２検出部材１３を小さくすることができ、限られたスペースでの磁気エンコーダの組立ても支障なく行うことができる。その他の構成は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。また、本実施例は第２〜第５実施例の構造のものにも適用し得ることは言うまでもない。

図１２（ａ）は、外輪４が回転側部材であり、且つトーンホイール１０がシールリング６を構成しない場合の例を示すものである。（ｂ）（ｃ）はその変形例を示す。図１２（ａ）において、トーンホイール１０は、外輪４の外周に外嵌固定される円筒状金属補強環（芯金）１４と、該補強環１４の外周に固着一体とされた磁性ゴム環９とよりなる。磁性ゴム環９にはそのスラスト方向に沿って、前記と同様の第１領域１０ａと、第２領域１０ｂとが並設され、更に、第２領域１０ｂには、凹部（欠如部分）１０ｃが形成されている。そして、これら第１領域１０ａと、第２領域１０ｂとには、第１検出部材１２及び第２検出部材１３が対向配置されている。従って、外輪４の回転に伴い、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂにおける、第１検出部材１２及び第２検出部材１３による検出機能によって、回転検出及び原点検出がなされることは上記と同様である。

図１２（ｂ）においては、補強環１４が、外輪４の外周に外嵌固定される円筒部１４ａと、外輪４の端面（ラジアル面）に当接される内向鍔部１４ｂとよりなり、磁性ゴム環９はこの補強環１４の外形状に沿って固着一体とされている。そして、磁性ゴム環９のスラスト面部が第１領域１０ａ、ラジアル面部が第２領域１０ｂとされ、夫々に第１検出部材１２及び第２検出部材１３が対向配置されている。また、図１２（ｃ）においては、補強環１４の形状は（ｂ）の例と同様であるが、磁性ゴム環９は補強環１４の内向鍔部１４ｂにのみ固着一体とされ、この同一面域内に、図８の例と同様に第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂが並設され、夫々に第１検出部材１２及び第２検出部材１３が対向配置されている。従ってこれらの例でも、外輪４の回転に伴い、第１領域１０ａ及び第２領域１０ｂにおける、第１検出部材１２及び第２検出部材１３による検出機能によって、回転検出及び原点検出がなされることは上記と同様である。

図１２（ａ）（ｂ）（ｃ）におけるその他の構成は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。尚、図１２（ｃ）の例において磁性ゴム環９の固着スペースを確保する為に、内向鍔部１４ｂを内輪３側に更に延出させることも可能である。また、これらの例において、円筒部１４ａを外輪の内周部に圧入嵌合させるものであってもよい。更に、これらの例は、トーンホイール１０がシールリング６を構成せず、回転側である外輪に取付けられるものとしているが、トーンホイール１０がシールリング６を構成せず、回転側である内輪に取付けられるものにも適用され得ることは言うまでもない。

尚、第５実施例のように外輪４が回転側部材である場合にも、第２乃至第４実施例及び第６実施例と同様の構成を適用し得ることは言うまでもない。また、上記各実施例では、自動車の車輪軸受部におけるシール部材を構成する一部材をトーンホイールとして磁気エンコーダを構成した例を述べたが、その他の回転部分やステアリング部等にも本発明の適用が可能であることは言うまでもない。更に、トーンホイール１０を構成する磁性ゴム層９に代え、磁性プラスチック層とすることも可能である。この場合、その形状保持性から、適用対象によってはスリンガ（芯金）８を不要とすることも可能である。加えて、第２領域１０ｂを非着磁領域とした例について述べたが、これを着磁領域とし、対向配置される第２検出部材１３を磁気センサのみからなるものとしても、欠如部分では他の部位とは異なる磁気変化が発現されるから、これを検出することにより、同様の原点パルス信号の出力が得られることになる。

本発明の１実施例の磁気エンコーダが組み込まれた軸受ユニットの例を示す断面図である。 図１におけるＸ部の拡大図である。 同磁気エンコーダの斜視図である。 同磁気エンコーダの正面図である。 同磁気エンコーダにおける検出手段による波形図であり、（ａ）は同第１検出部材の一方による波形図、（ｂ）は同他方による波形図、（ｃ）は第２検出部材による波形図である。 第２実施例の図２と同様図である。 第３実施例の図２と同様図である。 第４実施例の図２と同様図である。 第５実施例の図２と同様図である。 第６実施例の図２と同様図である。 図１０における部分切欠右側面図である。 （ａ）は、第７実施例の図２と同様図であり、（ｂ）（ｃ）はその変形例を示す。

符号の説明

３ 内輪（回転側部材）
４ 外輪（固定側部材）
８ スリンガ（芯金）
９ 磁性ゴム層
１０ トーンホイール
１０ａ 第１領域
１０ｂ 第２領域
１０ｃ 凹部（欠如部分）
１０ｄ 切欠部（欠如部分）
１１ 検出手段
１２ 第１検出部材
１２ａ 磁気センサ
１２ｂ 磁気センサ
１３ 第２検出部材
１３ａ 磁気センサ
１３ｂ 永久磁石
１４ 円筒状金属補強環（芯金）

Claims (8)

1. 軸心周りに回転する回転側部材に同心的に固着された磁性体製円環状トーンホイールと、該トーンホイールに対向するよう固定側部材に固定され、該トーンホイールの回転に伴う磁気変化を検出する検出手段とよりなる磁気エンコーダであって、
   上記トーンホイールが、複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域と、該第１領域と同心的で周方向の一部に欠如部分を有する第２領域とを備え、前記検出手段が、上記第１領域に対向配置され、トーンホイールの回転に伴うＮ極及びＳ極の磁気変化による回転パルス信号を検出する第１検出部材と、上記第２領域に対向配置され、トーンホイールの回転に伴う上記欠如部分及び非欠如部分の磁気変化による原点信号を検出する第２検出部材とよりなることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記第１検出部材が、磁気センサからなり、トーンホイールの回転に伴う前記第１領域のＮ極及びＳ極の交互の磁気変化を回転パルス信号として、当該磁気センサをして検出するものであり、一方、前記第２検出部材が、磁気センサと永久磁石とよりなり、トーンホイールの回転に伴う前記第２領域の欠如部分及び非欠如部分に基づく上記永久磁石が発する磁界の変化を原点信号として、当該磁気センサをして検出するものであることを特徴とする磁気エンコーダ。
3. 請求項１又は２に記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記第１検出部材が、第１領域の周方向に沿って、前記回転パルス信号の位相が互いにずれた位置になるよう配置された２個の磁気センサからなることを特徴とする磁気エンコーダ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記トーンホイールが、芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴム層または磁性プラスチック層とよりなることを特徴とする磁気エンコーダ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記トーンホイールが、前記回転側部材に嵌合固着される円筒部と、該円筒部に連成された鍔部とよりなり、該円筒部及び鍔部の内の一方が前記第１領域、他方が前記第２領域とされていることを特徴とする磁気エンコーダ。
6. 軸心周りに回転する回転側部材に同心的に固着されて、固定側部材に固定された磁気変化検出手段とにより磁気エンコーダを構成するトーンホイールであって、
   複数のＮ極及びＳ極が周方向に沿って交互に繰り返し着磁された第１領域と、該第１領域と同心的で周方向の一部に欠如部分を有する第２領域とを備え、回転側部材に固着された状態では、第１領域が、前記検出手段を構成するパルス信号検出用の第１検出部材に対向するよう配置され、上記第２領域が、前記検出手段を構成する原点信号検出用の第２検出部材に対向するよう配置されるものであることを特徴とするトーンホイール。
7. 請求項６に記載のトーンホイールにおいて、
   芯金と、該芯金に貼着一体とされた磁性ゴム層とよりなることを特徴とするトーンホイール。
8. 請求項６又は７に記載のトーンホイールにおいて、
   前記回転側部材に嵌合固着される円筒部と、該円筒部に連成された鍔部とよりなり、該円筒部及び鍔部の内の一方が前記第１領域、他方が前記第２領域とされていることを特徴とするトーンホイール。

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