JP7329425B2 - Discs for rotary encoders, sealing devices and speed measuring devices - Google Patents
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Description
本発明は、回転体に固定されるロータリーエンコーダー用円板、このロータリーエンコーダー用円板を有する密封装置および速度測定装置に関する。 The present invention relates to a rotary encoder disc fixed to a rotating body, a sealing device having the rotary encoder disc, and a speed measuring device.
特許文献１および２は、自動車のハブに設けられた転がり軸受の内部を封止する密封装置を開示する。これらの密封装置の各々は、ロータリーエンコーダー用円板を有し、ロータリーエンコーダー用円板は等角間隔をおいて交互に配置された複数のＳ極領域と複数のＮ極領域を有する。ロータリーエンコーダー用円板は、回転体、例えば自動車の車軸の回転速度を測定するために使用される。
例えば自動車のような大きな機械に使用される転がり軸受には、大きな荷重が与えられ、回転体の回転に伴い大きな摩擦力が与えられる。転がり軸受への潤滑不足、転がり軸受または密封装置の損傷もしくは劣化、またはその他の不具合によって、転がり軸受およびその付近の温度が過剰に上昇する事態が想定される。 For example, a rolling bearing used in a large machine such as an automobile is subjected to a large load and a large frictional force as the rotating body rotates. Insufficient lubrication of the rolling bearings, damage or deterioration of the rolling bearings or sealing devices, or other failures can lead to excessive temperature rises in and around the rolling bearings.
温度の測定のために専用の装置を設けることは、部品数の増加につながり好ましくない。 Providing a dedicated device for temperature measurement leads to an increase in the number of parts, which is undesirable.
そこで、本発明は、回転速度の測定だけでなく、温度の監視にも使用することができるロータリーエンコーダー用円板、このロータリーエンコーダー用円板を有する密封装置および速度測定装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a rotary encoder disc, a sealing device comprising the rotary encoder disc, and a speed measuring device, which can be used not only for measuring rotational speed but also for monitoring temperature.
本発明のある態様に係るロータリーエンコーダー用円板は、回転体に固定されるロータリーエンコーダー用円板であって、磁性領域を有する。前記磁性領域は、等角間隔をおいて交互に配置された複数のＳ極領域と複数のＮ極領域を有する。前記磁性領域は、強磁性材料製の混合磁性粉と、前記混合磁性粉が分散されたエラストマー材料製または樹脂材料製の母材を含有する。前記混合磁性粉は、キュリー温度が互いに異なる２種類の磁性粉を有する。 A rotary encoder disc according to an aspect of the present invention is a rotary encoder disc fixed to a rotating body and has a magnetic region. The magnetic region has a plurality of south pole regions and a plurality of north pole regions that are equiangularly spaced and alternately arranged. The magnetic region contains a mixed magnetic powder made of a ferromagnetic material and a matrix made of an elastomer material or a resin material in which the mixed magnetic powder is dispersed. The mixed magnetic powder includes two types of magnetic powder having different Curie temperatures.
この態様においては、磁性領域に使用される混合磁性粉のうち、一方の磁性粉のキュリー温度が低いため、ロータリーエンコーダー用円板の温度が一旦このキュリー温度を超えると、一方の磁性粉の磁性が消失する。他方の磁性粉は、キュリー温度が高いため、その磁性が消失しないが、高温では磁性が減少する。したがって、一方の磁性粉のキュリー温度を超える環境下では、ロータリーエンコーダー用円板の回転角変位を測定する磁気センサーの出力の振幅が著しく小さくなる。これを利用して、使用環境の温度が所定の高温を超えたか否かを監視することが可能である。このように、磁気センサーの出力を利用して、回転速度の測定だけでなく、温度を監視することができるので、温度の測定のために専用の装置を設ける必要がない。一方の磁性粉の磁性が消失した後でも、他方の磁性粉の磁性が消失しない限り、磁気センサーの出力は回転体の回転に伴って変化するので、回転速度の測定を継続することが可能である。 In this embodiment, one of the mixed magnetic powders used in the magnetic region has a low Curie temperature. disappears. The magnetic powder on the other hand does not lose its magnetism because of its high Curie temperature, but its magnetism decreases at high temperatures. Therefore, in an environment where the Curie temperature of one of the magnetic powders is exceeded, the amplitude of the output of the magnetic sensor that measures the rotational angular displacement of the disc for rotary encoder is significantly reduced. Using this, it is possible to monitor whether or not the temperature of the usage environment has exceeded a predetermined high temperature. In this way, the output of the magnetic sensor can be used to monitor not only the rotation speed but also the temperature, so there is no need to provide a dedicated device for temperature measurement. Even after one magnetic powder loses its magnetism, as long as the other magnetic powder does not lose its magnetism, the output of the magnetic sensor changes with the rotation of the rotating body, so it is possible to continue measuring the rotational speed. be.
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are not necessarily drawn to scale and some features may be exaggerated or omitted.
図１および図２は、本発明の実施形態に係る密封装置が使用される転がり軸受の一例である自動車用のハブ軸受を示す。但し、本発明の用途はハブ軸受には限定されず、他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、以下の説明では、ハブ軸受は、玉軸受であるが、本発明の用途は玉軸受には限定されず、他の種類の転動体を有する、ころ軸受、針軸受などの他の転がり軸受にも本発明は適用可能である。また、自動車以外の機械に使用される転がり軸受にも本発明は適用可能である。 1 and 2 show an automobile hub bearing, which is an example of a rolling bearing in which a sealing device according to an embodiment of the present invention is used. However, the application of the present invention is not limited to hub bearings, and the present invention can also be applied to other rolling bearings. Also, in the following description, the hub bearing is a ball bearing, but the application of the invention is not limited to ball bearings, but other rolling bearings, such as roller bearings, needle bearings, etc., having other types of rolling elements. The present invention can also be applied to The present invention can also be applied to rolling bearings used in machines other than automobiles.
このハブ軸受１は、スピンドル（図示せず）が内部に挿入される孔２を有するハブ４と、ハブ４に取り付けられた内輪（回転体）６と、これらの外側に配置された外輪（外側部材）８と、ハブ４と外輪８の間に１列に配置された複数の玉１０と、内輪６と外輪８の間に１列に配置された複数の玉１２と、これらの玉を定位置に保持する複数の保持器１４，１５とを有する。
This hub bearing 1 comprises a hub 4 having a hole 2 into which a spindle (not shown) is inserted, an inner ring (rotating body) 6 attached to the hub 4, and an outer ring (outer ring) disposed outside of these. a plurality of
外輪８が固定されている一方で、ハブ４および内輪６は、スピンドルの回転に伴って回転する。
The
スピンドルおよびハブ軸受１の共通の中心軸線Ａｘは、図２の上下方向に延びている。図２においては、中心軸線Ａｘに対する左側部分のみが示されている。詳細には図示しないが、図２の上側は自動車の車輪が配置される外側（アウトボード側）であり、下側は差動歯車などが配置される内側（インボード側）である。図２に示した外側、内側は、それぞれ径方向の外側、内側を意味する。 A common center axis Ax of the spindle and hub bearing 1 extends vertically in FIG. In FIG. 2, only the left side portion with respect to the center axis Ax is shown. Although not shown in detail, the upper side of FIG. 2 is the outer side (outboard side) where the wheels of the automobile are arranged, and the lower side is the inner side (inboard side) where the differential gear and the like are arranged. The outer side and the inner side shown in FIG. 2 mean the radially outer side and the inner side, respectively.
ハブ軸受１の外輪８は、ハブナックル１６に固定される。ハブ４は、外輪８よりも半径方向外側に張り出したアウトボード側フランジ１８を有する。アウトボード側フランジ１８には、ハブボルト１９によって、車輪を取り付けることができる。
An
外輪８のアウトボード側の端部の付近には、外輪８とハブ４との間の間隙を封止する密封装置２０が配置されており、外輪８のインボード側の端部の内側には、外輪８と内輪６との間の間隙を封止する密封装置２１が配置されている。これらの密封装置２０，２１の作用により、ハブ軸受１の内部からのグリース、すなわち潤滑剤の流出が防止されるとともに、外部からハブ軸受１の内部への異物（水（泥水または塩水を含む）およびダストを含む）の流入が防止される。図２において、矢印Ｆは、外部からの異物の流れの方向の例を示す。
A
密封装置２０は、ハブ軸受１の回転するハブ４と、固定された外輪８のアウトボード側の円筒状の端部８Ａとの間に配置され、ハブ４と外輪８との間の間隙を封止する。密封装置２１は、ハブ軸受１の回転する内輪６と固定された外輪８のインボード側の端部８Ｂとの間に配置され、内輪６と外輪８との間の間隙を封止する。
The
図３に示すように、密封装置２１は、ハブ軸受１の外輪８のインボード側の端部８Ｂと、ハブ軸受１の内輪６との間隙内に配置される。密封装置２１は環状であるが、図３においては、その左側部分のみが示されている。図３から明らかなように、密封装置２１は、第１のシール部材２４と第２のシール部材２６を備える複合構造を有する。
As shown in FIG. 3 , the
第１のシール部材２４は、外輪８に取り付けられ、回転しない固定シール部材である。第１のシール部材２４は、弾性環２８および剛性環３０を有する複合構造である。弾性環２８は、弾性材料、例えばエラストマーで形成されている。剛性環３０は、剛性材料、例えば金属から形成されており、弾性環２８を補強する。剛性環３０は、ほぼＬ字形の断面形状を有する。剛性環３０の一部は、弾性環２８に埋設されており、弾性環２８に密着している。
The
第１のシール部材２４は、円筒部分２４Ａ、環状部分２４Ｂ、ラジアルリップ２４Ｃ、およびアキシャルリップ２４Ｄ，２４Ｅを有する。
The
円筒部分２４Ａは、外輪８に取り付けられる取付け部を構成する。具体的には、円筒部分２４Ａは、外輪８の端部８Ｂに締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。
The
環状部分２４Ｂは、円環状であって、円筒部分２４Ａの径方向内側に配置され、内輪６に向けて径方向内側に広がる。円筒部分２４Ａと環状部分２４Ｂは、剛性環３０と弾性環２８から構成されている。
The
ラジアルリップ２４Ｃおよびアキシャルリップ２４Ｄ，２４Ｅは、環状部分２４Ｂから第２のシール部材２６に向けて延び、これらのリップの先端は第２のシール部材２６に接触する。これらのリップは、弾性環２８から構成されている。
A radial lip 24C and
第２のシール部材２６は、スリンガーすなわち回転シール部材とも呼ぶことができる。第２のシール部材２６は、内輪６に取り付けられており、内輪６の回転時に、第２のシール部材２６は内輪６とともに回転し、外部から飛散して来る異物を跳ね飛ばす。
The
この実施形態では、第２のシール部材２６も、弾性環３２および剛性環３４を有する複合構造である。剛性環３４は、剛性材料、例えば金属から形成されている。
In this embodiment, the
剛性環３４は、ほぼＬ字形の断面形状を有する。具体的には、円筒状のスリーブ３４Ａと、スリーブ３４Ａから径方向外側に広がる円環状のフランジ３４Ｂを備える。スリーブ３４Ａは、内輪６に取り付けられる取付け部を構成する。具体的には、スリーブ３４Ａには、内輪６の端部が締まり嵌め方式で嵌め入れられる（すなわち圧入される）。したがって、スリーブ３４Ａは内輪６を包囲する。
フランジ３４Ｂは、スリーブ３４Ａの径方向外側に配置され、径方向外側に広がっており、第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと対向する。この実施形態では、フランジ３４Ｂは平板であり、スリーブ３４Ａの軸線に対して垂直な平面内にある。
The
弾性環３２は、剛性環３４のフランジ３４Ｂに密着している。見方を変えると、第２のシール部材２６は、剛性材料のみから形成されたスリーブ３４Ａと、スリーブ３４Ａから径方向外側に広がっており第１のシール部材２４の環状部分２４Ｂと対向するフランジ３５を有し、フランジ３５が剛性材料と弾性材料から形成されている。
The
弾性環３２は、内輪６の回転速度を計測するために設けられている。具体的には、弾性環３２は、強磁性材料製の磁性粉と磁性粉が分散された母材から形成されている。母材はエラストマー材料または樹脂材料製である。弾性環３２の耐摩耗性を向上させるため、セラミックス粉を弾性環３２の材料に混合してもよい。
The
磁性粉が着磁されることによって、弾性環３２は多数のＳ極とＮ極を有する。弾性環３２においては、円周方向に等角間隔をおいて多数のＳ極とＮ極が交互に配置されている。したがって、弾性環３２は、内輪６に固定されるロータリーエンコーダー用円板として使用することができる。
By magnetizing the magnetic powder, the
第１のシール部材２４のラジアルリップ（グリースリップ）２４Ｃは、環状部分２４Ｂの内側端から半径方向内側に延びる。ラジアルリップ２４Ｃは、第２のシール部材２６のスリーブ３４Ａに向けて延び、ラジアルリップ２４Ｃの先端は、スリーブ３４Ａに接触する。ラジアルリップ２４Ｃは、半径方向内側かつアウトボード側に向けて延び、主にハブ軸受１の内部からの潤滑剤の流出を阻止する役割を担う。
A radial lip (grease lip) 24C of the
第１のシール部材２４のアキシャルリップ（サイドリップ）２４Ｄ，２４Ｅは、環状部分２４Ｂから側方に延びる。アキシャルリップ２４Ｄ，２４Ｅの先端は、半径方向外側かつインボード側に向けて延び、第２のシール部材２６のフランジ３５の剛性部分３４Ｂに接触する。アキシャルリップ２４Ｄ，２４Ｅは、主に外部からハブ軸受１の内部への異物の流入を阻止する役割を担う。
Axial lips (side lips) 24D, 24E of the
第１のシール部材２４が固定された外輪８に取り付けられている一方、内輪６および第２のシール部材２６は回転するので、ラジアルリップ２４Ｃおよびアキシャルリップ２４Ｄ，２４Ｅは第２のシール部材２６に対して摺動する。
Radial lip 24C and
但し、アキシャルリップ２４Ｄ，２４Ｅは必ずしも必須ではない。図示しないが、第２のシール部材２６のフランジ３５のうち環状部分２４Ｂに対向する面に水排出のための複数の突起または羽根を設けてもよい。
However, the
上記の通り、第２のシール部材２６のフランジ３５に設けられた弾性環３２は、ロータリーエンコーダー用円板として使用することができる。
As described above, the
弾性環３２は、少なくともインボード側の面に磁性領域を有しており、磁性領域は、図４に示すように、円周方向に等角間隔をおいて交互に配置された等角間隔をおいて交互に配置された複数のＳ極領域Ａｓと複数のＮ極領域Ａｎを有する。複数のＳ極領域Ａｓと複数のＮ極領域Ａｎの各々は、放射状に延びる。このような複数のＳ極領域Ａｓと複数のＮ極領域Ａｎは、磁性領域の着磁処理によって生成することができる。
The
図４では、１０個のＳ極領域Ａｓと１０個のＮ極領域Ａｎを示す。したがって、Ｓ極領域ＡｓとＮ極領域Ａｎの各々の中心角θは１８度であり、内輪６が３６０度回転する間に、後述する磁気センサーの出力は１０サイクル変化する。但し、Ｓ極領域ＡｓとＮ極領域Ａｎの数は図示に限定されない。
FIG. 4 shows 10 S pole regions As and 10 N pole regions An. Therefore, the central angle θ of each of the S pole region As and the N pole region An is 18 degrees, and while the
上記の通り、磁性領域は、強磁性材料製の磁性粉と、磁性粉が分散されたエラストマー材料製または樹脂材料製の母材を含有する。ここで使用される磁性粉は、キュリー温度が互いに異なる２種類の磁性粉を有する混合磁性粉である。 As described above, the magnetic region contains magnetic powder made of a ferromagnetic material and a matrix made of an elastomeric or resinous material in which the magnetic powder is dispersed. The magnetic powder used here is a mixed magnetic powder containing two types of magnetic powder having different Curie temperatures.
磁性粉の例は、バリウムおよび／またはストロンチウムを含有するフェライトの粉、アルニコの粉、ネオジム、鉄およびホウ素の化合物の粉、サマリウムとコバルトを主成分とする粉を含む。磁性粉は、高温になると磁性が低下する温度依存性を有する。また、磁性粉は、ある温度より高い温度では、磁性を永久に失う（この温度をキュリー温度という）。異なる種類の磁性粉は、異なる温度依存性および異なるキュリー温度を有する。 Examples of magnetic powders include barium and/or strontium containing ferrite powders, alnico powders, neodymium, iron and boron compound powders, samarium and cobalt based powders. Magnetic powder has a temperature dependence in which its magnetism decreases at high temperatures. Magnetic powder permanently loses its magnetism above a certain temperature (this temperature is called the Curie temperature). Different types of magnetic powders have different temperature dependencies and different Curie temperatures.
以下、説明の便宜のため、弾性環３２に使用される混合磁性粉のうち、低いキュリー温度を有する磁性粉を「低温消磁磁性粉」と呼び、高いキュリー温度を有する磁性粉を「高温消磁磁性粉」と呼ぶ。
Hereinafter, for convenience of explanation, of the mixed magnetic powders used in the
母材は、例えば、高い耐熱性を有するアクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）またはエチレン－アクリル酸メチル共重合ゴムである。 The base material is, for example, acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) or ethylene-methyl acrylate copolymer rubber having high heat resistance.
図５は、本発明の実施形態に係るＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）制御装置のブロック図である。ＡＢＳ制御装置は、自動車に設けられる。 FIG. 5 is a block diagram of an ABS (anti-lock braking system) control device according to an embodiment of the present invention. ABS controllers are provided in automobiles.
ＡＢＳ制御装置は、ハブ軸受１に設けられたロータリーエンコーダー用円板である複数の弾性環３２、それぞれ弾性環３２の回転角変位を測定する複数の磁気センサー４０、コントローラー４２、記憶装置４４、複数の車輪のブレーキをそれぞれ駆動するブレーキ駆動装置４６、およびアラーム装置４８を有する。
The ABS control device includes a plurality of
図５において、符号の後の下付き文字は、その符号に対応する複数の要素を区別する。つまり、下付き文字１は自動車の右前車輪に対応し、下付き文字２は自動車の左前車輪に対応する。例えば、１１は、右前車輪のためのハブ軸受１を示す。当業者には明らかなように、ＡＢＳ制御装置は、他の車輪のための要素も有するが、それらの図示は省略する。
In FIG. 5, a subscript after a number distinguishes the elements corresponding to that number. Thus,
磁気センサー４０は、磁気抵抗（ＭＲ）センサーであるが、ホールセンサーであってもよい。磁気センサー４０は、弾性環３２の近傍に配置され、弾性環３２の回転（すなわち、内輪６、スピンドルおよび車輪の回転）に伴って、磁気センサー４０の付近を通過するＳ極領域ＡｓとＮ極領域Ａｎの変化に従って変化する電気信号を出力する。
The magnetic sensor 40 is a magnetoresistive (MR) sensor, but may also be a Hall sensor. The magnetic sensor 40 is arranged near the
ロータリーエンコーダー用円板である弾性環３２と磁気センサー４０は、ロータリーエンコーダーを構成する。
The
ブレーキ駆動装置４６は、そのブレーキ駆動装置４６に対応する車輪のブレーキを駆動する油圧装置である。油圧装置はブレーキを駆動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータの油圧を監視する油圧測定装置を有する。油圧測定装置は、油圧を示す油圧測定信号をコントローラー４２に逐次供給する。
The brake drive device 46 is a hydraulic device that drives the brakes of the wheels corresponding to the brake drive device 46 . The hydraulic system has a hydraulic actuator that drives the brake and a hydraulic pressure measuring device that monitors the hydraulic pressure of the hydraulic actuator. The hydraulic pressure measurement device serially provides a hydraulic pressure measurement signal indicative of the hydraulic pressure to the
コントローラー４２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。コントローラー４２は、記憶装置４４に格納されたコンピュータプログラムに従って動作する。具体的には、コントローラー４２は、速度計算部として機能し、磁気センサー４０の出力の変化から弾性環３２の回転速度（すなわち、内輪６、スピンドルおよび車輪の回転速度）を計算する。
The
また、コントローラー４２は、コントローラー４２で計算された各車輪の回転速度およびブレーキ駆動装置４６から供給される油圧測定信号に基づいて、コンピュータプログラムに記述されたＡＢＳ用のアルゴリズムに従って、各ブレーキ駆動装置４６の油圧を制御するための指令を生成し、指令を各ブレーキ駆動装置４６に供給する。
In addition, the
さらに、コントローラー４２は、温度監視部として機能し、コンピュータプログラムに従って、各磁気センサー４０の出力を監視し、いずれかの磁気センサー４０の出力に関して所定の条件（後述する）が満たされると、温度異常警告を生成する。温度異常警告を生成すると、コントローラー４２は、アラーム装置４８を起動する。
Furthermore, the
アラーム装置４８は、例えば発光装置でもよいし、表示装置でもよいし、スピーカーでもよい。発光装置は、コントローラー４２に起動されると、温度異常警告を人間に通知するために連続して発光してもよいし、点滅してもよい。表示装置は、コントローラー４２に起動されると、温度異常警告を人間に通知する文字または記号を表示し、さらには、温度異常警告の原因となった磁気センサー４０に対応する車輪を文字または記号で表示してよい。スピーカーは、コントローラー４２に起動されると、温度異常警告を人間に通知するために、音を発生し、さらには温度異常警告の原因となった磁気センサー４０に対応する車輪を音声で通知してもよい。
The
また、温度異常警告を生成すると、コントローラー４２は、記憶装置４４に温度異常警告の原因となった磁気センサー４０に対応する車輪を記録する。この記録は、自動車の運転後の段階で、例えば作業者によって参照することができる。
Also, when generating the abnormal temperature warning, the
ＡＢＳ制御装置のうち、ブレーキ駆動装置４６を除く要素は速度測定装置５０を構成すると考えることができる。 The elements of the ABS control system excluding the brake drive 46 can be considered to constitute a speed measuring device 50 .
次に、実施形態に係る混合磁性粉を含有する弾性環３２の温度の変化に伴う磁気センサー４０の出力の変化を説明する。
Next, changes in the output of the magnetic sensor 40 with changes in the temperature of the
図６は、正常状態、すなわち弾性環３２の温度が一度も異常高温になったことがなく、かつ温度が低い場合の磁気センサー４０の出力の変化を示す。弾性環３２の回転に伴って、磁気センサー４０の付近を通過するＳ極領域ＡｓとＮ極領域Ａｎが変化するので、磁気センサー４０の出力は周期的に増減を繰り返す。弾性環３２の温度が一度も異常高温になったことがない場合、混合磁性粉の低温消磁磁性粉も高温消磁磁性粉も磁性を失っていない。そして、弾性環３２の温度が低い場合、低温消磁磁性粉も高温消磁磁性粉も高い磁性を有するので、磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍは大きい。
FIG. 6 shows changes in the output of the magnetic sensor 40 in a normal state, that is, when the temperature of the
図７は、図６の状態の後、弾性環３２が高温になった場合の磁気センサー４０の出力の変化を示す。この段階では、混合磁性粉の低温消磁磁性粉も高温消磁磁性粉も磁性を失っていない。しかし、弾性環３２の温度が高い場合、低温消磁磁性粉も高温消磁磁性粉も磁性が低下するので、図７に比べて磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍは小さい。
FIG. 7 shows changes in the output of the magnetic sensor 40 when the
図８は、図７の状態の後、弾性環３２が異常高温（低温消磁磁性粉のキュリー温度より高く、高温消磁磁性粉のキュリー温度より低い温度）になった場合の磁気センサー４０の出力の変化を示す。弾性環３２の温度が一旦低温消磁磁性粉のキュリー温度を超えると、低温消磁磁性粉の磁性が消失する。高温消磁磁性粉は、キュリー温度が高いため、高温消磁磁性粉の磁性が消失しないが、高温では高温消磁磁性粉の磁性が減少する。したがって、図８での磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍは図７よりも顕著に小さい。
FIG. 8 shows the output of the magnetic sensor 40 when the
しかし、図８の状態でも高温消磁磁性粉の磁性は消失していないので、磁気センサー４０の出力は周期的に増減を繰り返す。したがって、コントローラー４２は回転速度の測定を継続することが可能である。
However, since the magnetism of the high-temperature demagnetized magnetic powder does not disappear even in the state of FIG. 8, the output of the magnetic sensor 40 repeatedly increases and decreases periodically. Therefore, the
図９は、図８の状態の後、弾性環３２が低温状態に戻った場合の磁気センサー４０の出力の変化を示す。既に低温消磁磁性粉の磁性が消失しているが、高温消磁磁性粉の磁性は残っており、温度の低下に伴なって強まる。したがって、混合磁性粉全体の磁性は図６の状態よりも低下しており、磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍは図６より小さいが、図８より顕著に大きい。高温消磁磁性粉の磁性は消失していないので、コントローラー４２は回転速度の測定を継続することが可能である。
FIG. 9 shows changes in the output of the magnetic sensor 40 when the
低温消磁磁性粉のキュリー温度より高い温度で、低温消磁磁性粉の磁性が消失することを利用して、使用環境の温度が所定の高温を超えたか否かを監視することが可能である。図６から図９において、Ｔ１は磁気センサー４０の出力の上方閾値を示し、Ｔ２は磁気センサー４０の出力の下方閾値を示す。図８に示すように、磁気センサー４０の出力の局所的最大値が上方閾値Ｔ１より低ければ、所定の高温を超えた異常高温状態であるとみなすことができる。あるいは、磁気センサー４０の出力の局所的最小値が下方閾値Ｔ２より高ければ、異常高温状態であるとみなすことができる。あるいは、磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍが振幅閾値（Ｔ１とＴ２の差分）より小さければ、異常高温状態であるとみなすことができる。 It is possible to monitor whether or not the temperature of the usage environment exceeds a predetermined high temperature by utilizing the fact that the magnetism of the low-temperature demagnetizing magnetic powder disappears at a temperature higher than the Curie temperature of the low-temperature demagnetizing magnetic powder. 6 to 9, T1 indicates the upper threshold of the output of the magnetic sensor 40, and T2 indicates the lower threshold of the output of the magnetic sensor 40. FIG. As shown in FIG. 8, if the local maximum value of the output of the magnetic sensor 40 is lower than the upper threshold value T1, it can be regarded as an abnormally high temperature state exceeding a predetermined high temperature. Alternatively, if the local minimum value of the output of the magnetic sensor 40 is higher than the lower threshold value T2, it can be regarded as an abnormally high temperature condition. Alternatively, if the amplitude Am of the output of the magnetic sensor 40 is smaller than the amplitude threshold (difference between T1 and T2), it can be considered to be in an abnormally high temperature state.
図１０は、ＡＢＳ制御装置のコントローラー４２の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flow chart showing an example of the operation of the
コントローラー４２は、各磁気センサー４０の出力の読み取り開始後、各磁気センサー４０の出力の変化から各車輪の回転速度を計算する。コントローラー４２は、各車輪の回転速度とブレーキ駆動装置４６から供給される油圧測定信号に基づいて、必要なブレーキ駆動装置４６の油圧を制御する。
After starting to read the output of each magnetic sensor 40 , the
さらにコントローラー４２は、各磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍが振幅閾値（Ｔ１とＴ２の差分）より小さいか否か判断する。いずれかの磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍが振幅閾値より小さい場合には、コントローラー４２は温度異常警告を生成し、アラーム装置４８を起動する。
Further, the
いずれかの磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍが振幅閾値より下回った場合も、そうでない場合も、弾性環３２の高温消磁磁性粉の磁性は消失していないので、コントローラー４２は各車輪の回転速度の計算とブレーキ駆動装置４６の制御を継続することができる。
Whether or not the amplitude Am of the output of any of the magnetic sensors 40 is below the amplitude threshold, the magnetism of the high-temperature demagnetized magnetic powder in the
この例では、磁気センサー４０の出力の振幅Ａｍが振幅閾値より小さい場合には、コントローラー４２は温度異常警告を生成するが、磁気センサー４０の出力の局所的最大値が上方閾値Ｔ１より低い場合にコントローラー４２は温度異常警告を生成してもよい。あるいは、磁気センサー４０の出力の局所的最小値が下方閾値Ｔ２より高い場合にコントローラー４２は温度異常警告を生成してもよい。
In this example, the
以上のように、磁気センサー４０の出力を利用して、回転速度の測定だけでなく、温度を監視することができるので、温度の測定のために専用の装置を設ける必要がない。特に、実施形態では、密封装置２１にロータリーエンコーダー用円板として機能する弾性環３２が設けられているので、密封装置２１を内輪６の封止、内輪６の回転速度の測定、および温度の監視に利用することができる。
As described above, the output of the magnetic sensor 40 can be used to monitor not only the rotation speed but also the temperature, so there is no need to provide a dedicated device for temperature measurement. In particular, in the embodiment, the sealing
また、低温消磁磁性粉の磁性が消失した後でも、高温消磁磁性粉の磁性が消失しない限り、磁気センサー４０の出力は内輪６の回転に伴って変化するので、回転速度の測定を継続することが可能である。さらに弾性環３２が高温になって、高温消磁磁性粉の磁性が消失した場合には、回転速度の測定はもはやできない。しかし、回転速度の測定が不能になる前に低温消磁磁性粉の磁性が消失するので、異常高温状態がアラーム装置４８によって人間に通知される。
Even after the magnetism of the low-temperature demagnetized magnetic powder disappears, the output of the magnetic sensor 40 changes with the rotation of the
低温消磁磁性粉のキュリー温度は、使用される位置でのロータリーエンコーダー用円板の想定される異常温度より低く、高温消磁磁性粉のキュリー温度は想定されるその異常温度より高いことが好ましい。このようにして、ロータリーエンコーダー用円板である弾性環３２の温度が、例えば転がり軸受に設けられた場合に想定される異常温度を超えたか否かを監視することが可能である。
The Curie temperature of the low-temperature demagnetizing magnetic powder is preferably lower than the expected abnormal temperature of the rotary encoder disk at the position of use, and the Curie temperature of the high-temperature demagnetizing magnetic powder is preferably higher than the expected abnormal temperature. In this way, it is possible to monitor whether or not the temperature of the
以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。 Although the invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be appreciated by those skilled in the art that changes in form and detail can be made without departing from the scope of the invention as set forth in the claims. One thing will be understood. Such changes, alterations and modifications are intended to fall within the scope of the present invention.
例えば、上記の実施の形態においては、コントローラー４２は例えばＣＰＵであるが、上記の実施形態でＣＰＵが実行する各機能は、ＣＰＵの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA（Field Programmable Gate Array），DSP（Digital Signal Processor）等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
For example, in the above embodiments, the
本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。 Aspects of the invention are also described in the following numbered clauses.
条項１． 回転体に固定されるロータリーエンコーダー用円板であって、
磁性領域を有し、前記磁性領域は、等角間隔をおいて交互に配置された複数のＳ極領域と複数のＮ極領域を有し、
前記磁性領域は、強磁性材料製の混合磁性粉と、前記混合磁性粉が分散されたエラストマー材料製または樹脂材料製の母材を含有し、
前記混合磁性粉は、キュリー温度が互いに異なる２種類の磁性粉を有することを特徴とするロータリーエンコーダー用円板。
a magnetic region, the magnetic region having a plurality of south pole regions and a plurality of north pole regions alternately arranged at equal angular intervals;
The magnetic region contains a mixed magnetic powder made of a ferromagnetic material and a base material made of an elastomer material or a resin material in which the mixed magnetic powder is dispersed,
A disk for a rotary encoder, wherein the mixed magnetic powder includes two types of magnetic powder having different Curie temperatures.
条項２． 前記回転体と、前記回転体の径方向外側に配置された外側部材との間に配置され、前記回転体と前記外側部材との間の間隙を封止する密封装置であって、
前記外側部材に取り付けられる第１のシール部材と、
前記回転体に取り付けられる第２のシール部材とを有し、
前記第２のシール部材は、前記回転体を包囲するスリーブと、前記スリーブから径方向外側に広がるフランジを有し、前記フランジに条項１に記載のロータリーエンコーダー用円板が設けられ、
前記第１のシール部材は、前記第２のシール部材が摺動可能に接触するリップを有する
ことを特徴とする密封装置。
Clause 2. A sealing device disposed between the rotating body and an outer member disposed radially outward of the rotating body and sealing a gap between the rotating body and the outer member,
a first sealing member attached to the outer member;
and a second sealing member attached to the rotating body,
The second seal member has a sleeve that surrounds the rotating body and a flange that extends radially outward from the sleeve, and the flange is provided with the rotary encoder disc according to
A sealing device, wherein the first seal member has a lip with which the second seal member slidably contacts.
この条項によれば、密封装置を回転体の封止、回転体の回転速度の測定、および温度の監視に利用することができる。 According to this provision, the sealing device can be used for sealing the rotating body, measuring the rotational speed of the rotating body, and monitoring the temperature.
条項４． 条項１に記載のロータリーエンコーダー用円板と、
前記ロータリーエンコーダー用円板の回転角変位を測定する磁気センサーと、
前記磁気センサーの出力の変化から前記ロータリーエンコーダー用円板の回転速度を計算する速度計算部と、
前記磁気センサーの出力を監視し、前記出力の振幅が振幅閾値より小さい場合、前記出力の局所的最大値が上方閾値より低い場合、または前記出力の局所的最小値が下方閾値より高い場合に、温度異常警告を生成する温度監視部を有する
ことを特徴とする速度測定装置。
Article 4. A rotary encoder disc according to
a magnetic sensor that measures the rotational angular displacement of the rotary encoder disc;
a speed calculation unit that calculates the rotational speed of the rotary encoder disk from changes in the output of the magnetic sensor;
monitoring the output of the magnetic sensor, if the amplitude of the output is less than the amplitude threshold, if the local maximum of the output is less than the upper threshold, or if the local minimum of the output is greater than the lower threshold; A speed measuring device, comprising a temperature monitor for generating a temperature anomaly warning.
この条項によれば、磁気センサーの出力を利用して、回転速度の測定だけでなく、温度を監視することができるので、温度の測定のために専用の装置を設ける必要がない。一方の磁性粉の磁性が消失した後でも、他方の磁性粉の磁性が消失しない限り、磁気センサーの出力は、回転体の回転に伴って、変化するので、回転速度の測定を継続することが可能である。 According to this provision, the output of the magnetic sensor can be used to measure not only the rotation speed but also the temperature, so there is no need to provide a dedicated device for temperature measurement. Even after one magnetic powder loses its magnetism, as long as the other magnetic powder does not lose its magnetism, the output of the magnetic sensor changes as the rotating body rotates, so it is possible to continue measuring the rotational speed. It is possible.
１ ハブ軸受
６ 内輪（回転体）
８ 外輪（外側部材）
２１ 密封装置
２４ 第１のシール部材
２６ 第２のシール部材
２４Ｃ ラジアルリップ
２４Ｄ，２４Ｅ アキシャルリップ
３２ 弾性環（ロータリーエンコーダー用円板）
３４ 剛性環
３４Ａ スリーブ
３４Ｂ フランジ
３５ フランジ
４０ 磁気センサー
４２ コントローラー（速度計算部、温度監視部）
４８ アラーム装置
Ａｓ Ｓ極領域
Ａｎ Ｎ極領域
1
8 outer ring (outer member)
21
34
48 Alarm device As S pole region An N pole region
Claims (3)
磁性領域を有し、前記磁性領域は、等角間隔をおいて交互に配置された複数のＳ極領域と複数のＮ極領域を有し、
前記磁性領域は、強磁性材料製の混合磁性粉と、前記混合磁性粉が分散されたエラストマー材料製または樹脂材料製の母材を含有し、
前記混合磁性粉は、キュリー温度が互いに異なる２種類の磁性粉を有することを特徴とするロータリーエンコーダー用円板。 A rotary encoder disk fixed to a rotating body,
a magnetic region, the magnetic region having a plurality of south pole regions and a plurality of north pole regions alternately arranged at equal angular intervals;
The magnetic region contains a mixed magnetic powder made of a ferromagnetic material and a base material made of an elastomer material or a resin material in which the mixed magnetic powder is dispersed,
A disk for a rotary encoder, wherein the mixed magnetic powder includes two types of magnetic powder having different Curie temperatures.
前記外側部材に取り付けられる第１のシール部材と、
前記回転体に取り付けられる第２のシール部材とを有し、
前記第２のシール部材は、前記回転体を包囲するスリーブと、前記スリーブから径方向外側に広がるフランジを有し、前記フランジに請求項１に記載のロータリーエンコーダー用円板が設けられ、
前記第１のシール部材は、前記第２のシール部材が摺動可能に接触するリップを有する
ことを特徴とする密封装置。 A sealing device disposed between the rotating body and an outer member disposed radially outward of the rotating body and sealing a gap between the rotating body and the outer member,
a first sealing member attached to the outer member;
and a second sealing member attached to the rotating body,
The second seal member has a sleeve that surrounds the rotating body and a flange that extends radially outward from the sleeve, wherein the flange is provided with the rotary encoder disk according to claim 1,
A sealing device, wherein the first seal member has a lip with which the second seal member slidably contacts.
前記ロータリーエンコーダー用円板の回転角変位を測定する磁気センサーと、
前記磁気センサーの出力の変化から前記ロータリーエンコーダー用円板の回転速度を計算する速度計算部と、
前記磁気センサーの出力を監視し、前記出力の振幅が振幅閾値より小さい場合、前記出力の局所的最大値が上方閾値より低い場合、または前記出力の局所的最小値が下方閾値より高い場合に、温度異常警告を生成する温度監視部を有する
ことを特徴とする速度測定装置。 A rotary encoder disc according to claim 1;
a magnetic sensor that measures the rotational angular displacement of the rotary encoder disc;
a speed calculation unit that calculates the rotational speed of the rotary encoder disk from changes in the output of the magnetic sensor;
monitoring the output of the magnetic sensor, if the amplitude of the output is less than the amplitude threshold, if the local maximum of the output is less than the upper threshold, or if the local minimum of the output is greater than the lower threshold; A speed measuring device, comprising a temperature monitor for generating a temperature anomaly warning.
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