(57)【要約】  軸シール／位置センサモジュール組立品は、キャリア本体を含み、該キャリア本体は、回転可能な軸が貫通して延在する開口部の周囲で軸ハウジングに取付け可能である。スリーブは、軸に取付け可能であり、かつ、半径方向外側に向いたセンサ面を有する多極エンコーダリングを備える。磁気抵抗センサは、前記エンコーダリングの前記センサ面と連係する位置において前記キャリア本体に取付けられる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸シール組立品であって、
キャリア本体を含み、該キャリア本体は、開口部と、回転可能な軸が貫通して延在するハウジングの開口部の周囲で前記キャリア本体をハウジングに取付け可能にする取付構成とを有し、
前記キャリア本体に取付けられ、前記キャリア本体の前記開口部の半径方向内側に延在する環状動的シールと、
軸に取付け可能であり、かつ、前記キャリア本体および前記動的シールに対して、軸とともに回転可能なスリーブ部材と、
前記スリーブに固定され、かつ、半径方向外側に向いたセンサ面を有する多極エンコーダリングと、
前記キャリア本体に取付けられ、かつ、前記エンコーダリングの前記半径方向外側に向いたセンサ面と連係する磁気抵抗センサとをさらに含む、軸シール組立品。
【請求項２】
前記スリーブは、環状スリーブ本体と、半径方向外側に延在するフランジと、前記フランジから軸方向に突出る環状脚部とを含み、該環状脚部上に前記エンコーダリングが取付けられる、請求項１に記載のシール組立品。
【請求項３】
ラビリンスシールを含み、該ラビリンスシールは、少なくとも一部が、前記センサリングの前記センサ面によって定められる、円周方向に連続する内側部と、少なくとも一部が、前記センサおよび前記キャリア本体によって定められる、円周方向に連続する外側部とを有する、請求項２に記載のシール組立品。
【請求項４】
前記ラビリンスシールは、前記シール組立品のエア側にある、請求項３に記載のシール組立品。
【請求項５】
前記動的シールは、ＰＴＦＥシールを含む、請求項１に記載のシール組立品。
【請求項６】
前記動的シールは、前記環状スリーブ本体と係合する、請求項２に記載のシール組立品。
【請求項７】
前記取付構成は、前記キャリア本体をハウジングにボルト締め可能にするためのボルト穴を含む、請求項１に記載のシール組立品。
【請求項８】
前記センサは、前記キャリア本体にボルト締めされる、請求項１に記載のシール組立品。
【請求項９】
前記エンコーダリングと連係する前記センサの半径方向において最も内側の部分は、前記キャリア本体の前記開口部を定める前記キャリア本体の円周方向に延在する面と実質的に同じ高さにある、請求項１に記載のシール組立品。
【請求項１０】
前記センサの軸方向において最も外側の面は、前記キャリア本体のオイル側の前記キャリア本体の軸方向において最も外側の面と実質的に同じ高さにある、請求項９に記載のシール組立品。
【請求項１１】
スリーブ部材は、前記キャリア本体の前記開口部において、前記シール組立品のエア側に設けられる前記半径方向外側に延在するフランジ、および前記動的シールの向かい側の位置における前記シール組立品のオイル側に設けられる対向端部フランジによって、軸方向において両方向から捕捉される、請求項２に記載のシール組立品。
【請求項１２】
前記エンコーダリングは、少なくとも１つの無極を含む、請求項１に記載のシール組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００４年４月１５日に出願された米国仮特許出願連続番号第６０／５６２，６１７号の優先権を主張する。
発明の背景
１．技術分野
この発明は、一般に、クランク軸の角度位置を検出するための一体型センサシールモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
２．関連技術
軸の回転運動を検出するためにさまざまな位置検出装置が利用可能であり、それには、軸のハウジングに取付けられる磁気抵抗センサに対して軸とともに回転する多極磁気エンコーダリングの使用が含まれる。さらに、回転する軸と、軸が貫通して延在する軸ハウジングの開口部との間の環状間隙に、流体密封シールを設けるように作用する動的シールを設けることも、一般的である。先行技術の米国特許第６，３４５，８２５号は、封止機能および位置検出機能の両方を有するシステムの一例であるが、そこでは、位置センサは、シール組立品ではなく、軸ハウジングの一部として提供されている。先行技術の米国特許第５，６１１，５４５号は、モジュール式シール／位置検出機構のようなものを開示しているが、これは、特に軸受けシールとしての使用に適応させたものであり、それほど小型かつ頑丈ではないように思われ、さらに、エンコーダリングが半径方向外側に向いたセンサ面を示す検出機構には適さないように見受けられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の概要および利点
この発明の一局面に従う軸シール組立品は、キャリア本体を含み、該キャリア本体は、開口部と、回転可能な軸が貫通して延在する開口部の周囲でキャリア本体をハウジングに取付け可能にする取付構成とを有する。スリーブ部材は、軸に取付けられ、かつ、キャリア本体に対して軸とともに回転可能である。環状動的シールは、キャリア本体に取付けられ、かつ、キャリア本体の開口部の半径方向内側に延在する。多極エンコーダリングは、スリーブに固定され、半径方向外側に向いたセンサ面を有する。磁気抵抗センサは、キャリア本体に取付けられ、かつ、エンコーダリングの検出面と連係して、スリーブの角運動を検出する。
【０００４】
この発明は、小型かつ頑丈なモジュール式シール／位置センサを提供するという利点を有する。
【０００５】
この発明の別の局面に従って、エンコーダリングの半径方向外側の検出面とキャリア本体およびセンサとの間に、ラビリンスシールが形成される。この小型設計において、センサは、キャリア本体の空間であって、他の場合であればキャリア本体の材料が設けられる空間を占めることにより、ラビリンスシールの経路の一部を形成し、その結果、モジュール組立品全体のサイズおよび質量を減少させる。
【０００６】
この発明のさらに別の局面に従って、多極エンコーダリングは、好ましくは、少なくとも１つの無極（dead pole）を備えて形成されるが、これは随意である。
【０００７】
この発明の利点は、添付の図面と関連して考えたとき、以下の詳細な説明を参照するこ
とでよりわかりやすくなるので、容易に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
詳細な説明
図面を参照して、それぞれの図面を通して、同じまたは対応する部品を同一の番号で示す。シール組立品または一体型センサシールモジュールは、１０として全体的に示す。説明の目的でのみ、一体型センサシールモジュール１０は、以下、単に一体型モジュール１０と称される。一体型モジュール１０は、車両のクランク軸の周囲に配置される。より具体的には、一体型モジュール１０は、クランク軸の周囲に配置され、かつ、車両のエンジンブロックと接触して封止する。一体型モジュール１０は、それ自体で、エンジンブロックに汚染物質が侵入するのを防ぐ。クランク軸およびエンジンブロックは、図面で示していない。モジュール１０は、軸が動的な封止の対象であるハウジングの開口部を貫通して延在し、かつ軸の回転運動が検出される他の軸／ハウジング機構に適用可能である。
【０００９】
一体型モジュール１０は、クランク軸の角度位置を検出するために使用される。クランク軸の角度位置の検出は、さまざまな理由から重要である。たとえば、クランク軸の角度位置を示す信号が生成され、車両のエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）に伝達されて、燃料噴射制御、点火時期制御およびエンジン点火不良制御などのエンジン用途を制御する。
【００１０】
主に図１から図３を参照して、一体型モジュール１０は、概して、キャリア本体１２と、磁気抵抗（ＭＲ）センサ１４と、センサリング１６とを含む。センサリング１６は、より具体的には、ライナスリーブ１８と、多極エンコーダリング２０とを含んでおり、以下で説明を補足する。
【００１１】
キャリア本体１２は、ボルト穴１５などの取付構成を介してエンジンブロックに取付け可能であり、さらに、エンジンブロックの開口部と整列し、かつ、回転可能なクランク軸が貫通して延在する開口部１３を定める。静的応力を受けたシールが、キャリア本体１２に結合され、かつ、キャリア本体１２が装着されたときに、キャリア本体１２とエンジンブロックとの間で締付けられて、その間に流体密封の静的シールを設ける。動的軸シール、好ましくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）シール２２が、キャリア本体１２に結合され、かつ、回転する軸と係合して封止するように作用して、エンジンブロックから潤滑剤が流出するのを防止する。
【００１２】
ＭＲセンサ１４は、好ましくは、ボルト１５を介してキャリア本体１２の外周に取付けられるので、ＭＲセンサ１４は、キャリア本体１２に対して固定された状態を保つ。この位置において、ＭＲセンサ１４は、センサリング１６、具体的には、センサリング１６の多極エンコーダ２０の半径方向外側に向いたセンサ面１７と連携して、以下で説明を補足するように、クランク軸の角度位置を検出する。
【００１３】
図２および図５に最もよく示すように、センサリング１６は、クランク軸に圧力嵌めされ、かつ、クランク軸とともに回転するライナスリーブ１８を含む。図５から図８に示すように、ライナスリーブ１８は、ベース部または環状スリーブ本体２４と、スリーブ本体２４の半径方向外側に延在し、かつ、環状脚部２５で終端となる外周フランジ部２６とを含み、該環状脚部は、軸方向においてスリーブ本体２４と平行に延在し、かつ、好ましくは、折り返されて半径方向外側に間隔を空けてベース部２４の上にある状態で、端部フランジ２６の軸方向内側に延在する。ベース部２４は、オイル側の端部で上方に折り返されて端部フランジ２７を定め、該端部フランジは、シール２２上のフランジ２６、２７の間でライナスリーブ１８を効果的に捕捉し、それによって、ライナスリーブ１８およびキャリア本体１２が一体化される。動的軸シール２２は、好ましくは、ベース部２４の露出した外側動作面を囲み、かつ、該外側動作面と係合して、動的シールを確立する。多極エン
コーダ２０は、ライナスリーブ１８の外周フランジ部２６、特に脚部２５に結合され、それによって、ライナスリーブ１８およびクランク軸とともに回転する。静的応力を受けたシール２２とセンサ１４とを含むキャリア本体１２、およびライナスリーブ１８と多極エンコーダ２０とを含むセンサリング１６は、連携して、上述したようにクランク軸と接触して封止するＰＴＦＥシール２２に汚染物質が達することのないようにする一体型ラビリンスシール２９を形成する。ラビリンスシール２９は、キャリア本体１２のエア側Ａにある。センサ１４は、エンコーダ２０の回転運動を検出するのに使用されるだけでなく、センサ１４がラビリンスシール２９の一部を形成するように、キャリア本体１２に組込まれる。エンコーダリング２０と連絡するセンサ１４の半径方向において最も内側の部分は、好ましくは、図２および図３に最もよく示すように、エア側Ａのキャリア本体１２の開口部１３の縁と実質的に同じ高さにある。エア側Ａのセンサ２０の軸方向において最も外側の面は、キャリア本体１２の最も外側の面と実質的に同じ高さにあるので、前記センサ２０は、キャリア本体１２のエア側Ａを実質的に越えて延在することはない。
【００１４】
多極エンコーダ２０は、ライナスリーブ１８の外周フランジ部２６の周囲で交番するＮＳ極を定める。無極は、全体を通して、参照番号２８で示す。無極は、十分に低いエネルギ（または磁束）の極であり、ＭＲセンサ１４のデジタル出力に変化を引起すことはない。無極２８があれば好ましいが、必須ではない。外周フランジ部２６は、好ましくは、ポリマーまたはエラストマー材料および磁性粒子を含む化合物で被覆される。この化合物は、外周フランジ部２６の周囲に効果的に配分されて、ＮＳ極を確立する。磁性粒子は、好ましくは、化合物の全体積を基準として、化合物中に体積で約３５から６５％存在するストロンチウムフェライトをベースとする。化合物の残りは、ポリマーまたはエラストマー材料である。
【００１５】
無極２８が含まれる場合、該無極は、その他の極、すなわちＮ極およびＳ極のいずれに対しても異なる磁性を有する。無極２８は、ＭＲセンサ１４によって認識され、かつ、多極エンコーダ２０上の制御基準位置として、ＥＣＭ１７によって使用され、典型的には、エンジンブロックのシリンダ内の特定のピストンの上死点（ＴＤＣ）を示す。ＴＤＣの認識は、種々のエンジン用途の制御において重要である。図６から図８を参照して、無極２８は、さまざまな異なるやり方で、多極エンコーダ２０に導入できる。たとえば、無極２８は、異なる磁性を有する要素３０を、特に成形して多極エンコーダ２０にすることにより確立できる（図６）。その代わりとして、無極２８は、ライナスリーブ１８の外周フランジ部２６から、化合物を完全に排除し、ライナスリーブ１８の構造体の材料を実際に露出させることによって、確立してもよい（図７）。さらに別の例では、無極２８は、残りの極、すなわちＮ極およびＳ極に対して無極２８の位置にある化合物の厚さ３２を、完全に排除するのではなく、減少させることによって、確立してもよい（図８）。
【００１６】
上述したように、ＭＲセンサは、一体型モジュール１０のセンサリング１６と相互に作用を及ぼすか、または連係する。より具体的には、クランク軸が回転すると、ライナスリーブ１８と多極エンコーダ２０とを含むセンサリング１６も回転する。ＭＲセンサ１４は、この回転から生じる磁界の変化を認識する。当業者であればわかるように、ＭＲセンサ１４は信号を生成し、ＥＣＭはこれらの信号を読み取って、クランク軸の角度位置を特定する。
【００１７】
この発明の説明は例証的なものであり、使用した用語は、限定的ではなく、説明的な性質を有する語であることを意図した旨理解されたい。上記の教示に鑑みて、明らかに、この発明では数多くの改良および変形が可能であり、さらに、この発明は特に説明した以外でも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明に従う一体型センサシールモジュールの斜視図である。
【図２】この発明に従う一体型センサシールモジュールの斜視図である。
【図３】この発明に従う一体型センサシールモジュールの斜視図である。
【図４】特に、多極エンコーダの各種の極を示す側面図である。
【図５】エンコーダの断面図である。
【図６】センサリングの斜視図であり、成形されて多極エンコーダとなり、無極を確立する要素を示す。
【図７】代替センサリングの斜視図であり、センサリングのライナスリーブから特定の化合物を完全に排除することによる無極の確立を示す。
【図８】別の代替センサリングの斜視図であり、残りの極に対して無極の位置にある化合物の厚さを減少させることによる無極の確立を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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