(57)【要約】【課題】エンコーダと検出素子の対向面間の距離が増加した場合であっても強い磁束密度が得られて質の良い回転速度信号を検出することのできるエンコーダを提供する。【解決手段】固定輪（例えば外輪）３又は車体側に固定されて対向側の情報を検出する検出素子を備えたセンサ２に対向し、固定輪と相対回転可能な回転輪（例えば内輪）４に配されるとともに、該回転輪の回転方向に沿って符号化した情報が記録されたエンコーダ１において、エンコーダの情報を検出する検出素子２ａを備えたセンサと対向するエンコーダの対向面が凹面に成形されている。その凹面は断面形状円弧形に形成されていても良い。また、その断面形状円弧形の中心がセンサとエンコーダの対向軸上にあっても良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定輪又は車体側に固定されて対向側の情報を検出する検出素子を備えたセンサに対向し、
固定輪と相対回転可能な回転輪に配されるとともに、該回転輪の回転方向に沿って符号化した情報が記録されたエンコーダにおいて、
前記センサと対向するエンコーダの対向面が凹面に成形されていることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
凹面は断面形状円弧形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
断面形状円弧形に形成された凹面の円弧中心が、センサとエンコーダの対向軸上にあることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
断面形状円弧形に形成された凹面の円弧中心が、センサの検出素子上にあることを特徴とする請求項２又は３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
断面形状円弧形に形成された凹面の円弧中心は、
凹面から検出素子までの距離をＬ１、
凹面から凹面の円弧中心までの距離をＬ２とした場合に、
Ｌ２＞Ｌ１の関係を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のエンコーダ。
【請求項６】
複列の軸受ユニットに備えられたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ（検出素子）によって回転変位が検出されるエンコーダに関し、詳細には、例えばハブユニット軸受の回転速度を検出する際に用いられるエンコーダの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、回転物の回転方向や回転数を計測する手段として、回転物の回転方向に沿って符号化した情報が記録されたエンコーダの情報を、該エンコーダと対向して配された検出素子によって検出する方法が一般的に知られている。
特に、近年の自動車ではＡＢＳ（Ａｎｔｉ−ｌｏｃｋ  Ｂｒｅａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）の普及に伴い、回転検出機構を付けた自動車の車輪を車体に対して回転自在に支持するハブの軸受ユニットが多くなってきた。
【０００３】
例えば、回転検出機構付きハブユニット軸受では、車体側に固定される固定輪（例えば外輪）３と、該外輪３と相対回転可能に外輪３の内側に対向して設けられ且つ車輪側に接続（固定）されて車輪と共に回転する回転輪（例えば内輪）４と、内外輪３，４間に複列（例えば２列）で回転可能に組み込まれた複数の転動体６，７とを備え、さらに、回転検出機構として、内輪４に固定された円環状のエンコーダ１を備えるとともに、外輪３に固定されたハウジング５には、該エンコーダ１に対向してセンサ２を備えている（特許文献１及び図４参照）。
【０００４】
エンコーダ１は、内輪４の回転方向に沿って円環状に形成され、円環状の芯金１ａによって内輪４に外嵌固定される。
一般的には、エンコーダ１として、質の良い回転速度信号を小型且つ安価に出力するために、内輪４の回転方向に沿って異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並んで配されるように着磁された磁性体から成る多極磁石エンコーダが採用されている。なお、エンコーダ１のセンサ２に対向する対向面ｆは平面に形成されている。
センサ２は、エンコーダ１に対向するようにハウジング５に支持されている。また、センサ２の検出素子２ａとしては、例えば、ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子、ＭＡＧＲ素子等を使用することができる。
この場合、センサ２の検出素子２ａが、内輪４とともに回転するエンコーダ１の磁極の変化を検出し、検出信号を所定の信号処理部（図示せず）に出力する。これにより軸受の回転状態が検出される。
【０００５】
ここで、ハブのように車輪からの反力による大きなモーメント荷重を支持する軸受の場合には、図５において、エンコーダ１と検出素子２ａの対向面間の距離ＭＡＧは、内外輪３，４の相対的な傾きによって増加する（図中破線参照）ので、それを考慮してある程度の隙間を空けておく必要がある。これをメカニカルエアギャップと称する。
通常、検出素子２ａを樹脂でモールディングしてセンサ２としているので、検出素子２ａがセンサ２の対向面よりも内側にあり、これにより、検出素子２ａとエンコーダ１との距離ＣＡＧは前記メカニカルエアギャップよりも大きくなっている。これをクリスタルエアギャップと称する。
【０００６】
このように、軸受が大きなモーメント荷重を受けてエンコーダ１と検出素子２ａの対向面間の距離ＭＡＧが増加した場合には、クリスタルエアギャップが大きくなる（距離ＣＡＧ２参照）。このとき、エンコーダ１から発生する磁力線ｍの磁束密度は距離の大きさにともなって急速に減衰する特性があるので、前記クリスタルエアギャップＣＡＧが大きくなった場合には、検出素子２ａに到達するエンコーダ１の磁束密度が弱くなり、信号の検出精度が悪化する場合があり、その悪化の程度によってはセンサ２が検出信号自体を出力することができなくなる場合もあった。
また、磁束密度の減衰を補って磁束線ｍを強くするためには、希少金属（レアメタル）を使用したり、磁場射出成形を行ったりする必要があり、いずれもコストアップに繋がってしまっていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７５２０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、エンコーダと検出素子の対向面間の距離が増加した場合であっても強い磁束密度が得られて質の良い回転速度信号を検出することのできるエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、本発明が成した技術的手段は、固定輪又は車体側に固定されて対向側の情報を検出する検出素子を備えたセンサに対向し、固定輪と相対回転可能な回転輪に配されるとともに、該回転輪の回転方向に沿って符号化した情報が記録されたエンコーダにおいて、前記センサと対向するエンコーダの対向面が、凹面に成形されていることを特徴とするエンコーダとしたことである。その凹面は断面形状円弧形に形成されていても良く、その断面形状円弧形に形成された凹面の円弧中心は、センサとエンコーダの対向軸上にある場合もあり、センサの検出素子上にある場合もある。或いは，断面形状円弧形に形成された凹面の円弧中心は、凹面から検出素子までの距離をＬ１、凹面から凹面の円弧中心までの距離をＬ２とした場合に、Ｌ２＞Ｌ１の関係を有する場合もある。また、上記いずれかのエンコーダは、複列の軸受ユニットに備えられていても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、エンコーダと検出素子の対向面間の距離が増加した場合であっても強い磁束密度が得られて質の良い回転速度信号を検出することのできるエンコーダを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係るエンコーダ１について、添付図面に基づいて説明する。なお、本実施形態のエンコーダ１は、上述したハブユニット軸受と同様の複列のハブユニット軸受に備えられ使用されるものであって、回転輪（たとえば内輪）４の回転方向に沿って円環状に形成され該回転輪に固定される。本実施形態では、例えば他端が内輪４に外嵌固定された円筒部と、該円筒部の一端から内径方向に延出した円環部とで芯金１ａが形成され、該芯金１ａの該円環部にエンコーダ１が固定されている。その当該芯金１ａはバックヨークとしての役割も与えられ、エンコーダの磁力の出力方向を制御する他、磁力が軸受内部に及ぶことを防止している。
なお、エンコーダ１が使用されるハブユニット軸受の構成については上述した構成と同様であるのでここでは説明を省略する。
また、本実施形態では、エンコーダ１は、内輪４の回転方向に沿って異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が交互に並んで配されるように着磁された磁性体から成る多極磁石エンコーダが採用されており、芯金１ａのセンサ２側に保持され、当該エンコーダ１の対向面ｆ１は、センサ２の対向面ｆ２と所定距離ＭＡＧで離間してセンサ２の対向面ｆ２と対向している。
【実施例１】
【００１２】
本実施例によるエンコーダ１は、図１に示すように、円環状に形成されたエンコーダ１の対向面ｆ１がセンサに向けて凹面に成形されている。
その凹面は、本実施例では一例として、前記対向面ｆ１のセンサ２に対向する幅において、その幅の中央部に配された凹み面１２と、その凹み面１２の両側に配された傾斜部１３，１４で一体に成形して形成されている。さらに、その凹面の外周側及び内周側にはそれぞれ平面１１ａ，１１ｂが形成されている。この場合において、凹面の背面側（対向面ｆ１と反対の面）は、凹面と同様の形状に突出して形成されている。
このとき、エンコーダ１の磁力線ｍはエンコーダ１の対向面ｆ１から鉛直方向に発生するので、凹み面１２からはセンサ２の対向面ｆ２に向かった磁力線ｍ１が発生するとともに、傾斜面１３，１４からはそれぞれ内向きに傾斜した磁力線ｍ２、ｍ３が発生する。
【００１３】
これにより、凹み面１２からの磁力線ｍ１と傾斜面１３，１４からの磁力線ｍ２，ｍ３がセンサ２の検出素子２ａに向けて集中することとなり、その結果、センサ２の検出素子２ａ付近の磁束密度が増幅される。
従って、本実施例によるエンコーダ１では、エンコーダ１がセンサ２の対向面ｆ２と平行な単一平面で形成されている場合と比べて、検出素子２ａが強い磁束密度を検出することができるので、クリスタルエアギャップＣＡＧが大きくなった場合でも質の良い回転速度信号を検出することができる。
【実施例２】
【００１４】
本実施例によるエンコーダ１は、図２に示すように、当該エンコーダ１の対向面ｆ１がセンサに向けて断面形状円弧形の凹面に成形されている。
具体的には、その凹面は、本実施例では一例として、前記対向面ｆ１のセンサ２に対向する幅において、その幅の中央部に配されたセンサ２の検出素子２ａ上に仮想的に配された中心点Ｃを基点とする（図中半径Ｒ参照）断面円弧形状の円弧面１２で形成されている。
なお、前記中心点Ｃはセンサ２の軸線ＣＬ上にある。また、さらに、その凹面の外周側及び内周側にはそれぞれ平面１１ａ，１１ｂが形成され、凹面の背面側（対向面ｆ１と反対の面）は、凹面と同様の形状に突出して形成されている。
このとき、エンコーダ１の磁力線ｍはエンコーダ１の対向面ｆ１から直角に発生するので、円弧面１２からは中心点Ｃ、すなわち検出素子２ａに向かった磁力線ｍ１が発生する。
【００１５】
これにより、円弧面１２からの磁力線ｍ１がセンサ２の検出素子２ａに向けて集中することとなり、その結果、センサ２の検出素子２ａ上の磁束密度が増幅される。
従って、本実施例によるエンコーダ１では、エンコーダ１がセンサ２の対向面ｆ２と平行な単一平面で形成されている場合と比べて、検出素子２ａが強い磁束密度を検出することができるので、クリスタルエアギャップＣＡＧが大きくなった場合でも質の良い回転速度信号を検出することができる。
【００１６】
本実施例によるエンコーダ１の凹面形状では、円弧面１２の径方向幅はクリスタルエアギャップＣＡＧの距離によって決定されるが、ハブユニット軸受の構成によっては、エンコーダ１の円弧面１２を形成可能な径方向幅が、クリスタルエアギャップＣＡＧの距離よりも長く設定可能な場合や、短く設定することを要求される場合もある。
そのような場合には、前記円弧面１２の基点となる中心点Ｃを検出素子２ａ上に設定せずに、検出素子２ａよりも遠くに設定したり、あるいは、近くに設定したりしても良い。その一例として、中心点Ｃを検出素子２ａよりも遠くに設定した場合を図３に示す。
【００１７】
この場合には、センサ２の対向面ｆ２から近く該対向面ｆ２と並行に配された平面１１ａ，１１ｂ間が、センサ２とエンコーダ１の対向軸（検出素子２ａを通る軸心）ＣＬ上であって、且つ凹面から検出素子２ａまでの距離をＬ１、凹面から断面形状円弧形の凹面の中心点Ｃまでの距離をＬ２とした場合に、Ｌ２＞Ｌ１の関係を有するように、中心点Ｃ（基点：図中半径Ｒ参照）を仮想する断面円弧形状の円弧面１２で一体に接続されて形成されている。
このとき、エンコーダ１からは円弧面１２から検出素子２ａ上を越えて中心点Ｃに向かった磁力線ｍ１が発生する。
これにより、円弧面１２からの磁力線ｍ１がセンサ２の検出素子２ａの方向に集中することとなり、その結果、センサ２の検出素子２ａ付近の磁束密度が増幅され、検出素子２ａが強い磁束密度を検出することができるので、クリスタルエアギャップＣＡＧが大きくなった場合でも質の良い回転速度信号を検出することができる。
【００１８】
なお、本実施例では、前記中心点Ｃがセンサ２の軸線ＣＬ上に配されている一例を説明したが、円弧面１２からの磁力線ｍ１がセンサ２の検出素子２ａを含んだ領域に集中すれば、前記中心点Ｃがセンサ２の軸線ＣＬ上からずれて配されていても良い。
【００１９】
なお、上述の各実施例において、エンコーダ１の凹面の外周側及び内周側はそれぞれ平面１１ａ，１１ｂを形成した一例を説明したが、エンコーダ１からの磁力線がセンサ２の検出素子２ａを含んだ領域に集中する構成であれば平面１１ａ，１１ｂを備えなくても良い。また、凹み面１２は、エンコーダ１の対向面ｆ１のセンサ２に対向する幅に合わせて形成したが、これに限定されず、凹み面１２をセンサ２に対向する幅よりも大きく形成してもよいし小さく形成しても良い。
エンコーダ１の凹面の形状は、当該エンコーダ１の少なくとも対向面１ｆに形成されていれば良いので、エンコーダ１の非対向面側の形状は特に限定しない。また、芯金１ａの形状は、エンコーダ１をセンサ２と対向して配される限りにおいてどのような形状であっても良く、或いは、芯金１ａを備えずに、エンコーダ１が内輪４の端面に直接貼り付けられていても良い。
エンコーダ１とセンサ２がアキシャル方向で対向する構成としたが、是に限定されず、エンコーダ１とセンサ２がラジアル方向で対向する構成としても良い。
さらに、エンコーダ１は、複列のハブユニット軸受に備えられ使用されるものとしたが、エンコーダ１の磁束密度をセンサ２で検出する構成による回転角度検出機構付き軸受であれば、他の用途に供される軸受であっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によるエンコーダの第１実施例を示す説明図である。
【図２】本発明によるエンコーダの第２実施例を示す説明図である。
【図３】本発明によるエンコーダの第２実施例の変形例を示す説明図である。
【図４】本発明が適用されるハブユニット軸受の概略断面図である。
【図５】従来のエンコーダの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  エンコーダ
２  センサ
２ａ  検出素子
３  固定輪（外輪）
４  回転輪（内輪）
【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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