(57)【要約】【課題】  トラブルなしで検知でき、全体寸法の小さい安価な、回転パラメータをコード化する装置、これを有するころがり軸受そして電動モータを提供することを目的とする。【解決手段】  マルチトラックのコーダを有する回転要素の回転パラメータをコード化するための装置であって、各コードトラックが少なくとも一つのコード化要素と、多極磁気環体を有する一つのコードトラック５とを有するものにおいて、少なくとも一つのコードトラック４が、強磁性材で作られたラジアル壁３ｂに形成された一連の空所部６と壁部７を有している。【選択図】  図１
2004258028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチトラックのコーダを有する回転要素の回転パラメータをコード化するための装置であって、各コードトラックが少なくとも一つのコード化要素と、多極磁気環体を有する一つのコードトラック（５）とを有するものにおいて、少なくとも一つのコードトラック（４）が、強磁性材で作られたラジアル壁（３ｂ）に形成された一連の空所部（６）と壁部（７）を有していることを特徴とする装置。
【請求項２】
一つのトラックが高分解能で他のトラックが低分解能となっていることとする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
トラック（５）が装置の外周に配設されていることとする請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
トラックが一つで同じサポート（３）と一体化されていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の装置。
【請求項５】
サポート（３）が上記ラジアル壁（３ｂ）を有していることとする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
トラック（５）がサポートの上にオーバーモールドされていることとする請求項４又は請求項５に記載の装置。
【請求項７】
サポート（３）は環状をなしていることとする請求項４ないし請求項６のうちの一つに記載の装置。
【請求項８】
サポート（３）はＳ字状もしくはＣ字状断面形状をなしていることとする請求項４ないし請求項７のうちの一つに記載の装置。
【請求項９】
上記空所部（６）が窓部をなしていることとする請求項１ないし請求項８のうちの一つに記載の装置。
【請求項１０】
トラック（５）は磁化された粒子を含有する合成樹脂で形成されていることとする請求項１ないし請求項９のうちの一つに記載の装置。
【請求項１１】
トラック（５）と協働する少なくとも一つの磁気感知センサ（９）と、マグネット（１２）が設けられ他のトラック（４）と協働する少なくとも一つの第二磁気感知センサ（８）とを有していることとする請求項１ないし請求項１０のうちの一つに記載の装置。
【請求項１２】
第一及び第二センサ（８，９）は互いに周方向でずれて配置されていることとする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
回転輪（１７）、非回転輪（１９）、少なくとも一列の転動要素（２１）そして請求項１ないし請求項１０のうちの一つに記載の装置を有するころがり軸受。
【請求項１４】
ステータ、ロータそして請求項１ないし請求項１０のうちの一つに記載の装置を少なくとも一つ有する電動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転部材に設けられた、「パルスリング」とも呼ばれるコーダ環体あるいはディスクを有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この装置は少なくとも二つのコードトラックを有し、各トラックは、回転部材の変位、速度、角加速度のような計測されるべきパラメータの値を定めることを可能とする単一の信号を発するために少なくとも一つの対応センサと協働するようになっている。これらの信号は、例えばブラッシレス電動モータのような特定の形式の電動モータに使用可能である。
【０００３】
複数のトラックを有するコーダ環体に必要なことは応用分野により定まり、そこでは、求められる信号は、インデックス信号そして／又は他の低分解能信号によって達成される高分解能信号であり、これらの信号は応用分野における要求事項のために別々にあるいは組み合わせて用いられる。各トラックはコード化要素を有しており、その構成は上記トラックと作動するセンサの形式により定まる。
【０００４】
磁気コード化要素、例えば、多極環体は、ホール効果プロ−ブあるいはマグネットレジスタのような磁気感知センサと共に作動する。
【０００５】
特許文献１はマルチトラックコーダを開示している。しかしながら、一つの同じ面に複数のトラックを集合させることは全体寸法の点で得策ではない。二つの隣接トラックは、例えば磁気トラックの場合、信号の位置に起因する、検出に関する特定の問題を惹起する。トラックの磁化は他のトラックの磁化についての擾乱、変更になり得る。センサは、もしトラック同士が非常に近い場合には、すぐにも両トラックによって影響を受ける。
【０００６】
いくつもの磁化トラックを用いることは、コスト高で効果がなくなる。
【特許文献１】米国特許４５９９５６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこれらの従来技術がかかえていた問題を解決することを目的とする。
【０００８】
本発明は、異なる構成の複数のトラックを用いることにより、何のトラブルもなく検出ができ、全体寸法の小さい、安価なマルチトラックコーダ環体を提案する。
【０００９】
又、本発明はコード化装置そしてこれを有するころがり軸受をも提案する。
【００１０】
本発明の一つの形態では、回転要素の回転パラメータをコード化するための装置はマルチトラックのコーダを有する。各コードトラックが少なくとも一つのコード化要素を有している。少なくとも一つのコードトラックは多極磁気環体を有している。少なくとも一つのコードトラックは、強磁性材で作られたラジアル壁に形成された一連の空所部と壁部を有している。
【００１１】
好ましくは、一つのトラックは高分解能で他のトラックが低分解能となっている。
【００１２】
本発明の一つの形態では、トラックは装置の外周に配設されている。上記トラックは、大きな直径であることから、優れた分解能をもたらす。
【００１３】
好ましくは、トラックが一つで同じサポートと一体化されている。サポートは、上記ラジアル壁を有しているようにすることができる。すると、装置は非常にコンパクトになる。
【００１４】
本発明の一つの形態では、トラックがサポートの上にオーバーモールドされている。
【００１５】
本発明の一つの形態では、サポートは環状をなしている。サポートはＳ字状もしくはＣ字状断面形状をなしているようにすることができる。
【００１６】
本発明の一つの形態では、上記空所部が窓部をなしている。
【００１７】
本発明の一つの形態では、トラックは磁化された粒子を含有する合成樹脂で形成されている。
【００１８】
本発明は、又、トラックと協働する少なくとも一つの磁気感知センサと、マグネットが設けられトラックと協働する少なくとも一つの第二磁気感知センサとを有しているコード化装置を備えた検出システムをも提案する。コード化装置は、マルチコーダ部材を有し、各コードトラックが少なくとも一つのコード化要素を有し、少なくとも一つの多極磁気環体を有し、少なくとも一つのコードトラックが磁性材で作られたラジアル壁に形成された空所部と壁部との連続構成を有している。
【００１９】
本発明の一つの形態では、第一及び第二センサは互いに周方向でずれて配置されている。
【００２０】
本発明は、又、回転輪、非回転輪、少なくとも一列の転動要素そして装置を有するころがり軸受をも提案する。
【００２１】
本発明は、又、ステータ、ロータそして少なくとも一つのコード化装置を有する電動モータをも提案する。
【発明の効果】
【００２２】
このような本発明によれば、異なる構成の複数のトラックを用いることにより、何のトラブルもなく検出ができ、全体寸法の小さい、安価なマルチトラックコーダを環体が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、添付図面に図示された非限定的な例を詳細に説明した実施形態を検討することにより、さらに理解できるであろう。
【００２４】
図１そして図２に見られるように、コーダ環体１は、図２に見られるセンサ組立体２と協働するようになっている。コーダ環体１は、軟鋼のような強磁性材で作られて断面がＳ字をなす環状サポート３を有し、これは、小径部をなすアキシャル部３ａと、該アキシャル部３ａの一端部から外方に延びる第一ラジアル部３ｂと、上記アキシャル部３ａを囲むようにして上記第一ラジアル部３ｂの大径端側から若干外方に向かうように延びる第一テーパ部３ｃと、該第一テーパ部３ｃの大径端側から外方に延びる第二ラジアル部３ｄと、第一テーパ部３ｃを囲むようにして第二ラジアル部３ｄの大径端側から若干外方へ向かうように延びる第二テーパ部３ｅとを有している。
【００２５】
コーダ環体１は、第一ラジアル部３ｂに形成された第一コードトラック４と、環状サポート３の第一テーパ部３ｃ、第二ラジアル部３ｄそして第二テーパ部３ｅに設けられた第二コードトラック５とを有している。
【００２６】
コードトラック４は、「窓部」６と呼ばれる空所部と壁部７とが周方向で上記第一ラジアル部３ｂに直接形成されて成っている。この例では、コードトラック４は五つの窓部６と五つの壁７とを有している。窓部６は安価に行なえる打抜き加工で作られる。上記コードトラック４は環状サポート３の第一ラジアル部３ｂの一部のみを占めており、第一テーパ部３ｃから若干離れている。第一ラジアル部３ｂは、三つの部分３ｃ，３ｄ，３ｅとコードトラック５の支持機能と、コード化機能とをもたらす。
【００２７】
コードトラック５は、磁性粒子もしくは磁化可能粒子を含有する合成樹脂、例えば、プラストフェライトやエラストフェライトで作られる。コードトラック５は、環状サポート３の第一テーパ部３ｃ、第二ラジアル部３ｄそして第二テーパ部３ｅで形成される環状溝部内に収められている。第二コードトラック５は、異極が周方向で交互で連続的に規則的に配され上記溝部全体を占める１２８個のコード要素を有している。コードトラック５は、第二ラジアル部３ｄとは軸方向で反対の側に環状のラジアル面５ａを有し、このラジアル面５ａは第一ラジアル部３ｂと同一の面に位置する。
【００２８】
コーダ環体の外周部に配された高分解能トラックは、与えられた必要異極対の数で、該対の最大長をもつことを可能ならしめる最大直径とする利点が得られ、これによって、磁化が容易に行え、逆に言えば、与えられた極対の最小長で、極対の最大数が得られ、分解能を向上できる。
【００２９】
例示されたものにおいて、８０ｍｍ台の直径で６４対の極をもつもので、一極と他極との間で＋３００〜−３００ガウスの磁界を得る。
【００３０】
コードトラック５は、他の隣接トラックによって乱されることなく、効果的に磁化される。
【００３１】
センサ組立体２は、例えば、ホール効果セルの二つのセンサ８，９を有し、プリント回路基板のようなサポート１０により支持されている。センサ８は、小さな軸方向ギャップをもってコードトラック４と対向するよう配されサポート１０によって直接支持されている。サポート１０は環状をなし、サポート３のアキシャル部３ａから実質的に半径方向にコードトラック５を若干越える位置まで延びている。
【００３２】
センサ９は、センサ８と軸方向で同じ側にてサポート１０によって直接指示されていて、若干の軸方向ギャップをもってコードトラック５に対向している。
【００３３】
別方法で説明すると、コーダ環体１は、高分解能の外トラック５と低分解能の内トラック４とを有している。大径の高分解能トラックは、最大周長から高い角度精度が得られる。低分解能トラックはコード環体のラジアル面に配される。
【００３４】
センサ組立体２は、さらには、サポート１０上でセンサ８と反対側にマグネット１１が半径方向そして周方向で上記センサ８と同じ位置に配されていて、上記コードトラック４と対向し該マグネットによる磁場の作用をセンサ８に及ぼしている。センサ８の位置における磁場は、コードトラック４の窓部６と壁部７のいずれがセンサ８と対向しているかによって変わってくる。
【００３５】
例示の場合、７０ｍｍ台の直径の低分解能トラックでは、窓部と壁部とが交互に対向したときに±５００ガウスで変化する３０００ガウスの磁場をもたらす永久磁石を用いることができる。
【００３６】
センサ８とセンサ９とは直径方向で対向している。かくして、磁石１１の磁場は、高くかつセンサ９へ何ら乱すような影響はもたらさない。コードトラック４と５との間の半径方向間隔を有しているということと、これらの二つのトラックが能動的な磁気要素を有しているということは、コードトラック４とセンサ８の組、そしてコードトラック５とセンサ９の組での磁気的不具合の発生を阻止する。
【００３７】
高分解能トラックにより生ずる磁場は、同じ技術を基礎とせずかつ高分解能トラックから十分離れて配置された低分解能トラックによっては影響されない。
【００３８】
対応セルによる検出範囲での高分解能トラックにより生ずる磁場は、低分解能トラックのセンサの磁場によっては影響されない。
【００３９】
図４に示される実施形態では、図１ないし図３における各要素と類似しているが、コード環体１が外アキシャル部１２、ラジアル部１３そして内アキシャル部１４を有するＣ字型断面をなしているという点において相違している。サポート３は、金属シートを打ち抜いて得られるワッシャとして形成されている。コードトラック５は円筒状の外アキシャル部１２により形成される外面１５によって支持されている。コードトラック５は二つのラジアル面で矩形状断面を形成し、一方のラジアル面はセンサ(図示せず)から若干の距離をもって配置されている。センサは図２におけるごとく、軸方向にギャップをもって配置できるが、半径方向にギャップをもつように配置することもでき、センサはコードトラック５の外周面５ｂと近接するようになる。
【００４０】
コードトラック４は前実施形態と同様に形成される。
【００４１】
かかる形式のコード環体はモータのトルク制御と共にステータのコイルアセンブリのスイッチングのために供される。滑り接触のないモータに用いられる計測機能付きころがり軸受システムで、特に有利に用いられる。
【００４２】
このようなモータは、パワーステアリングコラムでの操作あるいは補助のためのモータ、砥石車のモータ、その他トルクが制御されるべき多くの適用分野で、次第に用いられてきてきる。
【００４３】
図５に示される実施形態では、ころがり軸受１６は、図１及び２に示されたようなコーダ環体１とセンサ組立体２とを備えている。ころがり軸受１６は、軌道１８を有する機械加工された形式の内輪１７と、内側に軌道２０とを有する機械加工された形式の外輪１９と、保持器２２で保持される一列の転動要素２１、ここではボールと、外輪１９に形成された溝２４に取り付けられ、リップ２５で内輪１７の外周円筒面と摺接するシール２３とを有している。それ故、サポート３のアキシャル部３ａは転動要素２１の側に配されており、一方、第一ラジアル部３ｂは軌道輪１７，１９のラジアル前面と同位置の面をなしている。
【００４４】
センサ組立体２は、合成樹脂で作られたセンサホルダ２６によって支持され、一列をなす各ボールの中心を通る面に関して溝２４と対称に位置する外輪１９の溝２７で保持されることにより組み込まれている。センサホルダ２６は、外輪１９の外周面と同一位置の面をなすか、あるいはここから極くわずかセットバックし、又、ワイヤ２９のため束縛ポスト２８が設けられており、該束縛ポスト２８は外方に突出している。センサホルダ２６は
、センサ組立体２が配置されるための環状溝３０が設けられており、サポート１０は溝３０に形成された肩部３１，３２に当接し、その結果、センサ８は小さな軸方向ギャップをもってコードトラック４に対向しそしてセンサ９は小さな半径方向ギャップをもってコードトラック５と対向するようになる。環状のプラグ３３が孔部３０を閉じセンサ組立体２をその作動位置に留め、一方では、該孔部３０からの外部物質の侵入を阻止する。
【００４５】
さらには、内輪１７の方へ軸方向に突出するリブ３４がセンサホルダ２６の小径側端部を形成し、これは概ね環状をなし内輪１７との間に狭い通路３５を形成し、かくして、ここを通っての外部物質の侵入を阻止する。
【００４６】
このようなころがり軸受は、制御のための滑り接触なしのモータへの使用に大変好適である。
【００４７】
低分解能トラックは同タイプ（ホール効果セルと磁石）の三つのセンサと協働するようになっており、これらのセンサは周方向に角度をもってずれて配置されていて、信号、例えば、三相のステータを有する滑り接触なしモータに１２０°の位相差をもった三つの信号を発し、又、各相に対応するステータのコイルのスイッチングに供する。
【００４８】
高分解能トラックは、コーダの角度位置、したがってインクレメンタルコーディングによって回転位置を正確に知ることを可能とする。高分解能トラックは、周方向で間隔をもって配置された二つの磁気感知センサと作動し、９０°の電気的位相差をもった二つの信号を発するようになっており、この信号を用いて、回転の方向そしてコーダ、したがってロータの角度変位を知ることができる。
【００４９】
反対の相互作用が、低分解能トラックと協働するセンサと、高分解能トラックと協働するセンサとの間で生じないようにするためには、センサの二つの組立体は直径方向で対向する領域に配される。
【００５０】
かくして、標準形式で、特に信頼性が高くコンパクトな回転パラメータ検出手段を備えた、安価なころがり軸受が得られる。ころがり軸受は、かくして、ステータに対してロータの位置を確実に知りたい電動モータ、例えば電気コミュテータを有するモータに、特に有利に取り付けられる。
【００５１】
図示の例では、コードトラックは、周方向に等分布で設けられた極あるいはノッチの形態の複数のコード化要素を有している。
【００５２】
しかし、他の形態のときには、複数のトラックのうちの一つ、好ましくは低分解能トラックは、角度位置の正確なレジストレーションのためのインデックスとして機能する一つのコード化要素を有するようにすることができる。
【００５３】
勿論、コードトラックをトランスミッションあるは反射光学トラックと色々と組み合わせることも可能である。本発明の変形例では、コードトラック同士は幾分離して配され、擾乱、特に磁気擾乱、同時に二つのトラックによるセンサの影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第一実施形態によるコーダ環体の前面図である。
【図２】図１のコーダ環体の軸方向での断面図である。
【図３】図２のコーダ環体の詳細図である。
【図４】図３のコーダ環体の変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるころがり軸受の軸方向での断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
３  サポート
３ｂ  ラジアル壁
４  コードトラック
５  コードトラック
６  空所部
７  壁部
８  磁気感知センサ
９  磁気感知センサ
１７  回転輪
１９  非回転輪
２１  転動要素
【図１】
2004258028.tif 000003
【図２】
2004258028.tif 000004
【図３】
2004258028.tif 000005
【図４】
2004258028.tif 000006
【図５】
2004258028.tif 000007