(57)【要約】【課題】支持部材の外周面に固着される磁気媒体の端部が磁気センサに接触又は衝突することを効果的に防止できる回転検出装置及び磁気エンコーダを提供する。【解決手段】回転を検出すべき回転軸に同軸に装着される、円環状の外周面を有する媒体支持部材と、媒体支持部材の外周面上に周方向に沿って固着されており、所定の磁気パターンを有する可撓性の磁気媒体と、磁気媒体の表面に対向するように静止部に固定された少なくとも１つの磁気センサとを備えた回転検出装置であって、媒体支持部材の外周面が周方向の両端にそれぞれ端部を備えており、媒体支持部材の外周面における端部の各々が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面を有しており、磁気媒体の両端の端部が媒体支持部材のこれら湾曲外周面上に湾曲した湾曲外周面に沿ってそれぞれ固着されている。【選択図】図２
2009300154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転を検出すべき回転軸に同軸に装着される、円環状の外周面を有する媒体支持部材と、前記媒体支持部材の前記外周面上に周方向に沿って固着されており、所定の磁気パターンを有する可撓性の磁気媒体と、該磁気媒体の表面に対向するように静止部に固定された少なくとも１つの磁気センサとを備えた回転検出装置であって、前記媒体支持部材の前記外周面が周方向の両端にそれぞれ端部を備えており、該媒体支持部材の外周面における該端部の各々が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面を有しており、前記磁気媒体の両端の端部が該媒体支持部材の該湾曲外周面上に該湾曲した湾曲外周面に沿ってそれぞれ固着されていることを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
回転を検出すべき回転軸に同軸に装着される、円環状の外周面を有する媒体支持部材と、前記媒体支持部材の前記外周面上に周方向に沿って固着されており、所定の磁気パターンを有する可撓性の磁気媒体と、該磁気媒体の表面に対向するように静止部に固定された少なくとも１つの磁気センサとを備えた回転検出装置であって、前記媒体支持部材が周方向に分割された複数の分割支持体を備えており、前記複数の分割支持体の各々が外周面の周方向の両端にそれぞれ端部を備えており、前記磁気媒体が該複数の分割支持体の前記外周面にそれぞれ独立して固着された複数の分割磁気媒体から構成されており、該各分割支持体の外周面における該端部の各々が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面を有しており、前記分割磁気媒体の両端の端部が各分割支持体の前記湾曲外周面上に該湾曲した湾曲外周面に沿ってそれぞれ固着されていることを特徴とする回転検出装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つの磁気センサが、前記各分割支持体の軸断面における中心角とは異なる角度で互いに離隔して配置された複数の磁気センサであることを特徴とする請求項２に記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記複数の分割支持体が周方向に２分割された２つの分割支持体であり、前記少なくとも１つの磁気センサが１８０°とは異なる角度で互いに離隔して配置された２つの磁気センサであることを特徴とする請求項２又は３に記載の回転検出装置。
【請求項５】
前記湾曲外周面の軸断面において、該湾曲外周面の湾曲開始点と該湾曲外周面の湾曲終了点との軸中心に関してなす角度αが１０°≦α＜４５°であり、前記湾曲開始点と前記湾曲終了点とを結ぶ線と前記湾曲開始点における接線とのなす角度βが１０°≦β≦４５°であることを特徴とする請求項４に記載の回転検出装置。
【請求項６】
前記磁気媒体が、所定の着磁ピッチで着磁された磁気テープであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回転検出装置。
【請求項７】
前記磁気テープが、プラスチック材料によるベースフィルムと、該ベースフィルムの上表面上に形成された磁性体層と、該ベースフィルムの下表面上に形成された粘着層とを有しており、前記媒体支持部材の前記外周面に周方向に沿って前記粘着層により接着されていることを特徴とする請求項６に記載の回転検出装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの磁気センサが、巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の回転検出装置。
【請求項９】
前記媒体支持部材が、前記回転軸に固着される円筒状の本体部と、該本体部から放射外方向に伸長するフランジ部とを備えており、前記磁気媒体が該フランジ部の外周面の周方向に沿って固着されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の回転検出装置。
【請求項１０】
前記媒体支持部材の前記本体部に対してベアリング部材を介して回転自在に結合する外筒部材を備えており、該外筒部材によって前記少なくとも１つの磁気センサが前記磁気媒体に近接して支持されることを特徴とする請求項９に記載の回転検出装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転検出装置と、該回転検出装置から得られる電気信号を処理する信号処理回路とを備えたことを特徴とする磁気エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を利用して回転を検出する回転検出装置及びこの回転検出装置を用いた磁気エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリ磁気エンコーダ等に適用可能な回転検出装置は、例えば車輪や車軸等の回転検出、ドライブシャフトやプロペラシャフト等の回転検出に用いられ、安定したかつ信頼性の高い検出を可能にしている。
【０００３】
このような磁気回転検出装置は、一般に、所定の磁気パターンを備えた磁気媒体を回転させ、この磁気媒体と対向する静止位置に磁気センサを配置することによって、回転する磁気媒体からの磁界変化をこの磁気センサによって検出するように構成されている。
【０００４】
この種の従来の磁気回転検出装置における磁気媒体として、例えば、特許文献１においては、ゴムをバインダとする磁性体を紐状に加硫成形し、筒部外周面に接着固定することによって磁気媒体が構成されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２においては、磁性材料を熱可塑性樹脂で結合するとともに、円周方向に複数のセグメントに分割し、これら複数のセグメントを芯金に接着剤で固定することによって磁気媒体が構成されている。
【０００６】
さらに、例えば、特許文献３においては、着磁ヨークを用いる等して回転軸の周表面に直に磁気パターンを形成することによって磁気媒体が構成されている。
【０００７】
さらにまた、例えば、特許文献４においては、複数極に着磁された磁石又は複数個の永久磁石をマグネットロータに取付けることによって磁気媒体が構成されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−３３３７１８号公報
【特許文献２】特開２００７−１９２６５３号公報
【特許文献３】特開２００１−１６５９４６号公報
【特許文献４】特開平０９−１３８２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の磁気回転検出装置における上述したような磁気媒体は、いずれも、特殊な部品を製造する必要があり、製造コストが高くなるという問題点を有している。
【００１０】
このような製造コスト上の問題点は、磁気媒体として磁気テープを用い、この磁気テープを円環状の支持部材の外周面に接着するように構成すれば解消可能である。
【００１１】
図１は磁気媒体として磁気テープを用いた場合の磁気回転検出装置の構成例及びその場合の問題点を説明する図である。
【００１２】
同図（Ａ）において、１０は回転を検出すべき回転軸１１に同軸に装着された媒体支持部材であり、この例では、周方向に２分割されて互いに固着された第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂから構成されている。第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂは、その軸断面形状が半円形状となっており、両者を結合することによってその外周面の軸断面形状が円形状となっている。これら第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂの外周面上には、磁気媒体としての第１の磁気テープ１２ａ及び第２の磁気テープ１２ｂがそれぞれ周方向に沿って接着されており、静止部には、これら第１の磁気テープ１２ａ及び第２の磁気テープ１２ｂの表面に対向するように磁気センサ１３が配置されている。
【００１３】
このような構成によれば、磁気テープを用いているので、低コストで比較的高い検出精度（分解能）で回転検出を行うことが可能である。
【００１４】
しかしながら、このように裏面に接着剤のついた第１の磁気テープ１２ａ及び第２の磁気テープ１２ｂを軸断面形状が半円形状の第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂの外周面にそれぞれ接着で固定した場合、各磁気テープの端部に剥がれや浮きが生じ易くなる。その結果、同図（Ｂ）に示すように非常に狭いギャップ（１５０〜２００μｍ以下）を介して非接触で対向している磁気センサ１３にこの浮き上がった端部１２ａ′が接触又は衝突する恐れがあった。
【００１５】
なお、この構成例では、回転を検出すべき回転軸がその両端部で大径であったり大径の部品がその両端部に装着されていたりした場合、円環状の支持部材を回転軸１１の端から挿入して装着することができないので、支持部材１０をあらかじめ周方向に分割して第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂとしておき、回転軸１１に装着した後にこれら第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂを結合して組み立てている。この場合、第１のフランジ部１０ａ及び第２のフランジ部１０ｂ毎に独立した第１の磁気テープ１２ａ及び第２の磁気テープ１２ｂがそれぞれの外周面に固着されることとなり、その分、磁気テープの端部数が増えるので、上述した端部の剥がれや浮きがより多く発生し易くなる。
【００１６】
従って本発明の目的は、支持部材の外周面に固着される磁気媒体の端部が磁気センサに接触又は衝突することを効果的に防止できる回転検出装置及び磁気エンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、回転を検出すべき回転軸に同軸に装着される、円環状の外周面を有する媒体支持部材と、媒体支持部材の外周面上に周方向に沿って固着されており、所定の磁気パターンを有する可撓性の磁気媒体と、磁気媒体の表面に対向するように静止部に固定された少なくとも１つの磁気センサとを備えた回転検出装置であって、媒体支持部材の外周面が周方向の両端にそれぞれ端部を備えており、媒体支持部材の外周面における端部の各々が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面を有しており、磁気媒体の両端の端部が媒体支持部材のこれら湾曲外周面上に湾曲した湾曲外周面に沿ってそれぞれ固着されている回転検出装置が提供される。
【００１８】
本発明によれば、さらに、回転を検出すべき回転軸に同軸に装着される、円環状の外周面を有する媒体支持部材と、媒体支持部材の外周面上に周方向に沿って固着されており、所定の磁気パターンを有する可撓性の磁気媒体と、磁気媒体の表面に対向するように静止部に固定された少なくとも１つの磁気センサとを備えた回転検出装置であって、媒体支持部材が周方向に分割された複数の分割支持体を備えており、複数の分割支持体の各々が外周面の周方向の両端にそれぞれ端部を備えており、磁気媒体が複数の分割支持体の外周面にそれぞれ独立して固着された複数の分割磁気媒体から構成されており、各分割支持体の外周面における端部の各々が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面を有しており、分割磁気媒体の両端の端部が各分割支持体のこれら湾曲外周面上に湾曲した湾曲外周面に沿ってそれぞれ固着されている回転検出装置が提供される。
【００１９】
媒体支持部材又は分割支持体の外周面における各端部が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面を有しており、磁気媒体又は分割磁気媒体の両端の端部が媒体支持部材又は分割支持体のこれら湾曲外周面上にその湾曲した湾曲外周面に沿ってそれぞれ固着されているため、磁気媒体又は分割磁気媒体の端部が剥がれたり、浮き上がったりして磁気センサに接触又は衝突することを効果的に防止できる。媒体支持部材又は分割支持体の各端部に滑らかに湾曲した湾曲外周面が設けられておらず、単に凹部が設けられている場合、磁気媒体又は分割磁気媒体をその部分で折り曲げて固着せざるを得ないが、この場合、磁気媒体又は分割磁気媒体の浮き上がりが必ず生じてしまうので、磁気センサへの接触又は衝突が避けられない。しかしながら、本発明のように、滑らかに湾曲した湾曲外周面に沿って磁気媒体又は分割磁気媒体の端部が固着されることにより、端部の剥がれや浮き上がりが効果的に防止できるのである。もちろん、磁気媒体を円環状の支持部材の外周面上に固着するように構成しているため、低コストで比較的高い検出精度（分解能）で回転検出を行うことができる。また、媒体支持部材を周方向に分割された複数の分割支持体で構成すれば、両端部で大径であったり大径の部品がその両端部に装着されていたりする回転軸に対して容易に装着することができる。
【００２０】
少なくとも１つの磁気センサが、各分割支持体の軸断面における中心角とは異なる角度で互いに離隔して配置された複数の磁気センサであることが好ましい。複数の分割支持体の結合部分で磁気媒体の磁気パターンに途切れが生じても、複数の磁気センサのいずれか１つがその途切れ部分が到達するときには、途切れのない磁気パターン部分が他の１つの磁気センサと対向する位置にあることとなり、複数の磁気センサのいずれかによって磁気パターンの変化が検出できる。従って、磁気パターンの継ぎ目に複雑な処理を行う必要がない。
【００２１】
複数の分割支持体が周方向に２分割された２つの分割支持体であり、少なくとも１つの磁気センサが１８０°とは異なる角度で互いに離隔して配置された２つの磁気センサであることも好ましい。最も分割数の少ない２分割であれば、分割支持体の結合箇所が最小となるので装着作業がより簡単となり、しかも、磁気パターンの途切れが少なく、かつ対称に配置されることになるので、所要の検出精度を確保できる。
【００２２】
この場合、湾曲外周面の軸断面において、湾曲外周面の湾曲開始点と湾曲外周面の湾曲終了点との軸中心に関してなす角度αが１０°≦α＜４５°であり、湾曲開始点と湾曲終了点とを結ぶ線と湾曲開始点における接線とのなす角度βが１０°≦β≦４５°であることが好ましい。湾曲外周面の形状をこのように規定することによって、磁気テープの端部に剥がれや浮きが発生せず、磁気センサとの接触や衝突を未然に防止することができる。
【００２３】
磁気媒体が、所定の着磁ピッチで着磁された磁気テープであることが好ましい。磁気テープを用いることにより、低コストで比較的高い検出精度で回転検出を行うことができる。この場合、磁気テープが、プラスチック材料によるベースフィルムと、ベースフィルムの上表面上に形成された磁性体層と、ベースフィルムの下表面上に形成された粘着層とを有しており、媒体支持部材の外周面に周方向に沿って粘着層により接着されていることがより好ましい。
【００２４】
少なくとも１つの磁気センサが、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子又はトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子を備えていることも好ましい。磁気センサにＧＭＲ素子やＴＭＲ素子を用いれば、磁気検出感度を著しく高めることができるため、着磁ピッチを狭めて角度検出精度をより高めることが可能であり、また、磁気センサと磁気媒体とのギャップを広げることが可能となる。
【００２５】
媒体支持部材が、回転軸に固着される円筒状の本体部と、本体部から放射外方向に伸長するフランジ部とを備えており、磁気媒体がフランジ部の外周面の周方向に沿って固着されていることも好ましい。媒体支持部材の作製が容易化できるとともに、媒体支持部材の円周方向の長さを十分に確保でき、所要の検出精度が確保できる。
【００２６】
媒体支持部材の本体部に対してベアリング部材を介して回転自在に結合する外筒部材を備えており、外筒部材によって少なくとも１つの磁気センサが磁気媒体に近接して支持されることも好ましい。これにより、回転軸が回転のみならず揺動する回転軸、例えば車両の駆動輪を駆動するドライブシャフト又はプロペラシャフトのような場合であっても、磁気センサを磁気媒体に対して一定の離間距離を保って支持することが可能となり、従来は回転検出が容易でなかった回転軸に対して、必要な検出位置で正確な回転検出を行うことができる。
【００２７】
本発明によれば、さらにまた、上述した回転検出装置と、この回転検出装置から得られる電気信号を処理する信号処理回路とを備えた磁気エンコーダが提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、磁気媒体又は分割磁気媒体の端部が剥がれたり、浮き上がったりして磁気センサに接触又は衝突することを効果的に防止できる。もちろん、磁気媒体を円環状の支持部材の外周面上に固着するように構成しているため、低コストで比較的高い検出精度で回転検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図２は本発明の回転検出装置の一実施形態における構成を概略的に示す分解斜視図であり、図３は回転を検出すべき回転軸に本実施形態における回転検出装置を実際に装着した状態を示す（Ｂ）平面図及び（Ａ）Ａ−Ａ線断面図である。
【００３０】
これらの図において、２０は回転を検出すべき回転軸、２１は回転軸２０に同軸に装着された本実施形態における回転検出装置をそれぞれ示している。なお、回転軸２０は、例えば自動車のドライブシャフトである。このドライブシャフトは、等速ジョイントを介して軸方向一端部でトランスミシションのディファレンシャル出力部に連結されるとともに、軸方向他端部で駆動輪側に連結されており、自動車の走行時には、図示しないサスペンションアームとほぼ同期して上下方向等に揺動する。
【００３１】
本実施形態の回転検出装置２１は、回転軸２０に同軸に固着されており、この回転軸２０と共に回転する媒体支持部材２２と、この媒体支持部材２２に対してベアリング部材２３を介して回転自在に結合しており、回転軸２０に対して静止位置にある軸受部材、即ち外筒部材２４とから主として構成されている。この外筒部材２４は、ばね取り付け部３３に取付けられた前後一対の引張コイルばね（図示なし）によって静止位置に弾性的に支持されており、自動車の場合にその車両前方側の下方に向かう付勢力と車両後方側の下方に向かう付勢力とによって常時その回転が拘束されて静止されるように構成されている。その結果、媒体支持部材２２は、回転軸２０が回転する際に、磁気センサを一定の姿勢及び位置に保持する。
【００３２】
媒体支持部材２２は、回転軸２０に圧接状態で固着されており、一体的に結合されて円筒形状をなす本体部２６と、本体部２６から放射外方向に伸長しており一体的に結合されてリング形状となるフランジ部２７とを備えている。本体部２６及びフランジ部２７は、樹脂成型品又は例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０３等の非磁性金属で形成される。このような形状の媒体支持部材２２は作製が容易であり、媒体支持部材２２の円周方向の長さを十分に確保できるから、その外周面に磁気パターンを配置すれば所要の検出精度が確保できる。
【００３３】
本体部２６は、図２に示すように、周方向に２分割されそれぞれが半円筒形状をなす第１の本体部２６ａ及び第２の本体部２６ｂを、位置決めピン２８の嵌合等により位置合わせして一体的に結合することによって、円筒形状をなしている。本体部２６の内側壁にはシリコンラバー棒状部材２５の埋め込み用溝２９が形成されており、シリコンラバー棒状部材２５をこれら埋め込み用溝２９内に嵌入して媒体支持部材２２を回転軸２０に圧接固着することにより、回転軸２０の径のばらつきを吸収するようにしている。シリコンラバー棒状部材に代えて、シリコンラバーシートを媒体支持部材２２と回転軸２０との間に挿着しても良い。
【００３４】
フランジ部２７は、図２に示すように、周方向に２分割されることにより、それらの両端部を除いて軸断面形状が半円形状をそれぞれがなす第１のフランジ部２７ａ及び第２のフランジ部２７ｂを、一体的に結合することによってそれらの結合部を除いて軸断面形状が円形状となっている。フランジ部２７のこの軸断面形状については、後に詳細に説明する。
【００３５】
第１のフランジ部２７ａ及び第２のフランジ部２７ｂの外周部にはフランジ部の内側部分より広い外周面幅を備えた第１のフランジ庇部２７ａ１及び第２のフランジ庇部２７ｂ１がそれぞれ形成されている。これら第１のフランジ庇部２７ａ１及び第２のフランジ庇部２７ｂ１の外周面上には、互いに独立した可撓性の第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂが周方向に沿ってそれぞれ接着固定されている。第１のフランジ庇部２７ａ１及び第２のフランジ庇部２７ｂ１の厚さは、その成型性や加工性から１ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３６】
第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂには、その長さ方向に沿って所定の着磁パターンで着磁がなされている。具体的には、その長さ方向に等間隔にＮ極とＳ極が交互に配置されるように、所定の着磁ピッチで着磁がなされている。第１の磁気テープ３０ａの着磁ピッチと第２の磁気テープ３０ｂの着磁ピッチとは同一である。もちろん、この着磁パターンは、種々の形態とすることが可能である。第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂを第１のフランジ庇部２７ａ１及び第２のフランジ庇部２７ｂ１の外周面上に接着固定する際に、これら第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂの着磁パターンの回転位相が、位相合せされる。
【００３７】
このように、着磁パターンを有する磁気媒体を磁気テープで実現することにより、低コストで比較的高い検出精度で回転検出を行うことができる。この場合、第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂの各々は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック材料によるベースフィルムと、このベースフィルムの上表面上に形成された例えば酸化鉄、酸化コバルト、酸化クロム又はフェライト等の磁性材料による磁性体層と、ベースフィルムの下表面上に形成されたアクリル系等の樹脂材料による粘着層とを有している。
【００３８】
ベースフィルムは、磁性体層を支持し、取り扱う際にしわになりにくくかつ容易に貼り付けができるために、厚さが５０μｍ以上であるが望ましい。磁性体層は、１５０〜２００μｍ程度のギャップを介して磁気センサに５ガウス（５×１０−４テスラ）以上の磁束密度を与えることが要求され、そのために、上述の磁性材料を用いると共に厚さが１μｍ以上であることが望ましい。粘着層は、高速回転時にも剥がれが生じない強度を有するために引き剥がし粘着力が８Ｎ／２０ｍｍ以上であることが必要であり、そのためには１０μｍ以上の厚さを有することが望ましい。ただし、接着後に凹凸が生じないために、粘着層は、厚さが１００μｍ以下であることが望ましい。
【００３９】
ベアリング部材２３は、周方向に２分割されることにより軸断面形状がそれぞれ略半円形状の第１のベアリング部材２３ａ及び第２のベアリング部材２３ｂを一体的に結合することにより円環形状をなしている。第１のベアリング部材２３ａ及び第２のベアリング部材２３ｂの各々には、多数のローラベアリングが回転自在に設けられている。
【００４０】
外筒部材２４は、周方向に２分割されることにより軸断面形状がそれぞれ略半円形状の第１の外筒部材２４ａ及び第２の外筒部材２４ｂを図示しない複数のボルト等により一体的に結合することにより円筒形状をなしている。
【００４１】
第２の外筒部材２４ｂには、第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂの表面に、所定のギャップを介して非接触で対向する第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２が取付けられている。
【００４２】
このように、媒体支持部材２２の本体部２６に対してベアリング部材２３を介して回転自在に結合する外筒部材２４を設け、この外筒部材２４によって磁気センサが磁気テープに近接して支持されるように構成されているので、回転軸２０が回転のみならず揺動する回転軸、例えば車両の駆動輪を駆動するドライブシャフト又はプロペラシャフトのような場合であっても、磁気センサを磁気テープに対して一定の離間距離を保って支持することが可能となり、従来は回転検出が容易でなかった回転軸に対して、必要な検出位置で正確な回転検出を行うことができる。
【００４３】
第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２は、軸中心に対する両者の離隔角度が、第１のフランジ部２７ａ及び第２のフランジ部２７ｂの軸断面における中心角、即ちこの場合２分割であるため１８０°、とは異なる角度となるように配置されている。これにより、第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂ間の結合部で磁気媒体の磁気パターンに途切れが生じても、第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２のいずれか１つがその途切れ部分が到達するときには、途切れのない磁気パターン部分が他の１つの磁気センサと対向する位置にあることとなり、第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２のいずれかによって磁気パターンの変化が検出できる。従って、磁気パターンの継ぎ目に複雑な処理を行う必要がない。しかも、本実施形態は、最も分割数の少ない２分割であるため、分割された媒体支持部材の結合箇所が最小となるので装着作業がより簡単となり、しかも、磁気パターンの途切れが少なく、かつ対称に配置されることになるので、所要の検出精度を確保できることとなる。
【００４４】
第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２の各々は、磁気テープの表面と平行な平面内で磁気テープの着磁ピッチ方向と垂直方向に互いに平行に伸長する複数のＧＭＲ素子から構成されている。ＧＭＲ素子に代えてＴＭＲ素子を用いても良い。磁気センサにＧＭＲ素子やＴＭＲ素子を用いれば、磁気検出感度を著しく高めることができるため、着磁ピッチを狭めて角度検出精度をより高めることが可能であり、また、磁気センサと磁気テープとのギャップを広げることが可能となる。
【００４５】
図４はこれら第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２の電気的構成例を示す回路図であり、図５は第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２からの信号を処理する、磁気エンコーダの信号処理回路例のブロック図である。
【００４６】
図４に示すように、第１の磁気センサ３１は電源供給端子と接地端子との間でフルブリッジ接続された４つのＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄから構成されており、第２の磁気センサ３２は電源供給端子と接地端子との間でフルブリッジ接続された４つのＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｄから構成されている。ＧＭＲ素子３１ａとＧＭＲ素子３１ｂとは着磁ピッチ方向に着磁ピッチλの１／２だけ離れて配置されており、ＧＭＲ素子３１ｃとＧＭＲ素子３１ｄとは着磁ピッチ方向にλ／２だけ離れて配置されており、ＧＭＲ素子３１ｂとＧＭＲ素子３１ｃとは着磁ピッチ方向にλ／４だけ離れて配置されている。同様に、ＧＭＲ素子３２ａとＧＭＲ素子３２ｂとは着磁ピッチ方向に着磁ピッチλの１／２だけ離れて配置されており、ＧＭＲ素子３２ｃとＧＭＲ素子３２ｄとは着磁ピッチ方向にλ／２だけ離れて配置されており、ＧＭＲ素子３２ｂとＧＭＲ素子３２ｃとは着磁ピッチ方向にλ／４だけ離れて配置されている。これにより、ＧＭＲ素子３１ａ及び３２ａ、ＧＭＲ素子３１ｂ及び３２ｂ、ＧＭＲ素子３１ｃ及び３２ｃ、ＧＭＲ素子３１ｄ及び３２ｄはそれぞれ同相となる。ただし、これは第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２間で位相調整がなされ、両センサからの信号位相が互いに同期している場合である。
【００４７】
そこで、図５に示すように、第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２の０度位相出力端子ＯＵＴ３１−０及びＯＵＴ３２−０からの出力を増幅して互いに並列に接続することにより、また、第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２の９０度位相出力端子ＯＵＴ３１−９０及びＯＵＴ３２−９０からの出力を増幅して互いに並列に接続することにより、例えば図示のように第２の磁気センサ３２の出力が磁気パターンの継ぎ目等により欠落した場合にも、０度位相出力及び９０度位相出力は必ず得られることとなる。これら０度位相出力及び９０度位相出力は矩形波に変換された後、排他的論理和をとることにより合成されてエンコーダ出力となる。
【００４８】
図６は本実施形態におけるフランジ部の軸断面形状を説明する図である。
【００４９】
同図により明確に示されているように、第１のフランジ部２７ａにおけるフランジ庇部２７ａ１の外周面の両方の端部と、第２のフランジ部２７ｂにおけるフランジ庇部２７ｂ１の外周面の両方の端部とは、軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面２７ａ１１、２７ａ１２、２７ｂ１１及び２７ｂ１２を有している。即ち、これら湾曲外周面２７ａ１１、２７ａ１２、２７ｂ１１及び２７ｂ１２は、その軸断面形状が、フランジ庇部２７ａ１及びフランジ庇部２７ｂ１の外周から内周に向かってその曲率半径が徐々に小さくなる滑らかな円弧形状となっている。
【００５０】
第１の磁気テープ３０ａの両方の端部３０ａ１及び３０ａ２は、フランジ庇部２７ａ１の湾曲外周面２７ａ１１及び２７ａ１２上にその湾曲した面に沿ってそれぞれ固着されており、第２の磁気テープ３０ｂの両方の端部３０ｂ１及び３０ｂ２は、フランジ庇部２７ｂ１の湾曲外周面２７ｂ１１及び２７ｂ１２上にそれぞれ固着されている。このように磁気テープの端部が軸中心方向に向かって滑らかに湾曲した湾曲外周面上で終端しかつその湾曲した湾曲外周面に沿って固着されているため、これら端部が剥がれたり、浮き上がったりして磁気センサに接触又は衝突することを効果的に防止できる。フランジ庇部の各端部に滑らかに湾曲した湾曲外周面が設けられておらず、単に凹部が設けられている場合、磁気テープをその部分で折り曲げて固着せざるを得ないが、この場合、磁気テープの弾性により浮き上がりが必ず生じてしまうので、磁気センサへの接触又は衝突が避けられない。しかしながら、本実施形態のように、滑らかに湾曲した湾曲外周面に沿って磁気テープの端部が固着されることにより、それら端部の剥がれや浮き上がりが効果的に防止できるのである。
【００５１】
なお、軸断面において、湾曲外周面２７ａ１１、２７ａ１２、２７ｂ１１及び２７ｂ１２の各々の湾曲開始点と湾曲終了点との軸中心に関してなす角度（湾曲部中心角）をα、第１の磁気センサ３１及び第２の磁気センサ３２の軸中心に対する離隔角度をγとすると、２α＜γ＜（π−２α）とすることが望ましい。これにより、本実施形態において、湾曲外周面内に同時に両方の磁気センサが位置しないこととなる。
【実施例】
【００５２】
次に、フランジ庇部のこれら湾曲外周面の望ましい形状について、実施例及び比較例を用いて説明する。
【００５３】
まず、湾曲外周面の形状を特定するためのパラメータについて説明する。図７に示すように、２分割された一方のフランジ部７０のフランジ庇部７０ａの厚さをｄ、フランジ部７０の半径をｒ、フランジ庇部７０ａの湾曲外周面の湾曲開始点７１と湾曲終了点７２との軸中心７３に関してなす角度（湾曲部中心角）をα、湾曲開始点７１と湾曲終了点７２とを結ぶ線７４と湾曲開始点７１におけるフランジ庇部７０ａの外周に関する接線７５とのなす角度（湾曲部曲り角）をβ、フランジ半径ｒと湾曲中心角αとの積に相当する扇円周をｍ、湾曲外周面に沿った磁気テープ７６の長さ（湾曲部磁気テープ長）をＬとする。なお、湾曲外周面が、フランジ庇部の外周面から内周面まで、フランジ庇部の厚さ全体に渡って形成されているので、このフランジ庇部７０ａの厚さｄは、湾曲外周面の湾曲開始点７１における曲率半径と湾曲終了点７２における曲率半径との差に相当することとなる。
【００５４】
フランジ庇部の厚さｄ、フランジ半径ｒ、湾曲部中心角α及び湾曲部曲り角βを変えた種々のサンプルについて、磁気テープ７６を実際に接着してフランジ部７０を回転させ、磁気テープ７６の端部７６ａの剥がれ、浮きを実際に観察した。その結果が下記の表１及び表２に示されている。なお、これらサンプルのその他の構造は、図２の実施形態の場合と同様である。
【００５５】
ただし、磁気テープ７６としてベースフィルムにＰＥＴ、厚さ５０〜２００μｍ、粘着層に引き剥がし粘着力が８Ｎ／２０ｍｍのものを用い、フランジ部７０としてＳＵＳ３０３を用い、このフランジ部７０の回転速度を１０００ｒｐｍとした場合である。
【００５６】
【表１】
2009300154.tif 000003
【００５７】
【表２】
2009300154.tif 000004
【００５８】
表１は、磁気テープ７６の端部７６ａに剥がれや浮きが発生せず、良好な結果となったサンプルであり、本発明の実施例である。表２は、磁気テープ７６の端部７６ａに剥がれや浮きが発生するか、又は湾曲部中心角αが大き過ぎて２つの磁気センサによる検出が不可能となったサンプルであり、本発明の比較例である。なお、比較例１はフランジ庇部７０ａの厚さｄがｄ＝０、即ち、湾曲外周面の湾曲開始点７１における曲率半径と湾曲終了点７２における曲率半径との差が０の場合であり、これは湾曲外周面が存在せず磁気テープ７６がその手前で終端している場合である。また、比較例１０もフランジ庇部７０ａの厚さｄがｄ＝０であるから、湾曲外周面が存在しないが、２分割されたフランジ部の接合部において、深さ２ｍｍの凹部が設けられており、磁気テープ７６がその部分で軸中心７３の方向に折り曲げられている場合である。
【００５９】
表１及び表２から、回転速度が１０００ｒｐｍの時に、磁気テープの端部に剥がれや浮きが発生せず、磁気センサとの接触や衝突を防止できる条件は、湾曲部中心角αが１０°≦α＜４５°であり、湾曲部曲り角βが１０°≦β≦４５°である。なお、α＜４５°は、フランジ部が２分割されている場合に２つの磁気センサによる検出範囲から規定されるものである。また、表１及び表２から、上述の条件に付随して、扇円周ｍがｍ≧５ｍｍ、湾曲部磁気テープ長ＬがＬ≧５ｍｍ、ｄ／ｒ≧０．０３であることが望ましい。
【００６０】
以上詳細に説明したように、前述した実施形態によれば、フランジ部２７を周方向に２分割して得た第１のフランジ部２７ａ及び第２のフランジ部２７ｂの外周面の両方の端部が軸中心方向に滑らかに湾曲した湾曲外周面２７ａ１１、２７ａ１２、２７ｂ１１及び２７ｂ１２を有しており、第１の磁気テープ３０ａ及び第２の磁気テープ３０ｂの両方の端部３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１及び３０ｂ２が、これら湾曲外周面２７ａ１１、２７ａ１２、２７ｂ１１及び２７ｂ１２上にそれぞれ固着されているため、磁気テープのこれら端部が剥がれたり、浮き上がったりして磁気センサに接触又は衝突することを効果的に防止できる。また、磁気テープを円環状の支持部材の外周面上に固着するように構成しているため、低コストで比較的高い検出精度（分解能）で回転検出を行うことができる。また、フランジ部２７を周方向に２分割して得た第１のフランジ部２７ａ及び第２のフランジ部２７ｂで構成しているので、両端部で大径であったり大径の部品がその両端部に装着されていたりする回転軸に対して容易に装着することができる。
【００６１】
なお、以上述べた実施形態及び実施例は、媒体支持部材を周方向に２分割して構成しているが、周方向に３分割又はそれ以上に分割した場合にも、湾曲外周面による磁気テープの端部の剥がれや浮きを効果的に防止することができる。また、媒体支持部材を周方向に分割しない場合にも、磁気テープの端部が固着される部分に湾曲外周面を設ければ、磁気テープの端部の剥がれや浮きを防止することが可能となる。
【００６２】
なお、以上述べた回転検出装置は、そのまま１相のロータリ磁気エンコーダとして使用可能であり、教科書的な構成を付加し所定の位相差の信号を出力させることによって２相及び多相のロータリ磁気エンコーダを提供できることは当業者に良く知られている通りである。
【００６３】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】磁気媒体として磁気テープを用いた場合の磁気回転検出装置の構成例及びその場合の問題点を説明する図である。
【図２】本発明の回転検出装置の一実施形態における構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図３】回転を検出すべき回転軸に図２の実施形態における回転検出装置を実際に装着した状態を示す平面図及びＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの電気的構成例を示す回路図である
【図５】図４に示した第１の磁気センサ及び第２の磁気センサからの信号を処理する信号処理回路例のブロック図である。
【図６】図２の実施形態におけるフランジ部の軸断面形状を説明する図である。
【図７】湾曲外周面の形状を特定するためのパラメータについて説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０  媒体支持部材
１０ａ  第１のフランジ部
１０ｂ  第２のフランジ部
１１、２０  回転軸
１２ａ  第１の磁気テープ
１２ｂ  第２の磁気テープ
１３  磁気センサ
２１  回転検出装置
２２  媒体支持部材
２３  ベアリング部材
２３ａ  第１のベアリング部材
２３ｂ  第２のベアリング部材
２４  外筒部材
２４ａ  第１の外筒部材
２４ｂ  第２の外筒部材
２５  シリコンラバー棒状部材
２６  本体部
２６ａ  第１の本体部
２６ｂ  第２の本体部
２７、７０  フランジ部
２７ａ  第１のフランジ部
２７ｂ  第２のフランジ部
２７ａ１  第１のフランジ庇部
２７ｂ１  第２のフランジ庇部
２７ａ１１、２７ａ１２、２７ｂ１１、２７ｂ１２  湾曲外周面
２８  位置決めピン
２９  埋め込み用溝
３０ａ  第１の磁気テープ
３０ｂ  第２の磁気テープ
３０ａ１、３０ａ２、３０ｂ１、３０ｂ２、７６ａ  端部
３１  第１の磁気センサ
３２  第２の磁気センサ
３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ  ＧＭＲ素子
３３  ばね取り付け部
７０ａ  フランジ庇部
７１  湾曲開始点
７２  湾曲終了点
７３  軸中心
７４  湾曲開始点と湾曲終了点とを結ぶ線
７５  接線
７６  磁気テープ
ＯＵＴ３１−０、ＯＵＴ３２−０  ０度位相出力端子
ＯＵＴ３１−９０、ＯＵＴ３２−９０  ９０度位相出力端子
【図１】
2009300154.tif 000005
【図２】
2009300154.tif 000006
【図３】
2009300154.tif 000007
【図４】
2009300154.tif 000008
【図５】
2009300154.tif 000009
【図６】
2009300154.tif 000010
【図７】
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