JP2006133018A - 磁気エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気特性に優れ、回転速度の検出を高精度に行うことができる信頼性の高いエンコーダを低コストで提供する。
【解決手段】 内輪１２に外嵌する円筒部１８、および円筒部１８の軸方向端部に湾曲部１９を介して連設され半径方向外方に広がるように形成された鍔状のフランジ部２０を有するスリンガ１６と、円環状に形成され且つ円周方向に多極に着磁されており、スリンガ１６のフランジ部２０の外側面に併設された磁石２３と、を備える磁気エンコーダ２４であって、磁石２３が、内周側からのディスクゲート方式によるインサート成形によりスリンガ１６と一体に形成されており且つ、インサート成形におけるディスクゲート４１がスリンガ１６の湾曲部１９に沿って設けられることにより、磁石２３の内径がスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きくなるように形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば自動車のスキッド（車輪が略停止状態で滑る現象）を防止するためのアンチスキッド、あるいは駆動力を路面に有効に伝えるためのトラクションコントロール（発進や加速時に生じやすい駆動輪の不要な空転の制御）、等において車輪の回転速度を検出するために用いられる磁気エンコーダに関する。

従来、自動車のスキッドを防止するためのアンチスキッド、あるいは駆動力を路面に有効に伝えるためのトラクションコントロール、等において車輪の回転速度を検出するための回転数検出装置としては、Ｎ極とＳ極とを円周方向に交互に着磁された円環状の磁石と、該磁石の近傍における磁場の変化を検出するセンサとを有し、車輪と共に前記磁石を回転せしめ、車輪の回転に同期した磁場の変化を前記センサにより検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている回転数検出装置においては、図８に示されるように、外輪１ａに取り付けられたシール部材２と、内輪１ｂに取り付けられたスリンガ３とにより密封装置を構成し、埃等の異物が軸受内部に進入することを防止すると共に、軸受の内部空間に充填された潤滑剤が軸受の外部に漏洩することを防止している。そして、Ｎ極とＳ極とを円周方向に交互に着磁された円環状の磁石４をスリンガ３に併設して磁気エンコーダを構成し、内輪１ｂと共に磁石４を回転させるようになっている。

磁石４は、内輪１ｂが１回転する間に、極数に対応した数の磁気パルスを発生させる。この磁気パルスを磁石４に近接して対向配置されたセンサ５で検出することにより内輪１ｂの回転速度（回転数）を検出するようになっている。

一般に、磁石４は、磁性粉をゴム或いは樹脂等の弾性素材に混入させた弾性磁性材料で形成されており、型内で接着剤を塗布されたスリンガ３のフランジ部３ｂヘプレス造形されてスリンガ３に接合されている。そして、上記の弾性磁性材料としては、例えば磁性粉としてフェライトを混入したニトリルゴムが用いられており、ロールで練られることによりフェライトが機械的に配向されている。
特開２００１−２５５３３７号公報

近年、回転速度をより正確に検出するために、磁気エンコーダの磁石の円周方向の極数を増やす傾向にある。これに伴い、磁石の一極当たりの磁束が減少して磁気パルスも微弱となるため、磁石とセンサとの隙間（エアギャップ）を小さくする必要があり、両者の組み付けが困難となる虞があった。そこで、磁石の磁束密度等の磁気特性を向上させて一極当たりの磁束の減少を抑制することが考えられるが、磁性粉をゴム或いは樹脂等の弾性素材に混入した弾性磁性材料で形成される従来の磁気エンコーダの磁石においては、混入できる磁性粉がストロンチウムフェライトやバリウムフェライト等のフェライトに限定されると共にフェライトが機械的に配向されるので、磁気特性の向上に限界があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気特性に優れ、回転速度の検出を高精度に行うことができる信頼性の高いエンコーダを低コストで提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る磁気エンコーダは、回転体に外嵌する円筒部、および該円筒部の軸方向端部に湾曲部を介して連設され半径方向外方に広がるように形成された鍔状のフランジ部を有する金環と、円環状に形成され且つ円周方向に多極に着磁されており、前記金環のフランジ部の外側面に併設された磁石と、を備える磁気エンコーダであって、
前記磁石が、内周側からのディスクゲート方式によるインサート成形により前記金環と一体に形成されており且つ、インサート成形におけるディスクゲートが前記金環の湾曲部と対向するように設けられることにより形成されていることを特徴としている。

そして、本発明に係る磁気エンコーダは、前記磁石の少なくともディスクゲート部を除く部分の内径が、前記金環の円筒部の内径よりも大きく形成されていることを特徴としている。

本発明に係る磁気エンコーダにおいては、磁石が、内周側からのディスクゲート方式によるインサート成形により前記金環と一体に形成されており且つ、インサート成形におけるディスクゲートが前記金環の湾曲部と対向するように設けられることにより形成されており、換言すれば、磁石は、ディスクゲート方式によるインサート成形において、前記金環の湾曲部と当該湾曲部に全周にわたって対向する射出成形用金型の一部分とによって画成されたディスクゲートから溶融した磁石材料が射出されることにより前記金環と一体に形成されている。これにより、溶融した磁石材料が射出成形用金型の磁石を成形するためのキャビティ内に内周側から放射円状に広がって均一に充填される。この時、磁石材料中の磁性粉が磁石の厚さ方向に配向されるため、従来のフェライトを機械的に配向させた弾性磁性材料からなる磁石に比べて磁性粉の配向度を高めることができ、磁石の磁気特性を向上させることができる。また、ディスクゲートを前記金環の湾曲部と当該湾曲部に全周にわたって対向する射出成形用金型の一部分とにより画成しているので、金型を簡素にすることができ、磁気エンコーダを安価に製造することができる。

そして、磁石の少なくともディスクゲート部を除く部分の内径が前記金環の円筒部の内径よりも大きくされているので、インサート成形後にディスクゲート部（即ち、ディスクゲートにおいて固化した磁石材料）を破断してランナー・スプルー部（即ち、射出成形用金型のランナー・スプルーにおいて固化した磁石材料）を分離した後には、金環の円筒部を回転体に外嵌させた際に磁石の内周部が回転体に干渉せず、インサート成形後に磁石の内周部を旋盤等で機械加工する必要がない。これにより、磁気エンコーダを安価に製造することができ、また、機械加工による磁石の損傷を回避することもでき、磁気エンコーダの品質を安定させることができる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である磁気エンコーダを備えた転がり軸受の要部断面図、図２は図１の部分拡大図、図３は磁気エンコーダの着磁パターンを模式的に示す斜視図、図４は磁気エンコーダの射出成形に用いられる金型の要部断面図、図５は図４のＡ部拡大図、図６は本発明の実施の形態の一例である磁気エンコーダを備えた車輪支持用軸受装置の要部断面図である。

図１〜図３に示されるように、本発明の実施の形態の一例である磁気エンコーダを組み付けられた転がり軸受１０は、固定輪である外輪１１と、回転輪である内輪１２と、外輪１１及び内輪１２により画成された環状隙間に転動自在に配置され且つ保持器１４により円周方向に等間隔に保持された複数の転動体である玉１３と、前記環状隙間の開口端部に配設された密封装置１５とを備えており、密封装置１５は、外輪１１の内周面に固定されたシール部材１７と、シール部材１７よりも外側に配置され且つ内輪１２の外周面に固定されたスリンガ（金環）１６とを有している。

スリンガ１６は磁性材料を断面略Ｌ字形の円環状に形成したものであり、内輪１ｂの外周面に外嵌する円筒部１８と、円筒部１８の軸方向端部に湾曲部１９を介して連設され半径方向外方に広がるように形成された鍔状のフランジ部２０とを有している。

シール部材１７は、ゴム等の弾性材料で形成された円環状のシール２１、およびシール２１を補強する芯金２２を有しており、シール２１は接着剤等により芯金２２に接合されている。シール２１の内周縁部にはシールリップ２１ａ，２１ｂ，２１ｃが設けられ、これらのシールリップ２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、スリンガ１６の円筒部１８の外周面もしくはフランジ部２０の軸受内部に面する内側面２０ｂに摺接している。これにより、前記環状隙間の開口端部を塞ぎ、埃等の異物が軸受内部に進入することを防止すると共に軸受内部に充填された潤滑剤が軸受外部に漏洩することを防止している。

スリンガ１６のフランジ部２０の軸受外部に面する外側面２０ａには、円周方向に等間隔にＳ極とＮ極とが交互に（即ち、多極に）着磁された円環状の磁石２３が、内輪１２と同軸に併設されており、この磁石２３およびスリンガ１６とにより磁気エンコーダ２４が構成されている。

磁気エンコーダ２４の磁石２３は、ディスクゲート方式によるインサート成形によりスリンガ１６と一体に形成されており且つ、インサート成形におけるディスクゲートがスリンガ１６の湾曲部１９に沿って設けられることにより、その内径がスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きくなるように形成されている。

ここで、図４および図５を参照して、磁気エンコーダ２４の磁石２３の射出成形（インサート成形）を説明する。

磁石２３は、図４および図５に示されるように、可動側金型３０と固定側金型３１とを有する射出成形機を用いて形成される。可動側金型３０は、当板３２にボルト固定された複数の可動側金型片３３，３４，３５からなり、固定側金型３１も、複数の固定側金型片３６，３７，３８からなる。可動側金型３０と固定側金型３１との間には、ランナー４０、キャビティ４２が画成される。

可動側金型片３３と可動側金型片３４との間には、スリンガ１６の円筒部１８を収容する環状空間４３が画成されており、スリンガ１６は、円筒部１８が可動側金型片３３に外嵌して環状空間４３に収容され、フランジ部２０が可動側金型片３４に載置されてキャビティ４２内に配置される。

固定側金型３１の中央に配置された固定側金型片３６は、スリンガ１６の円筒部１８に外嵌される可動側金型片３３に比べて大径に形成されており、角部３６ａにおいてスリンガ１６の湾曲部１９と半径方向に重畳して対向する。固定側金型片３６の角部３６ａは、スリンガ１６の湾曲部１９と同様の湾曲形状に凹設して形成されており、湾曲部１９に一定の隙間をおいて沿う。そして、固定側金型片３６の角部３６ａとスリンガ１６の湾曲部１９との間に、ランナー４０とキャビティ４２とを連通するディスクゲート４１が画成される。このように画成されたディスクゲート４１は、スリンガ１６の湾曲部１９に沿って、一定の厚さで、キャビティ４２に角度をもって接続するように画成される。

ディスクゲート４１の厚みは０．１５〜０．４０ｍｍ、より好ましくは、０．２５〜０．３５ｍｍである。ディスクゲート４１の厚みが０．１５ｍｍ未満の場合は、厚みが薄すぎるために溶融磁石材料の流動を妨げ磁石２３を精度よく成形するのが難しくなり、溶融磁石材料の流動性を上げるために温度を上げる必要があり、温度上昇による磁石材料中の磁性体やバインダヘの悪影響が懸念され、好ましくない。一方、ディスクゲート４１の厚みが０．４０ｍｍを越えると、磁石２３の成形性は向上するものの、成形後のディスクゲート部（即ち、射出成形用金型のディスクゲート４１において固化した磁石材料）を破断して、磁石２３とスプルー・ランナー部（即ち、射出成形用金型のスプルー３９，ランナー４０において固化した磁石材料）とを分離することが困難になり、好ましくない。

磁石２３は、上記の射出成形機において、溶融した磁石材料がスプルー３９を経てランナー４０に流入し、ディスクゲート４１から高圧でキャビティ４２に射出され、キャビティ４２で急冷されて固化することにより、キャビティ４２内に配置されたスリンガ１６のフランジ部２０と一体に形成される。ディスクゲート４１から高圧で射出された磁石材料は、キャビティ４２の内周側から放射円状に外周側に向けて広がり、均一にキャビティ４２内に充填される。このため、溶融した磁石材料同士が衝突することも無く、磁石材料中に含有された燐片状の各磁性粉は、その磁化容易方向を磁石２３の厚み方向と平行に整列させて配向される。特に、センサによって走査される内周部近傍は配向度が高く、アキシアル異方性に非常に近い磁気特性を示す。尚、前記厚み方向に磁場をかけた状態で射出成形を行うことにより、磁石材料中の磁性粉をより完全に配向させることができる。

尚、磁場成形を行っても、ディスクゲート方式以外の、例えばピンゲート方式による射出成形の場合、溶融した磁石材料同士が衝突するウェルド部が発生し、溶融磁石材料が固化していく過程でウェルド部を完全に配向して異方化することは困難であり、磁気特性の低下を招く。さらに、このウェルド部は機械的強度が比較的低いため長期間の使用によって亀裂等が発生する可能性がある。これに対し、ディスクゲート方式による射出成形の場合、ピンゲート方式での射出成形と違いウェルド部の発生がないので、使用中に磁石２３に亀裂等が発生しにくく、信頼性の向上を図ることができる。

射出成形後、スリンガ１６と一体とされた磁石２３および磁石２３に接続しているランナー・スプルー部を金型から取り出し、次いで、スリンガ１６のフランジ部２０の内側面２０ｂをバックアップした状態で、ランナー部を下方向にプレスすることによって、ディスクゲート部を破断してランナー・スプルー部を磁石２３から分離する。

このとき、キャビティ４２を画成し、磁石２３の内径を規定する（換言すれば、磁石２３の内周面に接する）固定側金型片３６は、スリンガ１６の円筒部１８に外嵌される可動側金型片３３に比べて大径に形成されており、従って、磁石２３の内径はスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きく形成される。換言すれば、ディスクゲート４１がスリンガ１６の湾曲部１９に沿って設けられることにより、スリンガ１６の湾曲部１９との組合せにおいてディスクゲート４１を画成する固定側金型片３６は、その角部３６ａにおいてスリンガ１６の湾曲部１９と半径方向に重畳して対向することとなり、可動側金型片３６の外径はスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きくなり、よって、磁石２３の内径はスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きく形成される。

磁石２３の射出成形に用いられる磁石材料としては、射出成形可能なものであれば特に限定されるものではないが、異方性用の磁性粉を６０〜８０体積％含有し、熱可塑性樹脂をバインダとした異方性磁石コンパウンドを好適に用いることができる。磁性粉としては、ストロンチウムフェライトやバリウムフェライト等のフェライト、ネオジウム−鉄−ボロン，サマリウム−コバルト，サマリウム−鉄等の希土類磁性粉を用いることができ、更にフェライトの磁気特性を向上させるためにランタン等の希土類元素を混入させたものであってもよい。

磁性粉の含有量が６０体積％未満の場合は、磁気特性が劣ると共に、細かいピッチで円周方向に多極に着磁させるのが難しくなる虞がある。一方、磁性粉の含有量が８０体積％を越える場合は、樹脂バインダ量が少なくなりすぎて、磁石全体の強度が低くなると同時に、成形が困難になり、実用性が低下する虞がある。

バインダとしては、射出成形可能な熱可塑性樹脂が好適であり、具体的には、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド１２系熱可塑性エラストマー等を用いることができる。なお、磁気エンコーダ２４に融雪剤として使用される塩化カルシウムが水と一緒にかかる可能性があるので、バインダとしては、吸水性が少ないポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド１２系熱可塑性エラストマーがより好ましい。

さらに、磁気エンコーダ２４の使用環境で想定される急激な温度変化（熱衝撃）による亀裂発生を防止するため、バインダとしては、添加することで、曲げたわみ性、耐亀裂性が向上するポリアミド１２系熱可塑性エラストマー、あるいはポリアミド１２系熱可塑性エラストマーとポリアミド１２とを混合したものが特に好ましい。

これらの磁石材料を用い、上述のようにディスクゲート方式により射出成形することで、磁石２３は、その厚み方向に磁区配向した（アキシアル異方性とした）状態、もしくはそれに近い状態とされ、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）で１．３〜１５ＭＧＯｅ、より詳細には１．８〜１２ＭＧＯｅの範囲が達成される。

尚、最大エネルギー積が１．３ＭＧＯｅ未満の場合は、磁気特性が低すぎるため、回転速度を検出するために磁気エンコーダとセンサとをかなり接近させて配設する必要があり、磁気エンコーダとセンサとの組み付性が悪く、従来のフェライト含有ゴム磁石と大差がない。一方、最大エネルギー積が１５ＭＧＯｅを越える場合は、過剰な磁気特性を有すると共に、比較的安価なフェライトを中心とした組成では達成不可能であり、ネオジウム−鉄−ボロン等の希土類磁性粉を多量に配合する必要があるので、非常に高価で、且つ成形性も悪く実用性が低い。

また、磁性粉として、希土類系を使用した場合、フェライト系に比べて耐酸化性が低いので、長期間にわたって安定した磁気特性を維持させるために、磁石２３の表面に表面処理層を設けてもよい。表面処理層としては、電気あるいは無電解ニッケルメッキ、エポキシ樹脂塗膜、シリコン樹脂塗膜、フッ素樹脂塗膜等を例示することができる。

また、スリンガ１６の材質としては、磁気エンコーダ２４の磁石２３の磁気特性を低下させず、尚且つ使用環境から鉄系磁性材料が用いられ、スリンガ１６の取り付け位置によって、耐食性、コストを鑑みて適宜選択可能である。鉄系磁性材料としては、一定レベル以上の耐食性を有するフェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０等）、マルテンサイト系ステンレス（ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２０等）、等の磁性材料が最も好ましい。

また、このステンレス鋼製のスリンガ１６の表面は、接着剤の選定を行えば、ＢＡ５号等の光輝仕上げを行ったものや、表面に微細な凹凸が残るＮｏ．２Ｂ等の仕上げを行ったものを使用可能であるが、磁石材料との接合性を向上させるために、ショットブラスト等の機械的粗面化処理や、後述する化学エッチング処理を伴う粗面化処理を行うことが好適である。例えば、スリンガ１６のフランジ部２０の外側面２０ａ（磁石２３との接合面）に化学エッチング処理を伴う粗面化処理（凹凸加工）を施し、更に、接着剤の半硬化被膜を施した状態で射出成形を行い、成形時の金型内での加熱（必要に応じて２次加熱）を行うことで、磁石２３とスリンガ１６のフランジ部２０とをより強固に接合することができる。

磁性ステンレス鋼製のスリンガ１６の粗面化処理は、例えば下記の工程で行われる。

第１の工程では、スリンガ１６の表面をアルカリ脱脂剤にて洗浄した後、常温の希塩酸等中に数分間浸漬して酸洗後、少なくともシュウ酸イオンとフッ素化合物イオンを含有するシュウ酸鉄処理液に数分間浸漬して、表面にシュウ酸鉄皮膜を形成する。

第２の工程では、このシュウ酸鉄皮膜が形成された磁性ステンレス鋼製のスリンガ１６を、常温で硝酸−フッ化水素酸混酸の水溶液などに数分間浸漬することで、下地のステンレス鋼が侵されない程度でシュウ酸鉄皮膜の大部分を除去し、スリンガ１６の表面に化学エッチングによる凹凸を形成する。

この凹凸は化学的に形成されるので、ショットブラスト法等による機械的な凹凸加工に比べて形状依存性がなく、全表面に均一に形成され、部分的に凹部の内側空間が広くなったようなシャープな（角のある）窪み状の凹凸となる。スリンガ１６をコアとしてインサート成形することで、この凹部に溶融した磁石材料が入り込み、磁石２３はスリンガ１６に機械的に接合される。

上述したように、磁石２３はスリンガ１６に機械的に接合されるが、信頼性をより向上させるために、スリンガ１６のフランジ部２０と磁石２３との間に接着剤層介在させたほうがより好ましい。

上記の凹凸には接着剤も入り込みやすく、スリンガ１６に接着剤を塗布した後、この接着剤を半硬化状態で焼き付けたスリンガ１６をコアとしてインサート成形し、必要に応じて２次加熱する。即ち、接着剤層は、インサート成形時に高圧で射出された溶融磁石材料によって剥離して流失しない程度まで半硬化状態になっており、溶融樹脂からの熱、あるいはそれに加えて成形後の２次加熱によって完全に硬化状態となる。これにより、凹凸がないスリンガを用いたものに比べて磁石２３とスリンガ１６との強固な接合を達成することができる。

使用可能な接着剤としては、溶剤での希釈が可能で、２段階に近い硬化反応が進むフェノール樹脂系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤などが、耐熱性、耐薬品性、ハンドリング性を考慮して好ましい。

接着剤の密着性を向上させる処理としては、シランカップリング剤処理が効果的である。シランカップリング剤皮膜は接着剤のプライマとして働き、片末端に接着剤の官能基と反応性が高いアミノ基、エポキシ基等を有するものが好ましく、具体的には、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等を例示することができ、アルコール等の希釈液に浸漬後、必要に応じて乾燥工程を経ることで形成される。

更に、防錆性あるいは接着剤の密着性を向上させる第３の工程を行ってもよい。防錆性を向上させる処理の具体例としては、第２工程で使用したシュウ酸鉄皮膜処理が挙げられるが、第２工程で形成された凹凸表面を覆い尽くさないような微細な結晶で形成される薄膜が好ましい。この微細結晶を得る手段としては、処理前に表面調整液に浸漬処理して、結晶核を形成しておく方法が効果的である。

第３工程で形成される皮膜の厚みは、０．０１〜１．０μｍ、より好ましくは０．０１〜０．５μｍである。皮膜の厚みが０．０１μｍ未満であると、防錆性、接着剤密着性の改善効果が乏しくなり、好ましくない。一方、皮膜の厚みが１．０μｍを越えると、第２工程で設けた凹凸表面が覆い尽くされる割合が増えるので好ましくない。

第２工程、あるいは第３工程を経て得られたスリンガ１６の表面の凹凸の状態は、ＪＩＳ−０６０１（２００１）で規定される算術平均高さＲａで０．２〜２．０μｍ、最大高さＲｚで１．５〜１０μｍ程度である。凹凸の状態が下限値未満であると、くさび効果を発現させるのが困難になる。一方、凹凸の状態が上限値を越えると、くさび効果は向上するが、化学エッチング法で達成するのが難しくなると共に、スリンガ１６に摺接するシールリップ２１ａ〜２１ｃのシール性が低下する場合がある。

上述のように、磁気エンコーダ２４の磁石２３は、ディスクゲート方式によるインサート成形によりスリンガ１６と一体に形成されており且つ、インサート成形におけるディスクゲート４１がスリンガ１６の湾曲部１９に沿って設けられることにより、その内径はスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きくなるように形成されている。これにより、スリンガ１６の円筒部１８を転がり軸受１０の内輪１２に圧入して外嵌させた際に、磁石２３の内周部が内輪１２に干渉せず、磁石２３の内周部の破損、摩耗等の発生が防止される。

尚、スリンガ１６を形成する金属材料と磁石２３を形成する磁石材料の線膨張係数の差を考慮し、磁石２３の成形後において、スリンガ１６の円筒部１８の内径に対して磁石２３の内径が０．２〜０．５ｍｍ、より好ましくは、０．２〜０．３ｍｍ大きいことが好ましい。

内径の寸法差が０．２ｍｍ未満であると、圧入時に抵抗となる可能性があると共に、低温状態で収縮することで転がり軸受１０の内輪１２に応力をもって食い付いた状態となる危険性が高くなり、磁石２３の破損等につながることも想定され好ましくない。一方、内径の寸法差が０．５ｍｍを越えると、転がり軸受１０の内輪１２との間に水等が浸入しやすくなり、好ましくない。

このように構成された磁気エンコーダ２４において、磁石２３はスリンガ１６を介して内輪１２と共に回転し、内輪１２が一回転する間に、磁石２３の近傍の一点における磁束密度は、磁石２３の極数に対応したピーク数を有して周期的に変化する。そして、磁石２３に対向配置された不図示のセンサにより前記磁束密度の変化を検出して内輪１２の回転速度を検出する。

以上、説明したように、本実施形態では、磁気エンコーダ２４の磁石２３は、内周側からのディスクゲート方式でインサート成形されたものであり、溶融した磁石材料が射出成形用金型のキャビティ４２内に放射円状に均一に充填され、磁石材料中の磁性粉が磁石の厚さ方向に配向されて形成されている。これにより、従来のようにフェライトを機械的に配向させた弾性磁性材料からなる磁石に比べて磁性粉の配向度を高めることができ、磁石２３の磁気特性を向上させることができる。磁石２３とセンサとのエアギャップ量を小さくすることなく磁気エンコーダ２４およびセンサの組み付け性を維持して、内輪１２の回転速度を高精度に検出することができる。

更に、本実施形態では、磁気エンコーダ２４の磁石２３は、インサート成形におけるディスクゲートがスリンガ１６の湾曲部１９に沿って設けられることにより、磁石２３の内径がスリンガ１６の円筒部１８の内径よりも大きくなるように形成されているので、スリンガ１６の円筒部１８を転がり軸受１０の内輪１２に外嵌させた際に磁石２３の内周部が内輪１２に干渉せず、インサート成形後にゲート部を破断してランナー・スプルー部を分離するのみで、磁石２３の内周部を旋盤等で機械加工する必要がない。これにより、磁気エンコーダ２４を安価に製造することができ、また、機械加工による磁石２３の損傷を回避することもでき、磁気エンコーダ２４の品質を安定させることができる。さらに、ディスクゲート４１をスリンガ１６の湾曲部１９と湾曲部１９に全周にわたって沿う固定側金型片３６の角部３６ａとにより画成しているので、金型を簡素にすることができ、磁気エンコーダ２４を安価に製造することができる。

次に、図６を参照して、本発明の実施の形態の一例である磁気エンコーダを組み付けられた車輪支持用軸受装置１００を説明する。

この車輪支持用軸受装置１００は、固定輪としての外側軌道輪１０１、回転輪としての内側軌道輪１０２を備えている。

内側軌道輪１０２はハブ輪１０３を有しており、ハブ輪１０３のアウトボード側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向外側の端部：図６の左端部）には車輪取付用フランジ１０４が設けられ、該車輪取付用フランジ１０４には車輪を取り付けるためのハブボルト１０５が周方向に略等間隔で複数植設されている。

ハブ輪１０３のインボード側端部（自動車への組み付け状態で車幅方向内側の端部：図６の右端部）の小径段部１０６には内輪１０７が嵌め込まれており、ハブ輪１０３の軸方向の中間部外周面および内輪１０７の外周面にはそれぞれ内輪軌道面１０８ａ，１０８ｂが形成されて複列の内輪軌道面とされている。また、ハブ輪１０３のインボード側の先端部１０９は略円筒状に形成されており、この先端部１０９を径方向外方に加締め広げることにより、内輪１０７がハブ輪１０３に加締め固定されている。なお、内輪１０７は、加締めの他、ナットでの締結によって必要な与圧を与えることもある。

外側軌道輪１０１の内周面には、ハブ輪１０３の内輪軌道面１０８ａに対応する外輪軌道面１１０ａ、および、内輪１０７の内輪軌道面１０８ｂに対応する外輪軌道面１１０ｂがそれぞれ形成されて複列の外輪軌道面とされており、また、外側軌道輪１０１のインボード側端部には懸架装置取付用フランジ１１１が設けられている。そして、複列の内輪軌道面１０８ａ，１０８ｂと複列の外輪軌道面１１０ａ，１１０ｂとの間にそれぞれ複数の転動体１１２が保持器１１３を介して周方向に転動可能に配設されている。尚、図示の例では、転動体１１２として玉を使用しているが、重量の嵩むハブユニットの場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。

上述の様な車輪支持用軸受装置１００を自動車等に組み付けるには、固定輪側である外側軌道輪１０１の懸架装置取付用フランジ１１１を懸架装置に固定し、回転輪側である内側軌道輪１２０（ハブ輪１０３）の車輪取付用フランジ１０４にハブボルト１０５およびナット（図示せず）を介して車輪を固定する。これにより、車輪を懸架装置に対して回転自在に支持することができる。

車輪支持用軸受装置１００は、通常、雨水や風雪、塵埃等に曝されながら使用され、極端な場合には水中で使用されることもあるため、外側軌道輪１０１のインボード側端部と内輪１０７との間に上述した密封装置１５を設けると共に、外側軌道輪１０１のアウトボード側端部とハブ輪１０３との間に密封装置１１５を設け、これにより、車輪支持用軸受装置１００の軸受空間の軸方向の両開口部をシールしている。

そして、密封装置１５を構成するスリンガ１６のフランジ部２０の外側面２０ａには、上述のようにディスクゲート方式によるインサート成形によりスリンガ１６と一体に成形された円環状の磁石２３が併設されており、磁気エンコーダ２４を構成している。そして、磁気エンコーダ２４の磁石２３の近傍における磁場の変化を検出するセンサ１１４が、磁石２３に対向配置されている。磁気エンコーダ２４は、内側軌道輪１０２（車輪）と共に回転し、内側軌道輪１０２の回転に同期して磁石２３近傍の磁場を変化させ、センサ１１４により磁場の変化を検出して、内側軌道輪１０２の回転速度を検出する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜な変形、改良等が可能である。

上述した実施形態において、スリンガ１６の湾曲部１９との組合せにおいてディスクゲート４１を画成する固定側金型片３６の角部３６ａは、ディスクゲート４１がスリンガ１６の湾曲部１９に沿うように、湾曲部１９と同様の湾曲形状に凹設して形成されているが、図７に示されるように、スリンガ１６の湾曲部１９に対向して配置されていればよく、その形状は角形状であってもよい。この場合、ディスクゲート４１´は、角部３６ａ´と湾曲部１９との間に画成されて湾曲部１９に対向するように設けられる。このディスクゲート４１´において溶融した磁石材料が固化して形成されるディスクゲート部には、磁石２３に向かうに従って次第に厚みが薄くなる括れ部分が形成され、ディスクゲート部は当該括れ部分において容易に破断され得る。

また、上述した実施形態では、内輪回転の車輪支持用軸受装置１００において、磁気エンコーダ２４を内側軌道輪１０２に装着した場合を例示したが、外輪回転の車輪支持用軸受装置においては外側軌道輪に装着される。尚、車輪支持用軸受装置は従動輪用、駆動輪用のいずれでもよい。

次に、本発明に基づいて製作した磁気エンコーダを説明する。
本実施例の磁気エンコーダは、図４及び図５に示す射出成形機を用い、ディスクゲート方式によるインサート成形により、スリンガと一体に円環状の磁石を成形した後、この磁石を円周方向に多極に着磁したものである。本実施例の磁気エンコーダの磁石の射出成形に用いた磁石材料、スリンガの材料、および磁石とスリンガとの間に介在させた接着剤を下記に示す。
試験用磁石材料：戸田工業製ストロンチウムフェライト含有１２ナイロン系異方性プラスチック磁石コンパウンド「ＦＥＲＯＴＯＰ ＴＰ−Ａ２７Ｎ」（ストロンチウムフェライトの含有量：７５体積％）
スリンガ：ＳＵＳ４３０
接着剤：ノボラック型フェノール樹脂を主成分とする固形分３０％のフェノール樹脂系接着剤（東洋化学研究所製メタロックＮ−１５）をメチルエチルケトンで３倍希釈したもの

尚、スリンガの表面処理（ｔ＝０．６）は日本パーカライジング社製ケミブラスト処理により、ＳＵＳ４３０の表面に形成したシュウ酸鉄皮膜を化学エッチングすることで、凹凸（算術平均高さＲａ０．２〜０．３μｍ、最大高さＲｚ１．８〜３．１μｍ）を形成した。

また、接着剤は浸漬処理でスリンガ表面に塗布し、その後、室温で３０分乾燥してから、１２０°Ｃで３０分乾燥器中に放置することで半硬化状態とした。

そして、金型での冷却時に反転脱磁を行い、磁石を完全に脱磁した後に着磁ヨークを用いてＮ極とＳ極とを交互に９６極に着磁（磁石部厚さ：０．９ｍｍ）した。尚、ディスクゲートの厚さは０．２５ｍｍ、磁石の内径はスリンガの円筒部の内径に対して０．２５ｍｍ大きくした。

インサート成形後、製品とランナー・スプルー部が一緒になったものを取り出し、スリンガの裏面をバックアップした状態でランナー部を下方向にプレスすることによって、ゲート部を破断してランナー・スプルー部を製品と分離することができた。分離後、接着剤を完全に硬化させるために、１５０°Ｃで１時間加熱した。このようにして得られた磁気エンコーダは、最大エネルギー積２．１ＭＧＯｅの磁気特性を達成できた。

本発明の実施の形態の一例である磁気エンコーダを備えた転がり軸受の要部断面図である。 図１の部分拡大図である。 磁気エンコーダの着磁パターンを模式的に示す斜視図である。 磁気エンコーダの射出成形に用いられる金型の要部断面図である。 図４のＶ部拡大図である。 本発明の実施の形態の一例である磁気エンコーダを備えた車輪支持用軸受装置の要部断面図である。 本発明の変形例を示し、磁気エンコーダの射出成形に用いられる金型の要部断面図である。 従来の磁気エンコーダを備えた回転数検出装置の要部断面図である。

符号の説明

１０ 転がり軸受
１１ 外輪
１２ 内輪（回転体）
１６ スリンガ（金環）
１８ 円筒部
１９ 湾曲部
２０ フランジ部
２３ 磁石
２４ 磁気エンコーダ
４１ ディスクゲート

Claims (2)

1. 回転体に外嵌する円筒部、および該円筒部の軸方向端部に湾曲部を介して連設され半径方向外方に広がるように形成された鍔状のフランジ部を有する金環と、円環状に形成され且つ円周方向に多極に着磁されており、前記金環のフランジ部の外側面に併設された磁石と、を備える磁気エンコーダであって、
   前記磁石が、内周側からのディスクゲート方式によるインサート成形により前記金環と一体に形成されており且つ、インサート成形におけるディスクゲートが前記金環の湾曲部と対向するように設けられることにより形成されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 前記磁石の少なくともディスクゲート部を除く部分の内径が、前記金環の円筒部の内径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。

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