JP2006189366A - 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石14を備えた磁気エンコーダ10とする。上記多極磁石14を、希土類の磁性粉とバインダとなる非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とする。前記非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいものとする。
【選択図】 図1
Description
この発明の他の目的は、コンパクトな構成で回転検出が行え、かつ回転検出のための磁気エンコーダにつき、安定したセンシングの得られる磁力を確保できて、かつ耐食性に優れ、長期の使用,厳しい環境下の使用においても錆の発生による磁気特定の問題のないものとできる車輪用軸受を提供することである。
しかし、希土類磁性粉は、錆が発生し易いという欠点があり、特に、磁性粉の配合比率を高めた場合は錆が発生し易くなる。希土類磁性粉の発錆による腐食が原因で磁気エンコーダの磁気特性が劣化することがある。
これに対して、この発明では、非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいものとしたため、犠牲防食効果により、希土類磁性粉の腐食が防止される。犠牲防食効果とは、2種類の金属があるとき、標準電極電位の小さい方が選択的にイオン化し、そのことで標準電極電位の大きい方が守られて腐食しないという効果である。この発明では、バインダとなる非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいため、標準電極電位の大きい希土類磁性粉の腐食が防止される。バインダとなる非磁性金属粉は、発錆しても磁気エンコーダの磁気特性への影響は少なく、また発錆し難い材質を選定することも可能である。
このようにこの発明の磁気エンコーダは、希土類磁性粉の腐食が生じ難く、そのため、長期の使用や、塩泥水を浴びるような厳しい環境下の使用においても錆の発生による磁気的特性の低下の問題のない磁気エンコーダとなる。
また、希土類磁性粉として、ネオジウム系ナノコンポジット磁性粉を用いても良い。ナノコンポジット磁性粉は、個々の磁性粉において、ナノコンポジット組織、つまりナノメータ単位の超微細結晶混相組織を有する磁石粉のことである。ナノコンポジット磁性粉は、高い残留磁化が可能なものが開発されており、材料コストも易くできるものがある。そのため、多極磁石にナノコンポジット磁性粉を用いることで、磁極の磁界強度を確保しながら、コンパクト化が図れる。
これらサマリウム鉄系磁性粉およびネオジウム系ナノコンポジット磁性粉を用いた場合に、優れた耐食性が得られることが、試験により確認された。
前記外方部材および内方部材のうちの回転側の部材におけるインボード側端に磁気エンコーダを嵌合させ、この磁気エンコーダを、この発明における上記いずれかの構成の磁気エンコーダとしたものである。
車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダが塩泥水を被ることがある。しかし、磁気エンコーダを構成する多極磁石の焼結体に用いられる磁性粉および非磁性金属粉について、前記非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいものとしたため、焼結体の耐食性に優れ、塩泥水により磁気エンコーダに錆が発生することの防止効果が高い。
また、磁気エンコーダとこれに対面させる磁気センサとの間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、この噛み込みに対して、次のように保護される。すなわち、磁性粉と非磁性金属粉とからなる焼結体の多極磁石の表面高度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための磁気エンコーダを有した車輪用軸受において、車両走行中に回転側の多極磁石の表面と固定側の磁気センサの表面との間隙に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石の摩耗損傷に大幅な低減効果がある。
この構成の場合、上記シール部材と磁気エンコーダとでシール装置が構成され、上記磁気エンコーダがシール装置の構成要素となる。そのため、部品点数を増やすことなく、よりコンパクトな構成で車輪の回転を検出することができる。また、このようにシール装置に磁気エンコーダを構成した場合、上記の路面環境下にさらされることによる磁気エンコーダと磁気センサ間の砂粒等の噛み込みが問題となるが、この噛み込みに対して、上記と同様に多極磁石の表面高度が硬いことにより、摩耗損傷の低減効果が得られる。
この発明の車輪用軸受は、この発明の磁気エンコーダを備えたものであるため、コンパクトな構成で回転検出が行え、かつ回転検出のための磁気エンコーダにつき、安定したセンシングの得られる磁力を確保できて、かつ耐食性に優れ、長期の使用,厳しい環境下の使用においても錆の発生による磁気的特性の低下の問題のないものとできる。
ネオジウム・鉄・ホウ素系の場合、例えば上記高磁化相aはFe3 Bからなり、ハード磁性相bはNd2 Fe14Bからなる。このようなナノコンポジット組織にすることにより、結晶粒間に交換結合力が発生し、等方性にもかかわらずに、従来にない高い残留磁化が得られる。したがって焼結フェライト磁石に比べて高い磁力を得ることが可能である。
希土類磁性粉は、錆が発生し易いという欠点があり、特に、磁性粉の配合比率を高めた場合は錆が発生し易くなる。希土類磁性粉の発錆による腐食が原因で磁気エンコーダの磁気特性が劣化することがある。
これに対して、この実施形態では、非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいものとしたため、犠牲防食効果により、希土類磁性粉の腐食が防止される。犠牲防食効果とは、2種類の金属があるとき、標準電極電位の小さい方が選択的にイオン化し、そのことで標準電極電位の大きい方が守られて腐食しないという効果である。この実施形態では、バインダとなる非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいため、標準電極電位の大きい希土類磁性粉の腐食が防止される。バインダとなる非磁性金属粉は、発錆しても磁気エンコーダの磁気特性への影響は少なく、また発錆し難い材質を選定することも可能である。
このようにこの実施形態の磁気エンコーダ10は、希土類磁性粉の腐食が生じ難く、そのため、長期の使用や、塩泥水を浴びるような厳しい環境下の使用においても錆の発生の問題のないものとなる。
B粉は、ネオジウム系ナノコンポジット磁性粉である。具体的には、ネオマックス社製の、ネオジウム系ナノコンポジット磁性粉(SPRAX ESM−C)を用いた。標準電極電気は、計測値:−0.41V(n=2の平均値)である。
錫(Sn)粉としては、福田金属箔粉工業株式会社製の錫粉(Sn−AtW−350)を用いた。標準電極電位は、計測値:−0.39V(n=2の平均値)である。
亜鉛(Zn)粉としては、三井金属株式会社製のジンセル(亜鉛粉)を用いた。標準電極電位は、計測値:−0.78V(n=2の平均値)である。
標準電極電位の測定は、0.1mol/Lの濃度で無水硫酸ナトリウムを含む25℃の蒸留水溶液を注入した測定用ガラスセルに試験片を浸漬し、空気をバブリングさせながら参照電極を飽和カロメル電極を用いてポテンショスタットで計測した。
各サンプルについて、80℃に加温したNaClを5%溶液中に24時間浸し、耐食性能を比較した。耐食性は、焼結体表面と焼結体内径面とにつき評価した。表1,表2には耐食性に優れる順に、◎,○,△,×のマークを示した(なお、○,△は該当例なし)。
これに対して、表2に示す比較例1、つまり非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも大きい例は、焼結体の表面および内径面とも、耐食性が×と、4段階評価における最も低い評価であった。
この車輪用軸受10は、複列の転がり軸受、詳しくは複列のアンギュラ玉軸受とされていて、その内方部材2は、ハブ輪5とその軸部外周に嵌合する内輪6とでなり、各列の転走面2a,2aが、ハブ輪5および内輪6の各外周に形成されている。ハブ輪5は、その外周に車輪取付用のフランジ5aを有し、このフランジ5aに車輪(図示せず)がボルト7で取付けられる。外方部材1は、その外周のフランジ1bを対して、車体の懸架装置におけるナックルに取付けられる。転動体3はボールからなり、保持器4により保持されている。
また、磁気エンコーダ10を軸受のシール装置18の構成要素とする場合等において、多極磁石14を、上記各実施形態とは逆に軸受に対して内向きに設けても良い。すなわち、多極磁石14を芯金11の軸受内側の面に設けても良い。その場合、芯金11は非磁性体製のものとすることが好ましい。
また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受では、外方部材に磁気エンコーダを取付ける。
2…外方部材
3…転動体
10…磁気エンコーダ
11…芯金
14…多極磁石
15…磁気センサ
16a…サイドリップ
16b,16c…ラジアルリップ
20…回転検出装置
Claims (4)
- 円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石を有する磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石が希土類の磁性粉と、バインダとなる非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であり、前記非磁性金属粉の標準電極電位が、希土類磁性粉の標準電極電位よりも小さいことを特徴とする磁気エンコーダ。
- 請求項1において、前記希土類磁性粉がサマリウム鉄系磁性粉である磁気エンコーダ。
- 請求項1において、前記希土類磁性粉が、ネオジウム系ナノコンポジット磁性粉である磁気エンコーダ。
- 内周に複列の転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する複列の転走面を外周に有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記外方部材および内方部材のうちの回転側の部材におけるインボード側端に磁気エンコーダを嵌合させ、この磁気エンコーダを、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の磁気エンコーダとした車輪用軸受。
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