JP2006329749A - 磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パルサリングの剥がれ落ちの問題を招来することなく、転がり軸受装置の製造コストを抑えることができるような磁気エンコーダを得る。
【解決手段】 フランジ部７２を有する環状の芯金７と、円周方向へ交互に磁極が形成されたパルサリング８と、このパルサリング８をフランジ部７２の磁気センサ１０側となる外側面ａ１に固定している固定部材１２とを備えた磁気エンコーダにおいて、固定部材１２は、パルサリング８の被検出面ａ２からフランジ部７２の内側面ａ３に回り込んでこれらの縁同士を表裏両側から挟持するように成形された樹脂からなる。
【選択図】 図３

Description

この発明は、自動車のＡＢＳなどで使用される回転速度検出装置を構成する磁気エンコーダ及びこれを用いた転がり軸受装置に関する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するために転がり軸受装置が使用されている。アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御するためには、上記車輪の回転速度を検出する必要があるため、上記転がり軸受装置に磁気エンコーダを備えた回転速度検出装置が組み込まれている。当該磁気エンコーダは、磁気センサと対向するように配置されたパルサリングを備えており、同パルサリングは例えば接着剤で環状の支持部材に固定されている。しかし、当該接着剤の経年劣化等によりパルサリングがフランジ部から剥がれ落ちるおそれがあり、そのため特許文献１において、パルサリングを芯金（支持部材）の加締により固定した磁気エンコーダが提案されている。この構成によると、パルサリングを加締によって芯金に固定することで、長期の使用によっても剥がれの問題が生じないものとされている。
特開２００４−０８４９２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された磁気エンコーダは、芯金を加締めるための専用の加締機が必要であるため手間がかかり、転がり軸受装置の製造コストが嵩むという欠点がある。
そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、パルサリングの剥がれ落ちの問題を招来することなく、転がり軸受装置の製造コストを抑えることができるような磁気エンコーダを得ることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、フランジ部を有する環状の支持部材と、前記フランジ部の磁気センサ側となる外側面に固定されると共に円周方向へ交互に磁極が形成されたパルサリングと、このパルサリングを前記外側面に固定している固定手段とを備えた磁気エンコーダにおいて、前記固定手段は、前記パルサリングの被検出面から前記フランジ部の内側面に回り込んで当該パルサリング及び前記フランジ部の縁部同士を表裏両側から挟持するように形成された固定部材を有していることを特徴とする。

上記本発明の磁気エンコーダによれば、パルサリングの被検出面からフランジ部の内側面に回り込んでこれらの縁部同士を表裏両側から挟持するように形成された固定部材（例えば、ゴム）でパルサリングが固定されているので、従来のように接着剤の経年劣化という問題が生じる余地がなく、当該固定部材によりパルサリングの剥がれ落ちが長期に渡って防止される。また、上記固定部材を使用してパルサリングを固定しているため、支持部材を加締機により変形させる必要がなく、さらに、接着剤の硬化待ち時間がないことによる製造時間の短縮が可能となる。これにより、磁気エンコーダが組み込まれた転がり軸受装置の製造コストを抑えることができる。

上記固定部材を構成する樹脂は、所要強度を有するものであれば限定されるものではないが、熱収縮性を有する樹脂シートを加熱して収縮させた樹脂からなるものであることが好ましい。このような樹脂を使用する場合、例えばフランジ部とパルサリングを合わせた状態とし、これらを覆うように上記樹脂シートをあてがった後、同樹脂シートを加熱して収縮させればよい。これにより、当該樹脂シートの収縮力によってパルサリングがフランジ部に固定される。

さらに、上記固定部材は、支持部材及びパルサリングと一体的に射出成形された樹脂よりなるものとしてもよい。この場合、固定部材を後から嵌め込む必要がないため、柔軟性を有する材料に限定しなくてもよい。したがって、樹脂の選択範囲が広がり、使用条件に合わせてより最適な樹脂を選択することができる。

上記本発明におけるパルサリングとしては、例えば着磁されたリング状のものが挙げられるが、多数の着磁された小片部材をフランジ部の外側面で周方向に等間隔で配置することによって構成することもできる。
このようにパルサリングの多数の小片を等間隔で配置することによって、パルサリングをリング状とする場合よりは重量が減り、ひいては回転速度検出装置の軽量化を図ることができる。

また、上記磁気エンコーダを転がり軸受装置に組み入れる場合には、固定軌道輪及び回転軌道輪、これら両軌道輪間に転動自在に配設される転動体よりなる転がり軸受のうち、回転軌道輪に当該磁気エンコーダを一体回転可能に取り付ければよい。

上記の通り、本発明によれば接着剤を使用せず、かつ、支持部材を変形させる必要のない固定手段としたので、パルサリングの剥がれ落ちが長期に渡って防止され、それと共に転がり軸受装置の製造コストを抑えることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置Ｂを示している。転がり軸受装置Ｂは、車両における駆動輪側の車軸に用いられる複列アンギュラ玉軸受タイプの軸受を具備した軸受装置であり、車体取付用フランジ３１を介してボルト３２によりシャフトケース３３に固定されるとともに、その内周面に複列の外輪軌道面３４を有する、固定輪である外輪部材３５と、この外輪部材３５の内径側において当該外輪軌道部材３５と同心に配置されるとともに、その外周面に複列の内輪軌道面３６を有する、回転軌道輪である内輪部材３７と、前記外輪部材３５および内輪部材３７の各軌道面３４，３６間に転動自在に配設された複列の転動体であるボール３８とを備えている。

内輪部材３７は、ハブ輪３９と、このハブ輪３９の車両インナ側（図１右側）端部外径に嵌合された別体の内輪構成部材４０とで構成されており、当該内輪部材３５は、複列のボール３６を介して前記外輪部材３３に対し回転自在となっている。前記ボール３８は保持器４１によって内輪軌道面３６において周方向に所定間隔で保持されており、また内輪部材３７と外輪部材３５との間の環状空間の両端はシール部４２及び密封装置２により密封されている。ドライブシャフト４４外周のスプライン部をハブ輪３９内周のスプライン部に嵌合させるとともに、当該ドライブシャフト４４の先端にナット４５を締め付けることで、内輪部材４７がドライブシャフト４４に固定されている。

図２は、転がり軸受装置Ｂに組み込まれた密封装置２近傍の拡大図である。密封装置２は、外輪部材３５に嵌着される環状部材５と、この環状部材５に装着された環状シール部材６と、磁気エンコーダ１の一部を構成する芯金７（支持部材）及びパルサリング８を備えている。このうち、芯金７は、環状部材５に対向して環状シール部材６に摺接され、かつ、内輪部材３７に嵌着されており、パルサリング８は、この芯金７の磁気センサ１０側となる外側面ａ１に固定されている。

また、密封装置２のパルサリング８との間に所要の間隔を隔ててこのパルサリング８と共に回転速度検出装置を構成する磁気センサ１０が対向配置されている。内輪構成部材４０と共にパルサリング８が回転すると、磁気センサ１０の検出面の近傍をＳ極とＮ極が交互に通過し、センサ内を流れる磁束の向きが変化する。この磁束の変化により、磁気センサ１０に内蔵した図示しないホール素子等の磁気検出素子の信号が変化する。この信号が変化する周波数は車軸の回転速度に比例し、当該信号を制御器に送信して回転速度を検出し、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）等を制御する。

上記密封装置２のうち環状部材５は、環状の金属板を屈曲して形成されたものであり、円筒部５１と、この円筒部５１の端縁から径方向内向きに延びる環状部５２とからなる断面Ｌ字形に形成されている。環状部材５の材料としては、例えば磁性体であるＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ（冷延鋼板）が用いられる。
図３に示すように、芯金７は、防錆処理された圧延鋼板等の金属板を屈曲してなり、円筒部７１と、この円筒部７１の端縁から径方向外向きに延びるフランジ部７２とからなる断面Ｌ字形に形成されている。なお、この芯金３は、後述するパルサリング８の磁界強さが増大し、回転検出がし易くなるように磁性材料で形成することが望ましい。磁性材料としては、例えば、フェライト系ステンレス鋼（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）が用いられる。

環状部材５と芯金７は、円筒部５１と円筒部７１とを、また、環状部５２とフランジ部７２とを対峙させて組み合わされ、パックシールと呼ばれる構成となっている。環状部材５には、ゴム製等の環状シール部材６が取付けられている。この環状シール部材６は、環状部材５の全周に渡って形成されたものであり、芯金７の円筒部７１の外周面に摺接するラジアルリップと、フランジ部７２の内面に摺接するアキシャルリップとを有している。

パルサリング８は、ゴム、合成樹脂等の高分子材料中にフェライト等の強磁性材の粉末を混入して環状に成形されたものであり、周方向にＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。このパルサリング８は、固定手段としての固定部材１２によってフランジ部７２の磁気センサ側となる外側面ａ１に固定されている。上記固定部材１２は、図３に示すようにパルサリング８の被検出面ａ２からフランジ部７２の内側面ａ３に回り込むように形成されてこれらの縁同士を表裏両側から挟持するように形成されており、パルサリング８の被検出面全体に沿う大きさの外側部１２ａと、この外側部１２ａの径方向内端部からパルサリング８の厚み分だけ内側へ延びる内径部１２ｂと、外側部１２ａの径方向外端部からフランジ部７２の内側まで延びる外径部１２ｃと、この外径部１２ｃの内端部から径方向内側へ延びて外側部１２ａと対向される内側部１２ｄとから構成されている。

内側部１２ｄと外径部１２ｃと外側部１２ａの一部とにより断面コの字形状が形成されており、ここにフランジ部７２及びパルサリング８の外縁部が囲われている。また、パルサリング８は、内径部１２ｂの厚み分だけフランジ部７２よりも内径寸法が大きくなっており、当該内径部１２ｂの端面がフランジ部７２の径方向内端部に当たっている。これにより、パルサリング８及びフランジ部７２がその両側から当該固定部材１２に挟持されている。なお、上記外側部１２ａは、磁気センサ１０と対向するパルサリング８の外側面を覆うため、他の部位よりも薄く形成することが好ましい。

また、固定部材１２はゴムからなるものであり、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコンゴム、ウレタンゴム（Ｕ）等をあげることができる。また、このような固定部材１２は例えば射出成形法により得ることができ、予め所要個数の固定部材１２を製作しておけばコストを抑えることができる。この固定部材１２でパルサリング８をフランジ部７２に固定するには、フランジ部７２の外側面ａ１にパルサリング８を重ねた状態とし、これに固定部材１２を変形させて嵌め込めばよい。なお、固定部材１２を構成する樹脂としてはゴムに限定するものではなく、その他の軟質樹脂を採用することもできる。

このような樹脂としては、例えば、例えばポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性または硬化性のウレタン樹脂等を挙げることができる。また、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、フッ素系などの耐油性の熱可塑性エラストマーを用いることもできる。さらに、固定部材１２は、上記樹脂を芯金７（フランジ部７２）及びパルサリング８と一体的に射出成形することによって形成してもよい。この場合、固定部材１２を後から嵌め込む必要がなく軟質樹脂に限定されないので、樹脂の選択範囲が広がり、使用条件に最適な樹脂を選択することができる。なお、上記固定部材１２によりパルサリング８を確実に固定することができるのであるが、フランジ部７２の外側面ａ１とパルサリング８の間に接着剤を塗布しておいてもよい。

上記本実施形態の磁気エンコーダ１によれば、パルサリング８がその被検出面ａ２からフランジ部７２の内側面ａ３に回り込んで当該パルサリング８及びフランジ部７２を両側から挟持するように成形されたゴムからなる固定部材１２によって固定されていることにより、当該パルサリング８が芯金７（支持部材）から剥がれていくことがなく、従来技術のように専用の加締機も必要としない。その上、接着剤の硬化待ち時間がなく、製造時間が短縮される。したがって、パルサリング８の剥がれ落ちが長期に渡って防止され、それと共に転がり軸受装置Ｂの製造コストを抑えることができる。

図４は、本発明の第二実施形態を示している。本実施形態が、上記実施形態と異なる主点は、固定部材１３が熱収縮性を有する樹脂シート１４を収縮させた樹脂からなるものとしている点である。パルサリング１５とフランジ部７２が同径で形成されており、したがってパルサリング１５の径方向内端面とフランジ部７２の内周面が面一となっている。また、当該樹脂１３は、パルサリング１５の被検出面ａ２からフランジ部７２の内側面ａ３に回り込むように形成されており、パルサリング１５の被検出面ａ２全体に沿う大きさの外側部１３ａと、この外側部１３ａの径方向内端部から円筒部７１まで延びる内径部１３ｂと、外側部１３ａの径方向外端部からフランジ部７２の内側まで延びる外径部１３ｃと、この外径部１３ｃの内端部から径方向内側へ延びて外側部１３ａと対向する内側部１３ｄとから構成されている。本実施形態の固定部材１３は、熱収縮性を有する樹脂シート１４を加熱によって収縮させたものであり、フランジ部７２と円筒部７１の一部及びパルサリング１５が当該固定部材１３によって包み込まれたような状態となっている。

パルサリング１５のフランジ部７２への固定方法は、図５に示すように、フランジ部７２の外側面ａ１にパルサリング１５を当てておき、所定幅のリング状に裁断した樹脂シート１４をこれらに被せて、同樹脂シート１４を加熱して収縮させる。この収縮力により、パルサリング１５がフランジ部７２に固定される。なお、樹脂シート１４は、市販のものを適宜選択すればよく例えばフッ素系、ビニル系、エステル系のものが挙げられる。このような固定手段をとれば、勿論接着剤は必須ではなく、加締機や、樹脂の成形機等が不要となり、コストをさらに低減することができる。

なお、上記パルサリング８、１５の形態は限定されるものではなく、他の例として図６に示すように短冊状のものとしてもよい。図６に示すパルサリング１６は、多数の着磁された小片部材１７をフランジ部７２の外側面ａ１に等間隔で配置することによって構成したものである。従来、パルサリングを構成する素材は樹脂をベースにしたものであることから、同パルサリングは傷付きやすいということがあり、そのためフェライト等の強磁性材の粉末で焼結体とされたものが提案されている。しかしながら、パルサリングを焼結体とすると強度上の問題が生じる。

そこで、各種金属の圧延板からプレス成形によって環状のものを切り出すこともできるが、残材が発生し材料費が高くなってしまう。そこで、本実施形態のように、同圧延材からフランジ部７２の幅よりも若干短い長さの角材１７（小片部材）を切り出し、これをフランジ部７２の外側面ａ１に等間隔をおいて接着剤で貼り付けることによって、残材を発生させずにパルサリング１６を製作することができる。なお、角材１７は、平板状素材２０（図７（ａ）参照）を切り出すことや、角材１７と同じ断面形状を有する棒状素材２１（図７（ｂ）参照）を所要長さに切断してもよい。さらに、角材１７の長さと同じ幅で形成された帯状素材２２を所要寸法に切断してもよい。

角材１７を貼り付けた後、Ｎ極とＳ極が交互となるように同角材１７を着磁し、これに予め成形された上述の固定部材１２を嵌め込む。なお、固定部材は第二実施形態の熱収縮樹脂からなるものとしてもよい。また、実際の場合には、上記角材１７をそれぞれ着磁してからフランジ部７２に貼り付けても良い。このようなパルサリング１６とすることで、プレス成形で切り出すよりは、材料費が低減されコストを抑えることができ、さらにリング状に形成したパルサリングよりは重量が軽くなり、回転速度検出装置の軽量化を図ることができる。本発明は、上記実施形態に限定するものではなく固定部材や支持部材の形状を適宜変更することができる。

転がり軸受装置の断面図である。 磁気エンコーダが組み込まれた密封装置の断面図である。 同密封装置が転がり軸受に組み込まれた状態の断面図である。 第二実施形態の磁気エンコーダの断面図である。 同磁気エンコーダを製作する説明図である。 パルサリングの他の例を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は角材を切り出す前の素材の斜視図である。

符号の説明

１ 磁気エンコーダ
２ 密封装置
５ 環状部材
７ 芯金
８ パルサリング
１０ 磁気センサ
１２、１３ 固定部材
１４ 樹脂シート
１７ 小片部材
Ｂ 転がり軸受装置

Claims (5)

1. フランジ部を有する環状の支持部材と、円周方向へ交互に磁極が形成されたパルサリングと、このパルサリングを前記フランジ部の磁気センサ側となる外側面に固定している固定手段とを備えた磁気エンコーダにおいて、
   前記固定手段は、前記パルサリングの被検出面から前記フランジ部の内側面に回り込んで前記パルサリング及び前記フランジ部の縁部同士を表裏両側から挟持するように形成された固定部材を有していることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 前記固定部材は、熱収縮性を有する樹脂シートを加熱して収縮させた樹脂よりなる請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記固定部材は、前記支持部材及び前記パルサリングと一体的に射出成形された樹脂よりなる請求項１に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記パルサリングは、多数の着磁された小片部材を前記フランジ部の外側面に周方向で等間隔に配置することによって構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気エンコーダ。
5. 固定軌道輪及び回転軌道輪、これら両軌道輪間に転動自在に配設される転動体よりなる転がり軸受と、前記回転軌道輪と一体回転可能に取り付けられた請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気エンコーダを含む回転速度検出装置とを備えていることを特徴とする転がり軸受装置。

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