JP2007010344A - 磁気エンコーダ及びその製造方法、並びに前記磁気エンコーダを備える車両用軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁束密度が大きく、磁石部の破損や取付け板からの剥離も無く、しかも生産性が良好であり、信頼性が高く安価な磁気エンコーダ、並びに前記磁気エンコーダを備え、信頼性に優れるアンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステムを構築し得る車輪用軸受を提供する。
【解決手段】 磁性体粉と該磁性体粉のバインダとを含む磁性材料を円環状に形成し、円周方向に多極磁化させてなる磁気エンコーダであって、前記バインダが、熱硬化性樹脂であり、かつ、磁石部全体の１０〜７０体積％を占める磁気エンコーダ、並びに前記磁気エンコーダを備える車輪用軸受。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のアンチロックブレーキシステムあるいはトラクションコントロールシステム等のために車輪の回転数を検出するための回転検出機能を与える磁気エンコーダ、並びに前記磁気エンコーダを備える車輪用軸受に関する。

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用、あるいは有効に駆動力を路面に伝えるトラクションコントロール用等の車輪回転数検出装置として、磁性によってパルス発生をなす磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁性パルスを感知する感知センサとを備えるものが多用されている。この回転数検出装置では、軸受を密封するシール装置に磁気エンコーダを併設して配置し、密封手段と回転数検出手段とを一体化して回転数検出装置付きシールを構成しているものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

周知の様に、自動車の車輪用軸受は屋外で使用され、気候的にも熱帯から寒帯までさまざまな気象条件のもと屋外で使用される。中でも寒冷地において使用されるような場合、−４０℃程度の極低温で使用される可能性があり、逆に車両の運転時には、外気温がそれほど高くなくても、エンジン等の熱源からの伝熱や軸受回転時の軸受自体の温度上昇、更に磁気エンコーダとシール装置とを一体化した磁気エンコーダ付きシール装置の場合は、シールリップとスリンガを兼ねる磁気エンコーダの取付け板とが摺動することにより磁気エンコーダは更に温度が上昇することとなり、１２０℃程度の高温で使用されることとなる。また、自動車の車輪用軸受は屋外で使用されるため、時には、多量の塵埃に曝され、更に雨水や洗浄時の水がかかる状況や、最悪の場合泥水に浸漬した状況で使用される。つまり、車輪用軸受の使用環境としては、−４０℃〜１２０℃の広い温度範囲で高湿度環境が想定される。更に、最近は車輪の回転数を高精度に検出するためのさらなる多極化や、磁気エンコーダと感知センサとのエアギャップ（空隙）の増加のために、弾性磁性材料の磁束密度の向上が求められている。

ところで、磁気エンコーダは、バインダに磁性粉を混入せしめた弾性磁性材料を、予め接着剤を塗布して焼き付けた取付け板上に押出し、加硫成形により、磁石部の成形と同時に磁石部と取付け板とを接着固定して得られる。このように、成形と同時に取付け板と磁石部との接着固定が可能なため、生産性に優れているが、バインダにゴムを用いた場合、ゴムに磁性粉を単純に混合分散させただけでは弾性磁性材料とはならず、架橋（架硫）剤や、可塑性をはじめとした各種添加剤を添加する必要があり、相対的に弾性磁性材料中の磁性粉の量に制限を受けるため、飛躍的に磁束密度を向上させることが困難である。

また、磁気エンコーダの磁束密度を向上させる手法として、弾性磁性材料中の磁性粉濃度を上げるのではなく、弾性磁性材料の成形加工時に磁場内で成形し、平板タイプではリング状磁石の厚み方向に磁区配向（アキシャル異方性）、円筒タイプでは円筒状磁石の径方向に磁区配向（ラジアル異方性）させることも行なわれるが、ゴムは高温で軟化した際でも比較的粘度が高いため、磁性粉を磁区配向させるには自ずと限界がある。更に、温度変化が激しい場合には、磁石部と取付け板材料である鋼板との線膨張率及び熱伝導率の差異により、磁石部には熱応力が発生する。磁石部は、使用当初はバインダであるゴムによる柔軟性のため破損することはないが、長期間高温で使用することによりゴムが硬化劣化を来たしたり、可塑剤を代表とした各種添加剤が輝散し収縮したり、やはり硬化したりする。このような状況で磁石部に熱応力が生じると、ゴム部分が劣化して本来のゴムが持つ柔軟性や強度が低下する。更には収縮による残留応力により、温度変化が激しい場合には磁石部に大きな亀裂を生じる可能性がある。また、磁石部に亀裂を生じない場合でも、磁石部の歪みにより接着剤層に応力が発生し、磁石部と接着剤層、あるいは取付け板と接着剤層の間に剥離が生じる可能性がある。

一方、バインダに熱可塑性樹脂を用いた磁気エンコーダも使用されている。この磁気エンコーダは、熱可塑性樹脂に磁性粉を混入せしめた弾性磁性材料を射出成形等により所望の形状に成形してシート材とし、このシート材を、接着剤を塗布した取付け板に接着して作製される。固定されている。従って、上記のバインダにゴムを用いた磁気エンコーダに比べて、生産性に劣っており、コストが嵩みやすい。しかし、熱可塑性樹脂は、樹脂のみでバインダとしての機能を果たし、相対的に弾性磁性材料中の磁性粉の量を増やすことが可能であるため、ゴムをバインダとした磁気エンコーダに比して磁束密度を向上させることが可能である。

また、磁気エンコーダの残留磁束密度を向上させために、上記と同様に、アキシャル異方性やラジアル異方性を付与することも行なわれるが、熱可塑性樹脂はゴム溶融時の粘度が比較的低いため、容易に磁性粉を磁区配向させることができる。更に、温度変化が激しい場合も、磁石部の柔軟性は、ゴムをバインダに使用した場合よりも強度が大きいため破損し難い。しかし、熱応力が生じると、熱可塑性樹脂は元々難接着性材料であるため、磁石部の歪みにより接着剤層に応力が発生し、磁石部と接着剤層とが剥離する可能性が高い。

特開２００１−２５５３３７号公報

そこで本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、磁束密度が大きく、磁石部の破損や取付け板からの剥離も無く、しかも生産性が良好であり、信頼性が高く安価な磁気エンコーダを提供することを目的とする。

また、前記磁気エンコーダを備え、信頼性に優れるアンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステムを構築し得る車輪用軸受を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は下記を提供する。
（１）磁性体粉と該磁性体粉のバインダとを含む磁性材料を円環状に形成し、円周方向に多極磁化させてなる磁気エンコーダであって、
前記バインダが、熱硬化性樹脂であり、かつ、磁石部全体の１０〜７０体積％を占めることを特徴とする磁気エンコーダ。
（２）Ａ）磁性体粉と、熱硬化性樹脂とを、前記熱硬化性樹脂が磁石部全体の１０〜７０体積％を占める配合比にて混合して成形材料を調製する工程と、
Ｂ）前記成形材料を、取付け板または取付け部材をコアとする射出成形を行い、前記成形材料からなる磁石部の成形と同時に前記磁石部と前記取付け板または取付け部材とを接合する工程と、
Ｃ）前記磁石部を円周方向に多極磁化する工程と、
を含むことを特徴とする磁気エンコーダの製造方法。
（３）固定輪と、回転輪と、前記固定輪及び前記回転輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、かつ、上記（１）記載の磁気エンコーダが前記回転輪に固定されていることを特徴とする車輪用軸受。

本発明の磁気エンコーダは、ゴムや熱可塑性樹脂をバインダとして用いた磁石部を有する磁気エンコーダに比べて、磁気特性及び冷熱衝撃性に優れ、磁石部の破損及び取付け板からの剥離も抑えられ、信頼性の高いものとなる。また、成形加工時に磁石部と取付け板とを接合できるため、工程数が少なく、コスト面でも有利である。

また、本発明の車輪用軸受は、上記磁気エンコーダを備えるため、信頼性が高いものとなる。

以下、本発明に関して詳細に説明する。

図１は、独立式の懸架装置に支持する駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）用の自動車用ハブユニットの一例を示している。

外輪相当部材である外輪１は、外周面に形成した取付部２により、懸架装置に支持固定されて、使用時にも回転しない。このような固定側軌道輪である外輪１の内径側には、回転側軌道輪となる内輪相当部材３を、この外輪１と同心に設け、使用時にこの内輪相当部材３が回転する様にしている。この内輪相当部材３は、ハブ４と、内輪５とから成る。このうちのハブ４の中心部にはスプライン孔６を、外端（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図１の左端部外周面には取付フランジ７を、それぞれ形成している。車両への組み付け時に上記スプライン孔６には、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入し、上記取付フランジ７には車輪を固定する。

また、上記外輪１の内周面に複列の外輪軌道８、８を、上記ハブ４の中間部外周面と上記内輪５の外周面とに内輪軌道９、９を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に転動体１０、１０を、それぞれ複数個ずつ設けて、上記外輪１の内側での内輪相当部材３の回転を自在としている。尚、上記各転動体１０、１０は、それぞれ保持器１１、１１により、転動自在に保持している。また、図示の例では転動体１０、１０として玉を使用しているが、重量が嵩む車両用の軸受の場合には、転動体としてテーパころを使用する場合もある。更に、上記外輪１の内端部内周面と上記内輪５の内端部外周面との間、並びに、この外輪１の外端部内周面と上記ハブ４の中間部外周面との間に、それぞれシール装置１２ａ、１２ｂを設け、上記外輪１の内周面と上記内輪相当部材３の外周面との間で、上記各転動体１０、１０を設置し、更に、各転動体１０、１０と各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との潤滑のためにグリースを充填した空間１３の両端開口を塞いでいる。さらにシール装置１２ａは、磁気エンコーダ１４と一体化した磁気エンコーダ付きシール装置としており、磁気エンコーダ１４からの磁性パルスを、近接配備した回転数検出センサ１５で感知検出する回転数検出構造を特徴としている。

次に、磁気エンコーダ１４と一体化した磁気エンコーダ付きシール装置について、図２及び図３を用いてその構造を詳細に説明する。まず、図２に示す磁気エンコーダ１４と一体化した磁気エンコーダ付きシール装置１２ａは、芯金１０５と、シール装置１２ａのスリンガを兼ねる磁気エンコーダ１４と、弾性部材１０７とから成る。このうちの芯金１０５は、低炭素鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により、一体成形している。このような芯金１０５は、転がり軸受０を構成する外輪相当部材１の端部内周面に内嵌固定自在な外径側円筒部１０９と、この外径側円筒部１０９の軸方向内端縁（図１の左端縁）から直径方向内方に折れ曲がった内側円輪部１１０を備えた。断面略Ｌ字形で円環状としている。また、磁気エンコーダ１４の取付け板１０６は、強磁性を有する鋼板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により一体成形している。このような取付け板１０６は、内輪５の外端部外周面に外嵌固定自在な内径側円筒部１１２と、この内径側円筒部１１２の軸方向外端縁（図１右端縁）から直径方向外方に折れ曲がった外側円輪部１１３とを備えた、断面Ｌ字形で円環状としている。磁気エンコーダ１４は、後述される磁性粉体と熱硬化性樹脂とを混合してなる弾性磁性材料から形成される磁石部１２０を、接着剤により取付け板１０６を構成する外側円輪部１１３の外側面に接合したものである。また、磁気エンコーダ１４は、図３に示すように円周方向に多極に磁化されている。

また、上記弾性部材１０７は、ゴム、エラストマー等の弾性材により造られて、外側、中間、内側の３本のシールリップ１１４、１１５、１１６を備え、上記芯金１０５にその基端部を結合固定している。そして、最も外側に位置する外側シールリップ１１４の先端縁を上記取付け板１０６を構成する外側円輪部１１３の内側面に摺接させ、残り２本のシールリップである中間シールリップ１１５及び内側シールリップ１１６の先端縁を、上記取付け板１０６を構成する内径側円筒部１１２の外周面に摺接させることにより、内部からのグリースの漏洩を防止するとともに、外部からの塵埃、水、泥水等の軸受内部への侵入を防止する。なお、外側シールリップ１１４と中間シールリップ１１５と取付け板１０６で囲まれる空間及び中間シールリップ１１５と内側シールリップ１１６と取付け板１０６で囲まれる空間には、各シールリップと摺接面の潤滑を図るためにグリースが充填されている。

次に、図４は、同じく本発明の対象となる、独立式の懸架装置に支持する従動輪（ＦＦ車の後輪、ＦＲ車及びＲＲ車の前輪）用の自動車用ハブユニットの一例を示している。

この図４に示した自動車用ハブユニットは、従動輪用であることから、ハブ４ａの中心部にスプライン孔を設けていない。また、このハブ４ａの内端部に設けた円筒部３１の先端部を径方向外方に塑性変形させてかしめ部３２を形成し、このかしめ部３２により上記ハブ４ａと共に内輪相当部材３ａを構成する内輪５を抑え付けている。また、この図４に示した従動輪用の自動車用ハブユニットの場合は、前述の図１に示した駆動輪用の自動車用ハブユニットの場合と異なり、各転動体１０、１０を設置し、グリースを充填した空間１３の両端開口部を、１つのシール装置１２ｂと密封蓋４１により密封している。従って、磁気エンコーダ１４は、シール装置と組み合わせた状態ではなく、磁石部１２０と取付け板１０６のみからなっており、磁気エンコーダ１４からの磁性パルスを図示しない近接配備した回転数検出センサで感知検出する回転数検出構造を特徴としている。

尚、密封蓋４１は、ステンレス鋼板等の金属板にプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施して形成するか、合成樹脂により形成されている。

次に図５は、独立式の懸架装置に支持する駆動輪（ＦＦ車の前輪、ＦＲ車及びＲＲ車の後輪、４ＷＤ車の全輪）用の自動車用ハブユニットの一例を示している。

外輪相当部材である外輪１は、外周面に形成した取付部２により、懸架装置に支持固定されて、使用時にも回転しない。このような固定側軌道輪である外輪１の内径側には、回転側軌道輪となる内輪相当部材３ｂを、この外輪１と同心に設け、使用時にこの内輪相当部材３ｂが回転するようにしている。この内輪相当部材３ｂは、ハブ４ｂと、内輪５とからなる。このうちのハブ４ｂの中心部にはスプライン孔６を、外端（車両への組み付け時に幅方向外側になる端を言い、図５の左端部外周面）には取付フランジ７を、それぞれ形成している。車両への組み付け時に上記スプライン孔６には、図示しない等速ジョイントに付属したスプライン軸を挿入し、上記取付フランジ７には車輪を固定する。また、このハブ４ｂの内端部に設けた円筒部３１の先端部を径方向外方に塑性変形させてかしめ部３２を形成し、このかしめ部３２により上記ハブ４ｂと共に内輪相当部材３ｂを構成する内輪５を抑え付けている。

また、上記外輪１の内周面に複列の外輪軌道８、８を、上記ハブ４ｂの中間部外周面と上記内輪５の外周面とに内輪軌道９、９を、それぞれ形成している。そして、これら各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との間に転動体１０、１０を、それぞれ複数個ずつ設けて、上記外輪１の内側での内輪相当部材３の回転を自在としている。尚、上記各転動体１０、１０は、それぞれ保持器１１、１１により、転動自在に保持している。更に、上記外輪１の内端部円周面と上記内輪５の内端部外周面との間、並びに、この外輪１の外端部内周面と上記ハブ４ｂの中間部外周面との間に、それぞれシール装置１２ａ、１２ｂを設け、上記外輪１の内周面と上記内輪相当部材３の外周面との間で、上記各転動体１０、１０を設置し、更に、各転動体１０、１０と各外輪軌道８、８と内輪軌道９、９との潤滑のためにグリースを充填した空間１３の両端開口を塞いでいる。ここで、図１と異なる点は、磁気エンコーダ１４をシール装置１２ａと一体化するのではなく、内輪相当部材３ｂの内輪軌道９を形成した外周面のもう一方の内輪軌道９を形成した内輪５側、即ち内輪軌道９、９間の外周面に円筒状の磁気エンコーダ１４を固定し、磁気エンコーダ１４からの磁性パルスを、近接配備した回転数検出センサ１５で感知検出する回転数検出構造を特徴としている。

次に、磁気エンコーダ１４について、図６及び図７を用いてその構造を詳細に説明する。まず、図６に示す磁気エンコーダ１４は円筒状の取付け板２０６と、弾性磁性材料からなる磁石部１２０とから構成されている。このうちの取付け板２０６は、強磁性を有する鋼板に、やはりプレス加工等の打ち抜き加工並びに塑性加工を施す事により形成している。このような取付け板２０６は、上記転がり軸受を構成する内輪相当部材３ｂの内輪軌道９を形成した外周面のもう一方の内輪軌道９を形成した内輪５側、即ち内輪軌道９、９間の外周面に外嵌固定自在としている。磁石部１２０は、接着剤により取付け板２０６の外周面に接合されている。さらに、前記エンコーダ１４は、図７に示すように円周方向に多極に磁化されている。

上記に挙げた各磁気エンコーダ１４の磁石部１２０は、磁性体粉と、バインダである熱硬化性樹脂とを混合してなる成形材料を所定形状に成形したものである。熱硬化性樹脂の多くは接着剤としても使用され、また、硬化時に架橋反応を伴うため、ゴムをバインダに用いた場合と同様に、成形と同時に取付け板１０６，２０６と接着固定が可能となる。また、熱硬化性樹脂のプレポリマーは、ゴムや熱可塑性樹脂の数平均分子量が凡そ１００００以上であるのに対して数百程度と分子量が小さい。従って、プレポリマーの溶融時の粘度がゴムや熱可塑性樹脂の溶融粘度よりも低く抑えられるため、生産性に優れる射出成形が可能になる。また、成形材料の流動性は磁性体粉の量が高まるほど低下するが、プレポリマーの溶融粘度が低いため、磁性粉体濃度を上げても成形に支障が少なくなり、得られる磁石部１２０は磁気特性に優れたものとなる。更に、成形加工時に磁場内で成形することで、平板タイプではリング状磁石の厚み方向に磁区配向（アキシャル異方性）、円筒タイプでは円筒状磁石の径方向に磁区配向（ラジアル異方性）させることができ、磁気エンコーダ１４の磁束密度を向上させることも可能となる。尚、このような磁化成形方法としては、成形材料をロール圧延時に機械的に配向させるたり、射出成形やトランスファー成形時に流動配向させたり、磁場内で射出成形やトランスファー成形を行なう。

熱硬化性樹脂の種類には制限がなく、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フェノールアルキッド樹脂、シリコーン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ビスマレイミドトリアジンに代表される熱硬化性ポリイミド樹脂等を例示することができるが、より好適には、接着性、加工性及び耐熱性の点で、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が好ましい。フェノール樹脂としてはレゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂の何れを用いてもよい。次に、エポキシ樹脂としてはグリシジルエーテルタイプ、グリシジルアミンタイプ、グリシジルエステルタイプ、オレフィン酸化（脂環式）タイプの何れを用いてもよい。

前記熱硬化性樹脂の分子量としては、数平均分子で３００〜１０００が好ましい。３００以下では硬化物の靭性が低下して磁石部１２０が脆く、破損しやすくなり、１０００以上では樹脂の溶融粘度が高すぎるために流動性が悪くなり、磁性粉体を高充填した場合に、成形加工が困難になりやすい。

本発明の磁気エンコーダの磁性体粉としては、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−鉄等の希土類磁石からなる粉末または粒子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混入させたものであってもよい。

磁性体粉の添加量としては、成形材料全体の３０〜９０体積％とする。磁性体粉の含有量が３０体積％未満の場合は、磁気特性が劣るとともに、細かいピッチで円周方向に多極磁化させるのが困難になり、好ましくない。それに対して、磁性体粉の含有量が９０体積％を越える場合は、バインダが少なくなりすぎて、磁石部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。より好ましい範囲としては、５０〜８０体積％の範囲である。

また、磁石部１２０の磁気特性としては、最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）で１．３〜１５ＭＧＯｅ、より好ましくは１．８〜１２ＭＧＯｅの範囲である。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、回転数を検知するためにセンサとの距離をかなり接近させて配設する必要があり、実用性が低い。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ともに、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、尚且つ成形性も悪く実用性が低い。

成形材料には、必要に応じて架橋系薬剤やガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミック繊維等の補強性充填材、従来から公知の熱安定剤、補強剤、エラストマー、カップリング剤、顔料、染料、離型剤、加工助剤等の配合剤を必要に応じて適宜添加配合できる。

成形材料を得るための方法は特に限定されないが、熱硬化性樹脂と各種添加剤と磁性体粉を、混練ロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、単軸または２軸押出し機等の従来から公知の混練り装置を用いて均一に混練りすることが可能である。

取付け板１０６，２０６の材質としては、磁石部１２０の磁気特性を低下させず、尚且つ使用環境を考慮すると、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等）等の磁性材料が最も好ましい。

また、磁石部１２０の線膨張係数は、０．５×１０^−５以上で３．０×１０^−５以下が好ましい。なぜならば、取付け板１０６，２０６を形成するステンレス鋼の線膨張係数が、１．０〜１．５×１０^−５の範囲にあるため、磁石部１２０の線膨張係数が０．５×１０^−５より小さい場合、もしくは３×１０^−５より大きい場合、温度変化が激しい環境では磁石部１２０と取付け板１０６，２０６との線膨張率の差異により、磁性材料に大きな熱応力が発生し、磁石部１２０に亀裂が生じたり、磁石部１２０と接着剤層、あるいは取付け板１０６，２０６と接着剤層との間に剥離が生じる可能性がある。

磁石部１２０と取付け板１０６，２０６との接合は、従来と同様に接着剤により行う。その際、成形加工時に金型内で磁石部１２０の成形と接着とを同時に行ってもよいし、成形材料を所定形状に成形して得た成形体を、取付け板１０６，２０６と接着剤により接合してもよいが、前者の方法が生産性の点で好ましい。その場合、予め接着剤を塗布し、焼き付けた取付け板１０６．２０６を金型内に挿入し、そこへ成形材料を供給して加圧しながら加熱することで、磁石部１２０の成形と同時に取付け板１０６．２０６への接着固定が行われる。

尚、接着剤としては、１液または２液のエポキシ系接着剤でも良いが、従来からゴムの加硫接着に用いられているフェノール系の接着剤を好適に使用することができる。また、成形材料の成形方法も特に限定されないが、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の公知の熱硬化性樹脂成形方法を採ることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を更に説明する。但し、本発明は実施例により何ら制限されるものではない。

（実施例１〜２、比較例１〜３）
実験は、実施例、比較例ともに磁気エンコーダとして図２及び図３に示すものと同一形状としている。

実施例、比較例ともに磁性体粉としてストロンチウムフェライトを表１に示す割合で含有し、バインダとしては、表１に示すように実施例１はフェノール樹脂、実施例２はエポキシ樹脂、比較例１はニトリルゴム、比較例２及び比較例３はナイロン１２を使用した。取付け板は、板厚０．６ｍｍのＳＵＳ４３０を内径側円筒部の内径６０ｍｍ、外側円輪部の外径を７２ｍｍ、内径側円筒部の軸方向長さを５．５ｍｍとした、断面Ｌ字形で円環状とした。また、磁石部の形状は内径６１ｍｍ、外径７２ｍｍで厚さを０．８ｍｍとした。

実施例１、実施例２の成形材料の調製は、それぞれ表１に示す割合となるようにバインダと磁性体粉とを配合して均一混合した後、ロールにて均一に加熱混練してシート状にし、冷却後破砕機で粉砕しグラニュール状とした。比較例１の成形材料の調製は、それぞれ表１に示す割合となるようにバインダと磁性体粉とを配合して均一混合した後、ロールにて均一に加熱混練した。比較例２、比較例３のナイロン１２をバインダとした成形材料の調製は、２軸押出機を用いて行った。

そして、実施例１では、射出成形により、予めフェノール系接着材を塗布して焼き付けた取付け板をインサートとし、成形材料の成形と同時に接着固定して磁気エンコーダを得た。実施例２では、トランスファー成形により、予めフェノール系接着材を塗布して焼き付けた取付け板をインサートとし、成形材料の成形と同時に接着固定した。比較例１では、圧縮成形により、予めフェノール系接着材を塗布して焼き付けた取付け板をインサートとし、成形材料の成形と同時に接着固定した。比較例２では、射出成形により、予めフェノール系接着材を塗布して焼き付けた取付け板をインサートとし、成形材料の成形と同時に接着固定した。比較例３では、射出成形により成形材料からなるシートを成形し、リング状に打ち抜いたものを、一液エポキシ接着材を塗布した取付け板と重ね合わせ、１２０℃で６０分間、加圧しながら接着固定した。尚、実施例及び比較例に使用した接着材は、フェノール系接着材として東洋化学研究所社製のメタロックＮ−１５を用い、一液エポキシ接着材はスリーボンド社製のＴＢ２０６８Ｋを用いた。また、比較例１のニトリルゴムをバインダに用いた成形材料は、磁性体粉の高充填を試みたが、加工性が非常に低下するため磁性体粉の高充填が不可能であった。

実験はまず、得られた実施例、比較例の磁石エンコーダを多極（９６極）に着磁した後に、エアギャップを１ｍｍに設定し、その磁束密度を測定した。結果を表１に示す。

次に得られた各磁気エンコーダを、長期間使用された後に、温度変化の激しい状況に曝されたことを想定し、１２０℃の恒温槽に５００時間、放置した後、エタック製熱衝撃試験機ＮＴ−５１０を用い、１２０℃で３０分間保持した後に−４０℃で３０分間保持することを１サイクルとし、１０００サイクルまでの熱衝撃試験を行ない、弾性磁性材の亀裂の有無と接着部の剥離とを確認した。結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、実施例１、２は、磁性体粉を高濃度に添加しているため、磁束密度が大きいととも、磁石部の線膨張係数を取付け板である金属に近い値とすることができるため、磁石部及び接着部が破損することがない。また、成形加工時に成形と同時に磁石部と取付け板とを強固に接着固定できるため、生産性が良好である。

比較例１のように、ゴムをバインダに用いた場合、成形加工時に成形と同時に磁石部と取付け板とを強固に接着固定できるため生産性が良好であるが、ゴムの溶融粘度が大きいため、磁性体粉を高濃度に添加できず、磁束密度が小さくなった。比較例２の熱可塑性樹脂をバインダに用いた場合、接着強度に劣り、熱衝撃試験後に接着部の剥離を生じていた。比較例３の熱可塑性樹脂をバインダに用い、一旦所望の形状に成形し、取付け板と別途接着した場合、磁気特性の低下や剥離の問題は無いものの、工程数が多く製造コストが嵩むこととなる。

車輪用軸受の一例を示す断面図である。 磁気エンコーダ付きシール装置を示す拡大図である。 磁気エンコーダを示す模式図である。 車輪用軸受の他の例を示す断面図である。 車輪用軸受の更に他の例を示す断面図である。 磁気エンコーダの一部分を示す断面図である。 磁気エンコーダを示す斜視図である。

符号の説明

１ 外輪
３ 内輪相当部材
４ ハブ
５ 内輪
１０ 転動体
１１ 保持器
１２ａ 磁気エンコーダ付きシール装置
１４ 磁気エンコーダ
１０６ 取付け板
１０７ 弾性部材
１２０ 磁石部
２０６ 取付け板

Claims (3)

1. 磁性体粉と該磁性体粉のバインダとを含む磁性材料を円環状に形成し、円周方向に多極磁化させてなる磁気エンコーダであって、
   前記バインダが、熱硬化性樹脂であり、かつ、磁石部全体の１０〜７０体積％を占めることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. Ａ）磁性体粉と、熱硬化性樹脂とを、前記熱硬化性樹脂が磁石部全体の１０〜７０体積％を占める配合比にて混合して成形材料を調製する工程と、
   Ｂ）前記成形材料を、取付け板または取付け部材をコアとする射出成形を行い、前記成形材料からなる磁石部の成形と同時に前記磁石部と前記取付け板または取付け部材とを接合する工程と、
   Ｃ）前記磁石部を円周方向に多極磁化する工程と、
   を含むことを特徴とする磁気エンコーダの製造方法。
3. 固定輪と、回転輪と、前記固定輪及び前記回転輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、かつ、請求項１記載の磁気エンコーダが前記回転輪に固定されていることを特徴とする車輪用軸受。
   
   
   

Images