JP2008116232A - 磁気エンコーダおよび転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】多極磁石の脱落を防止した磁気エンコーダを提供する。
【解決手段】磁気エンコーダ１６は、周方向に交互に磁極が配置されるプラスチック製の多極磁石２３と、多極磁石２３を保持するスリンガ２４と、円板状であって、その中央に貫通孔を有し、外径側の端部４５が軸方向に折り曲げられており、スリンガ２４からの多極磁石２３の脱落を防止する取付けカバー４１とを含む。スリンガ２４は、多極磁石２３の内方側に位置する面２９ａとフランジ２８ｂの外方側に位置する面２８ｄとを接するようにして保持する。取付けカバー４１は、平板部４２の内方側に位置する面４６と多極磁石２３の外方側に位置する面２９ｂとを接触させ、外径側の端部４５を内径側へ折り曲げて、フランジ２８ｂの外径側の端部２８ｃに引掛けるようにして配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁気エンコーダおよび転がり軸受に関し、特に、回転軸を支持する転がり軸受に備えられる磁気エンコーダおよびこのような磁気エンコーダを備える転がり軸受に関するものである。

従来、自動車のＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ Ｂｒａｋｅ Ｓｙｓｔｅｍ）装置に使用される軸受として、磁気エンコーダを備えたシール付きの転がり軸受がある。このような転がり軸受は、例えば、特開２００１−２５５３３７号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、回転数や回転方向を検出する回転検出装置は、磁気エンコーダと回転センサ（回転数検出センサー）とから構成される。磁気エンコーダは、周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、これを支持する芯金（スリンガー）とからなる。回転センサは、回転軸と共に回転する磁気エンコーダの交互に配置される磁極を検出する。このようにして、回転検出装置は、回転数等を検出している。
特開２００１−２５５３３７号公報（段落番号０００２〜０００３、図２）

ここで、従来における磁気エンコーダを備えたシール付き転がり軸受の基本的な構成について、簡単に説明する。図６は、従来における磁気エンコーダを備えたシール付きの転がり軸受の一部を示す断面図である。図６を参照して、転がり軸受１０１は、外輪１０２と、内輪１０３と、玉１０４と、玉１０４を保持する保持器１０５と、軸受内部を密封するシール１０６と、回転数等を検出するための磁気エンコーダ１０７とを含む。磁気エンコーダ１０７は、内輪１０３に固定されたスリンガ１０８と、スリンガ１０８の外方側に取付けられた多極磁石１０９とを含む。多極磁石１０９とスリンガ１０８は、それぞれの接触面１１０ａ、１１０ｂにおいて、接着剤によって接着されている。このようにして、多極磁石１０９は、スリンガ１０８に保持されている。

従来の磁気エンコーダとしては、磁性粉としてフェライトを使用し、フェライトを結着するバインダとしてゴムを使用するゴム製の多極磁石を使用するのが、一般的であった。ここで、磁気特性の優れた希土類系の磁性粉を、フェライトの代替として使用することにより、回転数を高精度に検出することが可能になる。このような希土類系磁性粉を結着するバインダには、プラスチックが使用される。このようなプラスチック製の多極磁石は、磁気エンコーダとして好適である。

しかし、プラスチック製の多極磁石は、接着剤との接着強度が低い。したがって、図６に示すような構成の磁気エンコーダに含まれる場合、多極磁石がスリンガから脱落する恐れがある。特に、自動車用の転がり軸受など、泥水や塩水、高低温等の苛酷な環境で使用される転がり軸受に備えられる場合には、その傾向は顕著である。

この発明の目的は、多極磁石の脱落を防止した磁気エンコーダを提供することである。

この発明の他の目的は、破損の恐れを低減した転がり軸受を提供することである。

この発明に係る磁気エンコーダは、円板状であって、その中央に貫通孔を有し、周方向に交互に磁極が配置されるプラスチック製の多極磁石と、円筒部と、円筒部の一方の端部から外径側に延びるフランジとを備え、多極磁石を保持するスリンガと、円板状であって、その中央に貫通孔を有し、外径側の端部が軸方向に折り曲げられており、スリンガへ多極磁石を固定する取付けカバーとを含む。スリンガは、多極磁石の一方の面とフランジの一方の面とを接するようにして保持する。取付けカバーは、円板状部材の一方の面と多極磁石の他方の面とを接触させ、軸方向に折り曲げられた外径側の端部を内径側へ折り曲げて、フランジの外径側の端部に引掛けるようにして配置される。

このように構成することにより、取付けカバーによって、スリンガへ多極磁石を確実に固定することができ、スリンガが多極磁石を保持する保持状態を適切に維持することができる。この場合、接着剤等を利用した保持ではないため、プラスチック製の多極磁石であっても、確実に固定することができ、保持力が弱まることはない。

好ましくは、取付けカバーの外径側の端部は、内径側に加締められている。こうすることにより、より確実に多極磁石を固定することができる。

さらに好ましくは、取付けカバーの材質は、非磁性の金属である。こうすることにより、取付けカバーの剛性を高め、より確実に多極磁石を固定することができる。また、多極磁石から発する磁力を阻害することがないため、検出感度が良好になる。

さらに好ましくは、取付けカバーの厚みは、０．１〜１．０ｍｍである。こうすることにより、適切に、取付けカバーによって多極磁石を固定することができる。

さらに好ましくは、軸方向に折り曲げられた外径側の端部には、周方向の複数の箇所に、軸方向に延びる切り欠きが設けられている。こうすることにより、容易に、端部を内径側に折り曲げることができる。

さらに好ましくは、多極磁石は、プラスチックと磁性粉との混合物をＳ極およびＮ極に着磁し、Ｓ極およびＮ極を周方向に交互に配置したものである。このような多極磁石は、効率的に磁力を検出することができる。なお、このプラスチックは熱可塑性樹脂のものでもよく、熱硬化性樹脂のものでもよい。

この発明の他の局面においては、転がり軸受は、上記したいずれかの磁気エンコーダを含む。このような転がり軸受は、多極磁石の脱落を防止した磁気エンコーダを含むため、破損の恐れが少ない。

この発明によれば、取付けカバーによって、スリンガへ多極磁石を確実に固定することができ、スリンガが多極磁石を保持する保持状態を適切に維持することができる。この場合、接着剤等を利用した保持ではないため、プラスチック製の多極磁石であっても、確実に固定することができ、保持力が弱まることはない。

また、このような転がり軸受は、多極磁石の脱落を防止した磁気エンコーダを含むため、破損の恐れが少ない。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受の一部を示す断面図である。図１を参照して、転がり軸受１１は、回転軸（図示せず）を支持する。転がり軸受１１は、転動体としての玉１２と、玉１２の内径側に配置される内方部材１３と、玉１２の外径側に配置される外方部材１４と、玉１２を保持する保持器１５と、回転軸の回転数等を検出するための磁気エンコーダ１６と、軸受内部を密封するためのシール１７とを含む。内方部材１３は、回転軸に固定されており、回転軸と共に回転する。一方、外方部材１４は、ハウジング（図示せず）に固定されている。玉１２は、回転軸の回転時において、内方部材１３および外方部材１４に設けられた軌道面１８ａ、１８ｂ上を転動する。

シール１７は、剛性を有する芯金３１と、弾性を有する弾性部材３２とを含む。芯金３１は、外方部材１４に取付けられ、固定されている。弾性部材３２は、芯金３１の一部を覆うように構成されている。弾性部材３２は、後述する磁気エンコーダ１６に含まれるスリンガ２４と適当な圧力で、複数の箇所において接触している。このようにして、転がり軸受１１の内部１９を密封する。こうすることにより、内部１９に封入された潤滑油の漏れの防止や、転がり軸受１１の内部１９内への異物の混入の防止を図っている。

回転軸の回転数等を検出する回転検出装置２１は、転がり軸受１１に含まれる磁気エンコーダ１６と、回転センサ２２とを含む。磁気エンコーダ１６と回転センサ２２は、互いに対向する位置に設けられている。回転センサ２２は、例えば、外方部材１４等と共にハウジングに取付けられ、固定されている。磁気エンコーダ１６は、周方向に交互に磁極が配置された多極磁石２３と、多極磁石２３を保持するスリンガ２４と、スリンガ２４へ多極磁石２３を固定する取付けカバー４１とを含む。

スリンガ２４に保持された多極磁石２３は、回転軸の回転に伴って、内方部材１３と共に回転する。このとき、軸方向外側に配置され、多極磁石２３に対向する位置に設けられた回転センサ２２の検出部２５により、多極磁石２３のＮ極およびＳ極の磁力の変化を読取る。このようにして、回転検出装置２１は、回転軸の回転数等を検出する。

ここで、磁気エンコーダ１６を構成する各部材について説明する。まず、多極磁石２３の構成について説明する。図２は、多極磁石２３の構成を示す概念図である。図１および図２を参照して、多極磁石２３は、円板状の部材であり、その中央に貫通孔を有する。多極磁石２３は、周方向において多極に磁化されており、ＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ Ｃｉｒｃｌｅ Ｄｉａｍｅｔｅｒ：ピッチ円直径）２６上において、Ｎ極２７ａおよびＳ極２７ｂを交互に配置するように構成されている。また、多極磁石２３の外径側の端部３０は、内方側に折り曲げられ、鍵状となっている。

多極磁石２３は、希土類系の磁性粉に、バインダとしてプラスチックを用いたプラスチック製の磁石である。希土類系の磁性粉は、例えば、サマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉、ネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉が挙げられる。このような希土類系の磁性粉により、効率的に磁力を検出することができる多極磁石２３を得ることができる。

さらに、磁性粉は、上記した材料の組合せであってもよい。具体的には、磁性粉は、サマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とを混合したものが挙げられる。

このように多極磁石２３は、プラスチックと磁性粉との混合物をＳ極およびＮ極に着磁し、Ｓ極およびＮ極を周方向に交互に配置したものである。このような多極磁石２３は、効率的に磁力を検出することができる。なお、このプラスチックは熱可塑性樹脂のものでもよく、熱硬化性樹脂のものでもよい。

次に、スリンガ２４の構成について説明する。スリンガ２４は、円筒部２８ａと、円筒部２８ａの一方の端部から外径側に延びるフランジ２８ｂとを含み、その断面が略Ｌ字状である。スリンガ２４は、金属製である。スリンガ２４は、円筒部２８ａの内径面を内方部材１３の外径面に圧入するようにして、内方部材１３に固定される。

次に、取付けカバー４１の構成について説明する。図３は、磁気エンコーダ１６に取付ける前の取付けカバー４１の一部を示す斜視図である。図１および図３を参照して、取付けカバー４１は、円板状の部材であって、円板状を構成する平板部４２の中央に、貫通孔４３を有する。貫通孔４３の径方向の寸法は、多極磁石２３の貫通孔の内径寸法よりも大きい。また、平板部４２の外径側には、軸方向に折り曲げられた外径側の端部４５により形成される鍔部４４が設けられている。鍔部４４は、周方向に連なっている。鍔部４４の軸方向の端部４５は、内径側に折り曲げたり、加締めることが可能である。

次に、多極磁石２３とスリンガ２４と取付けカバー４１との配置状態について説明する。多極磁石２３は、スリンガ２４に取付けられている。具体的には、多極磁石２３のうち、内方側に位置する面２９ａと、スリンガ２４のうち、外方側に位置する面２８ｄとが接するように取付けられる。この場合、多極磁石２３の外径側に設けられた鍵状の端部３０を、スリンガ２４の外径側の端部２８ｃに係合させるようにして取付ける。

取付けカバー４１は、多極磁石２３とスリンガ２４とを外径側から挟み込むように取付けられている。具体的には、取付けカバー４１のうち、円板状である平板部４２の内方側に位置する面４６と、多極磁石２３のうち、外方側に位置する面２９ｂの一部とを接触させるように取付けられる。このとき、鍔部４４は、多極磁石２３およびスリンガ２４の外径側に位置するように配置される。ここで、端部４５は、内径側に折り曲げられ、多極磁石２３の外径側の端部３０を介して、スリンガ２４の外径側の端部２８ｃに引掛けるようにして配置される。また、端部４５は、内径側に加締められている。

このように構成することにより、取付けカバー４１によって、スリンガ２４へ多極磁石２３を確実に固定することができ、スリンガ２４が多極磁石２３を保持する保持状態を適切に維持することができる。すなわち、多極磁石２３が軸受外側に脱落しようとしても、面４６が面２９ｂと接触し、端部４５がスリンガ２４に引掛っているため、多極磁石２３の脱落を防止することができる。この場合、接着剤等を利用した接着による保持ではないため、プラスチック製の多極磁石２３であっても、確実に多極磁石２３を固定することができ、保持力が弱まることはない。その結果、スリンガ２４からの多極磁石２３の脱落を防止することができる。また、このような磁気エンコーダ１６を含む転がり軸受１１は、多極磁石２３の脱落が防止されているため、破損の恐れが少ない。

ここで、取付けカバー４１は、非磁性の金属製であることが好ましい。こうすることにより、取付けカバー４１の剛性を高め、より確実に多極磁石２３を固定することができる。また、多極磁石から発する磁力を阻害することがないため、検出感度が良好になる。なお、材質としては、ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ）等の非磁性のステンレス鋼が好ましい。

また、取付けカバー４１の厚みは、０．１〜１．０ｍｍであることが好ましく、さらには、０．３〜１．０ｍｍであることが好ましい。０．１ｍｍよりも薄いと、取付けカバー４１の剛性を確保することが困難となり、また、加締め等により変形してしまう恐れがあるためである。また、１．０ｍｍよりも厚いと、加締め等が困難となり、また、スリンガ２４の変形を招くためである。

なお、取付けカバー４１の鍔部４４は、周方向に連なっていなくともよい。図４は、この場合における取付けカバーの一部を示す斜視図である。図４を参照して、取付けカバー５１は、平板部５２と、貫通孔５３と、外径側の端部が軸方向に折り曲げられて形成される鍔部５４とを含む。ここで、鍔部５４の周方向の複数の箇所には、切り欠き５５が設けられている。この切り欠き５５間に位置する複数の爪部５６を折り曲げ、スリンガ２４に引掛るようにする。爪部５６は、周方向に連なっていないため、容易に、内径側に折り曲げ、かつ、端部を加締めることができる。また、切り欠き５５を周方向に略等配に設け、このような爪部５６を周方向に偏りなく位置させることにより、多極磁石２３をより適切に保持することができる。

このような磁気エンコーダを含む転がり軸受は、自動車用の車軸の支持構造に備えられる。図５は、車軸支持構造を示す概略断面図である。図５を参照して、車軸支持構造６１は、車軸（図示せず）と共に回転するハブ輪６２と、車軸を支持する転がり軸受７１とを含む。ハブ輪６２のフランジ６４は、ボルト６３によって車輪（図示せず）に固定されている。転がり軸受７１は、複列アンギュラ玉軸受であり、複列に配置される玉７２と、内輪７３と、外輪７４と、保持器７５と、シール７６と、磁気エンコーダ（図示せず）とを含む。

内輪７３はハブ輪６２に固定されてハブ輪６２と共に内方部材を構成し、車軸の回転と共に回転する。外輪７４は、外径側に配置されるハウジング（図示せず）に固定され、外方部材を構成する。また、シール７６には、多極磁石およびスリンガを含む磁気エンコーダが含まれており、回転センサ７７により、回転数を検出することができる。磁気エンコーダは、多極磁石と、スリンガと、上記した構成の取付けカバーとを含む。

このように、車軸支持構造６１は構成されている。このような車軸支持構造６１は、磁気エンコーダに含まれる取付けカバーによって、多極磁石を確実に固定して保持し、多極磁石のスリンガからの脱落を防止することができるため、車軸の回転数等を確実に検出することができる。

なお、上記の実施の形態においては、平板部の内方側に位置する面は、多極磁石の外方側に位置する面の一部と接するように取付けられていたが、これに限らず、取付けカバーの貫通孔の内径寸法を小さくして、平板部の内方側に位置する面が多極磁石の外方側に位置する面の全部と接するよう構成してもよい。こうすることにより、接触面積を増やして、より確実に脱落を防止することができる。

また、取付けカバーと外方部材との間の隙間を小さくして、その間にラビリンス構造を設けることにしてもよい。こうすることにより、転がり軸受の密封性をさらに高めることができる。

なお、上記の実施の形態においては、磁性粉は希土類系の磁性粉を使用したが、これに限らず、他の磁性粉であってもよい。

また、上記の実施の形態においては、転動体として玉を使用した場合について説明したが、転動体として、円筒ころを使用した場合についても適用される。さらに、シールを含まないタイプの転がり軸受や、外輪、内輪等の軌道輪を含む転がり軸受についても適用される。

なお、上記した磁気エンコーダは、転がり軸受に含まれることにしたが、これに限らず、滑り軸受に含まれることにしてもよい。さらに、回転軸等に限らず、他の回転部材の回転数等を検出する際にも適用され、検出センサと共に、回転部材の回転数等を検出する回転検出装置を構成することにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明に係る磁気エンコーダは、自動車用の転がり軸受等に有効に利用される。

この発明に係る転がり軸受についても、自動車用等に有効に利用される。

この発明の一実施形態に係る転がり軸受の一部を示す断面図である。 多極磁石の構成を示す概念図である。 磁気エンコーダに含まれる取付けカバーの一部を示す斜視図である。 鍔部に切り欠きを設けた取付けカバーの一部を示す斜視図である。 この発明の一実施形態に係る転がり軸受を含む車軸支持構造を示す概略断面図である。 従来における転がり軸受の一部を示す断面図である。

符号の説明

１１，７１ 転がり軸受、１２，７２ 玉、１３ 内方部材、１４ 外方部材、１５，７５ 保持器、１６ 磁気エンコーダ、１７，７６ シール、１８ａ，１８ｂ 軌道面、１９ 内部、２１ 回転検出装置、２２，７７ 回転センサ、２３ 多極磁石、２４ スリンガ、２５ 検出部、２６ ＰＣＤ、２７ａ Ｎ極、２７ｂ Ｓ極、２８ａ 円筒部、２８ｂ，６４ フランジ、２８ｃ，３０，４５ 端部、２８ｄ，２９ａ，２９ｂ，４６ 面、３１ 芯金、３２ 弾性部材、４１，５１ 取付けカバー、４２，５２ 平板部、４３，５３ 貫通孔、４４，５４ 鍔部、５５ 切り欠き、５６ 爪部、６１ 車軸支持構造、６２ ハブ輪、６３ ボルト、７３ 内輪、７４ 外輪。

Claims (7)

1. 円板状であって、その中央に貫通孔を有し、周方向に交互に磁極が配置されるプラスチック製の多極磁石と、
   円筒部と、前記円筒部の一方の端部から外径側に延びるフランジとを備え、前記多極磁石を保持するスリンガと、
   円板状であって、その中央に貫通孔を有し、外径側の端部が軸方向に折り曲げられており、前記スリンガへ前記多極磁石を固定する取付けカバーとを含む磁気エンコーダであって、
   前記スリンガは、前記多極磁石の一方の面と前記フランジの一方の面とを接するようにして保持し、
   前記取付けカバーは、円板状部材の一方の面と前記多極磁石の他方の面とを接触させ、軸方向に折り曲げられた外径側の端部を内径側へ折り曲げて、前記フランジの外径側の端部に引掛けるようにして配置される、磁気エンコーダ。
2. 前記取付けカバーの外径側の端部は、内径側に加締められている、請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記取付けカバーの材質は、非磁性の金属である、請求項１または２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記取付けカバーの厚みは、０．１〜１．０ｍｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
5. 軸方向に折り曲げられた外径側の端部には、周方向の複数の箇所に、軸方向に延びる切り欠きが設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
6. 前記多極磁石は、プラスチックと磁性粉との混合物をＳ極およびＮ極に着磁し、前記Ｓ極および前記Ｎ極を周方向に交互に配置したものである、請求項１〜５のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
7. 請求項１〜６のいずれかの磁気エンコーダを含む、転がり軸受。

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