JP2008139162A - Magnetic encoder and rolling bearing - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a magnetic encoder and a rolling bearing, and more particularly to a magnetic encoder provided in a rolling bearing that supports a rotating shaft and a rolling bearing including such a magnetic encoder.
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2005−221329号公報(特許文献1)や特開2006−90995号公報(特許文献2)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、磁気エンコーダとセンサとから構成される。磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、これを支持するスリンガとからなる。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。
上記した磁気エンコーダの多極磁石は磁性粉を含むが、生産性等の観点から磁性粉のバインダとして熱可塑性樹脂等のプラスチックを使用することが好ましい。磁気エンコーダをプラスチック製とした場合、射出成形によって成形することにより、大量生産が容易になり、生産性の面で有効である。 The multipolar magnet of the magnetic encoder described above contains magnetic powder, but it is preferable to use a plastic such as a thermoplastic resin as a binder for the magnetic powder from the viewpoint of productivity and the like. When the magnetic encoder is made of plastic, it is easy to mass-produce by molding by injection molding, which is effective in terms of productivity.
多極磁石の製造方法について簡単に説明する。まず、磁性粉と熱可塑性樹脂とを混練した磁石材料を準備する。そして、この磁石材料をディスクゲート方式によって射出成形し、多極磁石の外形形状を形成する。この場合、多極磁石に含まれる磁性粉が軸方向に配向するように磁場を印加し、金型に磁界を発生させながら射出成形を行う。その後、着磁ヨーク等によって着磁し、多極磁石を得る。 A method for manufacturing a multipolar magnet will be briefly described. First, a magnet material in which magnetic powder and a thermoplastic resin are kneaded is prepared. And this magnet material is injection-molded by a disk gate system, and the external shape of a multipolar magnet is formed. In this case, a magnetic field is applied so that the magnetic powder contained in the multipolar magnet is oriented in the axial direction, and injection molding is performed while generating a magnetic field in the mold. Thereafter, the magnet is magnetized by a magnetizing yoke or the like to obtain a multipolar magnet.
ここで、多極磁石に含まれる磁性粉の配向が不十分であると、成形後の着磁工程において、多極磁石に適切に着磁することができない。このような多極磁石を含む磁気エンコーダは、センサによって磁力を適切に検出することが困難となる。さらに、このような磁気エンコーダを備える転がり軸受は、回転数等を適切に検出することができない。 Here, if the orientation of the magnetic powder contained in the multipolar magnet is insufficient, the multipolar magnet cannot be appropriately magnetized in the magnetizing step after molding. In a magnetic encoder including such a multipolar magnet, it is difficult to properly detect the magnetic force by a sensor. Furthermore, a rolling bearing provided with such a magnetic encoder cannot appropriately detect the rotational speed or the like.
この発明の目的は、適切に磁力を検出可能な磁気エンコーダを提供することである。 An object of the present invention is to provide a magnetic encoder capable of appropriately detecting a magnetic force.
この発明の他の目的は、適切に回転数等を検出可能な転がり軸受を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a rolling bearing capable of appropriately detecting the rotational speed and the like.
この発明に係る磁気エンコーダは、周方向に交互に磁極が配置された環状の多極磁石と、多極磁石を保持するスリンガとを含む。多極磁石は、磁性粉と、樹脂とを含む。多極磁石は、外形形状を形成するキャビティを構成する左右の金型を含む金型部、キャビティ内に磁石材料を射出する射出部、金型部の外側に配置され射出部によりキャビティ内に磁石材料を射出する際に金型部に軸方向の磁界を発生させるコイル、およびコイルの外側に配置され左右の金型部に連結され磁性材料で構成される連結部とを備える多極磁石用磁場射出成形装置によって、射出成形時に軸方向に磁界を発生させながら製造される。 The magnetic encoder according to the present invention includes an annular multipolar magnet in which magnetic poles are alternately arranged in the circumferential direction, and a slinger that holds the multipolar magnet. The multipolar magnet includes magnetic powder and resin. The multi-pole magnet includes a mold part including left and right molds constituting a cavity forming an outer shape, an injection part for injecting a magnet material into the cavity, and a magnet placed inside the mold part and placed inside the cavity by the injection part. Magnetic field for a multipolar magnet comprising: a coil that generates an axial magnetic field in a mold part when injecting a material; and a coupling part that is arranged outside the coil and connected to left and right mold parts and made of a magnetic material Manufactured by an injection molding device while generating a magnetic field in the axial direction during injection molding.
このように構成することにより、連結部と左右の金型との間で、磁気ループを形成することができる。そうすると、キャビティ部分に軸方向の強い磁界を生じさせることができ、磁場射出成形の際に、多極磁石に含まれる磁性粉を軸方向に高度に配向させることができる。このように高度に配向された多極磁石は、後の着磁工程によって、適切に着磁することができる。したがって、このような多極磁石を含む磁気エンコーダは、適切に磁力を検出することができる。 With this configuration, a magnetic loop can be formed between the connecting portion and the left and right molds. Then, a strong magnetic field in the axial direction can be generated in the cavity portion, and the magnetic powder contained in the multipolar magnet can be highly oriented in the axial direction during magnetic field injection molding. Such highly oriented multipolar magnets can be appropriately magnetized by a subsequent magnetizing step. Therefore, the magnetic encoder including such a multipole magnet can appropriately detect the magnetic force.
好ましくは、樹脂は、熱可塑性樹脂である。こうすることにより、容易に磁場射出成形を行うことができる。 Preferably, the resin is a thermoplastic resin. By doing so, magnetic field injection molding can be easily performed.
さらに好ましくは、磁性粉は、フェライト系磁性粉である。こうすることにより、防食性を向上させることができる。 More preferably, the magnetic powder is a ferrite-based magnetic powder. By carrying out like this, anticorrosion property can be improved.
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、適切に磁力を検出することができる磁気エンコーダを備えるため、回転数等を適切に検出することができる。 In another aspect of the present invention, the rolling bearing includes any one of the magnetic encoders described above. Since such a rolling bearing includes a magnetic encoder that can appropriately detect the magnetic force, the number of rotations and the like can be appropriately detected.
この発明によると、連結部と左右の金型との間で、磁気ループを形成することができる。そうすると、キャビティ部分に軸方向の強い磁界を生じさせることができ、磁場射出成形の際に、多極磁石に含まれる磁性粉を軸方向に高度に配向させることができる。このように高度に配向された多極磁石は、後の着磁工程によって、適切に着磁することができる。したがって、このような多極磁石を含む磁気エンコーダは、適切に磁力を検出することができる。 According to this invention, a magnetic loop can be formed between the connecting portion and the left and right molds. Then, a strong magnetic field in the axial direction can be generated in the cavity portion, and the magnetic powder contained in the multipolar magnet can be highly oriented in the axial direction during magnetic field injection molding. Such highly oriented multipolar magnets can be appropriately magnetized by a subsequent magnetizing step. Therefore, the magnetic encoder including such a multipole magnet can appropriately detect the magnetic force.
また、このような転がり軸受は、適切に磁力を検出することができる磁気エンコーダを備えるため、回転数等を適切に検出することができる。 Moreover, since such a rolling bearing is provided with the magnetic encoder which can detect a magnetic force appropriately, it can detect rotation speed etc. appropriately.
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輪13と、玉12の外径側に配置される外輪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。内輪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、外輪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、内輪13および外輪14に設けられた軌道面18a、18b上を転動する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a part of a rolling bearing according to an embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1, the rolling bearing 11 supports a rotating shaft (not shown). The rolling bearing 11 includes a
シール17は、剛性を有する芯金31と、弾性を有するゴム部32とを含む。芯金31は、外輪14に取り付けられ、固定されている。ゴム部32は、芯金31の一部を覆うように構成されている。ゴム部32は後述するスリンガ24と適当な圧力で、複数の箇所において接触している。具体的には、シール17の内径側や軸受外部側に突出する複数のリップ部28a、28b、28cが、スリンガ24と接触している。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。
The
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、外輪14等と共にハウジングに取り付けられ、固定されている。
A
ここで、磁気エンコーダ16の構成について説明する。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を保持する金属製のスリンガ24とを含む。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、環状であり、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。
Here, the configuration of the magnetic encoder 16 will be described. The magnetic encoder 16 includes a
スリンガ24は、円筒部29aと、円筒部29aの一方端から外径側に延びるフランジ29bとを含む。スリンガ24の断面は、略L字状である。多極磁石23の外径側の端部30は、鍵状である。多極磁石23は、端部30をフランジ29bの最外径に位置する外径部29cに引掛けるようにして、スリンガ24に保持されている。
The
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、内輪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27aおよびS極27b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。
The
ここで、磁気エンコーダ16を構成する多極磁石23は、磁性粉と、バインダとしての熱可塑性樹脂とから構成される。このように構成することにより、後述する磁場射出成形によって、容易に磁気エンコーダ16を製造することができる。
Here, the
磁性を有する磁性粉は、バリウム系やストロンチウム系のフェライト粉であって、等方性のフェライト粉であってもよいし、異方性のフェライト粉であってもよい。このようなフェライト粉は、酸化しにくいため、磁気エンコーダ16の防食性を向上させることができる。また、フェライト粉のみでは磁力が不足する場合、サマリウム鉄系磁性粉やネオジウム鉄系磁性粉等の希土類系磁性粉をフェライト粉に混合してもよい。 The magnetic powder having magnetism is a barium-based or strontium-based ferrite powder, which may be an isotropic ferrite powder or an anisotropic ferrite powder. Since such ferrite powder is difficult to oxidize, the corrosion resistance of the magnetic encoder 16 can be improved. In addition, when the magnetic force is insufficient with only ferrite powder, rare earth magnetic powder such as samarium iron magnetic powder or neodymium iron magnetic powder may be mixed with ferrite powder.
また、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド12、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリフェニレンスルフィド等が好ましい。このような熱可塑性樹脂は、吸水性が乏しいため、塩水や泥水、雨水等、水分が多い環境下において、特に有効である。また、上記した熱可塑性樹脂からなる群から選択される1以上の化合物を含むように構成してもよい。
As the thermoplastic resin,
ここで、磁気エンコーダ16の製造方法について説明する。まず、2軸押出機や混練機等を用いて、磁性粉と溶融した熱可塑性樹脂とを混練し、磁性粉を熱可塑性樹脂に適当に分散させる。このようにして、多極磁石23の磁石材料を準備する。次に、この磁石材料を用い、上記した多極磁石23の形状となるよう磁場射出成形を行う。
Here, a manufacturing method of the magnetic encoder 16 will be described. First, using a twin screw extruder or a kneader, the magnetic powder and the molten thermoplastic resin are kneaded, and the magnetic powder is appropriately dispersed in the thermoplastic resin. Thus, the magnet material of the
図4は、この場合における磁場射出成形装置を示す模式図である。図5は、図4に示す磁場射出成形装置の要部を示す拡大断面図である。図6は、図5中のVIで示す部分の拡大図である。図4、図5および図6を参照して、磁場射出成形装置の構成について説明する。磁場射出成形装置61は、多極磁石23の外形形状を形成する金型部62と、磁石材料を金型部62のキャビティ75内に射出する射出部63と、金型部62に軸方向の磁界を発生させるコイル71とを備える。金型部62および射出部63は、土台部64上に設置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the magnetic field injection molding apparatus in this case. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the magnetic field injection molding apparatus shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged view of a portion indicated by VI in FIG. The configuration of the magnetic field injection molding apparatus will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. The magnetic field
金型部62は、土台部64に固定された固定部65、66と、固定部65、66間を図4中の矢印Aの方向またはその逆の方向に移動可能な可動部67とを含む。図中において、可動部67は固定部66の左側に配置される。すなわち、金型部62は、左側に可動部67、右側に固定部66を含む。なお、金型部62は、磁性材料によって構成されていることが好ましい。
The
可動部67および固定部66には、それぞれ多極磁石23の外形形状を形成する可動側金型69、固定側金型70が設けられる。また、可動側金型69および固定側金型70の外側部分には、コイル71が配置される。このコイル71に通電することにより、金型部62に軸方向の磁界を発生させることができる。
The
また、磁場射出成形装置61は、固定部65、66および可動部67に連結される複数のタイバー68を備える。タイバー68は、コイル71の外側部分に配置される。
The magnetic field
可動側金型69および固定側金型70の間には、多極磁石23の外形形状に沿ったキャビティ75と、キャビティ75内への磁石材料の流れ込みを可能にするディスクゲート76が形成される。キャビティ75内には、上記した磁気エンコーダ16に含まれるスリンガ24を収容可能である。可動側金型69は、複数の分割金型72a、72b、72cから構成される。分割金型72a〜72cは、これらを支持する支持部73にそれぞれ取り付けられている。また、固定側金型70も同様に、複数の分割金型74a、74b、74cから構成される。
Between the
射出部63は、磁石材料をノズル77から射出し、ディスクゲート76を介してキャビティ75内に充填する。磁石材料を射出する際には、コイル71に通電して印加し、磁界を発生させる。この場合、スリンガ24をキャビティ75内に取り付けておくことにより、スリンガ24と一体化された多極磁石23を得ることができる。
The
ここで、上記したタイバー68は、磁性材料で構成されている。このように構成することにより、キャビティ75を構成する金型部62のうち、左右に配置される可動部67に含まれる可動側金型69および固定部66に含まれる固定側金型70とタイバー68との間で、図4中の矢印Bおよび矢印Cで示す磁気ループを構成することができる。そうすると、キャビティ75部分に軸方向の強い磁界を生じさせることができる。したがって、磁場射出成形の際に、多極磁石23に含まれる磁性粉を軸方向に高度に配向させることができる。この場合、発生する磁界に応じて、タイバー68の太さ等を調整することにより、漏洩磁束を最小にできるため、より効率的に磁気ループを構成することができる。
Here, the
磁石材料がキャビティ75内で固化後、脱磁を行う。その後、着磁ヨークによって多極磁石23を着磁し、所望の磁気エンコーダ16を得る。
After the magnet material is solidified in the
このような構成の多極磁石23を含む磁気エンコーダ16は、磁性粉が高度に配向しているため、後の着磁工程によって、適切に着磁することができる。したがって、このような多極磁石23を含む磁気エンコーダ16は、適切に磁力を検出することができる。また、このような磁気エンコーダ16を備える転がり軸受11は、回転数等を適切に検出することができる。
The magnetic encoder 16 including the
また、このような多極磁石23は、上記した熱可塑性樹脂を含んでいるため、塩水、泥水、雨水および融雪剤等に対して、劣化する恐れが少ない。したがって、このような多極磁石23を含む磁気エンコーダ16は、磁気特性の低下を防止することができる。
Moreover, since such a
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3は、車軸支持構造を示す概略断面図である。図3を参照して、車軸支持構造41は、車軸(図示せず)と共に回転するハブ輪42と、車軸を支持する転がり軸受51とを含む。ハブ輪42のフランジ44は、ボルト43によって車輪(図示せず)に固定されている。転がり軸受51は、複列アンギュラ玉軸受であり、複列に配置される玉52と、内輪53と、外輪54と、保持器55と、シール56と、磁気エンコーダ(図示せず)とを含む。
A rolling bearing including such a magnetic encoder is provided in a support structure for an automobile axle. FIG. 3 is a schematic sectional view showing an axle support structure. Referring to FIG. 3,
内輪53はハブ輪42に固定され、車軸の回転と共に回転する。外輪54は、外径側に配置されるハウジング(図示せず)に固定される。また、シール56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57により、回転数を検出することができる。
The
このように、車軸支持構造41は構成されている。このような車軸支持構造41は、磁気エンコーダに含まれる多極磁石のセンシングの感度が良好であるため、回転数等を適切に検出することができる。
Thus, the
なお、スリンガの形状は、断面が略L字状、または略Z字状であってもよい。さらに円筒部が周方向に連なっていなくてもよいし、部分的に切り欠きが設けられた舌片状であってもよい。 The slinger may have a substantially L-shaped cross section or a substantially Z-shaped cross section. Further, the cylindrical portion may not be continuous in the circumferential direction, or may be a tongue piece shape partially provided with a notch.
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、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等のころを使用した場合についても適用される。また、シールを含まないタイプの転がり軸受や、外輪または内輪を含まない転がり軸受についても適用される。 Moreover, in said embodiment, although the case where a ball was used as a rolling element was demonstrated, it applies, also when using rollers, such as a cylindrical roller, a needle roller, and a rod roller, as a rolling element. The present invention is also applied to a rolling bearing that does not include a seal, and a rolling bearing that does not include an outer ring or an inner ring.
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。 The magnetic encoder described above is included in the rolling bearing. However, the magnetic encoder is not limited to this and may be included in the sliding bearing. Furthermore, the present invention is not limited to the rotating shaft and the like, and may be applied when detecting the rotational speed or the like of another rotating member, and may constitute a rotation detecting device that detects the rotational speed or the like of the rotating member together with the detection sensor. .
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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the thing of embodiment shown in figure. Various modifications and variations can be made to the illustrated embodiment within the same range or equivalent range as the present invention.
この発明に係る磁気エンコーダおよび転がり軸受は、自動車用等、車軸用の転がり軸受等に、有効に利用される。 The magnetic encoder and the rolling bearing according to the present invention are effectively used for a rolling bearing for an axle such as an automobile.
11,51 転がり軸受、12,52 玉、13,53 内輪、14,54 外輪、15,55 保持器、16 磁気エンコーダ、17,56 シール、18a,18b 軌道面、19 内部、21 回転検出装置、22,57 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,28b,28c リップ部、29a、円筒部、29b,44 フランジ、29c 外径部、30 端部、31 芯金、32 ゴム部、41 車軸支持構造、42 ハブ輪、43 ボルト、61 磁場射出成形装置、62 金型部、63 射出部、64 土台部、65,66 固定部、67 可動部、68 タイバー、69 可動側金型、70 固定側金型、71 コイル、72a,72b,72c,74a,74b,74c 分割金型、73 支持部、75 キャビティ、76 ディスクゲート、77 ノズル。 11, 51 Rolling bearing, 12, 52 ball, 13, 53 Inner ring, 14, 54 Outer ring, 15, 55 Cage, 16 Magnetic encoder, 17, 56 Seal, 18a, 18b Track surface, 19 Inside, 21 Rotation detection device, 22, 57 Rotation sensor, 23 Multi-pole magnet, 24 Slinger, 25 Detector, 26 PCD, 27a N pole, 27b S pole, 28a, 28b, 28c Lip part, 29a, cylindrical part, 29b, 44 Flange, 29c Outer diameter Part, 30 end part, 31 cored bar, 32 rubber part, 41 axle support structure, 42 hub wheel, 43 bolt, 61 magnetic field injection molding device, 62 mold part, 63 injection part, 64 base part, 65, 66 fixing part , 67 Movable part, 68 Tie bar, 69 Movable side mold, 70 Fixed side mold, 71 Coil, 72a, 72b, 72c, 74a, 74b, 7 c mold blocks, 73 support, 75 cavity, 76 disk gate, 77 nozzles.
Claims (4)
前記多極磁石は、磁性粉と、樹脂とを含み、
前記多極磁石は、外形形状を形成するキャビティを構成する左右の金型を含む金型部、前記キャビティに前記磁石材料を射出する射出部、前記金型部の外側に配置され前記射出部により前記キャビティ内に前記磁石材料を射出する際に前記金型部に軸方向の磁界を発生させるコイル、および前記コイルの外側に配置され左右の前記金型部に連結され磁性材料で構成される連結部とを備える多極磁石用磁場射出成形装置によって、射出成形時に軸方向に磁界を発生させながら製造される、磁気エンコーダ。 A magnetic encoder including an annular multipole magnet in which magnetic poles are alternately arranged in a circumferential direction, and a slinger that holds the multipole magnet,
The multipolar magnet includes magnetic powder and resin,
The multipolar magnet includes a mold part including left and right molds that form a cavity forming an outer shape, an injection part that injects the magnet material into the cavity, and is disposed outside the mold part by the injection part. A coil that generates an axial magnetic field in the mold part when the magnet material is injected into the cavity, and a connection that is arranged outside the coil and connected to the left and right mold parts and is made of a magnetic material A magnetic encoder manufactured by generating a magnetic field in an axial direction during injection molding by a magnetic field injection molding device for a multipolar magnet including a portion.
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EP4321766A1 (en) * | 2022-08-08 | 2024-02-14 | Nakanishi Metal Works Co., Ltd. | Magnetic encoder and method of manufacturing magnetic encoder |
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