JP2009097997A - 磁気エンコーダおよび転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】適切に磁力を検出することができる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たゴム製の多極磁石２３を含む。多極磁石２３は、ゴム組成物、磁性粉および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムを、所定の方向に磁界をかけながら加熱圧縮成形することにより形成されている。多極磁石２３中の磁性粉の配向度は、０．８以上である。
【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、ゴム製の多極磁石を含む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、特開平６−２８１０１８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ゴム製の多極磁石と、これを保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。

ここで、上記した自動車用等に使用される場合、多極磁石と道路からの砂塵等の異物とが擦れあって、多極磁石の表面が摩耗してしまう恐れがある。そうすると、センサが多極磁石の磁極を適切に検出することができない。ここで、特開２００２−３３３０３３号公報（特許文献２）によると、磁気エンコーダの外方側に保護カバーを設けている。図９は、特許文献２に示す磁気エンコーダを示す断面図である。図９を参照して、玉軸受１０１は、外方部材１０２と、内方部材１０３と、転動体１０４と、軸受を密封するシール１０５と、内方部材１０３に取り付けられた磁気エンコーダ１０６とを備える。磁気エンコーダ１０６は、スリンガ１０７と、このスリンガ１０７によって保持される多極磁石１０８とを含む。また、玉軸受１０１は、多極磁石１０８を覆うように、多極磁石１０８の軸受外方側に取り付けられる保護カバー１０９を備える。この保護カバー１０９によって、異物との接触による多極磁石１０８の摩耗を低減することにしている。
特開平６−２８１０１８号公報 特開２００２−３３３０３３号公報

特許文献２のように多極磁石の外方側に保護カバーを取付けた場合、センサと多極磁石との間に保護カバーを設けるスペースが必要となり、センサと多極磁石とのギャップ（間隔）が大きくなってしまう。このように、センサと多極磁石との距離が長くなると、センサが多極磁石の磁気を適切に検出することができない恐れがある。

この発明の目的は、適切に磁力を検出することができる磁気エンコーダを提供することである。

この発明の他の目的は、回転数等を適切に検出することができる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、周方向に交互に磁極が配置されたゴム製の多極磁石を含む。多極磁石は、ゴム組成物、磁性粉および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムを、所定の方向に磁界をかけながら加熱圧縮成形することにより形成されている。多極磁石中の磁性粉の配向度は、０．８以上である。

未加硫の磁性ゴムを、磁界をかけながら加熱圧縮成形して形成され、多極磁石中の磁性粉の配向度が上記した範囲である磁気エンコーダは、磁気特性に優れている。したがって、このような磁気エンコーダは、センサによって適切に磁力を検出される。

好ましくは、ゴム組成物は、ＮＢＲ（アクリロニトリルーブタジエンゴム）を含む。また、ＮＢＲは、中高ニトリルゴムを含むことが好ましい。

さらに好ましくは、磁性粉は、磁場配向用フェライト系磁性粉を含む。

この発明の他の局面においては、転がり軸受は、外輪と、内輪と、外輪と内輪との間に配置され、外輪および内輪に設けられたそれぞれの軌道面上を転動する転動体と、上記したいずれかの磁気エンコーダとを含む。

このような転がり軸受は、磁気エンコーダに含まれる多極磁石の磁力を適切に検出することができるため、回転数等を適切に検出することができる。

好ましくは、磁気エンコーダの軸受外方側に取り付けられ、非磁性材料から構成される保護カバーを含む。

この発明によると、未加硫の磁性ゴムを、磁界をかけながら加熱圧縮成形して形成され、多極磁石中の磁性粉の配向度が上記した範囲である磁気エンコーダは、磁気特性に優れている。したがって、このような磁気エンコーダは、センサによって適切に磁力を検出される。

また、このような転がり軸受は、多極磁石の磁力を適切に検出することができるため、回転数等を適切に検出することができる。

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磁気エンコーダを含む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。このような転がり軸受１１は、自動車の車軸を支持する軸受として利用される。

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（図示せず）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１５ａ、１５ｂ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の内部を密封する。こうすることにより、内部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。

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ゴム製の多極磁石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。スリンガ２４は、円筒部２８ａと、円筒部２８ａの一方側の端部から外径側に延びるフランジ２８ｂとを備える。フランジ２８ｂの外方側に、多極磁石２３が保持される。

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、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。

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。

なお、多極磁石２３を覆うように、多極磁石２３の軸受外方側、すなわち、回転センサ２２が位置する側に、非磁性材料から構成される保護カバーを設けることにしてもよい。こうすることにより、砂塵等の異物との接触による多極磁石２３の摩耗を低減することができる。この場合、後述するように、多極磁石２３の磁気特性が良好であるため、多極磁石２３と検出部２５との間の距離を長くしても、検出部２５は、適切に多極磁石２３の磁力の変化を読取ることができる。また、多極磁石２３と検出部２５との間の距離が長いため、かみ込んだ砂塵等の排出を容易にすることができる。

次に、磁気エンコーダ１６の製造装置の構成について説明する。図３は、磁気エンコーダ１６の製造装置の概略断面図である。なお、図３等においては、紙面上側を上方向とする。図３を参照して、磁気エンコーダ製造装置５１は、磁界をかけながら加熱圧縮成形をすることができる。磁気エンコーダ製造装置５１は、圧力をかける加圧手段としてのプレス５２と、可動プレート５４ａに取り付けられた可動軸５５ａと、可動プレート５４ａを支持する支柱５３と、固定プレート５４ｂに取り付けられた固定軸５５ｂとを含む。可動プレート５４ａの上方には、プレス５２が取り付けられており、プレス５２によって、可動プレート５４ａおよび可動軸５５ａは、下方向に移動し、荷重を負荷することができる。

また、磁気エンコーダ製造装置５１は、可動軸５５ａおよび固定軸５５ｂの先端に取り付けられ、後述する多極磁石の素材となる未加硫の磁性ゴムを収容する収容部としての金型中子７１と、金型中子７１の周辺に配置される金型部６０と、金型部６０の周りに配置され、金型部６０および金型中子７１を加熱する加熱手段としてのヒータ５８と、金型部６０の上下方向に配置され、金型部６０からの伝熱を遮断するための断熱プレート５９と、断熱プレート５９の上下方向に配置される冷却ジャケット管５７と、冷却ジャケット管５７の上下方向に配置され、所定の方向の磁界を発生させる磁界発生手段としてのコイル５６とを含む。

冷却手段としての冷却ジャケット管５７は、パイプ６１を通じて送られるクーラー６２からの冷媒により、コイル５６を冷却する。断熱プレート５９は、金型部６０からのコイル５６への伝熱を低減する。なお、支柱５３、可動プレート５４ａ、固定プレート５４ｂ、可動軸５５ａおよび固定軸５５ｂは、磁性材料で構成されており、冷却ジャケット管５７および金型部６０は、非磁性材料で構成されている。なお、図３において、ハッチングで示す部分は、磁性材料で構成された部材である。

図４は、金型中子７１の断面図である。図５は、金型中子７１の斜視図である。図６は、金型中子７１に含まれる下金型中子７２ｂの斜視図である。図３〜図６を参照して、金型中子７１は、上金型中子７２ａと、下金型中子７２ｂから構成されており、それぞれ厚みを有する円板状である。上金型中子７２ａの中央部には、厚み方向に凹んだ凹部７５ａが設けられている。下金型中子７２ｂの中央部には、厚み方向に膨らんだ凸部７５ｂが設けられている。金型中子７１は、上金型中子７２ａに設けられた凹部７５ａと、下金型中子７２ｂに設けられた凸部７５ｂとを嵌め合わせるようにして配置される。なお、上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂにより、多極磁石２３の外形形状が形成される。

上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂはそれぞれ、磁性材料７４および非磁性材料７３から構成されている。非磁性材料７３は、上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂの径方向中央側および外径側に配置されており、磁性材料７４は、径方向において非磁性材料７３に挟まれた部分に配置される。上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂを嵌め合わせたとき、上下方向において、それぞれ磁性材料７４同士および非磁性材料７３同士が位置するよう構成されている。なお、上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂに設けられた磁性材料７４同士が最も近接する位置は、磁性材料７４が位置する領域において、径方向の中央側に近いことが好ましい。こうすることにより、磁性ゴムを加硫する際に、この位置において磁束密度を高めることができる。

下金型中子７２ｂにおいて、磁性材料７４から構成される部分は、厚み方向に凹んでおり、スリンガ６４を取り付けることができる。スリンガ６４を取り付けた下金型中子７２ｂを上金型中子７２ａに嵌め合わせたとき、スリンガ６４の上下方向には、磁性材料７４が配置される。この場合、スリンガ６４は、多極磁石を保持する面６５を上側として取り付けられる。

なお、理解の容易の観点から、図３に示す磁気エンコーダ製造装置５１は、一つの金型中子７１を備えた構成としているが、複数の金型中子７１を取り付けることにより、磁気エンコーダを同時に成形することができる。すなわち、複数の金型中子７１を左右方向に並列するように配置させて取り付け、一度の成形で多数個の磁気エンコーダを形成することができる。

コイル５６への通電により、磁気エンコーダ製造装置５１において磁界を発生させることができる。ここで、上記したように、磁気エンコーダ製造装置５１を構成する部材は、磁性材料または非磁性材料で構成されているため、磁気エンコーダ製造装置５１において、図３中の一点鎖線で示す矢印ＩＩＩの方向に磁界のループを形成することができる。このようにして、金型中子７１内の所定の位置、具体的には、磁性材料７４から構成されている部分の磁界を密にして、加熱圧縮成形を行う。こうすることにより、加熱圧縮成形時において、磁性ゴムに含まれる磁性粉を高度に配向させることができる。なお、このような加熱圧縮成形においては、材料、すなわち、未加硫の磁性ゴムの流動中に、磁性ゴム内の各部において、磁性粉を磁界に沿って配向させることができる。ここで、磁界をかけた射出成形によると、例えば、材料の流れる端部側において、磁界の方向と異なる方向に磁性粉が配向してしまう。しかし、加熱圧縮成形によると、そのような恐れを低減することができる。

次に、磁気エンコーダ１６を製造する方法について、説明する。まず、ヒータ５８により加硫温度に金型中子７１を加熱した後、金型中子７１内にスリンガ６４を配置させる。ここで、スリンガ６４のうち、磁性ゴムが位置する面６５には、予め加硫接着剤を塗布しておく。次に、予め準備された未加硫の磁性ゴム６３を、下金型中子７２ｂ内のうち、スリンガ６４の上部側、すなわち、加硫接着剤が塗布された面６５側にセットする。未加硫の磁性ゴム６３は、図７に示すように、予め一時的にリング状に成形されている。

その後、可動プレート５４ａを下方向に移動させて加圧し、磁性ゴム６３の加熱圧縮成形を行う。ここで、コイル５６に通電して、磁界を発生させ、磁界をかけながら成形を行う。所定の時間を経過した後、コイル５６への通電を停止する。その後、可動プレート５４ａを上方向に移動させ、磁気エンコーダを金型中子７１から取り外す。この場合、磁性ゴム６３は、加硫接着剤によってスリンガ６４の面６５に接着保持されている。その後、加硫させた磁性ゴム６３に対して、必要に応じて所定温度、所定時間で熱処理を行い、着磁ヨークによって多極に着磁して多極磁石とし、所望の磁気エンコーダを得る。

ここで、得られた多極磁石中の磁性粉の配向度、すなわち、加硫させた磁性ゴム中の磁性粉の配向度を、０．８以上とすることが好ましい。配向度が０．８未満であると、多極磁石の磁束密度が低くなり、保護カバーを取り付けてギャップが大きくなったときに、磁力を適切に検出することができない恐れがあるためである。配向度は、素材となる材料や配合比率によって左右されるが、例えば、上記した加熱圧縮成形において、かける磁界の大きさを変更して、所望の値を得ることができる。

次に、磁気エンコーダに含まれる多極磁石を構成する磁性ゴムについて、説明する。上記したように、多極磁石は、未加硫の磁性ゴムを加熱圧縮成形し、加硫された磁性ゴムを多極に着磁することにより形成される。未加硫の磁性ゴムは、ゴム組成物、磁性粉、軟化剤（プロセスオイル）、亜鉛華、老化防止剤、内部離型剤、加硫剤および共架橋剤を含む。内部離型剤を含むことにより、金型の摩耗等を改善することができる。また、ゴム組成物は、固形ゴムと、液状ゴムとを含む。

ここで、ゴム組成物としては、天然ゴム、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、イソプレンーイソブチレンゴム（ブチルゴム）、スチレンーブタジエンゴム、スチレンーイソブチレンースチレンゴム（ＳＢＳ）、スチレンーイソプレンースチレンゴム（ＳＩＳ）、スチレンーエチレンーブチレンースチレンゴム（ＳＥＢＳ）、エチレンープロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルーブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム等が挙げられる。

なお、上記した自動車用の磁気エンコーダとしては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲおよびアクリルゴムが好ましい。ＮＢＲは、ニトリル基の含有量に応じて、極高ニトリルゴム（ニトリル基含有量４３重量％以上）、高ニトリルゴム（ニトリル基含有量３６〜４２重量％）、中高ニトリルゴム（ニトリル基含有量３１〜３５重量％）、中ニトリルゴム（ニトリル基含有量２５〜３０重量％）、低ニトリルゴム（ニトリル基含有量２４重量％以下）に大別される。上記用途に使用される場合、耐油性向上の観点から、ニトリル基含有量３１重量％以上とすることが好ましい。さらに、コスト等を考慮すると、中高ニトリルゴムを用いることが好ましい。ＮＢＲの市販品としては、Ｎｉｐｏｌ１０４２（中高ニトリル）、Ｎｉｐｏｌ１０４１（高ニトリル）、Ｎｉｐｏｌ１０４３（中ニトリル）、Ｎｉｐｏｌ１３１２（液状ＮＢＲ）（いずれも日本ゼオン（株）製）等が挙げられる。

未加硫の磁性ゴムを加硫させる加硫剤としては、パーオキサイド系加硫剤を用いることが好ましい。こうすることにより、低温加硫によって、未加硫の磁性ゴムを加硫させることができる。そうすると、加熱圧縮成形時において、温度上昇を抑制しながら、磁気エンコーダを製造することができる。したがって、量産性を考慮した連続成形を行うことができ、磁気エンコーダの生産性を良好にすることができる。

ゴム組成物としてＮＢＲを用いた場合のパーオキサイド系加硫剤としては、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、ハイドロパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、パーオキシジカーボネート系、ジアシルパーオキサイド系加硫剤が挙げられる。特に、上記したような低温加硫には、パーオキシケタール系が好ましい。また、その配合は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上含有させることが好ましい。パーオキシケタール系架橋剤の市販品としては、パーヘキサＣ４０（１，１ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、日本油脂（株）製）等が挙げられる。また、ジアシルパーオキサイド系架橋剤の市販品としては、パーカドックスＣＨ−５０Ｌ（ジベンゾイルパーオキサイド、化薬アクゾ（株）製）等が挙げられる。

また、加硫剤として、硫黄を用いることもできる。硫黄の市販品としては、硫黄（鶴見化学工業（株）製）等が挙げられる。さらに、加硫促進剤を用いることにしてもよい。加硫促進剤としては、例えば、チラウム系の加硫促進剤が挙げられる。チラウム系の加硫促進剤の市販品としては、ノクセラーＴＴや、ノクセラーＣＺ（いずれも大内新興化学工業（株）製）等が挙げられる。

また、加硫剤と併用して、共架橋剤を用いることにしてもよい。こうすることにより、より効率的に磁性ゴムを加硫させることができる。共架橋剤としては、アミンポリサルファイド系、ビスマレイミド系、チラウム系、メタクリル酸高級エステル、メタクリル酸の金属塩、トリアジンチオール系等が挙げられる。特に、上記したような低温加硫に用いるには、ビスマレイミド系共架橋剤が好ましい。また、その配合は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上含有させることが好ましい。ビスマレイミド系共架橋剤の市販品としては、バルノックＰＭ（Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、大内新興化学工業（株）製）等が挙げられる。

なお、軟化剤（プロセスオイル）の市販品としては、シンタックＨＡ−３５（神戸油化学工業（株）製）等、亜鉛華の市販品としては、酸化亜鉛（堺化学工業（株）製）等、老化防止剤の市販品としては、ノクラックＣＤ（４，４’−ビス（α、α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、大内新興化学工業（株）製）、内部離型剤の市販品としては、ＥＧ−ＲＯＬＬ（積工化学（株）製）等が挙げられる。なお、内部離型剤として、ステアリン酸等を用いてもよい。

また、上述したように、磁性ゴムは加熱圧縮成形時に加硫接着剤によってスリンガに接着して保持されるが、加硫接着剤としては、フェノール樹脂を接着剤成分とするフェノール樹脂系接着剤が好ましい。フェノール樹脂系接着剤としては、接着剤成分として、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、およびこれらのフェノール樹脂混合物を含む接着剤が挙げられる。ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドとを酸性触媒（塩酸、しゅう酸等）の存在下で反応させることによって得られる。この場合のフェノール類としては、フェノール、ｍ−クレゾール、ｍ−クレゾールとｐ−クレゾールとの混合物、ビスフェノールＡ等が用いられる。レゾール型フェノール樹脂は、ビスフェノールＡとホルムアルデヒドとを塩基性触媒（アルカリ金属、マグネシウムの水酸化物等）の存在下で反応させることにより得られる。

フェノール樹脂系接着剤の市販品としては、シクソン７１５（ロームアンドハース社製）、メタロックＮ１０、メタロックＮ１５、メタロックＮ１５Ｄ、メタロックＮ３１、メタロックＮＴ、メタロックＰＡ（いずれも東洋化学研究所製）、ケムロックＴＳ１６７７−１３（ロッドファーイースト社製）等が挙げられる。また、フェノール樹脂とエポキシ樹脂とを含有する接着剤としては、メタロックＸＰＨ−２７（東洋化学研究所製）等が挙げられる。さらに、フェノール樹脂と合成ゴムとを含有する接着剤としては、メタロックＣ１２、メタロックＮ２０、メタロックＮ２０Ｄ、メタロックＮ２３、メタロックＰ（いずれも東洋化学研究所製）等が挙げられる。

磁性粉は、バリウム系フェライト、ストロンチウム系フェライトのようなハードフェライトやソフトフェライトを用いることができる。これらフェライト粉は、顆粒状の粉体であってもよく、異方性のフェライト粉であってもよい。さらに、上記した加熱圧縮成形において、金型内での流動中の粒子抵抗がより小さい粒子形状を有する磁場配向用の異方性フェライトを用いてもよい。また、磁性粉は、希土類系磁性材料であってもよい。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、サマリウムーコバルトのいずれかの単独磁性粉であってもよい。さらに、このような希土類系磁性粉を２種以上混合したものでもよい。さらに、上記し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。こうすることにより、磁力向上を図りつつ、安価に製造することができる。フェライトの市販品としては、ＦＡ６００（戸田工業（株）製）等が挙げられる。

なお、磁性粉の含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、１３５０重量部以上とすることが好ましい。こうすることにより、より高い磁束密度を得ることができる。

また、加熱圧縮成形時にかける磁界の強さは、８００００Ａ／ｍ以上８０００００Ａ／ｍ以下とすることが好ましい。８００００Ａ／ｍよりも小さいと、得られた磁気エンコーダの磁束密度が低くなる恐れがあるためである。また、磁界は、８０００００Ａ／ｍ程度で飽和し、８０００００Ａ／ｍよりも大きくすると、コイルの発熱が大きくなってしまうからである。

ここで、磁気エンコーダの配合および評価を、表１、表２に示す。なお、成形条件等を以下に示す。

成形条件については、磁性ゴムを１５０℃に加温した金型内にセットし、金型を閉じて加熱圧縮直後から所定の磁界の強さで２０分間印加し、磁界をかけた。磁界の印加を停止した後、さらに１０分間金型内において保持した。加熱圧縮成形は、合計３０分とした。

配向度の評価については、以下の数１で示す式で算出した。この式中の分母は、（４π×飽和磁化×密度）×磁性粉の体積分率で算出される。ここで、ストロンチウム系フェライトの場合は、密度がその真密度である５．１１ｇ／ｃｍ^３であるとき、４π×飽和磁化×密度＝４６５０（Ｇ）となる。また、Ｂｒは、アキシャル方向にストレート（単極）に飽和着磁した磁気エンコーダの表面磁束密度（Ｇ）である。

なお、密度測定については、以下の通りである。ＪＩＳ Ｒ３５０３に示されるピクノメーター（比重瓶、呼び容量５０ｍｌ）を用いて計測した。まず、容器を洗浄、乾燥させて容器の質量Ｍ_１を測定した。この容器に、磁気エンコーダにより削り取った磁性ゴムを容器の高さの１／４程度までの量を入れて、その時の質量Ｍ_２を測定した。質量（Ｍ_１−Ｍ_２）が磁性ゴム自体の質量となる。次に、磁性ゴムを入れた容器に磁性ゴム粉が全部浸るより少し多めに蒸留水を入れ、この状態で真空容器に投入した。そして、真空容器を１０ｋＰａ程度まで減圧して粒子に付着している空気の脱気を行い、この脱気を磁性ゴム粉から気泡が発生しなくなるまで行なった。その後、真空容器から取り出し、液温が室温になるまで放置した後、容器の規定量まで蒸留水を追加して、その時の質量Ｍ_３を測定した。次に、容器から磁性ゴムおよび蒸留水を取り出して、洗浄、乾燥後、再度蒸留水だけ容器に規定量まで入れて質量Ｍ_４を測定した。別途、測定温度における蒸留水の密度ρ_Ｌは、化学便覧（改訂４版、丸善（株）刊）基礎編５章表５．２から補間して求めた。なお、磁性ゴムの密度ρ（ｇ／ｃｍ^３）は、以下の数２で示す式で算出した。

なお、上記した磁性粉の体積分率、すなわち、加硫された磁性ゴム中における磁性粉の体積分率は、例えば、磁性ゴムの質量や、数２により得られた磁性ゴムの密度等によって算出することができる。

磁気特性については、上記した加熱圧縮成形により得られた磁気エンコーダ（外径φ７８ｍｍ、内径φ６８ｍｍ、磁性ゴム部の厚み１．１ｍｍ）を４５対９０極に多極着磁した後、厚み０．４ｍｍのＳＵＳ製の保護カバーを装着し、磁気特性検査装置ＴＭＷ−ＥＣ１４Ｌ（東洋磁気工業（株）製）を用いて、保護カバーの表面からギャップ２．０ｍｍで磁束密度を測定した。表中の○は、５ｍＴ以上であり、×は、５ｍＴよりも低い値を示す。

耐油性試験については、ＪＩＳ Ｎｏ．３相当のオイルのＩＲＭ９０３を用いて、１００℃、７２時間浸漬後の体積変化率で判定した。表中の○は、±５％以下であり、×は、±５％を超えた場合を示す。

表１〜表２を参照して、配向度が０．８以上であるＮｏ．１〜Ｎｏ．８、Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２では、磁気特性が良好である。これに対し、配向度が０．８未満のＮｏ．９、Ｎｏ．１０では、磁気特性が劣っている。なお、Ｎｏ．１２については、耐油性が劣っている。したがって、上記した自動車用に使用される場合には、耐油性が良好なものを選択することが好ましい。

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８は、車軸支持構造を示す概略断面図である。図８を参照して、車軸支持構造８１は、車軸（図示せず）と共に回転するハブ輪８２と、車軸を支持する転がり軸受９１とを含む。ハブ輪８２のフランジ８４は、ボルト８３によって車輪（図示せず）に固定されている。転がり軸受９１は、複列アンギュラ玉軸受であり、複列に配置される玉９２と、内輪９３と、外輪９４と、保持器９５と、シール９６と、磁気エンコーダ（図示せず）とを含む。

内輪９３はハブ輪８２に固定され、車軸の回転と共に回転する。外輪９４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９６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９７により、回転数を検出することができる。

このように、車軸支持構造８１は構成されている。このような車軸支持構造８１は、生産性が良好である。

なお、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。

また、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。

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。 磁気エンコーダ製造装置の概略断面図である。 磁気エンコーダ製造装置に含まれる金型中子の断面図である。 磁気エンコーダ製造装置に含まれる金型中子の斜視図である。 磁気エンコーダ製造装置に含まれる金型中子を構成する下金型中子の斜視図である。 成形した未加硫の磁性ゴム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。 従来の玉軸受の一部を示す断面図である。

符号の説明

１１，９１ 転がり軸受、１２，９２ 玉、１３，９３ 内輪、１４，９４ 外輪、１５ａ，１５ｂ 軌道面、１６ 磁気エンコーダ、１７，９６ シール、２１ 回転検出装置、２２，９７ 回転センサ、２３ 多極磁石、２４，６４ スリンガ、２５ 検出部、２６ ＰＣＤ、２７ａ Ｎ極、２７ｂ Ｓ極、２８ａ、円筒部、２８ｂ，８４ フランジ、３１ 芯金、３２ ゴム部、５１ 磁気エンコーダ製造装置、５２ プレス、５３ 支柱、５４ａ 可動プレート、固定プレート５４ｂ、５５ａ 可動軸、５５ｂ 固定軸、５６ コイル、５７ 冷却ジャケット管、５８ ヒータ、５９ 断熱プレート、６０ 金型部、６１ パイプ、６２ クーラー、６３ 磁性ゴム、６５ 面、７１ 金型中子、７２ａ 上金型中子、７２ｂ 下金型中子、７３ 非磁性材料、７４ 磁性材料、７５ａ 凹部、７５ｂ 凸部、８１ 車軸支持構造、８２ ハブ輪、８３ ボルト、９５ 保持器。

Claims (6)

1. 周方向に交互に磁極が配置されたゴム製の多極磁石を含む磁気エンコーダであって、
   前記多極磁石は、ゴム組成物、磁性粉および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムを、所定の方向に磁界をかけながら加熱圧縮成形することにより形成されており、
   前記多極磁石中の前記磁性粉の配向度は、０．８以上である、磁気エンコーダ。
2. 前記ゴム組成物は、ＮＢＲ（アクリロニトリルーブタジエンゴム）を含む、請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記ＮＢＲは、中高ニトリルゴムを含む、請求項２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記磁性粉は、磁場配向用フェライト系磁性粉を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
5. 外輪と、
   内輪と、
   前記外輪と前記内輪との間に配置され、前記外輪および前記内輪に設けられた軌道面上を転動する転動体と、
   請求項１〜４のいずれかに記載の磁気エンコーダとを含む、転がり軸受。
6. 前記多極磁石を覆うように前記多極磁石の軸受外方側に取り付けられ、非磁性材料から構成される保護カバーを含む、請求項５に記載の転がり軸受。

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