JP2009250609A - 着磁パルサリング、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 環状磁石に破損や脱落が生じるのを防止することができる着磁パルサリング、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置を提供する。
【解決手段】 本発明の着磁パルサリング１１は、環状磁石１２と、フランジ部２２を有する支持部材２０と、環状磁石１２をフランジ部２２に固定する固定部材３０とを備えている。固定部材３０は、弾性材料により形成されるとともに、フランジ部２２の一端面２２ａ側に突設され環状磁石１２の内周面１２ｃを保持している保持部３１と、保持部３１の基端部から径方向外側に延び、弾性接着剤からなる接着剤層４０とともにフランジ部２２と環状磁石１２との間に介在している環状壁３５と、保持部３１の先端から径方向外側に突設されてフランジ部２２の一端面２２ａに当接している止定部３２とを有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転体の回転数などの検出に用いられる着磁パルサリング、及びこの着磁パルサリングを用いたセンサ付き転がり軸受装置に関する。

自動車などの車輪を支持する転がり軸受装置には、アンチロックブレーキシステム等を制御するために、当該車輪の回転速度を検出するためのセンサ装置が組み込まれたものがある。このようなセンサ付きの転がり軸受装置は、内軸（回転輪）側に固定された着磁パルサリングと、この着磁パルサリングに対向配置される磁気センサとを有しており、前記磁気センサが前記着磁パルサリングの回転による磁気変化を検知することで車輪の回転速度を検出できるように構成されている。
上記着磁パルサリングは、一般に、前記磁気センサの検知対象となる環状の永久磁石と、前記永久磁石を支持する金属製の支持部材とを有しており、前記永久磁石は、前記支持部材に対して接着剤等で直接的に固定されたり、支持部材の一部をかしめることで当該支持部材に固定されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３７４４１号公報

上記永久磁石には、通常、プラスチック磁石や焼結磁石等といった脆性の高い材料により形成されたものが用いられており、永久磁石と支持部材との間で熱膨張係数が大きく異なる場合には、温度変化等に起因して、永久磁石と支持部材との間の変形量に差が生じる。このような場合、上記従来例のように永久磁石を支持部材に対して接着剤でのみ直接的に固定したり、支持部材をかしめて固定していると、前記変形量の差によって永久磁石に過大な変形応力が作用し、使用環境によっては、当該永久磁石が支持部材から剥がれて脱落したり、永久磁石に破損が生じるおそれがあった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、温度変化に伴って永久磁石が膨縮したとしても、当該永久磁石に破損や脱落が生じるのを防止することができる着磁パルサリング、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明である着磁パルサリングは、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された環状の永久磁石と、フランジ部を有し、回転体に一体回転可能に固定される環状の支持部材と、前記永久磁石の一端面が当該永久磁石の磁気を検知するセンサに対向するように前記永久磁石を前記フランジ部の一端面に固定する固定部材と、前記フランジ部の一端面における外周側と、前記永久磁石の他端面における外周側との間に介在し両者を接着する弾性接着剤からなる接着剤層と、を備え、前記固定部材は、弾性材料により形成されているとともに、前記フランジ部の一端面側に突設され前記永久磁石の内周面を保持している保持部と、この保持部の基端部から前記フランジ部の一端面に沿って径方向外側に延び、径方向先端が前記接着剤層と密着した状態で、前記フランジ部の一端面における内周側と、前記永久磁石の他端面における内周側との間に介在している環状壁と、前記保持部の先端から径方向外側に突設され前記永久磁石の一端面の内周側端縁に当接することで、前記永久磁石が前記フランジ部に対して離間するのを防止する止定部と、を備えていることを特徴としている。

上記のように構成された着磁パルサリングによれば、固定部材の保持部によって永久磁石の内周面を保持するとともに、止定部によって永久磁石がフランジ部に対して離間するのを防止できるので、永久磁石が支持部材に対して径方向及び軸方向に移動するのを規制することができる。また、固定部材は、弾性材料によって形成されているので、永久磁石は、支持部材に対して弾性的に固定される。さらに永久磁石は、フランジ部との間に環状壁及び弾性接着剤からなる接着剤層を介在しておりかつ、接着剤層によってフランジ部に対して接着されているので、支持部材に対して弾性的に接着固定される。
このため、永久磁石及び支持部材が温度変化に伴って膨張収縮変形したとしても、両者の間に生じる変形量の差を許容することができ、永久磁石に過大な変形応力が作用するのを抑制しつつ、永久磁石を支持部材に固定することができる。
以上のように、永久磁石は、弾性接着剤による接着、及び固定部材による保持といった異なる二つの方法によって重畳的に固定されているので、支持部材に対してより確実に固定される。この結果、温度変化に伴って永久磁石が膨縮したとしても、当該永久磁石が支持部材から脱落したり破損するのを防止できる。

前記支持部材は、前記フランジ部から軸方向に延びて前記回転体に外嵌される円筒部を有しており、前記固定部材は、前記保持部の基端部から前記円筒部の内周面に沿って延びる内筒部を有していることが好ましい。
この場合、着磁パルサリングを回転体に固定する際、当該着磁パルサリングと、回転体との間に弾性材料からなる内筒部を介在させることができるので、着磁パルサリングと回転体との間の密着性を高めることができる。このため、両者の間に水分や異物が混入するのを防止でき、着磁パルサリングを回転体に対して長期に渡って確実に固定することができる。
また、着磁パルサリングの支持部材を回転体とこれに対応する固定体との間の密封装置の一部として用いた場合、密封装置としての支持部材と回転部材との間の密着性が高められることで、両者の間から水分や異物が混入するのを防止でき、当該密封装置の密封性を高めることができる。

また本発明は、固定輪及び回転輪と、これらの間に転動自在に配置された転動体と、前記回転輪に一体回転可能に固定された着磁パルサリングと、前記着磁パルサリングの磁気を検出することによって前記回転輪の回転状態を検出する磁気センサと、を備えているセンサ付き転がり軸受装置において、前記着磁パルサリングは、上述の着磁パルサリングであることを特徴としている。
上記のように構成されたセンサ付き転がり軸受装置によれば、上述のように、着磁パルサリングにおける永久磁石を弾性材料からなる固定部材によって保持固定するとともに接着剤層によって接着固定したので、温度変化に伴って永久磁石が膨縮したとしても、当該永久磁石が脱落したり破損するのを防止できる。

本発明の着磁パルサリング、及びこれを用いたセンサ付き転がり軸受装置によれば、温度変化に伴って永久磁石が膨縮したとしても、当該永久磁石に破損や脱落が生じるのを防止することができる。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施形態に係る着磁パルサリングが適用されたセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す断面図である。このセンサ付き転がり軸受装置１は、自動車など車両の駆動輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものである。

図１において、センサ付き転がり軸受装置１は、複列のアンギュラ玉軸受を構成しており、図示しない駆動輪が取り付けられるフランジ部２ａを有する内軸２と、内軸２の外周側に同心に配置された外輪３と、内軸２と外輪３の間に介在した転動体としての複数の玉４と、これら玉４を周方向に等配に保持する保持器５と、内軸２及び外輪３の間における環状空間の両端開口を密封するシール部材６，７と、シール部材７に対向するように配置された磁気センサＳとを備えている。

外輪３は、車両側に固定される固定輪であり、外周面には車両の懸架装置に取り付けるための取付フランジ３ａが形成されている。また、その内周面には玉４が転動する複列の外輪軌道３ｂが形成されている。
内軸２は、前記駆動輪が取り付けられる車軸であるとともに、当該センサ付き転がり軸受装置１の回転輪を構成しており、フランジ部２ａが形成された内軸本体８と、この内軸本体８の車両内側（図１中紙面右側）他端に嵌合固定された円環状の内輪部材９とを備えている。
内軸２に形成されたフランジ部２ａには、前記車輪を当該フランジ部２ａに固定するための複数のハブボルト２ａ１が固定されている。また、内軸２の外周面には、複列の外輪軌道３ｂに対向して複列の内輪軌道２ｂが形成されており、複数の玉４は、内輪軌道２ｂ及び外輪軌道３ｂとの間に転動自在に配置されている。
また、内軸２には、軸方向に貫通する貫通孔２ｃが設けられており、この貫通孔２ｃには、前記駆動輪を駆動するためのドライブシャフトＤが挿入されている。ドライブシャフトＤと、内軸２とは、貫通孔２ｃの内周面及びドライブシャフトＤの外周面それぞれに形成されたスプライン溝によってスプライン嵌合されるとともに、当該ドライブシャフトＤの先端に取り付けられたナットｄ１を締め付けることで、一体回転可能に固定されている。
上記構成によって、センサ付き転がり軸受装置１は、内軸２を外輪３に対して回転自在に支持しており、内軸２に固定される駆動輪を回転自在に支持する。

シール部材７は、外輪３の他端部側の内周面３ｃに内嵌固定された円環状の芯金１０と、この芯金１０に対向するように内輪部材９に一体回転可能に固定された円環状の着磁パルサリング１１と、を有している。

芯金１０は、ＳＵＳ４３０，ＳＥＣＣ，ＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ等の冷延鋼板をプレス加工することによって形成されており、その内周端部には、当該芯金１０と着磁パルサリング１１との間をシールするシールリング１０ａが加硫接着等によって固定されている。

着磁パルサリング１１は、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された永久磁石である環状磁石１２と、環状の支持部材２０と、環状磁石１２を支持部材２０に固定するための固定部材３０とを備えている。
支持部材２０は、芯金１０と同様、ＳＵＳ４３０，ＳＥＣＣ，ＳＰＣＣ，ＳＰＣＤ，ＳＰＣＥ等の冷延鋼板をプレス加工することによって円環状に形成された部材であり、内輪部材９の外周面に外嵌固定されることで内軸２に対して一体回転可能に固定されている。従って、この支持部材２０に一体回転可能に固定された環状磁石１２においても、内軸２に対して一体回転可能である。なお、支持部材２０に対する環状磁石１２の固定の態様については、後に詳述する。
また、支持部材２０の外周面は、シールリング１０ａが摺接するように構成されており、支持部材２０は、シール部材７におけるスリンガとしての機能を兼ね備えている。

環状磁石１２は、プラスチック磁石を用いて円環状に形成されており、Ｎ極とＳ極とが周方向に沿って交互に所定間隔で配列されるように着磁されることで、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列されている。

磁気センサＳは、環状磁石１２の一端面１２ａに対して僅かな隙間を置いて対向するように配置されている。このため、内軸２と一体回転する着磁パルサリング１１は、磁気センサＳに対して、内軸２の回転に応じて磁極を変化させることができる。
磁気センサＳは、磁気変化を検知するセンサであり、当該センサ付き転がり軸受装置１が搭載される車両の制御装置に接続されており、検知した磁気変化についての検知信号を前記制御装置に出力するように構成されている。磁気センサＳは、内軸２の回転に応じて変化する着磁パルサリング１１の磁極の変化を検知し、その検知信号を前記車両の制御装置に出力する。前記制御装置は、磁気センサＳの検知信号に基づいて、内軸２の回転速度を認識し、前記車両のアンチロックブレーキシステム等の制御に反映することができる。

次に、支持部材２０に対する環状磁石１２の固定の態様について説明する。
図２は、着磁パルサリング１１のみを拡大して示した断面図である。
図において、支持部材２０は、内輪部材９に外嵌固定された円筒部２１と、この円筒部２１の一端部から径外方向に延びるとともに環状磁石１２が固定されたフランジ部２２とを有している。フランジ部２２には、上述の固定部材３０及び環状磁石１２が固定されている。

着磁パルサリング１１は、環状磁石１２とフランジ部２２との間に設けられ両者を接着する弾性接着剤の硬化物よりなる接着剤層４０をさらに有している。この接着剤層４０は、フランジ部２２の一端面２２ａにおける外周側と、環状磁石１２の他端面１２ｂにおける外周側との間に介在することで環状に形成されており、その外周面４０ａが、環状磁石１２及びフランジ部２２の外周面とほぼ同じとなるように形成されるとともに、内周面４０ｂが、後述する固定部材３０の有する環状壁３５の外周面３５ａに密着した状態で形成されている。上記弾性接着剤としては、ゴム等のエラストマーをベースとした接着剤が用いられており、その硬化物は弾性を有している。

環状磁石１２は、フランジ部２２の外径とほぼ同じ外径で円環状に形成されており、接着剤層４０、及び環状壁３５を介在した状態でフランジ部２２に重ね合わせるようにして支持部材２０に固定されている。

固定部材３０は、ゴム等の弾性材料を用い、支持部材２０に対して、インサート成形によって加硫接着することで支持部材２０に固定した状態で一体に形成されており、環状磁石１２の一端面１２ａが磁気センサＳに対向するように当該環状磁石１２をフランジ部２２の一端面２２ａ側に固定している。
固定部材３０は、フランジ部２２一端面２２ａ側の内周側端部に突設されるとともに環状磁石１２の内周面１２ｃを当接保持する保持部３１と、この保持部３１の先端から径方向外側に突設され環状磁石１２の一端面１２ａの内周側端縁に当接する環状の止定部３２とを有している。

また固定部材３０は、さらに、保持部３１の基端部からフランジ部２２の一端面２２ａに沿って径方向外側に延びるように形成され、フランジ部２２の一端面２２ａにおける内周側と、環状磁石１２の他端面１２ｂにおける内周側との間に介在している環状壁３５を有している。
環状壁３５は、径方向に所定寸法だけ延ばされ、その径方向先端である外周面３５ａが接着剤層４０の内周面４０ｂと密着している。なお、この環状壁３５の径方向の寸法は、接着剤層４０の径方向の寸法幅を十分確保しつつ、自身がフランジ部２２と止定部３２との間で環状磁石１２とともに挟持されうる程度の接触面積を確保できるように設定される。このようにして、環状壁３５は、接着剤層４０とともにフランジ部２２と環状磁石１２との間に介在している。
また、環状壁３５は、フランジ部２２と環状磁石１２との間に介在することで、フランジ部２２に対する環状磁石１２の軸方向位置を規定し、接着剤層４０の厚さを一定に保持することができる。これにより、環状磁石１２がフランジ部２２に対して傾斜することはない。
なお、保持部３１、及び環状壁３５は、当該固定部材３０の形成時に、それぞれフランジ部２２に対して接着固定されている。

保持部３１は、環状磁石１２の内周面１２ｃを当接保持することで、環状磁石１２がフランジ部２２に対して径方向に移動するのを規制している。また、止定部３２は、環状磁石１２の一端面１２ａの内周側端縁に当接することで、フランジ部２２に対して環状磁石１２が離間するのを防止し、当該環状磁石１２とフランジ部２２の一端面２２ａとの間で環状壁３５及び接着剤層４０を介在した状態で保持しており、環状磁石１２が軸方向に移動するのを規制している。
このように、本実施形態の着磁パルサリング１１では、環状磁石１２をフランジ部２２に固定するために、接着剤層４０による接着に加えて、環状磁石１２を固定部材３０により保持固定するように構成されている。

環状磁石１２を上記固定部材３０を介して支持部材２０に固定する場合、支持部材２０に形成された固定部材３０の保持部３１及び止定部３２を径方向に縮径するように変形させた後、環状磁石１２に止定部３２を通過させる。その後、環状磁石１２を環状壁３５に当接させた状態で保持部３１に保持させることで環状磁石１２を固定部材３０に嵌め込むことができる。
この場合、保持部３１、及び止定部３２には、径方向への拡張変形を容易とするために、保持部３１、及び止定部３２を径方向に分割するスリットを複数箇所設けてもよい。
なお、接着剤層４０については、環状磁石１２を固定部材３０に嵌め込む前にフランジ部２２の一端面２２ａ及び環状磁石１２の他端面１２ｂに弾性接着剤を予め塗布することで形成することができるし、環状磁石１２を固定部材３０に嵌め込んだ後、フランジ部２２の一端面２２ａと環状磁石１２の他端面１２ｂとの間に、弾性接着剤を充填することで形成することもできる。

なお、固定部材３０は、環状磁石１２の一端面１２ａの内周側端縁にのみ当接する止定部３２によって、環状磁石１２を固定しているので、磁気センサＳに対して環状磁石１２の一端面１２ａを広範囲に渡って露出させることができる。このため、例えば、一端面２２ａの全体を覆う部材等で環状磁石１２を固定した場合と比較して、磁気センサＳに対する磁気の低下を抑えることができ、当該磁気センサＳの精度低下を防止することができる。

上記のように構成された本実施形態の着磁パルサリング１１によれば、固定部材３０の保持部３１によって環状磁石１２の内周面１２ｃを保持するとともに、止定部３２によって環状磁石１２がフランジ部２２に対して離間するのを防止できるので、環状磁石１２が支持部材２０に対して径方向及び軸方向に移動するのを規制することができる。また、固定部材３０は、弾性材料によって形成されているので、環状磁石１２は、支持部材２０に対して弾性的に固定される。さらに環状磁石１２は、フランジ部２２との間に環状壁３５及び接着剤層４０を介在しておりかつ、接着剤層４０によってフランジ部２２に対して接着されているので、支持部材２０に対して弾性的に接着固定される。
このため、環状磁石１２及び支持部材２０が温度変化に伴って膨張収縮変形したとしても、両者の間に生じる変形量の差を許容することができ、環状磁石１２に過大な変形応力が作用するのを抑制しつつ、環状磁石１２を支持部材２０に固定することができる。
以上のように、環状磁石１２は、接着剤層４０による接着、及び固定部材３０による保持といった異なる二つの方法によって重畳的に固定されているので、支持部材２０に対してより確実に固定される。この結果、温度変化に伴って環状磁石１２が膨縮したとしても、当該環状磁石１２が支持部材２０から脱落したり破損するのを防止できる。

また、上記実施形態において、保持部３１はフランジ部２２の一端面２２ａに対して加硫接着によって突設され、かつ環状壁３５は、外周面３５ａが接着剤層４０の内周面４０ｂに密着するように形成されているので、フランジ部２２と、環状磁石１２との間に水分や異物等が混入するのを防止することができ、異物等によって環状磁石１２が支持部材２０から脱落するのも防止することができる。

固定部材３０を形成する弾性材料としては、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）等を用いることができる。また、本実施形態における固定部材３０は、上記に例示するような弾性材料を用い、インサート成形によって加硫接着することで支持部材２０に対して一体的に形成固定されており、この場合、固定部材３０の形成と、当該固定部材３０の支持部材２０への固定とを同時に行うことができ、製造コストの面で有利となる。
なお、固定部材３０を構成する弾性材料としては、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。

また、環状磁石１２を構成しているプラスチック磁石としては、フェライト系の磁性粉末や、ネオジウムやサマリウム等の希土類系の磁性粉末を、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂やポリアミド（ＰＡ）樹脂等の樹脂材料に混合した後、所定の形状に形成したものを用いることができる。さらに、環状磁石１２は、プラスチック磁石を用いたものに限定するものではなく、例えば、Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石等といったような焼結磁石を用いることもできる。

図３は、本発明の第二の実施形態に係る着磁パルサリング１１の断面図である。本実施形態と第一の実施形態との主な相違点は、固定部材３０が、内輪部材９と、支持部材２０の円筒部２１との間に介在する内筒部３６を有している点である。その他の構成については、第一の実施形態と同様であるので説明を省略する。

図３において、内筒部３６は、保持部３１の基端部から円筒部２１の内周面２１ａに沿って延びるように一体的に形成されることで、内輪部材９の外周面９ａと、円筒部２１の内周面２１ａとの間に介在している。すなわち、支持部材２０の円筒部２１は、外周面９ａとの間に内筒部３６を介在した状態で内輪部材９に圧入されている。

この場合、着磁パルサリング１１と、内輪部材９との間に弾性部材からなる内筒部３６を介在させることで、着磁パルサリング１１の円筒部２１と内輪部材９との間の密着性を高めることができる。このため、両者の間に水分や異物が混入するのを防止でき、着磁パルサリング１１を内輪部材９に対して長期に渡って確実に固定することができる。
また、本実施形態において、着磁パルサリング１１の支持部材２０の外周面２０ａは、シールリング１０ａ（図１参照）が摺接するように構成されており、支持部材２０は、内軸２及び外輪３の間における環状空間の開口を密封するシール部材７（図１参照）におけるスリンガとしての機能を兼ね備えることで、シール部材７の一部を構成している。そして、この場合、シール部材７の一部としての支持部材２０と内輪部材９との密着性が高められることで、両者の間から水分や異物が混入するのを防止でき、当該シール部材７の密封性を高めることができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、止定部３２を環状に形成した場合を例示したが、例えば、止定部３２を所定の円弧寸法で形成し、これを保持部３１に対して周方向に所定の間隔を空けて複数個配置した構成とすることもできる。この場合、止定部３２の径方向への縮径変形をより容易にすることができ、環状磁石１２の固定部材３０への嵌め込み固定をより容易にできる。

本発明の第一の実施形態に係る着磁パルサリングが適用されたセンサ付き転がり軸受装置の構成を示す断面図である。 着磁パルサリングのみを拡大して示した断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る着磁パルサリングの断面図である。

符号の説明

１ センサ付き転がり軸受装置
２ 内軸（回転輪）
３ 外輪（固定輪）
４ 玉（転動体）
１１ 着磁パルサリング
１２ 環状磁石（永久磁石）
１２ａ 一端面
１２ｂ 他端面
１２ｃ 内周面
２０ 支持部材
２１ 円筒部
２１ａ 内周面
２２ フランジ部
２２ａ 一端面
３０ 固定部材
３１ 保持部
３２ 止定部
３５ 環状壁
３６ 内筒部
４０ 接着剤層
Ｓ 磁気センサ

Claims (3)

1. 多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された環状の永久磁石と、
   フランジ部を有し、回転体に一体回転可能に固定される環状の支持部材と、
   前記永久磁石の一端面が当該永久磁石の磁気を検知するセンサに対向するように前記永久磁石を前記フランジ部の一端面に固定する固定部材と、
   前記フランジ部の一端面における外周側と、前記永久磁石の他端面における外周側との間に介在し両者を接着する弾性接着剤からなる接着剤層と、を備え、
   前記固定部材は、弾性材料により形成されているとともに、
   前記フランジ部の一端面側に突設され前記永久磁石の内周面を保持している保持部と、
   この保持部の基端部から前記フランジ部の一端面に沿って径方向外側に延び、径方向先端が前記接着剤層と密着した状態で、前記フランジ部の一端面における内周側と、前記永久磁石の他端面における内周側との間に介在している環状壁と、
   前記保持部の先端から径方向外側に突設され前記永久磁石の一端面の内周側端縁に当接することで、前記永久磁石が前記フランジ部に対して離間するのを防止する止定部と、を備えていることを特徴とする着磁パルサリング。
2. 前記支持部材は、前記フランジ部から軸方向に延びて前記回転体に外嵌される円筒部を有しており、
   前記固定部材は、前記保持部の基端部から前記円筒部の内周面に沿って延びる内筒部を有している請求項１に記載の着磁パルサリング。
3. 固定輪及び回転輪と、
   これらの間に転動自在に配置された転動体と、
   前記回転輪に一体回転可能に固定された着磁パルサリングと、
   前記着磁パルサリングの磁気を検出することによって前記回転輪の回転状態を検出する磁気センサと、を備えているセンサ付き転がり軸受装置において、
   前記着磁パルサリングは、請求項１に記載の着磁パルサリングであることを特徴するセンサ付き転がり軸受装置。

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