JP2017047542A - センサホルダ部を有する保護カバーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような回転速度検出装置を自動車のホイール支持用の転がり軸受(ハブベアリング)に備えた軸受装置も広く用いられており、N極とS極を一定間隔で周方向に交互に並べた磁気エンコーダを軸受の内輪に取り付け、前記磁気エンコーダの回転を検知するための磁気センサを前記磁気エンコーダに対向させて軸受の外輪に取り付けるとともに、前記磁気エンコーダを保護するように前記磁気エンコーダをインナー側から被う保護カバーを前記外輪のインナー側の端部に圧入したものがある(例えば、特許文献1参照)。
前記保護カバーにより、前記磁気エンコーダに小石や泥水等が当たらないことから前記磁気エンコーダの破損を防止できるとともに、前記磁気エンコーダのアウター側のシール部材が不要になることから摺動抵抗の低減により前記軸受装置の回転トルクを低減できる。
さらに、前記センサホルダ部を有する前記保護カバーとして、金属製筒部材と合成樹脂部材とを接着剤により接合することによりカップ状に形成したものがある(例えば、特許文献3参照)。
ここで、特許文献2及び3のセンサホルダ部を有する保護カバーをインサート成形で製造する手順は以下のとおりである(例えば、特許文献3参照)。
(1)金属部品である特許文献2の金属製キャップや特許文献3の金属製筒部材の表面(ボス部や合成樹脂部材との接合面を含む表面部分)に熱硬化性樹脂接着剤を塗布する。
(2)前記接着材が半硬化状態となるように焼き付ける。
(3)前記金属部品をインサート品として射出成形用金型内にセットし、溶融プラスチック材料を金型内に注入して射出成形する。
(4)熱硬化処理(二次加熱)により前記接着剤を完全硬化させる。
その上、射出成形工程で前記接着剤が溶融したプラスチック部品の材料と接触する前に架橋反応による硬化が進んでいないことから、前記接着剤とプラスチック部品との結合力が弱められないので、金属部品とプラスチック部品との接着強度を向上できる。
図1の部分縦断面図に示す軸受装置11は、外輪13に対して内輪12が回転する軸受の他に、前記軸受の軸方向の一端部に配置した、磁気エンコーダ16、保護カバー1、及び磁気センサC、並びに前記軸受の軸方向の他端部に配置したシール部材15等を備える。
前記軸受は、外周面に内輪軌道面12Aが形成された内輪12、及び内周面に外輪軌道面13Aが形成された外輪13、並びに、内輪軌道面12A及び外輪軌道面13A間を転動する転動体14,14,…等を有する。
磁気エンコーダ16は、N極とS極を一定間隔で周方向に交互に並べたものであり、前記軸受の軸方向の一端部に位置する支持部材17により内輪12に固定される。
保護カバー1は、前記軸受の軸方向の一端部を密封するように外輪13に取り付けられ、磁気センサCを保持するセンサホルダ部8を有する。
センサホルダ部8は、ナット10を保持する基部8A、及び段部Dを被う段部被い部8Bを有する。
保護カバー1のセンサホルダ部8に装着された磁気センサCは、磁気エンコーダ16に対向し、磁気エンコーダ16の回転を検知する。
よって、磁気エンコーダ16と磁気センサCとのエアギャップ調整作業の煩雑さを解消できる。
図1の部分縦断面図、図2の縦断面斜視図に示すように、保護カバー1は、金属部品であるキャップ部1A及びナット10、弾性部品であるシール体7、並びにプラスチック部品であるセンサホルダ部8を有するものであり、キャップ部1Aとセンサホルダ部8との間には接着剤が介在する。
また、保護カバー1は、キャップ部1A及びナット10をインサート品として成形されたインサート成形品である。
よって、センサホルダ部8は、インサート成形によりキャップ部1A及びナット10と一体化される。
また、キャップ部1Aは、外輪13に圧入される第1円筒部2、第1円筒部2よりも縮径して第1円筒部2の端縁に繋がり、外周面にシール体7が加硫接着された第2円筒部3、第2円筒部3の端縁に繋がって径方向内方へ延びる円環部4、円環部4の内径側端縁に繋がって軸方向に延びる第3円筒部5、及び第3円筒部5の端縁に繋がる円盤部6からなる。
ここで、円盤部6がキャップ部1Aの最底部であり、円盤部6及び円盤部6の外周縁から軸方向に延びる第3円筒部5により段部Dが形成される。
センサホルダ部8を形成するプラスチックは、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド46、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド610及びポリアミド612等の脂肪族ポリアミド樹脂、又は、ポリアミド9T、ポリアミド6T及びポリアミドMXD6等の芳香族ポリアミド樹脂等のポリアミド系樹脂が望ましい。
本発明の実施の形態に係るセンサホルダ部を有する保護カバーの製造方法は、図1に示す軸受装置11において、外輪13に圧入される金属部品であるキャップ部1Aと、磁気センサCを保持するセンサホルダ部8を成すプラスチック部品とを有する保護カバー1の製造方法であって、
前記金属部品(キャップ部1A)の前記プラスチック部品(センサホルダ部8)との接合面を含む表面に前記熱硬化性樹脂接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤に含まれる溶剤を自然乾燥で揮発させる自然乾燥工程、又は、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記接着剤を乾燥固化させる乾燥固化工程と、
前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経た前記金属部品をインサート品として射出成形用金型内に配置した状態で、溶融した前記プラスチック部品の材料をゲートから前記金型のキャビティ内に注入する射出成形工程と、
前記接着剤が架橋反応を開始する温度以上で熱硬化処理を行う熱硬化処理工程と、
を含む。
本工程では、図3の縦断面図に示すように、第2円筒部3の外周面にシール体7が加硫接着されたキャップ部1Aに対し、図2に示すセンサホルダ部8との接合面を含む表面に、熱硬化性樹脂接着剤Aを塗布する。
キャップ部1Aのセンサホルダ部8との接合面を含む表面への接着剤Aの塗布方法としては、刷毛、ローラー、スプレー等を用いて、キャップ部1Aの表面の一部(前記接合面を含めばよい)に接着剤Aを塗布する方法がある。
なお、液状の接着剤Aにキャップ部1Aの表面を浸漬する塗布方法を用いてもよいが、金型汚染を考慮すると、キャップ部1Aの表面の一部(前記接合面を含めばよい)に、なるべくセンサホルダ部8との接合面からはみ出ない範囲内に接着剤Aを塗布する塗布方法の方が好ましい。
キャップ部1Aに接着剤Aを塗布する際の温度条件としては、接着剤Aが固化したり、架橋硬化反応を生じない温度であればよく、例えば、室温でもよいが、特に限定はない。
キャップ部1Aに塗布する接着剤Aの厚み又は樹脂量としては、センサホルダ部8を接着して固定するのに必要な厚み又は樹脂量であればよく、特に限定はない。
粗面化処理としては、ブラスト処理、ケミカルエッチング処理、化成処理、ヘアーライン処理等が挙げられる。
粗面化処理を施した場合のキャップ部1Aの塗布面面粗さとしては、Ra0.5〜2μmの範囲が好ましい。
なお、塗布面面粗さは、JIS B0601−1994に基づいて測定することができる。
また、プライマーとしては、シラン系プライマー、フェノール系プライマー、エポキシ系プライマー等が挙げられる。
本工程では、前記接着剤塗布工程でキャップ部1Aの表面に塗布した接着剤Aを、室温で自然乾燥させて接着剤Aに含まれる溶剤を揮発させる。
本工程では、前記接着剤塗布工程でキャップ部1Aの表面に塗布した接着剤Aを、その架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で接着剤Aに含まれる溶剤を揮発させてキャップ部1Aの表面に乾燥固化させる。
この場合、一段目の温度と二段目の温度の差等については特に限定はない。
前記接着剤塗布工程、及び前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経たインサート品であるキャップ部1Aを用いる。
本工程では、図4の縦断面図に示すように、固定型18の支持軸21にインサート品であるナット10をセットするとともに、インサート品であるキャップ部1Aを可動型19にセットする。
次に、溶融プラスチック材料を冷却・固化させた後、可動型19を開いて保護カバー1を取り出す。
このようにインサート成形された保護カバー1(図1及び図2参照)は、ナット10の周溝10Aに合成樹脂が入り込んでいるので、ナット10の抜け止めがされる。
本工程では、前記射出成形工程で得られた保護カバー1に対し、熱硬化性樹脂接着剤Aが架橋反応を開始する温度以上で熱硬化処理を行う。
前記架橋反応を開始する温度以上の温度は、例えば110〜180℃の範囲である。
前記熱硬化処理は、段階的に温度を上昇させて行ってもよい。例えば、一段目の温度を110〜140℃、二段目の温度を140〜180℃の範囲に調整することが挙げられる。なお、前記架橋反応を開始する温度以上の温度の上限は、処理時間を短縮する観点から、180℃を超える温度にしてもよい
キャップ部1Aをこのような形状にすることにより、センサホルダ部8の段部被い部8Bのプラスチックが凹部9,9,…内に入り込むことから、キャップ部1Aとセンサホルダ部8が機械的に結合するので、金属部品であるキャップ部1Aとプラスチック部品であるセンサホルダ部8の結合強度が向上する。
さらに、図2の縦断面斜視図における円盤部6に図8の縦断面斜視図のように通孔6Aを形成し、あるいは図6の縦断面斜視図における円盤部6に図9の縦断面斜視図のように通孔6Aを形成し、円盤部6の通孔6Aを通ってカップ状本体部1Aの内面側で径方向外方へ延びる回り込み部8Cをセンサホルダ部8に形成してなる保護カバー1としてもよい。
ここで、図8及び図9の保護カバー1には、通孔6Aの周囲でカップ状本体部1A及びセンサホルダ部8間に無端状のシール体Eを介在させているが、シール体Eを無くしてもよい。
ただし、いずれの保護カバー1においても、金属部品であるキャップ部1A、又は金属部品である筒部1Bと、プラスチック部品であるセンサホルダ部8との間には、熱硬化性樹脂接着剤が介在する。
次いで、金属部品プレート23端部の一方側の表面に、その長さ方向Fに対して約10mmの幅でフェノール系熱硬化性樹脂接着剤を塗布し、温度を25℃、60℃、90℃、105℃、120℃、150℃にように変えた反応容器内で30分又は60分間静置して、前記熱硬化性樹脂接着剤中の有機溶剤(メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メタノール)を完全に除去するまで乾燥して熱硬化性樹脂接着剤層26を形成した。
次いで、架橋反応開始温度以上である150℃で熱硬化処理を行い、熱硬化性樹脂接着剤層26に架橋反応を生じさせて硬化反応を行わせることにより、図10に示す接着強度評価用ダンベル試験片22を得た。
ここで、接着強度評価用ダンベル試験片22を作製する工程は、本発明のセンサホルダ部を有する保護カバーの製造方法に準じていることから、得られる剥離強度は、同じように作製された本発明の保護カバーの剥離強度に相当すると考える。
このような接着強度の低下について、本願の発明者らがその原因についてさらに検討した結果、150℃では接着しない状態まで低下していることから、乾燥温度が高くなると使用した接着剤の硬化反応が生じることで反応基が減少してしまい、プラスチックとの結合がうまく行われない可能性があることに着目した。
その結果、風乾処理品と90℃乾燥処理品はいずれもMEK溶剤で前記接着剤を取り除くことが可能であったのに対して、150℃処理品は取り除けず、硬化がすでに生じていたと考えられる。なお、150℃処理品は、処理時間が短いことから完全な硬化ではなく、いわゆる半硬化していたと考えられる。
以上のことから、前記105℃付近を境に剥離強度が低下する現象は、金属部品の表面に塗布された熱硬化性樹脂接着剤の乾燥時に熱硬化を起こしていたことが原因であると推測される。
具体的には、120℃処理では60℃処理と比較して、前記偏差を示す値は約5倍にも上昇している。これは、温度が高くなるにつれ、架橋硬化反応が活発になり、乾燥時間に対して硬化反応状態が大きく変化することを示している。
つまり、120℃のように高い温度で乾燥すると、処理時間短縮等の生産性向上に寄与するものの、一方で、乾燥温度や乾燥時間のコントロールが難しく、大量処理時の乾燥装置内の温度ばらつき及び乾燥装置への投入、取り出しタイミング差による、製品の接着強度のばらつきが大きくなることが避けられないことが示唆される。
一方、120℃30分での前記接着強度評価用ダンベル試験片の引張せん断接着強度はおおむね5N/mm2未満であったことから、本発明の方法で得られる保護カバーは、従来品よりも接着強度が向上していることがわかった。
1A キャップ部(金属部品)
1B 筒部(金属部品)
2 第1円筒部
3 第2円筒部
4 円環部
5 第3円筒部
6 円盤部
6A 通孔
7 シール体(弾性部品)
8 センサホルダ部(プラスチック部品)
8A 基部
8B 段部被い部
8C 回り込み部
9 凹部
10 ナット
10A 周溝
11 軸受装置
12 内輪
12A 内輪軌道面
13 外輪
13A 外輪駆動面
14 転動体
15 シール部材
16 磁気エンコーダ
17 支持部材
18 固定型
19 可動型
20 ゲート
21 支持軸
22 接着強度評価用ダンベル試験片
23 金属部品プレート
24 プラスチック部品プレート
25 精密万能試験機
26 熱硬化性樹脂接着剤層
A 熱硬化性樹脂接着剤
B 取付ボルト
C 磁気センサ
D 段部
E シール体
F 長さ方向
Claims (1)
- 外周面に内輪軌道面が形成された内輪、及び内周面に外輪軌道面が形成された外輪、並びに、前記内輪軌道面及び前記外輪軌道面間を転動する転動体を有する軸受、前記軸受の軸方向の一端部に位置して前記内輪に固定された、N極とS極を一定間隔で周方向に交互に並べてなる磁気エンコーダ、並びに、前記磁気エンコーダの磁極に対向して前記磁気エンコーダの回転を検知するための磁気センサを備えた軸受装置において、前記外輪に圧入される金属部品と、前記磁気センサを保持するセンサホルダ部を成すプラスチック部品とを有する保護カバーの製造方法であって、
前記金属部品の前記プラスチック部品との接合面を含む表面に熱硬化性樹脂接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記接着剤に含まれる溶剤を自然乾燥で揮発させる自然乾燥工程、又は、前記接着剤が架橋反応を開始する温度未満の温度条件下で前記接着剤に含まれる溶剤を揮発させて前記接着剤を乾燥固化させる乾燥固化工程と、
前記自然乾燥工程又は前記乾燥固化工程を経た前記金属部品をインサート品として射出成形用金型内に配置した状態で、溶融した前記プラスチック部品の材料をゲートから前記金型のキャビティ内に注入する射出成形工程と、
前記接着剤が架橋反応を開始する温度以上で熱硬化処理を行う熱硬化処理工程と、
を含むことを特徴とするセンサホルダ部を有する保護カバーの製造方法。
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