JP2020076620A - 磁気エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気エンコーダの融雪剤耐性と耐熱性能を両立させながら、製造コストを低減する。【解決手段】磁気エンコーダ１Ａは、自動車のホイール支持用軸受装置Ａに用いるものであり、回転体１１に取り付けるための鋼板製円環状支持部材２と、前記円環状支持部材に固定された樹脂製円環状磁石部材３とからなる。円環状磁石材料３のベース樹脂として熱可塑性樹脂を用いた樹脂製磁気エンコーダ１Ａにおいて、樹脂製円環状磁石部材３のベース樹脂をポリケトンにした。【選択図】図２

Description

本発明は、回転体の回転速度（回転数）の検出に用いる磁気エンコーダに関わり、特に外部雰囲気に曝される環境での使用に好適な、自動車のホイール支持用軸受装置に用いる樹脂製磁気エンコーダに関する。

回転体の回転速度（回転数）を検出する際に用いられる磁気エンコーダ装置は、回転体に取り付けられる磁気エンコーダと、非回転体に取り付けられるセンサとからなる。
前記磁気エンコーダは、回転体に取り付けるための円環状支持部材と、前記円環状支持部材に固定され、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に多極に着磁した円環状磁石部材とからなる。前記円環状支持部材と前記円環状磁石部材との間には、接着剤層がある場合(例えば、特許文献１参照)と、接着剤層がない場合（例えば、特許文献２参照）がある。
前記センサは、前記円環状磁石部材の回転を検知するために、前記円環状磁石部材に対向する。

前記磁気エンコーダは、光を遮るような埃や油分などの汚染に弱い光学エンコーダと異なり、塵や埃などの粉塵や泥水等が存在する環境下でも使用できるため、自動車のホイール支持用軸受装置（ハブベアリング）等において外部雰囲気に曝される環境で使用される場合がある（例えば、特許文献１の図４及び図８参照）。

特許第４４３２７６４号公報 特許第４６８５６８３号公報

前記円環状磁石材料は、ゴム又は樹脂等の弾性素材に磁性体粉を混入させた弾性磁性材料が用いられる（例えば、特許文献１の［０００４］参照）。
前記円環状磁石材料のベース樹脂（バインダ）として熱可塑性樹脂を用いた樹脂製磁気エンコーダにおいて、前記ベース樹脂には、例えば、ポリアミド６（ＰＡ６）、ポリアミド１２（ＰＡ１２）、ポリアミド６１２（ＰＡ６１２）、ポリアミド１１（ＰＡ１１）、又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が用いられる（例えば、特許文献１及び２参照）。

外部雰囲気に曝される環境で使用される磁気エンコーダにおいて、前記円環状磁石材料のベース樹脂としては、融雪剤耐性と磁気特性を両立させる為、ＰＡ１１又はＰＡ１２を用いることが多い。
ＰＡ１１及びＰＡ１２の融点は１８０℃前後と低いことから、例えば自動車のホイール支持用軸受装置の仕様においてブレーキディスクの放熱を受けて前記ベース樹脂が非常に高温になった場合には、前記ベース樹脂が溶融状態に近い状態となる。それにより、前記円環状磁石材料の形状を維持することができず、磁気エンコーダは機能喪失に陥る。
この対策として、耐熱性を上げるために、前記ベース樹脂をＰＡ６又はＰＰＳにすることが考えられる。

しかしながら、前記ベース樹脂をＰＡ６にした場合、ＰＡ６には融雪剤耐性がないため、寒冷地での使用時において早期にケミカルストレスによる破損が生じる可能性が高くなる。
また、前記ベース樹脂をＰＰＳにした場合、ＰＰＳはＰＡ１１及びＰＡ１２よりも大幅に高価であるため、製造コストが増大する。

そこで本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするとする課題は、回転体に取り付けるための鋼板製円環状支持部材と、前記円環状支持部材に固定された樹脂製円環状磁石部材とからなる磁気エンコーダにおいて、融雪剤耐性と耐熱性能を両立させながら、製造コストを低減することである。

本発明の要旨は以下の通りである。
〔１〕回転体に取り付けるための鋼板製円環状支持部材と、前記円環状支持部材に固定された樹脂製円環状磁石部材とからなる、自動車のホイール支持用軸受装置に用いる磁気エンコーダであって、
前記樹脂製円環状磁石部材のベース樹脂がポリケトンであることを特徴とする、
磁気エンコーダ。

〔２〕前記ベース樹脂にガラス繊維強化材又は炭素繊維強化材を添加してなる、
前記〔１〕に記載の磁気エンコーダ。

〔３〕前記円環状支持部材と前記円環状磁石部材との間に接着剤層が介在する、
前記〔１〕又は前記〔２〕に記載の磁気エンコーダ。

〔４〕前記円環状支持部材と前記円環状磁石部材との間に接着剤層が無く、
前記円環状磁石部材は、その外周側に、前記円環状支持部材の外周部を覆って内径方向へ回り込む回り込み成形部を有する形状を成す、
前記〔１〕又は前記〔２〕に記載の磁気エンコーダ。

以上のような本発明に係る磁気エンコーダによれば、主に以下に示すような作用効果を奏する。

（１）ポリケトンには、融雪剤によるケミカルストレスで破損する要因となるアミド基が存在しない。
（２）ポリケトンの融点は２２０℃であるので、融点が１８０℃前後であるＰＡ１１及びＰＡ１２と比べて耐熱温度が高くなる。
（３）ポリケトンは、原料のモノマーが安価であるので、ＰＡ１１及びＰＡ１２よりも安価になる。
（４）よって、磁気エンコーダの円環状磁石部材のベース樹脂をポリケトンにすることにより、融雪剤耐性と耐熱性能を両立させながら、製造コストを低減できる。それにより、特に外部雰囲気に曝される環境での使用に好適な磁気エンコーダが得られる。

本発明の実施の形態に係る磁気エンコーダを備えた自動車のホイール支持用軸受装置の例を示す縦断面図である。 図１に示す軸受装置の要部拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る磁気エンコーダの縦断面図である。 同じく縦断面斜視図である。 第１変形例の磁気エンコーダを示す要部拡大縦断面図である。 第２変形例の磁気エンコーダを備えた自動車のホイール支持用軸受装置の例を示す縦断面図である。 第２変形例の磁気エンコーダを示す要部拡大縦断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。
本明細書において、自動車のホイール支持用軸受装置Ａの回転軸の方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」という。
また、自動車のホイール支持用軸受装置Ａにおいて、自動車の車体から車輪側に向かう方向を「外方」、その反対方向を「内方」という。

＜自動車のホイール支持用軸受装置＞
図１の縦断面図に示すように、本発明の実施の形態に係る磁気エンコーダ１Ａを備えた自動車のホイール支持用軸受装置Ａは、外輪１２に対して内輪１１が回転する軸受１０の他に、アキシャル型の磁気エンコーダ１Ａ、軸受１０の内方側端部及び外方側端部に配置したシール部材７，８、並びに磁気センサ９等を備える。

軸受１０は、外周面に内輪軌道面１１Ａが形成された内輪１１、及び内周面に外輪軌道面１２Ａが形成された外輪１２、並びに、内輪軌道面１１Ａ及び外輪軌道面１２Ａ間を転動する、ボールである転動体１３，１３，…等を有する。

自動車のホイール支持用軸受装置Ａにおいて、磁気エンコーダ１Ａは、シール部材７の内方（軸受１０の密閉空間外）に配置されるので、外部雰囲気に曝される環境で使用される。

＜磁気エンコーダ＞
図１の縦断面図、及び図２の要部拡大縦断面図に示す磁気エンコーダ１Ａは、回転体である内輪１１に取り付けるための鋼板製円環状支持部材２と、円環状支持部材２に固定され、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に多極に着磁した、樹脂製円環状磁石部材３とにより構成される。
磁気エンコーダ１Ａは、円環状支持部材２により内輪１１に固定され、軸受１０の内方側端部に位置する。
磁気エンコーダ１Ａは、その円環状磁石材料のベース樹脂として熱可塑性樹脂を用いた樹脂製磁気エンコーダである。

（円環状支持部材）
図３Ａの縦断面図、及び図３Ｂの縦断面斜視図に示すように、円環状支持部材２は、円筒部２Ａ及び円筒部２Ａの端縁から径方向外方へ延びるフランジ部２Ｂからなる。
円環状支持部材２は、ステンレス鋼製の板材からプレス加工により成形される。

（円環状磁石部材）
円環状磁石部材３は、そのベース樹脂（バインダ）がポリケトン（ＰＯＫ）であり、円環状支持部材２をインサート品として射出成形により成形される。
ポリケトン（ＰＯＫ）は、ポリマーの主鎖にケトン基を有する熱可塑性樹脂で、今回の用途に対しては、一酸化炭素とエチレンやエチレン・プロピレン等を原料とする、脂肪族ポリケトンを用いる。

円環状磁石部材３の厚みは０．６〜１．２ｍｍ程度であり、円環状磁石部材３は、７５重量％〜９２重量％の範囲で磁性体粉を含むとともに、添加剤として、ガラス繊維強化材又は炭素繊維強化材を含む。
前記磁性体粉としては、インサート成形により製造された市販の磁気エンコーダのプラスチック磁石部に使用されている磁性体粉であればよく、例えば、ストロンチウムフェライトやバリウムフェライト等のフェライト系磁性粉末、ネオジム系やサマリウム系等の希土類磁性粉末が使用できる。また、フェライトの磁気特性を向上させるためにランタンとコバルト等を混入したり、フェライトの一部をネオジウム−鉄−ボロン、サマリウム−コバルト、サマリウム−鉄等の希土類磁性体粉に置き換えてもよい。これらの磁性体粉は単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。

円環状支持部材２と円環状磁石部材３との間には接着剤層４がある。
接着剤層４となる熱硬化性樹脂接着剤は、例えば、フェノール樹脂系接着剤又はエポキシ樹脂系接着剤である。前記接着剤は、円環状支持部材２を金型にセットする前に、円環状支持部材２に塗布する。

円環状磁石部材３を、前記射出成形で円環状支持部材２と一体化した後、脱磁及び着磁を行って磁気エンコーダ１Ａの完成品を得る。

（第１変形例）
図４の要部拡大縦断面図に示す第１変形例の磁気エンコーダ１Ｂには、図３Ａの縦断面図、及び図３Ｂの縦断面斜視図に示す磁気エンコーダ１Ａのような接着剤層４が無い。すなわち、円環状支持部材２と円環状磁石部材３との間に接着剤層が無い。
よって、磁気エンコーダ１Ｂの製造においては、前記接着剤を円環状支持部材２に塗布する工程は無い。

図４に示す第１変形例の磁気エンコーダ１Ｂにおいて、円環状磁石部材３は、その外周側に、円環状支持部材２の外周部６を覆って内径方向へ回り込む回り込み成形部５を有する形状を成す。このような形状の回り込み成形部５により、円環状支持部材２と円環状磁石部材３は、機械的に固定される。
図４に示す第１変形例の磁気エンコーダ１Ｂにおいても、円環状磁石部材３のベース樹脂はポリケトン（ＰＯＫ）である。

＜作用効果＞
（１）ポリケトンには、融雪剤によるケミカルストレスで破損する要因となるアミド基が存在しない。
（２）ポリケトンの融点は２２０℃であるので、融点が１８０℃前後であるＰＡ１１及びＰＡ１２と比べて耐熱温度が高くなる。
（３）ポリケトンは、原料のモノマーが安価であるので、ＰＡ１１及びＰＡ１２よりも安価になる。
（４）よって、磁気エンコーダ１Ａ，１Ｂの円環状磁石部材３のベース樹脂をポリケトンにすることにより、融雪剤耐性と耐熱性能を両立させながら、製造コストを低減できる。それにより、特に外部雰囲気に曝される環境での使用に好適な磁気エンコーダ１Ａ，１Ｂが得られる。

以上のとおり、円環状磁石部材３のベース樹脂をポリケトンにした磁気エンコーダは、特に外部雰囲気に曝される環境での使用に好適なものであるが、外部雰囲気に曝されない環境で使用してもよい。以下に示す第２変形例は、磁気エンコーダが外部雰囲気に曝されない環境で使用される場合の一例である。

（第２変形例）
＜自動車のホイール支持用軸受装置＞
図５の縦断面図に示す自動車のホイール支持用軸受装置Ａは、外輪１２に対して内輪１１が回転する軸受１０の他に、ラジアル型の磁気エンコーダ１Ｃ、軸受１０の内方側端部及び外方側端部に配置したシール部材７，８、並びに磁気センサ９等を備える。

軸受１０は、外周面に内輪軌道面１１Ａが形成された内輪１１、及び内周面に外輪軌道面１２Ａが形成された外輪１２、並びに、内輪軌道面１１Ａ及び外輪軌道面１２Ａ間を転動する、テーパーローラである転動体１３，１３，…等を有する。

＜磁気エンコーダ＞
図５の縦断面図、及び図６の要部拡大縦断面図に示す第２変形例の磁気エンコーダ１Ｃは、回転体である内輪１１に取り付けるための鋼板製円環状支持部材２と、円環状支持部材２に固定され、Ｎ極とＳ極を一定間隔で周方向に多極に着磁した、樹脂製円環状磁石部材３とにより構成される。
磁気エンコーダ１Ｃは、円環状支持部材２により内輪１１に固定され、軸受１０の軸方向に離間する２列の転動体１３，１３の間に位置する。
磁気エンコーダ１Ｃは、その円環状磁石材料のベース樹脂として熱可塑性樹脂を用いた樹脂製磁気エンコーダである。

（円環状支持部材）
図６の要部拡大縦断面図に示すように、円環状支持部材２は、円筒部２Ａ、円筒部２Ａの端縁から径方向外方へ延びるフランジ部２Ｂ、及びフランジ部２Ｂの端縁から屈曲して、磁気エンコーダ１Ｃの回転を検知する磁気センサ９に対向するセンサ対向部２Ｃからなる、径方向及び軸方向を含む平面で切断した断面形状が略Ｕ字状のものである。
円環状支持部材２は、ステンレス鋼製の板材からプレス加工により成形される。

（円環状磁石部材）
円環状磁石部材３は、そのベース樹脂（バインダ）がポリケトン（ＰＯＫ）であり、円環状支持部材２をインサート品として射出成形により成形される。

以上の第２変形例のラジアル型の磁気エンコーダ１Ｃは外部雰囲気に曝されない環境で使用されるものであるが、ラジアル型の磁気エンコーダ１Ｃを、外部雰囲気に曝される環境で使用してもよい。円環状磁石部材３のベース樹脂をポリケトン（ＰＯＫ）にしていることから、融雪剤耐性と耐熱性能を両立させながら、製造コストを低減できるので、外部雰囲気に曝される環境での使用に好適である。

以上の実施の形態の記載はすべて例示であり、これに制限されるものではない。本発明の範囲から逸脱することなく種々の改良及び変更を施すことができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 磁気エンコーダ
２ 円環状支持部材
２Ａ 円筒部
２Ｂ フランジ部
２Ｃ センサ対向部
３ 円環状磁石部材
４ 接着剤層
５ 回り込み成形部
６ 外周部
７，８ シール部材
９ 磁気センサ
１０ 軸受
１１ 内輪
１１Ａ 内輪軌道面
１２ 外輪
１２Ａ 外輪軌道面
１３ 転動体
Ａ 自動車のホイール支持用軸受装置

Claims (4)

1. 回転体に取り付けるための鋼板製円環状支持部材と、前記円環状支持部材に固定された樹脂製円環状磁石部材とからなる、自動車のホイール支持用軸受装置に用いる磁気エンコーダであって、
   前記樹脂製円環状磁石部材のベース樹脂がポリケトンであることを特徴とする、
   磁気エンコーダ。
2. 前記ベース樹脂にガラス繊維強化材又は炭素繊維強化材を添加してなる、
   請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記円環状支持部材と前記円環状磁石部材との間に接着剤層が介在する、
   請求項１又は２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記円環状支持部材と前記円環状磁石部材との間に接着剤層が無く、
   前記円環状磁石部材は、その外周側に、前記円環状支持部材の外周部を覆って内径方向へ回り込む回り込み成形部を有する形状を成す、
   請求項１又は２に記載の磁気エンコーダ。

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