JP3979058B2 - エンコーダの検査方法及び検査用着磁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為の転がり軸受ユニットに組み込んだ状態でセンサと組み合わせて使用され、この転がり軸受ユニットにより支持された車輪の回転速度を検出する為の永久磁石製のエンコーダの検査方法及び検査用着磁装置に関する。具体的には、この様なエンコーダから出る磁束の密度を測定する事により、より高性能のエンコーダの製造を図る為のデータを得るのに利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持すると共に、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）を制御すべく、この車輪の回転速度を検出する為に従来から、各種構造のエンコーダ付転がり軸受ユニットが知られている。車輪の回転速度検出を磁気的に行なう場合、上記エンコーダとして、円周方向に関して磁気特性が交互に（一般的には等間隔に）変化するものを使用する。この様に円周方向に関して磁気特性が交互に変化するエンコーダとして、円周方向に関してＳ極とＮ極とを交互に配置した永久磁石を使用するエンコーダは、センサ側の構造を簡単にし、しかも低速時の検出精度を確保する面から、近年使用される場合が増大している。
【０００３】
上述の様な用途に使用する永久磁石製のエンコーダは、炭素鋼、ステンレス鋼等の磁性金属板により全体を円環状（円輪状、円筒状等を含み、全体を円形の環状に形成した形状を言う。本明細書全体で同じ。）に形成された心金の一部に、ゴム磁石、プラスチック磁石等の永久磁石を、全周に亙り接着（プライマを介在させてゴム磁石を心金に焼き付けする場合を含む。本明細書全体で同じ。）する事により構成している。即ち、円環状の心金の一部に、ゴム或は合成樹脂等の高分子材料中にフェライト等の強磁性粉末（磁性体）を混入したゴム磁石或はプラスチック磁石等の永久磁石を接着固定している。そして、この永久磁石の表面にＳ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に配置している。この為に、この永久磁石の着磁方向を、円周方向に関して交互に変化させている。
【０００４】
図４は、この様なエンコーダを組み込んだ車輪支持用の転がり軸受ユニット１の従来構造の１例を示している。この転がり軸受ユニット１の場合には、ハブ２の軸方向中間部乃至は内端部（軸方向に関して内とは、自動車の幅方向中央側で、図４、５の右側）に１対の内輪３、３を外嵌する事により回転輪を構成している。このうちのハブ２には、外周面の外端部（軸方向に関して外とは、自動車の幅方向外側で、図４、５の左側）に車輪を支持固定する為のフランジ４を、中心部にスプライン孔５を、又、上記各内輪３、３の外周面には内輪軌道６、６を、それぞれ設けている。上記スプライン孔５には、等速ジョイント７に設けたスプライン軸８を挿入している。そして、このスプライン軸８の外端部に設けた雄ねじ部９にナット１０を螺合し更に緊締した状態で、このスプライン軸８の内端部に設けたハウジング部１１の外端面により、内側の内輪３の内端面を抑え付け、上記１対の内輪３、３を上記ハブ２に対し固定している。
【０００５】
一方、上記ハブ２と内輪３、３とから成る回転輪の周囲には、静止輪である外輪１２を配置している。この外輪１２は、円筒状の軸受ケース１３内に内嵌固定し、この軸受ケース１３を、図示しない懸架装置に対し支持固定自在としている。又、上記外輪１２の内周面で、上記各内輪３、３の外周面に設けた内輪軌道６、６に対向する部分に、それぞれ外輪軌道１４、１４を設けている。そして、これら両外輪軌道１４、１４と、上記各内輪軌道６、６との間に、それぞれ複数個ずつの転動体１５、１５を、それぞれ保持器１６、１６により保持した状態で転動自在に設けている。又、上記外輪１２の両端部内周面と上記各内輪３、３の端部外周面との間に密封装置１７、１７ａをそれぞれ装着して、上記各転動体１５、１５を設置した内部空間と外部とを遮断し、この内部空間内に存在するグリースの漏洩防止とこの内部空間内への異物の侵入防止とを図っている。
【０００６】
上記各密封装置１７、１７ａは、図５に詳示する様に、それぞれスリンガ１８とシールリング１９とを組み合わせて成る、組み合わせシールリングを使用している。このうちのスリンガ１８は、ＳＰＣＣの如き炭素鋼板等の磁性金属板を断面Ｌ字形で全体を円環状としたもので、上記各内輪３、３の端部に、締り嵌めで外嵌固定している。又、上記シールリング１９は、金属板を断面Ｌ字形で全体を円環状に形成して成る心金２０に弾性材２１を、全周に亙って添着支持したもので、このうちの心金２０を上記外輪１２の両端部に締り嵌めで内嵌する事により、この外輪１２の両端部に内嵌固定している。この状態で、上記弾性材２１に設けた複数本のシールリップ２２、２２の先端縁を上記スリンガ１８に、それぞれ全周に亙り摺接させている。
【０００７】
上述の様な各密封装置１７、１７ａのうち、内側の密封装置１７ａを構成するスリンガ１８の内側面に、エンコーダ２３を全周に亙って添設している。従って、このスリンガ１８が、請求項２、３に記載した心金に相当する。上記エンコーダ２３は、ゴム或は合成樹脂等の高分子材料中に、磁性体であるフェライト等の強磁性粉末を混入したゴム磁石或はプラスチック磁石等の永久磁石であって、軸方向に着磁している。着磁方向は、円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。従って、上記エンコーダ２３の被検出面である内側面には、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に配置されている。この様なエンコーダ２３は、上記スリンガ１８に設けた円輪部２４の内側面に、接着により支持固定されている。
【０００８】
一方、前記軸受ケース１３の一部で、上記外輪１２の内端面よりも内方に突出した部分に取付孔２５を、この軸受ケース１３を径方向に貫通する状態で形成している。この取付孔２５には、回転速度検出用のセンサ（図示省略）を組み付け自在としている。そして、このセンサの先端部に設けた検出面を、上記エンコーダ２３に微小隙間を介して、アキシアル方向に対向自在としている。
【０００９】
上述の様に構成する、エンコーダ２３を組み込んだ転がり軸受ユニット１は、前記軸受ケース１３により上記外輪１２を懸架装置に結合固定すると共に、前記フランジ４により前記ハブ２に車輪を支持固定する。この状態で、この車輪が上記懸架装置に対し回転自在に支持される。車輪が回転すると、上記センサの検出面の近傍を、上記エンコーダ２３の内側面に存在するＳ極とＮ極とが交互に通過し、上記センサの出力信号が変化する。この様にセンサの出力信号が変化する周波数は、上記車輪の回転速度に比例するので、この出力信号を図示しない制御器に送れば、この車輪の回転速度を求め、ＡＢＳやＴＣＳを適切に制御できる。
【００１０】
上述の様に構成し作用するエンコーダ２３を組み込んだ転がり軸受ユニット１による、車輪の回転速度検出の信頼性を確保する為には、上記エンコーダ２３の被検出面から出る磁束の密度が、十分に高く、且つ、着磁方向の変化に基づく本来の変化以外に大きく変化しない事が必要になる。これに対して、ゴム磁石或はプラスチック磁石である上記エンコーダ２３は、金型内部に設けたキャビティ内に磁性体を含む高分子材料を注入する、射出成形により造る為、一部にウェルドと呼ばれる高分子材料の合わせ目が生じる事が避けられない。
【００１１】
即ち、射出成形時に上記キャビティ内には、ゲートと呼ばれる注入口から上記磁性体を含む高分子材料を注入する。円環状の上記エンコーダ２３を射出成形すべく、円環状の上記キャビティ内に送り込まれた上記高分子材料は、図６に矢印で示す様に流れ、上記注入口に対して円周方向反対側で互いに突き当たる。そして、この突き当たり部に、上記合わせ目が生じる。この様な合わせ目の性状は、しばしば他の部分と異なり、例えば、上記高分子材料中に含まれる磁性体の割合が少なくなったり、この磁性体の配向方向が所望の状態と異なり易い。そして、磁性体の割合が少なくなったり配向方向が不正になった場合には、着磁後に上記合わせ目部分の側面から出る磁束の密度が低くなる。この点に就いて、図７により説明する。
【００１２】
図７は、上記エンコーダ２３の内側面（被検出面）から出る磁束の密度の、円周方向に関する分布状態を表している。この様な図７のうちの（Ａ）は、高分子材料中に含まれる磁性体の量が十分且つ均一で、且つ配向方向が適正である部分の分布状態を表している。センサの検出部が対向する部分の磁束密度の分布状態が、上記図７（Ａ）に示す様な状態であれば、上記センサによる回転速度検出の信頼性を十分に確保できる。これに対して図７の（Ｂ）は、上記ウェルドに対応して、高分子材料中に含まれる磁性体の量が部分的に不足したり、配向方向が不正である事により、性状が円周方向に関して不均一である部分の、磁束密度の分布状態を表している。上記センサの検出部が対向する部分の磁束密度の分布状態が、上記図７（Ｂ）に示す様な状態であると、上記センサによる回転速度検出の信頼性が低下する可能性がある。
【００１３】
即ち、磁束密度の変化の程度（大きさ）が小さく、この磁束密度の変化に対応したセンサの出力変化が所定の閾値を越えない場合には、このセンサの出力信号を受け入れた制御器が上記エンコーダ２３の回転を検出できない。この為、合わせ目部分で上記図７（Ｂ）に示す様に磁束密度の低下が生じた場合には、その低下の程度を抑える（小さくする）べく、射出成形用の金型の構造を工夫したり、高分子材料の注入速度を調節したり、高分子材料中への磁性体の混合割合を調節したり、この磁性体の配向状態を工夫したりする必要がある。そして、この様な対応を行なう為には、上記合わせ目がどの部分に生じ、この合わせ目部分の磁束密度が他の部分に比べてどの程度低下しているかを知る必要がある。この為に従来から、射出成形後のエンコーダ２３を目視して、上記合わせ目の位置を確認したり、円周方向に関して交互に着磁（被検出面にＳ極とＮ極とを交互に配置）した後のエンコーダ２３の被検出面の磁束密度の変化を測定する事により、上記合わせ目の位置及びこの合わせ目部分で磁束密度が低下する程度を測定している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
合わせ目は必ずしも明瞭に現れるとは限らず、目視によるこの合わせ目部分の確認作業は、必ずしも正確に行なえるとは限らないし、仮に合わせ目の位置を正確に知る事ができても、その部分で磁束密度が低下する程度まで知る事はできない。又、エンコーダ２３の被検出面にＳ極とＮ極とを交互に配置した後に、この被検出面の磁束密度の変化を測定する場合も、やはり上記合わせ目部分の位置を正確に把握できないだけでなく、この合わせ目部分で磁束密度が低下する程度も正確に知る事ができない。この理由は、Ｓ極とＮ極とを交互に配置した、上記エンコーダ２３の被検出面には、非着磁部を含め、磁束密度が極く低い部分が存在する為である。
【００１５】
例えば、上記合わせ目の存在に基づいて上記被検出面の磁束密度の分布が、図７（Ｂ）の様になった場合に就いて考えると、上記合わせ目は、この図７（Ｂ）にＷで示した範囲内に存在する事が分かる。但し、磁束密度の変化のみでは、上記合わせ目が上記範囲Ｗ内の何れの位置にあるかを特定する事はできない。これに伴って、上記合わせ目部分でどの程度磁束の密度が低下するかを把握する事もできない。この理由は、上記合わせ目が磁束密度が高くなるべき部分に存在して当該部分の磁束密度を本来の値よりも低くしているのか、元々低くなるべき部分に存在しているのかが分からない為、仮に所定の位相に対応して磁束密度が低くなっている部分を確認できても、本来の磁束密度に比べてどの程度低くなっているかを算定できない為である。
【００１６】
この様に従来は、射出成形に伴う高分子材料の合わせ目の位置、並びにこの合わせ目部分で磁束密度が低下する程度を正確に知る事ができなかった為、この合わせ目部分での磁束密度の低下を抑える為に十分な対策を採る事に就いて不都合を生じた。即ち、上記位置及び程度を正確に知る事ができない為、上記磁束密度の低下を抑える為に採るべき、射出成形用の金型の構造、高分子材料の注入速度、高分子材料中への磁性体の混合割合、この磁性体の配向状態等の工夫乃至は調節を適切に行なう事が難しかった。
本発明のエンコーダの検査方法及び検査用着磁装置は、この様な事情に鑑みて発明したものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のエンコーダの検査方法及び検査用着磁装置のうち、請求項１、２に記載したエンコーダの検査方法は、磁性体を含む高分子材料を射出成形後、着磁方向を円周方向に関して交互に変化させて着磁する以前に、上記磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して均一な磁場に置く事により、この磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して同一方向に着磁する。その後、この磁性体を含む高分子材料から出る磁束の密度を測定する。
【００１８】
又、請求項３に記載したエンコーダの検査用着磁装置は、上記磁性体を含む高分子材料を軸方向に、且つ円周方向に関して同一方向に着磁すべく、上記磁性体を含む高分子材料を添着した心金を保持するホルダと、このホルダに対し遠近動する着磁ヨークとを備える。そして、この着磁ヨークは、上記磁性体を含む高分子材料に対向する、この磁性体を含む高分子材料の中心軸に対し直交する方向に存在する平面上に、この中心軸の方向に、円周方向に関して同方向で且つ均一な磁場を造り出す為の着磁コイルの軸方向端面を設置したものである。
【００１９】
【作用】
上述の様に構成する本発明のエンコーダの検査方法及び検査用着磁装置によれば、射出成形に伴う高分子材料の合わせ目の位置、並びにこの合わせ目部分で磁束密度が低下する程度を正確に知る事ができる。この点に就いて、図１を参照しつつ説明する。
磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して均一な磁場に置く事により、この磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して同一方向に着磁した状態では、上記合わせ目を含まず、この高分子材料中に上記磁性体が均一に分布している部分では、エンコーダの被検出面の磁束密度は、図１（Ａ）に示す様に、円周方向（図１の左右方向）に関して均一に分布する。
【００２０】
これに対して、上記合わせ目を含む被検出面の磁束密度は、図１（Ｂ）に示す様に、この合わせ目部分で低くなる様に、不均一になる。上記エンコーダの被検出面は、全周に亙って均一な磁場により着磁されているので、上記高分子材料中の磁性体の分布及び配向状態が均一であれば、上記被検出面の磁束密度の分布も、上記図１（Ａ）に示す様に均一になる。従って、上記図１（Ｂ）に示す様に、上記被検出面の一部に、磁束密度が低くなる部分が存在すれば、その位置が上記合わせ目の位置として、正確に特定できる。又、この様に磁束密度が低くなった部分の磁束密度が他の部分の磁束密度よりも低下している程度を、上記合わせ目部分で磁束密度が低下する程度として、正確に把握できる。
尚、図１は、Ｎ極に着磁された部分の磁束密度を測定した状態を示しているが、本発明を実施する際には、必ずしもＮ極部分の磁束密度を測定する必要はない。Ｓ極部分の磁束密度を測定しても、同様の作用・効果を得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明のエンコーダの検査用着磁装置の実施の形態の１例を示している。この検査用着磁装置２６は、互いに同心に配置され、且つ互いの遠近動を自在とされたホルダ２７と着磁ヨーク２８とを備える。このうちのホルダ２７は、ゴム磁石製のエンコーダ２３を、心金３７を介して保持するもので、この心金３７の内周縁部に形成した円筒部２９を外嵌支持自在な円柱部３０の周囲に凹溝３１と平坦面部３２とを、この円柱部３０と同心に設けている。このうちの凹溝３１は上記円筒部２９と上記ホルダ２７との干渉を防止すべく、この円筒部２９を進入自在に設け、上記平坦面部３２は、上記心金３７の円輪部２４を突き当てるべく、上記ホルダ２７の中心軸に対し直交する方向に形成している。上記エンコーダ２３に着磁する際には上記心金３７を、上記円筒部２９を上記円柱部３０に、軽い締り嵌めで外嵌すると共に、上記円輪部２４の軸方向両側面のうちで上記エンコーダ２３を添着した面と反対面を、上記平坦面部３２に突き当てる。
【００２２】
一方、上記着磁ヨーク２８は、円環状の着磁ブロック３３に着磁コイル３４を設置して成る。このうちの着磁ブロック３３は、中心部に上記ホルダ２７の円柱部３０が進入自在な円孔３５を形成し、この円孔３５の周囲に着磁プレート３６設けている。この着磁プレート３６は、上記ホルダ２７及び着磁ブロック３３の中心軸に対し直交する平面上に設置しており、片面（図２の上面）を、上記ホルダ２７の平坦面部３２に対向させている。又、上記着磁プレート３６の他面（図２の下面）の径方向中間部に上記着磁コイル３４を、全周に亙って添設して｛この着磁コイル３４の軸方向一端面（図２の上面）を突き当てて｝いる、この着磁コイル３４は、通電に基づいて、図２に矢印で示す方向の磁場を、全周に亙って均一に生成する。
【００２３】
上述の様なホルダ２７と着磁ヨーク２８とから成る検査用着磁装置２６により、上記エンコーダ２３を検査の為に着磁する作業は、次の様にして行なう。先ず、このエンコーダ２３を添着した心金３７の円筒部２９を上記ホルダ２７の円柱部３０に外嵌すると共に、この心金３７の円輪部２４を上記平坦面部３２に突き当てる。次いで、上記ホルダ２７を上記着磁ヨーク２８に近づけて、被検出面となるべき上記エンコーダ２３の片面（図２の下面）を、上記着磁プレート３６の片面に突き当てる。この状態で上記着磁コイル３４に通電して、この着磁コイル３４の周囲に、円周方向に関して均一な磁場を生成する。図示の例では、上記着磁コイル３４が、上記エンコーダ２３の径方向中間部に対向する為、このエンコーダ２３の内径寄り部分と外径寄り部分とは互いに逆方向に着磁され、径方向中間部は非着磁領域となる。
【００２４】
そこで、上記ホルダ２７を上記着磁ヨーク２８から離隔させ、上記エンコーダ２３をこのホルダ２７から取り外した後、このエンコーダ２３の被検出面の内径寄り部分又は外径寄り部分の磁束密度を、円周方向に関して連続的に測定する。尚、この様に磁束密度を測定する部分として好ましくは、使用状態でセンサの検出部と対向する部分を利用する。この場合に、このセンサの検出部に対向する部分とは、通常は径方向中央位置となる。従って、好ましくは、この径方向中央位置が非着磁領域とならない様にする為、上記着磁コイル３４を、上記エンコーダ２３の径方向中間部ではあっても、径方向中央部から外れた位置に対向させる。図３は、この様な測定により得られる、上記エンコーダ２３の被検出面の磁束密度の分布を表す線図である。
【００２５】
この様な図３から明らかな通り、上記エンコーダ２３の被検出面の磁束密度は、合わせ目部分を除いても、完全に均一にはならないが、合わせ目部分以外では大きく変動する事はない。これに対して、この合わせ目部分では、磁束密度が周囲部分よりも急激に低下する。従って、この様に磁束密度が周囲部分よりも急激に低下した部分を知る事により、上記合わせ目の位置を正確に特定できる。又、この様に磁束密度が低くなった部分の磁束密度が他の部分の磁束密度よりも低下している程度を、上記合わせ目部分で磁束密度が低下する程度として、正確に把握できる。
【００２６】
【発明の効果】
上述の様に本発明のエンコーダの検査方法及び検査用着磁装置によれば、射出成形により生じる合わせ目の位置、及びこの合わせ目部分で磁束密度が低下する程度を、何れも正確に求める事ができる。従って、この磁束密度の低下を抑える為に採るべき、射出成形用の金型の構造、高分子材料の注入速度、高分子材料中への磁性体の混合割合、この磁性体の配向状態等の工夫乃至は調節を、比較的容易に、且つ適切に行なえる。
尚、上記エンコーダの合わせ目の位置及びこの合わせ目部分で磁束密度が低下する程度を知る為には、上記エンコーダの被検出面のうちでこの磁束密度を測定する部分が着磁されてさえいれば良い。従って、多少直径の異なるエンコーダに就いて、同じ検査用着磁装置を使用する事ができて、検査に要するコストが徒に嵩む事はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明する為、エンコーダの被検出面の磁束密度の理論上の分布状態を示す線図。
【図２】本発明のエンコーダの検査用着磁装置の実施の形態の１例を示す断面図。
【図３】本発明を実施する際に実際に測定される、エンコーダの被検出面の磁束密度の分布状態の１例を示す線図。
【図４】従来から知られている、永久磁石製のエンコーダを組み込んだ転がり軸受ユニットの１例を示す断面図。
【図５】一部を省略して示す、図４のＡ部拡大図。
【図６】エンコーダを射出成形する際にウェルドが生じる理由を説明する為の既略図。
【図７】着磁後のエンコーダの磁束密度の分布状態を示す線図で、（Ａ）は磁性体の分布が均一である部分の分布状態を、（Ｂ）は磁性体の分布が円周方向に関して不均一である部分の分布状態を、それぞれ示す線図。
【符号の説明】
１ 転がり軸受ユニット
２ ハブ
３ 内輪
４ フランジ
５ スプライン孔
６ 内輪軌道
７ 等速ジョイント
８ スプライン軸
９ 雄ねじ部
１０ ナット
１１ ハウジング部
１２ 外輪
１３ 軸受ケース
１４ 外輪軌道
１５ 転動体
１６ 保持器
１７、１７ａ 密封装置
１８ スリンガ
１９ シールリング
２０ 心金
２１ 弾性材
２２ シールリップ
２３ エンコーダ
２４ 円輪部
２５ 取付孔
２６ 検査用着磁装置
２７ ホルダ
２８ 着磁ヨーク
２９ 円筒部
３０ 円柱部
３１ 凹溝
３２ 平坦面部
３３ 着磁ブロック
３４ 着磁コイル
３５ 円孔
３６ 着磁プレート
３７ 心金

Claims (3)

1. 磁性体を含む高分子材料を円環状に射出成形した後、この磁性体を含む高分子材料を、着磁方向を円周方向に関して交互に変化させて着磁する事により造られるエンコーダから出る磁束の密度を検査するエンコーダの検査方法であって、上記磁性体を含む高分子材料を射出成形後、着磁方向を円周方向に関して交互に変化させて着磁する以前に、上記磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して均一な磁場に置く事により、この磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して同一方向に着磁した後、この磁性体を含む高分子材料から出る磁束の密度を測定するエンコーダの検査方法。
2. 磁性金属製の心金を構成する円輪部の軸方向片面に、円環状に射出成形した磁性体を含む高分子材料を添着すると共に、この磁性体を含む高分子材料を、着磁方向を円周方向に関して交互に変化させて着磁する事により造られるエンコーダから出る磁束の密度を検査するエンコーダの検査方法であって、上記磁性体を含む高分子材料を射出成形後、着磁方向を円周方向に関して交互に変化させて着磁する以前に、上記磁性体を含む高分子材料を円周方向に関して均一な磁場に置く事により、この磁性体を含む高分子材料を軸方向に、且つ円周方向に関して同一方向に着磁した後、この磁性体を含む高分子材料から軸方向に出る磁束の密度を測定するエンコーダの検査方法。
3. 請求項２に記載したエンコーダの検査方法を実施する際に、磁性体を含む高分子材料を軸方向に、且つ円周方向に関して同一方向に着磁する、エンコーダの検査用着磁装置であって、エンコーダを構成する為、射出成形により全体を円環状とした磁性体を含む高分子材料を添着した心金を保持するホルダと、このホルダに対し遠近動する着磁ヨークとを備え、この着磁ヨークは、上記磁性体を含む高分子材料に対向する、この磁性体を含む高分子材料の中心軸に対し直交する方向に存在する平面上に、この中心軸の方向に、円周方向に関して同方向で且つ均一な磁場を造り出す為の着磁コイルの軸方向端面を設置したものである、エンコーダの検査用着磁装置。

Images