JP4037406B2 - Magnetic encoder and bearing provided with the same - Google Patents
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Description
この発明は、相対回転する軸受部の回転検出装置等に用いられる磁気エンコーダ、およびそれを備えた車輪用軸受等の軸受に関し、例えば自動車のアンチロックブレーキシステムにおける前後の車輪回転数を検出する回転検出装置に装着されるベアリングシールの構成部品とされる磁気エンコーダに関する。
BACKGROUND OF THE
従来、自動車のスキッドを防止するためのアンチスキッド用回転検出装置として、次のような構造が多く用いられている。すなわち、前記回転検出装置は歯付ローターと感知センサからなっており、その際、軸受を密封するシール装置よりそれぞれ離間させて配置し、一つの独立した回転検出装置を構成しているものが一般的である。
このような従来例は、回転軸に嵌合された歯付ローターを、ナックルに取付られた回転検出センサで検知する構造を持ち、使われている軸受は、その側部に独立して設けられたシール装置によって、水分あるいは異物の侵入から守られる。
Conventionally, the following structure is often used as an anti-skid rotation detection device for preventing automobile skid. That is, the rotation detection device is composed of a toothed rotor and a sensing sensor, and in this case, the rotation detection device is generally arranged apart from the seal device for sealing the bearing, and constitutes an independent rotation detection device. Is.
Such a conventional example has a structure in which a toothed rotor fitted to a rotating shaft is detected by a rotation detection sensor attached to a knuckle, and a bearing used is provided independently on a side portion thereof. Protected against moisture or foreign material intrusion by a sealing device.
その他の例として特許文献1には、回転検出装置の装着スペースを削減せしめ感知性能を飛躍的に向上させることを目的として、車輪回転検出のための回転検出装置を有したベアリングシールにおいて、そこに使用するスリンガーの径方向に磁性粉の混入された弾性部材を周状に加硫成形接着し、そこに交互に磁極を配設した構造が示されている。
また、特許文献2には、軸方向の寸法を小さくし、回転部材と固定部材との間の密閉度を良好にし、容易に取り付け可能にすることを目的として、回転部材と固定部材との間がシールされ、この回転部材に回転ディスクが取り付けられ、その回転ディスクに多極化されたコーダが取り付けられたコーダ内蔵密閉構造としたものが示されている。使用するコーダは、磁性粒子を添加したエラストマーからなるものが用いられ、このコーダの側面を固定部材の側面とほぼ同一平面としたシール手段とされている。
As another example,
Further, in
磁性粉や磁性粒子を含有するプラスチック(プラストマー) 製のコーダは、やはり従来の射出成形や圧縮成形等のように、製品形状に適応した金型を使用して賦形したり、つまり金型どおりの形に成形したり、 T形のダイスを用いた押出し成形やカレンダー成形のようなシート成形でシートを成形し打ち抜き加工などにより製品形状にして、その後、金属基板上に接着剤などで接着固定し製作してもよい。またこの場合、インサート成形のようにあらかじめ金型内に金属基板を組込んでおき、その後、溶融樹脂を流し入れて接着工程を同時加工して製作してもよい。
しかしながら、上記従来例のうち、特許文献1や特許文献2に示されるベアリングシールにおいては、そこに使用するスリンガーの径方向に磁性粉の混入された弾性部材を周状に加硫成形接着したり、または多極化されたコーダが取り付けられたコーダ内蔵密閉構造としてそのコーダを磁性粒子が添加したエラストマーにしようとすると、磁性粉や磁性粒子を保持するためのバインダとなるエラストマーや弾性部材成分が必要になる。しかしエラストマーや弾性部材成分をバインダに用いる場合、コーダ形状に賦形前に必ず磁性粉や磁性粒子とエラストマーや弾性部材の混練による分散工程が必要になるが、この工程ではコーダ中のバインダ成分に対する磁性粉や磁性粒子の相対含有率(体積分率)が上げにくいため、磁気センサに安定してセンシングされる磁力を得ようとするにはコーダの厚み寸法を厚くする必要があった。
However, among the above conventional examples, in the bearing seals shown in
また、 磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダの成形は、 射出成形や圧縮成形等のように製品形状に適応した金型を使用して賦形し、また加硫工程が必要な場合は金型内に必要とされる加硫時間だけ、加圧しながら保持しなければならず、生産上多くの工程を必要とした。
さらに磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダは、例えば車輪回転検出のための回転検出装置を有したベアリングシールにおいて、回転検出装置の装着スペースを削減せしめ、かつ感知性能を飛躍的に向上させるために、そこに使用するスリンガーの軸方向で近接かつ相対した部位に感知センサを配置しなければならない。しかしこの場合、車両走行中に回転側のベアリングシール表面と固定側の感知センサ表面の間隙に、砂粒などの異物粒子が侵入し噛み込まれると、弾性部材やエラストマー製のコーダ表面は摩耗などによる激しい損傷が認められることがあった。
In addition, molding of elastic members and elastomeric coders containing magnetic powder and magnetic particles is performed by using a mold suitable for the product shape, such as injection molding and compression molding, and the vulcanization process is performed. When necessary, the vulcanization time required in the mold had to be maintained under pressure, requiring many steps in production.
In addition, elastic members and elastomeric coders containing magnetic powder and magnetic particles, for example, in bearing seals with a rotation detection device for detecting wheel rotation, reduce the mounting space for the rotation detection device and dramatically improve sensing performance. In order to improve the quality of the sensor, the sensor must be disposed at a position close to and opposite to the slinger used in the axial direction. However, in this case, if foreign particles such as sand particles enter the gap between the bearing seal surface on the rotating side and the surface of the sensing sensor on the fixed side while the vehicle is running, the elastic member and the elastomer coder surface will be worn. Severe damage was observed.
磁性粉や磁性粒子の含有するプラスチック(プラストマー)製のコーダの場合、上述した従来の射出成形や圧縮成形やT形ダイスを用いた押出し成形やカレンダー成形のようなシート成形、およびインサート成形で製造しようとすると、やはり磁性粉や磁性粒子を保持するためのバインダとなる合成樹脂成分が必要になる。しかし合成樹脂成分をバインダに用いる場合も、従来はエラストマーなどと同様に、コーダ形状に賦形前に必ず磁性粉や磁性粒子とプラストマーや弾性部材の混練による分散工程が必要になる。 やはりこの工程では、コーダ中のバインダ成分に対する磁性粉や磁性粒子の相対含有率(体積分率)が上げにくいため、磁気センサに安定してセンシングされる磁力を得ようとするにはコーダの厚み寸法を厚くする必要があった。また、このように磁性粉や磁性粒子とプラストマーや弾性部材を従来の製造法で混練して製作した成形前材料を、金型内に射出( インジェクション)したり圧縮(コンプレッション)してコーダに賦形する時、またインサート成形などで賦形する時に、材料中に含有される磁性粒子成分は金属の酸化物であるため硬くて量産製造的には金型や成形機の摩耗が問題となり、また磁性粒子成分の含有が高い成形前材料は溶融粘度が高くなり、成形圧力や金型型締力などを上げるなど、成形上の負荷が大きくなるなどの問題があった。 In the case of a coder made of plastic (plastomer) containing magnetic powder or magnetic particles, it is manufactured by conventional injection molding, compression molding, sheet molding such as extrusion molding using T-shaped dies or calendar molding, and insert molding. If it is going to do, the synthetic resin component used as a binder for hold | maintaining magnetic powder and a magnetic particle will be needed. However, when a synthetic resin component is used for a binder, a dispersion step by kneading magnetic powder, magnetic particles, plastomer, and an elastic member is always required before shaping into a coder shape, like an elastomer. Again, in this process, the relative content (volume fraction) of magnetic powder and magnetic particles with respect to the binder component in the coder is difficult to increase, so the thickness of the coder is used to obtain a magnetic force that is stably sensed by the magnetic sensor. It was necessary to increase the dimensions. In addition, pre-molding materials produced by kneading magnetic powder, magnetic particles, plastomers, and elastic members in this way by conventional manufacturing methods are injected (injected) into the mold or compressed (compressed) to be applied to the coder. When forming, or by shaping by insert molding, etc., the magnetic particle component contained in the material is a metal oxide, so it is hard and wear of molds and molding machines becomes a problem in mass production. The pre-molding material with a high content of magnetic particle components has a problem that the melt viscosity becomes high and the molding load increases, such as increasing the molding pressure and the mold clamping force.
T形ダイスを用いた押出し成形やカレンダー成形のようなシート成形の場合でも、材料中に含有される磁性粒子成分は金属酸化物で硬いため、量産製造的にはT形ダイスやカレンダー成形機のロールの摩耗が問題となった。 Even in the case of sheet molding such as extrusion molding and calendar molding using a T-shaped die, the magnetic particle component contained in the material is hard with metal oxide, so that for mass production, T-shaped die and calendar molding machine Roll wear became a problem.
この発明の目的は、安定したセンシングを行える磁力が確保できて、コンパクト化が図れ、かつ堅固で、耐摩耗性に優れ、生産性にも優れ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、回転検出のための磁気エンコーダに、安定したセンシングを行える磁力が確保できて、コンパクト化が図れ、かつ堅固で、耐摩耗性に優れ、生産性にも優れる軸受および車輪用軸受を提供することである。
An object of the present invention is to provide a magnetic encoder that can secure a magnetic force capable of performing stable sensing, can be downsized, is robust, has excellent wear resistance, and is excellent in productivity.
Another object of the present invention is to provide a magnetic encoder for detecting rotation, which can secure a magnetic force capable of stable sensing, can be downsized, is robust, has excellent wear resistance, and has excellent productivity. It is to provide a wheel bearing.
この発明の磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを添えた磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を加圧成形してなる、内部に空孔を持つ圧粉体を焼結させた多孔質体の焼結体であり、上記多極磁石を上記芯金に接着剤で接着固定し、上記接着剤がクリヤー系の防食性塗料であり、このクリヤー系の防食性塗料を用いて上記多極磁石および芯金を有する磁気エンコーダ全体の表面に0.5μm以上の膜厚の防錆被膜を焼付けにより形成したことを特徴とする。上記多極磁石は、例えば円環状等の環状とされ、または円盤状とされる。上記芯金も円環状等の環状とされ、または円盤状としても良い。
この構成によると、多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、次の各利点が得られる。
(1) .従来のエラストマーやプラストマーに比べて磁性粉比率を高くすることができ、そのため、単位体積あたりの磁力を大きくすることができる。これにより検出感度の向上が可能になる。
(2) .従来の焼結磁石である磁性粉のみを焼結したものに比べて、バインダとなる非磁性金属粉の存在のために割れ難い。
(3) .従来のエラストマー等に比べて表面が硬いため、耐摩耗性に優れ、また損傷し難い。
(4) .従来のエラストマー等に比べて、生産性に優れる。
The magnetic encoder according to the present invention is a magnetic encoder including a multipolar magnet having magnetic poles alternately formed in a circumferential direction and a cored bar that supports the multipolar magnet. It is a sintered body of a porous body obtained by sintering a powder compact with metal pores, which is formed by pressure-molding a mixed powder with metal powder, and the multipolar magnet is bonded to the core metal with an adhesive. Adhesive fixing, the adhesive is a clear anticorrosion paint, and using this clear anticorrosion paint, the surface of the entire magnetic encoder having the multipolar magnet and the cored bar has a thickness of 0.5 μm or more The anticorrosive film is formed by baking . The multipolar magnet is, for example, an annular shape such as an annular shape or a disc shape. The core metal may be an annular shape such as an annular shape, or a disk shape.
According to this configuration, since the multipolar magnet is a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder, the following advantages can be obtained.
(1). Compared to conventional elastomers and plastomers, the magnetic powder ratio can be increased, so that the magnetic force per unit volume can be increased. Thereby, the detection sensitivity can be improved.
(2). Compared to a conventional sintered magnet that is sintered only with magnetic powder, it is difficult to break due to the presence of non-magnetic metal powder as a binder.
(3). Since the surface is harder than conventional elastomers, etc., it is excellent in wear resistance and hardly damaged.
(Four) . Productivity is superior to conventional elastomers.
また、多極磁石を上記芯金に接着剤で接着固定したため、焼結体の多極磁石でありながら、芯金への固定が容易に行える。例えば、上記接着剤はクリヤー系の防食性塗料であっても良い。また、上記多極磁石に防錆被膜を施し、この防錆被膜の接着剤としての効果により上記多極磁石を上記芯金に固定しても良い。特に、クリヤー系の防食性塗料により防錆被膜を施した場合に、その防錆被膜に接着剤としての効果が得られる。 Further, since the multipolar magnet is bonded and fixed to the core metal with an adhesive, it can be easily fixed to the core metal even though it is a sintered multipolar magnet. For example, the adhesive may be a clear anticorrosive paint. Moreover, a rust preventive film may be applied to the multipolar magnet, and the multipolar magnet may be fixed to the core metal by the effect of the rust preventive film as an adhesive. In particular, when a rust preventive coating is applied with a clear anticorrosive paint, the effect as an adhesive can be obtained on the rust preventive coating.
クリヤー系の高防食性塗料を用いて防錆被膜を上記焼結体からなる多極磁石の表面に形成し、その防錆被膜の膜厚を0.5μm以上とした。上記クリヤー系の高防食性塗料としては、変性エポキシフェノール硬化系の塗料を用いることができる。
上記防錆被膜を設けた場合は、その防錆性のため、例えば車輪用軸受等のような錆の発生し易い環境下で使用することができる。上記塗料は、芯金と焼結体間の接着剤としての効果も期待でき、また焼結多孔質体表層の空孔内部に浸入し、クリヤー系塗膜成分のアンカー効果により表面で好適に保持され、長期間の使用においても防錆被膜として良好な密着性を維持することができる。
これらの圧粉体(グリーン体)は、5〜30vol %の空孔を持つことが望ましい。好ましくは12〜22vol %、さらに好ましくは14〜19vol %である。空孔率が5vol %より少ない場合、成形圧力を除圧する際に原料粉の弾性変形の回復により生じるスプリングバックにより、圧粉体(グリーン体)が破損する可能性がある。また、空孔が30vol %よりも多い場合、焼結体の機械的強度が弱くなるため、芯金上に加締加工や圧入加工などで機械的に固定しようとしても割れてしまう。また、粒子間の密着不足により、圧粉体(グリーン体)が成形できない場合がある。
A clear anticorrosive coating was formed on the surface of the multipolar magnet made of the sintered body using a clear anticorrosive coating, and the thickness of the anticorrosive coating was 0.5 μm or more . As the clear highly anticorrosive coating, a modified epoxy phenol curing coating can be used.
When provided with the anticorrosive coating film, therefore the corrosion resistance, as possible out to be used in easily generated under the environment of rust, such as, for example, such as a wheel bearing. The paint can also be expected to have an effect as an adhesive between the cored bar and the sintered body, and penetrates into the pores of the surface of the sintered porous body, and is suitably held on the surface by the anchor effect of the clear coating film component. Thus, good adhesion as a rust-proof coating can be maintained even after long-term use.
These green compacts (green bodies) desirably have 5 to 30 vol% pores. Preferably it is 12-22 vol%, More preferably, it is 14-19 vol%. When the porosity is less than 5 vol%, the green compact may be damaged due to springback caused by recovery of elastic deformation of the raw material powder when the molding pressure is released. Further, when there are more voids than 30 vol%, the mechanical strength of the sintered body becomes weak, so that even if it is attempted to be mechanically fixed on the core metal by caulking or press-fitting, it will be broken. In addition, the green compact may not be formed due to insufficient adhesion between the particles.
また、前記多極磁石の接着剤による芯金への接着固定と、芯金の加締による多極磁石の芯金への固定とを併用しても良い。
接着と加締を併用する場合に、前記芯金を、円筒部と、その一端から外径側へ延びる立板部と、この立板部の外径縁から延びる他筒部とでなる断面概ね逆Z字状の円環状とし、前記他筒部の加締により前記多極磁石を芯金に固定しても良い。
Moreover, you may use together the adhesion fixation to the metal core with the adhesive agent of the said multipolar magnet, and fixation to the metal core of the multipolar magnet by caulking of a metal core.
When both bonding and caulking are used together, the core bar has a cylindrical section, a vertical plate section extending from one end of the core bar to the outer diameter side, and a cross section of the other cylindrical section extending from the outer diameter edge of the vertical plate section. An inverted Z-shaped annular shape may be used, and the multipolar magnet may be fixed to the cored bar by caulking the other cylindrical portion.
この発明の磁気エンコーダにおいて、上記磁性粉はフェライト粉であっても良い。フェライト粉は、他の磁性粉に比べて安価であり、これを用いると磁気エンコーダを安価に製造できる。フェライト粉は顆粒粉体であっても良く、また湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアの粉砕粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形されたグリーン体とする必要がある。グリーン体は未焼結の圧粉体のことである。
また、上記磁性粉は希土類系磁性粉であっても良い。例えば、サマリウム系磁性粉であっても良く、またネオジウム系磁性粉であっても良い。これらサマリウム系磁性粉やネオジウム系磁性粉を用いると、強い磁力を得ることができる。上記サマリウム系磁性粉としては、サマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉が、またネオジウム系磁性粉としてはネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉が用いられる。上記磁性粉は、この他に、マンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉であっても良い。
In the magnetic encoder of the present invention, the magnetic powder may be ferrite powder. Ferrite powder is cheaper than other magnetic powders, and using this, a magnetic encoder can be manufactured at low cost. The ferrite powder may be a granular powder or a pulverized powder made of a wet anisotropic ferrite core. When the pulverized powder of this wet anisotropic ferrite core is used, the mixed powder with the nonmagnetic metal powder needs to be a green body molded in a magnetic field. Green body is green compact.
The magnetic powder may be a rare earth magnetic powder. For example, a samarium-based magnetic powder or a neodymium-based magnetic powder may be used. When these samarium magnetic powder and neodymium magnetic powder are used, a strong magnetic force can be obtained. As the samarium-based magnetic powder, samarium iron (SmFeN) -based magnetic powder is used, and as the neodymium-based magnetic powder, neodymium iron (NdFeB) -based magnetic powder is used. In addition, the magnetic powder may be manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder.
上記非磁性金属粉はステンレス粉であっても良く、またスズ粉であっても良い。磁性粉がフェライト粉である場合に、非磁性金属粉にステンレス粉を用いても良く、またスズ粉を用いても良い。磁性粉がサマリウム系磁性粉である場合に、非磁性金属粉にステンレス粉を用いても良く、またスズ粉を用いても良い。磁性粉がネオジウム系磁性粉である場合に、非磁性金属粉にステンレス粉を用いても良く、またスズ粉を用いても良い。ステンレス粉は他の非磁性金属粉に比べて防錆性に優れ、これを用いた焼結体は、防錆性に優れたものとなる。 The nonmagnetic metal powder may be stainless steel powder or tin powder. When the magnetic powder is ferrite powder, stainless steel powder may be used as the nonmagnetic metal powder, or tin powder may be used. When the magnetic powder is samarium-based magnetic powder, stainless steel powder may be used as the nonmagnetic metal powder, or tin powder may be used. When the magnetic powder is neodymium-based magnetic powder, stainless steel powder may be used as the nonmagnetic metal powder, or tin powder may be used. Stainless steel powder is superior in rust resistance as compared to other nonmagnetic metal powders, and a sintered body using the powder is excellent in rust resistance.
上記混合粉は2種以上の磁性粉を含むものであっても良く、また2種以上の非磁性金属粉を含むものであっても良い。また、上記混合粉は、2種以上の磁性粉を含み、かつ2種以上の非磁性金属粉を含むものであっても良い。2種以上の磁性粉または2種以上の金属粉を含むものとした場合は、任意に複数種の粉を混合することで所望の特性を得ることができる。例えば、フェライト粉だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム系磁性粉やネオジウム系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することができる。 The mixed powder may contain two or more kinds of magnetic powders, or may contain two or more kinds of nonmagnetic metal powders. The mixed powder may contain two or more kinds of magnetic powders and may contain two or more kinds of nonmagnetic metal powders. When two or more kinds of magnetic powders or two or more kinds of metal powders are included, desired characteristics can be obtained by arbitrarily mixing a plurality of kinds of powders. For example, when the magnetic force is insufficient with ferrite powder alone, it can be manufactured at low cost while improving the magnetic force by mixing the ferrite powder with samarium magnetic powder or neodymium magnetic powder, which are rare earth magnetic materials, in the required amount. .
2種以上を混合させた磁性粉は、サマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉、ネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉、およびマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉のいずれか2種以上を混合させたものであっても良い。例えば、上記磁性粉はサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉とネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉とを混合させたもの、ネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、マンガンアルミガスアトマイズ粉とサマリウム鉄系磁性粉とを混合させたもの、およびサマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、のいずれかであっても良い。また、上記磁性粉は、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉またはネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉を必要量だけ混合したものであっても良い。 The magnetic powder in which two or more types are mixed is a mixture of two or more of samarium iron (SmFeN) magnetic powder, neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, and manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder. May be. For example, the magnetic powder is a mixture of samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, a mixture of neodymium iron magnetic powder and manganese aluminum gas atomized powder, manganese aluminum gas atomized Either a mixture of powder and samarium iron-based magnetic powder, or a mixture of samarium iron-based magnetic powder, neodymium iron-based magnetic powder, and manganese aluminum gas atomized powder may be used. The magnetic powder may be a mixture of a ferrite powder and a samarium iron (SmFeN) magnetic powder or neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which is a rare earth magnetic material, in a necessary amount.
上記磁性粉と非磁性金属粉とは、予め決められた配合比で粉体混合機を用いて混合し、この混合粉を常温下、金型内で加圧成形して圧粉体を得る。
このとき、非磁性金属粉をバインダとして磁性粉を混入した混合磁性粉からなる焼結体は、その非磁性金属粉と磁性粉の組成比を調整しながら粉体混合機で分散させた粉体同士のドライブレンドができるため、焼結体中の磁性粉の相対的な含有率(体積分率)を上げられる。このため、磁気センサに安定してセンシングされる磁力が容易に得られる。
しかも、多極磁石とする焼結体の製造においても、粉体同士のドライブレンドによる混合粉の焼結成形法は、従来のエラストマーや弾性部材の場合の射出成形や圧縮成形に比べて加硫工程などがなく、また成形上の負荷が少ないため、生産工程を大幅に簡略化することができる。また、焼結加工での圧粉体の成形の場合、エラストマーや弾性部材の射出成形や圧縮成形に比べ、金型の摩耗などの問題は生じない。
また、この多極磁石とする焼結体を芯金に取付ける場合に、その芯金への取付けは、簡便な加締加工や、圧入加工等の機械的固定法で行えることから、たとえ高低温環境下で過酷な条件にさらされても信頼性を保持することができる。
上記焼結体に、円周方向に交互に磁極を着磁して多極磁石とする。
The magnetic powder and the nonmagnetic metal powder are mixed at a predetermined blending ratio using a powder mixer, and the mixed powder is pressure-molded in a mold at room temperature to obtain a green compact.
At this time, the sintered body made of the mixed magnetic powder mixed with the magnetic powder using the nonmagnetic metal powder as the binder is dispersed by the powder mixer while adjusting the composition ratio of the nonmagnetic metal powder and the magnetic powder. Since dry blending can be performed, the relative content (volume fraction) of the magnetic powder in the sintered body can be increased. For this reason, the magnetic force stably sensed by the magnetic sensor can be easily obtained.
Moreover, even in the production of sintered bodies that are multipolar magnets, the sintered powder molding method using dry blending of powders is vulcanized compared to conventional injection molding and compression molding for elastomers and elastic members. Since there are no processes and the molding load is small, the production process can be greatly simplified. Further, in the case of forming a green compact by sintering, problems such as wear of the mold do not occur as compared with injection molding or compression molding of an elastomer or an elastic member.
In addition, when mounting this sintered body as a multipolar magnet to a cored bar, the mounting to the cored bar can be done by a simple caulking process or a mechanical fixing method such as press-fitting. Reliability can be maintained even when exposed to harsh conditions in the environment.
A magnetic pole is alternately magnetized in the circumferential direction on the sintered body to obtain a multipolar magnet.
この構成の磁気エンコーダは、多極磁石に磁気センサを対面させて回転検出に使用される。この磁気エンコーダを回転させると、多極磁石の各磁極の通過が磁気センサで検出され、パルスのかたちで回転が検出される。上記多極磁石は、磁性粉の混入した焼結体からなるため、上述したように、安定したセンシングの得られる磁力を確保できて、磁気エンコーダのコンパクト化が図れるうえ、耐摩耗性に優れる。また、多極磁石を芯金に支持させたものとする場合に、加締や圧入などの組付け方法で金属製の芯金と多極磁石とを一体化できるため、固定法としても優れたものとなる。 The magnetic encoder having this configuration is used for rotation detection with a magnetic sensor facing a multipolar magnet. When this magnetic encoder is rotated, the passage of each magnetic pole of the multipolar magnet is detected by the magnetic sensor, and the rotation is detected in the form of pulses. Since the multi-pole magnet is made of a sintered body mixed with magnetic powder, as described above, it is possible to secure a magnetic force with which stable sensing can be obtained, to make the magnetic encoder compact and to have excellent wear resistance. In addition, when a multi-pole magnet is supported on a cored bar, the metal cored bar and the multi-pole magnet can be integrated by an assembly method such as caulking or press-fitting. It will be a thing.
この発明の磁気エンコーダ付き軸受は、内輪と外輪の対向する軌道面間に転動体を介在させた転がり軸受において、前記内輪と外輪のうちの回転側輪に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内輪と外輪間の空間における固定側輪の端面よりも内側に配置し、前記磁気エンコーダとして、この発明の上記いずれかの構成の磁気エンコーダを用いたことを特徴とする。
この構成によると、回転検出のための磁気エンコーダに、安定したセンシングを行える磁力が確保できて、コンパクト化が図れ、かつ堅固で、耐摩耗性に優れ、生産性にも優れる。
A bearing with a magnetic encoder according to the present invention is a rolling bearing in which a rolling element is interposed between raceways facing an inner ring and an outer ring. A magnetic encoder is attached to a rotating side wheel of the inner ring and the outer ring. A magnetic encoder having any one of the above-described configurations of the present invention is used as the magnetic encoder, which is disposed inside the end surface of the fixed side wheel in the space between the inner ring and the outer ring.
According to this configuration, the magnetic encoder for detecting rotation can secure a magnetic force that enables stable sensing, can be downsized, and is robust, excellent in wear resistance, and excellent in productivity.
この発明の車輪用軸受は、複列の軌道面を内周面に形成した外方部材と、この外方部材の軌道面と対向する軌道面を外周面に形成した内方部材と、これら両軌道面間に介在された複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受であって、前記内方部材と外方部材のうちの回転側部材に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内方部材と外方部材間の空間における固定側部材の端面よりも内側に配置し、前記磁気エンコーダとして、この発明の上記いずれかの構成の磁気エンコーダを用いたことを特徴とする。 The wheel bearing according to the present invention includes an outer member having a double-row raceway surface formed on the inner peripheral surface, an inner member having a raceway surface opposite to the raceway surface of the outer member formed on the outer peripheral surface, A wheel bearing having a double row rolling element interposed between the raceway surfaces and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, wherein the rotating side member of the inner member and the outer member is magnetized. An encoder is attached, and the magnetic encoder is disposed on the inner side of the end surface of the fixed member in the space between the inner member and the outer member, and the magnetic encoder having any one of the above configurations of the present invention is used as the magnetic encoder. It is used.
車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダとこれに対面させる磁気センサとの間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、この噛み込みに対して、次のように保護される。
すなわち、磁性粉と非磁性金属粉とからなる焼結体の多極磁石の表面硬度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための磁気エンコーダを有した車輪用軸受において、車両走行中に回転側の多極磁石の表面と固定側の磁気センサの表面との間隙に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石の摩耗損傷に大幅な低減効果がある。
In general, wheel bearings are exposed to the road surface environment, and particles such as sand particles may be caught between the magnetic encoder and the magnetic sensor that faces the magnetic encoder. Protected like.
That is, the surface hardness of the sintered multipolar magnet made of magnetic powder and nonmagnetic metal powder is harder than that of a conventional elastic member or elastomer coder containing magnetic powder or magnetic particles. For this reason, in a wheel bearing having a magnetic encoder for detecting wheel rotation, particles such as sand particles get caught in the gap between the surface of the rotating multipolar magnet and the surface of the stationary magnetic sensor during vehicle running. Even if rare, it has a significant reduction effect on wear damage of multipolar magnets.
この発明の磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを添えた磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を加圧成形してなる、内部に空孔を持つ圧粉体を焼結させた多孔質体の焼結体であり、前記多極磁石を前記芯金に接着剤で接着固定し、上記接着剤がクリヤー系の防食性塗料であり、このクリヤー系の防食性塗料を用いて上記多極磁石および芯金を有する磁気エンコーダ全体の表面に0.5μm以上の膜厚の防錆被膜を焼付けにより形成したため、安定したセンシングを行える磁力が確保できて、コンパクト化が図れ、また堅固で、耐摩耗性に優れ、生産性にも優れる。
この発明の磁気エンコーダ付き軸受および車輪用軸受は、回転検出のための磁気エンコーダにつき、安定したセンシングを行える磁力が確保できて、コンパクト化が図れ、また堅固で、耐摩耗性に優れ、生産性にも優れる。
The magnetic encoder according to the present invention is a magnetic encoder including a multipolar magnet having magnetic poles alternately formed in a circumferential direction and a cored bar that supports the multipolar magnet. It is a sintered body of a porous body obtained by pressing a powder mixture with metal powder and sintered with a powder compact having pores inside, and the multipolar magnet is bonded to the core metal with an adhesive. Adhesive fixing, the adhesive is a clear anticorrosion paint, and using this clear anticorrosion paint, the surface of the entire magnetic encoder having the multipolar magnet and the cored bar has a thickness of 0.5 μm or more Since the anti-corrosion coating is formed by baking , it can secure a magnetic force that enables stable sensing, can be made compact, and is robust, excellent in wear resistance, and excellent in productivity.
The magnetic encoder bearing and wheel bearing according to the present invention are magnetic encoders for detecting rotation and can secure a magnetic force capable of stable sensing, can be made compact, and are robust, excellent in wear resistance, and productive. Also excellent.
この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。図1に示すように、この磁気エンコーダ10は、金属製の環状の芯金11と、この芯金11の表面に周方向に沿って設けられた多極磁石14とを備える。多極磁石14は周方向に多極に磁化され、交互に磁極N,Sが形成された部材であり、多極に磁化された磁気ディスクからなる。また、多極磁石14は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体である。多極磁石14は、芯金11に接着固定される。磁極N,Sは、ピッチ円直径PCD(図2)において、所定のピッチpとなるように形成されている。この磁気エンコーダ10は、回転部材(図示せず)に取付けられ、図3に示すように多極磁石14に磁気センサ15を対面させて回転検出に使用されるものであり、磁気エンコーダ10と磁気センサ15とで回転検出装置20が構成される。同図は、磁気エンコーダ10を軸受(図示せず)のシール装置5の構成要素とした応用例を示し、磁気エンコーダ10は、軸受の回転側の軌道輪に取付けられる。シール装置5は、磁気エンコーダ10と、固定側のシール部材9とで構成される。シール装置5の具体構成については後に説明する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
多極磁石14に混入する磁性粉としては、バリウム系およびストロンチウム系などの等方性または異方性フェライト粉であっても良い。これらのフェライト粉は顆粒状粉体であっても、湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉を磁性粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形された異方性のグリーン体とする必要がある。
The magnetic powder mixed in the
また、磁性粉は希土類系磁性材料であっても良い。例えば希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉のそれぞれ単独磁性粉であっても良い。また、磁性粉はマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉であっても良い。 The magnetic powder may be a rare earth magnetic material. For example, samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which are rare earth magnetic materials, may be used alone. The magnetic powder may be manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder.
また、上記磁性粉は、サマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉、ネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉、およびマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉のいずれか2種以上を混合させたものであっても良い。例えば、上記磁性粉はサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉とネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉とを混合させたもの、マンガンアルミガスアトマイズ粉とサマリウム鉄系磁性粉とを混合させたもの、およびサマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、のいずれかであっても良い。
また、例えば、フェライト分だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することもできる。
The magnetic powder may be a mixture of two or more of samarium iron (SmFeN) magnetic powder, neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, and manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder. For example, the magnetic powder is a mixture of samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, a mixture of manganese aluminum gas atomized powder and samarium iron magnetic powder, and samarium iron. Any of a mixture of a system magnetic powder, a neodymium iron system magnetic powder, and a manganese aluminum gas atomized powder may be used.
Also, for example, when the magnetic force is insufficient with only the ferrite content, the required amount of samarium iron (SmFeN) magnetic powder or neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which is a rare earth magnetic material, is mixed with the ferrite powder to improve the magnetic force. It can also be manufactured at a low cost.
また、多極磁石14を形成する非磁性金属粉には、スズ、銅、アルミ、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガンなどの粉体、または非磁性のステンレス系金属粉のいずれか単独(1種)の粉体、もしくは2種以上からなる混合した粉体、もしくは2種以上からなる合金粉末を使用することができる。
Further, the nonmagnetic metal powder forming the
磁性粉および非磁性金属粉はいずれも平均粒径で10μm以上150μm以下が良く、好ましくは20μm以上130μm以下が好適である。これら粉体のいずれか一方または両方の平均粒径が10μmより小さいと、混合粉にして常温下、金型内で加圧成形して圧粉体を得ようとしても、金型内にうまく混合粉が流れ込まないことがあり、所定形状の圧粉体を形成できない。また、これら粉体のいずれか一方または両方の平均粒径が150μmより大きいと、混合粉にして常温下、金型内で加圧成形して圧粉体を得ようとしても、圧粉体強度が出ないために、金型から脱型できず成形できない。
上述した平均粒径範囲の磁性粉と非磁性金属粉を予め決められた配合比で粉体混合機を用いて混合し、この混合粉を常温下、金型内で加圧成形することにより圧粉体を得る。
Both the magnetic powder and the nonmagnetic metal powder have an average particle diameter of 10 μm or more and 150 μm or less, preferably 20 μm or more and 130 μm or less. If the average particle size of one or both of these powders is smaller than 10 μm, even if you try to obtain a green compact by pressing it in a mold at room temperature to form a mixed powder, it will mix well in the mold Powder may not flow in, and a green compact with a predetermined shape cannot be formed. In addition, if the average particle size of one or both of these powders is larger than 150 μm, even if an attempt is made to obtain a green compact by pressing it in a mold at room temperature as a mixed powder, the green compact strength Therefore, it cannot be removed from the mold and cannot be molded.
The above-mentioned average particle size range of magnetic powder and non-magnetic metal powder are mixed at a predetermined blending ratio using a powder mixer, and the mixed powder is pressed in a mold at room temperature. Obtain powder.
多極磁石14を形成する混合粉中の配合において、磁性粉でない非磁性金属粉の体積配合率は、1vol %以上で90vol %以下が良いが、望ましくは5vol %以上85vol %以下、さらに望ましくは10vol %以上80vol %以下が良い。
磁性粉でない非磁性金属粉の体積含有率が1vol %よりも少ないと、金属バインダとして非磁性金属粉が少ないため、焼結後得られた多極磁石14は、硬いが脆い。このため、後述するように、多極磁石14とする焼結体を芯金11上に加締加工や圧入加工などで機械的に固定しようとしても、割れてしまう。また、金属バインダとして少なすぎるために、圧粉体が成形できない場合がある。
磁性粉でない非磁性金属粉の体積含有率が90vol %より多いと、相対的に磁性成分が少ないため、焼結後、得られた多極磁石14の着磁強度を大きくできず、磁気エンコーダ10に所望される安定したセンシングの得られる磁力を確保することができない。
In the blending in the mixed powder forming the
When the volume content of the nonmagnetic metal powder that is not magnetic powder is less than 1 vol%, the nonmagnetic metal powder is small as a metal binder, so that the
If the volume content of the nonmagnetic metal powder that is not magnetic powder is more than 90 vol%, the magnetic component is relatively small, so that the magnetization strength of the obtained
焼結後得られた多極磁石14の線膨張係数は、0.5×10-5以上で9.0×10-5以下が良いが、望ましくは0.8×10-5以上で7×10-5以下、さらに望ましくは0.9×10-5以上で5×10-5以下が良い。
芯金11の材質となる金属材料の線膨張係数は、たとえばステンレス鋼(JIS規格のSUS430)の場合、1.0×10-5である。多極磁石14の線膨張係数が0.5×10-5より大きい場合、もしくは9×10-5より小さい場合、芯金11の材質となる金属材料との線膨張係数の差が大きいため、高低温環境下で使用されときの寸法変化量の差が大きくなり、多極磁石14と芯金11が干渉して多極磁石14が破損する場合がある。また、多極磁石14と芯金11の固定が確保できなくなる。
The linear expansion coefficient of the
For example, in the case of stainless steel (JIS standard SUS430), the linear expansion coefficient of the metal material used as the material of the
圧粉体作成にあたり、磁性粉と非磁性金属粉の配合時に、例えば、ステアリン酸亜鉛などのような潤滑剤を添加して圧粉体成形性を改善することもできる。
これらの圧粉体(グリーン体)は、5〜30vol %の空孔を持つことが望ましい。好ましくは12〜22vol %、さらに好ましくは14〜19vol %である。空孔率が5vol %より少ない場合、成形圧力を除圧する際に原料粉の弾性変形の回復により生じるスプリングバックにより、圧粉体(グリーン体)が破損する可能性がある。また、空孔が30vol %よりも多い場合、焼結体の機械的強度が弱くなるため、後述するように、芯金11上に加締加工や圧入加工などで機械的に固定しようとしても割れてしまう。また、粒子間の密着不足により、圧粉体(グリーン体)が成形できない場合がある。
In forming the green compact, a lubricant such as zinc stearate may be added to improve the green compact moldability when the magnetic powder and the nonmagnetic metal powder are blended.
These green compacts (green bodies) desirably have 5 to 30 vol% pores. Preferably it is 12-22 vol%, More preferably, it is 14-19 vol%. When the porosity is less than 5 vol%, the green compact may be damaged due to springback caused by recovery of elastic deformation of the raw material powder when the molding pressure is released. In addition, when the number of pores is more than 30 vol%, the mechanical strength of the sintered body is weakened, and as described later, even if it is attempted to be mechanically fixed on the
磁性粉および非磁性金属粉は高価であることから、板厚は薄い方が好ましい。圧縮成形性およびハンドリングから、好ましい板厚は0.3mm〜5mm、さらに好ましくは0.6mm〜3mmである。板厚が0.3mmよりも薄い場合、金型内への充填が困難であり、グリーン成形体が得難い。また、得られたグリーン成形体もハンドリング時に破損してしまう可能性があるので好ましくない。一方、グリーン成形体の板厚が10mmよりも厚い場合、成形性やハンドリングは向上するが、コスト面では不利となる。また、厚すぎるとグリーン成形体の密度むらが発生しやすくなり、焼成後の変形が生じやすくなるという問題がある。これらの点から、板厚は0.3mm〜5mmが好ましい。
得られたグリーン成形体は、図4のように炉内で加熱焼結することで、ディスク形状の焼結体とされる。この炉内での加熱焼結は、大気中、電気炉で行っても良く、また真空炉により、または不活性ガスを流入しながらプッシャー炉、もしくはイナート炉で行っても良い。
Since magnetic powder and non-magnetic metal powder are expensive, it is preferable that the plate thickness is thin. In view of compression moldability and handling, the preferred plate thickness is 0.3 mm to 5 mm, more preferably 0.6 mm to 3 mm. When the plate thickness is less than 0.3 mm, it is difficult to fill the mold and it is difficult to obtain a green molded body. Moreover, since the obtained green molded object may also be damaged at the time of handling, it is not preferable. On the other hand, when the green molded body is thicker than 10 mm, the moldability and handling are improved, but it is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, when the thickness is too thick, uneven density of the green molded body tends to occur, and deformation after firing tends to occur. From these points, the plate thickness is preferably 0.3 mm to 5 mm.
The obtained green molded body is heated and sintered in a furnace as shown in FIG. 4 to form a disk-shaped sintered body. The heating and sintering in the furnace may be performed in an electric furnace in the atmosphere, or may be performed in a pusher furnace or an inert furnace while flowing an inert gas in a vacuum furnace.
磁気エンコーダ10を形成する焼結体は、防錆処理のために、例えば図5のように防錆被膜22を施しても良い。この防錆被膜22は換言すれば防食被膜である。この防錆被膜22には、クリヤー系の高防食性塗料を用いることができる。この塗料は芯金11と焼結体間の接着剤としての効果も期待でき、また焼結多孔質体表層の空孔内部に浸入し、クリヤー塗膜成分のアンカー効果により表面で好適に保持され、長期間の使用においても防錆被膜層として良好な密着性を維持することができる。
クリヤー系の高防食性塗料としては、変性エポキシ塗料、変性エポキシフェノール硬化タイプ塗料、エポキシメラミン系塗料、アクリル系塗料などが挙げられる。これらの中で、とくに変性エポキシフェノール硬化系およびエポキシメラミン系のクリヤー系塗料が好適である。
また、脂肪または洗浄した焼結体にクリヤーを真空含浸、デッピング(浸漬)、吹付け(スプレー)塗装、静電塗装等の方法によって塗布し、自然または強制的に風乾して焼結体に付着したクリヤー中の溶剤成分を除去し、所定の焼付条件(温度・時間)でクリヤー層を焼結体上に焼付けることで、図5のように、多極磁石14の表面に防錆被膜22を形成しても良い。この防錆被膜22は、磁気エンコーダ10全体の表面に形成しても良い。この磁気エンコーダ10を例えば車輪用軸受に取付ける場合、上記のように形成された防錆(食)被膜の膜厚は、車輪用軸受として要求される耐食性能を満足できる厚みであれば特に制限されないが、望ましくは0.5μm以上が良い。
車輪用軸受として使用されるとき、上記磁気センサ15と磁気エンコーダ10表面の間隙に砂粒などを噛み込むと、磁気エンコーダ10表面に傷を付けることがある。被膜の厚みが0.5μmより薄いと、その傷は基材である焼結体まで到達してしまい、そこからの錆の発生が防止できないことがある。
The sintered body forming the
Examples of clear anticorrosive paints include modified epoxy paints, modified epoxy phenol curable paints, epoxy melamine paints, and acrylic paints. Among these, a modified epoxy phenol curing type and epoxy melamine type clear coating are particularly suitable.
Also, apply the clear to vacuum or impregnation (dipping), spray (spray) coating, electrostatic coating, etc. on fat or washed sintered body, and adhere to the sintered body by natural or forced air drying. The solvent component in the clear is removed, and the clear layer is baked on the sintered body under a predetermined baking condition (temperature and time), so that the rust
When used as a wheel bearing, if sand particles or the like are caught in the gap between the
芯金11の材質となる金属は、磁性体、特に強磁性体となる金属が好ましく、例えば磁性体でかつ防錆性を有する鋼板が用いられる。このような鋼板として、フェライト系のステンレス鋼板(JIS規格のSUS430系等)や、防錆処理された圧延鋼板等を用いることができる。
The metal that is the material of the
芯金11の形状は、種々の円環状の形状とできるが、多極磁石14を固定できる形状が好ましい。特に、加締固定や嵌合固定等の機械的な固定が行える形状が好ましい。
加締固定の場合、芯金11は、例えば図1(B)に示すように、嵌合側となる内径側の円筒部11aと、その一端から外径側へ延びる立板部11bと、外径縁の他筒部11cとでなる断面概ね逆Z字状の円環状とする。
円筒部11a、立板部11b、および他筒部11cは、鋼板等の金属板から一体にプレス成形されたものである。立板部11bは平坦に形成されており、その平坦な立板部11bの表面に重ねて多極磁石14の未着磁の焼結体を組み込み、外周縁の他筒部11cを加締めることで、芯金11の立板部11bに重なり状態に多極磁石14が固定される。上記他筒部11cは、その断面における先端側部分または略全体が、加締部となる。また、この加締部は、芯金11の円周方向の全周に渡って延び、したがって円環状となっている。多極磁石14の加締部である他筒部11cにより固定される部分は、多極磁石14の被検出面となる表面よりも凹む凹み部14aとなっていて、芯金11の加締部である他筒部11cが、多極磁石14の被検出面となる表面から突出しないようにされている。上記凹み部14aは、多極磁石14の被検出面となる表面よりも若干背面側に後退した段差部として形成されている。多極磁石14の外周縁における凹み部14aよりも裏面側の部分は、断面が円弧状の曲面とされ、この曲面部分に沿うように、他筒部11cの加締部分が形成される。加締固定は、図5に断面図で示すように、多極磁石14の外周部を全周にわたって加締固定してもよい。
The shape of the
In the case of caulking and fixing, for example, as shown in FIG. 1B, the
The
上記のように金属環状部材である芯金11に周方向に沿って設けられた混合磁性粉焼結磁石ディスクは、周方向に多極に着磁することにより多極磁石14となり、この多極磁石14と芯金11とで磁気エンコーダ10が構成される。この場合に、非磁性金属粉をバインダとして磁性粉を混入した混合磁性粉焼結磁石ディスク(焼結体)は、その非磁性金属粉と磁性粉の組成比を調整しながら粉体混合機で分散させることで粉体同士のドライブレンドとすることができる。そのため焼結体中の磁性粉の相対的な含有率(体積分率)を上げられる。したがって、磁気センサ15(図3)に安定してセンシングされる磁力が容易に得られ、多極磁石14を厚くする必要がない。
The mixed magnetic powder sintered magnet disk provided along the circumferential direction on the
この構成の磁気エンコーダ10は、図3と共に前述したように、多極磁石14に磁気センサ15を対面させて回転検出に使用される。磁気エンコーダ10を回転させると、多極磁石14の多極に磁化された各磁極N,Sの通過が磁気センサ15で検出され、パルスのかたちで回転が検出される。磁極N,Sのピッチp(図2)は細かく設定でき、例えばピッチpが1.5mm、ピッチ相互差±3%という精度を得ることもでき、これにより精度の高い回転検出が行える。ピッチ相互差は、磁気エンコーダ10から所定距離だけ離れた位置で検出される各磁極間の距離の差を目標ピッチに対する割合で示した値である。磁気エンコーダ10が図3のように軸受のシール装置5に応用されたものである場合、磁気エンコーダ10の取付けられた軸受の回転が検出されることになる。
多極磁石14は、磁性粉の混入した焼結体(混合磁性粉焼結ディスク)からなるため、次に示すように、安定したセンシングの得られる磁力を確保しながら薄肉化できて、磁気エンコーダ10のコンパクト化が図れるうえ、耐摩耗性に優れ、また生産性にも優れたものとなる。
As described above with reference to FIG. 3, the
Since the
さらに、多極磁石14の表面硬度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための回転検出装置20に応用した場合に、車両走行中に回転側の多極磁石14の表面と固定側の磁気センサ15の表面の間隙に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石14の摩耗損傷が生じ難く、従来の弾性体製としたものに比べて、摩耗の大幅な低減効果がある。
なお、金属環状部材である芯金11に周方向に沿って設けられた多極磁石14となる混合磁性粉焼結磁石ディスク表面の平坦度は、200μm以下が良いが、望ましくは100μm以下が良い。ディスク表面の平坦度が200μmより上である場合、磁気センサ15とディスク面の間隙(エアギャップ)が、磁気エンコーダ10の回転中に変化することで、センシング精度を悪化させてしまう。
同様の理由で、磁気エンコーダ10の回転中における、混合磁性粉焼結磁石ディスク表面の面振れも、200μm以下が良く、望ましくは100μm以下が良い。
Furthermore, the surface hardness of the
The flatness of the surface of the mixed magnetic powder sintered magnet disk that becomes the
For the same reason, the surface runout of the mixed magnetic powder sintered magnet disk surface during rotation of the
つぎに、この磁気エンコーダ10を備えた磁気エンコーダ付き軸受である車輪用軸受の一例、およびそのシール装置5の例を、図6,図7と共に説明する。図6に示すように、この車輪用軸受は、内方部材1および外方部材2と、これら内外の部材1,2間に収容される複数の転動体3と、内外の部材1,2間の端部環状空間を密封するシール装置5,13とを備える。一端のシール装置5は、磁気エンコーダ10付きのものである。内方部材1および外方部材2は、転動体3の軌道面1a,2aを有しており、各軌道面1a,2aは溝状に形成されている。内方部材1および外方部材2は、各々転動体3を介して互いに回転自在となった内周側の部材および外周側の部材のことであり、軸受内輪および軸受外輪の単独であっても、これら軸受内輪や軸受外輪と別の部品とが組合わさった組立部材であっても良い。また、内方部材1は、軸であっても良い。転動体3は、ボールまたはころからなり、この例ではボールが用いられている。
Next, an example of a wheel bearing that is a bearing with a magnetic encoder provided with the
この車輪用軸受は、複列の転がり軸受、詳しくは複列のアンギュラ玉軸受とされていて、その軸受内輪は、各転動体列の軌道面1a,1aがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪18,19からなる。これら内輪18,19は、ハブ輪6の軸部の外周に嵌合し、ハブ輪6と共に上記内方部材1を構成する。なお、内方部材1は、上記のようにハブ輪6および一対の分割型の内輪18,19からなる3部品の組立部品とする代わりに、ハブ輪6および片方の内輪18が一体化された軌道面付きのハブ輪と、もう片方の内輪19とで構成される2部品からなるものとしても良い。
This wheel bearing is a double-row rolling bearing, more specifically, a double-row angular contact ball bearing, and the inner ring of the bearing is a pair of split type in which the raceway surfaces 1a and 1a of the respective rolling element rows are respectively formed. It consists of
ハブ輪6には、等速自在継手7の一端(例えば外輪)が連結され、ハブ輪6のフランジ部6aに車輪(図示せず)がボルト8で取付けられる。等速自在継手7は、その他端(例えば内輪)が駆動軸に連結される。
外方部材2は、軸受外輪からなり、懸架装置におけるナックル等からなるハウジング(図示せず)に取付けられる。転動体3は各列毎に保持器4で保持されている。
One end (for example, an outer ring) of the constant velocity
The
図7は、磁気エンコーダ付きのシール装置5を拡大して示す。このシール装置5は、図3に示したものと同じであり、その一部を前述したが、図7において、詳細を説明する。このシール装置5は、磁気エンコーダ10またはその芯金11がスリンガとなり、内方部材1および外方部材2のうちの回転側の部材に取付けられる。この例では、回転側の部材は内方部材1であるため、磁気エンコーダ10は内方部材1に取付けられる。
また、磁気エンコーダ10は、外方部材2と内方部材1のうちの固定側部材である外方部材2の端面2kよりも内側で、外方部材2と内方部材1間の空間に配置されている。この実施形態では、磁気エンコーダ10は、その全体が、内方部材1と外方部材2間の空間における軌道面1a,2aと、内方部材1および外方部材2の端面1k,2kとの間に収容されている。
FIG. 7 shows an enlarged view of the
The
このシール装置5は、内方部材1と外方部材2に各々取付けられた第1および第2の金属板製の環状のシール板(11),12を有する。第1のシール板(11)は、上記磁気エンコーダ10における芯金11のことであり、以下、芯金11として説明する。磁気エンコーダ10は、図1ないし図3と共に前述した第1の実施形態にかかるものであり、その重複する説明を省略する。この磁気エンコーダ10における多極磁石14に対面して、同図のように磁気センサ15を配置することにより、車輪回転速度の検出用の回転検出装置20が構成される。
This
第2のシール板12は、上記シール部材9(図3)を構成する部材であり、第1のシール板である芯金11の立板部11bに摺接するサイドリップ16aと円筒部11aに摺接するラジアルリップ16b,16cとを一体に有する。これらリップ16a〜16cは、第2のシール板12に加硫接着された弾性部材16の一部として設けられている。これらリップ16a〜16cの枚数は任意で良いが、図7の例では、1枚のサイドリップ16aと、軸方向の内外に位置する2枚のラジアルリップ16c,16bとを設けている。第2のシール板12は、固定側部材である外方部材2との嵌合部に弾性部材16を抱持したものとしてある。すなわち、弾性部材16は、円筒部12aの内径面から先端部外径までを覆う先端覆い部16dを有するものとし、この先端覆い部16dが、第2のシール板12と外方部材2との嵌合部に介在する。
第2のシール板12の円筒部12aと第1のシール板である芯金11の他筒部11cとは僅かな径方向隙間をもって対峙させ、その隙間でラビリンスシール17を構成している。
The
The cylindrical portion 12a of the
この構成の車輪用軸受によると、車輪と共に回転する内方部材1の回転が、この内方部材1に取付けられた磁気エンコーダ10を介して、磁気センサ15で検出され、車輪回転速度が検出される。
磁気エンコーダ10は、シール装置5の構成要素としたため、部品点数を増やすことなく、車輪の回転を検出することができる。車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダ10とこれに対面させる磁気センサ15との間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、上記のように磁気エンコーダ10の多極磁石14は焼結体からなるものであって硬質であるため、多極磁石14の表面の摩耗損傷は従来の弾性体製のものに比べて大幅に低減される。また車輪用軸受5における軸受端部の空間は、周辺に等速ジョイント7や軸受支持部材(図示せず)があって限られた狭い空間となるが、磁気エンコーダ10の多極磁石14が上記のように薄肉化できるため、回転検出装置20の配置が容易になる。
内外の部材1,2間のシールについては、第2のシール板12に設けられた各シールリップ16a〜16cの摺接と、第2のシール板12の円筒部12aに第1のシール板である芯金11の他筒部11cが僅かな径方向隙間で対峙することで構成されるラビリンスシール17とで得られる。
According to the wheel bearing of this configuration, the rotation of the
Since the
As for the seal between the inner and
なお、上記各実施形態の磁気エンコーダ10は、いずれも軸受のシール装置5の構成部品とした場合につき説明したが、これら各実施形態の磁気エンコーダ10は、シール装置5の構成部品とするものに限らず、単独で回転検出に利用することができる。例えば、図1の実施形態における磁気エンコーダ10を、シール装置5とは別に軸受に設けても良い。
The
1…内方部材
2…外方部材
1k,2k…端面
1A…内方部材
2A…外方部材
3…転動体
5…シール装置
10…磁気エンコーダ
11,11A,11B…芯金(第1のシール板)
11a…円筒部
11b…立板部
11c…他筒部
12…第2のシール板
14…多極磁石
15…磁気センサ
16a…サイドリップ
16b,16c…ラジアルリップ
20…回転検出装置
22…防錆被膜
DESCRIPTION OF
11a ...
Claims (6)
前記内方部材と外方部材のうちの回転側部材に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内方部材と外方部材間の空間における固定側部材の端面よりも内側に配置し、前記磁気エンコーダとして、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の磁気エンコーダを用いたことを特徴とする車輪用軸受。 An outer member having a double-row raceway surface formed on the inner circumferential surface, an inner member having a raceway surface facing the raceway surface of the outer member on the outer circumferential surface, and a composite member interposed between the two raceway surfaces. A wheel bearing comprising a rolling element in a row and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body,
A magnetic encoder is attached to the rotation side member of the inner member and the outer member, and the magnetic encoder is disposed on the inner side of the end surface of the fixed member in the space between the inner member and the outer member, 5. A wheel bearing using the magnetic encoder according to claim 1 as a magnetic encoder.
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