JP4530766B2 - 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受 - Google Patents

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。

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、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感知検出する構造を持ち、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。

その他の例として、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の径方向に磁性粉の混入されたゴム部材を周状に加硫成形接着し、そこに交互に磁極を着磁してなるゴム磁石製の磁気エンコーダが提案されている（特許文献１）。

また、さらに別の例として、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石を、芯金で支持して磁気エンコーダを構成し、上記多極磁石として、磁性粉と非磁性金属粉からなるバインダとの混合粉を焼結させた焼結体を用いたものも提案されている（特許文献２）。
この磁性粉と非磁性金属粉を混合させた焼結体からなる磁気エンコーダは、従来のゴム磁石製のものに比べて、磁性粉の比率を高くすることができて、単位体積当たりの磁力を大きくでき、これにより検出感度の向上，薄肉化が可能になる。また、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。表面の硬度について、ゴム磁石に比べて硬く、損傷し難いため、耐久性，信頼性が向上する。
特許２８１６７８３号公報 特開２００４−０８４９２５号公報

特許文献１に開示される磁気エンコーダのように、スリンガにゴム磁石を接着した構造のものでは、磁束密度を強化しようとすると弾性部材の肉厚を厚くしなければならず、磁気エンコーダ周辺のスペースには制限があるため、設計が困難になる場合がある。また、小石等の異物が衝突すると弾性部材の表面が損傷し、磁気特性が劣化（磁束密度の低下やピッチ誤差の増加）してセンシング機能の低下を招くという問題点もある。
特許文献２に開示される磁気エンコーダのように芯金で支持する多極磁石を焼結体としたものでは、感度向上、薄肉化が可能で、表面硬度が硬くて損傷し難いものとなる。バインダとなる非磁性金属粉の存在のために、比較的割れも生じ難い。しかし、割れ防止性について十分ではなく、磁気エンコーダを例えば車輪用軸受の内輪に圧入固定する際に、取り扱いを注意しないと多極磁石にひび状の損傷が発生する場合がある。多極磁石にひび状の損傷が生じると、錆の発生，ピッチ精度の低下につながり、センシング機能が低下する恐れが有る。

この発明の目的は、多極磁石に焼結体を採用したことによる薄肉化、高感度化、表面の傷付き難さを得ながら、焼結体の課題である圧入固定時等に取り扱いを注意しなくてもひびの発生が回避できて、錆の発生防止、ピッチ精度維持による高精度な回転検出が得られる磁気エンコーダを提供することである。

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リング状の多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを備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からなるバインダとの混合粉を加圧成形してその圧粉体を焼結させた焼結体であって、前記バインダの粒径が４０μｍ以下であり、前記焼結体の密度が６．６ｇ／ｃｍ³ 以上であることを特徴とする。
この構成の場合、多極磁石に、非磁性金属粉のバインダを混合させた焼結体を用いたため、ゴム磁石等に比べて薄肉化、高感度化、表面の傷付き難さが得られる。焼結体の不利な面である圧入時の割れについては、バインダの粒径を４０μｍ以下とし、前記焼結体の密度を６．６ｇ／ｃｍ³ 以上としため、従来の焼結体製のものに比べて、限界締め代が大きくできて、圧入固定するときに多極磁石にひび状の損傷が発生することが回避されるので取り扱いが容易になる。このため、割れに伴う錆の発生が防止され、またひび状の損傷が発生しないことによりピッチ精度が維持され、高精度で信頼性高い回転検出が可能となる。

この発明において、前記バインダの粒径は４０μｍ以下とするが、より好ましくは２０μｍ以下である。
バインダの粒径は、このように小さな方が、磁性粉の粒子同士を結合させるバインダとしての機能に優れ、限界締め代をさらに大きくできる。そのため、圧入固定するときに多極磁石にひび状の損傷が発生することを、さらに確実に回避することができるので取り扱いが容易になる。

これらの発明において、磁性粉とバインダとの配合比は、
磁性粉：バインダ＝５５：４５〜８０：２０とすることが好ましい。
バインダの配合比をこれよりも多くすると、磁性体が少なくなることから、磁力を十分に得ることが難しくなり、感度向上を図り難くなる。バインダの配合比をこれよりも少なくすると、磁性粉の粒子間を結合するバインダとしての機能が十分に得られず、圧入作業時の割れ防止が不十分となる。
磁性粉とバインダの配合比を上記の５５：４５〜８０：２０の範囲とすると、磁気エンコーダの多極磁石とこれに対向配置する磁気センサとの間のエアギャップを同一とした場合に、従来のゴム磁石製の例に比べて磁束密度が増加し、同一の磁束密度を得るためのエアギャップは、従来のゴム磁石製の例に比べて大きくなる。このため、この磁気エンコーダと組み合わせて使用される磁気センサの限界検出値を、従来のゴム磁石製の例に比べて増大させることができ、それだけ磁気センサのコストを低減できる。また、磁気エンコーダと磁気センサの間のエアギャップを大きくできることから、回転検出装置周辺の設計の自由度も増す。圧入時の多極磁石の割れも、従来の焼結磁石製の磁気エンコーダに比べて発生し難くなる。

このような磁束密度等等の向上と圧入時のひび状の損傷の発生防止とのバランスから、磁性粉とバインダとの最も好ましい配合比は、
磁性粉：バインダ＝７０：３０、
程度である。

上記多極磁石の表面に対するエアギャップｘ（mm）がｘ≧０．５の場合に、上記エアギャップｘと磁束密度ｙ（ｍＴ）の関係が、次式
２１０ｅ^-1.5x ＜ｙ＜３２０ｅ^-1.5x
を満たすものであっても良い。
より好ましくは、次式
２５０ｅ^-1.5x ＜ｙ＜３２０ｅ^-1.5x
を満たす範囲である。

多極磁石に上記混合粉の焼結体を用いる磁気エンコーダにおいて、磁束密度は高くなる程好ましいが、磁束密度ｙ（ｍＴ）が３５０ｅ^-1.5x を超えた場合、磁性粉の割合が多くなってバインダが不足するため、磁気エンコーダとして軸受等の取付対象物に圧入する際に割れが発生する可能性がある。磁束密度ｙ（ｍＴ）が２１０ｅ^-1.5x 未満であると、焼結体の利点である高い磁束密度が得られず、ゴム磁石と同等のものとなる。
磁束密度ｙが上記２１０ｅ^-1.5x 〜３２０ｅ^-1.5x の範囲であると、従来の焼結体製のものに比べて、限界締め代が大きくできて、圧入等で固定するときに多極磁石に割れやひび状の損傷が発生することが回避され、かつゴム磁石等に比べて薄肉化、高感度化、表面の傷付き難さが得られる。磁束密度ｙが２５０ｅ^-1.5x であると、より一層の薄肉化、高感度化が得られる。

このエアギャップｘ（mm）と磁束密度ｙ（ｍＴ）の関係を定めた発明は、バインダの粒径と焼結体の密度の範囲を定めた上記他の発明において、効果的に適用できる。

この発明において、上記各構成の場合に、磁気エンコーダの表面の全体に防食皮膜を設けても良い。防食皮膜は、カチオン塗装によるものとし、この防食皮膜の塗膜厚さを１５〜３５μｍとしても良い。
カチオン塗装による防食皮膜を設けた場合、塩泥水を被っても磁気エンコーダが腐食することが回避でき、腐食に起因する磁気特性の劣化を防止できる。カチオン塗装は、防錆機能を考慮すると、膜厚を１５μｍ未満とすることは推奨されない。またカチオン塗装の防食皮膜が設けられていると、この焼結体に比べて皮膜が弾性変形を生じ易いことから、限界締め代が向上し、設計締め代に対する大きな安全率を見込むことができる。膜厚は、これらのため厚い方が好ましいが、カチオン塗装は電着塗装の一種であるため、３５μｍを超える膜厚とすることは難しい。したがって、より好ましい防食皮膜の塗膜厚さは３０〜３５μｍである。

この発明の車輪用軸受は、上記発明の磁気エンコーダを備えたものである。
車輪用軸受は、路面における塵埃，石跳、塩泥水や、温度変化等の厳しい環境下に曝される。また、回転検出器を設ける余裕空間が少なく、その一方で、快適で安全な車両走行のために、精度の良い回転検出が求められる。このため、この発明の磁気エンコーダにおける焼結体の採用による薄肉化、高感度化、表面の傷付き難さを得ながら、焼結体の課題である圧入固定時のひびの発生が回避できて、錆の発生防止、ピッチ精度維持による高精度な回転検出が得られるという利点が効果的に発揮される。

この発明の車輪用軸受において、上記車輪用軸受が、複列の転走面を内周面に形成した外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、これら両転走面間に介在させ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、上記外方部材と内方部材との間の環状空間を密閉するシール装置を設け、このシール装置は、上記外方部材または内方部材のうちの回転側部材に嵌合された断面Ｌ字状の第１のシール板と、この第１のシール板に対向し、上記外方部材または内方部材のうちの固定側部材に嵌合した断面Ｌ字状の第２のシール板とからなり、上記第１のシール板に摺接するリップを有する弾性部材が前記第２のシール板に取付けられ、上記第１のシール板が上記磁気エンコーダにおける芯金となり、その立板部に重ねて上記多極磁石が設けられるものであっても良い。

この構成の場合、断面Ｌ字状の第１のシール板に、弾性部材の複数のリップが摺接することで、優れた防水，防錆性が得られる。この第１のシール板に、磁気エンコーダにおける芯金を兼用させ、この発明の磁気エンコーダを用いたため、芯金およびシール板の兼用による部品点数の削減，省スペース化と、この発明の磁気エンコーダによるコンパクト性とが相まって、コンパクトに回転検出器を設けることができる。また、磁気エンコーダにおける多極磁石のピッチ精度を維持でき、ひび状の損傷に起因する錆の発生で磁気特性が劣化することが回避できるので、車輪の回転を検出する回転検出装置の検出精度を上げることができる。

この発明の磁気エンコーダは、前記バインダの粒径を４０μｍ以下とし、前記焼結体の密度を６．６ｇ／ｃｍ³ 以上としたため、焼結体の採用による薄肉化、高感度化、表面の傷付き難さを得ながら、焼結体の課題である圧入固定時のひびの発生が回避できて、錆の発生防止、ピッチ精度維持による高精度な回転検出が得られる。
この発明の車輪用軸受は、この発明の磁気エンコーダを備えたため、高精度の車輪回転検出が安定して行える。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図４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。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。多極磁石１４は、磁性粉と非磁性金属粉からなるバインダとの混合粉を加圧成形して、その圧粉体を焼結させた焼結体であり、この多極磁石１４を上記芯金１１の加締によってこの芯金１１に固定する。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、多極磁石１４に磁気センサ（図示せず）を対面させることで回転検出に使用されるものであり、磁気エンコーダ１０と磁気センサとで回転検出装置が構成される。

多極磁石１４に混入する磁性粉は、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、非磁性金属粉であるバインダ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。

上記磁性粉は、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。

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。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。

多極磁石１４を形成するバインダであ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。

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。

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、外径縁の他円筒部１１ｃとでなる断面概ね逆Ｚ字状の円環状とする。なお、芯金１１は断面Ｌ字状のものとしても良く、その場合は図１の芯金１１において、他円筒部１１ｃが省略された形状のものとされる。芯金１１を断面Ｌ字状とした場合は、例えば爪部等を立板部１１ｂ等に設けて加締固定する。

図１の芯金１１において、円筒部１１ａ、立板部１１ｂ、および他円筒部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、外周縁の他円筒部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。上記他円筒部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わたって延び、したがって円環状となっている。

上記多極磁石１４の製造は、図３に示すように、磁性粉と非磁性金属粉からなるバインダとの混合粉を加圧成形して圧粉体を得る過程と、この圧粉体を焼結する過程と、得られた焼結体を着磁する過程とを含む。

加圧成形の条件を説明する。この実施形態では、混合粉から圧粉体を加圧成形する上記過程において、その成型力を従来の４０トンに代えて、６５トン以上としている。また、バインダの粒径を従来は４０μｍとしていたのに代えて、この実施形態では４０μｍ以下としている。この場合に、焼結体の密度は６．６g/cm³ 以上であることが好ましい。また、バインダの粒径は２０μｍ以下であることがより好ましい。上記圧粉体を得る過程でのデータを従来例と比較した結果を、以下の表１に示す。

この表１において、限界締め代は、磁気エンコーダ１０を車輪用軸受に圧入したときに、多極磁石１４に割れの発生しない締め代の限界値を示している。表１から、成型力を４０トン、バインダの粒径を４０μｍとした従来例の磁気エンコーダでは、多極磁石となる焼結体の密度が６．５０g/cm³ で限界締め代が小さいが、この実施形態では成型力を上昇させバインダ粒径を２０μｍとすることにより限界締め代を従来例よりも大きくでき、それだけ磁気エンコーダ１０を車輪用軸受等に圧入固定するときに多極磁石１４に割れが発生するのを回避することができ、ピッチ精度を維持できる。また、多極磁石１４の割れに起因する錆の発生から磁気特性が劣化するのも防止できるので、磁気エンコーダ１０のセンシング機能低下を防止できる。

このほか、上記の圧粉体を得る過程において、バインダの粒径を４０μｍ以下とし、焼結体の密度を６．６ｇ／ｃｍ³ 以上とする。バインダの粒径は２０μｍ以下であることがより好ましい。この場合も、限界締め代を従来例よりも大きくでき、センシング機能の低下を防止できる。

前記混合粉における磁性粉とバインダの体積配合比について考察する。バインダ最大配合の例は、ゴム磁石とほぼ同等の磁気特性を持つ配合比の例（実施例１）を用いた。
このバインダ最大配合の実施例では、磁性粉：バインダ＝５５：４５である。これに対して、実施例２では、磁性粉：バインダ＝７０：３０、である。
実施例３では、磁性粉：バインダ＝８０：２０である。

上記各配合例の磁気エンコーダにつき、エアギャップと磁束密度の関係を求めたデータを図４に示す。同図において、記号■でプロットしたグラフはこの実施形態における実施例１の配合比（磁性粉：バインダ＝５５：４５）のものであり、記号▲でプロットしたグラフはこの実施形態における実施例２の配合比（磁性粉：バインダ＝７０：３０）のものである。記号●でプロットしたグラフはこの実施形態における実施例３の配合比（磁性粉：バインダ＝８０：２０）のものである。記号◆でプロットしたグラフはゴムエンコーダのものである。
同図から、同一エアギャップにおいて、実施例２の配合比の磁気エンコーダ１０では、バインダ最大配合例（実施例１）に比べて磁束密度が約２５％増加し、実施例３の配合比の磁気エンコーダ１０では、ゴム磁石同等例（バインダ最大配合例）に比べて磁束密度が約３５％増加していることが分かる。また、この磁束密度の増加分は、磁性粉の配合量の増加分とほぼ同等であることが分かる。また、同一の磁束密度を得るためのエアギャップは、バインダ最大配合例に比べて実施例２の方が大きくなり、さらに実施例２よりも実施例３の方が大きくなることがわかる。

このことから、この実施例２，３の磁気エンコーダ１０では、これと組み合わせて使用される磁気センサの限界検出値を、ゴム磁石同等例（実施例１）の場合に比べて増大させることができる。すなわち、例えばゴム磁石同等例の磁気エンコーダに対して１０ｍＴ以上の磁束密度を検出できる磁気センサを組み合わせて使用していた場合に、磁気エンコーダとしてこの実施例２または実施例３の磁気エンコーダ１０を用いると、これに組み合わせて使用する磁気センサは１５ｍＴ以上の磁束密度を検出できるものでよく、それだけ磁気センサのコストを低減できる。また、磁気エンコーダ１０と磁気センサの間のエアギャップを大きくできることから、回転検出装置周辺の設計の自由度も増す。

図４に示す試験結果から考察すると、エアギャップｘが０．５mm以上の場合、エアギャップｘと磁束密度ｙ（ｍＴ）が関係が以下の式で近似できる。
ゴムエンコーダ ：ｙ＝２１０ｅ^-1.5x
焼結体エンコーダ（実施例１…ゴムエンコーダ同等品） ：ｙ＝２５０ｅ^-1.5x
焼結体エンコーダ（実施例２…磁気特性向上品Ａ） ：ｙ＝３２０ｅ^-1.5x
焼結体エンコーダ（実施例３…磁気特性向上品Ｂ） ：ｙ＝３５０ｅ^-1.5x

上記実施例３では、磁束密度が高くなるが、これによりも磁束密度を高めようとすると磁性粉の割合が多くなってバインダが不足するため、磁気エンコーダ１０として軸受等の取付対象に圧入する際に、焼結体からなる多極磁石１４に割れが発生する可能性がある。磁束密度ｙ（ｍＴ）が２１０ｅ^-1.5x 未満であると、焼結体の利点である高い磁束密度が得られず、ゴムエンコーダと同等のものとなる。
エアギャップｘと磁束密度ｙが関係が、２１０ｅ^-1.5x ＜ｙ＜３２０ｅ^-1.5x の範囲（ゴムエンコーダと実施例２の範囲に相当）であると、従来の焼結体製のものに比べて、限界締め代が大きくできて、圧入等で固定するときに多極磁石に割れやひび状の損傷が発生することが回避され、かつゴム磁石等に比べて薄肉化、高感度化、表面の傷付き難さが得られる。２５０ｅ^-1.5x ＜ｙ＜３２０ｅ^-1.5x の範囲（実施例１と実施例２の範囲）であると、より一層の薄肉化、高感度化が得られる。

図５はこの発明の他の実施形態を示す。この実施形態の磁気エンコーダ１０は、図１ないし図４に示した第１の実施形態において、磁気エンコーダの表面の全体にカチオン塗装による防食皮膜２２を設け、この防食皮膜２２の塗膜厚さを１５〜３５μｍとしたものである。すなわち、多極磁石１４を芯金１１に加締固定してなる焼結体芯金一体品２１の表面に、防食用の表面処理として電着法で防食皮膜２２を施して磁気エンコーダ１０が構成される。この場合の防食皮膜２２の電着塗装は、水溶性塗料中に浸漬した焼結体芯金一体品２１に電流を流し、電気泳動によって電気化学的に焼結体芯金一体品２１の表面に防食皮膜２２を施すものである。防食皮膜２２の塗膜厚さは、好ましくは３０〜３５μｍである。なお、塗膜厚さが１５μｍ未満では防錆能力が低下し、塗膜厚さが３５μｍを超えると電着が不可能である。カチオン塗装の塗膜厚さの公差は±５μｍである。

この実施形態の磁気エンコーダ１０を、車輪用軸受等に圧入固定したときの防食皮膜２２での割れ発生頻度のデータ（割れが発生した数／総試験数）を次の表２に示す。

表２に示す試験結果から、防食皮膜２２の塗膜厚さが２０μｍでは、締め代１５０μｍで防食皮膜２２に割れが発生することが分かる。また、塗膜厚さが３５μｍでは、締め代１７０μｍでも防食皮膜２２に割れが発生しないことが分かる。

このように、この実施形態では、磁気エンコーダ１０の表面の全体にカチオン塗装による防食皮膜２２を設けたため、塩泥水を被っても磁気エンコーダ１０が腐食するのを回避でき、腐食に起因する磁気特性の劣化を防止できる。また、防食皮膜２２の塗膜厚さを１５〜３５μｍとしているので、車輪用軸受等に磁気エンコーダ１０を圧入固定するときの限界締め代（防食皮膜２２に割れが発生しない締め代の限界）が増大し、設計締め代に対する大きな安全率を見込むことができる。

なお、上記実施形態では、芯金１１をＬ字状ないしＺ字状とし、その立板部１１ｂに多極磁石１４を固定したが、この発明は、芯金１１の外周面に多極磁石を設け、ラジアル型の回転検出器を構成する場合にも適用することができる。

つぎに、図１ないし図４に示した第１の実施形態の磁気エンコーダ１０を備えた車輪用軸受の一例、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７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の転走面１ａ，２ａを有しており、各転走面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み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、ボールまたは円錐ころからなり、この例ではボールが用いられている。

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、その内方部材１は、ハブ輪６とその軸部外周に嵌合する内輪７とでなり、各転動体列の転走面１ａ，１ａがハブ輪６および内輪７の各外周にそれぞれ形成されている。

ハブ輪６には、図示しない等速自在継手の一端（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、その外周のフランジ部２ｂを介して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。

図６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、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。同図は、磁気エンコーダ１０を軸受のシール装置５の構成要素とした応用例を示し、磁気エンコーダ１０は、内方部材１の内輪７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。

すなわち具体的には、シール装置５は、内方部材１および外方部材２に各々取付けられた第１および第２の金属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４と共に説明した第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に体面して磁気センサ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が構成される。

第２のシール板１２は、上記シール部材９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６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、第２のシール板１２の円筒部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の他円筒部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。

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が塩泥水を被ることがあるが、磁気エンコーダ１０の多極磁石１４が焼結体からなるので、ゴムエンコーダと較べて表面硬度が高いため異物の衝突で多極磁石１４が損傷する危険性は小さい。また、多極磁石１４を構成する焼結体が上述した条件で成形されているので、内方部材１へ磁気エンコーダ１０を圧入固定するとき、多極磁石１４に割れが発生することがないので取り扱いが容易になる。その結果、多極磁石１４のピッチ精度を維持でき、割れに起因する錆の発生で磁気特性が劣化するのを回避できるので、回転検出装置の検出精度を上げることができる。

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の他円筒部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。

なお、磁気エンコーダ１０を軸受のシール装置５の構成要素とする場合等において、多極磁石１４を、上記実施形態とは逆に軸受に対して内向きに設けても良い。すなわち、多極磁石１４を芯金１１の軸受内側の面に設けても良い。その場合、芯金１１は非磁性体製のものとすることが好ましい。
また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受では、外方部材に磁気エンコーダを取付ける。

この発明の第１の実施形態にかかる磁気エンコーダの部分斜視図である。 同磁気エンコーダを正面から示す磁極の説明図である。 同磁気エンコーダの多極磁石となる焼結体の製造過程のフロー図である。 同磁気エンコーダを従来例と比較して、エアギャップと磁束密度の関係を求めたデータのグラフである。 この発明の他の実施形態にかかる磁気エンコーダの部分斜視図である。 第１の実施形態にかかる磁気エンコーダを備えたシール装置を示す断面図である。 同シール装置を備えた車輪用軸受の断面図である。

符号の説明

１…内方部材
２…外方部材
１ａ，２ａ…転走面
３…転動体
５，１３…シール装置
１０…磁気エンコーダ
１１…芯金（第１のシール板）
１１ｂ…立板部
１２…第２のシール板
１４…多極磁石
２２…防食皮膜

Claims (9)

1. 円周方向に交互に磁極を形成したリング状の多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを備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からなるバインダとの混合粉を加圧成形してその圧粉体を焼結させた焼結体であって、前記バインダの粒径が４０μｍ以下であり、前記焼結体の密度が６．６ｇ／ｃｍ³ 以上であることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 請求項１において、前記バインダの粒径が２０μｍ以下である磁気エンコーダ。
3. 請求項１または請求項２において、磁性粉とバインダとの配合比を、
   磁性粉：バインダ＝５５：４５〜８０：２０とした磁気エンコーダ。
4. 請求項３において、磁性粉とバインダとの配合比を、ほぼ次の比、
   磁性粉：バインダ＝７０：３０、
   とした磁気エンコーダ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、上記多極磁石の表面に対するエアギャップｘ（mm）がｘ≧０．５の場合に、上記エアギャップｘと上記多極磁石の磁束密度ｙ（ｍＴ）の関係が、次式
   ２１０ｅ^-1.5x ＜ｙ＜３２０ｅ^-1.5x
   を満たす磁気エンコーダ。
6. 請求項５において、上記エアギャップｘ（mm）がｘ≧０．５の場合に、上記エアギャップと多極磁石の磁束密度ｙ（ｍＴ）の関係が、次式
   ２５０ｅ^-1.5x ＜ｙ＜３２０ｅ^-1.5x
   を満たす磁気エンコーダ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、磁気エンコーダの表面の全体にカチオン塗装による防食皮膜を設け、この防食皮膜の塗膜厚さを１５〜３５μｍとした磁気エンコーダ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の磁気エンコーダを備えた車輪用軸受。
9. 請求項８において、上記車輪用軸受が、複列の転走面を内周面に形成した外方部材と、この外方部材の転走面と対向する転走面を形成した内方部材と、これら両転走面間に介在させ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、
   上記外方部材と内方部材との間の環状空間を密閉するシール装置を設け、このシール装置は、上記外方部材または内方部材のうちの回転側部材に嵌合された断面Ｌ字状の第１のシール板と、この第１のシール板に対向し、上記外方部材または内方部材のうちの固定側部材に嵌合した断面Ｌ字状の第２のシール板とからなり、上記第１のシール板に摺接する複数のリップを有する弾性部材が前記第２のシール板に取付けられ、上記第１のシール板が上記磁気エンコーダにおける芯金となり、その立板部に重ねて上記多極磁石が設けられる車輪用軸受。

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