JP4672377B2 - 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受 - Google Patents

Description

本発明は、磁気エンコーダ、およびそれを備えた車輪用軸受に関するもので、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車輪の回転数を検出する回転検出装置に使用される。

この種の回転検出装置には、大きく分けて２つのタイプがあり、ローターに設けられた凹凸歯の動きを磁気の変化の大きさとして読み取るパッシブタイプと、磁気エンコーダの回転に伴う磁気の強弱の変化をホールＩＣ等の磁気センサで読み取るアクティブタイプが使用されている。

アクティブタイプの回転検出装置では、通常、車輪用軸受の回転側部材に磁気エンコーダが設けられ、固定側部材に磁気センサが設けられる。

磁気エンコーダは、例えば、Ｎ極およびＳ極を周方向に交互に着磁させた環状の多極磁石と、多極磁石を回転側部材に固定するための芯金とで構成される。多極磁石としては、磁性粉末を添加したエラストマーからなるものの他、最近では、多極磁石として、磁性粉末と非磁性の金属粉末との混合物を圧縮成形した後に焼結したものがある。焼結体からなる多極磁石は、例えば加締めや圧入により芯金の所定位置に固定される（例えば、特許文献１を参照）。
特開２００４−３７４４１号公報

上記焼結体からなる多極磁石は、エラストマータイプの多極磁石に比べて耐摩耗性に優れ、かつ加工コストが低いという利点を有するため、生産品としては非常に好ましい。しかしながら、焼結体からなる磁石は非常に脆く、また、加締めによる固定では加締め量にばらつきが生じやすい。そのため、加締めの程度によっては割れを生じることがある。加締め量を高精度に調整すれば、焼結体の割れを抑えることはできるが、加締め加工の高精度化は高コスト化を招く。

本発明の課題は、この種の磁気エンコーダにおける多極磁石、特に焼結体からなる多極磁石を確実かつ低コストに芯金に固定することである。

前記課題を解決するため、本発明に係る磁気エンコーダは、磁性粉末と非磁性金属粉末との混合粉末を圧縮成形した後に焼結してなり、周方向に交互に磁極が形成された環状の多極磁石と、多極磁石が固定される芯金とを備え、多極磁石の一端面が間隙を介して磁気センサと軸方向に対向するものにおいて、芯金は、多極磁石を固定する固定部と、径方向に延び、多極磁石の他端面と当接する当接部とを備え、多極磁石は、焼結後の膨張により、その外周部が固定部に設けた挟持面で径方向及び軸方向に挟持固定されていることを特徴とする。

金属粉末を焼結すると、その焼結前後において、焼結体の体積が増加（膨張）あるいは減少（収縮）する場合が多い。この種の挙動は、使用する粉末の種類や、組合わせによって異なる。本発明は、この点に着目して考え出されたものであり、多極磁石（焼結体）の焼結後の膨張を利用して芯金に挟持固定させることを特徴とするものである。芯金は、通常プレス加工や切削加工等により形成されるものであるから、多極磁石の焼結後の膨張量を考慮して、芯金の寸法を所定の精度に加工することは比較的容易である。そのため、この固定方法によれば、加締めによる固定を行うことなく、例えばプレス加工等で成形された芯金の寸法精度でもって固定時における焼結体への負荷を調整することができる。従って、加締め量にばらつきが生じやすい加締めによる固定と比べて高精度な固定を低コストに行うことができる。また、上記構成によれば、多極磁石の焼結と芯金への固定を同時に行うことができるので、作業工程が簡略化され、かかるコストをより一層低減することが可能となる。

固定部は、例えば多極磁石の外周部を挟持する挟持面を備えた構成とすることができ、これによれば、多極磁石の外周部が、多極磁石自体の焼結後膨張により挟持面に挟持される。

上記挟持面は、例えば固定部の内周に設けられ、種々の面形状を採ることができる。例えば断面円弧状や断面コの字状など、挟持面の形状によっては、多極磁石の外周部を径方向に挟持すると共に、軸方向にも挟持することが可能となる。この場合、挟持面は、多極磁石の軸方向への抜止め作用を兼ねる。

多極磁石となる焼結体を構成する磁性粉末、非磁性金属粉末には、上述のように、焼結体が、焼結後に膨張するものである限り、種々の材料を使用することができる。例えば、磁性粉末としてサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉、非磁性金属粉末としてスズやスズ−亜鉛合金、あるいはスズと銅との混合粉末などが好ましく使用できる。

上記構成の磁気エンコーダは、例えば車輪用軸受などに組込んで好適に使用することができる。

このように、本発明によれば、この種の磁気エンコーダの、焼結体からなる多極磁石を確実かつ低コストに芯金に固定することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、この磁気エンコーダ１０は、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はディスク形状をなし、周方向に向けて多極に磁化されることで、交互に磁極Ｎ、Ｓが形成される。磁極Ｎ、Ｓは、例えば図２に示すように、ピッチ円直径ＰＣＤ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、磁性粉末と、非磁性金属粉末とからなる。磁性粉末としては、例えば、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や、サマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉、ネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉、マンガンアルミ（ＭｎＡｌ）ガスアトマイズ粉などの希土類系磁性粉末が使用可能である。この実施形態では、上記磁性粉末の中でも、特に強磁性を示すサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉が用いられる。

非磁性金属粉末としては、例えばスズ、銅、アルミ、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガンなどの金属粉末、あるいはこれらを２種以上混合した粉末、または２種以上の合金粉末が使用可能である。この実施形態では、上記非磁性金属粉末の中でも、比較的融点の低いスズ粉末が用いられる。

非磁性金属粉末には、例えば最大粒径６３μｍ以下のものが好ましく使用される。この実施形態では、最大粒径４５μｍのスズ粉末が用いられる。

また、非磁性金属粉末としてのスズ粉末には、海綿状、針状、角状、樹枝状、繊維状、片状、不規則形状、涙滴状など非球形をなすものが好ましく使用される。このような形状のスズ粉末は、例えば水アトマイズ法により形成することができる。水アトマイズ法は、溶湯状態の金属を細孔から自然落下させて、その細流に高圧の水流ジェットを噴き付け、粉化する方法であり、ガスアトマイズ法に比べて冷却時間が短い。そのため、冷却粉化されたスズ粉末は比較的非球形な形状をなす。一例として、ガスアトマイズ法で形成されたスズ粉末の顕微鏡写真を図１２（ａ）に、水アトマイズ法で形成されたスズ粉末の顕微鏡写真を図１２（ｂ）にそれぞれ示す。これらの図より、ガスアトマイズ法で成形されたスズ粉末は、比較的球状であるのに対し、水アトマイズ法で成形されたスズ粉末は、比較的不規則な形状をなすことがわかる。なお、上記不規則形状などの非球形をなす粉末は、例えば油アトマイズ法によっても得ることができる。

多極磁石１４を形成する混合粉末中の配合比率としては、磁性粉末が２０〜９０ｗｔ％に対して、非磁性金属粉末が１０〜８０ｗｔ％含まれているのが好ましく、磁性粉末が４０〜８０ｗｔ％、非磁性金属粉末が２０〜６０ｗｔ％含まれているものがより好ましい。非磁性金属粉末の配合比率が１０ｗｔ％よりも少ないと、非磁性金属粉末が磁性粉末のバインダとして十分に機能しないため、焼結後に得られた多極磁石１４は、硬いが脆いものとなる。そのため、この多極磁石１４を芯金１１に固定する際などに割れを生じることがある。また、磁性粉末の配合比率が２０ｗｔ％よりも少ないと、焼結後に得られた多極磁石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能力を満たすだけの磁力を確保できない可能性がある。

上記磁性粉末と非磁性金属粉末との混合粉末には、例えば、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を添加（例えば１ｗｔ％以下）して、混合粉末の圧縮成形性を改善することもできる。

上記構成の混合粉末を、所定の加圧力で圧縮成形し、例えば図３に示すディスク状の圧縮成形体１４’を成形する。圧縮成形時の加圧力としては、６．０×１０³ｋｇｆ／ｃｍ²以上であることが望ましい。また、圧縮成形後の圧縮成形体１４’は、５〜３０ｖｏｌ％の空孔を有することが望ましい。空孔率は、１２〜２２ｖｏｌ％であればより好ましく、１４〜１９ｖｏｌ％であればさらに好ましい。空孔率が５ｖｏｌ％よりも少ないと、成形圧力を除圧する際に生じるスプリングバックにより、圧縮成形体１４’が破損する恐れがあるためである。また、空孔率が３０ｖｏｌ％を超えると、焼結体の機械的強度が不足する恐れがあるためである。

磁性粉末および非磁性金属粉末は高価であることから、圧縮成形体１４’の肉厚はなるべく薄いほうが望ましい。圧縮成形性、およびハンドリング性（芯金１１等へのアッセンブリ化までの搬送を含めた取り扱い易さ）を考慮すると、肉厚は０．３ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、０．６ｍｍ〜３ｍｍであればより好ましい。肉厚が０．３ｍｍよりも薄い場合、成形金型内への粉末充填が困難であり、圧縮成形体１４’が成形し難い。また、得られた圧縮成形体１４’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。圧縮成形体１４’の肉厚が１０ｍｍよりも厚い場合、成形性やハンドリング性は改善されるが、その一方で高コスト化を招く。また、厚すぎると、圧縮成形体１４’の密度が不均一となりやすく、焼結後にいびつな変形が生じる恐れがある。

芯金１１は、例えば図３に示すように、回転側の部材に圧入等により固定される円筒状の取付け部１２ａと、取付け部１２ａの一端から外径側へ延び、焼結体（多極磁石１４）のディスク端面と当接する当接部１２ｂと、当接部１２ｂ外径端の反取付け部１２ａ側に配設され、多極磁石１４を挟持固定する固定部１３とで構成される。固定部１３は、その内周に多極磁石１４の外周部１４ａを挟持する挟持面１３ａを備えている。挟持面１３ａは、図１に示すように、当接部１２ｂの外径端から軸方向反取付け部１２ａ側（図中右側）に向けて拡径する拡径面１３ｂと、拡径面１３ｂの大径端から軸方向右側に延びる円筒面１３ｃと、円筒面１３ｃ端部から軸方向右側に向けて縮径する縮径面１３ｄとで構成される。拡径面１３ｂ、縮径面１３ｄは、この実施形態では、それぞれテーパ面形状をなす。また、ディスク形状をなす多極磁石１４の外周面１４ｂは、固定部１３の上記挟持面１３ａに倣った面形状をなす。

これら取付け部１２ａ、当接部１２ｂ、固定部１３を備えた芯金１１は例えばプレス加工で一体に形成することができる。その場合、固定部１３の円筒面１３ｃが内周に形成される部位を、所定の軸方向長さよりも縮径面１３ｄが内周に形成される部位の分だけ長めにプレス成形し、さらに縮径面１３ｄに対応する箇所を塑性変形させて内径側へ折り曲げることで、所定の軸方向幅を有する円筒面１３ｃおよび縮径面１３ｄが形成される。もちろん、プレス型を工夫する等して上記形状の芯金１１を一回のプレス加工のみで形成しても構わない。あるいは、切削等の他の機械加工により、芯金１１を上記形状に仕上げても構わない。

芯金１１を構成する材料としては、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。この実施形態では、例えばフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系）が使用される。

上記構成の芯金１１に、焼結前の多極磁石１４（圧縮成形体１４’）を取り付ける。具体的には、図３に示すように、芯金１１の当接部１２ｂに圧縮成形体１４’の端面を当接させた状態（図中一点鎖線の位置）で圧縮成形体１４’を焼結する。この実施形態のように、圧縮成形体１４’を構成する磁性粉末にサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉を、非磁性金属粉末にスズ粉末をそれぞれ使用している場合、焼結後における圧縮成形体１４’の体積は焼結前の圧縮成形体１４’の体積に比べて増加する。すなわち、圧縮成形体１４’は焼結前後で膨張する。これにより、圧縮成形体１４’の外周部１４ａ’が、固定部１３の挟持面１３ａによって挟持される。この実施形態では、固定部１３の円筒面１３ｃによって、圧縮成形体１４’の外周面１４ｂ’のうち円筒面１３ｃと対向する箇所が径方向に挟持される。また、固定部１３の拡径面１３ｂおよび縮径面１３ｄによって、外周面１４ｂ’のうち拡径面１３ｂ、縮径面１３ｄとそれぞれ対向する箇所が軸方向に挟持される。このようにして、圧縮成形体１４’が芯金１１に挟持固定される。

この固定方法によれば、加締めによる固定を行うことなく、例えばプレス加工等で成形された芯金１１の寸法精度でもって固定時における焼結体への負荷を調整することができる。そのため、加締め量にばらつきが生じやすい加締めによる固定と比べて高精度な固定を行うことができる。また、上記固定方法によれば、圧縮成形体１４’の焼結と芯金１１への固定を同時に行うことができるので、作業工程が簡略化され、かかるコストを低減することが可能となる。

なお、芯金１１の固定部１３は、上記の形態に限らず、他の形態を採ることもできる。図５は、固定部１３の内周に設けられた挟持面１３ａを断面円弧状に構成した場合を例示している。この場合、挟持固定される多極磁石１４の外周面１４ｂは、断面円弧状の挟持面１３ｅに倣った面形状をなす。また、図６は、挟持面１３ａを断面コの字状に構成した場合を例示しており、同図において多極磁石１４の外周面１４ｂは、断面コの字状の挟持面１３ｆに倣った面形状をなす。何れの場合も、多極磁石１４は、その外周部１４ａを固定部１３の内周に設けられた挟持面１３ｅ、１３ｆによって、径方向および軸方向に挟持される。

なお、上記固定部１３において、内径側に折り返され、多極磁石１４と軸方向に係合可能な部位は、固定部１３の円周方向全周に亘って形成する他、円周方向に所定間隔で複数箇所設けることもできる。例えば図７は、挟持面１３ａを拡径面１３ｂと縮径面１３ｄ、および円筒面１３ｃとで構成し、内径側への折り返し部分（同図では縮径面１３ｄを内周に形成した部位）を、円周方向所定間隔に複数設けた場合を例示している。

また、この他の固定部１３の構成例として、例えば図８に示す形態を挙げることができる。同図は、固定部１３内周の挟持面１３ａを、円筒面１３ｃのみで構成した場合を例示している。この場合、当接部１２ｂと当接させた圧縮成形体１４’の焼結後膨張により、圧縮成形体１４’が円筒面１３ｃによって径方向に挟持される。その一方で、圧縮成形体１４’は、軸方向には拘束されないため、当接部１２ｂと反対の方向（図中右方向）にある程度の自由度をもって膨張することができる。これにより、径方向への過大な膨張に伴い圧縮成形体１４’が円筒面１３ｃから過大な反膨張方向への負荷を受けるといった事態を避け、焼結体を破損させることなく確実に芯金１１に固定することが可能となる。

また、図９に示すように、固定部１３の挟持面１３ａを一部内径側に突出変形させて、この突出部１３ｇと、焼結体となる圧縮成形体１４’とを周方向で係合させることで、圧縮成形体１４’の回り止めとすることもできる。この場合、圧縮成形体１４’に、芯金１１の突出部１３ｇに対応する凹み（図９では１４ｃに対応）を予め形成し、芯金１１へのセッティング時に、この凹みと芯金１１の突出部１３ｇとを嵌め合わせることで、圧縮成形体１４’の固定部１３への固定がなされる。なお、上記焼結体は、防錆処理のために、例えば図示は省略するが、防錆被膜を形成することもできる。この種の防錆被膜には、例えばクリヤー系の高防食性塗料を用いることができる。

また、上記圧縮成形体１４’の焼結時、炉内の加熱温度を、非磁性金属粉末の融点未満の温度とすることで、非磁性金属粉末が溶融することなく軟化し、磁性粉末に固着する。磁性粉末に固着した状態の非磁性金属粉末は、隣接する磁性粉末間のバインダとして作用する。また、仮に、非磁性金属粉末が一部流動状態となる場合であっても、その流動性は低く、磁性粉末粒子の表面に留まる。これにより、非磁性金属粉末が焼結体中に偏在し、あるいは外部表面に流れ出たりすることなく、磁性粉末と非磁性金属粉末とが全体に亘って均一に分布した状態の焼結体が得られる。従って、高強度の焼結体（多極磁石１４）を得ることができる。

この実施形態のように、磁性粉末にサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉を、非磁性金属粉末にスズ（Ｓｎ）粉末を使用する場合、焼結時の温度は、スズの融点（２３２℃）未満となる温度、具体的には２００〜２２５℃の範囲に設定するのが好ましい。この温度範囲内であれば、非磁性金属粉末が磁性粉末のバインダとして十分に機能し、高強度の焼結体を得ることができる。

また、この実施形態では、最大粒径４５μｍの非磁性金属粉末（スズ粉末）を使用したので、小サイズの非磁性金属粉末が磁性粉末の周りに均一に分散した状態の混合粉末が得られる。そのため、この混合粉末を圧縮成形、そして焼結することにより密度が均一化された焼結体を得ることができる。また、上記サイズの非磁性金属粉末は、見かけ密度が小さいため、同寸法かつ同密度の圧縮成形体を成形する際には圧縮比が大きくなる。これにより、粉末同士の絡みをより良くすることができ、焼結体の強度をさらに高めることができる。

特に、この実施形態では、非磁性金属粉末として不規則形状をなすスズ粉末（図１２（ｂ）を参照）を使用したので、粉末同士が非常に良く絡み合った状態の圧縮成形体が得られる。これにより、焼結体の強度をさらに高めることができる。

このように、焼結体の強度を高めることで、焼結体のハンドリング性が改善される。また、後述する回転側部材にアッセンブリ化した磁気エンコーダ１０を、芯金１１を回転側部材に圧入することで固定する際、圧入に伴う芯金１１の変形により、着磁された焼結体（多極磁石１４）が割れにくくなる。そのため、圧入時の締め代を大きくとることが可能になる。また、ディスク状の焼結体を薄肉化することができ、これにより材料コストの低減化が図られる。

なお、上記作用は、スズ粉末に限らず、他の非磁性金属粉末を使用した場合にも得ることができる。その好適な例として、例えばスズ−亜鉛合金が挙げられる。この場合、スズと亜鉛の配合比率は、スズ６０ｗｔ％〜８５ｗｔ％に対して亜鉛１５ｗｔ％〜４０ｗｔ％とするのがよい。また、焼結温度は、上記スズ−亜鉛合金粉末の融点（上記配合比率で、約２５０℃）未満の温度、具体的には、１７０〜１９０℃の範囲に設定するのが好ましい。上記配合比率のスズ−亜鉛合金粉末であれば、焼結温度が１７０〜１９０℃程度であっても、磁性粉末のバインダとして機能する程度に軟化する。そのため、焼結体の強度を向上させることができ、かつ焼結温度を低くすることで、磁性粉末の温度上昇に伴う磁性劣化を可及的に抑えることができる。一例として、上記スズ−亜鉛合金粉末を使用した場合の、焼結体内部の顕微鏡写真を図１３に示す。

また、上記構成のスズ合金粉末は、同サイズのスズ粉末と比べて見かけ密度が小さいため、圧縮比をより大きく採ることができ、焼結体の強度をさらに高めることができる。この合金粉末のサイズとしては、６３μｍ以下のものが好ましく使用できる。また、粉末同士の絡み合いを良くするために、例えば水アトマイズ法や油アトマイズ法により、非球形に形成されたスズ−亜鉛合金粉末を使用するのが好ましいのは、スズ粉末の場合と同様である。

上記のように、金属製の環状部材である芯金１１に固定されたディスク状の焼結体は、周方向に多極に着磁することにより多極磁石１４となる。そして、この多極磁石１４と芯金１１とで図１に示す磁気エンコーダ１０が構成される。

この磁気エンコーダ１０は、回転側部材（図示せず）に取付けられ、図４に示すように多極磁石１４に磁気センサ２１を対向させて回転検出に使用されるものであり、磁気センサ２１とで回転検出装置２２を構成する。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の構成部品とした場合の構成例を示し、磁気エンコーダ１０は、軸受の回転側部材に組込まれて使用される。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で説明する。

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２１で検出され、パルスの形で回転が検出される。磁極Ｎ、Ｓのピッチｐ（図２参照）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から所定位置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４のように軸受のシール装置５に使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。

なお、ディスク状をなす多極磁石１４表面（ここでは磁気センサ２１との対向面）の平坦度は、２００μｍ以下がよいが、望ましくは１００μｍ以下がよい。多極磁石１４表面の平坦度が２００μｍを超える場合、磁気センサ２１と多極磁石１４表面の間隙（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、センシング精度が悪化する。同様の理由で、磁気エンコーダ１０の回転中における、多極磁石１４表面の面振れも、２００μｍ以下がよく、望ましくは１００μｍ以下がよい。この実施形態では、圧縮成形体１４’の焼結後の膨張が均等に生じるので、多極磁石１４表面の平坦度を容易に上記範囲（２００μｍ以下）に抑えることができる。また、この実施形態では、安定して高いセンシング性能を得るため、固定部１３の形状に拘らず（図１、図３〜図９）、芯金１１に固定された多極磁石１４の被検出面から固定部１３が磁気センサ２１側に突出しないように磁気エンコーダ１０を構成している。

次に、この磁気エンコーダ１０を備えた車輪用軸受の一例、およびそのシール装置５の構成例を、図１０、図１１を例にとって説明する。図１０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、１５とを備える。

一端側（等速自在継手７側）のシール装置５は、磁気エンコーダ１０を構成部品とするものである。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を介して相対回転可能な内周側の部材および外周側の部材を指し、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材とが組合わさった組立部材であってもよい。また、内方部材１は、軸であってもよい。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。

この車輪用軸受は、複列のころがり軸受、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１９、２０とからなる。これら内輪１９、２０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１９、２０からなる３部品の組立て部品とする代わりに、ハブ輪６および片方の内輪１９が一体化された軌道面付のハブ輪と、もう片方の内輪２０とで構成される２部品からなるものとしてもよい。

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を介して取付けられる。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で保持される。

図１１は、磁気エンコーダ１０を一体に備えたシール装置５の拡大断面図である。このシール装置５は、図４に示したものと同じであり、その一部を前述したが、図１１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に圧入等の手段により取付けられる。

このシール装置５は、内方部材１と外方部材２と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）、１６を有する。第１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〜図３に基づく前述の構成と同じであり、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と対向するように、磁気センサ２１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２２が構成される。もちろん、磁気エンコーダ１０として、図５〜図９に基づく構成のものを組込んで使用することもできる。

第２シール板１６は、上記シール部材９（図４参照）を構成する部材であり、第１のシール板である芯金１１の当接部１２ｂに摺接するサイドリップ１７ａと取付け部１２ａに摺接するラジアルリップ１７ｂ、１７ｃとを一体に有する。これらシールリップ１７ａ〜１７ｃは、第２シール板１６に加硫接着された弾性部材１７の一部として設けられている。これらリップ１７ａ〜１７ｃの枚数は任意でよいが、図１１の例では、１枚のサイドリップ１７ａと、軸方向の内外に位置する２枚のラジアルリップ１７ｂ、１７ｃ（いわゆるトリプルリップ）とを設けている。第２シール板１６は、固定側部材である外方部材２との嵌合部に弾性部材１７を抱持したものである。すなわち、弾性部材１７は、円筒部１６ａの内径面から先端部外径までを覆う被覆部１７ｄを有し、この被覆部１７ｄが、第２シール板１６と外方部材２との嵌合部に介在する。また、この被覆部１７ｄによって、第２シール板１６の円筒部１６ａと、第１シール板をなす芯金１１の固定部１３（図１１では円筒面１３ｃ形成部位）とが僅かな径方向隙間を介して対峙し、その隙間でラビリンスシール１８が構成される。

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２１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。車輪用軸受における軸受端部の空間は、周辺に等速自在継手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を、上述のように高強度化することで薄肉化できるため、回転検出装置２２の配置が容易となる。内外の部材１、２間のシールについては、第２シール板１６に設けられた各シールリップ１７ａ〜１７ｃの摺接と、第２シール板１６の円筒部１６ａに第１シール板である芯金１１の固定部１３が僅かな径方向隙間を介して対峙することで構成されるラビリンスシール１８とで得られる。

なお、図１０および図１１に示す車輪用軸受では、磁気エンコーダ１０の多極磁石１４を、軸受に対して外向き（図中右側で磁気センサ２１と対峙）に設けた場合を説明したが、これとは逆に軸受に対して内向き（図中左側で磁気センサ２１と対峙）に設けてもよい。その場合、芯金１１は非磁性体製とすることが好ましい。

なお、上記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、図示は省略するが、シール装置５とは別に軸受に設けてもよい。

本発明の実施形態に係る磁気エンコーダの部分斜視図である。 磁気エンコーダの磁極配列を説明する正面図である。 圧縮成形体を芯金に焼結固定する方法の一例を示す部分斜視図である。 磁気エンコーダを備えたシール装置、および磁気センサを示す断面図である。 圧縮成形体を芯金に焼結固定する方法の他の例を示す部分斜視図である。 圧縮成形体を芯金に焼結固定する方法の他の例を示す部分斜視図である。 圧縮成形体を芯金に焼結固定する方法の他の例を示す部分斜視図である。 圧縮成形体を芯金に焼結固定する方法の他の例を示す部分斜視図である。 圧縮成形体を芯金に焼結固定する方法の他の例を示す部分斜視図である。 磁気エンコーダを備えた車輪用軸受の１構成例を示す断面図である。 車輪用軸受の磁気エンコーダ周辺の拡大断面図である。 （ａ）はガスアトマイズ法で成形したスズ粉末の顕微鏡写真、（ｂ）は水アトマイズ法で成形したスズ粉末の顕微鏡写真である。 非磁性金属粉末にスズ−亜鉛合金粉末を使用した場合の焼結体内部の顕微鏡写真である。

符号の説明

１ 内方部材
２ 外方部材
３ 転動体
５ シール装置
７ 等速自在継手
１０ 磁気エンコーダ
１１ 芯金
１２ａ 取付け部
１２ｂ 当接部
１３ 固定部
１３ａ 挟持面
１３ｂ 拡径面
１３ｃ 円筒面
１３ｄ 縮径面
１４ 多極磁石
１４ 外周部
１４’ 圧縮成形体
１７ 弾性部材
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ シールリップ
１８ ラビリンスシール
２１ 磁気センサ
２２ 回転検出装置
ｐ ピッチ

Claims (3)

1. 磁性粉末と非磁性金属粉末との混合粉末を圧縮成形した後に焼結してなり、周方向に交互に磁極が形成された環状の多極磁石と、該多極磁石が固定される芯金とを備え、前記多極磁石の一端面が間隙を介して磁気センサと軸方向に対向する磁気エンコーダにおいて、
   前記芯金は、前記多極磁石を固定する固定部と、径方向に延び、前記多極磁石の他端面と当接する当接部とを備え、
   前記多極磁石は、焼結後の膨張により、その外周部が前記固定部に設けた挟持面で径方向及び軸方向に挟持固定されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 前記多極磁石と前記芯金の固定部とを周方向で係合させた請求項１記載の磁気エンコーダ。
3. 請求項１又は２に記載の磁気エンコーダを備えた車輪用軸受。

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