JP4706392B2 - 磁気エンコーダ及びその製造方法並びに転がり軸受ユニット - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転数を検出するために用いられる磁気エンコーダ及びその製造方法並びに磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットに関する。

従来、自動車のスキッド（車輪が略停止状態で滑る現象）を防止するためのアンチスキッド、又は有効に駆動力を路面に伝えるためのトラクションコントロール（発進や加速時に生じやすい駆動輪の不要な空転の制御）などに用いられる回転数検出装置としては、Ｎ極とＳ極とを円周方向に交互に着磁された円環状のエンコーダと、エンコーダの近傍における磁場の変化を検出するセンサとを有し、車輪を支持する軸受を密封するための密封装置にエンコーダを併設して配置することにより車輪の回転と共にエンコーダを回転せしめ、車輪の回転に同期した磁場変化をセンサにより検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に記載のシール付回転数検出装置は、図６に示すように、外輪１０１ａに取り付けられたシール部材１０２と、内輪１０１ｂに嵌合されたスリンガ１０３と、スリンガ１０３の外側面に取り付けられて磁気パルスを発生するエンコーダ１０４と、エンコーダ１０４に近接して配置されて磁気パルスを検出するセンサ１０５とから構成されている。このシール付回転数検出装置が取付けられた軸受ユニットでは、シール部材１０２とスリンガ１０３とにより、埃、水等の異物が軸受内部に侵入することを防止し、軸受内部に充填された潤滑剤が軸受外部に漏洩することを防止している。また、エンコーダ１０４は、内輪１０１ｂが１回転する間に、極数に対応した数の磁気パルスを発生させ、この磁気パルスをセンサ１０５により検出することで内輪１０１ｂの回転数を検出している。

従来、車輪用軸受に使用するエンコーダ１０４は、ゴムあるいは樹脂等の弾性素材に磁性粉を混入させた弾性磁性材料で形成されており、型内で接着剤の塗布されたスリンガ１０３のフランジ部１０３ａへプレス成形されることで、接合されている。一般的に、エンコーダ用として用いられるのは、磁性粉としてフェライトを含有したニトリルゴムが用いられており、ロールで練られることで、機械的に磁性粉が配向された状態になっている。

尚、接着剤として使用されているものは、ゴム磁石との加硫接着性を考慮して、レゾールタイプのフェノール樹脂系接着剤が一般的であり、場合によっては、フェノール樹脂系接着剤に耐水性が高いエポキシ樹脂が混合されたものや、さらにこれらの接着剤を上塗り接着剤とし、下塗り接着剤としてシランカップリング剤、エポキシ樹脂等からなるものを組み合わせて使用して、更に耐水性を向上させて使用している例もある。
特開２００１−２５５３３７号公報

しかしながら、近年の自動車の高性能化に伴い、磁気エンコーダにはより高い信頼性が求められている。磁気エンコーダは自動車の足回りに使用されるため、例えば、１２０℃程度の高温環境や−４０℃程度の低温環境に晒されたり、塩水や熱水が掛かったりする厳しい環境で使用されることが想定される。従って、スリンガとエンコーダの接着接合状態が適切でない場合、エンコーダに亀裂が発生したり、エンコーダがスリンガから脱落したりして、磁気エンコーダとして機能しなくなる虞があった。

例えば、磁気エンコーダの接着接合部に、部分的（あるいは全体的）に接着強度の弱い箇所が存在する状態で、高温環境と低温環境に繰り返して晒されると、磁石材料（エンコーダ）と金属（スリンガ）の線膨張係数の違いから発生する応力により、接着強度の弱い部分を起点として、エンコーダに亀裂が発生する虞があった。また、熱や水分による接着剤の劣化（接着強度の低下）がわずかに進行しただけでも、やはり、接着強度の弱い部分を起点として、エンコーダがスリンガから剥れたり、脱落したりする虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、スリンガとエンコーダの良好な接着接合状態を実現し、信頼性が向上した磁気エンコーダ及びその製造方法並びに磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
（１） 回転体に外嵌可能な円筒部と、該円筒部から半径方向外方に広がるように形成されるフランジ部とを有するスリンガと、該スリンガのフランジ部の外側面に接着剤によって取り付けられ、円周方向に多極着磁された略円環状の磁石部と、を備える磁気エンコーダであって、
前記磁石部が、磁性体粉と、バインダーとして使用される熱可塑性樹脂と、を含有するプラスチック磁石材料からなり、
前記磁石部と前記スリンガとを接合する前記接着剤の層の厚さが、２μｍ以上４０μｍ以下であって、前記スリンガの磁石接合面から前記磁石部を強制的に剥がしたときに、前記プラスチック磁石材料の一部分を接着したままの前記接着剤が、前記磁石接合面に９５％以上の割合で残存することを特徴とする磁気エンコーダ。
（２） 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリアミド１２樹脂、及び、変性ポリエステル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする（１）に記載の磁気エンコーダ。
（３） 前記磁性体粉は、フェライト系磁性体粉又は希土類系磁性体粉であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の磁気エンコーダ。
（４） 前記接着剤は、フェノール樹脂系接着剤、及び、エポキシ樹脂系接着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
（５） 固定輪と、回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間で周方向に転動自在に配置される複数の転動体と、前記回転輪に固定される（１）〜（４）のいずれかに記載の磁気エンコーダとを備えることを特徴とする転がり軸受ユニット。
（６） 自動車のハブユニット軸受であることを特徴とする（５）に記載の転がり軸受ユニット。
（７） 回転体に外嵌可能なスリンガと、該スリンガに接着剤によって取り付けられる磁石部と、を備える磁気エンコーダの製造方法であって、
前記接着剤を前記スリンガに塗布し、
前記接着剤が塗布された前記スリンガをコアにしてプラスチック磁石材料をインサート成形し、
該インサート成形時に半硬化状態の前記接着剤は、前記プラスチック磁石材料の熱、又は該熱と成形後の２次加熱とによって完全硬化状態とされ、且つ、
前記接着剤は、２μｍ以上４０μｍ以下の厚さを有する接着剤層を形成し、前記スリンガの磁石接合面から前記磁石部を強制的に剥がしたときに、前記プラスチック磁石材料の一部分を接着したままの前記接着剤が、前記磁石接合面に９５％以上の割合で残存することを特徴とする磁気エンコーダの製造方法。
（８） 前記接着剤層は、２μｍ以上３０μｍ以下の厚さであることを特徴とする（７）に記載の磁気エンコーダの製造方法。

本発明の磁気エンコーダによれば、磁石部とスリンガとを接合する接着剤層の厚さは、２μｍ以上４０μｍ以下であるので、良好な接着接合状態が実現され、厳しい環境で使用しても、磁石部の亀裂や剥れが発生せず、信頼性を向上させることができる。

以下、本発明に係る磁気エンコーダ及び転がり軸受ユニットの一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例として、独立懸架式のサスペンションに支持する、非駆動輪を支持するためのハブユニット軸受２ａに、本発明を適用した場合について示している。尚、本発明の特徴以外の構成及び作用については、従来から広く知られている構造と同等であるから、説明は簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

ハブユニット軸受２ａは、固定輪である外輪５ａと、車輪（図示せず）を固定するための取付フランジ１２と一体回転する回転輪（回転体）であるハブ７ａ及び内輪１６ａと、外輪５ａとハブ７ａ及び内輪１６との間で形成される環状隙間で周方向に転動自在に配置され、保持器１８によって案内される複数の転動体である玉１７ａ，１７ａとを備え、内輪１６には磁気エンコーダ２６が固定されている。

ハブ７ａの内端部に形成した小径段部１５に外嵌した内輪１６ａは、このハブ７ａの内端部を径方向外方にかしめ広げる事により形成したかしめ部２３によりその内端部を抑え付ける事で、ハブ７ａに結合固定されている。また、車輪は、このハブ７ａの外端部で、外輪５ａの外端部から突出した部分に形成した取付フランジ１２に円周方向に所定間隔で植設されたスタッド８によって、結合固定自在としている。これに対して外輪５ａは、その外周面に形成した結合フランジ１１により、懸架装置を構成する、図示しないナックル等に結合固定自在としている。

更に、外輪５ａの両端部内周面と、ハブ７ａの中間部外周面及び内輪１６ａの内端部外周面との間には、それぞれ密封装置であるシールリング２１ａ、２１ｂが設けられる。これら各シールリング２１ａ、２１ｂは、外輪５ａの内周面とハブ７ａ及び内輪１６ａの外周面との間で、各玉１７ａ、１７ａを設けた環状隙間と外部空間とを遮断している。

各シールリング２１ａ、２１ｂは、それぞれ軟鋼板を曲げ形成して、断面Ｌ字形で全体を円環状とした芯金２４ａ、２４ｂにより、弾性材２２ａ、２２ｂを補強してなる。この様な各シールリング２１ａ、２１ｂは、それぞれの芯金２４ａ、２４ｂを外輪５ａの両端部に締り嵌めで内嵌し、それぞれの弾性材２２ａ、２２ｂが構成するシールリップの先端部を、ハブ７ａの中間部外周面、或は内輪１６ａの内端部外周面に外嵌固定したスリンガ２５に、それぞれの全周に亙り摺設させている。

また、図２に示すように、磁気エンコーダ２６は、内輪１６ａに外嵌可能な円筒部２５ａと、円筒部２５ａの軸方向端部に湾曲部２５ｂを介して連設され半径方向外方に広がるように形成されるフランジ部２５ｃとを有するスリンガ２５と、スリンガ２５のフランジ部２５ｃの外側面にインサート成形時に硬化反応が進む接着剤によって取り付けられ、円周方向に多極着磁された略円環状の磁石部である磁極形成リング２７と、を備える。

図３に示すように、磁極形成リング２７は多極磁石であり、その周方向には、交互にＮ極とＳ極が形成されている。そして、この磁極形成リング２７に磁気センサ２８が対面配置される（図１参照。）。

本発明では、磁気エンコーダ２６の磁極形成リング２７の磁石材料としては、特に限定されないが、スリンガ２５への接合性を考慮すると、磁性粉を５０〜８０体積％程度含有し、熱可塑性樹脂あるいはゴムをバインダーとした磁石コンパウンドを好適に用いることができる。磁性粉としては、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、ネオジウム−鉄−ボロン、サマリウム−コバルト、サマリウム−鉄等の希土類磁性粉を用いることができ、更にフェライトの磁気特性を向上させるためにランタン等の希土類元素を混入させたものであってもよい。磁性粉の含有量が５０体積％未満の場合は、磁気特性が劣ると共に、細かいピッチで円周方向に多極磁化させるのが困難になり、好ましくない。それに対して、磁性粉の含有量が８０体積％を越える場合は、バインダー量が少なくなりすぎて、磁石全体の強度が低くなると同時に、成形が困難になり、実用性が低下する。

バインダーとして熱可塑性樹脂を用いる場合は、射出成形可能なものが好適であり、具体的には、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド１２成分からなるソフトセグメントを有する変性ポリアミド１２樹脂、ポリエーテル成分あるいはポリエステル成分からなる変性ポリエステル樹脂等を用いることができる。尚、エンコーダに融雪剤として使用される塩化カルシウムが水と一緒にかかる可能性があるので、吸水性が少ないポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、変性ポリアミド１２樹脂、変性ポリエステル樹脂を樹脂バインダーとする方が、より好ましい。

更に、エンコーダの使用環境で想定される急激な温度変化（熱衝撃）による亀裂発生を防止するバインダーとしては、添加することで、曲げたわみ性、耐亀裂性が向上する変性ポリアミド１２樹脂、変性ポリエステル樹脂、あるいは変性ポリアミド１２樹脂とポリアミド１２との混合物、変性ポリエステル樹脂とポリエステル樹脂との混合物としたものが最も好適である。

バインダーとしてゴムを用いる場合は、耐油性と耐熱性を兼ね備えたニトリルゴム、アクリルゴム、水素添加ニトリルゴム、フッ素ゴム等が好適である。

また、磁性粉として、コスト、耐酸化性を考慮すると、フェライト系が最も好適であるが、磁気特性を優先して希土類系を使用した場合、フェライト系に比べて、耐酸化性が低いので、長期間に渡って安定した磁気特性を維持させるために、露出した磁石表面に、表面処理層を設けてもよい。表面処理層としては、電気あるいは無電解ニッケルメッキ、エポキシ樹脂塗膜、シリコン樹脂塗膜、フッ素樹脂塗膜等を具体的に用いることができる。

スリンガ２５の材質としては、磁石材料の磁気特性を低下させず、尚且つ使用環境からいって、一定レベル以上の耐食性を有するフェライト系ステンレス（ＳＵＳ４３０等）、マルテンサイト系ステンレス（ＳＵＳ４１０等）等の他、更にモリブデン（Ｍｏ）等を添加して耐食性を向上させたＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４４等の高耐食性フェライト系ステンレスなどの磁性材料が好適である。

本実施形態で用いられるスリンガ２５の磁極形成リング２７との接合面は、接着剤との接合力を向上させるために微細な凹凸を設けた方が好適である。磁石接合面に凹凸を設けると、そこに接着剤が入り込み、アンカー効果により磁極形成リング２７とスリンガ２５との接合が強固になるためである。凹凸の設ける方法としては、ショットブラスト処理や、プレス成形時に金型表面の凹凸を転写する方法等の機械的な方法の他、一度表面処理した表面を酸などによって化学エッチングするものであってもよいが、処理の緻密さや均一性、処理部位の選択性を考慮すると、ショットブラスト処理が、より好適である。

本実施形態の磁気エンコーダに用いられる接着剤は、インサート成形時に、溶融した高圧のプラスチック磁石材料やゴム磁石材料の流動物によって、脱着して流失しない程度まで半硬化状態になっており、溶融樹脂（または流動ゴム）からの熱、あるいはそれに加えて成形後の２次加熱によって完全に硬化状態となる。使用可能な接着剤としては、溶剤での希釈が可能で、２段階に近い硬化反応が進むフェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等が、耐熱性、耐薬品性、ハンドリング性を考慮して好ましい。

硬化後、磁極形成リング２７とスリンガ２５とを接合する接着剤層４０（図２参照。）の厚さは、２μｍ以上４０μｍ以下に設定される。厚さが２μｍ未満の場合、スリンガ２５の磁石接合面全体に亘って均一な接着強度を確保するのが困難となり、磁気エンコーダの信頼性が低下する可能性がある。具体的に、薄い接着剤層４０を形成するには、非常に希薄な接着剤成分分散液を使用したり、塗布量を極少量にコントロールしたりすることが必要となるため、接着剤層に部分的な欠陥が生じる可能性を高めることになる。

また、インサート成形時には、接着剤層４０は流出しない程度の半硬化状態となっているが、高温高圧の流動物（溶融樹脂や流動ゴム）に直に晒される最表面付近の接着剤（後述するディスクゲート方式の場合、特に、スリンガの湾曲部２５ｂとフランジ部２５ｃの境界周辺の接着剤）が、流動物に押されて、流出まではしないものの、スリンガの磁石接合面上を流れて移動する可能性がある。このとき、接着剤層４０にある程度の厚さがあれば、最表面付近の接着剤が流動物に押しのけられても、その下に存在する接着剤が代わりに接着機能を発揮することで、接着の信頼性が確保されるが、接着剤層の厚さが不足していると、最表面付近の接着剤が押しのけられたとき、代わって機能する接着剤が存在しないため、接着の信頼性低下に繋がってしまう。

一方、接着剤層４０の厚さが４０μｍを越えると、インサート成形時に流出しない程度の半硬化状態と、磁気エンコーダの機能的に十分な接着力とを同時に確保することが困難となる。つまり、インサート成形時に流出しない程度の半硬化状態というのは、スリンガ２５に塗布した接着剤に熱をかけて硬化反応を進めることによって達成されるため、この半硬化の過程で反応が進行しすぎてしまうと、インサート成形時に磁石材料に作用できる接着剤分子末端の官能基が少なくなって、接着力が低下してしまうのである（つまり、半硬化状態の達成と接着力の確保とはトレードオフの関係にある）。従って、厚さが４０μｍを越える程度にまで接着剤層を厚くしてしまうと、その内部まで、インサート成形時に流出しない程度の半硬化状態とするために、硬化反応をより進める必要が生じるので、磁気エンコーダの機能的に十分な接着力を確保できなくなってしまう。より好ましくは、接着剤層４０の厚さを３０μｍ以下とすると、さらに十分な接着力を確保することができる。

なお、接着剤層の厚さは接着剤成分分散液の濃度、塗布方法、塗布回数を調整することにより、所望の厚さを得ることができる。塗布方法は特に限定されず、ディッピング、スプレー、刷毛塗り等から適宜選択可能である。

また、本実施形態の磁気エンコーダでは、接着剤層への水分の浸透を抑制するため、磁極形成リング２７とスリンガ２５との接合部の境界部分３０，３１を少なくとも覆うように、防湿皮膜（図示せず）を設けてもよい。防湿皮膜を形成する材料としては、非晶性フッ素樹脂、硬化型ウレタン樹脂、硬化型アクリル樹脂、硬化型エポキシ樹脂、ポリパラキシリレン誘導体等を具体的に用いることができる。

磁石材料が熱可塑性プラスチックをバインダーとするプラスチック磁石の場合、エンコーダ部の成形は、内径厚み部から溶融したプラスチック磁石材料が同時に金型中に高圧で流れ込み、金型内で急冷され固形化する、ディスクゲート方式の射出成形が好ましい。溶融樹脂はディスク状に広がってから、内径厚み部にあたる部分の金型に流入することで、中に含有する燐片状の磁性粉が面に対して平行に配向する。特に、内径厚み部近傍の、回転センサの検出する内径部と外径部との間の部分はより配向性が高く、厚さ方向に配向させたアキシアル異方性に非常に近い状態になっている。ディスクゲート方式以外では、リングゲート方式としても良く、溶融樹脂がリング状に広がってから、内径厚み部にあたる部分の金型に流入するので、磁性粉はディスクゲート方式と同様に配向する。更に、成形時に金型に、厚さ方向に磁場をかけるようにすると、異方性はより完全に近いものとなる。尚、磁場射出成形を行っても、ゲートをディスクゲート、リングゲート以外の、例えばピンゲートとした場合、徐々に固形化に向って樹脂粘度が上がって行く過程で、ウェルド部での配向を完全に異方化するのは困難であり、それによって、磁気特性が低下すると共に、機械的強度が低下するウェルド部に長期間の使用によって、亀裂等が発生する可能性があり好ましくない。

磁石材料がゴム磁石の場合、エンコーダ部の成形は、射出成形で行うのであれば、プラスチック磁石と同じようにディスクゲート方式とすることが好ましい。圧縮成形で行うのであれば、金型中（下型）にまずスリンガを配設した状態で、シート状にした未加硫のゴム磁石、金型（上型）をかぶせて加硫接着を行うことで、成形される。

例えば、磁石材料がプラスチック磁石の場合、粗面化されたスリンガ２５の表面に、フェノール系樹脂とエポキシ系樹脂の群からなる少なくとも一方を含有する熱硬化性接着剤を半硬化状態で塗布し、この接着剤が塗布されたスリンガをコアにしてプラスチック磁石材料の射出成形（インサート成形）を、磁場射出成形機８０を用いて行なう。

磁場射出成形機８０は、図４に示されるように、支持台８１上に型締め装置８２と射出装置８３とを備える。型締め装置８２は、トグル機構等の可動機構８４により、支持台８１に固定されたハウジング８５に対して移動可能な可動部８６と、支持台８１に固定された固定部８７と、可動部８６をハウジング８５と固定部８７間で案内する４本のタイバー８８とを有する。可動部８６と固定部８７は、可動側金型８９と固定側金型９０をそれぞれ備える。また、可動部８６及び固定部８７の側面には、コイル９１，９２が配置されており、電源装置９３によって通電される。制御装置９４は、可動機構８４、電源装置９１、射出装置８３に接続されており、これらを制御するように構成される。

図５（ａ）に示されるように、可動側金型８９は、当板９５にボルト固定された複数の可動側金型片８９ａ〜８９ｃからなり、固定側金型９０も、複数の固定側金型片９０ａ〜９０ｃからなる。そして、可動側金型８９と固定側金型９０との対向面間には、キャビティ９６とディスクゲート９７が形成される。これにより、射出装置８３のノズル９８から射出された溶融したプラスチック磁石材料は、スプルー部９９からディスクゲート９７を介してキャビティ９６内に充填される。図５（ｂ）に示されるように、可動側金型片８９ａ，８９ｂ間には、スリンガ２５の円筒部２５ａを収容する環状空間が構成されており、中央に位置する固定側金型片９０ａは、その外径側に位置する固定側金型片９０ｂよりも可動側金型８９に向けて突出しており、固定側金型片９０ａは、収容されたスリンガ２５と径方向に重なって位置する。

また、磁場射出成形機８０に取り付けられた金型８９，９０中で溶融したプラスチック磁石材料の射出時に合わせて、コイル電流を金型８９，９０の両端のコイル９１，９２に印加して、厚み方向に発生する一方向（極性同一）の磁界でプラスチック磁石材料を着磁し、磁性体粉を配向させる。その後、金型８９，９０中で冷却時に着磁方向と逆方向の磁界で脱磁する脱磁と、着磁時のコイル電流より高い初期コイル電流に始まって極性が交互に反転し振幅が徐々に小さくなる複数のパルス電流を金型両端のコイル９１，９２に印加して脱磁する反転脱磁の少なくとも一方の工程により脱磁を行なう。次に、ゲート部を除去してから、恒温槽等で一定温度、一定時間加熱することで、接着剤を完全に硬化させる。なお、場合によっては、高周波加熱等で高温、短時間加熱することで、完全に硬化させても良い。その後、周知のオイルコンデンサ式等の脱磁機を用いて、２ｍＴ以下、より好ましくは１ｍＴ以下の磁束密度まで、更に脱磁する。その後の工程で、周知の着磁ヨークと重ね合わせて多極着磁する。

なお、このようにして形成された磁極成形リング２７の極数は７０〜１３０極程度、好ましくは９０〜１２０極である。極数が７０極未満の場合は、極数が少なすぎて回転数を精度良く検出することが難しくなる。それに対して、極数が１３０極を越える場合は、各ピッチが小さくなりすぎて、単一ピッチ誤差を小さく抑えることが難しく、実用性が低い。

従って、本実施形態の磁気エンコーダ２６によれば、磁極形成リング２７とスリンガ２５とを接合する接着剤層４０の厚さを２μｍ以上４０μｍ以下としているので、良好な接着接合状態が実現され、厳しい環境で使用しても、磁極形成リング２７の亀裂や剥れが発生せず、信頼性を向上させることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態では、磁気エンコーダが組み込まれたハブユニット軸受について説明したが、転がり軸受ユニットや主軸装置にも適用可能である。

ここで、実施例を挙げて本発明をさらに説明するが、本発明はこれによって何ら制限されるものではない。以下、実施例１〜１２及び比較例１，２に示される磁石エンコーダ及び図７に示す接着強度測定試験片５０を用いて各種試験を行った。なお、実施例１〜１２及び比較例１，２の磁気エンコーダでは接着剤層の厚さが異なるのみで、その他の部分は、以下の材料及び成形方法によって形成される。

磁石材料は、戸田工業製ストロンチウムフェライト含有ポリアミド１２系異方性プラスチック磁石コンパウンド「ＦＥＲＯＴＯＰ ＴＰ−Ａ２７Ｎ（ストチウムフェライトの含有量７５体積％）」を使用した。

また、スリンガは、Ｎｏ．２Ｂ仕上げ（Ｒａ：約０．０６μｍ）が施された厚さ０．６ｍｍのＳＵＳ４３０を母材に使用した。更に、スリンガの磁石接合面に１５０メッシュのアルミナ粒子によるショットブラスト処理を施し、磁石接合面の粗さをＲａ：０．７μｍ程度とした。また、接着強度測定試験片用金属部材５１には、Ｎｏ．２Ｂ仕上げが施された厚さ１．０ｍｍのＳＵＳ４３０を母材に使用し、更にスリンガと同様のショットブラスト処理を施して表面の粗さをＲａ：０．７μｍ程度とした。

接着剤は、ノボラック型フェノール樹脂を主成分とする固形分３０％のフェノール樹脂系接着剤（東洋化学研究所製メタロックＮ−１５）を、所望の厚さの接着剤層が得られるように、更にメチルエチルケトンで適宜希釈したものを使用した。接着剤をディッピング（浸漬処理）によってスリンガ及び接着強度測定試験片用金属部材５１に塗布した後、溶剤を蒸発させるため、室温で３０分乾燥し、乾燥が完了した状態で接着剤層の厚さを、電磁膜厚計（ケツト科学研究所製ＬＥ−２００Ｊ）を使用して測定した。測定箇所はスリンガの磁石接合面およびその裏面とした（各面に対して５箇所ずつ測定した）。その後、インサート成形時に流出しない程度の半硬化状態となるまで１２０℃の乾燥器内に放置した。実施例１〜６及び比較例１では、接着剤層の厚さを、また、実施例７〜１２及び比較例２では、接着剤層の厚さと半硬化のための放置時間を表１にまとめた。

磁気エンコーダの磁石部は、成形時に厚み方向に磁場をかけた状態で、接着剤が塗布されたスリンガをコアにしてディスクゲートで成形した。続いて、金型での冷却時に反転脱磁を行った後、磁気エンコーダを取り出し、接着剤を完全に硬化させるために、１５０℃の乾燥器内で１時間加熱した。その後、完全に脱磁してから、着磁ヨークを用い、９６極にＮＳ交互にして着磁を行った。なお、成形される磁石部の厚さは０．９ｍｍとした。また、成形後に再度、接着剤層（スリンガの磁石接合面の裏面）の厚さを測定した。また、接着強度測定試験片５０の磁石部５２は、磁場をかけずに成形し、金型での冷却後、取り出した接着強度測定試験片５０の接着剤を完全に硬化させるために、１５０℃の乾燥器内で１時間加熱した。

実施例１〜６及び比較例１に行われた接着状態評価試験では、磁石部を強制的に剥がした後の、スリンガの磁石接合面を観察し、磁石接合面に残存している接着剤等の状況を評価した（試験数はｎ＝３とした）。具体的には、上記手順で得られた磁気エンコーダの任意の１箇所を切断した後、端部（切断部）から順次ねじっていって、磁石部をスリンガから剥がした。このようにして磁石部を強制的に剥がしたスリンガの磁石接合面に、磁石材料の一部分（接着剤と結合していた部分）を接着したままの接着剤層が残存している場合（つまり、ねじったときに磁石材料で破断した場合）を「接着状態：良好」とし、接着剤層のみが残存している場合（つまり、接着剤と磁石材料の結合が破壊した場合）、あるいは何も残存していない場合（つまり、スリンガと接着剤の結合が破壊した場合）を「接着状態：不良」と判定し、スリンガの磁石接合面全面に対する割合を求めた。試験の結果を表２に示す。

また、実施例７〜１２及び比較例２の接着強度測定試験片５０は、島津製作所製オートグラフＡＧ−５０ｋＮＤを用い、常温、１０ｍｍ／分の引張速度で引張試験を行い、接着強度を評価した。試験の結果を表３及び図８に示す。なお、表３及び図８での接着強度の値は、実施例７において、５個の試験体の接着強度を測定した結果の平均値を１として、比（接着強度比）で相対的に表現している。

次に、実施例１〜１２及び比較例１，２の磁気エンコーダに対して熱衝撃試験が行われた。熱衝撃試験は、エタック製熱衝撃試験機ＷＩＮＴＥＣＨ ＮＴ５１０を用い、−４０℃で３０分間、次いで１２０℃で３０分間を１サイクルとして、１０００サイクルまでの試験を行い、磁石部に発生した破損（亀裂、割れ）の有無を評価した（試験数はｎ＝３とした）。試験の結果を表４に示す。

また、実施例１〜６及び比較例１に行われた塩水噴霧試験は、以下の（ａ）〜（ｅ）の工程を１サイクルとして、６０サイクルまでの試験を行い、１０サイクル毎に磁石部の剥れを観察した（試験数はｎ＝３とした）。試験の結果を表５に示す。

（ａ）塩水噴霧（５０℃、塩化ナトリウム濃度：５ｗｔ％）・・・１時間
（ｂ）湿潤（５０℃、９０％ＲＨ）・・・１６時間
（ｃ）強制乾燥（７０℃）・・・４．５時間
（ｄ）塩水浸漬（５０℃、塩化ナトリウム濃度：５ｗｔ％）・・・１時間
（ｅ）自然乾燥（室温）・・・１．５時間

以上の評価結果から、磁気エンコーダの磁石部とスリンガとを接合する接着剤層の厚さを２μｍ以上４０μｍ以下とすることで、良好な接着接合状態が実現され、厳しい環境で使用しても、磁石部の亀裂や剥れが発生せず、信頼性を向上させることができることがわかる。

本発明の一実施形態の転がり軸受ユニットを示す断面図である。 本発明の一実施形態の磁気エンコーダを備えた密封装置を示す断面図である。 エンコーダ磁石の円周方向に多極磁化された例を示す斜視図である。 磁場射出成形機を示す模式図である。 キャビティを形成する可動側金型と固定側金型の断面図である。 従来の転がり軸受ユニットを示す断面図である。 接着強度測定試験片を示す正面図、側面図及び斜視図である。 接着強度測定試験結果をまとめたグラフである。

符号の説明

２ａ 車輪支持用転がり軸受ユニット
５ａ 外輪
７ａ ハブ
８ スタッド
１１ 結合フランジ
１２ 取付フランジ
１５ 小径段部
１６ａ 内輪
１７ａ 玉
１８ 保持器
２１ａ，２１ｂ シールリング
２２ａ、２２ｂ 弾性材
２３ かしめ部
２４ｂ 芯金
２５ スリンガ
２６ 磁気エンコーダ
２７ 磁気形成リング
４０ 接着剤層

Claims (8)

1. 回転体に外嵌可能な円筒部と、該円筒部から半径方向外方に広がるように形成されるフランジ部とを有するスリンガと、該スリンガのフランジ部の外側面に接着剤によって取り付けられ、円周方向に多極着磁された略円環状の磁石部と、を備える磁気エンコーダであって、
   前記磁石部が、磁性体粉と、バインダーとして使用される熱可塑性樹脂と、を含有するプラスチック磁石材料からなり、
   前記磁石部と前記スリンガとを接合する前記接着剤の層の厚さが、２μｍ以上４０μｍ以下であって、前記スリンガの磁石接合面から前記磁石部を強制的に剥がしたときに、前記プラスチック磁石材料の一部分を接着したままの前記接着剤が、前記磁石接合面に９５％以上の割合で残存することを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 前記熱可塑性樹脂が、ポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド、変性ポリアミド１２樹脂、及び、変性ポリエステル樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記磁性体粉は、フェライト系磁性体粉又は希土類系磁性体粉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記接着剤は、フェノール樹脂系接着剤、及び、エポキシ樹脂系接着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
5. 固定輪と、回転輪と、前記固定輪と前記回転輪との間で周方向に転動自在に配置される複数の転動体と、前記回転輪に固定される請求項１〜４のいずれかに記載の磁気エンコーダとを備えることを特徴とする転がり軸受ユニット。
6. 自動車のハブユニット軸受であることを特徴とする請求項５に記載の転がり軸受ユニット。
7. 回転体に外嵌可能なスリンガと、該スリンガに接着剤によって取り付けられる磁石部と、を備える磁気エンコーダの製造方法であって、
   前記接着剤を前記スリンガに塗布し、
   前記接着剤が塗布された前記スリンガをコアにしてプラスチック磁石材料をインサート成形し、
   該インサート成形時に半硬化状態の前記接着剤は、前記プラスチック磁石材料の熱、又は該熱と成形後の２次加熱とによって完全硬化状態とされ、且つ、
   前記接着剤は、２μｍ以上４０μｍ以下の厚さを有する接着剤層を形成し、前記スリンガの磁石接合面から前記磁石部を強制的に剥がしたときに、前記プラスチック磁石材料の一部分を接着したままの前記接着剤が、前記磁石接合面に９５％以上の割合で残存することを特徴とする磁気エンコーダの製造方法。
8. 前記接着剤層は、２μｍ以上３０μｍ以下の厚さであることを特徴とする請求項７に記載の磁気エンコーダの製造方法。

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