JP4925451B2 - 磁気エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサと組み合って回転検出装置を構成する自動車用或いは産業用の磁気エンコーダに関する。

上記のような磁気エンコーダとしては、金属環と、該金属環に固着一体に支持させた環状多極磁石とよりなるものが挙げられ、金属環をして回転側部材に嵌合固定される。環状多極磁石としては、磁性粉末を含んで環状に成型されたゴム磁石やプラスチック磁石、或いは環状に形成された焼結磁石に、その周方向に沿って多数のＮ極及びＳ極を交互に着磁形成したものが用いられる。近時、自動車用車輪における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）を制御する為、車輪の回転数検出や回転角度の検出がなされるようになった。このような回転検出の為の装置は、ゴム磁石による環状多極磁石を、金属環（芯金）と共に車輪用軸受の回転側部材（内輪或いは外輪）に装着して磁気エンコーダとなし、固定側部材（車体側等）に設置された磁気センサをこれに対峙させることによって構成されることが多い。

この場合、車輪用軸受に組み付けられる磁気エンコーダは、−４０℃〜１２０℃の温度環境に晒される為、金属環と環状多極磁石との間で熱膨張差が生じる。而して、環状多極磁石がゴム磁石よりなる場合は、そのゴム弾性によって熱膨張差が吸収され、金属環との間での剥れが生じ難い。しかし、環状多極磁石は、塵埃や汚泥等による苛酷なアタック環境にも晒されることになり、ゴム磁石の場合は耐磨耗性に劣る為、このような厳しい環境下での耐久性に難があった。また、ゴム磁石の場合、磁力をより向上させる為に磁性粉末の含有量を多くする必要があるが、それに伴いゴム材の相対量が減り、その為ゴム弾性が低くなり上記熱膨張差吸収能力が低下して上記剥れが生じ易くなる。一方、プラスチック磁石や焼結磁石は、ゴム磁石に比べ耐摩耗性に優れ、また磁力特性にも優れるが、熱膨張差吸収能力が乏しく、上記のような温度環境下では、金属環から剥れたり、割れを生じたりすることがある。特許文献１では、このような問題点を解消するため、磁極形成リング（環状多極磁石）とその取付面との間に、弾性的に伸縮が可能な伸縮吸収層を介在させることが提案されている。
特開２００３−２２２１５０号公報

特許文献１に開示された磁気エンコーダにおいては、環状多極磁石として、プラスチック磁石、焼結磁石或いは磁性粉末の配合量を高めたゴム磁石が用いられ、また、伸縮吸収層として、弾性接着剤（例えば、エポキシ系樹脂にシリコン変性ポリマーを配合したもの）の塗布層、ゴム材料層或いは弾性を有する合成樹脂層が用いられる。この場合、取付面に対して伸縮吸収層を接着剤等により接着形成し、或いは弾性接着剤の塗布層自体により伸縮吸収層を形成し、この上に事前に作製準備された環状多極磁石を固着一体として磁気エンコーダが構成される。

ところで、上記取付面となる取付対象が回転側部材に嵌合される金属環の場合、事前に着磁形成した環状多極磁石を金属環に接着一体とするよりも、環状磁石基体を金属環に固着一体とした後その周方向に沿って着磁して環状多極磁石を形成する方が、着磁パターンの形成精度が高く、また磁気エンコーダとしての製造効率が向上する。この場合、着磁は、金属環の背面（環状多極磁石の固着面とは反対側の面）にバックヨークを配して、環状磁石基体の表面に磁界を作用させてなされるが、上記のような非磁性の伸縮吸収層が介在している場合、この伸縮吸収層の層厚を大きくすると、十分な磁束密度が得られなくなり、一方、層厚を小さくすると、上記の熱膨張差吸収機能が十分に発揮されなくなる。また、ゴム磁石による磁気エンコーダの場合は、機械配向成型によるので、非磁性の伸縮吸収層が介在していると、得られる磁束密度に限界があり、所望の磁気特性が得られないことがある。

更に、特許文献１に開示された磁気エンコーダの場合、環状多極磁石と伸縮吸収層とは異質の材料からなるから、両者を接着一体とするには、両材料に適合する接着材料の選択が必要とされる。また、弾性接着剤の塗布層自体により伸縮吸収層を形成する場合は、取付面と環状多極磁石との接着性に加えて硬化後に弾性を保有することが必要とされ、その為上記のような特殊な弾性接着剤が用いられる。そして、環状多極磁石は、事前に作製準備されるもので、その成型過程で取付面に接着一体とされるものではないから、磁気エンコーダとしての製造効率は必ずしも良好とは言えなかった。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、簡易な構成でありながら、磁気特性に優れ、金属環との熱膨張差による環状多極磁石の剥がれが生じず、且つ効率的に製造し得る新規な磁気エンコーダを提供することを目的としている。

本発明の磁気エンコーダは、回転側部材に嵌合される金属環と、該金属環に固着一体とされた環状多極磁石とよりなる磁気エンコーダであって、上記環状多極磁石は、合成樹脂に磁性粉末を混入させて環状に成型したプラスチック磁石からなり、該環状プラスチック磁石の周方向に多数のＮ極及びＳ極を交互に着磁形成させたものとされ、上記環状多極磁石と上記金属環との間には弾性材による中間層が介在され、該弾性材は磁性粉末を含有し、この含有磁性粉末により磁性を有していることを特徴とする。
上記プラスチック磁石及び中間層を構成する弾性材に含有される磁性粉末としては、フェライト粉末、希土類粉末（ＮｄＦｅＢ、ＳｍＦｅＮ等）が用いられ、それぞれに、等方性磁性粉末、異方性磁性粉末があり、いずれも採用可能である。これら磁性粉末の特性は、プラスチック磁石及び中間層において互いに同種であっても良く、或いは異種のものの組合せであっても良い。異種の組合せとしては、上記に加え粒径の違いもあり、これらの種々の特性の組合せにより、要求される性状に応じた適宜設計上の適正化を図ることができる。

本発明において、前記中間層を構成する弾性材を合成樹脂とすることができ、この場合、前記環状多極磁石及び中間層の合成樹脂成分が、互いに同質の熱可塑性樹脂からなるものとすることが望ましい。この熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン６Ｔ、ナイロン９Ｔ、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が採用される。上記磁性粉末は、これら合成樹脂成分（必要によって適宜添加物、可塑剤等を含む）に混練されて成型されるが、環状多極磁石の場合、磁性粉末は全体量に対して７０〜９５重量％含有される。また、中間層を構成する弾性材としては、上記熱可塑性樹脂の他に、ゴム材等も用いることができ、この弾性材に配合される磁性粉末の量は、弾性材が弾性を維持し且つ磁性を有する程度に設定される。金属環としては、ステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ４０３）等の磁性金属材が用いられる。

本発明において、前記環状多極磁石と中間層とは、中間層の弾性材が合成樹脂からなる場合には、両合成樹脂成分の融着により相互に固着一体とし、或いは、接着剤層を介して相互に固着一体とすることができる。そして、該中間層は、接着剤層を介して前記金属環に固着一体としても良い。

本発明に係る磁気エンコーダは、環状多極磁石がプラスチック磁石からなるから、自動車用車輪の回転検出装置に用いてもその過酷な環境に耐え得る耐久性を備え、また、磁性粉末として磁力の強い上記希土類粉末を用いることができ、磁気特性に優れ、信頼性の高い回転検出装置を構成することができる。そして、環状多極磁石と金属環との間には、弾性材からなる中間層が介在されているから、前記のような温度差の大きな温度環境下に晒される自動車用車輪の回転検出装置に用いた場合、環状多極磁石と金属環との熱膨張差がこの中間層によって吸収され、環状多極磁石が金属環から剥がれることが防止される。しかも、中間層を構成する弾性材は磁性粉末を含有し、これにより磁性を有しているから、中間層を介してプラスチック磁石を金属環に固着した後着磁して磁気エンコーダを作製する際、中間層が金属環の背面に配されたバックヨークの作用を阻害せず、十分な磁束密度を備えた磁気エンコーダを得ることができる。このように、中間層がバックヨーク作用の阻害要因とならないので、その層厚を大きくすることができ、上記熱膨張差吸収機能も十分に発揮させることができる。

本発明において、中間層を構成する弾性材を合成樹脂とすれば、環状多極磁石との一体性が良く、特に、環状多極磁石を構成するプラスチック磁石及び中間層を構成する弾性材の合成樹脂成分を、互いに同質の熱可塑性樹脂からなるものとすれば、両者の馴染み性が良く、従って、プラスチック磁石の成型の際に、両者を互いに溶着させることにより強固に固着一体とさせることができる。或いは、接着剤層を介して固着一体とさせる場合には、接着剤の選択が容易となり、汎用の接着剤を用いることができる。また、金属環に中間層及び環状多極磁石を積層形成する際、一連の樹脂成型工程によって行うことができ、磁気エンコーダの製造の効率化が図られる。

これらの発明において、中間層を接着剤層を介して前記金属環に固着一体とする場合には、中間層を金属環に対して強固に固着一体とすることができる。特に、成型の際に中間層を金属環に固着させる場合には、金属環に予め接着剤を塗布した状態で成型することができ、より強固な固着一体化が図られる。

以下に本発明の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の磁気エンコーダが組み付けられた軸受ユニットの一例を示す縦断面図、図２は図１におけるＸ部の拡大図及びその部分拡大図、図３（ａ）（ｂ）は同磁気エンコーダの製造要領を概念的に示す断面図、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は同磁気エンコーダの変形例であって図２の部分拡大図に対応する図、図５は他の実施形態の磁気エンコーダが組み付けられた軸受ユニットの要部の断面図である。

図１は自動車の車輪を転がり軸受ユニット１により支持する構造の一例を示すものであり、内輪（回転側部材）２を構成するハブ２Ａのハブフランジ２ａにボルト２ｂによりタイヤホイール（不図示）が取付固定される。また、ハブ２Ａに形成されたスプライン軸孔２ｃには駆動シャフト（不図示）がスプライン嵌合されて、該駆動シャフトの回転駆動力がタイヤホイールに駆動伝達される。そして、ハブ２Ａは内輪部材２Ｂと共に内輪２を構成する。外輪（固定側部材）３は、車体の懸架装置（不図示）に取付固定される。この外輪３と上記内輪２との間に２列の転動体（玉）４…がリテーナ４ａで保持された状態で介装されている。この転動体４…及び内外輪２，３に形成された各軌道面により軸受部１Ａが構成され、軸受部１Ａを介して、内輪２が外輪３に対して軸回転可能に支持される。２列の転動体（玉）４…の軌道面の軸方向外側、即ち、上記軸受部１Ａの軸方向両側には、上記転動体４…の転動部（軸受空間）に装填される潤滑剤（グリス）の漏出或いは外部からの汚泥等の浸入を防止するためのシールリング（ベアリングシール）５，６が、外輪３と内輪２との間に圧入装着されている。そして、車体側シールリング６に対峙するよう、磁気センサ１４が外輪３又は車体（固定側部材）に設置され、この磁気センサ１４と後記する磁気エンコーダ１３とにより、タイヤホイールの回転速度や回転角度等を検出する回転検出装置１５が構成される。

図２は、車体側シールリング６の装着部の拡大断面図を示す。該シールリング６は、外輪（固定側部材）３の内周（内径面）に嵌合一体に装着される円筒部７ａ及びこの円筒部７ａの一端に連設された内向鍔部７ｂを備える芯金部材７と、該芯金部材７に固着されたゴム等の弾性材からなるシールリップ部材８と、上記内輪部材（回転側部材）２Ｂの外周（外径面）に嵌合一体に装着される円筒部９ａ及びこの円筒部（以下、スリンガ円筒部と言う）９ａの一端に連設された外向鍔部（以下、スリンガ鍔部と言う）９ｂを備えるスリンガ部材（金属環）９とを有する。上記シールリップ部材８は、スリンガ円筒部９ａの外径面に弾性摺接する２個のシールリップ８ａ，８ｂと、スリンガ鍔部９ｂの軸受部１Ａ側の面に弾性摺接する１個のシールリップ８ｃとを備える。上記スリンガ鍔部９ｂの車体側の面（反軸受部１Ａ側の面）には、中間層１１を介して環状多極磁石１０が固着一体に添設されている。スリンガ９、中間層１１及び環状多極磁石１０により磁気エンコーダ１３が構成され、これにより、図例のベアリングシール６は、パックシールタイプの磁気エンコーダ付ベアリングシールとされる。この磁気エンコーダ１３はアキシャルタイプの磁気エンコーダとされ、これに対峙するよう車体側に設置される前記磁気センサ１４とによりタイヤホイールの回転速度や回転角度等を検出する回転検出装置１５が構成される。

環状多極磁石１０は、前記磁性粉末を混練した熱可塑性樹脂を後記するように円環状に成型したプラスチック磁石からなり、その周方向に沿ってＮ極及びＳ極の多数の磁極を交互且つ等ピッチで着磁形成したもので、着磁面が磁気センサ１４側に向くよう構成される。このプラスチック磁石における磁性粉末の配合割合は、７０〜９５重量％とされ、合成樹脂成分は、磁性粉末を固定化するバインダーとして機能する。中間層１１は、環状多極磁石１０を構成するプラスチック磁石と同じ熱可塑性樹脂から構成され、且つ上記と同様の磁性粉末を含有して磁性を有するものとされ、後記するようにスリンガ鍔部９ｂの車体側面に成型一体に形成されている。この中間層１１を構成する熱可塑性樹脂中の磁性粉末の量は、上記プラスチック磁石中のそれより少なく、所謂樹脂リッチとされる。因みに、プラスチック磁石は磁性粉末リッチである。そして、中間層１１は、図２の例では、スリンガ鍔部９ｂに対して接着剤層１２を介し且つスリンガ鍔部９ｂの外周縁部に回り込むよう形成されている。また、環状多極磁石１０は、図２では中間層１１の磁気センサ１４側の面にのみ形成された例を示しているが、スリンガ鍔部９ｂの外周縁部に回り込むよう形成された中間層１１を更に取り囲むように形成されてものであっても良い。この場合は、環状多極磁石１０の固着強度が更に強化される。接着剤層１２を形成する接着剤としては、エポキシ系等の熱硬化性樹脂接着剤やゴム系接着剤、或いは熱可塑性樹脂接着剤が用いられる。

上記のように構成された軸受ユニット１において、車輪（タイヤホイール）及び内輪２が軸受部１Ａを介し外輪３に対して回転可能に支持される。この車輪及び内輪２の回転に伴い、磁気エンコーダ１３が軸回転する。磁気エンコーダ１３の回転に伴う環状多極磁石１０のＮ極・Ｓ極の磁気変化が、磁気センサ１４によって逐次検出され、この検出情報に基づき車輪の回転速度や回転角度等の算出がなされる。このような自動車の車輪用軸受ユニット１に組み付けられた磁気エンコーダ１３においては、環状多極磁石１０が塵埃や汚泥のアタック環境に晒される。しかし、この環状多極磁石１０はプラスチック磁石よりなるから、ゴム磁石からなるものに比べて耐摩耗性等に優れ、耐久性が向上する。また、磁性粉末として磁力の強い希土類粉末を用いることができるから、磁気特性が向上し、信頼性の高い回転検出装置１５が構成される。

更に、上記のような使用状態にあっては、前述の通り、高低差の大きな温度環境に晒されることになり、スリンガ部材９と環状多極磁石１０とに熱膨張差を生じる。しかし、両者の間には熱可塑性樹脂からなる中間層１１が介在しているから、熱可塑性樹脂特有の弾性によりこの熱膨張差が吸収され、環状多極磁石１０のスリンガ部材９に対する熱膨張差に基づく剥がれの発生が抑制される。しかも、環状多極磁石１０及び中間層１１の合成樹脂成分が同質の熱可塑性樹脂からなるから、両者の一体性が好適に保たれた状態で上記熱膨張差吸収機能が発現される。そして、中間層１１は、含有する磁性粉末によって磁性を有しているから、後記するプラスチック磁石の着磁の際に、バックヨーク作用の阻害要因とならず、磁束密度の高い環状多極磁石１０を得ることができる。従って、中間層１１の層厚を厚くすることができ、上記熱膨張差吸収機能をより高めることができる。

次に、上記磁気エンコーダ１３の製造方法の一例を図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）において、下金型１６の断面Ｌ字形キャビティ１６ａ内に、事前に熱硬化性樹脂接着剤が塗布されこの接着剤が半乾き状態とされたスリンガ部材９を配置する。この配置状態では、スリンガ鍔部９ｂが水平状態とされ、この上に上金型１７をセットする。この上金型１７のセットにより、スリンガ鍔部９ｂと上金型１７との間に中間層用のキャビティ１７ａが形成される。上記接着剤の塗布は、接着剤槽（不図示）にスリンガ部材９をディップしたり、スプレー或いは刷毛（いずれも不図示）でスリンガ鍔部９ｂの所定の部位に塗布することによってなされる。その後、不図示の注入口より、事前に磁性粉末を所定割合で配合混練して準備された中間層用熱可塑性樹脂材１１Ａを上記キャビティ１７ａ内に注入充填し、中間層用熱可塑性樹脂材１１Ａが所定の形状に成型され、また注入された中間層用熱可塑性樹脂材１１Ａの保有熱（溶融熱）により熱硬化性樹脂接着剤が硬化し、スリンガ鍔部９ｂに強固に一体固着された熱可塑性樹脂による中間層１１が形成される。

次いで、上金型１７を取外し、スリンガ部材９及びこれに固着一体とされた中間層１１を下金型１６のキャビティ１６ａ内に配置した状態で、図３（ｂ）に示すように、別に準備したプラスチック磁石成型用上金型１８をこの上にセットする。この上金型１８のセットにより、スリンガ鍔部９ｂに一体固着された中間層１１と上金型１８との間にプラスチック磁石用のキャビティ１８ａが形成される。この場合、別に準備した下金型（不図示）に中間層１１を一体固着したスリンガ部材９を移し、その上に上金型１８をセットするようにしても良い。そして、上記同様、不図示の注入口より、事前に磁性粉末を所定割合で配合混練して準備された溶融状態のプラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａを上記キャビティ１８ａ内に注入充填する。この注入充填後の金型１６，１８内で、プラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａが硬化して所定の形状に成型され、中間層１１に強固に一体固着されたプラスチック磁石１０Ｂが形成される。このプラスチック磁石１０Ｂの成型の際、溶融状態のプラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａの保有熱により、一旦硬化した上記中間層１１の合成樹脂成分が軟化し、注入充填されるプラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａとの界面において双方の合成樹脂成分の融着により、両者が強固に固着一体とされる。

上記成型工程の終了後、脱型し、プラスチック磁石１０Ｂに対し、不図示の着磁装置によって、多数のＮ極及びＳ極からなる磁極をその周方向に交互且つ等ピッチで着磁形成し、図２に示すような環状多極磁石１０を備えた磁気エンコーダ１３を得る。この着磁の際、スリンガ部材９を着磁装置のバックヨーク側に配し、プラスチック磁石基体１０Ｂの表面に磁界を作用させて着磁がなされるので、スリンガ部材９が磁性体製であることが必要である。また、プラスチック磁石１０Ｂとスリンガ部材９との間に介在される中間層１１は磁性粉末を含有して磁性を有しているから、その層厚を厚くしてもバックヨーク作用を阻害せず、十分な磁束密度を有する環状多極磁石１０を得ることができる。従って、上記の熱膨張差吸収能力も十分に発現させることができる。

上記製造方法において、中間層用熱可塑性樹脂材１１Ａ及び／又はプラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａに事前に混練される磁性粉末が異方性磁性粉末である場合、夫々の成型時に磁場成型を行って配向させることにより、その後の着磁の際に、より磁力を向上させることができ有効である。例えば、両者共に異方性磁性粉末を用いた場合は、夫々の成型時に磁場成型及び脱磁を行い、或いは両磁場成型後に一括して脱磁を行う。また、中間層用熱可塑性樹脂材１１Ａに等方性磁性粉末を用い、プラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａに異方性磁性粉末を用いた場合、後者の成型時にのみ磁場成型及び脱磁を実施する。この場合、製造工程が簡略でありながら、磁気特性に優れた磁気エンコーダを得ることができる。

上記のような磁気エンコーダの製造方法においては、スリンガ部材９に対する中間層１１及び環状多極磁石１０を構成するプラスチック磁石１０Ｂの固着一体化が、合成樹脂の成型工程によって一連的になされるから、極めて効率的である。また、中間層１１及び環状多極磁石１０の合成樹脂成分が同質の熱可塑性樹脂からなるから、材料の準備調製工程が簡易となると共に、成型装置の条件設定や制御も容易となる。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記磁気エンコーダの層構造の変形例を示す。図４（ａ）の磁気エンコーダ１３Ａは、スリンガ部材（金属環）９に対して中間層１０が接着剤を介することなく固着一体とされている点で図２に示す磁気エンコーダ１３と異なる。この例の磁気エンコーダ１３Ａを製造する場合に、図３（ａ）に示すような成型過程で中間層１１を形成する際、接着剤を事前にスリンガ部材９に塗布しておかなくても、中間層用熱可塑性脂材１１Ａの硬化の際の合成樹脂特有の粘着性により、中間層１１とスリンガ部材９とが固着一体とされる。この例の場合、図２に示す磁気エンコーダ１３に比べて、中間層１１とスリンガ部材９との固着強度はやや劣るが、回転速度の小さな部位の回転検出（例えば、回転角度検出等）に適用することはもとより可能である。尚、中間層１１と環状多極磁石１０とは、上記と同様に双方の合成樹脂成分の融着により相互に固着一体とされている。

図４（ｂ）に示す磁気エンコーダ１３Ｂは、中間層１１と環状多極磁石１０とが接着剤層１２ａを介して固着一体とされている点で図４（ａ）に示す磁気エンコーダ１３Ａと異なる。この例の磁気エンコーダ１３Ｂを製造する場合に、図３（ｂ）に示すような成型過程でプラスチック磁石１０Ｂを形成する際、既に形成された中間層１１の表面に、事前に上記と同様の熱硬化性樹脂接着剤を塗布した状態でプラスチック磁石用熱可塑性樹脂材１０Ａの注入充填がなされる。この熱可塑性樹脂材１０Ａの硬化と共に、中間層１１の表面に接着剤層１２ａを介して強固に固着一体とされたプラスチック磁１０Ｂが形成され、その後の着磁によってプラスチック磁１０Ｂが環状多極磁石１０とされる。

図４（ｃ）に示す磁気エンコーダ１３Ｃは、スリンガ部材９と中間層１１との間に接着剤層１２が、中間層１１とプラスチック磁石１０との間に接着剤層１２ａがそれぞれ介在している点で上記の各例と異なる。この例の磁気エンコーダ１３Ｃは、スリンガ部材９、中間層１１及びプラスチック磁石１０が接着剤層１２，１２ａを介して強固に固着一体とされているので、最も過酷な条件下での使用に適するものである。

上記の磁気エンコーダ１３〜１３Ｃは、各層間の固着強度に若干の違いがあるものであり、これらは使用条件、使用環境、更にはコスト等を勘案して適宜選択採用されるものである。

図５は、本発明の磁気エンコーダの他の実施形態を示すものである。図５に示す軸受ユニット１´は、外輪３´が回転側部材となり、自動車の従動車輪（不図示）を回転自在に支持するものである。即ち、車体の固定シャフトに内輪（いずれも不図示）を嵌合固定し、この内輪に対して転動体４´を介して外輪３´を軸回転自在に支持し、外輪３´に従動車輪用タイヤホイールを取付固定するようにしたものである。６´は、車体側の内輪及び外輪３´間に装着されるベアリングシールを示している。

このような軸受ユニット１´においては、本発明に係る磁気エンコーダは、車体側の外輪３´の外径面に嵌合装着される。図例の磁気エンコーダ１３Ｄは、外輪３´の外径面に嵌合される円筒部１９ａ及びこの円筒部１９ａの車体側端部に連設された内向鍔部１９ｂを備える磁性体製の芯金（金属環）１９と、該芯金１９の円筒部１９ａに合成樹脂による中間層２１を介して外装固着一体とされた環状多極磁石２０とよりなる。そして、車体側には、該環状多極磁石２０のラジアル面に対峙するよう磁気センサ１４´が設置され、この磁気センサ１４´と磁気エンコーダ１３Ｄとにより、従動輪用タイヤホイールの回転速度や回転角度等を検出する回転検出装置１５´が構成される。

環状多極磁石２０は、前記と同様磁性粉末を混練した熱可塑性樹脂を円筒状に成型したプラスチック磁石からなり、その周方向に沿ってＮ極及びＳ極の磁極を交互且つ等ピッチで着磁形成したもので、着磁面が磁気センサ１４´側に向くよう構成される。また、中間層２１も前記と同様磁性粉末を含有する熱可塑性樹脂の成型体からなり、環状多極磁石２０及び中間層２１の合成樹脂成分は、互いに同質の熱可塑性樹脂からなる。そして、環状多極磁石２０を構成するプラスチック磁石及び中間層２１は、芯金１９に対して図３（ａ）（ｂ）に示すような一連の成型工程によって一体に形成され、その後着磁がなされてラジアルタイプの磁気エンコーダ１３Ｄが得られる。
尚、芯金１９、中間層２１及び環状多極磁石２０の層構造も、図２及び図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような各種変形態様が採用される。

図５のように構成された軸受ユニット１´において、従動車輪（不図示）及び外輪３´が内輪に対して回転可能に支持される。この従動車輪及び外輪３´の回転に伴い、磁気エンコーダ１３Ｄが軸回転する。磁気エンコーダ１３の回転に伴う環状多極磁石２０のＮ極・Ｓ極の磁気変化が、磁気センサ１４´によって逐次検出され、上記同様この検出情報に基づき従動車輪の回転速度や回転角度等の算出がなされる。この場合も、環状多極磁石２０が塵埃や汚泥のアタック環境に晒される。しかし、この環状多極磁石２０はプラスチック磁石よりなるから、ゴム磁石からなるものに比べて耐摩耗性等に優れ、耐久性が向上する。また、磁性粉末として磁力の強い希土類粉末を用いることができるから、磁気特性が向上し、信頼性の高い回転検出装置１５´が構成される。そして、この場合も高低差の大きな温度環境に晒される為、環状多極磁石２０と芯金１９との間に熱膨張差が生じるが、両者の間には熱可塑性樹脂からなる中間層２１が介在しているから、熱可塑性樹脂特有の弾性によりこの熱膨張差が吸収され、環状多極磁石２０の芯金１９に対する熱膨張差に基づく剥がれの発生が抑制される。しかも、環状多極磁石２０及び中間層２１の合成樹脂成分が同質の熱可塑性樹脂からなるから、上記同様両者の一体性が好適に保たれた状態で上記熱膨張差吸収機能が発現される。更に、中間層２１は磁性粉末を含有して磁性を有するから、前記のような着磁の際におけるバックヨーク作用を阻害することがなく、環状多極磁石２０が磁束密度が大きい磁気特性に優れたものとされると共に、中間層２１の層厚を厚くすることにより、上記熱膨張差吸収機能をより向上させることができる。

尚、図２に示す実施形態では、本発明に係る磁気エンコーダ１３がベアリングシール（パックシール）６の一部を構成するものとしたが、これに限定されず、例えば、ベアリングシール６とは別に内輪２に装着されるものであっても良い。また、図２の例では軸受ユニット１が、回転側の内輪２と固定側の外輪３とにより構成される例について述べたが、内輪側が直接回転駆動軸に形成される場合にも本発明を適用することができる。更に、図５に示す磁気エンコーダ１３Ｄは、回転側部材となる外輪３´の外径面に嵌合装着されラジアルタイプの磁気エンコーダを構成するものとしたが、外輪３´の車体側端面に装着し、或いはベアリングシール６´の一部を構成するものとして組付け、アキシャルタイプのものとして構成することも可能である。また、上記各実施形態では、自動車の車輪を支持する軸受ユニットに適用した例について述べたが、他の回転検出が求められる軸受ユニットやその他の産業機械等の回転部分にも本発明の磁気エンコーダを適用することができる。

本発明の一実施形態の磁気エンコーダが組み付けられた軸受ユニットの一例を示す縦断面図である。 図１におけるＸ部の拡大図及びその部分拡大図である。 （ａ）（ｂ）は同磁気エンコーダの製造要領を概念的に示す断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は同磁気エンコーダの変形例であって図２の部分拡大図に対応する図である。 他の実施形態の磁気エンコーダが組み付けられた軸受ユニットの要部の断面図である。

符号の説明

２ 内輪（回転側部材）
３ 外輪（固定側部材）
３´ 外輪（回転側部材）
９ スリンガ部材（金属環）
１０ 環状多極磁石
１０Ｂ プラスチック磁石
１１ 中間層
１２ 接着剤層
１２ａ 接着剤層
１３，１３Ａ〜１３Ｂ 磁気エンコーダ
１９ 芯金（金属環）
２０ 環状多極磁石
２１ 中間層

Claims (6)

1. 回転側部材に嵌合される金属環と、該金属環に固着一体とされた環状多極磁石とよりなる磁気エンコーダであって、
   上記環状多極磁石は、合成樹脂に磁性粉末を混入させて環状に成型したプラスチック磁石からなり、該環状プラスチック磁石の周方向に多数のＮ極及びＳ極を交互に着磁形成させたものとされ、
   上記環状多極磁石と上記金属環との間には弾性材による中間層が介在され、該弾性材は磁性粉末を含有し、この含有磁性粉末により磁性を有していることを特徴とする磁気エンコーダ。
2. 請求項１に記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記中間層を構成する弾性材が合成樹脂であることを特徴とする磁気エンコーダ。
3. 請求項２に記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記環状多極磁石及び中間層の合成樹脂成分が、互いに同質の熱可塑性樹脂からなることを特徴とする磁気エンコーダ。
4. 請求項２又は３に記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記環状多極磁石と、前記中間層とは、両合成樹脂成分の融着により相互に固着一体とされていることを特徴とする磁気エンコーダ。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記環状多極磁石と、前記中間層とは、接着剤層を介して相互に固着一体とされていることを特徴とする磁気エンコーダ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気エンコーダにおいて、
   前記中間層は、接着剤層を介して前記金属環に固着一体とされていることを特徴とする磁気エンコーダ。

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