JP4946172B2

JP4946172B2 - 磁気エンコーダ及び前記磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニット

Info

Publication number: JP4946172B2
Application number: JP2006136644A
Authority: JP
Inventors: 俊一矢部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-05-16
Also published as: JP2007309686A

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、及び前記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、自動車のスキッドを防止するためのアンチスキッド用、また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用等に用いられる回転数検出装置として、磁性によりパルス発生をなす磁気エンコーダと、この磁気エンコーダの磁性パルスを感知する感知センサとから構成されるものが多く用いられている。この回転数検出装置では、軸受を密封するシール装置に磁気エンコーダを併設して配置し、密封手段と回転数検出手段とを一体化して回転数検出装置付きシールを構成しているものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

回転数検出装置付きシールの一例を図１１に示すが、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磁気エンコーダ１０４と、磁気エンコーダ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り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、磁気エンコーダ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。

また、磁気エンコーダ１０４は、ゴムや樹脂等の弾性素材に磁性体粉を混入させた弾性磁性材料からなる磁石部が、型内で接着剤が塗布されたスリンガ１０３のフランジ部１０３ａにプレス造形することで接合されている。弾性磁性材料として、フェライトを含有したニトリルゴムが一般に用いられており、ロールで練られることで、機械的に磁性体粉が配向された状態になっている。

特開２００１−２５５３３７号公報

近年、車輪の回転数をより正確に検出するために、磁気エンコーダ１０４の円周方向の極数を増す（多極化）傾向にある。しかしながら、従来の機械配向法によるフェライト含有ゴム磁石からなる磁気エンコーダ１０４では、一極当たりの磁束密度が小さくなりすぎ、回転数を精度よく検出するためには、センサ１０５と磁気エンコーダ１０４との隙間（即ち、エアギャップ）を小さくする必要がある。また、磁気エンコーダ１０４は、自動車の高性能化に伴い、自動車の足回りに使用されるため、１２０℃程度の高温環境や−４０℃程度の低温環境に曝されたり、泥水、融雪剤、グリースや油等の油脂類が表面に付着することが想定される。

上記の対策として、エアギャップ量を増大させるには、磁石部の磁気特性を向上させる必要があるが、磁気特性の高い磁性材料として一般的な希土類系磁性粉は高価であることに加え、耐酸化性もフェライト系磁性粉に比べて低いため、上記のような環境で使用すると酸化劣化して磁気特性が大幅に低下する可能性がある。また、フェライト磁性粉とプラスチックからなるプラスチック磁石を用いることにより、ゴム磁石よりも多量に磁性粉を充填でき、磁気特性の向上を図ることができるが、磁石部が脆くなるとともに、伸びやたわみが小さくなる。このため、金属製のスリンガ１０３をコアにして、フェライト磁石を高充填したプラスチック磁石をインサート成形で機械的に接合、更に接着剤で化学的にも接合した構成とした場合、自動車等で想定される高温環境・低温環境に繰り返し曝されると、磁石部の変形がスリンガ１０３の変形（寸法変化）に追従できず、最悪の場合、接合部分の弱い部分を起点として磁石部に亀裂等が発生するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、耐熱性及び耐水性に優れ、更に急激な温度変化等の過酷な使用条件においても磁石部に亀裂が発生することが無く、磁気特性が高く、高精度な回転数検出を可能にした信頼性の高い磁気エンコーダ、並びに前記磁気エンコーダを備え高性能で信頼性の高い転がり軸受ユニットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明者は、磁性体粉を多量に含有でき磁気特性に優れるプラスチック磁石材料に着目し、弾性特性の改善を目的としてバインダ材料を種々検討した結果、特定の変性熱可塑性ポリウレタンを含有するバインダを用いることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、以下の磁気エンコーダ及び転がり軸受ユニットを提供する。
（１）磁性体粉と該磁性体粉のバインダとを含む磁性材料を円環状に形成し、円周方向に多極に着磁してなる磁石部を備える磁気エンコーダにおいて、
前記バインダが、分子構造中にハードセグメントと、ポリ炭酸エステル、ポリカプロラクトン、ポリアジペートエステルから選ばれる何れかのソフトセグメントとを有する変性熱可塑性ポリウレタン樹脂、及び４，４´−（α、α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１，４−ジメチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンから選ばれるアミン系酸化防止剤を含有し、かつ、該アミン系酸化防止剤の含有量がバインダとの合計量に対し０．５〜２．０質量％であることを特徴とする磁気エンコーダ。
（２）予め接着剤を半固体状で焼き付けたスリンガをコアとし、磁性材料をインサート成形してなることを特徴とする上記（１）記載の磁気エンコーダ。
（３）固定輪と、回転輪と、前記固定輪及び前記回転輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体とを備える転がり軸受ユニットにおいて、上記（１）または（２）記載の磁気エンコーダが、前記回転輪に固定されていることを特徴とする転がり軸受ユニット。

本発明の磁気エンコーダは、磁石部が、磁性体粉を多量に含有して磁気特性に優れるとともに、曲げたわみ量が増すため高温や低温に曝された場合、更には高温と低温に繰り返し曝された場合でも、弾性特性が良好に維持され、回転の検出精度が高く、信頼性も高いものとなる。また、この磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットもまた、高性能で信頼性の高いものとなる。

以下、本発明に関して図面を参照して詳細に説明する。

本発明の磁気エンコーダは、磁性体粉と、後述する特定のバインダとを含む磁性材料を円環状に形成した磁石部と、磁性材料からなるスリンガとを一体に接合して構成される。

スリンガの材質としては、磁石材料の磁気特性を低下させず、尚且つ使用環境から、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）等の磁性材料が最も好ましい。尚、樹脂製のセンターキャップと組み合わせて使用するエンコーダ（シールとの組み合わせなし；図５参照）では耐食性をそれほど要求されないため、コストを考慮して冷延鋼板‘ＳＰＣＣ）等も使用できる。また、磁性材料との接着性を高めるために、スリンガの少なくとも磁性材料接着面は、化学エッチング処理を伴う粗面化処理、ショットブラストによる粗面化処理、スリンガをプレス成形して得る際に凸部を有する金型を用いて凹部を転写させる凹面化処理されていることが好ましい。

一方、磁性材料を形成する磁性体粉としては、磁気特性や耐候性を考慮して、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライト等のフェライト系磁性体粉、サマリウム−鉄−窒素、サマリウム−コバルト、ネオジウム−鉄−ボロン等の希土類磁性体粉を好適に用いることができる。これら磁性体粉はそれぞれ単独で、あるいは複数種を組み合わせて使用することができる。尚、主たる使用環境が高温（例えば１５０℃程度）である場合、高い磁気特性（ＢＨｍａｘで２．０ＭＧＯｅ超）が必要な場合には希土類磁性体粉を使用し、低い磁気特性（ＢＨｍａｘで１．６〜２．０ＭＧＯｅ）でよい場合には、コストを考慮して、フェライト系磁性体粉を主成分とする配合が好ましい。また、温度と湿度とを考慮する場合は、水分による劣化の少ないフェライト系磁性体粉を用いるのが効果的であるが、高い磁気特性が要求される場合には希土類系磁性体粉を用いる必要があり、その場合吸水による劣化を防ぐためにリン酸系処理剤による耐錆処理を施したり、磁石部に防湿コーティングを施す等の対策を講じることが好ましい。

また、磁性体粉は、分散性向上及びバインダとの相互作用を向上させるために、磁性材料にアミノ基やエポキシ基等の有機官能基を有するシランカップリング剤を混入することが好ましい。

バインダは、分子構造中にハードセグメントと、ポリ炭酸エステル、ポリカプロラクトン、ポリアジペートエステルから選ばれる何れかのソフトセグメントとを有する変性熱可塑性ポリウレタン樹脂を含有する。このような変性熱可塑性ポリウレタン樹脂を含むことで、温度変化等に由来して発生する亀裂を防止することができる。中でも、水分等による加水分解に対する耐性が高いことから、ポリ炭酸エステルをソフトセグメントとすることが特に好ましい。

ポリ炭酸エステルとしては、ポリテトラメチレンカーボネート、ポリヘキサメチレンカーボネート、ポリシクロヘキサンジメチレンカーボネート等が挙げられる。また、エステル交換反応等により構造中にポリテトラメチレングリコールやポリエチレングリコール等を共重合体成分として加えてもよい。

ハードセグメントとしては、ジイソシアネート及び短鎖グリコールからなるポリマー鎖が含有される。ジイソシアネートとして４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が挙げられ、、短鎖グリコールとしてエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ビスフェノールＡ等が挙げられる。

変性熱可塑性ポリウレタン樹脂の硬さ（ＪＩＳＡ）は６０〜９７が好ましく、より好ましくは７０〜９２である。硬さ（ＪＩＳＡ）が６０未満の変性熱可塑性ポリウレタン樹脂では、柔軟性は向上するものの耐熱性や引張強度等が低下することが想定され、好ましくない。一方、硬さ（ＪＩＳＡ）が９７超の変性熱可塑性ポリウレタン樹脂では、柔軟性の改善効果が低く、亀裂発生防止に効果を発現するレベルまで曲げたわみ量を向上させることが難しくなる。

また、変性熱可塑性ポリウレタン樹脂の軟化温度（軟化点、ＪＩＳＫ７２０６）は、１００〜２００℃が好ましく、より好ましくは１２０〜２００℃である。軟化温度が１００℃未満の変性熱可塑性ポリウレタン樹脂では、温度が上昇したときに変形する可能性が高く、実用性が低い。一方、軟化温度が２００℃超の変性熱可塑性ポリウレタン樹脂では、成形性が低下するとともに、上記の硬さとするのが難しく、実用性が低い。

尚、バインダには、引張強度や耐熱性等とのバランスを保つために、分子構造中にソフトセグメントを持たない熱可塑性ポリウレタン樹脂を混合してもよい。

また、バインダの熱や酸素による劣化を防止するために、酸化防止剤を別途添加する。酸化防止剤には、酸化防止効果の高いアミン系酸化防止剤を用いる。具体的には、４，４´−（α、α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１，４−ジメチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン等のｐ−フェニレンジアミンから選ばれる何れかを用いる。これらアミン系酸化防止剤の添加量は、バインダとの合計量に対して０．５〜２．０質量％である。添加量が０．５質量％未満では酸化防止の改善効果が十分でなく、好ましくない。一方、添加量が２．０質量％を超えると、酸化防止の改善効果が飽和するとともに、相対的に磁性体粉やバインダの量が減るため磁気特性や機械的強度の低下を招き、更には磁石部表面にブルーム等が起こり、スリンガとの接着に悪影響を及ぼす場合があり、好ましくない。

磁性材料における磁性体粉及びバインダの配合量は、磁性体粉としてフェライトのみを用いた場合は、磁気エンコーダとして実用的な磁気特性である最大エネルギー積ＢＨｍａｘ１３〜１９ｋＪ／ｍ^３（１．６３〜２．３８ＭＧＯｅ）を実現し、かつ、亀裂の発生を防止するための曲げたわみ量２〜１５ｍｍを実現するために、フェライトを全体の８８〜９２質量％、変性熱可塑性ポリウレタン樹脂を全体の１〜１２質量％、ソフトセグメントを持たない熱可塑性ポリウレタン樹脂を全体の０〜１１質量％とすればよい。また、フェライトと希土類系磁性体粉との併用または希土類系磁性体粉単独とする場合は、これら磁性対粉を全体の７０〜９２質量％、変性熱可塑性ポリウレタン樹脂を全体の１〜３０質量％、ソフトセグメントを持たない熱可塑性ポリウレタン樹脂を全体の０〜２９質量％とすることで、最大エネルギー積ＢＨｍａｘ１３〜１９ｋＪ／ｍ^３以上（１．６３〜２．３８ＭＧＯｅ）で、曲げたわみ量２〜１５ｍｍを実現することができる。

磁気エンコーダの製造は、先ず、予め接着剤を半固体状態で焼き付けたスリンガをコアにして、上記磁性材料をインサート成形する。このとき、ディスクゲート方式の射出成形機を用いることが好ましい。溶融した磁性材料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体粉が面に対して平行に配向する。特に、内径厚み部近傍の、回転センサが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、厚さ方向に配向されたアキシアル異方性に非常に近くなっている。また、成形時、金型に厚さ方向に磁場をかけるようにすると（磁場成形）、異方性はより完全に近いものとなる。これに対し、磁場成形を行ってもサイドゲートとした場合、徐々に固形化に向かって溶融した磁性材料の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、磁場特性が低下するとともに、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。

また、スリンガに焼き付ける接着剤としては、溶剤での稀釈が可能で、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好ましい。これらの接着剤は、耐熱性、耐薬品性、ハンドリング性等にも優れるという利点を有する。

フェノール樹脂系接着剤は、ゴムの加硫接着剤として用いられているものが好適であり、組成としては特に限定されないが、ノボラック型フェノール樹脂やレゾール型フェノール樹脂と、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤を、メタノールやメチルエチルケトン等の溶解させたものが使用できる。また接着性を向上させるために、これらにノボラック型エポキシ樹脂を混合したものであってもよい。

エポキシ樹脂系接着剤としては、原液としては一液型エポキシ系接着剤で、溶剤への希釈が可能なものが好適である。この一液型エポキシ系接着剤は、溶剤を蒸発させた後、適当な温度・時間でスリンガ表面に、インサート成形時の高温高圧の溶融プラスチック磁石材料によって流失されない程度の半硬化状態となり、インサート成形時の溶融磁性材料からの熱、及び２次加熱によって完全に硬化状態となるものである。

一液型エポキシ系接着剤は、少なくともエポキシ樹脂と硬化剤とからなり、硬化剤は室温近辺ではほとんど硬化反応が進まず、例えば８０〜１２０℃程度で半硬化状態となり、１２０〜１８０℃の高温の熱を加えることによって完全に熱硬化反応が進むものである。この接着剤には、反応性希釈剤として使用されるその他のエポキシ化合物、熱硬化速度を向上させる硬化促進剤、耐熱性や耐硬化歪み性を向上させる効果がある無機充填材、応力がかかった時に変形する可撓性を向上させる架橋ゴム微粒子等を更に添加してもよい。

前記エポキシ樹脂としては、分子中に含まれるエポキシ基の数が２個以上のものが、充分な耐熱性を発揮し得る架橋構造を形成することができる等の点から好ましい。また、４個以下、さらに３個以下のものが低粘度の樹脂組成物を得ることができる等の点から好ましい。分子中に含まれるエポキシ基の数が少なすぎると、硬化物の耐熱性が低くなる、強度が弱くなる等の傾向が生じ易くなり、多すぎると、樹脂組成物の粘度が高くなる、硬化収縮が大きくなる等の傾向が生じ易くなる。

また、前記エポキシ樹脂の数平均分子量は、２００〜５５００、さらには２００〜１０００が物性のバランスの面から好ましい。数平均分子量が少なすぎると、硬化物の強度が弱くなる、耐湿性が小さくなる等の傾向が生じ易くなり、大きすぎると、樹脂組成物の粘度が高くなり、作業性調整のために反応性希釈剤の使用が多くなる等の傾向が生じ易くなる。

更に、エポキシ当量が１００〜２８００、特に１００〜５００のエポキシ樹脂が、硬化剤の配合量が適正範囲になる等の点から好ましい。エポキシ当量が小さすぎると、硬化剤の配合量が多くなりすぎ、硬化物の物性悪くなる等の傾向が生じ易くなり、大きすぎると、硬化剤の配合量が少なくなると共にエポキシ樹脂自体の分子量が大きくなって樹脂組成物の粘度が高くなる等の傾向が生じ易くなる。

このようなエポキシ樹脂の具体例としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ポリエステル変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂のような他のポリマーとの共重合体等が挙げられる。これらのうちでは、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂等が、比較的低粘度で、硬化物の耐熱性と耐湿性に優れるので好ましい。

前記硬化剤としては、アミン系硬化剤、ポリアミド系硬化剤、酸無水物系硬化剤、潜在性硬化剤等を用いることができる。

アミン系硬化剤は、アミン化合物であり、硬化反応によりエステル結合を生成しないため、酸無水物系硬化剤を用いた場合に比べて、優れた耐湿性を有するようになり好ましい。アミン化合物としては、脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミンのどれでもよいが、芳香族アミンが配合物の室温での貯蔵安定性が高いと共に、硬化物の耐熱性が高いので最も好ましい。芳香族アミンの具体例としては、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，５−ジエチル−２，６−トルエンジアミン、３，５−ジエチル−２，４−トルエンジアミン、３，５−ジエチル−２，６−トルエンジアミンと３，５−ジエチル−２，４−トルエンジアミンとの混合物等が挙げられる。

ポリアミド系硬化剤は、ポリアミドアミンとも呼ばれ、分子中に複数の活性なアミノ基を持ち、同様にアミド基を一個以上持つ化合物である。ポリエチレンポリアミンから合成されるポリアミド系硬化剤は、二次的な加熱によりイミダジリン環を生じ、エポキシ樹脂との相溶性や機械的性質が向上するので好ましい。ポリアミド系硬化剤は、少量のエポキシ樹脂を予め反応させたアダクト型のものでもよく、アダクト型にすることで、エポキシ樹脂との相溶性に優れ、硬化乾燥性や耐水・耐薬品性が向上し好ましい。このポリアミド系硬化剤を用いることで、エポキシ樹脂との架橋により特に可撓性に富んだ強靭な硬化樹脂となるので、本発明の磁気エンコーダに求められる耐ヒートショック性に優れるようになり、好適である。

酸無水物系硬化剤で硬化した硬化物は、耐熱性が高く、高温での機械的・電気的性質が優れているが、やや脆い傾向があるが、第三級アミン等の硬化促進剤と組み合わせることで改善が可能である。酸無水物系硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチレンエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸等が挙げられる。

潜在性硬化剤は、エポキシ樹脂との混合系において、常温での貯蔵安定性に優れ、一定温度以上の条件下にて速やかに硬化するものであり、実際の形態としては、エポキシ樹脂の硬化剤になり得る酸性または塩基性化合物の中性塩又は錯体で加熱時に活性化するもの、マイクロカプセル中に硬化剤が封入され圧力により破壊するもの、結晶性で高融点かつ室温でエポキシ樹脂と相溶性がない物質で加熱溶解するもの等がある。潜在性硬化剤の具体例としては、高融点の化合物である１，３−ビス（ヒドラジノカルボエチル）−５−イソプロピルヒダントイン、エイコサン二酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ジシアンジアミド、７，１１−オクタデカジエン−１，１８−ジカルボヒドラジド等が挙げられる。これらの中でも、７，１１−オクタデカジエン−１，１８−ジカルボヒドラジドは、エポキシ樹脂との架橋により特に可撓性に富んだ強靭な硬化樹脂となるので、本発明の磁気エンコーダに求められる耐ヒートショック性に優れるようになり、好適である。

前記反応性希釈剤としては、ｔ−ブチルフェニルグリシジルエーテル、２−エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等を用いることができ、添加することで、硬化物に適度な可撓性も付与され好適である。但し、これらの反応性希釈剤は、多量に使用すると、硬化物の耐湿性や耐熱性を低下させるので、主体となるエポキシ樹脂に対して３０質量％以下とすることが好ましく、より好ましくは２０質量％以下とする。

前記硬化促進剤としては、常温では硬化促進剤として作用せず充分な保存安定性を有し、１００℃以上の高温になったときに速やかに硬化反応を進行させるものが好ましく、例えば、分子内の１−アルコキシエタノールとカルボン酸の反応により生じるエステル結合を一個以上有する化合物等がある。この化合物は、例えば一般式（Ｉ）：
Ｒ^２[ＣＯＯ−ＣＨ（ＯＲ^１）−ＣＨ_３]_ｎ（Ｉ）
（式中、Ｒ^２は炭素数２〜１０個で、窒素原子、酸素原子等の１種以上が含まれていてもよいｎ価の炭化水素基、Ｒ^１は炭素数１〜６個で、窒素原子、酸素原子等の１種以上が含まれていてもよい１価の炭化水素基、ｎは１〜６の整数）で表される化合物である。その具体例としては、下記式（Ａ）

で表される化合物、Ｒ^２が２価のフェニル基でＲ^１がプロピル基の化合物、Ｒ^２が３価のフェニル基でＲ^１がプロピル基の化合物、Ｒ^２が４価のフェニル基でＲ^１がプロピル基の化合物等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは式（Ａ）で表される化合物が硬化反応性と貯蔵安定性のバランスの点から、最も好ましい。

上記以外にも、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等のイミダゾール化合物を硬化促進剤として用いても良い。

また、硬化促進剤として、エポキシ基と反応し、開環反応を引き起こすような活性水素を有する化合物として、アジピン酸等のカルボン酸類を使用してもよい。アジピン酸を使用することで、エポキシ樹脂のエポキシ基及び硬化剤のアミノ基と反応し、得られた硬化物は、アジピン酸の添加量が増えるに従って可撓性を有するようになる。可撓性を発現させるためには、アジピン酸の添加量は、接着剤全量に対して、１０〜４０質量％、より好ましくは２０〜３０質量％である。添加量が１０質量％未満の場合は、充分な可撓性が発現しない。それに対して、添加量が４０質量％を越えると、その分エポキシ樹脂の接着剤中での全体量が減り、接着力、機械的強度が低下し、好ましくない。

更に、硬化促進剤として、エポキシ基の開環反応を促進する触媒として働く、ジメチルベンジルアミン等の３級アミン、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の４級アンモニウム塩、３−（３’，４’−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素等のアルキル尿素等を添加してもよい。

上記説明したアミン類等も含めて、この開環反応で生成したＯＨ基は、スリンガの表面の水酸基と水素結合を形成したり、バインダ材料であるポリアミドのアミド結合等に作用し、強固な接着状態を保つことができる。

前記無機充填材としては、従来から使用されているものであれば特に限定なく使用することができる。具体例としては、例えば溶融シリカ粉末、石英ガラス粉末、結晶ガラス粉末、ガラス繊維、アルミナ粉末、タルク、アルミニウム粉末、酸化チタン等が挙げられる。

前記架橋ゴム微粒子としては、エポキシ基と反応しうる官能基を有するものが好ましく、具体的には分子鎖中にカルボキシル基を有する加硫されたアクリロニトリルブタジエンゴムが最も好ましい。粒子径はより細かいものが好ましく、平均粒子径で３０〜２００ｎｍ程度の超微粒子のものが、分散性と安定した可撓性を発現させるために最も好ましい。

上記の一液型エポキシ接着剤は、常温ではほとんど硬化反応が進まず、例えば８０〜１２０℃程度で半硬化状態となり、１２０〜１８０℃の高温の熱を加えることによって完全に熱硬化反応が進むものである。より好ましくは、１５０〜１８０℃で比較的短時間で硬化反応が進むものが好ましく、１８０℃程度の高周波加熱での接着が可能なものが最も好ましい。

以上説明したフェノール樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤の熱硬化後の硬化物は、物性として、曲げ弾性率あるいはヤング率が０．０２〜５ＧＰａ、より好ましくは０．０３〜４ＧＰａの範囲、あるいは硬度（デュロメーターＤスケール；ＨＤＤ）が４０〜９０、より好ましくは６０〜８５の範囲内に入るものである。曲げ弾性率あるいはヤング率が０．０２ＧＰａ未満、あるいは、硬度（ＨＤＤ）が４０未満の場合は、接着剤自体が柔らかすぎて、自動車等の走行時の振動によって変形しやすく、それによって、磁石部が動き易くなる。その結果、回転数の検出精度が低下するおそれがあり、好ましくない。それに対して、曲げ弾性率あるいはヤング率が５ＧＰａを越える、あるいは硬度（ＨＤＤ）が９０を越える場合は、接着剤が剛体すぎて、磁石部とスリンガとの線膨張係数の差を吸収するように変形するのは難しく、最悪の場合、磁石部に亀裂等が発生することが予想され好ましくない。また、接着剤は、自動車での使用を前提とすると、耐ヒートショック性が求められ、硬化物の状態で可撓性（応力がかかったときに変形する）を有するものがより好ましい。

上記の如く金型中に磁性材料を充填した後、金型中での冷却時に着磁方向と逆方向の磁界で脱磁を行う。次に、ゲート部を除去してから、接着剤を完全に硬化させた後、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。

次いで、ゲートカットを行い、接着剤を完全に硬化させるために、恒温槽等で一定温度、一定時間加熱する。場合によっては、高周波加熱等の高温での短時間加熱を行うこともできる。

その後、着磁ヨークと重ね合わせて円周方向に多極着磁（図３参照）して磁気エンコーダが得られる。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。

尚、上記では、磁気エンコーダを、スリンガをコアとして磁性材料をインサート成形して作製する形態を示したが、スリンガと磁石部とをそれぞれ別体で作製し、スリンガと磁石部とを接着剤で接合してよい。

次に、上記の如く構成される磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットの実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図１は磁気エンコーダが組み付けられた転がり軸受の一例を示す断面図であり、図２は磁気エンコーダ周辺の拡大図である。図示される転がり軸受１０は、固定輪である外輪１１と、回転輪（回転体）である内輪１２と、外輪１１及び内輪１２により画成された環状隙間に転動自在に配置され且つ保持器１４により円周方向に等間隔に保持された複数の転動体である玉１３と、環状隙間の開口端部に配設された密封装置１５と、内輪１２の回転数を検出するための磁気エンコーダ２０とを備えている。

密封装置１５は、外輪１１の内周面に固定されたシール部材１６と、シール部材１６よりも開口端部外側に配置され、且つ内輪１２の外周面に固定されたスリンガ１７とを備えている。密封装置１５は、シール部材１６とスリンガ１７との摺接によって、環状隙間の開口端部を塞ぎ、埃等の異物が軸受内部に侵入することを防止すると共に、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。尚、シール部材１６は、断面略Ｌ字形の円環状に形成された芯金１８により、同じく断面略Ｌ字形の円環状に形成されたゴムシール１９を補強して構成されており、ゴムシール１９の先端部を分岐して複数のシールリップ１９ａ，１９ｂ，１９ｃとし、スリンガ１７の表面に摺接させている。

一方、磁気エンコーダ２０は、スリンガ１７と、このスリンガ１７の外側面（磁石接合面）に取り付けられ、上記磁性材料からなる磁極形成リング２１とを有して構成されており、磁極形成リング２１はスリンガ１７を固定部材として内輪１２に固定されている。

スリンガ１７は、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）等の薄板からなり、内輪１２に外嵌される円筒部１７ａと、円筒部１７ａの軸方向端部に湾曲部１７ｂ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た鍔状のフランジ部１７ｃを有する。磁極形成リング２１は、図３に示すように、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。磁極形成リング２１の極数は、７０〜１３０極程度、好ましくは、９０〜１２０極である。そして、この磁極形成リング２７には磁気センサ（図示せず）が対面配置される。

（第２実施形態）
図４は、独立懸架式のサスペンションにおいて、従動輪を支持するための車輪支持用転がり軸受ユニット１００への適用例を示す一部断面図である。

転がり軸受ユニット１００の内輪１０７は、ハブ１０３の内端部に形成した小径段部１０６に外嵌され、ハブ１０３の内端部を径方向外方にかしめ広げることにより形成したかしめ部１０９により、ハブ１０３に結合固定されている。そして、このハブ１０３と内輪１０７は回転輪（回転体）１０２を構成している。また、車輪は、このハブ１０３の外端部で、固定輪である外輪１０１の外端部から突出した部分に形成した取付フランジ１０４に円周方向に所定間隔で植設されたスタッド１０５によって、結合固定自在としている。これに対して外輪１０１は、その外周面に形成した結合フランジ１１１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。外輪１０１とハブ１０３及び内輪１０７との間には、保持器１１３によって案内された複数の転動体である玉１１２が周方向に転動自在に配置されている。

更に、外輪１０１の両端部内周面と、ハブ１０３の中間部外周面及び内輪１０６の内端部外周面との間には、それぞれ密封装置１５，１１５が設けられる。これら各密封装置１５，１１５は、外輪１０１の内周面とハブ１０３及び内輪１０６の外周面との間で、各玉１１２を設けた空間と外部空間とを遮断している。そして、この密封装置１５を構成するスリンガ１７の外側面に磁極形成リング２１が取り付けられ、図１の形態と同様に、磁気エンコーダ２０を構成している。なお、磁気エンコーダ２０の軸方向外方には磁気センサ１１４が対向配置されており、磁束密度の変化を検出して車輪の回転速度を検出ことができる。

（第３実施形態）
図５は同じく独立懸架式のサスペンションにおいて従動輪を支持するための車輪支持用転がり軸受ユニット１００への適用例を示す一部断面図であり、図６は磁気エンコーダ周辺の拡大図である。尚、図４に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１００と同部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

図示される車輪支持用転がり軸受ユニット１００では、図４に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１００から密封装置１５を取外し、その代わりにセンサキャップ１１５で全体を密封した構成となっている。センサキャップ１１５は、外輪１０１で囲まれた開口部を覆うように装着される樹脂製の蓋部材であり、センサ１１４はこのセンサキャップ１１５に固定されている。

（第４実施形態）
図７は、磁気エンコーダ２０とセンサ１１４とがラジアル方向に対向した構成である。本実施形態の磁気エンコーダ２０では、内輪１０７の内端部外周面に固定部材である円環状のスリンガ１７が外嵌固定されており、内輪１０７から軸方向に延びるスリンガ１７の内周面には、磁石部である磁極形成リング２１が取り付けられている。また、外輪１０１の外周面には、静止部材であるカバー部材１１５が固定されており、カバー部材１１５に形成された開口部にはセンサ１１４が磁極形成リング２１とラジアル方向に対向するようにして取り付けられている。

このような構成によれば、上記したようなアキシアル方向に対向する磁気エンコーダに比べて、同一スペースに対して被検出面の径を大きくできるので、ピッチ数が同一の場合、各ピッチ幅を大きくでき、製作しやすい。

また、図示の例では、磁気エンコーダ２０は軸端に配置されているが、磁気エンコーダ２０は列間に配置することもできる。列間に配置する場合は、耐熱性を考慮して使用材料を適宜選定する。また、軸橋に配置する場合も、耐水性を考慮して使用材料を適宜選定する。更に、図の例では、センサ１１４が磁気エンコーダ２０の内方に配置されているが、外方に配置してもよい。

本発明は、上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。例えば、図８に示すように、磁極形成リング２１をＶ字状に着磁したラジアル対向タイプとすることができる。尚、Ｖ字状の磁極において、左右の傾き（α、β）は必ずしも同一でなくてもよく、Ｖ字をなす磁極の境界も直線に限らず曲線や、波線状でもよい。また、着磁方法も一極または複数極毎に着磁を繰り返す単極着磁、または一度で全ての磁極を着磁する多極着磁の何れもよい。

また、磁極の形状は、図９に示すように、台形状でもよい。更には、上記した第４実施態様において、図１１に示すような台形状に着磁した磁石部とすることもできる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に明確にする。
（実施例１〜２、比較例１）
表１に示す如く、磁性体粉及びバインダを混練して磁性材料を調製した。また、ＳＵＳ４３０製で、厚さ０．６ｍｍの薄板を内径６６ｍｍ、外径７６ｍｍの円環状に成形し、更に磁石接合面をショットブラストにより算術平均高さＲａ１．１〜１．３μｍに粗面化してスリンガを作製し、その表面に、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」）をメチルエチルケトンで３倍に希釈して塗布し、室温で３０分乾燥した後、１２０℃で３０分乾燥器中に放置して半硬化状態とした。そして、スリンガをコアとして、磁性材料を内周部分をディスクゲートとするインサート成形した。成形後にゲートカットを行い、更に１５０℃で１時間２次加熱し、接着剤を完全硬化させた。得られた磁気エンコーダは、内径６６ｍｍ、外径７６ｍｍ、厚さ０．９ｍｍであった。

作製した磁気エンコーダを各１０個、熱衝撃試験機に入れ、１２０℃で３０分保持及び−４０℃で３０分保持を一サイクルとする熱負荷を与え、５０サイクル毎に磁石部を観察して亀裂の発生の有無を確認した。結果を表１に示す。

表１から、変性熱可塑性ポリウレタン樹脂を配合したバインダを用いることで、材料自体の曲げたわみ量が大きくなり、耐亀裂性が向上し、それにより耐熱衝撃性が格段に良くなることがわかる。

磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットの一例を示す断面図である。図１の磁気エンコーダの周辺を示す断面図である。円周方向に多極磁化された磁石部の一例を示す模式図である。磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットの他の例を示す断面図である。磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットの更に他の例を示す断面図である。図５の磁気エンコーダの周辺を示す断面図である。磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットの更に他の例を示す断面図である。磁石部における磁極の他の例を示す模式図である。磁石部における磁極の更に他の例を示す模式図である。磁石部における磁極の他の例を示す模式図である。従来の磁気エンコーダを備える転がり軸受ユニットを示す断面図である。

符号の説明

１０転がり軸受ユニット
１１外輪
１２内輪
１３玉
１４保持器
１５密封装置
１６シール部材
１７スリンガ
２０磁気エンコーダ

Claims

磁性体粉と該磁性体粉のバインダとを含む磁性材料を円環状に形成し、円周方向に多極に着磁してなる磁石部を備える磁気エンコーダにおいて、
前記バインダが、分子構造中にハードセグメントと、ポリ炭酸エステル、ポリカプロラクトン、ポリアジペートエステルから選ばれる何れかのソフトセグメントとを有する変性熱可塑性ポリウレタン樹脂、及び４，４´−（α、α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ビス（１，４−ジメチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンから選ばれるアミン系酸化防止剤を含有し、かつ、該アミン系酸化防止剤の含有量がバインダとの合計量に対し０．５〜２．０質量％であることを特徴とする磁気エンコーダ。
予め接着剤を半固体状で焼き付けたスリンガをコアとし、磁性材料をインサート成形してなることを特徴とする請求項１記載の磁気エンコーダ。
固定輪と、回転輪と、前記固定輪及び前記回転輪との間で周方向に転動自在に配設された複数の転動体とを備える転がり軸受ユニットにおいて、
請求項１または２記載の磁気エンコーダが、前記回転輪に固定されていることを特徴とする転がり軸受ユニット。