JP5036044B2

JP5036044B2 - 磁気エンコーダ

Info

Publication number: JP5036044B2
Application number: JP2007184336A
Authority: JP
Inventors: 正稚冨岡
Original assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Current assignee: Uchiyama Manufacturing Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-07-13
Also published as: JP2009020047A

Description

本発明は、自動車用車輪等の回転数を検出する為の回転検出装置を構成する磁気エンコーダに関し、更に詳しくは、自動車のアンチロックブレーキシステム或いはトラクションコントールシステムに適用する為に車輪の回転数を検出すべく設置される磁気エンコーダに関する。

このような磁気エンコーダとしては、自動車用車輪の回転側部材に嵌合固定される金属補強環と、車体側の磁気センサに対峙するように配設され、該金属補強環に固着された環状多極磁石とよりなるものが採用されている。該環状多極磁石は、フェライト等の磁性粉末をゴムや樹脂原料に混練配合し、金属補強環とは別に成型して作製したものを、金属補強環と接着剤によって固着一体化した後、多数のＮ極、Ｓ極を交互に着磁して、磁気エンコーダとされる。

下記特許文献１には、円環状に形成され、且つ円周方向に多極に着磁された磁石からなるエンコーダ（環状多極磁石）の、回転体に固定される取り付け部材（金属補強環）との接着面には、接着強度を向上させるため凹凸部が形成されており、その表面粗さが０．８〜５．０μｍＲａとされているものが開示されている。
また下記特許文献２には、嵌合部を有する金属製芯材と磁性環とからなる磁気エンコーダに関し、積み重ね時や搬送時に磁性環の表面にキズがつき難いものとなるよう、磁性環の表面（着磁面側）をＲａ０．２〜１０．０又はＲｙ２〜１００．０に粗し形成せしめたものが開示されている。

特開２００５−２３３３２１号公報特開２００５−２５７５８４号公報

上記特許文献１及び上記特許文献２に記載の磁性環は、その一方面を金属補強環と接着される接着面、他方面はＮ極、Ｓ極が交互に着磁される着磁面とし、いずれか一方の面を上記所定の範囲内の表面粗さとしているので、表面を粗す工程でミスが生じることがあった。例えば、磁性環を成型した後にいずれか一方の表面を粗す場合、粗す面を間違えると不良品となってしまう。また成型型の内面を予め所定の範囲内の表面粗さに粗し、これにより磁性環を成型する場合においても、成型型のいずれの内面を粗すべきか注意する必要があった。
その他に、磁性環を金属補強環に接着する工程においても、粗してある面（或いは粗していない面）を接着面と確認してから貼り合わせる必要があり、接着ミスが生じやすいものであった。

更に、着磁面側が粗されていない場合は、製造工程や梱包時等に付いてしまった微小な傷が目立ち、製品上問題がなくても、外観不良として不良品になってしまう点も問題となっていた。特に平滑な表面が形成される樹脂原料からなるプラスチック磁石を環状多極磁石とする場合は、微小な傷でも非常に目立ちやすく、外観不良品となる頻度が多いため改善が望まれていた。また着磁面側は、回転検出を行うため、強い保磁力が求められるが、表面粗さが大きくなると、磁力が低下することがわかっている。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、製造が容易となり、不良品を低減できる磁気エンコーダを提供することを目的としている。

請求項１の発明に係る磁気エンコーダは、回転側部材に嵌合一体に装着される金属補強環と、該金属補強環と接着剤によって固着一体化された環状多極磁石とよりなり、固定側部材に固定される磁気センサとにより回転検出を行うものであって、上記環状多極磁石の両面の表面粗さは、Ｒａ０．２μｍ〜１０．０μｍ、且つＲｙ０．５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。

請求項１の発明に係る磁気エンコーダによれば、製造工程において、磁性環の両面が一定の表面粗さで粗されているので、いずれの面が接着面か着磁面かを意識することなく、表面を粗す加工ができ、不良品の低減に寄与できる。またいずれの面が接着面か着磁面かと見分ける必要がないので、接着ミスを防ぎ、金属補強環との接着工程が容易となり、工数ダウンにも寄与できる。更に環状多極磁石の両面が所定の範囲内の表面粗さとされているので、接着面側となった面は凹部に接着剤が入り込み、金属補強環との接着性を向上させることができる。他方面となる着磁面側となった面も所定の範囲内の表面粗さに粗されているので、製造工程や梱包時等に多少傷やこすれ跡が付いても、外観不良品となることなく、不良品の低減に寄与できる。

表面粗さは、Ｒａ０．２μｍより小さいものとすると、接着面側において、接着性の低下が問題となり、Ｒａ１０．０μｍより大きいものとすると、磁力の低下が問題となる。表面粗さＲｙについても、Ｒｙ０．５μｍより小さいものとすると、接着面側において、接着性の低下が問題となり、Ｒｙ１００μｍより大きいものとすると、磁力の低下が問題となる。

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は本発明の磁気エンコーダを用いて組立てられた軸受構造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、図３は同磁気エンコーダの接着工程図の一例、図４（ａ）（ｂ）は同磁気エンコーダの変形例の断面図、図５は別の実施形態の磁気エンコーダの断面図である。尚、以下では、着磁後のものを環状多極磁石１４、着磁前のものを磁性環として区別して説明する。

まず第１の実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。
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）を構成するハブ２のハブフランジ２ａにボルト３によりタイヤホイール（不図示）が固定される。また、ハブ２に形成されたスプライン軸孔２ｂ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２は内輪部材４と共に内輪を構成する。外輪（固定側部材）５は、車体の懸架装置（不図示）に取付固定される。この外輪５と上記内輪（ハブ２及び内輪部材４）との間に２列の転動体（玉）６…がリテーナ６ａで保持された状態で介装されている。２列の転動体（玉）６…の軌道の軸方向外側には、上記転動体６…の転動部に装填される潤滑剤（グリス）の漏出或いは外部からの泥水等の浸入を防止するためのシールリング７、８が、外輪５と内輪（ハブ２及び内輪部材４）との間に圧入装着されている。車体側シールリング７の外面に対面するよう、磁気センサ９が外輪５又は車体（固定側部材）に配備され、後述する磁気エンコーダ１０とにより、タイヤホイールの回転速度を検出するよう構成されている。

図２は、車体側シールリング７の装着部の拡大断面図（図１におけるＸ部の拡大図）を示す。該シールリング７は、上記内輪部材４の外周（外径面）に一体嵌合される磁気エンコーダ１０と、外輪５の内周（内径面）に圧入嵌合される芯金１１と、ゴム等の弾性材からなり、先端部が磁気エンコーダ１０を構成する金属補強環（スリンガ）１３の内面（転動体６側）に弾性摺接する複数のリップ１２ａ…を有し、芯金１１に固着された弾性シールリップ部材１２とが組合さったパックシールタイプのシールリング（以下、パックシールと言う）として構成されている。

磁気エンコーダ１０は、内輪部材４の外径面に嵌合固定される円筒状部１３ａと、その一端に連成された外向鍔状部１３ｂとよりなる金属補強環（スリンガ）１３と、外向鍔状部１３ｂの外面（車体側面）に接着剤１５を介して固着一体とされた環状多極磁石１４とよりなり、該環状多極磁石１４は、図中１４ａを着磁面、１４ｂを接着面とし、着磁面１４ａ側は、その周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極を交互に着磁され、接着面１４ｂ側は金属補強環１３と接着される。
環状多極磁石１４の両面（着磁面１４ａ、接着面１４ｂ）は、表面粗さＲａ０．２μｍ〜１０．０μｍ或いは、Ｒａ０．２μｍ〜１０．０μｍ且つＲｙ０．５μｍ〜１００μｍに粗された凹凸状となっている（図２、拡大Ｙ図参照）。
ここで、表面粗さをＲａ０．２μｍ若しくはＲｙ０．５μｍより小さいものとすると、接着面１４ｂ側において、接着性の低下が問題となり、Ｒａ１０．０μｍ若しくはＲｙ１００μｍより大きいものとすると、着磁面１４ａ側において、磁力の低下が問題となる。表面粗さＲａは、実験により、０．２μｍ〜８．０μｍとすると、接着性、保磁力ともに優れた効果の製品となることがわかっている。

これによれば、環状多極磁石１４の両面が所定の範囲内の表面粗さとされているので、接着面１４ｂ側となった面は凹部に接着剤が入り込み、金属補強環１３との接着性を向上させることでき、他方面となる着磁面１４ａ側となった面も所定の範囲内の表面粗さに粗されているので、製造工程や梱包時等に多少傷やこすれ跡が付いても、外観不良品となることなく、不良品の軽減に寄与できる。特にプラスチック磁石を環状多極磁石１４とする場合は、その表面に何ら加工がなされていないと、微小な傷でも非常に目立ちやすく、外観不良品となる頻度が多かったが、着磁面１４ａが所定の表面粗さとされているため、傷が目立ちにくく、外観不良品となる数を減らすことができる。

芯金１１及び金属補強環１３は、ＳＰＣＣ等の冷間圧延鋼板を、図例のような形状に板金加工して形成されたものであり、弾性シールリップ部材１２は、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ等から選ばれたいずれかのゴム材が用いられる。また環状多極磁石１４は、ゴム磁石、プラスチック磁石、焼結磁石等を採用することができる。ゴム磁石のゴム原料としては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、アクリルゴム、フッ素ゴム等が採用され、プラスチック磁石の樹脂原料としては、熱可塑性樹脂であって、ナイロン６、ナイロン１２、ナイロン６６、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等が採用され、磁性粉末としては、フェライト粉末、希土類粉末（ＮｄＦｅＢ、ＳｍＦｅＮ等）等が採用される。接着剤としては、エポシキ系接着剤が接着力が強く望ましく採用されるが、シーラントやエラストマー系接着剤のような弾性接着剤も使用可能である。

図３を参照しながら、磁気エンコーダ１０の製造工程の一例を説明する。図中１６は磁性環を示している。
まず、圧延鋼板を折曲形成して、断面略Ｌ字状の金属補強環１３を形成し（図３（ａ）参照）、外向鍔状部１３ｂに接着剤１５を塗布しておく（図３（ｂ）参照）。磁性粉末を含有するバインダーを円環状に成型し、その両面が所定の範囲内の表面粗さとされた磁性環１６を接着剤１５の上、即ち図３（ｃ）の矢印方向に載置する。このとき、磁性環１６の両面が所定の表面粗さとなるよう、磁性環１６の成型金型の内面は、予めシボ加工、ブラスト加工、放電加工等の公知の加工が施されたものを用いて磁性環１６を成型することにより、所望する表面粗さを備えたものを得ることができる。このとき、接着面側、着磁面側を意識することなく、成型型のいずれの内面も所定の表面粗さとすればよいので、粗す工程でミスが生じる懸念がなく、製造工程が容易となり不良品の低減に寄与できる。また磁性環１６を粗す加工においては、成型時に粗す他、成型後にショットピーリング処理等を施して粗したものとしてもよい。この場合においても、どの面を所定の表面粗さに粗すべきか意識しなくてもよいので、上述と同様の効果を奏するものとできる。

また接着剤１５の上に磁性環１６を載置する際には、いずれの面を接着面１４ｂとしてもよいので、接着面１４ｂを見分ける工程をなくすことができ、工数ダウンに寄与できる。また接着ミスが生じ得ないので、不良品の低減を図ることもできる。

そして、磁性環１６と金属補強環１３とが接着剤１５によって、固着一体化された後、着磁面１４ａの周方向に沿って多数のＮ極、Ｓ極を交互に着磁し、磁気エンコーダ１０を得ることができる（図３（ｄ）参照）。

次に、第１の実施形態の変形例について、図４（ａ）（ｂ）基づいて説明する。ここで第１の実施形態と共通する部分には共通の符号を付し、その説明は割愛する。
図４（ａ）は、環状多極磁石１４が、外向鍔状部１３ｂの外周縁部１３ｃにまで回り込むように形成された磁気エンコーダ１０を示している。
よって、これによれば、外周縁部１３ｃとの接着面１４ｂも所定の表面粗さに粗されているので、上述の効果に加え、接着強度をより強固なものとすることができる。
図４（ｂ）は、金属補強環１３が、外向鍔状部１３ｂの外周縁部１３ｃに上記円筒状部１３ａとは反対方向に同心状に延設された折曲部１３ｄを備えた磁気エンコーダ１０を示している。
ここに示す環状多極磁石１４は、その両面を所定の表面粗さとしただけでなく、折曲部１３ｄと接着される環状多極磁石１４の外周縁部１４ｃも所定の表面粗さに粗されている。
よって、これによれば、折曲部１３ｄとの接着面となる外周縁部１４ｃも所定の表面粗さに粗されているので、上述の効果に加え、接着強度をより強固なものとすることができる。

次に第２の実施形態について図５に基づいて説明する。図中Ｌは中心線を示している。
第１の実施形態の磁気エンコーダ１０はいずれもアキシャルエンコーダを構成するものであるが、本実施形態の磁気エンコーダ１０はラジアルエンコーダを構成するものである点で上記とは異なる。
金属補強環１３は、回転側部材４’の外径面に嵌合固定される円筒状部１３ｃと、この円筒状部１３ｃの一端部に連成された内向鍔状部１３ｄとよりなる。環状多極磁石１４は、金属補強環１３の円筒状部１３ｃに外嵌し得る円筒体とされ、接着剤１５を介して円筒状部１３ｃに外嵌することにより、金属補強環１３と、環状多極磁石１４とが固着一体とされた磁気エンコーダ１０が形成される。そして、この磁気エンコーダ１０は、そのラジアル方向に近接対峙された磁気センサ９とによって回転検出がなされる。

環状多極磁石１４の両面が所定の表面粗さとされている点は、第１の実施形態と同様であり、図４（ａ）に示す例のように、環状多極磁石１４が円筒状部１３ｃの縁部１３ｅにまで回り込んだものとすることもでき、図４（ｂ）に示す例のように、金属補強環１３の円筒状部１３ｃの縁部１３ｅに上記内向鍔状部１３ｄとは反対方向に同心状に延設された折曲部（不図示）を備えたものとすることもできる。このとき、環状多極磁石１４は、その両面を所定の表面粗さとしただけでなく、折曲部（不図示）と接着される環状多極磁石１４の外周縁部１４ｃも所定の表面粗さに粗されたものが用いられる点は言うまでもない。

これによれば、磁性環の成型時又は磁性環の成型後のいずれの場合においても、いずれの面が接着面か着磁面かを意識することなく、表面を粗す加工ができる。よって、粗す面を間違えたり、表面加工時に粗すべきでない面に傷を付けてしまうといったミスが生じる懸念がなく、不良品の低減に寄与できる。

尚、金属補強環１３及び環状多極磁石１４の形状は図例のものに限定されず、環状多極磁石１４の表面（着磁面１４ａ、接着面１４ｂを含む）が所定の表面粗さに粗されたものであればよい。磁気エンコーダの適用例は、上記実施形態に限定されず、回転側部材に取付けられ、固定側部材に設置された磁気センサとによって磁気エンコーダを構成するものであれば、その他の回転検出が求められる回転部分における軸受、軸受ユニット或いは適宜回転軸（駆動軸）等の回転側部材においても本発明の磁気エンコーダを採用し得ることは言うまでもない。更に、環状多極磁石１４の着磁は、金属補強環１３と一体化した後なされるのが現実的であるが、一体化前に着磁することも可能である。

本発明の磁気エンコーダを用いて組立てられた軸受構造の一例を示す縦断面図である。図１におけるＸ部の拡大図である。同磁気エンコーダの接着工程図の一例である。（ａ）（ｂ）は同磁気エンコーダの変形例の断面図である。別の実施形態の磁気エンコーダの断面図である。

符号の説明

２ハブ（回転側部材）
４内輪部材（回転側部材）
５外輪（固定側部材）
９磁気センサ
１０磁気エンコーダ
１３金属補強環（スリンガ）
１４環状多極磁石
１４ａ着磁面
１４ｂ接着面
１５接着剤

Claims

回転側部材に嵌合一体に装着される金属補強環と、該金属補強環と接着剤によって固着一体化された環状多極磁石とよりなり、固定側部材に固定される磁気センサとにより回転検出を行う磁気エンコーダであって、
上記環状多極磁石の両面の表面粗さは、Ｒａ０．２μｍ〜１０．０μｍ、且つＲｙ０．５μｍ〜１００μｍであることを特徴とする磁気エンコーダ。