JP7198637B2

JP7198637B2 - 着磁パルサ用ゴム組成物、及び、着磁パルサ

Info

Publication number: JP7198637B2
Application number: JP2018209269A
Authority: JP
Inventors: 克彦楠
Original assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Current assignee: Koyo Sealing Techno Co Ltd
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2023-01-04
Anticipated expiration: 2038-11-06
Also published as: JP2020076614A

Description

本発明は、着磁パルサ用ゴム組成物、及び、着磁パルサに関する。

自動車の車輪を支持する転がり軸受装置には、アンチロックブレーキシステムなどを制御するために、当該車輪の回転速度を検出するためのセンサ装置が組み込まれたセンサ付き転がり軸受装置がある。このセンサ付き転がり軸受装置は、内軸（回転輪）側に設置された着磁パルサと、この着磁パルサに対向する磁気センサとを有しており、上記磁気センサが上記着磁パルサの回転による磁気変化を検出することにより車輪の回転速度を検出できるように構成されている。

上記着磁パルサとしては、例えば、環状の支持部材と、円周方向にＮ極とＳ極とが交互に配列するように着磁された磁石部材とが一体化された着磁パルサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この着磁パルサでは、磁石部材として、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）を母材とし、磁性付与成分としてストロンチウム系フェライトを含有する弾性磁性材料からなる磁石部材を使用することが提案されている。
一方、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）に比べて高価である。そのため、水素化ニトリルゴムに代えてニトリルゴムを使用することができれば、コストの低減を図ることができる。

例えば、特許文献２では、磁性ゴム成形品からなる磁性体を備えた磁気エンコーダにおいて、上記磁性ゴム成形品として、ニトリルゴム及びフェライト磁性粉を含有する磁性ゴム組成物を加硫したもの、を使用することが提案されている。

国際公開第２００２／１０３２９６号特開２０１６－１５３８００号公報

上述したように、着磁パルサ用の磁性材料として、水素化ニトリルゴムに代えて、ニトリルゴムを使用することができれば低コスト化を図ることができる。
しかしながら、ニトリルゴムは、水素化ニトリルゴムに比べて耐熱性に劣り、ニトリルゴムをゴム成分とする着磁パルサ用ゴム組成物を用いて着磁パルサを作製した場合、着磁パルサとしての充分な耐熱衝撃性を確保することが困難であった。

本発明者らは、このような状況のもと鋭意検討を重ね、ニトリルゴム（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）と、特定のストロンチウムフェライト粉とを所定の量比で含有するゴム組成物の加硫物を磁石部材とすることにより、充分な耐熱衝撃性を有する着磁パルサを安価に提供することができることを見出し、本発明を完成した。

本発明の着磁パルサ用ゴム組成物は、ニトリルゴム、ストロンチウムフェライト粉、及び、加硫剤を含有するゴム組成物であって、
上記ストロンチウムフェライト粉は、圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３以下であり、
上記ストロンチウムフェライト粉の含有量は、上記ニトリルゴム１００重量部に対して７２５～８２５重量部である、ことを特徴とする。

本発明の着磁パルサ用ゴム組成物は、未加硫のニトリルゴムと圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３以下のストロンチウムフェライト粉と加硫剤とを含有するため、加硫させることにより、ニトリルゴムをゴム成分としつつ、耐熱衝撃性に優れた加硫物となる。そのため、上記着磁パルサ用ゴム組成物は、着磁パルサの磁石部材を作製するのに特に適している。

上記着磁パルサ用ゴム組成物において、上記加硫剤は、過酸化物であることが好ましい。
この場合、優れた耐熱衝撃性を確保するのにより適している。

本発明の着磁パルサは、回転体に一体回転可能に取り付けられる環状の支持部材と、
上記支持部材に固定されかつ複数の磁極が周方向に配列されている環状の磁石部材と、を備えた着磁パルサであって、
上記磁石部材は、本発明の着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物からなることを特徴とする。
本発明の着磁パルサは、磁石部材を構成するゴム成分としてニトリルゴムを使用しつつ、充分な耐熱衝撃性を有する。

本発明によれば、充分な耐熱衝撃性を有する着磁パルサを安価に提供することができる。

本発明の実施形態に係る着磁パルサの一例である着磁パルサリングを示す要部拡大断面図である。図１Ａに示した着磁パルサリングの磁石部材の状態を模式的に示す部分平面図である。実施例及び比較例で行った熱衝撃試験の温度条件を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る着磁パルサ用ゴム組成物、及び、このゴム組成物の加硫物が用いられた着磁パルサについて説明する。
本発明の実施形態に係る着磁パルサ用ゴム組成物は、ニトリルゴム（アクリロニトリル・ブタジエンゴム）、ストロンチウムフェライト粉、及び、加硫剤を含有するゴム組成物である。
上記ニトリルゴム（ＮＢＲ）は、アクリロニトリルとブタジエンゴムとの共重合体である。
上記ニトリルゴムは、結合アクリロニトリル量が３１～３６質量％であることが好ましい。
上記結合アクリロニトリル量が３１質量％未満では、耐熱性が不充分となることがある。一方、上記結合アクリロニトリル量が３６質量％を超えると、耐寒性が不充分となることがある。
上記ニトリルゴムは、中高ニトリルに分類されるものが好適である。

上記着磁パルサ用ゴム組成物は、磁性粉としてストロンチウムフェライト粉を含有している。
上記ストロンチウムフェライト粉は、圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３以下である。
この場合は、ニトリルゴムとストロンチウムフェライト粉とを含有する上記ゴム組成物の加硫物は、充分な耐熱衝撃性を有する。
上記圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３以下であると、上記ストロンチウムフェライト粉は粒度分布が狭く、粒子径が揃っているため、熱衝撃による収縮・膨張が安定している、換言すると、熱衝撃を受けた際における、収縮度合及び膨張度合のそれぞれのばらつきが小さい。そのため、圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３以下のストロンチウムフェライト粉を含む上記加硫物は、耐熱衝撃性に優れる。

上記ストロンチウムフェライト粉は、平均粒子径が０．８５～１．１５μｍが好ましい。
この場合、ニトリルゴム中のフェライトの分布がより均一になる。

上記ストロンチウムフェライト粉の圧縮密度は、金型に、上記ストロンチウムフェライト粉１０ｇを充填した後、１ｔｏｎ／ｃｍ^２の圧力で圧縮した試料の密度である。
上記ストロンチウムフェライト粉の平均粒子径は、空気透過法、フィッシャー法によって求めればよい。上記ストロンチウムフェライト粉は、フィッシャー法で求めた平均粒子径が０．８５～１．１５μｍのものが好ましい。

上記ストロンチウムフェライト粉の含有量は、上記ニトリルゴム１００重量部に対して７２５～８２５重量部である。
これにより、上記着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物は、着磁パルサに求められる充分な耐熱衝撃性を確保しつつ、着磁パルサに要求される磁力を保持することができる。
一方、上記ストロンチウムフェライト粉の含有量が７２５重量部未満では、着磁パルサに要求される磁力を保持することが困難になる。また、上記ストロンチウムフェライト粉の含有量が８２５重量部を超えると、上記ストロンチウムフェライト粉を含有する上記加硫物の耐熱衝撃性が不充分になる。
上記ストロンチウムフェライト粉の含有量は、上記ニトリルゴム１００重量部に対して７５０～８００重量部が好ましい。

上記加硫剤としては特に限定されず、硫黄や過酸化物など、従来公知の加硫剤を用いることができる。
上記加硫剤としては、過酸化物が好ましい。パーオキサイド加硫された加硫物は、加硫剤として硫黄を採用した加硫物に比べて耐熱性に優れる傾向にあり、耐熱衝撃性に優れた加硫物を得るのにより適しているからである。

上記過酸化物としては特に限定されず、ニトリルゴムのパーオキサイド加硫に用いられる従来公知の過酸化物を用いることができる。上記過酸化物の具体例としては、例えば、ジクミルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、１，１－ビス（ｔ－ブチルペルオキシン）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサン、ｔ－ブチルペルオキシベンゾエート、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキシン－３、ジ－ｔ－ブチルペルオキシド等が挙げられる。
上記加硫剤の配合量は、上記ニトリルゴム１００重量部に対して、０．１～１０重量部程度とすれば良い。

上記着磁パルサ用ゴム組成物は、加硫助剤や加硫促進剤を含有していても良い。上記加硫助剤や上記加硫促進剤としては従来公知のものを用いることができる。
上記着磁パルサ用ゴム組成物は、更に必要に応じて、可塑剤、充填剤、酸化防止剤、老化防止剤、加工助剤等の各種添加剤を含有していても良い。

本実施形態の着磁パルサ用ゴム組成物は、加硫成形されて着磁パルサの磁石部材に用いられる加硫物となる。
上記着磁パルサ用ゴム組成物を調製する方法は特に限定されず、従来公知の手法で調製すれば良い。例えば、ニトリルゴム、ストロンチウムフェライト粉及び加硫剤を含む上記着磁パルサ用ゴム組成物の配合物を、加圧ニーダーやゴム混練ロール、バンバリーミキサー等の従来公知のゴム用混練り装置を用いて均一に混練することによって調製すればよい。
このとき、混練条件は特に限定されないが、通常は５０～１２０℃の温度で、５～３０分間混練りすれば良い。

このようにして調製された着磁パルサ用ゴム組成物は、所定の方法で加硫成形され、後述する着磁パルサの磁石部材となる。
上記着磁パルサ用ゴム組成物の加硫成形は、ゴム組成物を加硫成形する従来公知の方法を採用して行うことができる。
例えば、未加硫の着磁パルサ用ゴム組成物を金型の中で加圧しながら加熱すれば良く、圧縮成形、トランスファー成形、射出成形等の公知のゴム成形方法により製造することができる。
このときの成形条件は、着磁パルサ用ゴム組成物の組成に応じて適宜選択すれば良い。例えば、１７０～２００℃で、３０秒間～２０分間程度の条件で加圧加硫すれば良い。更に、必要に応じて、１２０～１８０℃で３０分間～５時間程度の条件で２次加硫を行っても良い。

上記着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物は、着磁パルサの磁石部材として用いられる。
図１Ａは、本実施形態に係る着磁パルサの一例である着磁パルサリングを示す要部拡大断面図である。図１Ｂは、図１Ａに示した着磁パルサリングを軸方向に見た平面図の一部であり、磁石部材の状態を模式的に示す部分平面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示す着磁パルサリング１は、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列された環状の磁石部材３と、環状のフランジ部２ｂを有し、回転体に一体回転可能に固定される支持部材２とを備えている。

磁石部材３は、上記着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物からなる。
磁石部材３は、円環状に形成されており、この磁石部材３には、図１Ｂに示すように、Ｎ極１０とＳ極１１とが周方向に沿って交互に所定間隔で配列されるように着磁されており、多数の磁極が周方向に所定間隔で配列されている。
磁石部材３は、支持部材２に対して一体回転可能に固定されている。

支持部材２は、ＳＵＳ４３０、ＳＥＣＣ、ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥなどの冷延鋼板をプレス加工することによって円環状に形成された部材である。
支持部材２は、回転体に固定される円筒部２ａと、この円筒部２ａの一端部から径内方向に延びる環状のフランジ部２ｂとを有している。フランジ部２ｂには、上述の磁石部材３が固定されている。

この着磁パルサリング１は、例えば、支持部材２をコアとして金型内に設置し、更に磁石部材３を構成する磁石材料（着磁パルサ用ゴム組成物）を上記金型内に設置し、圧縮成形することによって製造することができる。
なお、着磁パルサリング１は、支持部材２と、磁石部材（着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物）３とを別々に作製し、その後、接着剤を用いて磁石部材３を支持部材２に固定しても良い。
また、着磁パルサリング１の製造工程では、着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物を成形すると同時に、又は成形した後に、前記加硫物に着磁して磁石部材とする。ここで、着磁処理は、所定の磁界を加える等、従来公知の方法により行えば良い。

このような多数の磁極が周方向に交互に配置された着磁パルサリングは、回転運動を検出するセンサに用いることができる。具体的には、例えば、車輪の回転速度検出装置、クランク角検出装置、モーターの回転角度検出装置、などに用いることができる。
なお、多数の磁極を周方向に交互に配置させる場合、磁石部材（着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物）の取り付け位置は、上記円筒部２ａのような円筒形状を有する部材の外周面であっても良い。

また、本発明の実施形態に係る着磁パルサ用ゴム組成物を磁石部材の材料として用いることができる着磁パルサは、多数の磁極が周方向に交互に配置された環状の着磁パルサリングに限定されず、多数の磁極が直線方向に交互に配置され、直線運動を検出するセンサに用いることができる着磁パルサであっても良い。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１及び比較例１～３）
着磁パルサ用ゴム組成物を調製し、得られた着磁パルサ用ゴム組成物を用いて、図１Ａ及び１Ｂに示した形状の着磁パルサリング１を作製した。

具体的には、下記（１）～（３）の工程を経て、着磁パルサリング１を作製した。
（１）下記表１に示した配合成分を加圧ニーダーを用いて、開始時２５℃から終了時１２０℃の温度で、２０分間混練し、着磁パルサ用のゴム組成物を調製した。
（２）図１Ａに示した形状の支持部材２（ＳＰＣＣ製、円筒部２ａの内径５４ｍｍ、フランジ部２ｂの内径４１ｍｍ）を作製した。
（３）支持部材２をコアとして金型内に設置し、上記（１）で調製したゴム組成物を上記金型内に設置し、圧縮成形した。成形後、上記ゴム組成物の加硫物に磁界を加えて着磁し、着磁パルサリング１を完成した。
なお、圧縮成形時の成形条件は、１９５℃×１．５ｍｉｎとした。

各配合成分の詳細は下記の通りである。
ＮＢＲ：ランクセス社製、クライナック３３４５Ｆ（結合アクリロニトリル量３３質量％）
ＨＮＢＲ：日本ゼオン社製、ゼットポール２０００
フェライトＡ：戸田工業社製、ＦＳ－３１７（平均粒子径：１．００μｍ、圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３）
フェライトＢ：戸田工業社製、ＦＨ－８０１（平均粒子径：１．０５μｍ、圧縮密度が３．１０ｇ／ｃｍ^３）
フェライトＣ：ＤＯＷＡエフテック社製、ＯＰ－５６（平均粒子径：１．０５μｍ、圧縮密度が３．１０ｇ／ｃｍ^３）
フェライトＤ：ＤＯＷＡエフテック社製、ＮＦ－５６（平均粒子径：１．０５μｍ、圧縮密度が３．２０ｇ／ｃｍ^３）
なお、フェライトＡ～Ｄは、いずれもストロンチウムフェライト粉である。

実施例１及び比較例１～３で製造した着磁パルサリングについて、以下の手法で熱衝撃試験を行った。
＜熱衝撃試験＞
図２は、実施例及び比較例で行った熱衝撃試験の温度条件を説明するための図である。
着磁パルサリングを、図２に示すように１２０℃（±３℃）で３０分間保持した後、－４０℃（±３℃）で３０分間保持する処理を１サイクルとして、高温保持と低温保持とを繰り返す熱衝撃を１０００サイクル行い、１０００サイクル終了後の磁石部材（着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物）の状態として、割れの有無を目視観察した。
なお、上記熱衝撃試験は、１２０℃から－４０℃への移行時間Ｔａは５分間以内で、かつ１分間以内に－３０±５℃にすることとし、－４０℃から１２０℃への移行時間Ｔｂは５分間以内とする条件で行った。
結果は、以下の通りであった。

実施例１：割れは観察されなかった。
比較例１：割れが発生していた。
比較例２：割れが発生していた。
比較例３：割れは観察されなかった。

上記熱衝撃試験の結果から、本発明の実施形態によれば、ゴム成分としてニトリルゴム（ＮＢＲ）を採用した着磁パルサ用ゴム組成物を用いて、充分な耐熱衝撃性を有する着磁パルサを提供することができることが明らかとなった。

１：着磁パルサ、２：支持部材、３：磁石部材

Claims

ニトリルゴム、ストロンチウムフェライト粉、及び、加硫剤を含有するゴム組成物であって、
前記ストロンチウムフェライト粉は、圧縮密度が３．００ｇ／ｃｍ^３以下であり、
前記ストロンチウムフェライト粉の含有量は、前記ニトリルゴム１００重量部に対して７５０～８２５重量部である、ことを特徴とする着磁パルサ用ゴム組成物。
前記加硫剤は、過酸化物である請求項１に記載の着磁パルサ用ゴム組成物。
回転体に一体回転可能に取り付けられる環状の支持部材と、
前記支持部材に固定されかつ複数の磁極が周方向に配列されている環状の磁石部材と、
を備えた着磁パルサであって、
前記磁石部材は、請求項１又は２に記載の着磁パルサ用ゴム組成物の加硫物からなることを特徴とする着磁パルサ。