(57)【要約】【課題】防食性を大きく向上した磁気エンコーダを提供する。【解決手段】磁気エンコーダ１６は、周方向に交互に磁極が配置された多極磁石２３と、多極磁石２３を保持するスリンガ２４とを含む。多極磁石２３は、その表面にメッキが施された磁性粉に熱硬化性樹脂を被覆し、これを圧縮して成形したことを特徴とする。こうすることにより、多極磁石２３を構成する磁性粉の間に、防食性を有する熱硬化性樹脂を介在させることができる。さらに、磁性粉の表面には、防食性を向上させるメッキが施されている。そうすると、多極磁石２３の防食性を大きく向上させることができる。したがって、このような多極磁石２３を含む磁気エンコーダ１６は、防食性を大きく向上させることができる。【選択図】図１
2008058190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に交互に磁極が配置された多極磁石と、前記多極磁石を保持するスリンガとを含む磁気エンコーダであって、
前記多極磁石は、その表面にメッキが施された磁性粉に熱硬化性樹脂を被覆し、これを圧縮して成形したことを特徴とする、磁気エンコーダ。
【請求項２】
前記メッキは、磁性粉に対して犠牲防食効果を有する材料を使用したメッキである、請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項３】
前記メッキは、黒色クロームメッキ、黒色ニッケルメッキ、ニッケル―鉄メッキ、ニッケル―コバルト―タングステンメッキ、錫メッキ、亜鉛―鉄合金メッキ、銅―ニッケルメッキ、ブロンズメッキ、鉄・カーボン合金メッキ、電解ニッケルメッキ、無電解ニッケルメッキ、錫―ニッケルメッキ、錫―ニッケル―銅メッキ、錫―鉛メッキ、錫―亜鉛合金メッキ、鉛メッキ、亜鉛―ニッケル合金メッキのいずれかである、請求項１または２に記載の磁気エンコーダ。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂からなる群から選択される１以上の化合物を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの磁気エンコーダを含む、転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気エンコーダおよび転がり軸受に関し、特に、回転軸を支持する転がり軸受に備えられる磁気エンコーダおよびこのような磁気エンコーダを備える転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）装置に使用される軸受として、磁気エンコーダを備えたシール付きの転がり軸受がある。このような転がり軸受は、例えば、特開２００４−８５５３４号公報（特許文献１）や特開２００５−４３２９４号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献１および特許文献２によると、回転数や回転方向を検出する回転検出装置は、磁気エンコーダと回転センサとから構成される。磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石と、これを支持する芯金とからなる。回転センサは、回転軸と共に回転する磁気エンコーダの交互に配置される磁極を検出する。このようにして、回転検出装置は、回転数等を検出している。
【特許文献１】特開２００４−８５５３４号公報
【特許文献２】特開２００５−４３２９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した磁気エンコーダが自動車用軸受として使用されると、塩水や泥水等に曝される場合が多い。そうすると、磁気エンコーダが発錆してしまう恐れがある。ここで、特許文献１によると、焼結体で構成された多極磁石を含む磁気エンコーダの表面に、防錆処理として、クリヤー系の高防食性塗料の防錆被膜を形成している。また、特許文献２によると、芯金に固定した多極磁石に防食用の表面処理を施している。しかし、これらのような防食処理においても、防食性が十分ではない場合がある。
【０００４】
この発明の目的は、防食性を大きく向上した磁気エンコーダを提供することである。
【０００５】
この発明の他の目的は、破損の恐れを低減した転がり軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る磁気エンコーダは、周方向に交互に磁極が配置された多極磁石と、多極磁石を保持するスリンガとを含む。多極磁石は、その表面にメッキが施された磁性粉に熱硬化性樹脂を被覆し、これを圧縮して成形したことを特徴とする。
【０００７】
このように構成することにより、多極磁石を構成する磁性粉の間に、防食性を有する熱硬化性樹脂を介在させることができる。さらに、磁性粉の表面には、防食性を向上させるメッキが施されている。そうすると、多極磁石の防食性を大きく向上させることができる。したがって、このような多極磁石を含む磁気エンコーダは、防食性を大きく向上させることができる。
【０００８】
好ましくは、メッキは、磁性粉に対して犠牲防食効果を有する材料を使用したメッキである。こうすることにより、犠牲防食効果を有するメッキによって、さらに防食性を向上させることができる。
【０００９】
さらに好ましくは、メッキは、黒色クロームメッキ、黒色ニッケルメッキ、ニッケル―鉄メッキ、ニッケル―コバルト―タングステンメッキ、錫メッキ、亜鉛―鉄合金メッキ、銅―ニッケルメッキ、ブロンズメッキ、鉄・カーボン合金メッキ、電解ニッケルメッキ、無電解ニッケルメッキ、錫―ニッケルメッキ、錫―ニッケル―銅メッキ、錫―鉛メッキ、錫―亜鉛合金メッキ、鉛メッキ、亜鉛―ニッケル合金メッキのいずれかである。このようなメッキにより、防食性を大きく向上させることができる。
【００１０】
さらに好ましくは、熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂からなる群から選択される１以上の化合物を含む。このような熱硬化性樹脂は、防食性が良好である。
【００１１】
この発明の他の局面においては、転がり軸受は、上記したいずれかの磁気エンコーダを含む。このような転がり軸受は、防食性を大きく向上した磁気エンコーダを含むため、破損の恐れが少ない。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、多極磁石を構成する磁性粉の間に、防食性を有する熱硬化性樹脂を介在させることができる。さらに、磁性粉の表面には、防食性を向上させるメッキが施されている。そうすると、多極磁石の防食性を大きく向上させることができる。したがって、このような多極磁石を含む磁気エンコーダは、防食性を大きく向上させることができる。
【００１３】
また、このような転がり軸受は、防食性を大きく向上した磁気エンコーダを含むため、破損の恐れが少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図２は、この発明の一実施形態に係る転がり軸受の一部を示す断面図である。図２を参照して、転がり軸受１１は、回転軸（図示せず）を支持する。転がり軸受１１は、転動体としての玉１２と、玉１２の内径側に配置される内方部材１３と、玉１２の外径側に配置される外方部材１４と、玉１２を保持する保持器１５と、回転軸の回転数等を検出するための磁気エンコーダ１６と、軸受内部を密封するためのシール１７とを含む。内方部材１３は、回転軸に固定されており、回転軸と共に回転する。一方、外方部材１４は、ハウジング（図示せず）に固定されている。玉１２は、回転軸の回転時において、内方部材１３および外方部材１４に設けられた軌道面１８ａ、１８ｂ上を転動する。
【００１５】
回転軸の回転数等を検出する回転検出装置２１は、転がり軸受１１に含まれる磁気エンコーダ１６と、回転センサ２２とを含む。磁気エンコーダ１６と回転センサ２２は、互いに対向する位置に設けられている。回転センサ２２は、例えば、外方部材１４等と共にハウジングに取り付けられ、固定されている。図１は、磁気エンコーダ１６の一部を示す斜視図である。図１および図２を参照して、磁気エンコーダ１６の構成について説明する。磁気エンコーダ１６は、周方向に交互に磁極が配置された多極磁石２３と、多極磁石２３を保持する金属製のスリンガ２４とを含む。図３は、多極磁石２３の構成を示す概念図である。図１〜３を参照して、多極磁石２３は、円板状の部材であり、その中央に貫通孔を有する。多極磁石２３は周方向において多極に磁化されており、ＰＣＤ（Ｐｉｔｃｈ  Ｃｉｒｃｌｅ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ：ピッチ円直径）２６上において、Ｎ極２７ａおよびＳ極２７ｂを交互に配置するように構成されている。
【００１６】
スリンガ２４は、円筒部２９ａと、円筒部２９ａの一方端から外径側に延びる側部２９ｂと、側部２９ｂの最外径部分に位置し、軸方向の軸受外側に折曲げられた外径部２９ｃとを含み、その断面が略逆Ｚ字状である。多極磁石２３は、その外径側の端部３０を外径部２９ｃに圧入するようにして、スリンガ２４に保持されている。
【００１７】
スリンガ２４に圧入され、保持された多極磁石２３は、回転軸の回転に伴って、内方部材１３と共に回転する。このとき、軸方向外側に配置され、多極磁石２３に対向する位置に設けられた回転センサ２２の検出部２５により、多極磁石２３のＮ極２７ａおよびＳ極２７ｂの磁力の変化を読取る。このようにして、回転検出装置２１は、回転軸の回転数等を検出する。
【００１８】
次に、転がり軸受１１に含まれるシール１７の構成について説明する。シール１７は、剛性を有する芯金３１と、弾性を有する弾性部材３２とを含む。芯金３１は、外方部材１４に取り付けられ、固定されている。弾性部材３２は、芯金３１の一部を覆うように構成されている。弾性部材３２はスリンガ２４と適当な圧力で、複数の箇所において接触している。具体的には、シール１７の内径側や軸受外部側に突出する複数のリップ部２８ａ、２８ｂ、２８ｃが、スリンガ２４の円筒部２９ａや側部２９ｂと接触している。このようにして、転がり軸受１１の内部１９を密封する。こうすることにより、内部１９に封入された潤滑油の漏れの防止や、転がり軸受１１の内部１９内への異物の混入の防止を図っている。
【００１９】
ここで、磁気エンコーダ１６を構成する多極磁石２３は、その表面にメッキが施された磁性粉に熱硬化性樹脂を被覆し、これを圧縮して成形したことを特徴とする。このような多極磁石２３の製造方法について、図４を参照して、簡単に説明する。図４は、多極磁石を製造する際の代表的な工程を示すフローチャートである。
【００２０】
磁性を有する磁性粉は、バリウム系やストロンチウム系のフェライト粉であって、等方性のフェライト粉であってもよいし、異方性のフェライト粉であってもよい。また、磁性粉は、希土類系の磁性材料であってもよい。例えば、サマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉、ネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉が挙げられる。このような希土類系の磁性粉により、効率的に磁力を検出することができる多極磁石２３を得ることができる。
【００２１】
さらに、磁性粉は、上記した材料の組合せであってもよい。具体的には、サマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とを混合したもの等が挙げられる。
【００２２】
さらに、フェライト粉のみでは磁力が不足する場合、サマリウム鉄系磁性粉やネオジウム鉄系磁性粉等の希土類系磁性粉をフェライト粉に混合してもよい。
【００２３】
上記した磁性粉の表面には、メッキが施されている。メッキには、黒色クロームメッキ、黒色ニッケルメッキ、ニッケル―鉄メッキ、ニッケル―コバルト―タングステンメッキ、錫メッキ、亜鉛―鉄合金メッキ、銅―ニッケルメッキ、ブロンズメッキ、鉄・カーボン合金メッキ、電解ニッケルメッキ、無電解ニッケルメッキ、錫―ニッケルメッキ、錫―ニッケル―銅メッキ、錫―鉛メッキ、錫―亜鉛合金メッキ、鉛メッキ、亜鉛―ニッケル合金メッキが挙げられる。
【００２４】
メッキは、磁性粉に対して犠牲防食効果を有する材料を使用したメッキであることが好ましい。こうすることにより、磁性粉の表面に施された犠牲防食効果を有するメッキによって、さらに防食性を向上させることができる。なお、経済性および犠牲防食効果の観点から、メッキは、錫メッキ、電解ニッケルメッキ、無電解ニッケルメッキ、錫―ニッケルメッキが好適である。
【００２５】
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂が挙げられる。このような熱硬化性樹脂は、防食性が良好である。特に、エポキシ樹脂が好適である。
【００２６】
上記した磁性粉の表面に、まず、メッキを施す（図４（Ａ））。その後、メッキされた磁性粉の表面に、上記した熱硬化性樹脂をメカノケミカル法で被覆する（図４（Ｂ））。
【００２７】
次に、熱硬化性樹脂が被覆された磁性粉を、所定の温度まで昇温した金型内に投入し、プレス等によって加熱圧縮成形を行って、最終的な多極磁石２３の形状とする（図４（Ｃ））。ここで、成形体中における空孔の比率は、５〜３０体積％が好ましく、さらに１２〜２２体積％が好ましく、さらに１４〜１９体積％が好ましい。空孔の比率が５体積％よりも少ないと、磁性粉の弾性変形の回復により、破損する恐れがあるためである。また、３０体積％よりも多いと、圧縮成形体の機械的強度が不足し、破損する恐れがあるためである。
【００２８】
なお、この工程において、磁性粉への流動性付与の観点から、ステアリン酸亜鉛のような潤滑剤を少量添加することにしてもよい。また、加熱圧縮する前に、磁性粉を金型内に投入し、常温付近で押し固めて一時成形体を得てから、加熱圧縮成形を行ってもよい。
【００２９】
ここで、上記した磁性粉の平均粒径は、１０μｍ以上であって１５０μｍ以下が好ましく、さらに、２０μｍ以上であって１３０μｍ以下であることが好ましい。平均粒径が１０μｍより小さいと、金型内に適切に流れ込まない恐れがあるからである。また、平均粒径が１５０μｍより大きいと、圧縮成形された成形体の強度が不十分となり、金型から脱型できない恐れがあるためである。
【００３０】
得られた多極磁石２３の線膨張係数は、０．５×１０−５／℃以上であって９．０×１０−５／℃が好ましく、さらに、０．８×１０−５／℃以上であって７．０×１０−５／℃が好ましく、さらに、０．９×１０−５／℃以上であって５．０×１０−５／℃が好ましい。多極磁石２３はスリンガ２４に圧入され、取り付けられるが、スリンガ２４は、一般的にステンレス鋼（ＪＩＳ  ＳＵＳ４３０）製であり、その線膨張係数は、１．０×１０−５／℃である。したがって、線膨張係数が０．５×１０−５／℃より小さい場合、または９×１０−５／℃より大きい場合には、高温または低温環境下においての寸法変化量の差が大きくなり、スリンガ２４と干渉して、破損する恐れがあるためである。
【００３１】
さらに、得られた多極磁石２３の板厚は、０．３〜５ｍｍが好ましく、さらに０．６〜３ｍｍが好ましい。０．３ｍｍよりも薄い場合、金型内への充填が困難となり、製造が困難となるからである。また、強度不足となる恐れもあるためである。一方、１０ｍｍよりも厚いと、成形性や取扱い性は向上するが、コストが増大となり、かつ、成形体内の密度ムラが生じやすくなるためである。したがって、０．３〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００３２】
このようにして多極磁石２３を得る。なお、このようにして得られた多極磁石２３を、上記したようにスリンガ２４に圧入して取り付け、磁気エンコーダ１６を得る。
【００３３】
次に、このようにして得られた多極磁石２３の構成について説明する。図５は、この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダ１６に含まれる多極磁石２３の断面の一部を拡大して示す概念図である。図５を参照して、多極磁石２３は、磁性粉４１の間に熱硬化性樹脂４２が介在するように構成されている。さらに、磁性粉４１の表面には、防食性を向上させるメッキ４４が施されている。また、多極磁石２３の表面４３付近においても、熱硬化性樹脂４２が存在している。これは、加熱圧縮時において、一時的に熱硬化性樹脂４２が溶融し、加圧された際に表面４３付近に染み出し、これが硬化したものであると推定できる。したがって、多極磁石２３の表面４３付近に、熱硬化性樹脂４２の被膜が形成されていると推定できる。このようにして、この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダに含まれる多極磁石２３が構成されていると推定する。
【００３４】
このような多極磁石２３は、多極磁石２３を構成する磁性粉４１の間に、防食性を有する熱硬化性樹脂４２を介在している。また、磁性粉４１の表面には、防食性を向上させるメッキ４４が施されている。さらに、多極磁石２３の表面４３付近は、防食性を有する熱硬化性樹脂４２の被膜が形成されていると推定される。そうすると、多極磁石２３の防食性を大きく向上させることができる。したがって、このような多極磁石２３を含む磁気エンコーダ１６は、防食性を大きく向上させることができる。
【００３５】
また、防食性を向上した磁気エンコーダ１６を含む転がり軸受１１は、破損の恐れが少ない。
【００３６】
実施例１として、以下の磁気エンコーダを製造した。希土類系磁性粉としてネオジウム鉄窒素系磁性粉を用意した。この表面にまず、無電解ニッケルメッキを施した。無電解ニッケルメッキは、ネオジウム鉄窒素系磁性粉に対して標準電極電位が大きい。その後、メッキが施された磁性粉の表面に、エポキシ樹脂粉末（東京ペイント（株）製：パウゼットＥＰ）を、メカノケミカル法で被覆した。この磁性粉を１７０℃で加熱圧縮成形して、最終的な多極磁石の形状とした成形体を得た。この多極磁石をスリンガに圧入して、磁気エンコーダを得た。
【００３７】
この磁気エンコーダを用いて、中性塩水噴霧試験を行い、防食性を評価した。試験に関しては、ＪＩＳ  Ｈ−８５０２の中性塩水噴霧試験に準じた試験機の中に、磁気エンコーダを吊るして、評価した。試験時間７２０時間後、磁気エンコーダの表面に発錆なきことを確認し、合格とした。
【００３８】
実施例２として、以下の磁気エンコーダを製造した。希土類系磁性粉としてネオジウム鉄窒素系磁性粉を用意した。この表面にまず、錫メッキを施した。錫メッキは、ネオジウム鉄窒素系磁性粉に対して標準電極電位が大きい。その後、メッキが施された磁性粉の表面に、エポキシ樹脂粉末（東京ペイント（株）製：パウゼットＥＰ）を、メカノケミカル法で被覆した。この磁性粉を１７０℃で加熱圧縮成形して、最終的な多極磁石の形状とした成形体を得た。この多極磁石をスリンガに圧入して、磁気エンコーダを得た。
【００３９】
この磁気エンコーダを用いて、実施例１と同様に中性塩水噴霧試験を行い、防食性を評価した。試験に関しては、ＪＩＳ  Ｈ−８５０２の中性塩水噴霧試験に準じた試験機の中に、磁気エンコーダを吊るして、評価した。試験時間７２０時間後、磁気エンコーダの表面に発錆なきことを確認し、合格とした。
【００４０】
なお、上記の実施の形態においては、磁性粉を加熱圧縮成形、すなわち、加熱と圧縮成形を同時に行うことにより、多極磁石を得ることにしたが、これに限らず、予め圧縮成形において多極磁石の形状を形成しておき、後の加熱工程で改めて熱硬化性樹脂を加熱硬化させることにしてもよい。
【００４１】
また、上記の実施の形態において、錫メッキした磁性粉に対して犠牲防食効果を有する金属粉を混合し、これを加熱圧縮成形することにより、多極磁石を構成することにしてもよい。こうすることにより、犠牲防食効果を有する金属粉によって、さらに防食性を向上させることができる。なお、希土類系磁性粉に対して犠牲防食効果を有する金属粉として、ニッケル、銅、錫等が挙げられる。
【００４２】
また、スリンガの形状は、断面が略Ｌ字状、または略Ｚ字状であってもよい。さらに円筒部が周方向に連なっていなくてもよいし、部分的に切り欠きが設けられた舌片状であってもよい。
【００４３】
なお、上記の実施の形態においては、転動体として玉を使用した場合について説明したが、転動体として、円筒ころや針状ころ、棒状ころ等のころを使用した場合についても適用される。また、シールを含まないタイプの転がり軸受や、外輪、内輪等の軌道輪を含む転がり軸受についても適用される。
【００４４】
また、上記した磁気エンコーダは、転がり軸受に含まれることにしたが、これに限らず、滑り軸受に含まれることにしてもよい。さらに、回転軸等に限らず、他の回転部材の回転数等を検出する際にも適用され、検出センサと共に、回転部材の回転数等を検出する回転検出装置を構成することにしてもよい。
【００４５】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明に係る磁気エンコーダは、自動車用の転がり軸受等、防食性が要求される場合に、有効に利用される。
【００４７】
この発明に係る転がり軸受は、防食性が大きく向上された磁気エンコーダを含むため、自動車用等、泥水や塩水に曝される使用環境下において、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダを示す斜視図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る転がり軸受の一部を示す断面図である。
【図３】多極磁石の構成を示す概念図である。
【図４】多極磁石を製造する際の代表的な製造工程を示すフローチャートである。
【図５】多極磁石の断面の一部を拡大して示す概念図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１  転がり軸受、１２  玉、１３  内方部材、１４  外方部材、１５  保持器、１６  磁気エンコーダ、１７  シール、１８ａ，１８ｂ  軌道面、１９  内部、２１  回転検出装置、２２  回転センサ、２３  多極磁石、２４  スリンガ、２５  検出部、２６  ＰＣＤ、２７ａ  Ｎ極、２７ｂ  Ｓ極、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  リップ部、２９ａ、円筒部、２９ｂ  側部、２９ｃ  外径部、３０  端部、３１  芯金、３２  弾性部材、４１  磁性粉、４２  熱硬化性樹脂、４３  表面、４４  メッキ。
【図１】
2008058190.tif 000003
【図２】
2008058190.tif 000004
【図３】
2008058190.tif 000005
【図４】
2008058190.tif 000006
【図５】
2008058190.tif 000007