(57)【要約】【課題】破損の恐れを低減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。ここで、多極磁石２３は、磁性粉と非磁性金属粉とを混合した混合粉を焼結させた焼結体に、ゴムを含浸させたものである。こうすることにより、多極磁石２３を構成する焼結体の内部に、ゴムを介在させることができる。そうすると、焼結体内部の結着性を良好にすることができ、かつ、焼結体にある程度の弾性を付与することができる。したがって、多極磁石２３の圧入時における磁気エンコーダ１６の破損の恐れを低減することができる。【選択図】図１
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【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、磁性粉と非磁性金属粉とを混合した混合粉を焼結させた焼結体に、ゴムを含浸させたものである、磁気エンコーダ。
【請求項２】
前記ゴムは、液状ゴムである、請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項３】
前記液状ゴムは、液状イソプレン、液状ブチルゴム、液状ＳＢＲ、液状ＮＢＲ、液状ポリクロロプレン、液状ポリサルファイド、液状ポリイソブチレン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２に記載の磁気エンコーダ。
【請求項４】
請求項１〜３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２００４−３７４４１号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１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２００４−３７４４１号公報（図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１によると、磁気エンコーダに含まれる多極磁石は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体から構成されている。多極磁石を構成する焼結体は、例えば、錫粉のような非磁性の金属粉が、金属製のバインダとなって焼結体を形成している。このような焼結体は脆く、軸受に圧入する際に、焼結体部分が破損する恐れがある。このような磁気エンコーダを含む転がり軸受は、生産性の向上を図ることができない。
【０００４】
この発明の目的は、破損の恐れを低減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、生産性を向上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。ここで、多極磁石は、磁性粉と非磁性金属粉とを混合した混合粉を焼結させた焼結体に、ゴムを含浸させたものである。
【０００７】
このように構成することにより、多極磁石を構成する焼結体の内部に、ゴムを介在させることができる。そうすると、焼結体内部の結着性を良好にすることができ、かつ、焼結体にある程度の弾性を付与することができる。したがって、多極磁石の圧入時における磁気エンコーダの破損の恐れを低減することができる。また、このような磁気エンコーダは、使用環境により耐食性が要求される場合がある。ここで、含浸されたゴムは耐食性を有するため、磁気エンコーダの耐食性を向上させることもできる。
【０００８】
好ましくは、ゴムは、液状ゴムである。液状ゴムは、常温付近での流動性が良好であるため、容易に、焼結体の内部に含浸させることができる。なお、液状ゴムとは、常温で液状の合成ゴムをいい、一般に、分子量３０００程度以下のオリゴマーである。
【０００９】
さらに好ましくは、液状ゴムは、液状イソプレン、液状ブチルゴム、液状ＳＢＲ、液状ＮＢＲ、液状ポリクロロプレン、液状ポリサルファイド、液状ポリイソブチレンからなる群から選択される１以上の化合物を含む。このような化合物は、焼結体の内部に含浸させるのに、適当な流動性等を有するため、好適である。
【００１０】
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、圧入時における磁気エンコーダの破損の恐れを低減することができるため、生産性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、多極磁石を構成する焼結体の内部に、ゴムを介在させることができる。そうすると、焼結体内部の結着性を良好にすることができ、かつ、焼結体にある程度の弾性を付与することができる。したがって、圧入時における磁気エンコーダの破損の恐れを低減することができる。
【００１２】
また、このような転がり軸受は、圧入時における磁気エンコーダの破損の恐れを低減することができるため、生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
ここで、磁気エンコーダ１６を構成する多極磁石２３は、磁性粉と非磁性金属粉とを混合した混合物を焼結した焼結体に、ゴムを含浸したものである。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
非磁性金属粉としては、錫、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガン等の粉体や非磁性のステンレス系金属粉等が挙げられる。これらは、いずれか単独、または２以上の原料から構成されるものであってもよい。このような金属粉は、希土類系磁性粉に対して犠牲防食効果を有するため、好適である。
【００２３】
上記した磁性粉および非磁性金属粉は、所定の割合で混合された後、金型に流し込まれ、所定の形状となるようにプレス等によって圧縮成形される（図４（Ａ））。なお、この混合工程において、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。
【００２４】
ここで、上記した磁性粉または非磁性金属粉の平均粒径は、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。
【００２５】
また、全体の体積に対する非磁性金属粉の体積配合率は、１体積％以上であって９０体積％以下であることが好ましく、さらに、５体積％以上であって８５体積％以下であることが好ましく、さらに、１０体積％以上であって８０体積％以下であることが好ましい。１体積％よりも少ないと、焼結体を得た場合に、脆くなってしまう恐れがあるためである。また、９０体積％よりも多いと、磁力が小さくなり、磁力を検出する際のセンシングが困難となる恐れがあるためである。
【００２６】
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、焼結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。
【００２７】
その後、得られた成形体を、電気炉、真空炉、プッシャー炉、イナート炉等によって昇温し、加熱して焼結する（図４（Ｂ））。このようにして焼結体を得る。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
このようにして得られた焼結体に、液状ゴムを含浸する（図４（Ｃ））。具体的には、含浸は、例えば、液状ゴムの流動性が良好になる程度に焼結体およびゴムを昇温し、適当に昇圧しながら、外部側に開口した空孔部分から含浸させる。なお、この際に、硫黄等の加硫剤も含浸させる。液状ゴムを焼結体に含浸させた後、所定の温度で熱して加硫させる。
【００３１】
含浸されたゴムにより防食性は向上するが、最後に、防食を十分なものとするため、含浸された焼結体に防錆処理を行う（図４（Ｄ））。この場合、クリヤー系の高防食性塗料を焼結体に塗布することにより、防食性をさらに向上させることができる。クリヤー系の高防食性塗料としては、変性エポキシ塗料、変性エポキシフェノール硬化タイプ塗料、エポキシメラミン系塗料、アクリル系塗料等が挙げられる。特に、変性エポキシフェノール硬化系およびエポキシメラミン系のクリヤー系塗料が好ましい。このようなクリヤー系塗料は、洗浄等した焼結体にディッピング（浸漬）や吹き付け等を行うことにより塗布することができる。このような塗料の膜厚は、０．５μｍ以上であることが好ましい。０．５μｍよりも薄いと、錆の発生を防止することができない恐れがあるためである。
【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を構成する焼結体には、粒界４１と共に、空孔４２が存在する。この空孔４２にゴム４３を含浸させている。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１６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を構成する焼結体の内部に、弾性を有するゴムを介在させている。そうすると、焼結体にある程度の弾性を付与することができる。また、空孔４２内にゴム４３を含浸させているため、焼結体内部の結着性を良好にすることができる。したがって、多極磁石２３をスリンガ２４に圧入する際に、若干の弾性変形等を利用して圧入することができる。また、結着性が良好となるため、焼結体内部で破損する恐れは少なくなる。その結果、多極磁石２３の圧入時における磁気エンコーダ１６の破損の恐れを低減することができる。
【００３５】
さらに、上記した磁気エンコーダ１６を含む転がり軸受１１は、耐食性が要求される場合が多い。ここで、ゴムは、耐食性を有するため、このようなゴムを介在させた多極磁石２３は、耐食性を向上させることができる。従って、磁気エンコーダ１６の長寿命を図ることができる。
【００３６】
また、このような磁気エンコーダ１６を含む転がり軸受１１についても、磁気エンコーダ１６の破損の恐れが低減されているため、生産性の向上を図ることができる。
【００３７】
ここで、液状ゴムとしては、液状イソプレン、液状ブチルゴム、液状ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）、液状ＮＢＲ（ニトリルゴム）、液状ポリクロロプレン、液状ポリサルファイド、液状ポリイソブチレンからなる群から選択される１以上の化合物を含むことが好ましい。このような液状ゴムは、常温での流動性等が良好であるため、好適である。なお、耐油性の観点から、液状ＮＢＲや液状ポリクロロプレンがさらに好ましい。
【００３８】
具体的には、液状ゴムとして、Ｈｙｃａｒ  ＣＴＢＮ（宇部興産（株）製）に硫黄を１部添加混合したものを使用する。これを上記した製造方法で得られた焼結体に、１００〜２００Ｐａの圧力で真空含浸する。次に、１６０℃で２０分加硫し、多極磁石２３の最終成形体を得る。
【００３９】
なお、上記したゴムは、液状ゴムではなく、他のゴムであってもよい。この場合、使用するゴムに合わせて、含浸する条件等を変更して含浸させる。
【００４０】
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形状であってもよい。
【００４１】
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。
【００４２】
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る。
【００４３】
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】
【００４４】
この発明に係る磁気エンコーダは、スリンガへの圧入時における多極磁石の破損の恐れが低減されているため、良好な生産性が要求される磁気エンコーダとして、有効に利用される。
【００４５】
この発明に係る転がり軸受は、破損の恐れを低減した磁気エンコーダを含むため、良好な生産性が要求される場合に、有効に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【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】液状ゴムが含浸された焼結体の断面の一部を拡大して示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
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  粒界、４２  空孔、４３  ゴム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008058188.tif 000005
【図４】
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【図５】
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