(57)【要約】【課題】  信頼性の高い磁気エンコーダ及び当該磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットを提供する。【解決手段】  磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニット１０は、外輪１１と内輪１２との環状隙間の開口端部に、密封装置１５を構成するシール部材２０とスリンガ４０とを有し、さらに、スリンガ４０を磁石３０の固定部材とした磁気エンコーダ１６を有している。そして、磁石３０とスリンガ４０とは一液型エポキシ系接着剤により互いに接合されている。【選択図】        図１
2005321307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状に成形され且つ円周方向に多極に着磁された磁石と、
前記磁石を接着され且つ回転体に固定される固定部材と、
を備え、
前記磁石と前記固定部材とが一液型エポキシ系接着剤にて接合されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項２】
前記一液型エポキシ系接着剤が、熱硬化後状態において０．０２〜５ＧＰａの曲げ弾性率、あるいはデュロメータＤスケールで４０〜９０の硬度を有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気エンコーダ。
【請求項３】
前記磁石が、磁性粉と該磁性粉のバインダとして熱可塑性樹脂とを含有し、前記磁性粉を６０〜８０体積％含有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気エンコーダ。
【請求項４】
固定輪と、回転輪と、前記固定輪と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、前記回転輪と同心に配置され且つ前記回転輪に支持された磁気エンコーダと、前記磁気エンコーダにより形成された磁場を検出するセンサと、を備える磁気エンコーダ付き転がり軸受ユニットであって、前記磁気エンコーダが請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁気エンコーダであることを特徴とする磁気エンコーダ付き転がり軸受ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転速度の検出に用いられる磁気エンコーダ及び当該磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のスキッド（車輪が略停止状態で滑る現象）を防止するためのアンチスキッド、又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（発進や加速時に生じやすい駆動輪の不要な空転の制御）などに用いられる磁気エンコーダ付き転がり軸受ユニットとしては、Ｎ極とＳ極とを円周方向に交互に着磁された円環状のエンコーダと、該エンコーダの近傍における磁場の変化を検出するセンサとを有し、車輪を支持する軸受を密封するための密封装置に前記エンコーダを併設して配置することにより車輪の回転と共に前記エンコーダを回転せしめ、車輪の回転に同期した磁場変化を前記センサにより検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に開示されている磁気エンコーダ付き転がり軸受ユニットは、図９に示すように、外輪１ａに取り付けられたシール部材２と、内輪１ｂに嵌合されたスリンガ３と、スリンガ３の外側面に取り付けられて磁気パルスを発生するエンコーダ４と、エンコーダ４に近接して配置されて磁気パルスを検出するセンサ５とから構成されている。
【０００４】
一般に、エンコーダ４にはゴムあるいは樹脂等の弾性素材に磁性粉を混入せしめた弾性磁性材料から形成された所謂ゴム磁石が用いられ、型内で接着剤を塗布されたスリンガ３のフランジ部３ａへプレス造形されることで、接合されている。磁気エンコーダは過酷な温度環境下（−４０℃〜１２０℃）において使用されるためゴム磁石と固定部材との間に熱伸張差が生じるが、ゴム磁石の弾性により熱伸張差が吸収されて、ゴム磁石の固定部材に対する固着性が維持される。これにより、ゴム磁石がスリンガ３（固定部材）から剥離して脱落することが防止される。
【０００５】
また、ゴム磁石を形成する弾性磁性材料としては磁性粉にフェライトを含有したニトリルゴムが用いられており、含有される磁性粉はロールで練られることで機械的に配向された状態になっている。
【特許文献１】特開２００１−２５５３３７号公報（第２〜３頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、車輪の回転数をより正確に検出するために、磁気エンコーダの磁石部を円周方向にさらに多極化する傾向にある。しかしながら、従来の機械配向法によるフェライトを含有するゴム磁石では、一極あたりの磁束密度が小さくなり、回転数を精度よく検出するためにはセンサと磁石との隙間（即ち、エアギャップ）を小さくする必要あるために組み立てが困難となる虞があり、よって磁石の磁気特性を向上させる必要があった。
【０００７】
しかし、磁気特性を向上させるために磁性粉の混入量を多くした場合、ゴム磁石の弾性および耐衝撃性が低下して熱伸張差の吸収作用が損なわれるので、ゴム磁石がスリンガから剥離して脱落する虞があった。
【０００８】
また、磁気エンコーダは、自動車の車輪用軸受に使用されることで、１２０℃程度の高温環境や−４０℃程度の低温環境に晒され、また、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。それによって、磁石部を構成するゴム磁石のゴム自体やスリンガとの間に介在する接着剤（一般的には、加硫接着剤として最も多く使用されているフェノール系接着剤）がダメージを受け、ゴム磁石の硬化・軟化・膨潤、あるいは接着剤の変質・熱劣化等が起き、最悪の場合、ゴム磁石とスリンガとが剥離する可能性があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、磁石が固定部材から脱落することを確実に防止すると共に、優れた磁気特性により回転体の回転速度を高精度に検出することができる、信頼性の高い磁気エンコーダ及び当該磁気エンコーダを備えた転がり軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁気エンコーダは下記の（１）〜（３）を特徴としている。
【００１１】
（１）  円環状に成形され且つ円周方向に多極に着磁された磁石と、前記磁石を接着され且つ回転体に固定される固定部材と、を備え、前記磁石と前記固定部材とが一液型エポキシ系接着剤にて接合されていること。
【００１２】
（２）  上記（１）に記載の磁気エンコーダであって、
前記一液型エポキシ系接着剤が、熱硬化状態において０．０２〜５ＧＰａの曲げ弾性率、あるいはデュロメータＤスケールで４０〜９０の硬度を有していること。
【００１３】
（３）  上記（１）または（２）に記載の磁気エンコーダであって、
前記磁石が、磁性粉と該磁性粉のバインダとして熱可塑性樹脂とを含有し、前記磁性粉を６０〜８０体積％含有していること。
【００１４】
また、上記目的を達成するために本発明に係る磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットは下記の（４）を特徴としている。
【００１５】
（４）  固定輪と、回転輪と、前記固定輪と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、前記回転輪と同心に配置され且つ前記回転輪に支持された磁気エンコーダと、前記磁気エンコーダにより形成された磁場を検出するセンサと、を備える磁気エンコーダ付き転がり軸受ユニットであって、前記磁気エンコーダが上記（１）から（３）のいずれかに記載の磁気エンコーダであること。
【００１６】
上記した構成の磁気エンコーダによれば、磁気エンコーダの磁石と、固定部材と、を接着性及び耐薬品性に非常に優れた一液型エポキシ系接着剤で強固に接着して接合するようにしたので、高温環境、低温環境、高温低温間での繰り返しの熱衝撃、グリースやオイル等の各種薬剤による接着部の劣化を抑制し、磁石と固定部材との剥離を防止することができる。
【００１７】
本発明で用い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１００℃以上の熱を加えることによってはじめて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良い。
【００１８】
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などの点から好ましい。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などの点から好ましい。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と共に強度が弱くなるなどの傾向が生じ、一方、分子中に含まれるエポキシ基の数が多すぎると、樹脂組成物の粘度が高くなると共に硬化収縮が大きくなるなどの傾向が生じるためである。
【００１９】
また、前記エポキシ樹脂の数平均分子量は、２００〜５５００、特に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と共に耐湿性が小さくなるなどの傾向が生じ、一方、数平均分子量が大きすぎると、樹脂組成物の粘度が高くなると共に作業性調整のために反応性希釈剤の使用が多くなるなどの傾向が生じるためである。
【００２０】
さらに、前記エポキシ樹脂のエポキシ当量は、１００〜２８００、特に１００〜５００が、硬化剤の配合量が適正範囲になるなどの点から好ましい。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ると共に硬化物の物性が悪くなるなどの傾向が生じ、一方、エポキシ当量が大きすぎると、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などの傾向が生じるためである。
【００２１】
前記エポキシ樹脂としては、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などが挙げられる。このうち、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などが、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
芳香族アミンとしては、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、等を例示することができる。
【００２５】
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熱衝撃性に優れ、好適である。
【００２６】
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一方でやや脆弱な傾向があるが、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を例示することができる。
【００２７】
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た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。
【００２８】
潜在性硬化剤としては、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を例示することができる。このうち、７，１１−オクタデカジエン−１，１８−ジカルボヒドラジドは、硬化剤として使用することで、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熱衝撃性に優れ、好適である。
【００２９】
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、反応性希釈剤を添加することで硬化物に適度な可撓性を付与することができる。ただし、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の重量に対して、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下の割合で添加される。
【００３０】
前記硬化促進剤としては、常温では硬化反応を促進させせずに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）：
Ｒ３［ＣＯＯ−ＣＨ（ＯＲ２）−ＣＨ３］ｎ      （Ｉ）
（式中、Ｒ３は炭素数２〜１０個で、窒素原子、酸素原子などの１種以上が含まれていてもよいｎ価の炭化水素基、Ｒ２は炭素数１〜６個で、窒素原子、酸素原子などの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。その具体例を化１に示す。
【００３１】
【化１】
2005321307.tif 000003
【００３２】
他の具体例としては、Ｒ３が２価のフェニル基でＲ２がプロピル基の化合物、Ｒ３が３価のフェニル基でＲ２がプロピル基の化合物、Ｒ３が４価のフェニル基でＲ２がプロピル基の化合物などが挙げられる。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良い。このうち、化１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。
【００３３】
また、上記した化合物以外に、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。
【００３４】
また、硬化促進剤として、エポキシ基と反応して開環反応を引き起こすような活性水素を有する化合物である、例えばアジピン酸等のカルボン酸類を使用してもよい。硬化促進剤として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重量％、より好ましくは２０〜３０重量％である。添加量が１０重量％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重量％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て好ましくない。尚、アジピン酸は、ポリアミド樹脂の出発原料でもあるので、磁性粉のバインダをポリアミド１２、ポリアミド６などのポリアミド系樹脂とした場合、バインダ材料自体に極微量残存するモノマーやオリゴマー成分との反応性も有し、アジピン酸を含有する接着剤組成とすることで、より強固な接着が可能である。
【００３５】
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などを添加しても良い。
【００３６】
上記したアミン類等も含めて、上記の開環反応で生成したＯＨ基は、被着材である金属表面の水酸基と水素結合を作り、また、バインダ材料であるナイロンのアミド結合等に作用して強固な接着状態を保つことができる。
【００３７】
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。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、酸化チタンなど挙げられる。
【００３８】
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。
【００３９】
以上説明した一液型接着剤は、常温ではほとんど硬化反応進が行せず、例えば１００℃以上の熱を加えることによってはじめて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。
【００４０】
そして、前記一液型接着剤は、熱硬化後において、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の範囲であり、あるいは硬度（デュロメータＤスケール；ＨＤＤ）が４０〜９０、より好ましくは６０〜８５の範囲であることが好ましい。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過ぎて自動車等の走行時の振動によって変形しやすく、それにより磁石部が動き易いため、回転数の検出精度が低下する虞があり好ましくない。一方、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、接着剤自体が硬すぎて、磁気エンコーダの磁石と固定部材との熱伸縮差（即ち、両者の線膨張係数の差による伸縮量の差）を吸収するように変形するのは難しく、最悪の場合、磁石に亀裂等が発生する虞があり好ましくない。本発明の一液型エポキシ系接着剤は、自動車での使用を前提とすると耐熱衝撃性が求められ、硬化状態で可撓性（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。
【００４１】
上記した構成の磁気エンコーダによれば、磁気エンコーダの磁石を、磁性粉と該磁性粉のバインダとして熱可塑性樹脂とを含み、前記磁性粉を６０〜８０体積％含有した磁性材料から形成するようにしており、磁石を磁場中で射出成形して磁石に含有される磁性粉を磁場配向させることができる。一般に磁場配向は機械配向に比べ磁性粉の配向度を高くすることができ、よって、磁石の磁気特性を向上させることができる。
【００４２】
上記の磁性材料としては、異方性用の磁性粉を６０〜８０体積％含有し、熱可塑性樹脂をバインダとした異方性磁石コンパウンドを好適に用いることができる。磁性粉としては、ストロンチウムフェライトやバリウムフェライト等のフェライト、ネオジウム−鉄−ボロン、サマリウム−コバルト、サマリウム−鉄等の希土類磁性粉を用いることができ、更にフェライトの磁気特性を向上させるためにランタンとコバルト等を混入させたものであってもよい。磁性粉の含有量が６０体積％未満の場合は、磁気特性が劣ると共に、細かいピッチで円周方向に多極磁化させるのが困難になり好ましくない。一方、磁性粉の含有量が８０体積％を越える場合は、バインダ量が少なくなりすぎて、磁石全体の強度が低くなると同時に、成形が困難になり、実用性が低下するので好ましくない。
【００４３】
バインダとしては、射出成形可能な熱可塑性樹脂を好適に用いることができ、例えばポリアミド６、ポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等を用いることができる。尚、エンコーダに融雪剤として使用される塩化カルシウムが水と一緒にかかる可能性があるので、吸水性の乏しいポリアミド１２、ポリアミド６１２、ポリアミド１１、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）をバインダとするのがより好ましい。
【００４４】
そして、本発明に係る磁気エンコーダにおいては、上述した磁性材料を円環状に形成し、厚み方向に磁区配向（アキシャル異方性）した磁石が好ましく、該磁石の磁気特性としては最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）で１．３〜１５ＭＧＯｅ、より好ましくは１．８〜１２ＭＧＯｅの範囲とされる。最大エネルギー積が１．３ＭＧＯｅ未満の場合は、磁気特性が低すぎるため、高精度に回転数を検知するためには磁石とセンサとの距離をかなり接近させて配置する必要があり、従来のフェライト含有ゴム磁石と大差が無く、性能向上が望めない。一方、最大エネルギー積が１５ＭＧＯｅを越える場合は、過剰な磁気特性を有すると共に、比較的安価なフェライトを中心とした組成では達成不可能であり、ネオジウム−鉄−ボロン等の希土類磁性粉を多量に配合する必要があるので、非常に高価で、尚且つ成形性も悪く実用性が低い。
【００４５】
また、磁性粉として希土類系磁性粉を使用した場合には、フェライト系磁性粉に比べて耐酸化性が低いので、長期間に渡って安定した磁気特性を維持させるために磁石表面に表面処理層を設けてもよい。表面処理層としては、例えば電気ニッケルメッキあるいは無電解ニッケルメッキ、エポキシ樹脂塗膜、シリコン樹脂塗膜、フッ素樹脂塗膜等を用いることができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、磁気エンコーダの磁石と、固定部材と、を接着性及び耐薬品性に非常に優れた一液型エポキシ系接着剤で強固に接着して接合するようにしたので、高温環境、低温環境、高温低温間での繰り返しの熱衝撃、グリースやオイル等の各種薬剤による接着部の劣化を抑制し、磁石と固定部材との剥離を防止することができる。
また、磁気エンコーダの磁石を、磁性粉と該磁性粉のバインダとして熱可塑性樹脂とを含み且つ磁性粉を６０〜８０体積％含有する磁性材料から形成するようにしたので、磁石の機械的強度を維持しつつ磁気特性を向上させることができ、回転体の回転速度を高精度に検出することができる。
これにより、磁気エンコーダ及び当該磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る第１実施形態である磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットの断面図、図２は図１における要部拡大断面図、図３は図１における磁気エンコーダの磁石の好適な成形方法を説明するための模式図、図４は図１における磁気エンコーダの磁石の着磁パターンを示す模式図、図５は図１における磁気エンコーダの変形例を示す断面図、図６は図５における磁気エンコーダの平面図、図７は本発明に係る第２実施形態である磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットの断面図である。
【００４８】
（第１実施形態）
図１および図２に示すように、本発明に係る第１実施形態である磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニット１０は、外輪１１と、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、前記環状隙間の開口端部に配設された密封装置１５と、磁気エンコーダ１６と、センサ１７とを備えている。
【００４９】
密封装置１５は、外輪１１の内周面に装着されたシール部材２０と、シール部材２０よりも軸受外方に配置され且つ内輪１２の外周面に固定されたスリンガ４０とを有しており、シール部材２０とスリンガ４０とによって前記環状隙間の開口端部を塞ぎ、埃等の異物が軸受内部に進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漏洩することを防止している。そして、磁気エンコーダ１６は、磁石３０と、スリンガ４０と、から構成されており、磁石３０はスリンガ４０を固定部材として回転体である内輪１２に固定されている。
【００５０】
スリンガ４０は磁性金属材料を断面Ｌ字形の円環状に形成したものであり、内輪１２の外周面に外嵌する略円筒状の嵌合部４１と、嵌合部４１の片側端部から半径方向に展開した鍔状のフランジ部４２と、を有している。フランジ部４２の軸受外方に面する端面（以後、接合面と称する。）４２ａには、内輪１２の回転に同期して近傍の磁場（例えば、磁束密度）を変化させる磁石３０が接合されている。尚、磁性金属材料としては、使用環境を考慮して、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）が好ましく、磁石３０の固定部材であるスリンガ４０を磁性金属材料から形成することにより、磁石３０の磁気特性が低下することを防止することができる。これにより、磁気エンコーダ１６による内輪１２の回転数の検出精度を向上させることができる。
【００５１】
シール部材２０は、断面略Ｌ字形の円環状に形成された芯金２１により、同じく断面略Ｌ字形の円環状に形成されたシールリップ２２を補強して構成されており、外輪１１に内嵌して装着されている。シールリップ２２の先端部は複数の摺接部に分岐しており、各摺接部は、スリンガ４０のフランジ部４２の軸受内方に面する端面、または嵌合部４１の外周面に、全周に亙ってそれぞれ摺接している。これにより高い密封力を得ている。
【００５２】
磁石３０は、磁性粉を６０〜８０体積％含有し且つ該磁性体粉のバインダとして熱可塑性樹脂を含有した磁性材料から形成されており、軸方向（厚み方向）に磁場をかけた状態で断面略矩形の円環状に射出成形されてアキシャル異方性とされている。
【００５３】
尚、磁石３０は、内径厚み部から溶融した射出材料（磁性材料）が同時に金型中に高圧で流れ込み金型中で急冷され固形化する、所謂ディスクゲート方式の射出成形により成形されることが好ましい。
【００５４】
図３に示すように、磁石３０は、可動側型板５１と、コア５２と、固定側型板５３と、スプル用エジェクタピン５４ａと、エジェクタピン５４ｂとを有する射出成形機を用いて成形される。可動側型板５１は、射出成形機のノズルが接続されて溶融した磁石材料を注入されるノズル口５５が上側面中央部に形成されおり、ノズル口５５に連続して断面略円形状のスプル５６が下側面まで貫通して形成されている。スプル５６は射出成形機の前記ノズルからランナ５７に至る磁石材料の流入経路であり、ノズル口５５よりもランナ５７側を大径としたテーパ状に形成されている。これにより、スプル５６で固化した磁性材料（成形体）を抜き易くしている。
【００５５】
ランナ５７はスプル５６からゲート５８に至る樹脂の流入経路であり、固定側型板５３に設けられた略円盤状の凹部と、可動側型板５１の下側面とにより画成された空間である。また、ランナ５７の底面中央部には、成形体の取り出し方向に対してストッパとなる逆テーパ状のスプルロックが設けられており、射出成形後、可動側型板５１を取り外す際に可動側型板５１と成形体とをスムーズに分離することができる。そして、スプルロックの下方にはスプル用エジェクタピン５４ａが設けられており、成形体を下方から突き上げて成形体を固定側型板５３から分離する。
【００５６】
ゲート５８は磁性材料がランナ５７からキャビティ５９に流入する流入口であり、キャビティ５９は磁石３０の形状を成形するための空間である。キャビティ５９は、コア５２に設けられた磁石３０の形状に対応した円環状の凹部と、固定側型板５３の周面と、可動側型板５１の下側面とにより画成された空間である。またキャビティ５９の底面には周方向に複数のエジェクタピン５４ｂが設けられており、射出成形後、エンコーダ３０を下方から突き上げて磁石３０をコア５２から分離する。ゲート５８は、ランナ５７とキャビティ５９とを連通させるように、ランナ５７の外周部とキャビティ５９の内周部とを全周に亙って接続する円環状の空間であって、所謂ディスクゲートである。
【００５７】
磁石３０は、上述の射出成形機において、溶融した磁性材料がノズル口５５からスプル５６を経てランナ５７に流入し、ディスクゲート５８から高圧でキャビティ５９に射出され、そして、急冷されて固化することにより成形されている。ディスクゲート５８から高圧で射出された磁性材料は、キャビティ５９の内周部から放射円状に広がって均一にキャビティ５９内に充填されるため、溶融した磁性材料同士が衝突してウェルド部が発生することも無く、磁性材料中に含有された燐片状（板状結晶）の各磁性粉が、面の法線方向（即ち、磁化容易方向）を磁石３０の厚み方向と平行に整列させて配向されている。特に、センサによって走査される半径方向中央部は配向度が高く、さらに、前記厚み方向に磁場をかけた状態で射出成形を行うことにより、磁石材料中の磁性粉をより完全に配向させることができる。そして、磁石３０は、金型中での固化時に逆磁界をかけて脱磁されてから取り出される。尚、磁場成形を行っても、ゲートをディスクゲート以外の、例えばピンゲートとした場合には、徐々に固化に向かって磁性材料の粘度が上がって行く過程で、ウェルド部における配向を完全に異方化するのは困難であり、よって、磁気特性が低下すると共に、長期間の使用によって機械的強度に劣るウェルド部に亀裂等が発生する可能性があり好ましくない。
【００５８】
その後、磁石３０は、一液型エポキシ系接着剤により、スリンガ４０のフランジ部４２の接合面４２ａに接着接合される。接着に際して、接着剤を完全に熱硬化させるために、恒温槽等で一定温度、一定時間加熱される。場合によっては、工程中で高周波加熱で仮接着後、更に二次加熱して完全に硬化させるようにしてもよい。
【００５９】
図４に示すように、磁石３０は、スリンガ４０と接着された後、着磁ヨークを用いて、円周方向に等間隔にＮ極とＳ極とを交互に（即ち、多極に）着磁される。その極数は、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よく検出することが難しくなる。一方、極数が１３０極を越える場合は、各ピッチが少なくなりすぎて、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。
【００６０】
内輪１２が一回転する間に、磁石３０近傍の一点における磁束密度は、磁石３０の極数に対応したピーク数を有して周期的に変化する。そして、磁石３０の軸受外方に面する端面に対向して配置されたセンサ１７により磁束密度の変化を検出して内輪１２の回転数を検出する。
【００６１】
上述した転がり軸受１０によれば、磁石３０の固定部材をスリンガ４０として磁気エンコーダ１６を構成したので、密封装置１５と磁気エンコーダ１６とでスリンガ４０を共有することができ、別途固定部材を設ける必要がなく、転がり軸受の部品点数を削減すると共に、転がり軸受の組み立ても容易とすることができる。
【００６２】
尚、図５および図６に示すように、スリンガ４０のフランジ部４２の外周縁部に複数の係止爪４３を設け、一液型エポキシ系接着剤により磁石３０をフランジ部４２の接合面４２ａに接着した後に、係止爪４３を磁石３０側に折り曲げて加締めるようにしてもよい。これにより、磁石３０とスリンガ４０とは機械的にも接合されるので、磁石３０がスリンガ４０から脱落することを一層確実に防止することができ、磁気エンコーダ１６の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
次に、図７を参照して、本発明に係る第２実施形態である磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニット１００ａを説明する。尚、上述した第１実施形態と共通する構成部分の説明は同一符号を付すことで簡略化あるいは省略する。
【００６４】
図７に示すように、磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニット１００ａは、ハブ１０７の取付フランジ１１２に複数のボルト１０８により固定された不図示の駆動輪を回転自在に支持するハブユニットであり、ハブ１０７の取付フランジ１１２とは他方の端部は不図示の駆動装置に接続されている。固定輪である外輪部材１０５の内周面には、互いに平行な２列の外輪軌道１１０ａ，１１０ｂが形成されており、また、回転輪であるハブ１０７及び内輪部材１０６の外周面には、外輪軌道１１０ａ，１１０ｂにそれぞれ対向する内輪軌道１１４ａ，１１４ｂが形成されている。外輪軌道１１０ａと内輪軌道１１４ａとの隙間および外輪軌道１１０ｂと内輪軌道１１４ｂとの隙間には、保持器１１８によって円周方向に等間隔に保持された複数の転動体１１７がそれぞれ転動自在に配置されている。
【００６５】
外輪１０５の内周面と内輪部材１０６との間に環状隙間において、転動体１１７に関して車輪側とは反対側（即ち、車体側）の開口端部には、上述の密封装置１５が組み付けられており、密封装置１５のスリンガ４０を磁石３０の固定部材とした上述の磁気エンコーダ１６が設けられている。磁石３０の軸受外方に面する軸方向端面に対向してセンサ１０９が配置されており、センサ１０９により磁場方向の変化を検出することにより車輪の回転数を検出している。
【００６６】
尚、従動輪側に適用した場合のハブユニット１００ｂにおいては、図８に示すように、磁気エンコーダ１６が設けられた前記開口端部（車両側の開口端部）は、外輪部材１０５に内嵌したハブキャップ１２５により密封されるので、スリンガ４０に摺接するシール部材２０を別途設ける必要はなく、単独で使用されるスリンガ４０を磁石３０の固定部材としてもよい。さらには、前記開口端部がハブキャップ１２５により密封されるので、遠心力により油やごみを飛ばし且つポンプの作用をして油の流出とごみの侵入を防ぐというスリンガの機能を必ずしも必要とせず、よって、磁石３０の固定部材は、上述した各実施形態と同様な構造を有するものであればよく、スリンガ４０に限定されるものではない。
【００６７】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【実施例】
【００６８】
次に、本発明に基づいて製作した磁気エンコーダを説明する。
【００６９】
磁気エンコーダの磁石と固定部材との接合に用いる接着剤の違いによる接着力の比較試験を行った。実施例１〜２および比較例１〜２に用いた接着剤の組成、および各実施例、比較例に用いた磁性材料を以下に示す。
【００７０】
（実施例１）
一液型エポキシ系接着剤（可撓性）：味の素ファインテクノ（株）プレーンセットＡＥ−４０Ｌ。
硬化物物性値：ヤング率３０ＭＰａ（０．０３ＧＰａ）、硬さ６０ＨＤＤ
組成：
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂                                      ３２％
シリカ                                                                ８％
アジピン酸（硬化促進剤）                                            ２５％
ポリアミド系硬化剤                                              ３１．６％
３-(３’,４’-ジクロロフェニル)-１,１-ジメチル尿素（硬化促進剤）  ３．４％
【００７１】
（実施例２）
一液型エポキシ系接着剤：ナガセケムテックス（株）ＥＰＯＸＹ  ＲＥＳＩＮ  ＸＤ９１１
硬化物物性値：ヤング率３ＧＰａ、硬さ８０ＨＤＤ
組成：
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂                                      ８０％
ジシアンジアミド                                                  開示無し
３−（３’，４’−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチル尿素            ６％
シリカ                                                          １０％未満
（尚、ジシアンジアミドの通常使用量４〜８％から判断してジシアンジアミドの含有量が６％とすると、シリカの含有量は８％となる。）
【００７２】
（比較例１）
二液型エポキシ接着剤（室温硬化型）：ヘンケルジャパン（株）製ロックタイトＥ−２０ＨＰ
硬化物物性値：硬さ８０ＨＤＤ
組成：エポキシ樹脂（主剤）＋アミン（硬化剤）を体積比２：１で混合
【００７３】
（比較例２）
二液型エポキシシリコン系弾性接着剤（室温硬化型）：（株）スリーボンド  Ｔｈｒｅｅ  Ｂｏｎｄ  ３９５１
硬化物物性値：曲げ弾性率１７．６ＭＰａ（０．０１７６ＧＰａ）、硬さ６５ＨＤＡ（ＨＤＤで推定値１７）
組成：本剤と硬化剤とを重量比１：１で混合。
本剤（主成分：エポキシ樹脂）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂                                    ９７％
フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＯＰ）                        ２．４％
触媒                                                            ０．６％
硬化剤（主成分：シリコン樹脂）
シリコン樹脂                                                      ９０％
触媒、その他                                                      １０％
【００７４】
試験用磁性材料：戸田工業製ストロンチウムフェライト含有１２ナイロン系異方性プラスチック磁石コンパウンド「ＦＥＲＯＴＯＰ  ＴＰ−Ａ２７Ｎ」（ストチウムフェライトの含有量７５体積％）
【００７５】
上記の磁性材料を用いてＪＩＳ １号の引張試験片（厚さ３ｍｍ）を射出成形した後、両端の２０ｍｍの幅広部のみを切断して磁石試験片とした。その磁石試験片の端部に上記４種類の接着剤を塗布し、その端部を、表面をサンドペーパーで荒らしたＳＵＳ４３０板材（幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ１ｍｍ）の端部に、接着面積２００ｍｍ２になるように接着した。接着時、各接着剤が完全に硬化する温度、時間を要して完全に硬化させた。４種類の接着剤を用いた接着試験片について、各２個ずつ、引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行い、各接着剤のせん断接着強度（平均値）と試験後の試験の観察を行った。実験結果を以下の表１に示す。
【００７６】
【表１】
2005321307.tif 000004
【００７７】
表１より、一液型エポキシ系接着剤を使った実施例1及び実施例２は、二液型エポキシ系接着剤を使った比較例１及び二液型エポキシシリコン系接着剤を使った比較例２に比べて、ポリアミド１２をバインダとするフェライト磁石材料に対して優れた接着性を有することが判った。特に、組成中にアジピン酸を有する実施例１は、より高い接着強度を有することが判った。これにより、本発明の有効性が実証された。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る第１実施形態である磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットの断面図である。
【図２】図１における点線円IIで囲まれた部分を示す拡大断面図である。
【図３】図１における磁気エンコーダの磁石の好適な成形方法を説明するための模式図である。
【図４】図１における磁気エンコーダの磁石の着磁パターンを示す模式図である。
【図５】図１における磁気エンコーダの変形例を示す断面図である。
【図６】図５における磁気エンコーダの平面図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態である磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットの断面図である。
【図８】図７における磁気エンコーダを備えた転がり軸受ユニットの変形例を示す断面図である。
【図９】従来の磁気エンコーダ付き転がり軸受ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０  転がり軸受
１１  外輪
１２  内輪（回転体）
１３  玉（転動体）
１４  保持器
１５  密封装置
１６  磁気エンコーダ
２０  シール部材
３０  磁石
４０  スリンガ（固定部材）
【図１】
2005321307.tif 000005
【図２】
2005321307.tif 000006
【図３】
2005321307.tif 000007
【図４】
2005321307.tif 000008
【図５】
2005321307.tif 000009
【図６】
2005321307.tif 000010
【図７】
2005321307.tif 000011
【図８】
2005321307.tif 000012
【図９】
2005321307.tif 000013