Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
MAGNETIC ENCODER AND ROLLING BEARING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/005127
Kind Code:
A1
Abstract:
A magnetic encoder in which a magnetized body can be prevented from being stripped from a fixing member under a severe temperature environment. The magnetic encoder comprises a fixing member to be fixed to a roraty member, and a magnetized body (15) fixed to the fixing member. The magnetized body (15) molded from a resin mixed with a magnetic powder is bonded to the fixing member by a silicone resin-based adhesive, and the bonding film thickness of the silicone resin-based adhesive is set between 50-100μm. The bonding surface (17) of the fixing member to the magnetized body (15) is roughened.

Inventors:
ISHII YASUHIKO (JP)
MORIMURA NAOKI (JP)
ITOH YOSHIHIRO (JP)
KANEIKE TAKASHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/062074
Publication Date:
January 08, 2009
Filing Date:
July 03, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
JTEKT CORP (JP)
NAKANISHI METAL WORKS CO (JP)
ISHII YASUHIKO (JP)
MORIMURA NAOKI (JP)
ITOH YOSHIHIRO (JP)
KANEIKE TAKASHI (JP)
International Classes:
G01D5/245; F16C41/00; G01P3/487
Foreign References:
JP2006090995A2006-04-06
JP2007101405A2007-04-19
JP2004197178A2004-07-15
JP2006329769A2006-12-07
JP2006090956A2006-04-06
Other References:
See also references of EP 2163857A4
Attorney, Agent or Firm:
SUGAHARA, Ichiro (Petit Chateau Gouda 2052-8-25, Tamagawa-gakue, Machida-shi Tokyo, JP)
Download PDF:
Claims:
 回転部材に固定される固定部材と、この固定部材に取り付けられた着磁体とを備えた磁気エンコーダであって、
 前記着磁体は、シリコーン樹脂系接着剤により前記固定部材に接着されており、
 前記シリコーン樹脂系接着剤の接着膜厚が50μm以上100μm以下であることを特徴とする磁気エンコーダ。
 前記固定部材の前記着磁体との接着面が、粗面加工されている請求項1に記載の磁気エンコーダ。
 前記着磁体が、樹脂に磁性粉末を混合して成形されている請求項1に記載の磁気エンコーダ。
 前記回転部材が軸受装置の内輪であり、前記固定部材が前記内輪に外嵌される、前記軸受装置に設けられた密封装置のスリンガである請求項1に記載の磁気エンコーダ。
 車両の車輪が取り付けられる内輪と、前記内輪に外嵌するよう設けられた外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられた複数の転動体と、前記内輪と前記外輪との間の環状空間を封止する軸方向端部に設けられた環状の密封装置とを備えた転がり軸受装置であって、
 前記密封装置は、前記外輪に内嵌させて固着される芯金と前記内輪に外嵌させて固着される環状のスリンガとを備え、
 樹脂母材に磁性材料の粉末を混合して成形された着磁体を、シリコーン系接着剤膜を介して前記スリンガの一面に一体化して構成される磁気エンコーダをさらに備えることを特徴とする転がり軸受装置。
 前記シリコーン樹脂系接着剤の接着膜厚が50μm以上100μm以下である請求項5に記載の転がり軸受装置。
 前記スリンガは、前記内輪の外周面に外嵌されたスリンガ円筒部と、該スリンガ円筒部の軸方向の端部から径外方へ折り曲げられたスリンガ環状部とからなり、前記スリンガの軸方向外側面に前記着磁体が接着されている請求項5に記載の転がり軸受装置。
Description:
磁気エンコーダ及び転がり軸受 置

 本発明は、車輪等の回転状態を検出する めに用いられる磁気エンコーダ及びこれを み付けた軸受装置に関する。

 自動車等の車両の車輪が取り付けられる がり軸受装置として、例えば、外輪と、こ 外輪に転動体を介して設けられた内輪とを えたものがある。また、自動車等のアンチ ックブレーキ装置(ABS)を制御するために、 輪の回転速度を検出するセンサ装置が用い れるが、このセンサ装置を、前記外輪と内 との間の環状空間を封止するために設けら た密封装置に一体化して取り付け、装置の 型化を図ったものが知られている。

 前記密封装置に設けられたセンサ装置と て、例えば図5に示されるように、固定輪で ある外輪107の内周に固定される芯金103と、こ の芯金103の内周側に取り付けられたシール本 体106と、回転輪である内輪108の外周に固定さ れる金属製のスリンガ102とこのスリンガ102の 外側(図5において右側)面に接着された、N極 S極とを周方向に交互に着磁された円環状の 磁体104とからなる磁気エンコーダ101と、こ 磁気エンコーダ101に対向配置されたセンサ1 05とを備えたものがある。このセンサ装置で 、内輪108に伴う磁気エンコーダ101の回転に って生じる磁束の変化を、前記センサ105に り検出することで車輪の回転速度を検出し いる(例えば、特許文献1、2参照)。

特開2006-90956号公報

特開2006-90995号公報

 前述した従来の磁気エンコーダ101は、スリ ガ102と着磁体104とがフェノール樹脂系接着 やエポキシ樹脂系接着剤により接着されて る。この場合、一般に過酷な温度環境とさ る-40℃~120℃の範囲では、磁気エンコーダ101 はスリンガ102と着磁体104との熱膨張係数の差 により生じる応力に対応することができ、例 えば着磁体104がスリンガ102から剥がれるのを 防止できる。
 しかし、前述した温度環境を上回る過酷な 境下では、磁気エンコーダ101は前述した熱 張係数の差により生じる応力に対応するこ ができず、着磁体104がスリンガ102から剥離 てしまい、磁気エンコーダ101が使用できな という問題点があった。

 本発明は、このような問題点に鑑みてな れたものであり、過酷な温度環境下におい 着磁体がその固定部材から剥離するのを防 することができる磁気エンコーダ及びこれ 組み付けた軸受装置を提供することを目的 する。

 本発明者らは、前記目的を達成するため、 気エンコーダに用いる接着剤の使用条件に いて研究した。また、転がり軸受装置にお て、樹脂母材に磁性材料の粉末を混合して 形された着磁体を、シリコーン系接着剤膜 介して密封装置のスリンガの一面に一体化 て磁気エンコーダを構成することに着目し 。通常、接着剤の接着力を高くするには接 膜厚を薄くすることが好ましい。しかし、 膨張時におけるせん断応力への適応力を調 した結果、後述する実施例に示すとおり、 着剤の最適使用条件は、シリコーン樹脂系 着剤を接着膜厚が50μm以上100μm以下となる うに使用することであることが示唆された
 また、この最適使用条件におけるシリコー 樹脂系接着剤の熱衝撃(150℃~-40℃)に対する 久性を検証すべく熱衝撃試験を実施した。 試験の詳細は後述する実施例に示すが、シ コーン樹脂系接着剤は、前記最適使用条件 (接着膜厚が50μm以上100μm以下)で十分に耐熱 衝撃性を有することが証明された。

 前述の結果より、前記目的を達成するため 本発明の磁気エンコーダは、回転部材に固 される固定部材と、この固定部材に取り付 られた着磁体とを備えた磁気エンコーダで って、前記着磁体は、シリコーン樹脂系接 剤により前記固定部材に接着されており、 記シリコーン樹脂系接着剤の接着膜厚が50μ m以上100μm以下であることを特徴としている
 さらに、本発明の転がり軸受装置は、車両 車輪が取り付けられる内輪と、前記内輪に 嵌するよう設けられた外輪と、前記内輪と 記外輪との間に設けられた複数の転動体と 前記内輪と前記外輪との間の環状空間を封 する軸方向端部に設けられた環状の密封装 とを備えた転がり軸受装置であって、
 前記密封装置は、前記外輪に内嵌させて固 される芯金と前記内輪に外嵌させて固着さ る環状のスリンガとを備え、
 樹脂母材に磁性材料の粉末を混合して成形 れた着磁体を、シリコーン系接着剤膜を介 て前記スリンガの一面に一体化して構成さ る磁気エンコーダをさらに備えることを特 としている。
 本発明の磁気エンコーダでは、前記着磁体 シリコーン樹脂系接着剤により前記固定部 に接着されており、当該シリコーン樹脂系 着剤の接着膜厚が50μm以上100μm以下である で、このような条件でシリコーン樹脂系接 剤が使用されていない従来の場合に比べて 過酷な環境下における固定部材と着磁体と 熱膨張係数の差により生じる応力に対応す ことができ、着磁体が固定部材から剥離す のを防止することができる。

 また、前記固定部材の前記着磁体との接 面が、粗面加工されていてもよい。このよ な構成によれば、固定部材に加工された粗 に接着剤が入り込み、前記着磁体をより強 に接着することができる。

 また、前記着磁体が、樹脂に磁性粉末を 合して成形されていることが好ましい。こ ような構造であれば、樹脂及び磁性粉末の 類や組成を変更させることで、目的に応じ 着磁体の弾性や磁気特性を得ることができ 。

 また、前記回転部材が軸受装置の内輪で り、前記固定部材が前記内輪に外嵌される 前記軸受装置に設けられた密封装置のスリ ガであってもよい。このような構造であれ 、軸受装置の密封装置に設けられたセンサ 置に対し、着磁体がスリンガから剥がれる とを防止することができる。

 本発明の磁気エンコーダによれば、前記着 体がシリコーン樹脂系接着剤により前記固 部材に接着されており、当該シリコーン樹 系接着剤の接着膜厚が50μm以上100μm以下で るので、過酷な温度環境下において着磁体 その固定部材から剥離するのを防止するこ ができる。
 また、本発明の転がり軸受装置によれば、 脂母材に磁性材料の粉末を混合して成形さ た着磁体を、シリコーン系接着剤膜を介し スリンガの一面に一体化して磁気エンコー を構成することにより、過酷な温度環境下 おいて着磁体がその固定部材から剥離する を防止することができる。

本発明の一実施の形態に係る磁気エン ーダが組み付けられた転がり軸受装置を示 断面図である。 図1における磁気エンコーダを示す断面 図である。 熱変形時のシリコーン樹脂系接着剤の 着膜厚を示す断面図である。 シリコーン樹脂系接着剤の接着膜厚と び率との関係を示すグラフである。 従来の磁気エンコーダを示す断面図で る。

 以下、図面を参照しつつ、本発明の磁気 ンコーダ及び転がり軸受装置の実施の形態 説明する。図1は、本発明の一実施の形態に 係る磁気エンコーダが組み付けられた転がり 軸受装置を示す断面図である。図2は、図1に ける磁気エンコーダを示す断面図である。 お、これらの図における左右方向を軸方向 いい、上下方向を径方向という。また、前 したように、密封装置の外部側を軸方向外 といい、内部側を軸方向内側という。

 図1に示すように、この転がり軸受装置1 、車両の車輪が取り付けられる内輪9と、こ 内輪9に外嵌するよう設けられた外輪3と、 輪9と外輪3との間に設けられた複列の転動体 4、5とを備えている。

 また、回転部材である内軸2は車両アウタ 側(図1において左側)端部に車輪側部材(図示 ず)を取り付けるためのフランジ2cを有し、 軸2の車両インナ側(図1において右側)に小径 2dが形成されており、その小径部2dに内輪構 成部材6が外嵌されている。この内輪構成部 6及び内軸2により、内輪9が構成されている 前記内輪構成部材6はその外周面に車両イン 側の転動体5用の内側軌道6aが形成されてい 。また、内軸2の軸方向中間部の中径部2eに 両アウタ側の転動体4用の内側軌道2aが形成 れている。更に、内軸2の車両インナ側端部 は、外周側が径外方に広げられて形成された かしめ部2fを有しており、このかしめ部2fが 輪構成部材6を内軸2から抜け止め固定してい る。

 外輪3は、複列の転動体4、5を介して内輪9 に外嵌すると共に内輪9と同軸心状に設けら ている。この外輪3の内周面に複列の転動体4 、5用の複列の外側軌道3aが形成されている。 外輪3の外周面にはフランジ3cが形成されてお り、このフランジ3cが図示しない車体側部材 取り付けられて、この軸受装置が車体側部 に固定される。つまり、外輪3が固定側とさ れ、内輪9が軸心回りに回転する回転側とさ ている。そして、内輪9と外輪3との間の環状 空間Rを封止するために、軸方向両端部に環 の密封装置7が設けられている。

 図2の断面図に示す密封装置は、図1の車 アウタ側の密封装置として用いることがで るものである。この密封装置7は外輪3の内周 面3bと内輪構成部材6の外周面6bとの間に設け れ、転動体4、5側である軸受装置内部の潤 剤の漏洩と、軸受装置外部から転動体4、5側 への泥水等の異物の侵入を防止する。密封装 置7は、外輪3に内嵌させて固着される芯金10 、内輪構成部材6に外嵌させて固着されるス ンガ11とを備えている。

 芯金10は、外輪3に内嵌される芯金円筒部1 0aと、この芯金円筒部10aの軸方向一方の端部1 0bから径内方へ折り曲げられた芯金環状部10c からなり、断面略L字型となっている。芯金 10は全体が環状となっており、例えば、冷延 板であるSPCC,SPCD,SPCE等をプレス加工するこ で形成される。そして、芯金10には、例えば ゴム等の弾性体からなるシール本体12がこの 金10と一体となるよう固着されている。

 スリンガ11は、内輪構成部材6の外周面6b 外嵌されたスリンガ円筒部11aと、このスリ ガ円筒部11aの軸方向他方の端部11bから径外 へ折り曲げられたスリンガ環状部11cとから り、断面L字型となっている。このスリンガ1 1は、全体が環状となっており、例えばステ レス鋼等の金属板をプレス加工することで 成される。

 シール本体12は、芯金環状部10cの軸方向他 側の径内側端部に取り付けられた基部12aを し、この基部12aから弾性変形した状態で延 てスリンガ円筒部11aの外周面に摺接するラ アルリップ13と、基部12aから弾性変形した状 態で延びてスリンガ環状部11cの軸方向内側面 に摺接するアキシャルリップ14とを備えてい 。
 そして、芯金10の芯金円筒部10aとスリンガ11 のスリンガ円筒部11aとが対向し、且つ、芯金 10の芯金環状部10cとスリンガ11のスリンガ環 部11cとが対向するように密封装置7は組み立 られている。

 また、スリンガ11の軸方向外側面11dに円 状の着磁体15がこのスリンガ11と一体化する うに接着されており、この着磁体15とスリ ガ11とで磁気エンコーダ16を構成している。 して、この磁気エンコーダ16とこの磁気エ コーダ16の着磁体15に対向配置されたセンサ1 8とでセンサ装置19を構成している。

 着磁体15は、N極とS極とが周方向に交互に 着磁された円環状の磁石であり、例えばポリ アミド系樹脂等の熱可塑性樹脂母材にフェラ イト系磁石等の磁性材料の粉末を混合して射 出成形されたプラスチック磁石や、ゴム等の 合成樹脂母材にネオジウム系磁石等の磁性材 料の粉末を混合して成形されたボンド磁石( ム磁石)等が用いられる。なお、これらの樹 及び磁石粉末の種類及び混合組成を変更す ことで、様々な用途に応じた耐熱性、磁力 性等を持つ磁気エンコーダ16を形成するこ ができる。

 センサ18は、例えば渦電流式の変位セン により構成されたものであり、磁気エンコ ダ16との間に磁界を発生させるとともに、軸 受回転に応じた磁界の磁束密度の変化をその 検出部によって検出する。そして、その変化 を検出(電圧)信号として、図示しない車両のE CU等の制御部に出力するように構成されてい 。

 本実施の形態の磁気エンコーダ16では、ス ンガ11と着磁体15とは接着面17においてシリ ーン系接着剤により接着されている。シリ ーン系接着剤は、オルガノポリシロキサン の熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤であ 、耐熱性及び耐寒性に優れ、且つ硬化して ム状の弾性物になるため、熱膨張率の差が きく熱膨張時におけるせん断応力が大いに 生する被着材の接着に用いることができる
 そして、そのシリコーン系接着剤の接着膜 は、耐熱衝撃性を考慮すれば50μm以上100μm 下であることが最適である。なお、その最 条件の根拠は、下記の実施例で説明する。

 また、スリンガ11の着磁体15との接着面で あるスリンガ環状部11cの軸方向外側面11dは、 例えばショットピーニング等により粗面加工 が施されているため、前記シリコーン系接着 剤による接着力が一層強化される。

 <接着膜厚と伸び率との関係についての検 証試験>
 図3は、熱変形時のシリコーン樹脂系接着剤 の接着膜厚を示す断面図である。また、図4 、シリコーン樹脂系接着剤の接着膜厚と伸 率との関係を示すグラフである。
 本発明の目的を達成するため、接着剤の熱 張時におけるせん断応力への適応性、すな ち接着剤の伸び率を検証した。
 図3に示すとおり、着磁体15をスリンガ11に リコーン樹脂系接着剤によって接着させた 態で本試験を行い、T:熱変形時の接着剤傾斜 部の長さ、t:接着剤膜厚と定義し、接着剤の び率(%)を以下の計算式より算出した。また シリコーン樹脂系接着剤として、GE東芝製TS E322を使用した。
 伸び率(%)=T/t・100
 また、各線グラフ(a~e)の内容については、 下の通りである。
 a:25℃から150℃に変温
 b:25℃から140℃に変温
 c:25℃から130℃に変温
 d:25℃から120℃に変温
 e:25℃から-40℃に変温
 本検証試験で用いたシリコーン樹脂系接着 が使用可能である限界値は、伸び率が230%で ある。すなわち、伸び率が230%を上回れば接 剤が破断し、使用不可能となる。
 図4に示すとおり、上記aからeまでの温度条 で伸び率が230%を下回るのは、接着剤の膜厚 が50μm以上の場合である。一方、接着剤の膜 が100μmを上回れば接着剤の硬化性が著しく 下するため実用的でない。
 よって、本発明に係るシリコーン樹脂系接 剤の熱膨張時のせん断応力に対応するため 最適使用条件は、接着膜厚が50μm以上100μm 下であることが示唆された。

 <熱衝撃試験結果>
 次に、前述した本発明に係るシリコーン樹 系接着剤の最適使用条件下(接着膜厚が50μm 上100μm以下)における、熱衝撃の耐久性を検 証すべく熱衝撃試験を実施した。
 本試験条件として、150℃で10分間処理後、-4 0℃で10分間処理を1サイクルとして、高温処 と低温処理とを繰り返す熱衝撃を加え、何 イクルまで耐久できるかについて検証した また、実施例及び比較例として、以下の接 剤を使用した。
 実施例1:シリコーン樹脂系接着剤(GE東芝製 TSE322)
 実施例2:シリコーン樹脂系接着剤(GE東芝製 TSE3280-G)
 実施例3:シリコーン樹脂系接着剤(信越シリ ーン製、KE-347)
 比較例1:フェノール樹脂系接着剤(東洋化学 、C-12)
 本試験結果を表1に示す。

  表1の結果より、従来のフェノール樹脂 接着剤に比べ、シリコーン樹脂系接着剤は 適使用条件下(接着膜厚が50μm以上100μm以下) で十分に耐熱衝撃性を有することが証明され た。

 なお、本発明の磁気エンコーダ16は、例 した転がり軸受装置1以外の他の車両用転が 軸受装置、例えば円錐ころ軸受装置や円筒 ろ軸受装置にも組み付けることができ、更 は、車両用に限らず汎用機械の軸受装置に 適用が可能である。また、着磁体15が軸方 外側面11dのみに接着しているが、スリンガ 状部11cの径外方向端部より軸方向外側面11d かけて接着していてもよい。




 
Previous Patent: PORPHYRAZINE DYE AND INK COMPRISING THE SAME

Next Patent: GROMMET