JP4312149B2 - Bearing with magnetic encoder and wheel bearing - Google Patents
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Description
この発明は、磁気エンコーダ付き軸受および車輪用軸受に関し、例えば自動車のアンチロックブレーキシステムにおける前後の車輪回転数を検出する回転検出装置の磁気エンコーダを備えた車輪用軸受に関する。 The present invention relates to a bearing with a magnetic encoder and a wheel bearing, and for example, relates to a wheel bearing provided with a magnetic encoder of a rotation detection device for detecting front and rear wheel rotational speeds in an antilock brake system of an automobile.
従来、自動車のスキッドを防止するためのアンチスキッド用回転検出装置として、次のような構造が多く用いられている。すなわち、前記回転検出装置は歯付ローターと感知センサからなっており、その際、軸受を密封するシール装置よりそれぞれ離間させて配置し、一つの独立した回転検出装置を構成しているものが一般的である。
このような従来例は、回転軸に嵌合された歯付ローターを、ナックルに取付られた回転検出センサで感知検出する構造を持ち、使われている軸受は、その側部に独立して設けられたシール装置によって、水分あるいは異物の侵入から守られる。
Conventionally, the following structure is often used as an anti-skid rotation detection device for preventing automobile skid. That is, the rotation detection device is composed of a toothed rotor and a sensing sensor, and in this case, the rotation detection device is generally arranged apart from the seal device for sealing the bearing, and constitutes an independent rotation detection device. Is.
Such a conventional example has a structure in which a toothed rotor fitted to a rotating shaft is sensed and detected by a rotation detection sensor attached to a knuckle, and a bearing used is provided independently on the side thereof. Protected against intrusion of moisture or foreign matter by the sealed device.
その他の例として特許文献1には、回転検出装置の装着スペースを削減せしめ感知性能を飛躍的に向上させることを目的として、車輪回転検出のための回転検出装置を有したベアリングシールにおいて、そこに使用するスリンガーの径方向に磁性粉の混入された弾性部材を周状に加硫成形接着し、そこに交互に磁極を配設した構造が示されている。
また、特許文献2には、軸方向の寸法を小さくし、回転部材と固定部材との間の密閉度を良好にし、容易に取り付け可能にすることを目的として、回転部材と固定部材との間がシールされ、この回転部材に回転ディスクが取り付けられ、その回転ディスクに多極化されたコーダが取り付けられたコーダ内蔵密閉構造としたものが示されている。使用するコーダは、磁性粒子を添加したエラストマーからなるものが用いられ、このコーダの側面を固定部材の側面とほぼ同一平面としたシール手段とされている。
As another example,
Further, in
磁性粉や磁性粒子を含有するプラスチック(プラストマー) 製のコーダは、やはり従来の射出成形や圧縮成形等のように、製品形状に適応した金型を使用して賦形したり、つまり金型どおりの形に成形したり、 T形のダイスを用いた押出し成形やカレンダー成形のようなシート成形でシートを成形し打ち抜き加工などにより製品形状にして、その後、金属基板上に接着剤などで接着固定し製作してもよい。またこの場合、インサート成形のようにあらかじめ金型内に金属基板を組込んでおき、その後、溶融樹脂を流し入れて接着工程を同時加工して製作してもよい。
しかしながら、上記従来例のうち、特許文献1や特許文献2に示されるベアリングシールにおいては、そこに使用するスリンガーの径方向に磁性粉の混入された弾性部材を周状に加硫成形接着したり、または多極化されたコーダが取り付けられたコーダ内蔵密閉構造としてそのコーダを磁性粒子が添加したエラストマーにしようとすると、磁性粉や磁性粒子を保持するためのバインダとなるエラストマーや弾性部材成分が必要になる。しかしエラストマーや弾性部材成分をバインダに用いる場合、コーダ形状に賦形前に必ず磁性粉や磁性粒子とエラストマーや弾性部材の混練による分散工程が必要になるが、この工程ではコーダ中のバインダ成分に対する磁性粉や磁性粒子の相対含有率(体積分率)が上げにくいため、磁気センサに安定してセンシングされる磁力を得ようとするにはコーダの厚み寸法を厚くする必要があった。
However, among the above conventional examples, in the bearing seals shown in
また、 磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダの成形は、 射出成形や圧縮成形等のように製品形状に適応した金型を使用して賦形し、また加硫工程が必要な場合は金型内に必要とされる加硫時間だけ、加圧しながら保持しなければならず、生産上多くの工程を必要とした。
さらに磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダは、例えば車輪回転検出のための回転検出装置を有したベアリングシールにおいて、回転検出装置の装着スペースを削減せしめ、かつ感知性能を飛躍的に向上させるために、そこに使用するスリンガーの軸方向で近接かつ相対した部位に感知センサを配置しなければならない。しかしこの場合、車両走行中に回転側のベアリングシール表面と固定側の感知センサ表面の間隙に、砂粒などの異物粒子が侵入し噛み込まれると、弾性部材やエラストマー製のコーダ表面は摩耗などによる激しい損傷が認められることがあった。
In addition, molding of elastic members and elastomeric coders containing magnetic powder and magnetic particles is performed by using a mold suitable for the product shape, such as injection molding and compression molding, and the vulcanization process is performed. When necessary, the vulcanization time required in the mold had to be maintained under pressure, requiring many steps in production.
In addition, elastic members and elastomeric coders containing magnetic powder and magnetic particles, for example, in bearing seals with a rotation detection device for detecting wheel rotation, reduce the mounting space for the rotation detection device and dramatically improve sensing performance. In order to improve the quality of the sensor, the sensor must be disposed at a position close to and opposite to the slinger used in the axial direction. However, in this case, if foreign particles such as sand particles enter the gap between the bearing seal surface on the rotating side and the surface of the sensing sensor on the fixed side while the vehicle is running, the elastic member and the elastomer coder surface will be worn. Severe damage was observed.
磁性粉や磁性粒子の含有するプラスチック(プラストマー)製のコーダの場合、上述した従来の射出成形や圧縮成形やT形ダイスを用いた押出し成形やカレンダー成形のようなシート成形、およびインサート成形で製造しようとすると、やはり磁性粉や磁性粒子を保持するためのバインダとなる合成樹脂成分が必要になる。しかし合成樹脂成分をバインダに用いる場合も、従来はエラストマーなどと同様に、コーダ形状に賦形前に必ず磁性粉や磁性粒子とプラストマーや弾性部材の混練による分散工程が必要になる。 やはりこの工程では、コーダ中のバインダ成分に対する磁性粉や磁性粒子の相対含有率(体積分率)が上げにくいため、磁気センサに安定してセンシングされる磁力を得ようとするにはコーダの厚み寸法を厚くする必要があった。また、このように磁性粉や磁性粒子とプラストマーや弾性部材を従来の製造法で混練して製作した成形前材料を、金型内に射出( インジェクション)したり圧縮(コンプレッション)してコーダに賦形する時、またインサート成形などで賦形する時に、材料中に含有される磁性粒子成分は金属の酸化物であるため硬くて量産製造的には金型や成形機の摩耗が問題となり、また磁性粒子成分の含有が高い成形前材料は溶融粘度が高くなり、成形圧力や金型型締力などを上げるなど、成形上の負荷が大きくなるなどの問題があった。 In the case of a coder made of plastic (plastomer) containing magnetic powder or magnetic particles, it is manufactured by conventional injection molding, compression molding, sheet molding such as extrusion molding using T-shaped dies or calendar molding, and insert molding. If it is going to do, the synthetic resin component used as a binder for hold | maintaining magnetic powder and a magnetic particle will be needed. However, when a synthetic resin component is used for a binder, a dispersion step by kneading magnetic powder, magnetic particles, plastomer, and an elastic member is always required before shaping into a coder shape, like an elastomer. Again, in this process, the relative content (volume fraction) of magnetic powder and magnetic particles with respect to the binder component in the coder is difficult to increase, so the thickness of the coder is used to obtain a magnetic force that is stably sensed by the magnetic sensor. It was necessary to increase the dimensions. In addition, pre-molding materials produced by kneading magnetic powder, magnetic particles, plastomers, and elastic members in this way by conventional manufacturing methods are injected (injected) into the mold or compressed (compressed) to be applied to the coder. When forming, or by shaping by insert molding, etc., the magnetic particle component contained in the material is a metal oxide, so it is hard and wear of molds and molding machines becomes a problem in mass production. The pre-molding material with a high content of magnetic particle components has a problem that the melt viscosity becomes high and the molding load increases, such as increasing the molding pressure and the mold clamping force.
T形ダイスを用いた押出し成形やカレンダー成形のようなシート成形の場合でも、材料中に含有される磁性粒子成分は金属酸化物で硬いため、量産製造的にはT形ダイスやカレンダー成形機のロールの摩耗が問題となった。 Even in the case of sheet molding such as extrusion molding and calendar molding using a T-shaped die, the magnetic particle component contained in the material is hard with metal oxide, so that for mass production, T-shaped die and calendar molding machine Roll wear became a problem.
この発明の目的は、コンパクトな構成で、回転検出のためのセンシングの確実、信頼性の向上が図れ、かつ磁気エンコーダの耐久性、耐摩耗性に優れ、磁性粉のみを焼結したものに比べて堅固なものとでき、また多極磁石の製造過程で所定形状の圧粉体を形成し易く、圧粉体強度も確保でき、生産性にも優れる磁気エンコーダ付き軸受、および車輪用軸受を提供することである。 The object of the present invention is a compact configuration, which can improve the reliability and reliability of sensing for rotation detection, and is excellent in the durability and wear resistance of the magnetic encoder, compared with a case where only magnetic powder is sintered. Providing bearings with magnetic encoders and wheel bearings that can be made solid and robust, can easily form green compacts of a predetermined shape during the manufacturing process of multipolar magnets, can secure green compact strength, and are excellent in productivity. It is to be.
この発明の磁気エンコーダ付き軸受は、内輪と外輪の対向する軌道面間に転動体を介在させた転がり軸受において、前記内輪と外輪のうちの回転側輪に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内輪と外輪間の空間における固定側輪の端面よりも内側に配置し、この磁気エンコーダは、多極磁石を金属製の芯金に加締または圧入で組付けてこの芯金に支持させたものであって、前記多極磁石は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた多孔質の焼結体からなり円周方向に交互に磁極が形成された多孔質の多極磁石で構成され、上記混合粉に使用する磁性粉および非磁性金属粉は、いずれも平均粒径が10μm以上で150μm以下であることを特徴とする。前記多極磁石の線膨張係数は、0.5×10-5以上で9.0×10-5以下とする。前記混合粉の焼結前の圧粉体は内部に空孔を持つものとする。前記芯金は、例えばステンレス鋼製とされる。
この構成によると、磁気エンコーダを構成する多極磁石が、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、次の各利点が得られる。
(1) .従来のエラストマーやプラストマーに比べて磁性粉比率を高くすることができ、そのため、単位体積あたりの磁力を大きくすることができる。これにより検出感度の向上が可能になる。
(2) .従来の焼結磁石である磁性粉のみを焼結したものに比べて、バインダとなる非磁性金属粉の存在のために割れ難い。
(3) .従来のエラストマー等に比べて表面が硬いため、耐摩耗性に優れ、また損傷し難い。
(4) .従来のエラストマー等に比べて、生産性に優れる。
A bearing with a magnetic encoder according to the present invention is a rolling bearing in which a rolling element is interposed between raceways facing an inner ring and an outer ring. A magnetic encoder is attached to a rotating side wheel of the inner ring and the outer ring. Arranged on the inner side of the end face of the fixed side ring in the space between the inner ring and the outer ring, this magnetic encoder is supported by this core metal by assembling the multi-pole magnet to the metal core bar by caulking or press-fitting. be one, the multi-pole magnet, the magnetic powder and the non-magnetic metal powder and porous magnetic poles alternately in the circumferential direction becomes a mixed powder of a sintered body of porous and sintered is formed of a multi The magnetic powder and non-magnetic metal powder that are composed of a polar magnet and used for the mixed powder have an average particle diameter of 10 μm or more and 150 μm or less. The linear expansion coefficient of the multipolar magnet is 0.5 × 10 −5 or more and 9.0 × 10 −5 or less. The green compact before sintering the mixed powder has pores inside. The core metal is made of, for example, stainless steel.
According to this structure, since the multipolar magnet which comprises a magnetic encoder is the sintered compact which sintered the mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder, each following advantage is acquired.
(1). Compared to conventional elastomers and plastomers, the magnetic powder ratio can be increased, so that the magnetic force per unit volume can be increased. Thereby, the detection sensitivity can be improved.
(2). Compared to a conventional sintered magnet that is sintered only with magnetic powder, it is difficult to break due to the presence of non-magnetic metal powder as a binder.
(3). Since the surface is harder than conventional elastomers, etc., it is excellent in wear resistance and hardly damaged.
(Four) . Productivity is superior to conventional elastomers.
また、上記混合粉に使用する磁性粉および非磁性金属粉は、いずれも平均粒径が10μm以上150μm以下であるため、圧粉体を得るときの金型内への流れ込み性が良く、かつ圧粉体強度が確保できる。
上記磁性粉および非磁性金属粉のいずれか一方または両方の平均粒径が10μmより小さいと、圧粉体を得るときに、金型内に混合粉が流れ込み難く、所定形状の圧粉体を形成できない。これら粉体のいずれか一方または両方の平均粒径が150μmより大きいと、圧粉体強度が出ない。
In addition, since both the magnetic powder and the nonmagnetic metal powder used for the mixed powder have an average particle diameter of 10 μm or more and 150 μm or less, the flowability into the mold when obtaining a green compact is good and the pressure is reduced. Powder strength can be secured.
If the average particle diameter of either one or both of the magnetic powder and the nonmagnetic metal powder is smaller than 10 μm, when the green compact is obtained, it is difficult for the mixed powder to flow into the mold, and a green compact with a predetermined shape is formed. Can not. If the average particle size of one or both of these powders is larger than 150 μm, the green compact strength will not be achieved.
上記磁性粉と非磁性金属粉とは、予め決められた配合比で粉体混合機を用いて混合し、この混合粉を常温下、金型内で加圧成形して圧粉体を得る。
このとき、非磁性金属粉をバインダとして磁性粉を混入した混合磁性粉からなる焼結体は、その非磁性金属粉と磁性粉の組成比を調整しながら粉体混合機で分散させた粉体同士のドライブレンドができるため、焼結体中の磁性粉の相対的な含有率(体積分率)を上げられる。このため、磁気センサに安定してセンシングされる磁力が容易に得られ、多極磁石を厚くする必要がない。
しかも、多極磁石とする焼結体の製造においても、粉体同士のドライブレンドによる混合粉の焼結成形法は、従来のエラストマーや弾性部材の場合の射出成形や圧縮成形に比べて加硫工程などがなく、また成形上の負荷が少ないため、生産工程を大幅に簡略化することができる。また、焼結加工での圧粉体の成形の場合、エラストマーや弾性部材の射出成形や圧縮成形に比べ、金型の摩耗などの問題は生じない。
この多極磁石とする焼結体を芯金に取付ける場合、その取付けは、簡便な加締加工や、圧入加工等の機械的固定法で行えることから、たとえ高低温環境下で過酷な条件にさらされても信頼性を保持することができる。
上記焼結体に、円周方向に交互に磁極を着磁して多極磁石とする。
The magnetic powder and the nonmagnetic metal powder are mixed at a predetermined blending ratio using a powder mixer, and the mixed powder is pressure-molded in a mold at room temperature to obtain a green compact.
At this time, the sintered body made of the mixed magnetic powder mixed with the magnetic powder using the nonmagnetic metal powder as the binder is dispersed by the powder mixer while adjusting the composition ratio of the nonmagnetic metal powder and the magnetic powder. Since dry blending can be performed, the relative content (volume fraction) of the magnetic powder in the sintered body can be increased. For this reason, the magnetic force stably sensed by the magnetic sensor can be easily obtained, and there is no need to increase the thickness of the multipolar magnet.
Moreover, even in the production of sintered bodies that are multipolar magnets, the sintered powder molding method using dry blending of powders is vulcanized compared to conventional injection molding and compression molding for elastomers and elastic members. Since there are no processes and the molding load is small, the production process can be greatly simplified. Further, in the case of forming a green compact by sintering, problems such as wear of the mold do not occur as compared with injection molding or compression molding of an elastomer or an elastic member.
When mounting a sintered body to be a multipolar magnet on a cored bar, it can be mounted by a simple clamping process or a mechanical fixing method such as press-fitting, so even under severe conditions in high and low temperature environments. Reliability can be maintained even when exposed.
A magnetic pole is alternately magnetized in the circumferential direction on the sintered body to obtain a multipolar magnet.
前記磁気エンコーダは、多極磁石に磁気センサを対面させて回転検出に使用される。この磁気エンコーダを回転させると、多極磁石の各磁極の通過が磁気センサで検出され、パルスのかたちで回転が検出される。上記多極磁石は、磁性粉の混入した焼結体からなるため、上述したように、安定したセンシングの得られる磁力を確保できて、磁気エンコーダのコンパクト化が図れるうえ、耐摩耗性に優れ、また加締や圧入などの組付け方法で金属製の芯金と多極磁石とを一体化できるため、固定法としても優れたものとなる。 The magnetic encoder is used for rotation detection with a magnetic sensor facing a multipolar magnet. When this magnetic encoder is rotated, the passage of each magnetic pole of the multipolar magnet is detected by the magnetic sensor, and the rotation is detected in the form of pulses. Since the multi-pole magnet is made of a sintered body mixed with magnetic powder, as described above, it can secure a magnetic force with which stable sensing is obtained, and the magnetic encoder can be made compact and has excellent wear resistance. Further, since the metal cored bar and the multipolar magnet can be integrated by an assembling method such as caulking or press fitting, the fixing method is also excellent.
前記磁気エンコーダは、転がり軸受における内輪と外輪間の空間の端部を密封するシール装置の一部を構成するものであっても良い。この場合、部品点数を増やすことなく軸受の回転を検出することができる。 The magnetic encoder may constitute a part of a seal device that seals an end of a space between an inner ring and an outer ring in a rolling bearing. In this case, the rotation of the bearing can be detected without increasing the number of parts.
この発明の車輪用軸受は、複列の軌道面を内周面に形成した外方部材と、この外方部材の転走面と対向する軌道面を外周面に形成した内方部材と、これら両軌道面間に介在された複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受であって、前記内方部材と外方部材のうちの回転側部材に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内方部材と外方部材間の空間における固定側部材の端面よりも内側に配置し、前記磁気エンコーダは、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なり円周方向に交互に磁極が形成された多極磁石で構成され、上記混合粉に使用する磁性粉および非磁性金属粉は、いずれも平均粒径が10μm以上で150μm以下であることを特徴とする。 The wheel bearing according to the present invention includes an outer member in which a double-row raceway surface is formed on the inner peripheral surface, an inner member in which a raceway surface opposite to the rolling surface of the outer member is formed on the outer peripheral surface, and these A double-row rolling element interposed between both raceway surfaces, and a wheel bearing for rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body, wherein the rotation-side member of the inner member and the outer member A magnetic encoder is attached, and the magnetic encoder is disposed on the inner side of the end surface of the fixed member in the space between the inner member and the outer member, and the magnetic encoder is a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder. The magnetic powder and non-magnetic metal powder used for the mixed powder both have an average particle diameter of 10 μm. The above is 150 μm or less.
車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダとこれに対面させる磁気センサとの間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、この噛み込みに対して、次のように保護される。
すなわち、磁性粉と非磁性金属粉とからなる焼結体の多極磁石の表面硬度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための磁気エンコーダを有した車輪用軸受において、車両走行中に回転側の多極磁石の表面と固定側の磁気センサの表面との間隙に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石の摩耗損傷に大幅な低減効果がある。
In general, wheel bearings are exposed to the road surface environment, and particles such as sand particles may be caught between the magnetic encoder and the magnetic sensor that faces the magnetic encoder. Protected like.
That is, the surface hardness of the sintered multipolar magnet made of magnetic powder and nonmagnetic metal powder is harder than that of a conventional elastic member or elastomer coder containing magnetic powder or magnetic particles. For this reason, in a wheel bearing having a magnetic encoder for detecting wheel rotation, particles such as sand particles get caught in the gap between the surface of the rotating multipolar magnet and the surface of the stationary magnetic sensor during vehicle running. Even if rare, it has a significant reduction effect on wear damage of multipolar magnets.
この発明の磁気エンコーダ付き軸受は、内輪と外輪の対向する軌道面間に転動体を介在させた転がり軸受において、内輪と外輪のうちの回転側輪に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内輪と外輪間の空間における固定側輪の端面よりも内側に配置し、前記磁気エンコーダは、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なり円周方向に交互に磁極が形成された多極磁石で構成され、上記混合粉に使用する磁性粉および非磁性金属粉は、いずれも平均粒径が10μm以上で150μm以下であるため、安定したセンシングの得られる磁力を確保でき、堅固で、耐摩耗性が優れたものとなる。また、多極磁石の製造過程で所定形状の圧粉体を形成し易く、圧粉体強度も確保でき、生産性にも優れる。
この発明の車輪用軸受は、外方部材と内方部材の対向する軌道面間に複列の転動体を介在させた車輪用軸受であって、前記内方部材と外方部材のうちの回転側部材に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内方部材と外方部材間の空間における固定側部材の端面よりも内側に配置し、前記磁気エンコーダは、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なり円周方向に交互に磁極が形成された多極磁石で構成され、上記混合粉に使用する磁性粉および非磁性金属粉は、いずれも平均粒径が10μm以上で150μm以下であるため、コンパクトな構成で、回転検出のためのセンシングの確実、信頼性の向上が図れ、また、多極磁石の製造過程で所定形状の圧粉体を形成し易く、圧粉体強度も確保でき、生産性にも優れる。
A bearing with a magnetic encoder according to the present invention is a rolling bearing in which a rolling element is interposed between raceways facing an inner ring and an outer ring, and a magnetic encoder is attached to a rotating side wheel of the inner ring and the outer ring. Arranged on the inner side of the end face of the fixed side ring in the space between the inner ring and the outer ring, the magnetic encoder is composed of a sintered body obtained by sintering a mixed powder of magnetic powder and nonmagnetic metal powder, and is alternately arranged in the circumferential direction. The magnetic powder and non-magnetic metal powder used in the above mixed powder each have an average particle diameter of 10 μm or more and 150 μm or less, so that the magnetic force that enables stable sensing is obtained. Can be secured, and it is solid and has excellent wear resistance. Further, it is easy to form a green compact having a predetermined shape in the manufacturing process of the multipolar magnet, the green compact strength can be secured, and the productivity is excellent.
The wheel bearing according to the present invention is a wheel bearing in which a double row rolling element is interposed between the raceway surfaces of the outer member and the inner member facing each other, and the rotation of the inner member and the outer member is performed. A magnetic encoder is attached to the side member, and the magnetic encoder is disposed on the inner side of the end surface of the fixed side member in the space between the inner member and the outer member. The magnetic encoder includes magnetic powder and non-magnetic metal powder. The magnetic powder and non-magnetic metal powder used in the mixed powder are both average grains. Since the diameter is 10 μm or more and 150 μm or less, a compact configuration can improve the reliability and reliability of sensing for detecting rotation, and a green compact with a predetermined shape can be formed during the manufacturing process of multipolar magnets. Easy to secure green compact strength and excellent productivity It is.
この発明の一実施形態にかかる磁気エンコーダである車輪用軸受を、図1,図2と共に説明する。図1に示すように、この車輪用軸受は、内方部材1および外方部材2と、これら内外の部材1,2間に収容される複数の転動体3と、内外の部材1,2間の端部環状空間を密封するシール装置5,13とを備える。一端のシール装置5は、磁気エンコーダ10付きのものである。内方部材1および外方部材2は、転動体3の軌道面1a,2aを有しており、各軌道面1a,2aは溝状に形成されている。内方部材1および外方部材2は、各々転動体3を介して互いに回転自在となった内周側の部材および外周側の部材のことであり、軸受内輪および軸受外輪の単独であっても、これら軸受内輪や軸受外輪と別の部品とが組合わさった組立部材であっても良い。また、内方部材1は、軸であっても良い。転動体3は、ボールまたはころからなり、この例ではボールが用いられている。
A wheel bearing which is a magnetic encoder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the wheel bearing includes an
この車輪用軸受は、複列の転がり軸受、詳しくは複列のアンギュラ玉軸受とされていて、その軸受内輪は、各転動体列の軌道面1a,1aがそれぞれ形成された一対の分割型の内輪18,19からなる。これら内輪18,19は、ハブ輪6の軸部の外周に嵌合し、ハブ輪6と共に上記内方部材1を構成する。なお、内方部材1は、上記のようにハブ輪6および一対の分割型の内輪18,19からなる3部品の組立部品とする代わりに、ハブ輪6および片方の内輪18が一体化された軌道面付きのハブ輪と、もう片方の内輪19とで構成される2部品からなるものとしても良い。
This wheel bearing is a double-row rolling bearing, more specifically, a double-row angular contact ball bearing, and the inner ring of the bearing is a pair of split type in which the raceway surfaces 1a and 1a of the respective rolling element rows are respectively formed. It consists of
ハブ輪6には、等速自在継手7の一端(例えば外輪)が連結され、ハブ輪6のフランジ部6aに車輪(図示せず)がボルト8で取付けられる。等速自在継手7は、その他端(例えば内輪)が駆動軸に連結される。
外方部材2は、軸受外輪からなり、懸架装置におけるナックル等からなるハウジング(図示せず)に取付けられる。転動体3は各列毎に保持器4で保持されている。
One end (for example, an outer ring) of the constant velocity universal joint 7 is connected to the
The
図2は、磁気エンコーダ付きのシール装置5を拡大して示す。このシール装置5は、磁気エンコーダ10またはその芯金11がスリンガとなり、内方部材1および外方部材2のうちの回転側の部材に取付けられる。この例では、回転側の部材は内方部材1であるため、磁気エンコーダ10は内方部材1に取付けられる。また、磁気エンコーダ10は、外方部材2と内方部材1のうちの固定側部材である外方部材2の端面2kよりも内側で、外方部材2と内方部材1間の空間内に配置されている。この実施形態では、磁気エンコーダ10は、その全体が、内方部材1と外方部材2間の空間における軌道面1a,2aと、内方部材1および外方部材2の端面1k,2kとの間に収容されている。
FIG. 2 shows an enlarged view of the
このシール装置5は、内方部材1と外方部材2に各々取付けられた第1および第2の金属板製の環状のシール板(11),12を有する。第1のシール板(11)は、上記磁気エンコーダ10における芯金11のことであり、以下、芯金11として説明する。
磁気エンコーダ10は、後に図3ないし図5と共に説明するが、円周方向に交互に磁極が形成された多極磁石14で構成される。この磁気エンコーダ10における多極磁石14に対面して、同図のように磁気センサ15を配置することにより、車輪回転速度の検出用の回転検出装置20が構成される。
This
The
第2のシール板12は、上記シール部材9(図5)を構成する部材であり、第1のシール板である芯金11の立板部11bに摺接するサイドリップ16aと円筒部11aに摺接するラジアルリップ16b,16cとを一体に有する。これらリップ16a〜16cは、第2のシール板12に加硫接着された弾性部材16の一部として設けられている。これらリップ16a〜16cの枚数は任意で良いが、図2の例では、1枚のサイドリップ16aと、軸方向の内外に位置する2枚のラジアルリップ16c,16bとを設けている。第2のシール板12は、固定側部材である外方部材2との嵌合部に弾性部材16を抱持したものとしてある。すなわち、弾性部材16は、円筒部12aの内径面から先端部外径までを覆う先端覆い部16dを有するものとし、この先端覆い部16dが、第2のシール板12と外方部材2との嵌合部に介在する。
第2のシール板12の円筒部12aと第1のシール板である芯金11の他筒部11cとは僅かな径方向隙間をもって対峙させ、その隙間でラビリンスシール17を構成している。
The
The
この構成の車輪用軸受によると、車輪と共に回転する内方部材1の回転が、この内方部材1に取付けられた磁気エンコーダ10を介して、磁気センサ15で検出され、車輪回転速度が検出される。
磁気エンコーダ10は、シール装置5の構成要素としたため、部品点数を増やすことなく、車輪の回転を検出することができる。車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダ10とこれに対面させる磁気センサ15との間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、上記のように磁気エンコーダ10の多極磁石14は焼結体からなるものであって硬質であるため、多極磁石14の表面の摩耗損傷は従来の弾性体製のものに比べて大幅に低減される。また車輪用軸受5における軸受端部の空間は、周辺に等速ジョイント7や軸受支持部材(図示せず)があって限られた狭い空間となるが、磁気エンコーダ10の多極磁石14が上記のように薄肉化できるため、回転検出装置20の配置が容易になる。
内外の部材1,2間のシールについては、第2のシール板12に設けられた各シールリップ16a〜16cの摺接と、第2のシール板12の円筒部12aに第1のシール板である芯金11の他筒部11cが僅かな径方向隙間で対峙することで構成されるラビリンスシール17とで得られる。
According to the wheel bearing of this configuration, the rotation of the
Since the
As for the seal between the inner and
磁気エンコーダ10の具体例を図3および図4と共に説明する。この磁気エンコーダ10は、金属製の環状の芯金11と、この芯金11の表面に周方向に沿って設けられた多極磁石14とを備える。多極磁石14は周方向に多極に磁化され、交互に磁極N,Sが形成された部材であり、多極に磁化された磁気ディスクからなる。磁極N,Sは、ピッチ円直径PCD(図4)において、所定のピッチpとなるように形成されている。この磁気エンコーダ10は、回転部材(図示せず)に取付けられ、図2,図5に示すように多極磁石14に磁気センサ15を対面させて回転検出に使用されるものであり、磁気エンコーダ10と磁気センサ15とで回転検出装置20が構成される。同図は、磁気エンコーダ10を軸受(図示せず)のシール装置5の構成要素とした応用例を示し、磁気エンコーダ10は、軸受の回転側の軌道輪に取付けられる。シール装置5は、磁気エンコーダ10と、固定側のシール部材9とで構成される。
A specific example of the
多極磁石14に混入する磁性粉としては、バリウム系およびストロンチウム系などの等方性または異方性フェライト粉であっても良い。これらのフェライト粉は顆粒状粉体であっても、湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉を磁性粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形された異方性のグリーン体とする必要がある。
The magnetic powder mixed in the
また、磁性粉は希土類系磁性材料であっても良い。例えば希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉のそれぞれ単独磁性粉であっても良い。また、磁性粉はマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉であっても良い。 The magnetic powder may be a rare earth magnetic material. For example, samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which are rare earth magnetic materials, may be used alone. The magnetic powder may be manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder.
また、上記磁性粉は、サマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉、ネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉、およびマンガンアルミ(MnAl)ガスアトマイズ粉のいずれか2種以上を混合させたものであっても良い。例えば、上記磁性粉はサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉とネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉とを混合させたもの、マンガンアルミガスアトマイズ粉とサマリウム鉄系磁性粉とを混合させたもの、およびサマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、のいずれかであっても良い。
また、例えば、フェライト分だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄(SmFeN)系磁性粉やネオジウム鉄(NdFeB)系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することもできる。
The magnetic powder may be a mixture of two or more of samarium iron (SmFeN) magnetic powder, neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, and manganese aluminum (MnAl) gas atomized powder. For example, the magnetic powder is a mixture of samarium iron (SmFeN) magnetic powder and neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, a mixture of manganese aluminum gas atomized powder and samarium iron magnetic powder, and samarium iron. Any of a mixture of a system magnetic powder, a neodymium iron system magnetic powder, and a manganese aluminum gas atomized powder may be used.
Also, for example, when the magnetic force is insufficient with only the ferrite content, the required amount of samarium iron (SmFeN) magnetic powder or neodymium iron (NdFeB) magnetic powder, which is a rare earth magnetic material, is mixed with the ferrite powder to improve the magnetic force. It can also be manufactured at a low cost.
また、多極磁石14を形成する非磁性金属粉には、スズ、銅、アルミ、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガンなどの粉体、または非磁性のステンレス系金属粉のいずれか単独(1種)の粉体、もしくは2種以上からなる混合した粉体、もしくは2種以上からなる合金粉末を使用することができる。
In addition, the nonmagnetic metal powder forming the
磁性粉および非磁性金属粉はいずれも平均粒径で10μm以上150μm以下が良く、好ましくは20μm以上130μm以下が好適である。これら粉体のいずれか一方または両方の平均粒径が10μmより小さいと、混合粉にして常温下、金型内で加圧成形して圧粉体を得ようとしても、金型内にうまく混合粉が流れ込まないことがあり、所定形状の圧粉体を形成できない。また、これら粉体のいずれか一方または両方の平均粒径が150μmより大きいと、混合粉にして常温下、金型内で加圧成形して圧粉体を得ようとしても、圧粉体強度が出ないために、金型から脱型できず成形できない。
上述した平均粒径範囲の磁性粉と非磁性金属粉を予め決められた配合比で粉体混合機を用いて混合し、この混合粉を常温下、金型内で加圧成形することにより圧粉体を得る。
Both the magnetic powder and the nonmagnetic metal powder have an average particle size of 10 μm to 150 μm, preferably 20 μm to 130 μm. If the average particle size of one or both of these powders is smaller than 10 μm, even if you try to obtain a green compact by pressing it in a mold at room temperature to make a mixed powder, it will mix well in the mold Powder may not flow in, and a green compact with a predetermined shape cannot be formed. In addition, if the average particle size of one or both of these powders is larger than 150 μm, even if an attempt is made to obtain a green compact by pressing it in a mold at room temperature as a mixed powder, the green compact strength Therefore, it cannot be removed from the mold and cannot be molded.
The above-mentioned average particle size range magnetic powder and non-magnetic metal powder are mixed at a predetermined mixing ratio using a powder mixer, and the mixed powder is pressed in a mold at room temperature. Obtain powder.
多極磁石14を形成する混合粉中の配合において、磁性粉でない非磁性金属粉の体積配合率は、1vol %以上で90vol %以下が良いが、望ましくは5vol %以上85vol %以下、さらに望ましくは10vol %以上80vol %以下が良い。
磁性粉でない非磁性金属粉の体積含有率が1vol %よりも少ないと、金属バインダとして非磁性金属粉が少ないため、焼結後得られた多極磁石14は、硬いが脆い。このため、後述するように、多極磁石14とする焼結体を芯金11上に加締加工や圧入加工などで機械的に固定しようとしても、割れてしまう。また、金属バインダとして少なすぎるために、圧粉体が成形できない場合がある。
磁性粉でない非磁性金属粉の体積含有率が90vol %より多いと、相対的に磁性成分が少ないため、焼結後、得られた多極磁石14の着磁強度を大きくできず、磁気エンコーダ10に所望される安定したセンシングの得られる磁力を確保することができない。
In the blending in the mixed powder forming the
When the volume content of the nonmagnetic metal powder that is not magnetic powder is less than 1 vol%, the nonmagnetic metal powder is small as a metal binder, so that the
If the volume content of the nonmagnetic metal powder that is not magnetic powder is more than 90 vol%, the magnetic component is relatively small, so that the magnetization strength of the obtained
焼結後得られた多極磁石14の線膨張係数は、0.5×10-5以上で9.0×10-5以下が良いが、望ましくは0.8×10-5以上で7×10-5以下、さらに望ましくは0.9×10-5以上で5×10-5以下が良い。
芯金11の材質となる金属材料の線膨張係数は、たとえばステンレス鋼(JIS規格のSUS430)の場合、1.0×10-5である。多極磁石14の線膨張係数が0.5×10-5より大きい場合、もしくは9×10-5より小さい場合、芯金11の材質となる金属材料との線膨張係数の差が大きいため、高低温環境下で使用されときの寸法変化量の差が大きくなり、多極磁石14と芯金11が干渉して多極磁石14が破損する場合がある。また、多極磁石14と芯金11の固定が確保できなくなる。
The linear expansion coefficient of the
For example, in the case of stainless steel (JIS standard SUS430), the linear expansion coefficient of the metal material used as the material of the
圧粉体作成にあたり、磁性粉と非磁性金属粉の配合時に、例えば、ステアリン酸亜鉛などのような潤滑剤を添加して圧粉体成形性を改善することもできる。
これらの圧粉体(グリーン体)は、5〜30vol %の空孔を持つことが望ましい。好ましくは12〜22vol %、さらに好ましくは14〜19vol %である。空孔率が5vol %より少ない場合、成形圧力を除圧する際に原料粉の弾性変形の回復により生じるスプリングバックにより、圧粉体(グリーン体)が破損する可能性がある。また、空孔が30vol %よりも多い場合、焼結体の機械的強度が弱くなるため、後述するように、芯金11上に加締加工や圧入加工などで機械的に固定しようとしても割れてしまう。また、粒子間の密着不足により、圧粉体(グリーン体)が成形できない場合がある。
In forming the green compact, a lubricant such as zinc stearate may be added to improve the green compact moldability when the magnetic powder and the nonmagnetic metal powder are blended.
These green compacts (green bodies) desirably have 5 to 30 vol% pores. Preferably it is 12-22 vol%, More preferably, it is 14-19 vol%. When the porosity is less than 5 vol%, the green compact may be damaged due to springback caused by recovery of elastic deformation of the raw material powder when the molding pressure is released. In addition, when the number of pores is more than 30 vol%, the mechanical strength of the sintered body is weakened, and as described later, even if it is attempted to be mechanically fixed on the
磁性粉および非磁性金属粉は高価であることから、板厚は薄い方が好ましい。圧縮成形性およびハンドリングから、好ましい板厚は0.3mm〜5mm、さらに好ましくは0.6mm〜3mmである。板厚が0.3mmよりも薄い場合、金型内への充填が困難であり、グリーン成形体が得難い。また、得られたグリーン成形体もハンドリング時に破損してしまう可能性があるので好ましくない。一方、グリーン成形体の板厚が10mmよりも厚い場合、成形性やハンドリングは向上するが、コスト面では不利となる。また、厚すぎるとグリーン成形体の密度むらが発生しやすくなり、焼成後の変形が生じやすくなるという問題がある。これらの点から、板厚は0.3mm〜5mmが好ましい。
得られたグリーン成形体は、図6のように炉内で加熱焼結することで、ディスク形状の焼結体とされる。この炉内での加熱焼結は、大気中、電気炉で行っても良く、また真空炉により、または不活性ガスを流入しながらプッシャー炉、もしくはイナート炉で行っても良い。
Since magnetic powder and non-magnetic metal powder are expensive, it is preferable that the plate thickness is thin. In view of compression moldability and handling, the preferred plate thickness is 0.3 mm to 5 mm, more preferably 0.6 mm to 3 mm. When the plate thickness is less than 0.3 mm, it is difficult to fill the mold and it is difficult to obtain a green molded body. Moreover, since the obtained green molded object may also be damaged at the time of handling, it is not preferable. On the other hand, when the green molded body is thicker than 10 mm, the moldability and handling are improved, but it is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, when the thickness is too thick, uneven density of the green molded body tends to occur, and deformation after firing tends to occur. From these points, the plate thickness is preferably 0.3 mm to 5 mm.
The obtained green molded body is heated and sintered in a furnace as shown in FIG. 6 to form a disk-shaped sintered body. The heating and sintering in the furnace may be performed in an electric furnace in the atmosphere, or may be performed in a pusher furnace or an inert furnace while flowing an inert gas in a vacuum furnace.
磁気エンコーダ10を形成する焼結体は、防錆処理のために、例えば図7のように防錆被膜22を施しても良い。この防錆被膜22は換言すれば防食被膜である。この防錆被膜22には、クリヤー系の高防食性塗料を用いることができる。この塗料は芯金11と焼結体間の接着剤としての効果も期待でき、また焼結多孔質体表層の空孔内部に浸入し、クリヤー塗膜成分のアンカー効果により表面で好適に保持され、長期間の使用においても防錆被膜層として良好な密着性を維持することができる。
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、アクリル系塗料などが挙げられる。これらの中で、とく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適である。
また、脂肪または洗浄した焼結体にクリヤーを真空含浸、デッピング(浸漬)、吹付け(スプレー)塗装、静電塗装等の方法によって塗布し、自然または強制的に風乾して焼結体に付着したクリヤー中の溶剤成分を除去し、所定の焼付条件(温度・時間)でクリヤー層を焼結体上に焼付けることで、図7のように、多極磁石14の表面に防錆被膜22を形成しても良い。この防錆被膜22は、磁気エンコーダ10全体の表面に形成しても良い。この磁気エンコーダ10を例えば車輪用軸受に取付ける場合、上記のように形成された防錆(食)被膜の膜厚は、車輪用軸受として要求される耐食性能を満足できる厚みであれば特に制限されないが、望ましくは0.5μm以上が良い。
車輪用軸受として使用されるとき、上記磁気センサ15と磁気エンコーダ10表面の間隙に砂粒などを噛み込むと、磁気エンコーダ10表面に傷を付けることがある。被膜の厚みが0.5μmより薄いと、その傷は基材である焼結体まで到達してしまい、そこからの錆の発生が防止できないことがある。
The sintered body forming the
Examples of clear anticorrosive paints include modified epoxy paints, modified epoxy phenol curable paints, epoxy melamine paints, and acrylic paints. Among these, a modified epoxy phenol curing type and epoxy melamine type clear coating are particularly suitable.
Also, apply the clear to vacuum or impregnation (dipping), spray (spray) coating, electrostatic coating, etc. on fat or washed sintered body, and adhere to the sintered body by natural or forced air drying. The solvent component in the clear is removed, and the clear layer is baked on the sintered body under predetermined baking conditions (temperature and time), so that the
When used as a wheel bearing, if sand particles or the like are caught in the gap between the
芯金11の材質となる金属は、磁性体、特に強磁性体となる金属が好ましく、例えば磁性体でかつ防錆性を有する鋼板が用いられる。このような鋼板として、フェライト系のステンレス鋼板(JIS規格のSUS430系等)や、防錆処理された圧延鋼板等を用いることができる。
The metal that is the material of the
芯金11の形状は、種々の円環状の形状とできるが、多極磁石14を固定できる形状が好ましい。特に、加締固定や嵌合固定等の機械的な固定が行える形状が好ましい。
加締固定の場合、芯金11は、例えば図3(B)に示すように、嵌合側となる内径側の円筒部11aと、その一端から外径側へ延びる立板部11bと、外径縁の他筒部11cとでなる断面概ね逆Z字状の円環状とする。
円筒部11a、立板部11b、および他筒部11cは、鋼板等の金属板から一体にプレス成形されたものである。立板部11bは平坦に形成されており、その平坦な立板部11bの表面に重ねて多極磁石14の未着磁の焼結体を組み込み、外周縁の他筒部11cを加締めることで、芯金11の立板部11bに重なり状態に多極磁石14が固定される。上記他筒部11cは、その断面における先端側部分または略全体が、加締部となる。また、この加締部は、芯金11の円周方向の全周に渡って延び、したがって円環状となっている。多極磁石14の加締部である他筒部11cにより固定される部分は、多極磁石14の被検出面となる表面よりも凹む凹み部14aとなっていて、芯金11の加締部である他筒部11cが、多極磁石14の被検出面となる表面から突出しないようにされている。上記凹み部14aは、多極磁石14の被検出面となる表面よりも若干背面側に後退した段差部として形成されている。多極磁石14の外周縁における凹み部14aよりも裏面側の部分は、断面が円弧状の曲面とされ、この曲面部分に沿うように、他筒部11cの加締部分が形成される。加締固定は、図7に断面図で示すように、多極磁石14の外周部を全周にわたって加締固定してもよい。
The shape of the
In the case of caulking and fixing, for example, as shown in FIG. 3 (B), the
The
また、加締固定は、図8,図9に断面図および正面図で示すように行っても良い。この例では、芯金11を図5の例と同じく、内径側の円筒部11aと、その一端から外径側へ延びる立板部11bと、その外径縁の円筒状の他筒部11cとでなる断面概ね逆Z字状の円環状としている。その他筒部11cにおける周方向の複数箇所に、ステーキング等によって、内径側へ突出状態に塑性変形させた塑性変形部11caを設け、その塑性変形部11caにより多極磁石14を芯金11の立板部11bに固定している。この例においても、多極磁石14の塑性変形部11caにより固定される部分は、多極磁石14の被検出面となる表面よりも凹む凹み部14bとなっていて、これにより塑性変形部11caが多極磁石14の被検出面となる表面に突出しないように成されている。凹み部14bは、外径側に至に従って表面から背面側へ近づく傾斜面14bとされている。
Further, the caulking and fixing may be performed as shown in the sectional view and the front view in FIGS. In this example, the cored
図5および図8に示す各例において、芯金11は、図10のように、立板部11bが、内周側部分11baと外周側部分11bbとで互いに軸方向にずれた段付き形状を成すものとしても良い。図10において、図示は省略するが、多極磁石14は、図3などの例と同様に立板部11bにおける他筒部11cの突出側の面に配置される。
さらに、図11に示すように、上記各例と同様に断面概ね逆Z字状とされた芯金11において、その他筒部11cの端縁における円周方向複数箇所に舌片状の爪部11cbを設け、この舌片状爪部11cbを矢印のように内径側へ塑性変形させることにより、つまり加締ることにより、多極磁石14を芯金11に固定しても良い。多極磁石14は、図5などの例と同様に立板部11bにおける他筒部11cの突出側の面に配置される。この例においても、図10の例と同様に、立板部11bを段付き形状としている。立板部11bを段付きとした場合、多極磁石14の立板部11b側の側面形状は、図11(B)に示すように、立板部11bの段付き形状に沿った側面形状としてもよい。
In each example shown in FIG. 5 and FIG. 8, the cored
Furthermore, as shown in FIG. 11, in the
なお、圧入固定の場合、例えば図12に示すように、芯金11を、内径側の円筒部11aと、その一端から外径側へ延びる立板部11b”とでなる断面L字状の円環状とする。円筒部11aと立板部11b”とは、鋼板等の金属板から一体にプレス成形されたものである。立板部11b”は平坦に形成されており、その平坦な立板部11b”まで、多極磁石14となるディスク状の焼結体を円筒部11aの外周に圧入して固定する。立板部11b”の高さは、多極磁石14の内周部付近が当たる高さとされる。
In the case of press-fitting and fixing, for example, as shown in FIG. 12, the cored
また、上記各例では芯金11を鋼板プレス成形品製としたが、図13に示すように、芯金11は、鋼材等の削り出し品からなるものとしても良い。同図の例の芯金11は立板部11bの溝部11baを切削加工溝としている。
In each of the above examples, the
上記のように金属環状部材である芯金11に周方向に沿って設けられた混合磁性粉焼結磁石ディスクは、周方向に多極に着磁することにより多極磁石14となり、この多極磁石14と芯金11とで磁気エンコーダ10が構成される。この場合に、非磁性金属粉をバインダとして磁性粉を混入した混合磁性粉焼結磁石ディスク(焼結体)は、その非磁性金属粉と磁性粉の組成比を調整しながら粉体混合機で分散させることで粉体同士のドライブレンドとすることができる。そのため焼結体中の磁性粉の相対的な含有率(体積分率)を上げられる。したがって、磁気センサ15(図5)に安定してセンシングされる磁力が容易に得られ、多極磁石14を厚くする必要がない。
The mixed magnetic powder sintered magnet disk provided along the circumferential direction on the
この構成の磁気エンコーダ10は、図2,図5と共に前述したように、多極磁石14に磁気センサ15を対面させて回転検出に使用される。磁気エンコーダ10を回転させると、多極磁石14の多極に磁化された各磁極N,Sの通過が磁気センサ15で検出され、パルスのかたちで回転が検出される。磁極N,Sのピッチp(図4)は細かく設定でき、例えばピッチpが1.5mm、ピッチ相互差±3%という精度を得ることもでき、これにより精度の高い回転検出が行える。ピッチ相互差は、磁気エンコーダ10から所定距離だけ離れた位置で検出される各磁極間の距離の差を目標ピッチに対する割合で示した値である。磁気エンコーダ10が図5のように軸受のシール装置5に応用されたものである場合、磁気エンコーダ10の取付けられた軸受の回転が検出されることになる。
多極磁石14は、磁性粉の混入した焼結体(混合磁性粉焼結ディスク)からなるため、次に示すように、安定したセンシングの得られる磁力を確保しながら薄肉化できて、磁気エンコーダ10のコンパクト化が図れるうえ、耐摩耗性に優れ、また生産性にも優れたものとなる。
As described above with reference to FIGS. 2 and 5, the
Since the
さらに、多極磁石14の表面硬度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための回転検出装置20に応用した場合に、車両走行中に回転側の多極磁石14の表面と固定側の磁気センサ15の表面の間隙に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石14の摩耗損傷が生じ難く、従来の弾性体製としたものに比べて、摩耗の大幅な低減効果がある。
なお、金属環状部材である芯金11に周方向に沿って設けられた多極磁石14となる混合磁性粉焼結磁石ディスク表面の平坦度は、200μm以下が良いが、望ましくは100μm以下が良い。ディスク表面の平坦度が200μmより上である場合、磁気センサ15とディスク面の間隙(エアギャップ)が、磁気エンコーダ10の回転中に変化することで、センシング精度を悪化させてしまう。
同様の理由で、磁気エンコーダ10の回転中における、混合磁性粉焼結磁石ディスク表面の面振れも、200μm以下が良く、望ましくは100μm以下が良い。
Furthermore, the surface hardness of the
The flatness of the surface of the mixed magnetic powder sintered magnet disk that becomes the
For the same reason, the surface runout of the mixed magnetic powder sintered magnet disk surface during rotation of the
なお、図1および図2に示す車輪用軸受では、磁気エンコーダ10の芯金11を、図3の形状のものとした場合について示しているが、磁気エンコーダ10として図8〜図13に示した各例のものを用いても良い。
また、磁気エンコーダ10を軸受のシール装置5の構成要素とする場合等において、多極磁石14を、上記各実施形態とは逆に軸受に対して内向きに設けても良い。すなわち、多極磁石14を芯金11の軸受内側の面に設けても良い。その場合、芯金11は非磁性体製のものとすることが好ましい。
In the wheel bearing shown in FIGS. 1 and 2, the
Further, when the
さらに、この発明の磁気エンコーダは、多極磁石の芯金への固定構造等として次のいずれかる構造(1) 〜(6) を採用したものとしても良い。これらの構造(1) 〜(6) は上記の各説明とは別の観点でまとめ直したものである。
(1) .芯金は、回転側部材(例えば転がり軸受の回転輪)へ圧入する圧入部と、多極磁石を取付ける部分とが、相互に離間している。(例えば図3の例)
(2) .上記(1) において、多極磁石の芯金への固定を、芯金を加締めた加締部によって行う。この場合に、多極磁石は芯金の一部に重ね、断面における多極磁石の一端を、芯金の加締により行う。(例えば図3の例)
(3) .上記(2) において、芯金の加締部が円周方向の複数箇所に別れている。(例えば図8の例)
(4) .上記(2) において、多極磁石の芯金の加締部で固定される部分が、多極磁石の被検出面となる表面よりも凹む凹み部となっていて、芯金の加締部が上記多極磁石の被検出面となる表面から突出しないものとする。上記凹み部は、例えば、上記被検出面となる表面に対して傾斜した傾斜面または段差面からなる。(例えば図3の例)
(5) .上記(2) において、芯金の多極磁石と接する面に、除肉部分を有する。
(6) .上記(2) において、芯金の加締部が円周方向に延びる円弧状または円環状の部分で この磁気エンコーダは、上記(1) 〜(6) などの新規の特徴を有する種々の多極磁石取付構成を可能とすることができ、そのため、応用範囲が広く、かつ高い信頼性を付与でき、非常に優れていると言える。
Furthermore, the magnetic encoder of the present invention may employ any of the following structures (1) to (6) as a structure for fixing the multipolar magnet to the core metal. These structures (1) to (6) are rearranged from a viewpoint different from the above explanations.
(1). In the metal core, a press-fitting portion that is press-fitted into a rotation-side member (for example, a rotating wheel of a rolling bearing) and a portion to which a multipolar magnet is attached are separated from each other. (For example, the example of FIG. 3)
(2). In the above (1), the multipolar magnet is fixed to the cored bar by a crimped portion in which the cored bar is crimped. In this case, the multipolar magnet is overlapped with a part of the core metal, and one end of the multipolar magnet in the cross section is formed by caulking the core metal. (For example, the example of FIG. 3)
(3). In the above (2), the crimping portion of the core metal is divided into a plurality of locations in the circumferential direction. (For example, the example of FIG. 8)
(Four) . In the above (2), the portion fixed by the crimping portion of the core of the multipolar magnet is a recess that is recessed from the surface to be detected of the multipolar magnet, and the crimping portion of the core is not It is assumed that the multipolar magnet does not protrude from the surface to be detected. The said recessed part consists of an inclined surface or a level | step difference surface inclined with respect to the surface used as the said to-be-detected surface, for example. (For example, the example of FIG. 3)
(Five) . In the above (2), the surface of the cored bar in contact with the multipolar magnet has a thinned portion.
(6). (2) In the above (2), the magnetic encoder is an arc-shaped or annular portion in which the caulking portion of the core bar extends in the circumferential direction.This magnetic encoder has various multi-poles having novel features such as (1) to (6) A magnet mounting structure can be made possible, and therefore, the application range is wide, high reliability can be imparted, and it can be said that it is very excellent.
1…内方部材
2…外方部材
1A…内方部材
2A…外方部材
1k,2k…端面
3…転動体
5…シール装置
10…磁気エンコーダ
15…磁気センサ
16a…サイドリップ
16b,16c…ラジアルリップ
20…回転検出装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記内方部材と外方部材のうちの回転側部材に磁気エンコーダを取付け、この磁気エンコーダは、前記内方部材と外方部材間の空間における固定側部材の端面よりも内側に配置し、この磁気エンコーダは、多極磁石を金属製の芯金に加締または圧入で組付けてこの芯金に支持させたものであって、前記多極磁石は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた多孔質の焼結体からなり円周方向に交互に磁極が形成され、上記混合粉に使用する磁性粉および非磁性金属粉は、いずれも平均粒径が10μm以上で150μm以下であり、前記多極磁石の線膨張係数が0.5×10-5以上で9.0×10-5以下であり、前記混合粉の焼結前の圧粉体が内部に空孔を持つことを特徴とする車輪用軸受。 An outer member having a double-row raceway surface formed on the inner circumferential surface, an inner member having a raceway surface opposite to the rolling surface of the outer member formed on the outer circumferential surface, and interposed between both raceway surfaces A wheel bearing comprising a double row rolling element and rotatably supporting the wheel with respect to the vehicle body,
Mounting a magnetic encoder to the rotating side member of said inner member and the outer member, the magnetic encoder is disposed on the inner side of the end face of the stationary member in the space between the inner member and the outer member, the The magnetic encoder is a multi-pole magnet assembled to a metal core by caulking or press-fitting and supported by the core, and the multi-pole magnet is a mixture of magnetic powder and non-magnetic metal powder. in magnetic poles alternately in the circumferential direction becomes a powder of a sintered body of porous and sintered is formed, the magnetic powder and non-magnetic metallic powder used in the powder mixture, both the average particle diameter of 10μm or more 150 μm or less, the linear expansion coefficient of the multipolar magnet is 0.5 × 10 −5 or more and 9.0 × 10 −5 or less, and the green compact before sintering of the mixed powder contains voids therein. Wheel bearings characterized by having.
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