JP2009097994A - 磁気エンコーダ、磁気エンコーダの製造方法および転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が良好な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ゴム製の多極磁石２３を含む。多極磁石２３は、ゴム組成物、磁性粉、内部離型剤および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムに、所定の方向に磁界をかけながら加熱圧縮成形することにより形成されている。ゴム組成物は、固形ゴムおよび液状ゴムを含む。液状ゴムの含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上１００重量部以下である。内部離型剤の含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、０．５重量部以上２．５重量部以下である。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁気エンコーダ、磁気エンコーダの製造方法および転がり軸受に関し、特に、ゴム製の多極磁石を含む磁気エンコーダ、その製造方法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。

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、特開平６−２８１０１８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ゴム製の多極磁石と、これを支持するスリンガとからなる。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。
特開平６−２８１０１８号公報

上記のような用途に用いられる磁気エンコーダにおいて、磁気エンコーダに含まれる多極磁石の磁束密度が高ければ、磁気を検出するセンサとのギャップ（間隔）の公差を大きくすることができる。そうすると、磁気エンコーダの周辺部材の組立における寸法公差を大きく取ることができ、製造コストの低減を図ることができる。磁束密度の高い磁気エンコーダを得るためには、多極磁石に含まれる磁性粉の配向度を高くする必要がある。したがって、磁界をかけた方向に磁性粉を配向させやすい加熱圧縮成形により、多極磁石を形成することが好ましい。

磁性粉の磁束密度を高くするためには、ゴム成分に対し、磁性粉の含有量を多くする必要がある。ここで、磁性粉は、ゴムをニーダーやロールで混練しながら充填されるため、バインダとなるゴムは低粘度にする必要がある。また、磁場による配向度を高めるためにも、ゴムは低粘度であることが好ましい。しかし、ゴムの粘度が低すぎると、加熱圧縮成形時において金型に貼りつきやすくなり、金型を汚染してしまうことになる。このような加工性の悪化や金型汚染が生じると、磁気エンコーダの生産性を悪化させてしまうことになる。

この発明の目的は、生産性が良好な磁気エンコーダを提供することである。

この発明の他の目的は、生産性が良好な磁気エンコーダの製造方法を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、生産性が良好な転がり軸受を提供することである。

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ゴム製の多極磁石を含む。多極磁石は、ゴム組成物、磁性粉、内部離型剤および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムに、所定の方向に磁界をかけながら加熱圧縮成形することにより形成されている。ゴム組成物は、固形ゴムおよび液状ゴムを含む。液状ゴムの含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上１００重量部以下である。内部離型剤の含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、０．５重量部以上２．５重量部以下である。

このように構成することにより、磁界をかけながら未加硫の磁性ゴムを加熱圧縮成形する際に、磁性粉が配向しやすく、また、金型汚染を低減することができる。したがって、磁気エンコーダの生産性を良好にすることができる。

好ましくは、ゴム組成物は、ＮＢＲを含む。また、ＮＢＲは、中高ニトリルを含むことが好ましい。

さらに好ましくは、加硫剤は、少なくともパーオキシサイド系加硫剤または硫黄系加硫剤のうち、いずれか一方を含む。

さらに好ましくは、未加硫の磁性ゴムは、共架橋剤を含み、共架橋剤は、ビスマレイミド系共架橋剤を含む。

さらに好ましくは、磁性ゴムは、固形ゴム１００重量部に対し、磁性粉を１３５０重量部以上含有している。

さらに好ましくは、磁性粉は、磁場配向用フェライト系磁性粉を含む。

この発明の他の局面においては、磁気エンコーダの製造方法は、周方向に交互に磁極が配置されたゴム製の多極磁石を含む磁気エンコーダの製造方法であって、固形ゴム、固形ゴム１００重量部に対し１３５０重量部以上の量の磁性粉、固形ゴム１００重量部に対し１０重量部以上１００重量部以下の量の液状ゴム、固形ゴム１００重量部に対し０．５重量部以上２．５重量部以下の量の内部離型剤および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムを、収容部に収容する工程と、収容部に所定の方向の磁界をかけながら、未加硫の磁性ゴムに力を加えて加熱圧縮成形を行う工程とを備える。

このような磁気エンコーダの製造方法によると、磁界をかけながら未加硫の磁性ゴムを加熱圧縮成形する際に、磁性粉が配向しやすく、また、金型汚染を低減することができる。したがって、磁気エンコーダの生産性を良好にすることができる。

この発明のさらに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、生産性が良好である。

このような磁気エンコーダおよび磁気エンコーダの製造方法によると、磁界をかけながら未加硫の磁性ゴムを加熱圧縮成形する際に、磁性粉が配向しやすく、また、金型汚染を低減することができる。したがって、磁気エンコーダの生産性を良好にすることができる。

また、このような転がり軸受についても、生産性が良好である。

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１は、この発明の一実施形態に係る磁気エンコーダを含む転がり軸受の一部を示す断面図である。図１を参照して、転がり軸受１１は、回転軸（図示せず）を支持する。このような転がり軸受１１は、自動車の車軸を支持する軸受として利用される。

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輪１３と、玉１２の外径側に配置される外輪１４と、玉１２を保持する保持器（図示せず）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。内輪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、外輪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、内輪１３および外輪１４に設けられた軌道面１５ａ、１５ｂ上を転動する。

シール１７は、剛性を有する芯金３１と、弾性を有するゴム部３２とを含む。芯金３１は、外輪１４に取り付けられ、固定されている。ゴム部３２は、芯金３１の一部を覆うように構成されている。ゴム部３２は後述するスリンガ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が、スリンガ２４と接触している。このようにして、転がり軸受１１の内部を密封する。こうすることにより、内部に封入された潤滑油の漏れの防止や、転がり軸受１１の内部への異物の混入の防止を図っている。

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、外輪１４等と共にハウジングに取り付けられ、固定されている。

ここで、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ゴム製の多極磁石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。スリンガ２４は、円筒部２８ａと、円筒部２８ａの一方側の端部から外径側に延びるフランジ２８ｂとを備える。フランジ２８ｂの外方側に、多極磁石２３が保持される。

図２は、多極磁石２３の構成を示す概念図である。図１および図２を参照して、多極磁石２３は、環状であり、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。

スリンガ２４に保持された多極磁石２３は、回転軸の回転に伴って、内輪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。

次に、磁気エンコーダ１６の製造装置の構成について説明する。図３は、磁気エンコーダ１６の製造装置の概略断面図である。なお、図３等においては、紙面上側を上方向とする。図３を参照して、磁気エンコーダ製造装置５１は、磁界をかけながら加熱圧縮成形をすることができる。磁気エンコーダ製造装置５１は、圧力をかける加圧手段としてのプレス５２と、可動プレート５４ａに取り付けられた可動軸５５ａと、可動プレート５４ａを支持する支柱５３と、固定プレート５４ｂに取り付けられた固定軸５５ｂとを含む。可動プレート５４ａの上方には、プレス５２が取り付けられており、プレス５２によって、可動プレート５４ａおよび可動軸５５ａは、下方向に移動し、荷重を負荷することができる。

また、磁気エンコーダ製造装置５１は、可動軸５５ａおよび固定軸５５ｂの先端に取り付けられ、後述する多極磁石の素材となる未加硫の磁性ゴムを収容する収容部としての金型中子７１と、金型中子７１の周辺に配置される金型部６０と、金型部６０の周りに配置され、金型部６０および金型中子７１を加熱する加熱手段としてのヒータ５８と、金型部６０の上下方向に配置され、金型部６０からの伝熱を遮断するための断熱プレート５９と、断熱プレート５９の上下方向に配置される冷却ジャケット管５７と、冷却ジャケット管５７の上下方向に配置され、所定の方向の磁界を発生させる磁界発生手段としてのコイル５６とを含む。

冷却手段としての冷却ジャケット管５７は、パイプ６１を通じて送られるクーラー６２からの冷媒により、コイル５６を冷却する。断熱プレート５９は、金型部６０からのコイル５６への伝熱を低減する。なお、支柱５３、可動プレート５４ａ、固定プレート５４ｂ、可動軸５５ａおよび固定軸５５ｂは、磁性材料で構成されており、冷却ジャケット管５７および金型部６０は、非磁性材料で構成されている。なお、図３において、ハッチングで示す部分は、磁性材料で構成された部材である。

図４は、金型中子７１の断面図である。図５は、金型中子７１の斜視図である。図６は、金型中子７１に含まれる下金型中子７２ｂの斜視図である。図３〜図６を参照して、金型中子７１は、上金型中子７２ａと、下金型中子７２ｂから構成されており、それぞれ厚みを有する円板状である。上金型中子７２ａの中央部には、厚み方向に凹んだ凹部７５ａが設けられている。下金型中子７２ｂの中央部には、厚み方向に膨らんだ凸部７５ｂが設けられている。金型中子７１は、上金型中子７２ａに設けられた凹部７５ａと、下金型中子７２ｂに設けられた凸部７５ｂとを嵌め合わせるようにして配置される。なお、上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂにより、多極磁石２３の外形形状が形成される。

上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂはそれぞれ、磁性材料７４および非磁性材料７３から構成されている。非磁性材料７３は、上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂの径方向中央側および外径側に配置されており、磁性材料７４は、径方向において非磁性材料７３に挟まれた部分に配置される。上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂを嵌め合わせたとき、上下方向において、それぞれ磁性材料７４同士および非磁性材料７３同士が位置するよう構成されている。なお、上金型中子７２ａおよび下金型中子７２ｂに設けられた磁性材料７４同士が最も近接する位置は、磁性材料７４が位置する領域において、径方向の中央側に近いことが好ましい。こうすることにより、磁性ゴムを加硫する際に、この位置において磁束密度を高めることができる。

下金型中子７２ｂにおいて、磁性材料７４から構成される部分は、厚み方向に凹んでおり、スリンガ６４を取り付けることができる。スリンガ６４を取り付けた下金型中子７２ｂを上金型中子７２ａに嵌め合わせたとき、スリンガ６４の上下方向には、磁性材料７４が配置される。この場合、スリンガ６４は、多極磁石を保持する面６５を上側として取り付けられる。

なお、理解の容易の観点から、図３に示す磁気エンコーダ製造装置５１は、一つの金型中子７１を備えた構成としているが、複数の金型中子７１を取り付けることにより、磁気エンコーダを同時に成形することができる。すなわち、複数の金型中子７１を左右方向に並列するように配置させて取り付け、一度の成形で多数個の磁気エンコーダを形成することができる。

コイル５６への通電により、磁気エンコーダ製造装置５１において磁界を発生させることができる。ここで、上記したように、磁気エンコーダ製造装置５１を構成する部材は、磁性材料または非磁性材料で構成されているため、磁気エンコーダ製造装置５１において、図３中の一点鎖線で示す矢印ＩＩＩの方向に磁界のループを形成することができる。このようにして、金型中子７１内の所定の位置、具体的には、磁性材料７４から構成されている部分の磁界を密にして、加熱圧縮成形を行う。こうすることにより、加熱圧縮成形時において、磁性ゴムに含まれる磁性粉を高度に配向させることができる。なお、このような加熱圧縮成形においては、材料、すなわち、未加硫の磁性ゴムの流動中に、磁性ゴム内の各部において、磁性粉を磁界に沿って配向させることができる。ここで、磁界をかけた射出成形によると、例えば、材料の流れる端部側において、磁界の方向と異なる方向に磁性粉が配向してしまう。しかし、加熱圧縮成形によると、そのような恐れを低減することができる。

次に、磁気エンコーダ１６を製造する方法について、説明する。まず、ヒータ５８により加硫温度に金型中子７１を加熱した後、金型中子７１内にスリンガ６４を配置させる。ここで、スリンガ６４のうち、磁性ゴムが位置する面６５には、予め加硫接着剤を塗布しておく。次に、予め準備された未加硫の磁性ゴム６３を、下金型中子７２ｂ内のうち、スリンガ６４の上部側、すなわち、加硫接着剤が塗布された面６５側にセットする。未加硫の磁性ゴム６３は、図７に示すように、予め一時的にリング状に成形されている。

その後、可動プレート５４ａを下方向に移動させて加圧し、磁性ゴム６３の加熱圧縮成形を行う。ここで、コイル５６に通電して、磁界を発生させ、磁界をかけながら成形を行う。所定の時間を経過した後、コイル５６への通電を停止する。その後、可動プレート５４ａを上方向に移動させ、磁気エンコーダを金型中子７１から取り外す。この場合、磁性ゴム６３は、加硫接着剤によってスリンガ６４の面６５に接着保持されている。その後、加硫させた磁性ゴム６３に対して、着磁ヨークによって多極に着磁して多極磁石とし、所望の磁気エンコーダを得る。

次に、磁気エンコーダに含まれる多極磁石を構成する磁性ゴムについて、説明する。上記したように、多極磁石は、未加硫の磁性ゴムを加熱圧縮成形し、加硫された磁性ゴムを多極に着磁することにより形成される。未加硫の磁性ゴムは、ゴム組成物、磁性粉、軟化剤（プロセスオイル）、亜鉛華、老化防止剤、内部離型剤、加硫剤および共架橋剤を含む。内部離型剤を含むことにより、金型の摩耗等を改善することができる。また、ゴム組成物は、固形ゴムと、液状ゴムとを含む。

ここで、ゴム組成物としては、天然ゴム、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、イソプレンーイソブチレンゴム（ブチルゴム）、スチレンーブタジエンゴム、スチレンーイソブチレンースチレンゴム（ＳＢＳ）、スチレンーイソプレンースチレンゴム（ＳＩＳ）、スチレンーエチレンーブチレンースチレンゴム（ＳＥＢＳ）、エチレンープロピレンターポリマー（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルーブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ（Ｈ−ＮＢＲ）、フッ素ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム等が挙げられる。

ここで、液状ゴムの含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上１００重量部以下とすることが好ましい。液状ゴムの含有量が１０重量部よりも少ないと、磁性粉を含有させた磁性ゴムの混練加工時において発熱量が大きくなり、ゴム成分が劣化してしまう。また、加工機のトルク上昇の問題もある。さらに、加熱圧縮成形時において、磁性粉が配向しにくくなる。一方、液状ゴムの含有量が１００重量部よりも多いと、金型に貼りついて金型を汚染してしまう恐れがあるためである。

なお、上記した自動車用の磁気エンコーダとしては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲおよびアクリルゴムが好ましい。ＮＢＲは、ニトリル基の含有量に応じて、極高ニトリルゴム（ニトリル基含有量４３重量％以上）、高ニトリルゴム（ニトリル基含有量３６〜４２重量％）、中高ニトリルゴム（ニトリル基含有量３１〜３５重量％）、中ニトリルゴム（ニトリル基含有量２５〜３０重量％）、低ニトリルゴム（ニトリル基含有量２４重量％以下）に大別される。上記用途に使用される場合、耐油性向上の観点から、ニトリル基含有量３１重量％以上とすることが好ましい。さらに、コスト等を考慮すると、中高ニトリルゴムを用いることが好ましい。ＮＢＲの市販品としては、Ｎｉｐｏｌ１０４２（中高ニトリル）、Ｎｉｐｏｌ１０４１（高ニトリル）、Ｎｉｐｏｌ１０４３（中ニトリル）、Ｎｉｐｏｌ１３１２（液状ＮＢＲ）（いずれも日本ゼオン（株）製）等が挙げられる。

未加硫の磁性ゴムを加硫させる加硫剤としては、パーオキサイド系加硫剤を用いることが好ましい。こうすることにより、低温加硫によって、未加硫の磁性ゴムを加硫させることができる。そうすると、加熱圧縮成形時において、温度上昇を抑制しながら、磁気エンコーダを製造することができる。したがって、量産性を考慮した連続成形を行うことができ、磁気エンコーダの生産性を良好にすることができる。

また、加硫剤として、硫黄を用いることもできる。硫黄の市販品としては、硫黄（鶴見化学工業（株）製）等が挙げられる。さらに、加硫促進剤を用いることにしてもよい。加硫促進剤としては、例えば、チラウム系の加硫促進剤が挙げられる。チラウム系の加硫促進剤の市販品としては、ノクセラーＴＴや、ノクセラーＣＺ（いずれも大内新興化学工業（株）製）等が挙げられる。

ゴム組成物としてＮＢＲを用いた場合のパーオキサイド系加硫剤としては、ケトンパーオキサイド系、パーオキシケタール系、ハイドロパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、パーオキシエステル系、パーオキシジカーボネート系、ジアシルパーオキサイド系加硫剤が挙げられる。特に、上記したような低温加硫には、パーオキシケタール系が好ましい。また、その配合は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上含有させることが好ましい。パーオキシケタール系架橋剤の市販品としては、パーヘキサＣ４０（１，１ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、日本油脂（株）製）等が挙げられる。また、ジアシルパーオキサイド系架橋剤の市販品としては、パーカドックスＣＨ−５０Ｌ（ジベンゾイルパーオキサイド、化薬アクゾ（株）製）等が挙げられる。

また、加硫剤と併用して、共架橋剤を用いることにしてもよい。こうすることにより、より効率的に磁性ゴムを加硫させることができる。共架橋剤としては、アミンポリサルファイド系、ビスマレイミド系、チラウム系、メタクリル酸高級エステル、メタクリル酸の金属塩、トリアジンチオール系等が挙げられる。特に、上記したような低温加硫に用いるには、ビスマレイミド系共架橋剤が好ましい。また、その配合は、固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上含有させることが好ましい。ビスマレイミド系共架橋剤の市販品としては、バルノックＰＭ（Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド、大内新興化学工業（株）製）等が挙げられる。

なお、軟化剤（プロセスオイル）の市販品としては、シンタックＨＡ−３５（神戸油化学工業（株）製）等、亜鉛華の市販品としては、酸化亜鉛（堺化学工業（株）製）等、老化防止剤の市販品としては、ノクラックＣＤ（４，４’−ビス（α、α−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン、大内新興化学工業（株）製）、内部離型剤の市販品としては、ＥＧ−ＲＯＬＬ（積工化学（株）製）等が挙げられる。なお、内部離型剤として、ステアリン酸等を用いてもよい。

内部離型剤の含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、０．５重量部以上２．５重量部以下とすることが好ましい。０．５重量部よりも少ないと、離型効果が少なく、金型に磁性ゴムが貼りついて金型を汚染してしまう恐れがあるためである。一方、２．５重量部よりも多いと、スリンガと加硫された磁性ゴムとの接着性を低下させる恐れもあるためである。

また、上述したように、磁性ゴムは加熱圧縮成形時に加硫接着剤によってスリンガに接着して保持されるが、加硫接着剤としては、フェノール樹脂を接着剤成分とするフェノール樹脂系接着剤が好ましい。フェノール樹脂系接着剤としては、接着剤成分として、ノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、およびこれらのフェノール樹脂混合物を含む接着剤が挙げられる。ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール類とホルムアルデヒドとを酸性触媒（塩酸、しゅう酸等）の存在下で反応させることによって得られる。この場合のフェノール類としては、フェノール、ｍ−クレゾール、ｍ−クレゾールとｐ−クレゾールとの混合物、ビスフェノールＡ等が用いられる。レゾール型フェノール樹脂は、ビスフェノールＡとホルムアルデヒドとを塩基性触媒（アルカリ金属、マグネシウムの水酸化物等）の存在下で反応させることにより得られる。

フェノール樹脂系接着剤の市販品としては、シクソン７１５（ロームアンドハース社製）、メタロックＮ１０、メタロックＮ１５、メタロックＮ１５Ｄ、メタロックＮ３１、メタロックＮＴ、メタロックＰＡ（いずれも東洋化学研究所製）、ケムロックＴＳ１６７７−１３（ロッドファーイースト社製）等が挙げられる。また、フェノール樹脂とエポキシ樹脂とを含有する接着剤としては、メタロックＸＰＨ−２７（東洋化学研究所製）等が挙げられる。さらに、フェノール樹脂と合成ゴムとを含有する接着剤としては、メタロックＣ１２、メタロックＮ２０、メタロックＮ２０Ｄ、メタロックＮ２３、メタロックＰ（いずれも東洋化学研究所製）等が挙げられる。

磁性粉は、バリウム系フェライト、ストロンチウム系フェライトのようなハードフェライトやソフトフェライトを用いることができる。これらフェライト粉は、顆粒状の粉体であってもよく、異方性のフェライト粉であってもよい。さらに、上記した加熱圧縮成形において、金型内での流動中の粒子抵抗がより小さい粒子形状を有する磁場配向用の異方性フェライトを用いてもよい。また、磁性粉は、希土類系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、サマリウムーコバルトのいずれかの単独磁性粉であってもよい。さらに、このような希土類系磁性粉を２種以上混合したものでもよい。さらに、上記した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。こうすることにより、磁力向上を図りつつ、安価に製造することができる。フェライトの市販品としては、ＦＡ６００（戸田工業（株）製）等が挙げられる。

なお、磁性粉の含有量は、固形ゴム１００重量部に対し、１３５０重量部以上とすることが好ましい。こうすることにより、より高い磁束密度を得ることができる。一方、含有比率が高くなると、バインダとしてのゴム成分の量が相対的に低下し、成形性が悪化してしまうことになる。したがって、磁性粉の含有量は、１８００重量部未満とすることが好ましい。

また、加熱圧縮成形時にかける磁界の強さは、８００００Ａ／ｍ以上８０００００Ａ／ｍ以下とすることが好ましい。８００００Ａ／ｍよりも小さいと、得られた磁気エンコーダの磁束密度が低くなる恐れがあるためである。また、磁界は、８０００００Ａ／ｍ程度で飽和し、８０００００Ａ／ｍよりも大きくすると、コイルの発熱が大きくなってしまうからである。

ここで、上記した磁性ゴムの加硫時間におけるスコーチ時間ｔ_１０は、０．５分以上であり、加硫時間における適正加硫時間ｔ_９０は、２０分以下であることが好ましい。このような磁性ゴムによると、適正な加硫時間で未加硫の磁性ゴムを加硫させることができる。

図８は、磁性ゴムの加硫曲線を示すグラフである。図８において、縦軸は、トルク（荷重）を示し、横軸は、加硫時間を示す。このような加硫曲線は、キュラストメーターＶ型（日合商事（株））により得ることができる。

ここで、スコーチ時間ｔ_１０等の定義について説明する。まず、図８に示すような所定の加硫温度における加硫曲線を得る。そして、加硫曲線のうち、その最小のトルクをＭ_Ｌ、最大のトルクをＭ_Ｈとし、このＭ_ＬとＭ_Ｈとを通り、時間軸に平行な直線Ｌ_１、Ｌ_２を引く。この二直線Ｌ_１、Ｌ_２間の距離をＭ_Ｅとすると、Ｍ_Ｅ＝Ｍ_Ｈ−Ｍ_Ｌとなる。ここで、Ｍ_Ｌ＋１０％Ｍ_Ｅを通り、時間軸に平行な直線Ｌ_３を引く。この直線Ｌ_３と加硫曲線との交点の時間が、スコーチ時間ｔ_１０となる。また、ここで、Ｍ_Ｌ＋９０％Ｍ_Ｅを通り、時間軸に平行な直線Ｌ_４を引く。この直線Ｌ_４と加硫曲線との交点の時間が、加硫適正時間ｔ_９０となる。

上記した磁気エンコーダ製造装置５１を用い、磁気エンコーダを加熱圧縮成形において製造する場合、スコーチ時間ｔ_１０が０．５分よりも短いと、金型に磁性ゴムをセットしている間に加硫が始まってしまい、本来の附形ができない恐れがある。すなわち、加熱圧縮成形によって適切に成形することができないことになる。特に、複数の金型を用いて同時に成形し、多数個を一時に製造する場合に、その傾向が顕著となる。一方、適正加硫時間ｔ_９０が２０分よりも長いと、サイクルタイムが長くなるばかりか、磁界をかける時間が長くなり、コイルへの通電によるジュール熱の発生や伝熱によりコイルの温度上昇を引き起こす恐れがある。したがって、磁性ゴムの加硫温度におけるスコーチ時間ｔ_１０を、０．５分以上とし、加硫温度における適正加硫時間ｔ_９０を、２０分以下とすることにより、連続成形を効率的に行うことができる。

ここで、磁気エンコーダの配合および評価を、表１、表２、表３、表４、表５、表６に示す。なお、磁場成形条件等を以下に示す。

磁場成形条件については、磁性ゴムを１５０℃に加温した金型内にセットし、金型を閉じて加熱圧縮直後から２０分間印加し、磁界をかけた。磁界の印加を停止した後、さらに１０分間金型内において保持した。加熱圧縮成形は、合計３０分とした。特に表中に記載していない場合については、１０００００Ａ／ｍで印加した。

耐油性試験については、ＪＩＳ Ｎｏ．３相当のオイルのＩＲＭ９０３を用いて、１００℃、７２時間浸漬後の体積変化率で判定した。表中の○は、±５％以下であり、×は、±５％を超えた場合を示す。

加硫特性については、キュラストメーターＶ型（日合商事（株）製）を用いて、温度１５０℃、測定時間３０分で加硫度を測定した。得られた加硫曲線から、スコーチ時間ｔ_１０および適正加硫時間ｔ_９０を求めた。

磁束密度については、磁場成形により得られた磁気エンコーダ（外径φ７８ｍｍ、内径φ６８ｍｍ、磁性ゴム部の厚み１．１ｍｍ）を４５対９０極に多極着磁した後、磁気特性検査装置ＴＭＷ−ＥＣ１４Ｌ（東洋磁気工業（株）製）を用いて、ギャップ２ｍｍで磁束密度を測定した。表中の○は、１２ｍＴ以上であり、×は、１２ｍＴよりも低い値を示す。

加工性については、ニーダー加工時において、過熱によるゴム劣化がなく、かつ、ロール加工時においてもゴム巻き付きが良好なものを表中の○で示し、ニーダー加工時において過熱によるゴム劣化が生じ混練が困難となるか、または、ロール加工時においてゴム巻き付きが悪く混練が困難なものを表中の×で示した。

金型の汚染特性については、磁場成形加工時において、金型へのバリ（ゴム）の付着がなく、加工性がよいものを表中の○で示し、磁場成形加工時において、金型へのバリ（ゴム）の付着があり、加工性が悪いものを表中の×で示した。

接着性については、ＪＩＳ Ｚ２３７１に準拠した塩水通電試験で評価した。アルミニウム板を＋極、ＪＩＳ Ｋ−６２５６ ９０°剥離用試験片を−極として、３０℃の５％食塩水中で２Ａの定常電流を印加し、１２時間後のゴム接着性を評価した。接着性の評価については、接着剤界面での剥離がなく、磁性ゴム部で破断したものを表中の○で示し、接着剤界面での剥離があったものを表中の×で示した。

表１〜表２を参照して、固形ゴム１００重量部に対し、液状ゴムの含有量を１０重量部以上１００重量部以下とし、内部離型剤の含有量を０．５重量部以上２．５重量部以下としたＮｏ．１〜Ｎｏ．８では、加工性、金型の汚染特性および接着性が良好であるのに対し、上記配合比を満たさないＮｏ．９〜Ｎｏ．２０では、加工性、金型の汚染特性、接着性のいずれかが劣っている。

表３〜表４を参照して、Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２８、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３３では、いずれもスコーチ時間ｔ_１０が０．５分以上、適正加硫時間ｔ_９０が２０分以下であり、加硫特性が良好であった。一方、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０、Ｎｏ．３１では、それぞれスコーチ時間ｔ_１０が０．５分よりも短い、または、適正加硫時間ｔ_９０が２０分よりも長く、加硫特性が劣っていた。したがって、良好な加硫特性を要求する場合には、Ｎｏ．２１〜Ｎｏ．２８、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３３に示す配合例を選択することが好ましい。なお、Ｎｏ．３３については、耐油性が劣っていた。したがって、上記した自動車用に使用される場合には、耐油性が良好なものを選択することが好ましい。

表５〜表６を参照して、Ｎｏ．３４〜Ｎｏ．４６、Ｎｏ．４８では、磁束密度が１２ｍＴ以上であり、磁気特性が良好であった。一方、Ｎｏ．４９〜Ｎｏ．５１については、磁束密度が１２ｍＴよりも低く、磁気特性が劣っていた。また、Ｎｏ．４７については、磁性粉の量が多すぎて、成形性が劣っていた。Ｎｏ．４８については、コイルの発熱量が多く、量産性を考慮した成形性が劣っていた。ここで、Ｎｏ．３９〜Ｎｏ．４６では、磁性粉の含有量が多いため、より確実に磁束密度を高めることができる。したがって、良好な磁気特性および成形性が要求される場合には、Ｎｏ．３９〜Ｎｏ．４６に示す配合例を選択することが好ましい。

このような磁気エンコーダを含む転がり軸受は、自動車用の車軸の支持構造に備えられる。図９は、車軸支持構造を示す概略断面図である。図９を参照して、車軸支持構造８１は、車軸（図示せず）と共に回転するハブ輪８２と、車軸を支持する転がり軸受９１とを含む。ハブ輪８２のフランジ８４は、ボルト８３によって車輪（図示せず）に固定されている。転がり軸受９１は、複列アンギュラ玉軸受であり、複列に配置される玉９２と、内輪９３と、外輪９４と、保持器９５と、シール９６と、磁気エンコーダ（図示せず）とを含む。

内輪９３はハブ輪８２に固定され、車軸の回転と共に回転する。外輪９４は、外径側に配置されるハウジング（図示せず）に固定される。また、シール９６には、多極磁石およびスリンガを含む磁気エンコーダが含まれており、回転センサ９７により、回転数を検出することができる。

このように、車軸支持構造８１は構成されている。このような車軸支持構造８１は、生産性が良好である。

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、外輪または内輪を含まない転がり軸受についても適用される。

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。

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。

この発明に係る磁気エンコーダおよび転がり軸受は、自動車用等、車軸用の転がり軸受等に、有効に利用される。

また、この発明に係る磁気エンコーダの製造方法は、良好な生産性が要求される場合に、有効に利用される。

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。 多極磁石の構成を示す概念図である。 磁気エンコーダ製造装置の概略断面図である。 磁気エンコーダ製造装置に含まれる金型中子の断面図である。 磁気エンコーダ製造装置に含まれる金型中子の斜視図である。 磁気エンコーダ製造装置に含まれる金型中子を構成する下金型中子の斜視図である。 成形した未加硫の磁性ゴムを示す斜視図である。 磁性ゴムの加硫曲線を示すグラフである。 この発明の一実施形態に係る転がり軸受を含む車軸支持構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１１，９１ 転がり軸受、１２，９２ 玉、１３，９３ 内輪、１４，９４ 外輪、１５ａ，１５ｂ 軌道面、１６ 磁気エンコーダ、１７，９６ シール、２１ 回転検出装置、２２，９７ 回転センサ、２３ 多極磁石、２４，６４ スリンガ、２５ 検出部、２６ ＰＣＤ、２７ａ Ｎ極、２７ｂ Ｓ極、２８ａ、円筒部、２８ｂ，８４ フランジ、３１ 芯金、３２ ゴム部、５１ 磁気エンコーダ製造装置、５２ プレス、５３ 支柱、５４ａ 可動プレート、固定プレート５４ｂ、５５ａ 可動軸、５５ｂ 固定軸、５６ コイル、５７ 冷却ジャケット管、５８ ヒータ、５９ 断熱プレート、６０ 金型部、６１ パイプ、６２ クーラー、６３ 磁性ゴム、６５ 面、７１ 金型中子、７２ａ 上金型中子、７２ｂ 下金型中子、７３ 非磁性材料、７４ 磁性材料、７５ａ 凹部、７５ｂ 凸部、８１ 車軸支持構造、８２ ハブ輪、８３ ボルト、９５ 保持器。

Claims (9)

1. 周方向に交互に磁極が配置されたゴム製の多極磁石を含む磁気エンコーダであって、
   前記多極磁石は、ゴム組成物、磁性粉、内部離型剤および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムを、所定の方向に磁界をかけながら加熱圧縮成形することにより形成されており、
   前記ゴム組成物は、固形ゴムおよび液状ゴムを含み、
   前記液状ゴムの含有量は、前記固形ゴム１００重量部に対し、１０重量部以上１００重量部以下であり、
   前記内部離型剤の含有量は、前記固形ゴム１００重量部に対し、０．５重量部以上２．５重量部以下である、磁気エンコーダ。
2. 前記ゴム組成物は、ＮＢＲ（アクリロニトリルーブタジエンゴム）を含む、請求項１に記載の磁気エンコーダ。
3. 前記ＮＢＲは、中高ニトリルゴムを含む、請求項２に記載の磁気エンコーダ。
4. 前記加硫剤は、少なくともパーオキシサイド系加硫剤または硫黄系加硫剤のうち、いずれか一方を含む、請求項１または２に記載の磁気エンコーダ。
5. 前記未加硫の磁性ゴムは、共架橋剤を含み、
   前記共架橋剤は、ビスマレイミド系共架橋剤を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
6. 前記磁性ゴムは、前記固形ゴム１００重量部に対し、前記磁性粉を１３５０重量部以上含有している、請求項１〜５のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
7. 前記磁性粉は、磁場配向用フェライト系磁性粉を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の磁気エンコーダ。
8. 周方向に交互に磁極が配置されたゴム製の多極磁石を含む磁気エンコーダの製造方法であって、
   固形ゴム、前記固形ゴム１００重量部に対し１３５０重量部以上の量の磁性粉、前記固形ゴム１００重量部に対し１０重量部以上１００重量部以下の量の液状ゴム、前記固形ゴム１００重量部に対し０．５重量部以上２．５重量部以下の量の内部離型剤および加硫剤を含む未加硫の磁性ゴムを、収容部に収容する工程と、
   前記収容部に所定の方向の磁界をかけながら、前記未加硫の磁性ゴムを加熱圧縮成形する工程とを備える、磁気エンコーダの製造方法。
9. 請求項１〜７のいずれかに記載の磁気エンコーダを含む、転がり軸受。

Images