專利名稱：磁性編碼器和設(shè)置有此磁性編碼器的輪軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性編碼器和一種設(shè)置有此磁性編碼器的輪軸承
(wheel bearing),且本發(fā)明使用在旋轉(zhuǎn)檢測器中，該旋轉(zhuǎn)檢測器用于檢 測例如汽車防抱死制動系統(tǒng)中輪的轉(zhuǎn)速。
背景技術(shù)：
通常有兩類這樣的旋轉(zhuǎn)檢測器被動型和主動型，被動型讀取形成在 轉(zhuǎn)子上的凹凸齒的移動作為磁性變化，主動型依靠磁性編碼器的旋轉(zhuǎn)讀取 磁場強(qiáng)度的變化，所述磁性編碼器帶有例如霍爾集成電路的磁性傳感器。
普通的主動型旋轉(zhuǎn)檢測器包括安裝在位于輪軸承轉(zhuǎn)子側(cè)的部件上的 磁性編碼器和安裝在位于定子側(cè)的部件上的磁性傳感器。
磁性編碼器例如由環(huán)狀多極磁體和用于固定多極磁體到轉(zhuǎn)子側(cè)部件 上的基部金屬組成，在環(huán)狀多極磁體中，N和S磁極在圓周方向上被交替地 磁化。由磁性粉末附連到其上的彈性體制成的多極磁體是眾所周知的(例
如參考專利文獻(xiàn)l:公開待審的日本專利No. Hei 6-281018)。另一方面， 一種燒坯做為新近的多極磁體是眾所周知的，在所述燒坯中磁性粉末和非 磁性金屬粉末壓縮成型并燒結(jié)(參考專利文獻(xiàn)2:例如公開待審的日本專 利No. 2004-37441)。

發(fā)明內(nèi)容
盡管與彈性體類型的多極磁體相比，由燒坯組成的多極磁體具有耐磨 性高和加工成本低的優(yōu)點(diǎn)，并且由此是非常優(yōu)選的，但是作為產(chǎn)品，它具 有難以使燒坯的密度各處均勻的問題。
磁性粉末和非磁性金屬粉末的混和物壓縮并形成預(yù)定形狀，然后進(jìn)行 燒結(jié)。通常，使用具有比磁性粉末的熔點(diǎn)低的熔點(diǎn)的粉末作為非磁性金屬 粉末，并且將混和物加熱至非磁性金屬粉末的熔點(diǎn)或更高的溫度來熔化非
磁性金屬粉末，然后使非磁性金屬粉末作為粘合劑。然而，它們的結(jié)合， 例如其中將要使用在磁性粉末上的非磁性金屬粉末的潤濕性不好，經(jīng)常難 以使得熔化狀態(tài)的非磁性金屬停留在磁性粉末顆粒的表面上，這可以使非 磁性金屬處于非均勻分布在燒坯內(nèi)部的狀態(tài)，并且在某些情況下，導(dǎo)致非 磁性金屬流出到燒坯的表面。因此，燒坯的密度變得不均勻，由此不可以 提供需要的機(jī)械強(qiáng)度。
通過本發(fā)明解決的問題是提高在這種磁性編碼器中的、特別是由燒坯 組成的多極磁體的密度的均勻性。
為了解決該問題，根據(jù)本發(fā)明的磁性編碼器包括通過使磁性粉末和非 磁性金屬粉末的混和粉末壓縮成型然后燒結(jié)而制備的多極磁體，所述磁性 編碼器的特征在于所述多極磁體由重量比例為20%至90%的磁性粉末
和重量比例為10%至80%的非磁性金屬粉末組成，并且所述多極磁體在 低于非磁性金屬粉末熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)。
如此，在低于非磁性金屬粉末熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)混和粉末會在沒有熔 化的情況下軟化非磁性金屬粉末并將非磁性金屬粉末固定至磁性粉末上。 處于固定到磁性粉末的狀態(tài)下的非磁性金屬粉末擔(dān)當(dāng)磁性粉末之間的粘 合劑。即使非磁性金屬粉末部分地處于流體狀態(tài)，因?yàn)榱鲃有院艿停谴?性金屬粉末也停留在磁性粉末顆粒的表面上。因此，非磁性金屬粉末既不 是不均勻地分布在燒坯中，也不是流動至表面?zhèn)?，從而獲得了磁性粉末和 非磁性金屬粉末在各處均勻分布在其中的燒坯。除此之外，在此結(jié)構(gòu)中， 多極磁體優(yōu)選地由重量比例為20%至90%的磁性粉末和重量比例為10% 至90。X的非磁性金屬粉末組成，更優(yōu)選地由重量比例為40%至80%的磁 性粉末和重量比例為20%至60%的非磁性金屬粉末組成。這是因?yàn)榉谴?性金屬粉末的混和比率低于重量比例10%時，非磁性金屬粉末不能充分地 擔(dān)當(dāng)粘合劑，并且磁性粉末的混和比率低于重量比例20%時，磁性粉末不
具有足夠磁性，從而降低磁性傳感器的感應(yīng)性能。
非磁性金屬粉末優(yōu)選地具有63微米或更小的最大顆粒直徑。這樣細(xì)的
粉末使得非磁性金屬粉末均勻的分布在磁性粉末周圍。因此，使燒坯的密 度更加均勻是可能的。而且，小的粉末使粉末的表觀密度低。因此，壓縮 成型時的壓縮率(壓縮沖程)可以設(shè)置成大的數(shù)值且沒有改變模制品的尺
寸和重量。結(jié)果，非磁性金屬粉末或者非磁性金屬粉末和磁性粉末可以彼 此充分地纏結(jié)(接觸面積可以增加)，從而提高模制品的強(qiáng)度。
考慮到在壓縮成型時纏結(jié)粉末，非球狀顆粒比如多孔的、針狀的、有 角的、樹狀的、纖維狀的、薄片狀的、不規(guī)則的和淚狀的顆粒優(yōu)選地用作 非磁性金屬粉末。這使得粉末充分地纏結(jié)，從而提供更高的強(qiáng)度。而且， 這種非球狀非磁性金屬粉末可以通過例如水霧化方法或者油霧化方法模 制。
優(yōu)選地使用例如釤鐵基磁性粉末作為組成燒坯的磁性粉末，且優(yōu)選地 使用例如錫鋅合金作為非磁性金屬粉末。當(dāng)使用錫鋅合金時，錫和鋅的混
和比率優(yōu)選地確定成包含重量比例為60%至85%的錫，包含重量比例為15 %至40%的鋅。這使混和粉末的表觀密度低得多，從而提供更高的強(qiáng)度。 設(shè)置有具有上述結(jié)構(gòu)的多極磁體的磁性編碼器可以適合用于例如輪 軸承。
如上所述，本發(fā)明可以使此類磁性編碼器中的多極磁體的密度均勻。 因此可以獲得更高強(qiáng)度的燒坯，并可以提供易于制造和裝配的、并且生產(chǎn) 率很高的磁性編碼器。


圖l是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁性編碼器的局部透視圖； 圖2是磁性編碼器的前視圖，圖示一排磁極；
圖3是局部透視圖，顯示了用于燒結(jié)和固定壓縮成型體到基部金屬上 的方法的示例；
圖4是圖示帶有磁性編碼器和磁性傳感器的密封裝置的橫截面視圖5是局部透視圖，顯示了用于燒結(jié)和固定壓縮成型體到基部金屬上 的方法的另一示例；
圖6是局部透視圖，顯示了用于燒結(jié)和固定壓縮成型體到基部金屬上 的方法的另一示例；
圖7是局部透視圖，顯示了用于燒結(jié)和固定壓縮成型體到基部金屬上 的方法的另一示例；
圖8是顯示設(shè)置有磁性編碼器的輪軸承的結(jié)構(gòu)示例的橫截面視圖9是輪軸承的磁性編碼器周圍的放大橫截面視圖10是圖示在輪軸承中的磁性編碼器的另一結(jié)構(gòu)示例的放大橫截面 視圖11A顯示了通過氣體霧化方法形成的錫粉的顯微照片； 圖11B顯示了通過水霧化方法形成的錫粉的顯微照片； 圖12顯示了當(dāng)錫鋅合金粉末用作非磁性金屬粉末時燒坯內(nèi)部的顯微 照片；和
圖13顯示了磁性編碼器的軸承內(nèi)環(huán)的壓配合試驗(yàn)的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面基于圖l至4描述本發(fā)明的一個實(shí)施例。
如圖1中所示，磁性編碼器10包括環(huán)狀基部金屬11和沿基部金屬11的 圓周方向設(shè)置在基部金屬11的表面上的多極磁體14。多極磁體14呈圓盤形 狀，并且沿圓周方向上在多個磁極中磁化，從而交替地形成磁極N和S。例 如，如圖2所示，磁極N和S在節(jié)圓直徑PCD上以預(yù)定節(jié)距p形成。
多極磁體14由磁性粉末和非磁性金屬粉末組成。例如，各向同性或各 向異性鐵氧體粉末比如鋇基鐵氧體粉末和鍶基鐵氧體粉末，和稀土磁性粉 末比如釤鐵基磁性粉末、釹鐵基磁性粉末，和錳鋁基氣體霧化粉可以使用 為磁性粉末。特別地，在本實(shí)施例中，在上述磁性粉末中，使用了特別是 鐵磁的釤鐵基磁性粉末。
例如，諸如錫、銅、鋁、鎳、鋅、鎢和錳，它們中的兩種或更多種的 混和粉末，或者它們中的兩種或更多種的合金粉末的金屬粉末可以使用為 非磁性金屬粉末。在本實(shí)施例中，在上述非磁性金屬粉末中，使用了具有 較低熔點(diǎn)的錫粉。
優(yōu)選地使用最大顆粒直徑為63微米或者更小的粉末作為非磁性金屬 粉末。在本實(shí)施例中使用的是最大顆粒直徑為45微米的錫粉。
當(dāng)錫粉作為非磁性金屬粉末時，優(yōu)選地使用非球狀顆粒比如多孔的、 針狀的、有角的、樹枝狀的、纖維狀的、薄片狀的、不規(guī)則的和淚狀顆粒。 具有這樣形狀的錫粉例如可以由水霧化方法形成。水霧化方法是一種方 法，在所述方法中，熔化的金屬從小孔自然地落下形成熔化金屬的細(xì)流，
然后被高壓水流沖擊以粉碎成粉末，并且水霧化方法具有比氣霧化方法更 短的冷卻時間。因此，被冷卻和粉碎的錫粉具有相對非球形的形狀。作為
一個示例，圖11A顯示了由氣霧化方法形成的錫粉的顯微照片，和圖11B顯 示了由水霧化方法形成的錫粉的顯微照片。正如從這些圖中所看到的，由 氣霧化方法形成錫粉具有相對球形的形狀，而由水霧化方法形成的錫粉具 有相對不規(guī)則的形狀。例如具有非球形形狀比如不規(guī)則形狀的粉末也可以 通過油霧化方法獲得。
作為形成多極磁體14的混和粉末的混和比率，優(yōu)選的是含有重量比例 為20%至90%的磁性粉末和重量比例為10%至80%的非磁性金屬粉末，更 優(yōu)選的是含有重量比例為40%至80%的磁性粉末和重量比例為20%至60 %的非磁性金屬粉末。其重量混和比率小于10%的非磁性金屬粉末不能起 到磁性粉末粘合劑的作用，從而燒結(jié)以后獲得的多極磁體14是硬但是脆 的。因此，當(dāng)多極磁體14在固定到基部金屬11上時可能破裂。另一方面， 其重量混和比率低于20%的磁性粉末不能給燒結(jié)后獲得的多極磁體14提 供大的磁場強(qiáng)度，從而磁性編碼器10可能不能保證足夠的磁性以具有希望 的穩(wěn)定感應(yīng)性能。
通過例如添加潤滑劑(例如，重量比例1%或更少)比如硬脂酸鋅， 可以提高磁性粉末和非磁性金屬粉末的混和粉末的壓縮成型能力。
具有上述結(jié)構(gòu)的混和粉末在預(yù)定壓力下受壓縮成型以形成具有例如 如圖3中所示的圓盤形狀的壓縮成型體114。壓縮成型的壓力優(yōu)選的是6. 0 X 103kgf/cm2或更大。壓縮成型后的壓縮成型體l 14優(yōu)選地在其內(nèi)具有占體 積比例5%至30%的氣孔。多孔的比率更優(yōu)選的是12%至22%的體積比例， 進(jìn)一步優(yōu)選的是14%至19%的體積比例。這是因?yàn)榫哂?%或更少的體積 比例的氣孔的壓縮成型體114可能由于模制壓力釋放時引起的回彈而破 碎。此外，這是因?yàn)榫哂写笥?0%的體積比例的氣孔的壓縮成型體114不 能提供燒坯足夠的機(jī)械強(qiáng)度，并且這樣在將壓縮成型體114固定到基部金 屬11上時，壓縮成型體114可能破裂。
理想的是壓縮成型體114具有盡可能薄的厚度，因?yàn)榇判苑勰┖头谴?性金屬粉末是昂貴的?？紤]到壓縮成型能力和處理能力(包括以便在基部 金屬ll上組裝等等)，厚度優(yōu)選的是O. 3毫米至5毫米，并且更優(yōu)選的是0.6
毫米至3毫米。具有小于O. 3毫米厚度的壓模產(chǎn)品114是難以用粉末裝滿模 具的，并且這樣將難以模制壓縮成型體114。而且用這樣的方式獲得壓縮 成型體114不是優(yōu)選的，因?yàn)樗谔幚頃r可能會破碎。另一方面，具有大 于10毫米厚度的壓縮成型體114允許提高處理能力，但是導(dǎo)致成本增加。 太厚的壓縮成型體114容易使得壓縮成型體的密度不均勻，從而在燒結(jié)后 可能引起不規(guī)則變形(distortion)。
如圖l中所示的圓盤狀的燒坯通過在爐內(nèi)加熱和燒結(jié)如上所述獲得的 壓縮成型體114而獲得。在此情況下，如果在爐內(nèi)的加熱溫度設(shè)置成低于 非磁性金屬粉末的熔點(diǎn)的溫度，非磁性金屬粉末就沒有熔化地軟化并固定 到磁性粉末上。非磁性金屬粉末以固定至磁性粉末上的狀態(tài)在相鄰的磁性 粉末之間擔(dān)當(dāng)粘合劑。即使非磁性金屬粉末局部處于流體狀態(tài)，因?yàn)槠涞?的流動性非磁性金屬粉末也停留在磁性粉末顆粒的表面上。因此，非磁性 金屬粉末既沒有不均勻地分布在燒坯中，也沒有流動至外表面，從而獲得 了其中磁性粉末和非磁性金屬粉末均勻地到處分布的燒坯。因此，可以獲 得高強(qiáng)度的燒坯(多極磁體14)。
如在本實(shí)施例中，當(dāng)使用釤鐵基磁性粉末作為磁性粉末并且使用錫粉 作為非磁性金屬粉末時，燒結(jié)溫度優(yōu)選地設(shè)置在低于錫熔點(diǎn)(232°C)的 溫度，和特別地，設(shè)置在200'C至225'C的范圍。此溫度范圍允許非磁性金 屬粉末充分地起到磁性粉末粘合劑的作用，從而可以獲得高強(qiáng)度的燒坯。
在本實(shí)施例中，由于使用最大顆粒直徑為63微米或更小的非磁性金屬 粉末(錫粉)，所以獲得了其中小直徑的非磁性金屬粉末均勻分布在磁性 粉末周圍的混和粉末。因此，燒坯可以通過將此混和粉末壓縮成型并在其 密度均勻的情況下燒結(jié)它而獲得。而且，由于小直徑非磁性金屬粉末具有 很低的表觀密度，當(dāng)壓縮成型體以同樣的尺寸和相同的密度形成時，壓縮 比變高。因此，粉末可以充分地彼此纏結(jié)，從而非常大地增強(qiáng)了燒坯的強(qiáng) 度。
在本實(shí)施例中，特別地，由于使用不規(guī)則形狀的(參考圖11B)錫粉 作為非磁性金屬粉末，所以獲得了其中粉末充分地彼此纏結(jié)的壓縮成型 體。因此，可以非常大地增強(qiáng)燒坯的強(qiáng)度。
如上所述，增強(qiáng)燒坯的強(qiáng)度提高了燒坯的處理能力并使得易于決定捻
縫以便將燒坯固定到基部金屬ll上的條件。而且，當(dāng)組裝到后面描述的轉(zhuǎn)
子側(cè)部件上的磁性編碼器10通過基部金屬11的壓配合固定到轉(zhuǎn)子側(cè)部件
上時，在壓配合的過程中，基部金屬ll在形狀上發(fā)生改變，從而磁化的燒
坯(多極磁體14)變得難以破裂。因此，可以提供用于壓配合的大的過盈。 而且，可以形成薄的圓盤狀的燒坯，從而降低了材料成本。
要注意的是，不僅在使用錫粉的情況下，而且在使用另一種非磁性金 屬粉末的情況下也可以提供上面描述的作用。例如作為一個優(yōu)選的實(shí)施 例，可以使用錫鋅合金。在此情況下，錫和鋅的混和比率優(yōu)選地確定為錫 為60%至85%的重量比例和且鋅為15%至40%的重量比例。燒結(jié)溫度優(yōu)選 地設(shè)置在低于錫鋅合金粉末熔點(diǎn)(在上述混和比率，大約25(TC)的溫度， 特別地，溫度設(shè)置在17(rC至19(TC的范圍。即使是大約17(TC至190'C燒結(jié) 溫度，具有上述混和比率的錫鋅合金粉末也軟化到起磁性粉末粘合劑的作 用的程度。因此，燒坯的強(qiáng)度可以增強(qiáng)，并且可以通過使燒結(jié)溫度降低盡 可能的抑制由于磁性粉末溫度上升所引起的磁性退化。作為示例，圖12顯 示了當(dāng)使用錫鋅合金粉末時燒坯內(nèi)部的顯微照片。
而且，具有上述結(jié)構(gòu)并且在同樣大小時具有比錫粉的表觀密度更小的 表觀密度的錫鋅合金粉末可以使得壓縮比大得多，從而更加增強(qiáng)燒坯的強(qiáng) 度。作為合金粉末的尺寸，優(yōu)選地使用具有63微米或者更小的最大顆粒直 徑的粉末。為了充分地纏結(jié)粉末，優(yōu)選地使用通過例如水霧化方法或者油 霧化方法形成為非球形形狀的錫鋅合金粉末；這與錫粉是相同。
燒坯可以通過例如捻縫、壓配合或者粘附基部金屬ll而固定到基部金 屬11上，或者作為另一示例通過利用燒坯(壓縮成型體114)在燒結(jié)后膨 脹而將燒坯固定到基部金屬ll上。在本實(shí)施例中，下面將描述通過利用壓 縮成型體114在燒結(jié)后膨脹而將壓縮成型體114固定到基部金屬11上的方法。
例如如圖3所示，基部金屬ll構(gòu)造成包括通過壓配合等固定在轉(zhuǎn)子 側(cè)部件上的圓柱形連接部分12a;接觸部分12b，所述接觸部分12b從連接 部分12a的一端延伸至圓周側(cè)并與燒坯(多極磁體14)的圓盤端面接觸； 和固定部分13，所述固定部分13在連接部分12a的相對側(cè)位于接觸部分12b 的圓周端部，以保持和固定多極磁體14。固定部分13在其內(nèi)圓周上具有保
持多極磁體14的外圓周部分14a的保持表面13a。如圖1中所示，保持表面 13a構(gòu)造成包括直徑展開表面13b，所述直徑展開表面13b在軸向方向(在 圖中右側(cè))和直徑展開方向上從接觸部分12b的圓周端部延伸至連接部分 12a的相對側(cè)；圓柱形表面13c，所述圓柱形表面13c在軸向方向上從直徑 展開表面13b的外圓周端部延伸至右側(cè)；和直徑減少表面13d，所述直徑減 少表面13d在軸向方向上和直徑減少方向上從圓柱形表面13c的端部延伸 至右側(cè)。在本實(shí)施例中，直徑展開表面13b和直徑減少表面13d都具有錐形 形狀。而且，圓盤狀的多極磁體14的外圓周14b具有與固定部分13的保持 表面13a—樣(following:或配合)的表面形狀。
包括連接部分12a、接觸部分12b和固定部分13的基部金屬ll可以由例 如壓力加工(或沖壓加工) 一體地形成。在此情況下，在軸向方向上具有 預(yù)定寬度的圓柱形表面13c和直徑減少表面13d以如此方式形成，即其中固 定部分13的圓柱形表面13c在內(nèi)圓周內(nèi)形成的部分受到壓縮成型，從而它 比軸向方向上的預(yù)定長度長出直徑減少表面13d將形成在內(nèi)圓周內(nèi)的長 度，然后，對應(yīng)于直徑減少表面13d的部分塑性變形以便將它折疊到內(nèi)圓 周側(cè)。不必說，具有上述形狀的基部金屬ll可以例如使用專門的壓模僅僅 通過一個壓力加工形成?？蛇x地，基部金屬ll可以通過比如切割的另外的 機(jī)械加工形成上述形狀。
作為形成基部金屬ll的材料，磁性材料，特別地，優(yōu)選地使用鐵磁性 金屬，例如是磁性材料并且防銹的不銹鋼。例如，在本實(shí)施例中，使用的 是鐵氧體基不銹鋼(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SUS 430)。
在燒結(jié)之前的多極磁體14 (壓縮成型體114)連接到(或附連到)具 有上述結(jié)構(gòu)的基部金屬ll。特別地，如圖3中所示，壓縮成型體114與壓縮 成型體114的、要與基部金屬ll的接觸部分12b接觸的端部表面燒結(jié)(在圖 中通過虛線表示的位置)。如在本實(shí)施例中一樣，當(dāng)使用釤鐵基磁性粉末 作為壓縮成型體114的磁性粉末和使用錫粉作為非磁性金屬粉末時，在燒 結(jié)之后，壓縮成型體114的體積比壓縮成型體114燒結(jié)之前的體積大。換言 之，壓縮成型體114在燒結(jié)之后膨脹。因此，壓縮成型體114的外圓周部分 114a由固定部分13的保持表面13a保持。在本實(shí)施例中，面向圓柱形表面 13c的壓縮成型體114的圓周表面114b的一部分由固定部分13的圓柱形表
面13c在徑向方向上保持。而且，面向直徑展開表面13b和直徑減少表面13d 的圓周表面114b的部分在軸向方向上分別由固定部分13的直徑展開表面 13b和直徑減少表面13d保持。如此，壓縮成型體114被保持和固定在基部 金屬11上。
根據(jù)此固定方法，在沒有使用捻縫固定的情況下，燒坯在固定時的負(fù) 載可以利用通過例如壓力加工形成的基部金屬ll的尺寸精度得到調(diào)整。因 此，相較于通過易于產(chǎn)生不均勻的捻縫量的捻縫來固定，它允許精確固定。 而且，根據(jù)該固定方法，燒結(jié)壓縮成型體114和固定到基部金屬11可以同 時執(zhí)行，從而，簡化了工作過程并降低了成本。
要注意的是，基部金屬11的固定部分13的構(gòu)成不限于上面描述的，并 且可以是另外的構(gòu)成。例如，圖5圖示了下面的構(gòu)成，在該構(gòu)成中，保持 表面13a由直徑展開表面13b、直徑減少表面13d和圓柱形表面13c組成，且 折疊到內(nèi)圓周的多個部分(直徑減少表面13d在內(nèi)圓周內(nèi)形成處的部分) 在圓周方向上以預(yù)定的間隔形成。
例如，圖6顯示了固定部分13的再一個結(jié)構(gòu)示例的構(gòu)成。在圖中，圖 示的是在固定部分13的內(nèi)圓周內(nèi)的、僅由圓柱形表面13c組成的保持表面 13a。在此情況下，與接觸部分12b接觸的壓縮成型體114在燒結(jié)之后膨脹， 由此，在徑向方向上由圓柱形表面13c支持。另一方面，由于壓縮成型體 114在軸向方向上沒有約束，壓縮成型體114可以在接觸部分12b的相反方 向上(圖中右側(cè)方向) 一定程度地自由膨脹。這防止壓縮成型體114從圓 柱形表面13c接收由徑向方向上過度膨脹導(dǎo)致的在相反方向上的過度負(fù) 載，從而確保燒坯固定至基部金屬ll而不破壞燒坯。
如圖7所示，固定部分13的保持表面13a局部變形從而凸出至內(nèi)圓周 側(cè)，并且凸出部分13g和將要燒結(jié)的壓縮成型體114在圓周方向上彼此接 合，從而能夠提供壓縮成型體114的旋轉(zhuǎn)制動器。在此情況下，對應(yīng)于基 部金屬ll的凸出部分13g的凹入部分(對應(yīng)于圖7中的14c)預(yù)先形成在壓 縮成型體114上，并且，壓縮成型體114通過裝配基部金屬ll的凸出部分13g 和設(shè)置在基部金屬11上的凹入部分固定至固定部分13。為了防銹，例如防 銹涂層可以形成在燒坯上，所述防銹涂層的圖示被省略。例如，高抗腐蝕 的透明涂料(clear paint)可以用作這類防銹涂層。
如上所述，固定至作為環(huán)金屬部件的基部金屬ll上的圓盤狀燒坯利用 在圓周方向上的多磁極被磁化，由此變成多極磁體14。在圖l中所示的磁
性編碼器10由多極磁體14和基部金屬11組成。
磁性編碼器10附連在轉(zhuǎn)子側(cè)部件中(圖中沒有顯示)，并且如圖4中所 示與面向多極磁體14的磁性傳感器21—起用于旋轉(zhuǎn)檢測。這樣，磁性編碼 器10與磁性傳感器21—起構(gòu)成旋轉(zhuǎn)檢測器22。圖中顯示了在磁性編碼器IO 用作軸承(沒有在圖中顯示)的密封裝置5的部件時的結(jié)構(gòu)示例，并且磁 性編碼器10置入軸承的轉(zhuǎn)子側(cè)部件中并被使用。密封裝置5由磁性編碼器 10和在定子側(cè)的密封部件9組成。密封裝置5的詳細(xì)構(gòu)造將在下面描述。
當(dāng)磁性編碼器10旋轉(zhuǎn)時，由磁性傳感器21檢測多極磁體14的在多極中 磁化為的各個磁極N和S的通過，從而它的旋轉(zhuǎn)以脈沖的形式得到檢測。節(jié) 距P (參考圖2)可以精確的設(shè)定，例如可以設(shè)定1.5毫米節(jié)距P的精確度和 ±3%節(jié)距差，從而允許高精確度的旋轉(zhuǎn)檢測。節(jié)距差是表示在分開預(yù)定位 置的位置處受到檢測的磁極之間的距離差與目標(biāo)節(jié)距的比率的值。如圖4 中所示，當(dāng)磁性編碼器10使用在軸承用密封裝置5中時，磁性編碼器10附 連到其上的軸承的旋轉(zhuǎn)得到檢測。
要注意的是，圓盤狀多極磁體14的表面(在此為與磁性傳感器21相對 的表面)的平面度優(yōu)選的是200微米或者更小，并且理想的是100微米或更 小。當(dāng)多極磁體14的表面的平面度超過200微米時，在磁性傳感器21和多 極磁體14的表面之間的間隔(氣隙)在磁性編碼器10旋轉(zhuǎn)的過程中變化， 從而惡化了感應(yīng)的精確度。因?yàn)橥瑯拥脑颍诖判跃幋a器旋轉(zhuǎn)時，多極 磁體14的表面的波動度優(yōu)選地也是200微米或更小，并且理想的是100微米 或更小。在本實(shí)施例中，壓縮成型體114在燒結(jié)之后均勻的膨脹，從而能 夠容易地控制多極磁體14的表面平面度在上述范圍(200微米或更小)內(nèi)。 而且，在本實(shí)施例中，為了提供穩(wěn)定的高的感應(yīng)性能，磁性編碼器10構(gòu)造 成固定部分13沒有從要被檢測并固定至基部金屬11上的表面凸出至磁性 傳感器21側(cè)，而不管固定部分13 (圖l、 3至7)的形狀。
接下來將作為示例的參考圖8和9，描述設(shè)置有磁性編碼器10和密封裝 置5的結(jié)構(gòu)示例的輪軸承的一個示例。如圖8所示，輪軸承包括內(nèi)部部件 1;外部部件2;容納在內(nèi)部部件1和外部部件2之間的多個滾動元件3;密
封住內(nèi)部部件1和外部部件2之間端部環(huán)隙(annular space)的密封裝置5 和15。
在一端側(cè)(等速萬向節(jié)7側(cè))的密封裝置5包括作為部件的磁性編碼器 10。內(nèi)部部件l和外部部件2具有用于滾動元件3的滾道表面la和2a，滾道 表面la和2a中的每一個形成為凹槽狀的形狀。內(nèi)部部件1和外部部件2是通 過滾動元件3可彼此相對旋轉(zhuǎn)的、分別在內(nèi)圓周側(cè)的部件和在外圓周側(cè)的 部件，并且分別可以僅僅是軸承內(nèi)環(huán)和軸承外環(huán)，或者可以是其中軸承內(nèi) 環(huán)和軸承外環(huán)通過另一個部件組合在一起的組裝部件。內(nèi)部部件l可以是 軸。滾動元件3由球或者滾柱制成，并且球用于本示例中。
輪軸承包括多排滾動軸承，具體地，多排徑向止推滾珠軸承；且軸承 內(nèi)環(huán)包括一對分開的內(nèi)環(huán)19和20，所述內(nèi)環(huán)19和20具有各個滾動元件排列 的滾道表面la和2a。內(nèi)環(huán)19和20配合到輪軸環(huán)6的軸部分的外圓周，并且 與輪軸環(huán)6—起組成內(nèi)部部件1。要注意的是，內(nèi)部部件l可以包括兩部分， 即帶有滾道表面的輪軸環(huán)，輪軸環(huán)6和內(nèi)環(huán)中的一個19一體地形成在其內(nèi)， 和另一個內(nèi)環(huán)20，而不是如上所述由三個部分即輪軸環(huán)6和一對分開的內(nèi) 環(huán)19和20組成的組裝部分。
輪軸環(huán)6連接到等速萬向節(jié)7的一端(例如外環(huán))，并且輪(沒有在圖 中顯示)通過螺栓8附連到輪軸環(huán)6的凸緣部分6a上。等速萬向節(jié)7在另一 端(例如內(nèi)環(huán))連接到驅(qū)動軸。外部部件2包括軸承外環(huán)并附連到懸架系 統(tǒng)中的包括外向接頭(knuckle)等的外殼(沒有在圖中顯示)上。每一 排滾動元件3保持在保持器4中。
圖9是一體地包括磁性編碼器10的密封裝置5的放大橫截面視圖。此密 封裝置5與圖4中所顯示的相同，并且它的部分已經(jīng)得到描述，下面將參照 圖9對其詳細(xì)描述。在此密封裝置5中，磁性編碼器10或基部金屬11用作擋 油環(huán)(slinger)，并且附連到在內(nèi)部部件1和外部部件2中的轉(zhuǎn)子側(cè)部件上。 在這個示例中，由于轉(zhuǎn)子側(cè)部件是內(nèi)部部件l，磁性編碼器10通過壓配合 等附連到內(nèi)部部件l上。
密封裝置5包括分別附連到內(nèi)部部件1和外部部件2上的第一金屬環(huán)密 封板11和第二金屬環(huán)密封板16。第一密封板11相當(dāng)于在磁性編碼器10中的 基部金屬ll，并且以下稱為基部金屬ll。磁性編碼器10具有與基于圖1至3
中的磁性編碼器相同的結(jié)構(gòu)，并且省略相同的說明。磁性傳感器21放置成面向磁性編碼器10中的多極磁體14，從而構(gòu)造成用于檢測輪子轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn) 檢測器22。不必說，基于圖5至7的結(jié)構(gòu)可以用作磁性編碼器10。
第二密封板16是組成密封部件9(參考圖4)的部件，并且包括側(cè)唇17a 和徑向唇17b與17c，所述側(cè)唇17a與用作第一密封板的基部金屬ll的接觸 部分12b可滑動接觸，所述徑向唇17b和17c—起與連接部分12a可滑動接 觸。密封唇17a至17c設(shè)置為彈性部件17的部分，所述彈性部分17通過固化 粘附到第二密封板16上。除了在軸向方向位于內(nèi)部和外部的一個側(cè)唇17a 和兩個徑向唇17b和17c (所謂的三重唇)設(shè)置在圖9的示例中之外，可以 設(shè)置任何數(shù)量的唇17a至17c。第二密封板16將彈性部件17保持在與用作定 子部件的外部部件2的接合部分內(nèi)。換言之，彈性部件17包括蓋子部分17d， 所述蓋子部分17d覆蓋從圓柱形部分16a的內(nèi)圓周表面至外圓周的頂部，并 且蓋子部分17d位于第二密封板16和外部部件2之間的接合部分內(nèi)。而且， 通過蓋子部分17d，第二密封板16的圓柱形部分16a和用作第一密封板的基 部金屬11的固定部分13 (在圖9中圓柱形表面13c形成處的部分)在徑向方 向上通過小的空間彼此相對，并且所述空間形成曲徑密封18。
根據(jù)具有此結(jié)構(gòu)的輪軸承，與輪一起旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部部件l的旋轉(zhuǎn)由磁性 傳感器21通過附連到內(nèi)部部件1上的磁性編碼器10檢測，由此輪的轉(zhuǎn)速得 到檢測。磁性編碼器10可以檢測輪的旋轉(zhuǎn)而不用增加部件的數(shù)量，因?yàn)樗?用作密封裝置5的部件。在輪軸承的軸承端部的空間是狹窄的有限空間， 因?yàn)樵诟浇械人偃f向節(jié)7和軸承支架部件(圖中沒有顯示)。然而，磁性 編碼器10的多極磁體14構(gòu)造成具有高強(qiáng)度，并由此可以薄薄地形成，從而 便于旋轉(zhuǎn)檢測器22的布置。在內(nèi)部部件1和外部部件2之間的密封通過可滑 動接觸設(shè)置在第二密封板16中的密封唇17a至17c，以及形成為用作第一密 封板的基部金屬11的固定部分13在徑向方向上通過小空間面向第二密封 板16的圓柱形部分16a的曲徑密封18而實(shí)現(xiàn)。
在圖8和9中所示的輪軸承中，如上所述的，磁性編碼器10的多極磁體 14設(shè)置成相對于軸承向外(在圖中右側(cè)面向磁性傳感器21)，但是相反， 磁性編碼器10的多極磁體14可以設(shè)置成相對于軸承向內(nèi)(在圖中左側(cè)面向 磁性傳感器21)。在此情況下，基部金屬ll優(yōu)選地由非磁性材料制成。
此外，在磁性編碼器10中，多極磁體14不限于面向軸向方向上的多極
磁體，而是可以是設(shè)置成面向徑向方向，例如如圖io中所示。此示了
是一種結(jié)構(gòu)，其中，從一端延伸至外圓周側(cè)的邊緣部分12c設(shè)置在用作密 封裝置5的擋油環(huán)的基部金屬ll的連接部分12a上，且設(shè)置了通過接觸部分 12d將多極磁體14保持和固定至邊緣部分12c的外緣上的固定部分23。在此 情況下，多極磁體14沒有形成為圓盤狀形狀，而是形成為圓柱形形狀，并 且由保持表面23a (直徑展開表面23b，圓柱形表面23c，和直徑減少表面 23d)與和連接部分12d接觸的內(nèi)圓周表面保持和固定。要注意的是，磁性 傳感器12定位成在徑向方向上面向多極磁體14。
要注意的是，在上述實(shí)施例中，磁性編碼器10被描述為它用作軸承的 密封裝置5的部件，但是在每一個實(shí)施例中，磁性編碼器10都不限于密封 裝置5的部件，而是可以僅僅用于旋轉(zhuǎn)檢測。例如，在圖l中示出的實(shí)施例 中的磁性編碼器10可以設(shè)置在軸承中，與密封裝置5分離，但是這沒有在 圖中示出。 (示例)
為了檢驗(yàn)本發(fā)明的效果，執(zhí)行壓配合測試，其中，具有由傳統(tǒng)方法形 成的燒坯的磁性編碼器(傳統(tǒng)的裝置)和具有由根據(jù)本發(fā)明的方法形成的 多極磁體(燒坯)的磁性編碼器(實(shí)施例裝置1和實(shí)施例裝置2)每一個都 被壓配合到軸承內(nèi)環(huán)(對應(yīng)于圖8中所示的內(nèi)部部件1)上，并比較結(jié)果。
在這種情況下，比較裝置的材料成分和燒坯的模制(燒結(jié))條件如下
磁性粉末釤鐵基磁性粉末
非磁性金屬粉末錫粉(具有63微米的最大顆粒直徑，和2.27g/cm3 的表觀密度，并通過氣霧化方法形成)
混和比率重量比例為磁性粉末非磁性金屬粉末=55%: 45%
模制密度6.4 g/cm3 燒結(jié)溫度220°C，維持一個小時
實(shí)施例裝置l的材料成分和燒坯的模制(燒結(jié))條件如下 磁性粉末釤鐵基磁性粉末
非磁性金屬粉末錫粉(具有350網(wǎng)孔(mesh)以下，和2. 14 g/cm3 的表觀密度，并通過水霧化方法形成)
混和比率重量比例為釤鐵磁性粉末錫粉=70%: 30%
模制密度6.6 g/cm3 燒結(jié)溫度220°C，維持一個小時
實(shí)施例裝置2的材料成分和燒坯的模制(燒結(jié))條件如下 磁性粉末釤鐵基磁性粉末
非磁性金屬粉末錫鋅合金粉末(具有的重量比例為錫75%:鋅25%， 45微米顆粒最大直徑，和1.76g/cm3的表觀密度，且通過水霧化方法形成) 混和比率重量比例為釤鐵磁性粉末錫鋅合金粉末=60%: 40% 模制密度6.4 g/cm3 燒結(jié)溫度180°C，維持一個小時
要注意的是，重量占0.8%的硬脂酸鋅加入到比較裝置和實(shí)施例裝置 中作為潤滑劑。
圖13顯示的是壓配合測試的結(jié)果。從圖中可以看出，當(dāng)壓配合過盈大 于預(yù)定值(130微米)時，比較裝置具有增加的破裂概率，而不管壓配合 過盈的值為多少，實(shí)施例裝置1和2具有高的抗破裂能力。
權(quán)利要求
1、一種磁性編碼器，包括通過使磁性粉末和非磁性金屬粉末的混和粉末壓縮成型然后燒結(jié)而制備的多極磁體，所述磁性編碼器的特征在于所述多極磁體由重量比例為20％至90％的磁性粉末和重量比例為10％至80％的非磁性金屬粉末組成，并且所述多極磁體在低于非磁性金屬粉末熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性編碼器，其中所述非磁性金屬粉末具 有63微米或更小的最大顆粒直徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性編碼器，其中所述非磁性金屬粉末具 有從由多孔形狀、針狀形狀、有角的形狀、樹狀形狀、纖維狀形狀、薄片 狀形狀、不規(guī)則形狀和淚珠形狀組成的組中選擇的形狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁性編碼器，其中所述非磁性金屬粉末通 過水霧化方法或者油霧化方法模制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性編碼器，其中所述磁性粉末是釤鐵基 磁性粉末。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性編碼器，其中所述非磁性金屬粉末是 錫或錫鋅合金。
7、 一種輪軸承，設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的磁性編 碼器。
全文摘要
本發(fā)明目的在于使得磁性編碼器中的多極磁體密度，尤其是由燒結(jié)體組成的多極磁體的密度均勻化。通過使用釤鐵磁性粉末作為磁性粉末并使用錫粉作為非磁性金屬粉末，重量比例為20％至90％的釤鐵磁性粉末和重量比例為10％至80％的錫粉的粉末混和物被壓縮成型，從而形成壓坯(114)。壓坯(114)然后在低于作為非磁性金屬粉末的錫粉的熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)，從而形成將作為磁性編碼器(10)的燒結(jié)體。
文檔編號F16C41/00GK101103252SQ200680002039
公開日2008年1月9日 申請日期2006年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者中島達(dá)雄, 田中敏彥 申請人:Ntn株式會社