專利名稱：磁編碼器和滾動軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測輪子等的轉動情況的磁編碼器以
及組裝有上述磁編碼器的軸承。
背景技術：
作為其上安裝有車輛(如機動車輛)的車輪的滾動軸承，例如 存在一種包括外圈和內圈的滾動軸承，該內圈通過滾動元件被設置在 外圈上。另外，用于檢測車輪轉速的傳感器裝置用于控制機動車輛的 防抱死制動系統(tǒng)(anti-lock braking system, ABS)，且在已知的構造中， 傳感器裝置被安裝在用于密封外圈與內圈之間的環(huán)狀空間的密封裝置 上，從而與該密封裝置一體形成，借此實現(xiàn)傳感器裝置的小型化。作為設置在密封裝置上的傳感器裝置，具有圖5所示的傳感 器裝置，該傳感器裝置例如包括金屬芯103、密封主體106、磁編碼器 101以及傳感器105，上述金屬芯固定至作為固定圈的外圈107的內周， 上述密封主體附接至金屬芯103的內周側，上述磁編碼器由金屬擋油 環(huán)102和環(huán)狀磁化構件104構成，擋油環(huán)102固定至作為旋轉環(huán)的內 圈108的外周，環(huán)狀磁化構件104粘結到外部(圖5中的右側)，且N極 和S極在該環(huán)狀磁化構件上于周向上得以交替磁化，而上述傳感器被 布置為面向磁編碼器101。在此傳感器裝置中，通過磁編碼器101隨著 內圈108的旋轉所產生的磁通量變化，由傳感器105檢測車輪的轉速(例 如參見專利文件1、 2)。專利文獻1: JP-A-2006-90956 專利文獻2: JP-A-2006-9099
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在上述傳統(tǒng)磁編碼器101中，通過酚醛樹脂基粘合劑或環(huán)氧樹脂基粘合劑將擋油環(huán)102和磁化構件104粘結在一起。在這種情況下，磁編碼器101能承受在通常被認為是惡劣溫度環(huán)境的-4(TC到12(TC溫度下由擋油環(huán)102與磁化構件104之間的熱膨脹系數(shù)差所產生的應力，且例如能防止磁化構件104與擋油環(huán)102分離。
但是，磁編碼器101不能承受在比上述溫度環(huán)境更惡劣環(huán)境下熱膨脹系數(shù)差所產生的應力，且磁化構件104與擋油環(huán)102分離，從而導致磁編碼器101不能使用的問題。已針對該問題形成了本發(fā)明，其目的是提供一種磁編碼器和軸承，該磁編碼器能防止在惡劣溫度環(huán)境下磁化構件與固定至該磁化構件的固定構件分離，磁編碼器組裝到軸承上。
解決問題的手段為實現(xiàn)該目的，發(fā)明人已對使用用于磁編碼器的粘合劑所處
的條件進行了研究。發(fā)明人及其他人已注意到這樣的事實在滾動軸承中，通過硅基粘合膜將磁化構件 一 體形成到密封裝置的擋油環(huán)的表面來制成磁編碼器，上述磁化構件通過將磁性粉末混合到樹脂基質中模制而成。通常，為使得粘合劑的粘附力更強，優(yōu)選使得粘合膜的厚度更薄。但是，作為在熱膨脹時對剪切應力的適應性所作的研究的結果，如稍后將作描述的示例所示，意指粘合劑的最佳使用條件是使用
硅樹脂基粘合劑，其中，粘合膜的厚度在50pm到100pm的范圍內。
另外，已進行熱沖擊測試來研究硅樹脂基粘合劑在最佳使用條件下對熱沖擊(15(TC到-4(TC)的耐久性。盡管將在示例中展示此測試的細節(jié)，但已確定的是硅樹脂基粘合劑在最佳使用條件下(粘合膜的厚度在50pm以上及100|am以下)具有足夠的耐熱沖擊性。
基于以上結果，為實現(xiàn)上述目的，根據本發(fā)明，提供了一種
磁編碼器，包括固定至旋轉構件的固定構件以及附接至固定構件的磁化構件，其特征在于，該磁化構件利用硅樹脂基粘合劑被粘結至固
定構件，且硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度為5(Him以上及l(fā)OOpm以下。
此外，根據本發(fā)明，提供了一種滾動軸承，包括內圈、外圈、多個滾動元件以及環(huán)狀密封裝置，車輛的車輪安裝在上述內圈上，上述外圈被設置為配合在內圈上，上述多個滾動元件設置于內圈與外圈之間，而上述環(huán)狀密封裝置設置于軸向端部用于密封內圈與外圈之間的環(huán)狀空間，其特征在于，
該密封裝置包括配合在外圈中以固定到外圈的金屬芯以及配合在內圈上以固定到該內圈上的環(huán)狀擋油環(huán)，而且還包括
磁編碼器，該此編碼器通過經由硅樹脂基粘合膜將磁化構件一體形成至lj擋油環(huán)的表面而制成，上述磁化構件通過將磁'性材料的粉末混合到樹脂基質中模制而成。
在本發(fā)明的磁編碼器中，由于磁化構件通過硅樹脂基粘合劑被粘結至固定構件，且硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度為5(Him以上及l(fā)OO^im以下，因此，較之不在此條件下使用硅樹脂基粘合劑的情況，能承受在惡劣條件下固定構件與磁化構件之間的熱膨脹系數(shù)差所生成的應力，借此使得防止磁化構件與固定構件分離成為可能。另外，可對固定構件與磁化構件的粘合面進行粗面加工。根據此構造，粘合劑進入固定構件的粗糙表面，從而能更牢固地粘結磁化構件。此外，優(yōu)選地通過將磁性粉末混合到樹脂中來模制磁化構件。根據此構造，能通過改變樹脂和磁性粉末的種類和成分來獲得磁
6化構件與其應用相匹配的彈性和磁性。另外，旋轉構件可構成軸承的內圈，而固定構件可構成設置在軸承上的密封裝置的擋油環(huán)，該軸承配合在內圈上。根據該構造，在設置于軸承的密封裝置上的傳感器裝置中，能防止磁化構件與擋油環(huán)分離。
有益效果根據本發(fā)明的磁編碼器，由于磁化構件通過硅樹脂基粘合劑被粘結至固定構件，且硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度為5(Him以上及100pm以下，因此，能防止在惡劣溫度環(huán)境下磁化構件與磁性構件所固定到的固定構件分離。
另外，根據本發(fā)明的滾動軸承，通過經由硅基粘合膜將磁化構件一體形成到擋油環(huán)的表面能防止在惡劣溫度環(huán)境下磁化構件與磁性構件所固定到的固定構件分離，該磁化構件通過將磁性材料的粉末混合到樹脂基質中模制而成。
[圖l]示出了組裝到根據本發(fā)明實施例的磁編碼器的滾動軸承的剖面圖。示出了圖1中的磁編碼器的剖而圖。示出了發(fā)生熱變形時硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度的剖面圖。示出了硅樹脂基粘合劑的厚度與伸長率之間的關系的圖表。[圖5]示出了傳統(tǒng)磁編碼器的剖面圖。
具體實施例方式下面參照附圖描述本發(fā)明的磁編碼器和滾動軸承的實施例。圖1是示出了組裝到根據本發(fā)明實施例的磁編碼器的滾動軸承的剖面圖。圖2是示出了圖1中的磁編碼器的剖面圖。注意，在這些附圖中，將左右方向或水平方向看作軸向，并將上下方向或豎直方向看作徑向。另外，如先前已作的描述，將密封裝置的外側看作軸向外側，并將其內側看作軸向內側。如圖1所示，滾動軸承1包括內圈9、外圈3以及多排或雙排滾動元件4、 5，車輛的車輪安裝在內圈上，外圈被設置為配合在內圈9上，而上述滾動元件設置于內圈9與外圈3之間。另外，作為旋轉構件的內軸2具有凸緣2c和小直徑部分2d,車輪側構件(未示出)在內軸2的面向車輛外側(圖1中的左側)的端部安裝于凸緣2c上，上述小直徑部分形成在內軸2的面向車輛內側(圖1中的右側)的一側上，借此將內圈構成構件6配合在小直徑部分2d上。內圈9由內圈構成構件6和內軸2構成。用于面向車輛內側的側上的那排滾動元件5的內滾道6a形成在內圈構成構件6的外周面上。另外，用于面向車輛外側的側上的那排滾動元件4的內滾道2a形成于中間直徑部分2e，該中間直徑部分位于內軸2的軸向中間部分。另外，內軸2的面向車輛內側的端部具有巻曲部分2 f ，通過使得外周側徑向向外擴展來形成巻曲部分2f，且該巻曲部分防止內圈構成構件6與內軸2錯位，從而將內圈構成構件6固定至內軸2。外圈3通過雙排滾動元件4、 5被配合在內圈9上并與內圈9同心設置。用于雙排滾動元件4、 5的雙排外滾道3a形成在外圈3的內周面上。凸緣3c形成在外圈3的外周面上，通過附接至未示出的車身側構件的此凸緣3c將軸承固定至車身側構件。也就是說，將外圈3看作固定側，而將內圈9看作圍繞其軸線旋轉的旋轉側。另外，環(huán)狀密封裝置7設置于兩軸向端部用以密封內圈9與外圈3之間的環(huán)狀空間R。將圖2的剖面圖所示的密封裝置用作圖1中車輛外側上的密封裝置。該密封裝置7設置于外圈3的內周面3b與內圈構成構件6的外周面6b之間，從而防止軸承的構成滾動元件4、 5側的內部的潤滑劑滲漏以及雜質(如渾水等)從軸承的外部滲入滾動元件4、 5側。密封裝置7包括配合在外圈3內而固定到該外圈上的金屬芯10以及配合在內圈構成構件6上而固定到該內圈構成構件上的擋油環(huán)11。金屬芯10由金屬芯圓柱形部分10a和金屬芯環(huán)狀部分10c組成，上述金屬芯圓柱形部分配合在外圈3內，而上述金屬芯環(huán)狀部分從金屬芯圓柱形部分10a的軸向端部10b徑向向內彎曲并具有大致L形橫截面。金屬芯10大體上被制成為環(huán)狀，并通過壓制冷軋鋼板(如SPCC、 SPCD、 SPEC等等)而形成。另外，由彈性構件(如橡膠)構成的密封主體12例如被固定至金屬芯10，從而與金屬芯10 —體形成。擋油環(huán)11由擋油環(huán)圓柱形部分lla和擋油環(huán)環(huán)狀部分llc組成，該擋油環(huán)圓柱形部分配合在內圈構成構件6的外周面6b上，而上述擋油環(huán)環(huán)狀部分從擋油環(huán)圓柱形部分lla的另一軸向端部徑向向外彎曲并具有L形橫截面。擋油環(huán)11大體上被制成為環(huán)狀，并例如通過壓制金屬片(如不銹鋼等等)而形成。密封主體12具有基底部分12a，該基底部分附接至金屬芯環(huán)狀部分10c的另一軸向側上的徑向向內端部，并包括徑向唇緣13和軸向唇緣14，該徑向唇緣在彈性變形情況下從基底部分12a延伸而與擋油環(huán)圓柱形部分lla的外周面滑動接觸，且軸向唇緣在彈性變形情況下從基底部分12a延伸而與擋油環(huán)環(huán)狀部分llc的軸向內表面滑動接觸。
另外，將密封裝置7組裝為使得金屬芯10的金屬芯圓柱形部分10a面向擋油環(huán)11的擋油環(huán)圓柱形部分lla，而金屬芯10的金屬芯環(huán)狀部分10c面向擋油環(huán)11的擋油環(huán)環(huán)狀部分llc。
環(huán)狀磁化構件15粘結至擋油環(huán)11的軸向外表面lld而被一 體形成到擋油環(huán)11中，且此磁化構件15和擋油環(huán)11構成磁編碼器16。 此時，磁編碼器16以及被布置為面向磁編碼器16的磁化構件15的傳 感器18構成傳感器裝置19。磁化構件15為環(huán)狀磁鐵，N極和S極在該環(huán)形磁鐵上于周 向上得以交替磁化，且通過將磁性材料(如鐵氧體磁鐵)的粉末混合到熱 塑性樹脂基質(如聚酰胺基樹脂等等)中來注塑模制塑料磁鐵，并使用通 過將諸如釹磁鐵的磁性材料的粉末混合到合成樹脂基質(如橡膠等等) 中模制而成的粘結磁鐵(橡膠磁鐵)。通過改變這些樹脂和磁鐵粉末的種 類并混合它們的成分，能根據各種應用形成具有耐熱性、磁力性質等 等的磁編碼器16。傳感器18例如由渦電流位移傳感器構成。傳感器18在磁編 碼器16與其本身之間產生磁場，并通過檢測單元來檢測磁場的磁通量 密度與軸承轉動相對應的變化。另外，傳感器18設計用以將作為檢測 (電壓)信號的變化輸出到未示出的車輛的控制單元，如ECU(電子控制 單兀)等等。在此實施例的磁編碼器16中，擋油環(huán)11和磁化構件5利 用硅樹脂基粘合劑在粘合面n被粘結于一起。硅樹脂基粘合劑為將熱 塑性樹脂(如有機聚硅氧垸等等)用作主要成分的粘合劑。另外，由于硅 樹脂基粘合劑具有較強的耐熱性和耐寒性，并在其硬化吋被制成橡膠 狀彈性物質，因此，硅樹脂粘合劑可用于粘結目標材料，該目標材料 用于粘結，并具有較大熱膨脹系數(shù)差，而且還產生大的剪切應力。
另外，在考慮耐熱沖擊性時，硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度最 好為50pm以上及100nm以下。在以下示例中將描述最佳條件的基礎。另外，由于對構成擋油環(huán)11與磁化構件15的粘合面的擋油
10環(huán)環(huán)狀部分lie的軸向外表面lld通過噴丸硬化進行粗面加工，因此，
通過硅樹脂基粘合劑的粘附力進一步加強。
示例<對粘合膜厚度與伸長率之間的關系所做的檢驗測試>
圖3示出了在發(fā)生熱變形時硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度的剖 面圖。另外，圖4示出了硅樹脂基粘合劑的粘合膜的厚度與伸長率之 間的關系的圖表。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，已對粘合劑在熱膨脹時的剪切應力或伸長 率的適應性進行了檢驗。
如圖3所示，利用通過硅樹脂基粘合劑粘結至擋油環(huán)11的磁化構 件15來進行該測試，并在熱膨脹時通過以下計算公式來計算粘合劑的 伸長率(％)，其中，將粘合劑的傾斜長度定義為T，而將粘合膜的厚度 定義為t。另外，將GE東芝公司制造的TSE 322用作硅樹脂基粘合劑。
伸長率(％)= T /1 100
另外，線圖(a到e)的細節(jié)如下所述。
a:從25"C到15(TC的溫度變化 b:從25'C到14(TC的溫度變化 c:從25。C到13(TC的溫度變化 d:從25T:到120。C的溫度變化 e:從25T:到-4(TC的溫度變化
此檢驗測試中所使用的硅樹脂基粘合劑能使用的極限值為230% 的仲長率。亦即，當伸長率超過230%時，粘合劑失效，且不能再被使如圖4所示，在上面的溫度條件a到e中，在粘合劑的膜厚度為 5(Him以上時，伸長率降低到230%以下。相反，當膜厚度超過100nm 時，粘合劑的硬化性能明顯降低，這是不符合實際的。
因此，根據本發(fā)明的硅樹脂基粘合劑在熱膨脹時承受剪切應力所 處的最佳使用條件意指在粘合層厚度為50|im以上及l(fā)OOnm以下時產生。<熱沖擊測試結果>
接著，進行熱沖擊測試以檢驗在最佳使用條件下(粘合層厚度為 50pm以上及l(fā)OO)im以下)對根據本發(fā)明硅樹脂基粘合劑的熱沖擊的耐 久性。
作為測試條件，在15(TC下處理粘合劑IO分鐘，然后，通過重復 稱為一個周期的高溫處理和低溫處理(在-4(TC處理10分鐘)將熱沖擊施 加給粘合劑，從而檢驗粘合劑能承受的周期數(shù)。將下列粘合劑用作示 例和比較示例。
示例1:硅樹脂基粘合劑(GE東芝公司制造的TSE 322) 示例2:硅樹脂基粘合劑(GE東芝公司制造的TSE3280-G) 示例3:硅樹脂基粘合劑(信越有機硅有限公司制造的KE-347) 比較示例1:酚醛樹脂基粘合劑(東京化學有限公司制造的C-12)
表1示出了測試結果。
[表1]
熱沖擊測試結果<150"溫度下10分鐘<->-40卩溫度下10分鐘> 示例l: 1051個周期，未出現(xiàn)問題示例2: 1051個周期，未出現(xiàn)問題 示例3: 1051個周期，未出現(xiàn)問題
比較示例l: 421到890個周期，產生裂縫 示例1:硅樹脂基粘合劑(GE東芝公司制造的TSE 322) 示例2:硅樹脂基粘合齊IJ(GE東芝公司制造的TSE3280-G) 示例3:硅樹脂基粘合劑(信越有機硅有限公司制造的KE-347) 比較示例1:酚醛樹脂基粘合劑(東京化學有限公司制造的C-12)通過表1所示的與傳統(tǒng)酚醛樹脂基粘合劑相比的結果可驗 證的是，硅樹脂基粘合劑在最佳使用條件下(粘合層厚度在5(Him以上 及100pm以下)具有足夠的耐熱沖擊性。另外，還可將本發(fā)明的磁編碼器16組裝到其它車輛滾動軸 承，而非實施例中所示例的滾動軸承1，例如包括錐形滾子軸承以及普 通滾子軸承。除此之外，本發(fā)明的磁編碼器的應用不限于車輛。還可 應用到通用機械中的軸承裝覽上。除此之外，盡管將磁化構件15描述 為僅粘結節(jié)軸向外表面lld，但也可將磁化構件15從徑向外端部分粘 結至擋油環(huán)環(huán)狀部分llc的軸向外表面lld。
1權利要求
1.一種磁編碼器，包括固定至旋轉構件的固定構件以及附接至所述固定構件的磁化構件，其中所述磁化構件利用硅樹脂基粘合劑被粘結至所述固定構件，并且所述硅樹脂基粘合劑的粘合層的厚度為50μm以上及100μm以下。
2. 根據權利要求1所述的磁編碼器，其中 對所述固定構件與所述磁化構件的粘合面進行粗面加工。
3. 根據權利要求l所述的磁編碼器，其中 通過在樹脂中混合磁性粉末模制所述磁化構件。
4. 根據權利要求1所述的磁編碼器，其中所述旋轉構件為軸承的內圈，而所述固定構件為設置在所述軸承 _卜-的密封裝置的擋油環(huán)，所述擋油環(huán)配合在所述內圈上。
5. —種滾動軸承，包括內圈、外圈、多個滾動元件以及環(huán)狀密封 裝置，車輛的車輪安裝在所述內圈上，所述外圈被設置為配合在所述 內圈上，所述多個滾動元件設置于所述內圈與所述外圈之間，而所述 密封裝置設置于軸向端部處用于密封所述內圈與所述外圈之間的環(huán)狀 空間，其中所述密封裝置包括金屬芯和環(huán)狀擋油環(huán)，所述金屬芯配合在所述 外圈中以固定到所述外圈上，所述擋油環(huán)配合在所述內圈上以固定到 所述內圈上，而且所述密封裝置還包括磁編碼器，通過經由硅樹脂基粘合層將磁化構件一體形成到所述 擋油環(huán)的表面而制成所述磁編碼器，其中通過將磁性材料的粉末混合 到樹脂基質中模制所述磁化構件。
6. 根據權利要求5所述的滾動軸承，其中所述硅樹脂基粘合劑的粘合層厚度為50pm以上及100pm以下。
7.根據權利要求5所述的滾動軸承，其中所述擋油環(huán)包括擋油環(huán) 圓柱形部分和擋油環(huán)環(huán)狀部分，所述擋油環(huán)圓柱形部分配合在所述內 圈的外周面上，而所述擋油環(huán)環(huán)狀部分從所述擋油環(huán)圓柱形部分的軸 向端部徑向向外彎曲，并且所述磁化構件粘結至所述擋油環(huán)的軸向外 表面。
全文摘要
提供了一種磁編碼器，所述磁編碼器能防止在惡劣溫度環(huán)境下磁化構件與磁化構件所固定至的固定構件分離。所述磁編碼器包括固定至旋轉構件的固定構件以及附接至所述固定構件的磁化構件(15)。通過在樹脂中混合磁性粉末模制而成的所述磁化構件(15)利用硅樹脂基粘合劑粘結至所述固定構件，且所述硅樹脂基粘合劑的粘合層的厚度為50μm以上及100μm以下。另外，對所述固定構件與所述磁化構件(15)的粘合面(17)進行粗面加工。
文檔編號F16C41/00GK101688792SQ20088002331
公開日2010年3月31日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權日2007年7月4日
發(fā)明者伊藤禎啟, 森村直樹, 石井康彥, 金池尊吏 申請人:株式會社捷太格特;中西金屬工業(yè)株式會社