磁性編碼器裝置以及旋轉(zhuǎn)檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性編碼器裝置以及具有該磁性編碼器裝置的旋轉(zhuǎn)檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性編碼器裝置具有使與磁性傳感器面對的多極磁鐵旋轉(zhuǎn)且通過磁性傳感器對多極磁鐵的各磁極N、S的通過進行檢測從而檢測旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。作為這種磁性編碼器裝置，例如，如日本特開2010-249536號公報(專利文獻1)所公開的那樣，公知裝入機動車的車輪用軸承裝置，而用于對防抱死制動系統(tǒng)(ABS)中的車輪的轉(zhuǎn)速進行檢測的裝置。在該磁性編碼器裝置中，與磁性傳感器對置的多極磁鐵通過將包含磁性粉與熱塑性樹脂的磁鐵材料注射成形而形成。
[0003]另一方面，例如，如日本特開2009-80058號公報(專利文獻2)所公開的那樣，作為磁性編碼器裝置，已知配置多列磁性編碼器磁道，根據(jù)通過不同磁道檢測出的磁信號的相位差，而能夠檢測出旋轉(zhuǎn)軸的絕對角度(旋轉(zhuǎn)相位)的裝置。
[0004]在先技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開2010-249536號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2009-80058號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]若是專利文獻1中記載的那樣的用于檢測轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，則不要求那么高的分辨率，因此僅對檢測精度而言，即使是現(xiàn)有的產(chǎn)品精度也不存在實用上的不適。與之相對，在專利文獻2中記載的對旋轉(zhuǎn)軸的絕對角度進行檢測的旋轉(zhuǎn)檢測裝置中，與僅對轉(zhuǎn)速進行檢測的情況相比要求非常高的分辨率與精度，因此對磁性編碼器磁道要求高精度。特別是，基于本發(fā)明人的驗證，明確了磁性編碼器裝置的微小的振擺回轉(zhuǎn)會較大程度影響絕對角度的檢測精度。磁性編碼器磁道一般形成為環(huán)狀的構(gòu)件，然而在通過切削等機械加工形成那樣的構(gòu)件的情況下，若欲要滿足足以防止振擺回轉(zhuǎn)的要求精度，則會出現(xiàn)加工成本明顯高漲的問題。
[0010]另外，像這樣對旋轉(zhuǎn)軸的角度進行檢測的情況下，若如專利文獻1記載的那樣使用由樹脂以及磁性粉構(gòu)成的多極磁鐵，則當(dāng)旋轉(zhuǎn)檢測裝置暴露在較大的溫度變化時，存在多極磁鐵從成為其基座的構(gòu)件(通常由與多極磁鐵不同的材料形成)剝離，或者在多極磁鐵上發(fā)生斷裂的情況。因該剝離、斷裂，會導(dǎo)致多極磁鐵與成為基座的構(gòu)件無法同步旋轉(zhuǎn)而在兩者間產(chǎn)生微小的相位偏差，因此存在絕對角度的檢測精度大幅度降低的顧慮。
[0011]并且，磁性編碼器裝置一般具有在磁性編碼器磁道的背后配置有磁性體(背磁軛)的結(jié)構(gòu)。在該情況下，若在磁性傳感器的傳感檢測區(qū)域內(nèi)磁性傳感器與磁性體之間的距離存在偏差，則會導(dǎo)致在磁性編碼器磁道產(chǎn)生的磁力變得不均勻，對絕對角度的檢測精度造成負面影響。在磁性體的角部效仿機械部件的通例而設(shè)置倒角部等薄壁，然而該薄壁成為產(chǎn)生上述距離的偏差的主要原因，因此需要配置在磁性傳感器的傳感檢測區(qū)域外。因此，會導(dǎo)致磁性編碼器裝置的大型化，進而會導(dǎo)致設(shè)計自由度的降低。
[0012]對此，本發(fā)明的主要目的在于，提供能夠低成本地抑制磁性編碼器磁道的振擺回轉(zhuǎn)的磁性編碼器裝置以及具有該磁性編碼器裝置的旋轉(zhuǎn)檢測裝置。
[0013]另外，本發(fā)明將防止在溫度變化較大的環(huán)境下對旋轉(zhuǎn)軸的角度進行檢測時的檢測精度的降低作為第二目的，將抑制因基座部上設(shè)置的薄壁所導(dǎo)致的磁性編碼器裝置的大型化、設(shè)計自由度的降低作為第三目的。
[0014]用于解決課題的手段
[0015]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及一種磁性編碼器裝置，其具備:旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，其具有用于安裝于旋轉(zhuǎn)軸的安裝面；以及磁性編碼器磁道，其設(shè)置于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，且通過沿周向配置多個磁極而成，磁性編碼器磁道上的各個磁極在與磁性傳感器面對的區(qū)域移動，從而檢測旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的角度，所述磁性編碼器裝置的特征在于，利用燒結(jié)金屬形成旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的包含所述安裝面的區(qū)域，并且至少對所述安裝面實施精壓。
[0016]利用燒結(jié)金屬形成旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的包含安裝面的區(qū)域，通過安裝面為實施了精壓的面(在通過精壓加工后的面上不存在切削痕、研磨痕等機械加工痕)，從而能夠以低成本提高安裝面的平面度、圓柱度等表面精度。在將旋轉(zhuǎn)軸安裝在安裝面上的情況下，也能夠以高精度的同軸度使磁性編碼器裝置相對于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)。因此，能夠抑制磁性編碼器磁道的振擺回轉(zhuǎn)。在該結(jié)構(gòu)中，在磁性編碼器磁道上設(shè)置分別具有磁極的第一磁道以及第二磁道，從而能夠應(yīng)用游標(biāo)原理精度良好地檢測旋轉(zhuǎn)軸的角度(例如絕對角度)。
[0017]優(yōu)選為，在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件上設(shè)置有在通過磁化形成磁性編碼器磁道時進行定位的被定位面，利用燒結(jié)金屬形成包含所述被定位面的區(qū)域，并且對所述被定位面實施精壓。由此，能夠精度良好地磁化。
[0018]旋轉(zhuǎn)構(gòu)件設(shè)為具有例如:燒結(jié)金屬制的基座部，其具有用于安裝于旋轉(zhuǎn)軸的安裝面；以及支承構(gòu)件，其嵌合固定于基座部，磁性編碼器磁道設(shè)置于支承構(gòu)件上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提高磁性編碼器的配置位置的自由度。在該情況下，優(yōu)選用于形成磁性編碼器磁道的磁化在將支承構(gòu)件固定于基座部上的狀態(tài)下進行。在將支承構(gòu)件向基座部組裝時，無法避免支承構(gòu)件的微小變形，然而若在支承構(gòu)件的組裝后進行磁化，則會以微小變形后的支承構(gòu)件為基準(zhǔn)進行磁化，因此能夠避免與支承構(gòu)件的微小變形相伴的磁性編碼器磁道的精度降低。
[0019]另外，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可以由具有用于安裝于旋轉(zhuǎn)軸的安裝面的燒結(jié)金屬制的基座部構(gòu)成。若采取該結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)崿F(xiàn)基于部件數(shù)量的減少的低成本化以及磁化精度的提高。在該情況下，優(yōu)選通過鑲嵌基座部后的注射成形而形成成形部，通過對該成形部進行磁化而形成磁性編碼器磁道。作為成形部的注射成形材料，可以使用以熱塑性樹脂與磁性粉作為主要成分的材料。
[0020]在上述的任一結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選在基座部上設(shè)置有第一卡合部，并且在成形部上設(shè)置有與所述第一卡合部在圓周方向上卡合的第二卡合部，通過第一卡合部與第二卡合部構(gòu)成止轉(zhuǎn)件。
[0021]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，基座部的第一卡合部與成形部的第二卡合部在圓周方向上卡合而作為止轉(zhuǎn)件而發(fā)揮功能，因此即使在因溫度變化導(dǎo)致成形部的一部分從基座部剝離等時，也能夠防止基座部與成形部的微小的相位偏差。因此，能夠精度良好地檢測旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角度。
[0022]成形部上的第二卡合部通過將基座部上的第一卡合部作為成型模而成形出，從而能夠使第一卡合部與第二卡合部無間隙地密接。因此，能夠更可靠地防止基座部與成形部之間的微小的相位偏差。
[0023]若使止轉(zhuǎn)件與磁性傳感器對置地配置，則會在止轉(zhuǎn)件的附近產(chǎn)生磁場、磁力線的紊亂，從而導(dǎo)致檢測精度的降低。對此，通過將止轉(zhuǎn)件配置在不與磁性傳感器對置的區(qū)域，能夠避免該問題。
[0024]另外，將止轉(zhuǎn)件設(shè)于將成形部注射成形時的注射成形材料的流動方向下游側(cè)，特別是比磁性編碼器磁道靠流動方向下游側(cè)，能夠避免因注射成形材料的流動紊亂而導(dǎo)致止轉(zhuǎn)件周邊處的磁性編碼器磁道的磁化精度的降低，從而提高檢測精度。
[0025]優(yōu)選為，基座部為圓筒狀，在成形部設(shè)置有:覆蓋基座部的軸向上的一側(cè)的端面的第一板部；覆蓋基座部的軸向上的另一側(cè)的端面的第二板部；以及覆蓋基座部的外周面的圓筒部，并且使成形部從第一板部經(jīng)由圓筒部而連續(xù)形成至第二板部。
[0026]優(yōu)選注射成形工序中的澆口設(shè)于第一板部的內(nèi)周面。在該情況下，脫模后的成形品的第一板部的內(nèi)周面上會形成澆口痕。此時，第一板部處于注射成形材料的流動方向上游側(cè)，第二板部處于注射成形材料的流動方向下游側(cè)。若澆口為盤形澆口，則能夠防止在成形部產(chǎn)生融合痕等。在該情況下，澆口痕遍及第一板部的內(nèi)周面整周地形成。
[0027]在上述的任一結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選利用含有鐵的燒結(jié)金屬形成基座部，在基座部的表面中的至少與成形部接觸的區(qū)域設(shè)置有氧化被膜。
[0028]通常在燒結(jié)含有鐵粉的壓粉體時，鐵粉的表面因自身擴散而欲要形成更接近球形的形狀。因此，燒結(jié)后的鐵粒子的表面的微小凹凸消失而形成較為平滑的表面。對此，若在基座部的表面形成氧化被膜，則在氧化被膜的表面會形成微小凹凸而使得比表面積增大，而且分子間力作用于氧化被膜與注射成形材料之間。因此，在基座部與成形部之間能夠得到較高的密接力，即使在預(yù)想較大的溫度變化的使用條件下也能夠防止成形部的剝離、斷裂。因此，能夠防止基座部與成形部的微小的相位偏差，使那樣的條件下的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角度(例如絕對角度)的檢測精度提高。
[0029]另外，氧化被膜具有使燒結(jié)組織的表面硬化的性質(zhì)。因此，通過在基座部的安裝面上形成氧化被膜，從而能夠使安裝面硬化，由此能夠抑制摩擦磨損。另外，由于氧化被膜具有絕緣性，因此能夠抑制在旋轉(zhuǎn)軸與基座部之間形成局部電池而導(dǎo)致的金屬腐蝕，能夠提高旋轉(zhuǎn)軸的材料選定的自由度。
[0030]在上述的任一結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選基座部通過對原料粉末進行成形并燒結(jié)而形成，并且，原料粉末的平均粒徑為60 μ m?100 μ m。
[0031]若由使用了平均粒徑60?100 μ m的鐵粉的燒結(jié)金屬來形成基座部，則會使得燒結(jié)組織由較粗的粒子形成，因此燒結(jié)組織的表面粗糙度變大。另外，燒結(jié)后的鐵粒子間形成的許多空孔也形成足夠的大小。因此，基座部的比表面積變大，注射成形材料進入燒結(jié)組織表面的微小凹部、空孔而得到的錨固效果被強化。因此，在基座部與成形部之間能夠得到較高的密接力，即使在預(yù)想較大的溫度變化的使用條件下也能夠防止成形部的剝離、斷裂。由此，能夠防止基座部與成形部的微小的相位偏差，能夠使旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角度(例如絕對角度)的檢測精度提尚。
[0032]若鐵粉的平均粒徑小于60 μ m，則燒結(jié)組織的表面平滑化導(dǎo)致比表面積變小，因此基座部與成形部之間的密接力變得不足。另一方面，若鐵粉的平均粒徑大于100 μπι，則粒子彼此的接觸部變少導(dǎo)致基座部的機械強度降低。另外，因面粗糙度Ra變大會產(chǎn)生安裝面的精壓后的平面度、圓柱度等表面精度降低等問題。
[0033]在該情況下，優(yōu)選原料粉末以鐵粉為主體。若將該鐵粉以還原鐵粉為主體，則能夠進一步增大基座部的比表面積，能夠進一步提高基座部與成形部之間的密接力。
[0034]在上述的任一結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選在基座部的表面中的與成形部接觸的區(qū)域設(shè)置有粗面部，所述粗面部的表面粗糙度比安裝面的表面粗糙度大。
[0035]像這樣設(shè)置粗面部，使得成形部的注射成形材料深深地進入粗面部的微小凹部從而產(chǎn)生錨固效果。因此在基座部與成形部之間能夠得到較高的密接力，即使在預(yù)想較大的溫度變化的使用條件下也能夠防止成形部的剝離、斷裂，從而能夠防止基座部與成形部的微小的相位偏差。因此，在較寬的溫度范圍內(nèi)能夠精度良好地檢測旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的角度(例如絕對角度)。
[0036]優(yōu)選粗面部形成于基座部的表面中的至少與磁性編碼器磁道對置的面。通常基座部的與磁性編碼器磁道對置的面的面積較大，因此采用該結(jié)構(gòu)，能夠有效地提高成形部與基座部之間的密接力。
[0037]不僅安裝面，若粗面部也通過精壓加工，則僅通過使粗面部以及安裝面的精壓量不同，便能夠?qū)Υ置娌颗c安裝面的表面粗糙度設(shè)置差量。為了將粗面部與安裝面的表面粗糙度設(shè)為上述的大小關(guān)系，需要使安裝面的精壓量大于粗面部的精壓量，而在該情況下安裝面的壓縮率高于粗面部，因此安裝面成為高精度的硬質(zhì)面。因此，能夠進一步提高磁性編碼器裝置相對于旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的安裝精度。另外，通過提高注射成形時的基座部的定位精度能夠提高成形部的成形精度，也能夠使磁性編碼器磁道的磁化精度提高。
[0038]在像這樣通過精壓加工粗面部以及安裝面的情況下，優(yōu)選安裝面的表面粗糙度為粗面部的表面粗糙度的10?50%的范圍。作為具體的數(shù)值的例子，可以將安裝面的表面粗糙度設(shè)為3.2ymRa以下，將粗面部的表面粗糙度設(shè)為6.3 ymRa?12.5ymRa的范圍。
[0039]在上述的任一結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選為，基座部的外周面以及端面中的任一方與磁性傳感器對置，在基座部的所述外周面與端面之間設(shè)置有薄壁部，薄壁部與所述外周面的邊界為第一邊界部，薄壁部與所述端面的邊界為第二邊界部，連結(jié)所述第一邊界部與所述第二邊界部而得到的線的相對于磁性傳感器的傳感檢測方向的傾斜角Θ設(shè)為Θ <45°。
[0040]為了使磁化后的磁性編碼器磁道所產(chǎn)生的磁力均勻，需要使磁性傳感器的傳感檢測區(qū)域處的磁性傳感器距磁性體的表面的距離恒定。成形部的磁化面中的、該距離恒定的區(qū)域成為磁化時的有效寬度。若使基座部的外周面以及端面中的任一方與磁性傳感器對置，在基座部的外周面與端面之間設(shè)置薄壁部，將薄壁部的相對于磁性傳感器的傳感檢測方向的傾斜角設(shè)為Θ <45°，則能夠使磁化面的有效寬度大于現(xiàn)有品的有效寬度。因此，不增大磁性編碼器裝置的尺寸便能夠強化磁性編碼器磁道的磁力，提高磁化精度。另外，能夠使磁性傳感器的檢測元件的間隔富余，提高磁性傳感器的選定自由度。而且，能夠使磁性編碼器裝置輕量化從而降低旋轉(zhuǎn)時的慣性力矩，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測精度的進一步的提高。
[0041]可以通過倒角部構(gòu)成薄壁部，或者薄壁部構(gòu)成為具有倒角部和與倒角部相鄰的平坦面。
[0042]若是包括以上說明的磁性編碼器裝置、安裝有基座部的旋轉(zhuǎn)軸、與磁性編碼器磁道對置的磁性傳感器的旋轉(zhuǎn)檢測裝置，則即使在預(yù)想較大的溫度變化的狀況下，也能夠精度良好地檢測旋轉(zhuǎn)軸的角度。
[0043]在該旋轉(zhuǎn)檢測裝置中，通過將磁性編碼器裝置的薄壁部配置在磁性傳感器的傳感檢測區(qū)域外，能夠使磁性傳感器的傳感檢測區(qū)域內(nèi)的成形部的厚度均勻，能夠使磁性編碼器磁道所產(chǎn)生的磁力均勻化從而提高磁性傳感器的檢測精度。
[0044]發(fā)明效果
[0045]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠防止磁性編碼器磁道的振擺回轉(zhuǎn)，因此能夠高精度地檢測旋轉(zhuǎn)軸的絕對角度。
[0046]另外，通過采用設(shè)置止轉(zhuǎn)件、形成氧化被膜、確定平均粒徑的范圍、設(shè)置粗面部這些手段中的任一個或者將二以上組合，從而能夠使成形部的剝離、斷裂不易產(chǎn)生。因此，即使在溫度變化