磁性编码器和设置有此磁性编码器的轮轴承的制作方法

专利名称：磁性编码器和设置有此磁性编码器的轮轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁性编码器和一种设置有此磁性编码器的轮轴承
(wheel bearing),且本发明使用在旋转检测器中，该旋转检测器用于检 测例如汽车防抱死制动系统中轮的转速。
背景技术：
通常有两类这样的旋转检测器被动型和主动型，被动型读取形成在 转子上的凹凸齿的移动作为磁性变化，主动型依靠磁性编码器的旋转读取 磁场强度的变化，所述磁性编码器带有例如霍尔集成电路的磁性传感器。
普通的主动型旋转检测器包括安装在位于轮轴承转子侧的部件上的 磁性编码器和安装在位于定子侧的部件上的磁性传感器。
磁性编码器例如由环状多极磁体和用于固定多极磁体到转子侧部件 上的基部金属组成，在环状多极磁体中，N和S磁极在圆周方向上被交替地 磁化。由磁性粉末附连到其上的弹性体制成的多极磁体是众所周知的(例
如参考专利文献l:公开待审的日本专利No. Hei 6-281018)。另一方面， 一种烧坯做为新近的多极磁体是众所周知的，在所述烧坯中磁性粉末和非 磁性金属粉末压缩成型并烧结(参考专利文献2:例如公开待审的日本专 利No. 2004-37441)。

发明内容
尽管与弹性体类型的多极磁体相比，由烧坯组成的多极磁体具有耐磨 性高和加工成本低的优点，并且由此是非常优选的，但是作为产品，它具 有难以使烧坯的密度各处均匀的问题。
磁性粉末和非磁性金属粉末的混和物压縮并形成预定形状，然后进行 烧结。通常，使用具有比磁性粉末的熔点低的熔点的粉末作为非磁性金属 粉末，并且将混和物加热至非磁性金属粉末的熔点或更高的温度来熔化非
磁性金属粉末，然后使非磁性金属粉末作为粘合剂。然而，它们的结合， 例如其中将要使用在磁性粉末上的非磁性金属粉末的润湿性不好，经常难 以使得熔化状态的非磁性金属停留在磁性粉末颗粒的表面上，这可以使非 磁性金属处于非均匀分布在烧坯内部的状态，并且在某些情况下，导致非 磁性金属流出到烧坯的表面。因此，烧坯的密度变得不均匀，由此不可以 提供需要的机械强度。
通过本发明解决的问题是提高在这种磁性编码器中的、特别是由烧坯 组成的多极磁体的密度的均匀性。
为了解决该问题，根据本发明的磁性编码器包括通过使磁性粉末和非 磁性金属粉末的混和粉末压縮成型然后烧结而制备的多极磁体，所述磁性 编码器的特征在于所述多极磁体由重量比例为20%至90%的磁性粉末
和重量比例为10%至80%的非磁性金属粉末组成，并且所述多极磁体在 低于非磁性金属粉末熔点的温度下烧结。
如此，在低于非磁性金属粉末熔点的温度下烧结混和粉末会在没有熔 化的情况下软化非磁性金属粉末并将非磁性金属粉末固定至磁性粉末上。 处于固定到磁性粉末的状态下的非磁性金属粉末担当磁性粉末之间的粘 合剂。即使非磁性金属粉末部分地处于流体状态，因为流动性很低，非磁 性金属粉末也停留在磁性粉末颗粒的表面上。因此，非磁性金属粉末既不 是不均匀地分布在烧坯中，也不是流动至表面侧，从而获得了磁性粉末和 非磁性金属粉末在各处均匀分布在其中的烧坯。除此之外，在此结构中， 多极磁体优选地由重量比例为20%至90%的磁性粉末和重量比例为10% 至90。X的非磁性金属粉末组成，更优选地由重量比例为40%至80%的磁 性粉末和重量比例为20%至60%的非磁性金属粉末组成。这是因为非磁 性金属粉末的混和比率低于重量比例10%时，非磁性金属粉末不能充分地 担当粘合剂，并且磁性粉末的混和比率低于重量比例20%时，磁性粉末不
具有足够磁性，从而降低磁性传感器的感应性能。
非磁性金属粉末优选地具有63微米或更小的最大颗粒直径。这样细的
粉末使得非磁性金属粉末均匀的分布在磁性粉末周围。因此，使烧坯的密 度更加均匀是可能的。而且，小的粉末使粉末的表观密度低。因此，压縮 成型时的压缩率(压縮冲程)可以设置成大的数值且没有改变模制品的尺
寸和重量。结果，非磁性金属粉末或者非磁性金属粉末和磁性粉末可以彼 此充分地缠结(接触面积可以增加)，从而提高模制品的强度。
考虑到在压縮成型时缠结粉末，非球状颗粒比如多孔的、针状的、有 角的、树状的、纤维状的、薄片状的、不规则的和泪状的颗粒优选地用作 非磁性金属粉末。这使得粉末充分地缠结，从而提供更高的强度。而且， 这种非球状非磁性金属粉末可以通过例如水雾化方法或者油雾化方法模 制。
优选地使用例如钐铁基磁性粉末作为组成烧坯的磁性粉末，且优选地 使用例如锡锌合金作为非磁性金属粉末。当使用锡锌合金时，锡和锌的混
和比率优选地确定成包含重量比例为60%至85%的锡，包含重量比例为15 %至40%的锌。这使混和粉末的表观密度低得多，从而提供更高的强度。 设置有具有上述结构的多极磁体的磁性编码器可以适合用于例如轮 轴承。
如上所述，本发明可以使此类磁性编码器中的多极磁体的密度均匀。 因此可以获得更高强度的烧坯，并可以提供易于制造和装配的、并且生产 率很高的磁性编码器。


图l是根据本发明实施例的磁性编码器的局部透视图； 图2是磁性编码器的前视图，图示一排磁极；
图3是局部透视图，显示了用于烧结和固定压縮成型体到基部金属上 的方法的示例；
图4是图示带有磁性编码器和磁性传感器的密封装置的横截面视图5是局部透视图，显示了用于烧结和固定压縮成型体到基部金属上 的方法的另一示例；
图6是局部透视图，显示了用于烧结和固定压縮成型体到基部金属上 的方法的另一示例；
图7是局部透视图，显示了用于烧结和固定压縮成型体到基部金属上 的方法的另一示例；
图8是显示设置有磁性编码器的轮轴承的结构示例的横截面视图9是轮轴承的磁性编码器周围的放大横截面视图10是图示在轮轴承中的磁性编码器的另一结构示例的放大横截面 视图11A显示了通过气体雾化方法形成的锡粉的显微照片； 图11B显示了通过水雾化方法形成的锡粉的显微照片； 图12显示了当锡锌合金粉末用作非磁性金属粉末时烧坯内部的显微 照片；和
图13显示了磁性编码器的轴承内环的压配合试验的结果。
具体实施例方式
下面基于图l至4描述本发明的一个实施例。
如图1中所示，磁性编码器10包括环状基部金属11和沿基部金属11的 圆周方向设置在基部金属11的表面上的多极磁体14。多极磁体14呈圆盘形 状，并且沿圆周方向上在多个磁极中磁化，从而交替地形成磁极N和S。例 如，如图2所示，磁极N和S在节圆直径PCD上以预定节距p形成。
多极磁体14由磁性粉末和非磁性金属粉末组成。例如，各向同性或各 向异性铁氧体粉末比如钡基铁氧体粉末和锶基铁氧体粉末，和稀土磁性粉 末比如钐铁基磁性粉末、钕铁基磁性粉末，和锰铝基气体雾化粉可以使用 为磁性粉末。特别地，在本实施例中，在上述磁性粉末中，使用了特别是 铁磁的钐铁基磁性粉末。
例如，诸如锡、铜、铝、镍、锌、钨和锰，它们中的两种或更多种的 混和粉末，或者它们中的两种或更多种的合金粉末的金属粉末可以使用为 非磁性金属粉末。在本实施例中，在上述非磁性金属粉末中，使用了具有 较低熔点的锡粉。
优选地使用最大颗粒直径为63微米或者更小的粉末作为非磁性金属 粉末。在本实施例中使用的是最大颗粒直径为45微米的锡粉。
当锡粉作为非磁性金属粉末时，优选地使用非球状颗粒比如多孔的、 针状的、有角的、树枝状的、纤维状的、薄片状的、不规则的和泪状颗粒。 具有这样形状的锡粉例如可以由水雾化方法形成。水雾化方法是一种方 法，在所述方法中，熔化的金属从小孔自然地落下形成熔化金属的细流，
然后被高压水流冲击以粉碎成粉末，并且水雾化方法具有比气雾化方法更 短的冷却时间。因此，被冷却和粉碎的锡粉具有相对非球形的形状。作为
一个示例，图11A显示了由气雾化方法形成的锡粉的显微照片，和图11B显 示了由水雾化方法形成的锡粉的显微照片。正如从这些图中所看到的，由 气雾化方法形成锡粉具有相对球形的形状，而由水雾化方法形成的锡粉具 有相对不规则的形状。例如具有非球形形状比如不规则形状的粉末也可以 通过油雾化方法获得。
作为形成多极磁体14的混和粉末的混和比率，优选的是含有重量比例 为20%至90%的磁性粉末和重量比例为10%至80%的非磁性金属粉末，更 优选的是含有重量比例为40%至80%的磁性粉末和重量比例为20%至60 %的非磁性金属粉末。其重量混和比率小于10%的非磁性金属粉末不能起 到磁性粉末粘合剂的作用，从而烧结以后获得的多极磁体14是硬但是脆 的。因此，当多极磁体14在固定到基部金属11上时可能破裂。另一方面， 其重量混和比率低于20%的磁性粉末不能给烧结后获得的多极磁体14提 供大的磁场强度，从而磁性编码器10可能不能保证足够的磁性以具有希望 的稳定感应性能。
通过例如添加润滑剂(例如，重量比例1%或更少)比如硬脂酸锌， 可以提高磁性粉末和非磁性金属粉末的混和粉末的压縮成型能力。
具有上述结构的混和粉末在预定压力下受压縮成型以形成具有例如 如图3中所示的圆盘形状的压縮成型体114。压縮成型的压力优选的是6. 0 X 103kgf/cm2或更大。压縮成型后的压縮成型体l 14优选地在其内具有占体 积比例5%至30%的气孔。多孔的比率更优选的是12%至22%的体积比例， 进一步优选的是14%至19%的体积比例。这是因为具有5%或更少的体积 比例的气孔的压縮成型体114可能由于模制压力释放时引起的回弹而破 碎。此外，这是因为具有大于30%的体积比例的气孔的压縮成型体114不 能提供烧坯足够的机械强度，并且这样在将压縮成型体114固定到基部金 属11上时，压縮成型体114可能破裂。
理想的是压縮成型体114具有尽可能薄的厚度，因为磁性粉末和非磁 性金属粉末是昂贵的。考虑到压縮成型能力和处理能力(包括以便在基部 金属ll上组装等等)，厚度优选的是O. 3毫米至5毫米，并且更优选的是0.6
毫米至3毫米。具有小于O. 3毫米厚度的压模产品114是难以用粉末装满模 具的，并且这样将难以模制压縮成型体114。而且用这样的方式获得压縮 成型体114不是优选的，因为它在处理时可能会破碎。另一方面，具有大 于10毫米厚度的压縮成型体114允许提高处理能力，但是导致成本增加。 太厚的压縮成型体114容易使得压縮成型体的密度不均匀，从而在烧结后 可能引起不规则变形(distortion)。
如图l中所示的圆盘状的烧坯通过在炉内加热和烧结如上所述获得的 压缩成型体114而获得。在此情况下，如果在炉内的加热温度设置成低于 非磁性金属粉末的熔点的温度，非磁性金属粉末就没有熔化地软化并固定 到磁性粉末上。非磁性金属粉末以固定至磁性粉末上的状态在相邻的磁性 粉末之间担当粘合剂。即使非磁性金属粉末局部处于流体状态，因为其低 的流动性非磁性金属粉末也停留在磁性粉末颗粒的表面上。因此，非磁性 金属粉末既没有不均匀地分布在烧坯中，也没有流动至外表面，从而获得 了其中磁性粉末和非磁性金属粉末均匀地到处分布的烧坯。因此，可以获 得高强度的烧坯(多极磁体14)。
如在本实施例中，当使用钐铁基磁性粉末作为磁性粉末并且使用锡粉 作为非磁性金属粉末时，烧结温度优选地设置在低于锡熔点(232°C)的 温度，和特别地，设置在200'C至225'C的范围。此温度范围允许非磁性金 属粉末充分地起到磁性粉末粘合剂的作用，从而可以获得高强度的烧坯。
在本实施例中，由于使用最大颗粒直径为63微米或更小的非磁性金属 粉末(锡粉)，所以获得了其中小直径的非磁性金属粉末均匀分布在磁性 粉末周围的混和粉末。因此，烧坯可以通过将此混和粉末压縮成型并在其 密度均匀的情况下烧结它而获得。而且，由于小直径非磁性金属粉末具有 很低的表观密度，当压縮成型体以同样的尺寸和相同的密度形成时，压縮 比变高。因此，粉末可以充分地彼此缠结，从而非常大地增强了烧坯的强 度。
在本实施例中，特别地，由于使用不规则形状的(参考图11B)锡粉 作为非磁性金属粉末，所以获得了其中粉末充分地彼此缠结的压縮成型 体。因此，可以非常大地增强烧坯的强度。
如上所述，增强烧坯的强度提高了烧坯的处理能力并使得易于决定捻
缝以便将烧坯固定到基部金属ll上的条件。而且，当组装到后面描述的转
子侧部件上的磁性编码器10通过基部金属11的压配合固定到转子侧部件
上时，在压配合的过程中，基部金属ll在形状上发生改变，从而磁化的烧
坯(多极磁体14)变得难以破裂。因此，可以提供用于压配合的大的过盈。 而且，可以形成薄的圆盘状的烧坯，从而降低了材料成本。
要注意的是，不仅在使用锡粉的情况下，而且在使用另一种非磁性金 属粉末的情况下也可以提供上面描述的作用。例如作为一个优选的实施 例，可以使用锡锌合金。在此情况下，锡和锌的混和比率优选地确定为锡 为60%至85%的重量比例和且锌为15%至40%的重量比例。烧结温度优选 地设置在低于锡锌合金粉末熔点(在上述混和比率，大约25(TC)的温度， 特别地，温度设置在17(rC至19(TC的范围。即使是大约17(TC至190'C烧结 温度，具有上述混和比率的锡锌合金粉末也软化到起磁性粉末粘合剂的作 用的程度。因此，烧坯的强度可以增强，并且可以通过使烧结温度降低尽 可能的抑制由于磁性粉末温度上升所引起的磁性退化。作为示例，图12显 示了当使用锡锌合金粉末时烧坯内部的显微照片。
而且，具有上述结构并且在同样大小时具有比锡粉的表观密度更小的 表观密度的锡锌合金粉末可以使得压缩比大得多，从而更加增强烧坯的强 度。作为合金粉末的尺寸，优选地使用具有63微米或者更小的最大颗粒直 径的粉末。为了充分地缠结粉末，优选地使用通过例如水雾化方法或者油 雾化方法形成为非球形形状的锡锌合金粉末；这与锡粉是相同。
烧坯可以通过例如捻缝、压配合或者粘附基部金属ll而固定到基部金 属11上，或者作为另一示例通过利用烧坯(压縮成型体114)在烧结后膨 胀而将烧坯固定到基部金属ll上。在本实施例中，下面将描述通过利用压 縮成型体114在烧结后膨胀而将压縮成型体114固定到基部金属11上的方法。
例如如图3所示，基部金属ll构造成包括通过压配合等固定在转子 侧部件上的圆柱形连接部分12a;接触部分12b，所述接触部分12b从连接 部分12a的一端延伸至圆周侧并与烧坯(多极磁体14)的圆盘端面接触； 和固定部分13，所述固定部分13在连接部分12a的相对侧位于接触部分12b 的圆周端部，以保持和固定多极磁体14。固定部分13在其内圆周上具有保
持多极磁体14的外圆周部分14a的保持表面13a。如图1中所示，保持表面 13a构造成包括直径展开表面13b，所述直径展开表面13b在轴向方向(在 图中右侧)和直径展开方向上从接触部分12b的圆周端部延伸至连接部分 12a的相对侧；圆柱形表面13c，所述圆柱形表面13c在轴向方向上从直径 展开表面13b的外圆周端部延伸至右侧；和直径减少表面13d，所述直径减 少表面13d在轴向方向上和直径减少方向上从圆柱形表面13c的端部延伸 至右侧。在本实施例中，直径展开表面13b和直径减少表面13d都具有锥形 形状。而且，圆盘状的多极磁体14的外圆周14b具有与固定部分13的保持 表面13a—样(following:或配合)的表面形状。
包括连接部分12a、接触部分12b和固定部分13的基部金属ll可以由例 如压力加工(或冲压加工) 一体地形成。在此情况下，在轴向方向上具有 预定宽度的圆柱形表面13c和直径减少表面13d以如此方式形成，即其中固 定部分13的圆柱形表面13c在内圆周内形成的部分受到压縮成型，从而它 比轴向方向上的预定长度长出直径减少表面13d将形成在内圆周内的长 度，然后，对应于直径减少表面13d的部分塑性变形以便将它折叠到内圆 周侧。不必说，具有上述形状的基部金属ll可以例如使用专门的压模仅仅 通过一个压力加工形成。可选地，基部金属ll可以通过比如切割的另外的 机械加工形成上述形状。
作为形成基部金属ll的材料，磁性材料，特别地，优选地使用铁磁性 金属，例如是磁性材料并且防锈的不锈钢。例如，在本实施例中，使用的 是铁氧体基不锈钢(日本工业标准SUS 430)。
在烧结之前的多极磁体14 (压縮成型体114)连接到(或附连到)具 有上述结构的基部金属ll。特别地，如图3中所示，压縮成型体114与压縮 成型体114的、要与基部金属ll的接触部分12b接触的端部表面烧结(在图 中通过虚线表示的位置)。如在本实施例中一样，当使用钐铁基磁性粉末 作为压縮成型体114的磁性粉末和使用锡粉作为非磁性金属粉末时，在烧 结之后，压缩成型体114的体积比压縮成型体114烧结之前的体积大。换言 之，压縮成型体114在烧结之后膨胀。因此，压縮成型体114的外圆周部分 114a由固定部分13的保持表面13a保持。在本实施例中，面向圆柱形表面 13c的压縮成型体114的圆周表面114b的一部分由固定部分13的圆柱形表
面13c在径向方向上保持。而且，面向直径展开表面13b和直径减少表面13d 的圆周表面114b的部分在轴向方向上分别由固定部分13的直径展开表面 13b和直径减少表面13d保持。如此，压縮成型体114被保持和固定在基部 金属11上。
根据此固定方法，在没有使用捻缝固定的情况下，烧坯在固定时的负 载可以利用通过例如压力加工形成的基部金属ll的尺寸精度得到调整。因 此，相较于通过易于产生不均匀的捻缝量的捻缝来固定，它允许精确固定。 而且，根据该固定方法，烧结压縮成型体114和固定到基部金属11可以同 时执行，从而，简化了工作过程并降低了成本。
要注意的是，基部金属11的固定部分13的构成不限于上面描述的，并 且可以是另外的构成。例如，图5图示了下面的构成，在该构成中，保持 表面13a由直径展开表面13b、直径减少表面13d和圆柱形表面13c组成，且 折叠到内圆周的多个部分(直径减少表面13d在内圆周内形成处的部分) 在圆周方向上以预定的间隔形成。
例如，图6显示了固定部分13的再一个结构示例的构成。在图中，图 示的是在固定部分13的内圆周内的、仅由圆柱形表面13c组成的保持表面 13a。在此情况下，与接触部分12b接触的压縮成型体114在烧结之后膨胀， 由此，在径向方向上由圆柱形表面13c支持。另一方面，由于压縮成型体 114在轴向方向上没有约束，压縮成型体114可以在接触部分12b的相反方 向上(图中右侧方向) 一定程度地自由膨胀。这防止压縮成型体114从圆 柱形表面13c接收由径向方向上过度膨胀导致的在相反方向上的过度负 载，从而确保烧坯固定至基部金属ll而不破坏烧坯。
如图7所示，固定部分13的保持表面13a局部变形从而凸出至内圆周 侧，并且凸出部分13g和将要烧结的压縮成型体114在圆周方向上彼此接 合，从而能够提供压縮成型体114的旋转制动器。在此情况下，对应于基 部金属ll的凸出部分13g的凹入部分(对应于图7中的14c)预先形成在压 縮成型体114上，并且，压縮成型体114通过装配基部金属ll的凸出部分13g 和设置在基部金属11上的凹入部分固定至固定部分13。为了防锈，例如防 锈涂层可以形成在烧坯上，所述防锈涂层的图示被省略。例如，高抗腐蚀 的透明涂料(clear paint)可以用作这类防锈涂层。
如上所述，固定至作为环金属部件的基部金属ll上的圆盘状烧坯利用 在圆周方向上的多磁极被磁化，由此变成多极磁体14。在图l中所示的磁
性编码器10由多极磁体14和基部金属11组成。
磁性编码器10附连在转子侧部件中(图中没有显示)，并且如图4中所 示与面向多极磁体14的磁性传感器21—起用于旋转检测。这样，磁性编码 器10与磁性传感器21—起构成旋转检测器22。图中显示了在磁性编码器IO 用作轴承(没有在图中显示)的密封装置5的部件时的结构示例，并且磁 性编码器10置入轴承的转子侧部件中并被使用。密封装置5由磁性编码器 10和在定子侧的密封部件9组成。密封装置5的详细构造将在下面描述。
当磁性编码器10旋转时，由磁性传感器21检测多极磁体14的在多极中 磁化为的各个磁极N和S的通过，从而它的旋转以脉冲的形式得到检测。节 距P (参考图2)可以精确的设定，例如可以设定1.5毫米节距P的精确度和 ±3%节距差，从而允许高精确度的旋转检测。节距差是表示在分开预定位 置的位置处受到检测的磁极之间的距离差与目标节距的比率的值。如图4 中所示，当磁性编码器10使用在轴承用密封装置5中时，磁性编码器10附 连到其上的轴承的旋转得到检测。
要注意的是，圆盘状多极磁体14的表面(在此为与磁性传感器21相对 的表面)的平面度优选的是200微米或者更小，并且理想的是100微米或更 小。当多极磁体14的表面的平面度超过200微米时，在磁性传感器21和多 极磁体14的表面之间的间隔(气隙)在磁性编码器10旋转的过程中变化， 从而恶化了感应的精确度。因为同样的原因，在磁性编码器旋转时，多极 磁体14的表面的波动度优选地也是200微米或更小，并且理想的是100微米 或更小。在本实施例中，压縮成型体114在烧结之后均匀的膨胀，从而能 够容易地控制多极磁体14的表面平面度在上述范围(200微米或更小)内。 而且，在本实施例中，为了提供稳定的高的感应性能，磁性编码器10构造 成固定部分13没有从要被检测并固定至基部金属11上的表面凸出至磁性 传感器21侧，而不管固定部分13 (图l、 3至7)的形状。
接下来将作为示例的参考图8和9，描述设置有磁性编码器10和密封装 置5的结构示例的轮轴承的一个示例。如图8所示，轮轴承包括内部部件 1;外部部件2;容纳在内部部件1和外部部件2之间的多个滚动元件3;密
封住内部部件1和外部部件2之间端部环隙(annular space)的密封装置5 和15。
在一端侧(等速万向节7侧)的密封装置5包括作为部件的磁性编码器 10。内部部件l和外部部件2具有用于滚动元件3的滚道表面la和2a，滚道 表面la和2a中的每一个形成为凹槽状的形状。内部部件1和外部部件2是通 过滚动元件3可彼此相对旋转的、分别在内圆周侧的部件和在外圆周侧的 部件，并且分别可以仅仅是轴承内环和轴承外环，或者可以是其中轴承内 环和轴承外环通过另一个部件组合在一起的组装部件。内部部件l可以是 轴。滚动元件3由球或者滚柱制成，并且球用于本示例中。
轮轴承包括多排滚动轴承，具体地，多排径向止推滚珠轴承；且轴承 内环包括一对分开的内环19和20，所述内环19和20具有各个滚动元件排列 的滚道表面la和2a。内环19和20配合到轮轴环6的轴部分的外圆周，并且 与轮轴环6—起组成内部部件1。要注意的是，内部部件l可以包括两部分， 即带有滚道表面的轮轴环，轮轴环6和内环中的一个19一体地形成在其内， 和另一个内环20，而不是如上所述由三个部分即轮轴环6和一对分开的内 环19和20组成的组装部分。
轮轴环6连接到等速万向节7的一端(例如外环)，并且轮(没有在图 中显示)通过螺栓8附连到轮轴环6的凸缘部分6a上。等速万向节7在另一 端(例如内环)连接到驱动轴。外部部件2包括轴承外环并附连到悬架系 统中的包括外向接头(knuckle)等的外壳(没有在图中显示)上。每一 排滚动元件3保持在保持器4中。
图9是一体地包括磁性编码器10的密封装置5的放大横截面视图。此密 封装置5与图4中所显示的相同，并且它的部分已经得到描述，下面将参照 图9对其详细描述。在此密封装置5中，磁性编码器10或基部金属11用作挡 油环(slinger)，并且附连到在内部部件1和外部部件2中的转子侧部件上。 在这个示例中，由于转子侧部件是内部部件l，磁性编码器10通过压配合 等附连到内部部件l上。
密封装置5包括分别附连到内部部件1和外部部件2上的第一金属环密 封板11和第二金属环密封板16。第一密封板11相当于在磁性编码器10中的 基部金属ll，并且以下称为基部金属ll。磁性编码器10具有与基于图1至3
中的磁性编码器相同的结构，并且省略相同的说明。磁性传感器21放置成面向磁性编码器10中的多极磁体14，从而构造成用于检测轮子转速的旋转 检测器22。不必说，基于图5至7的结构可以用作磁性编码器10。
第二密封板16是组成密封部件9(参考图4)的部件，并且包括侧唇17a 和径向唇17b与17c，所述侧唇17a与用作第一密封板的基部金属ll的接触 部分12b可滑动接触，所述径向唇17b和17c—起与连接部分12a可滑动接 触。密封唇17a至17c设置为弹性部件17的部分，所述弹性部分17通过固化 粘附到第二密封板16上。除了在轴向方向位于内部和外部的一个侧唇17a 和两个径向唇17b和17c (所谓的三重唇)设置在图9的示例中之外，可以 设置任何数量的唇17a至17c。第二密封板16将弹性部件17保持在与用作定 子部件的外部部件2的接合部分内。换言之，弹性部件17包括盖子部分17d， 所述盖子部分17d覆盖从圆柱形部分16a的内圆周表面至外圆周的顶部，并 且盖子部分17d位于第二密封板16和外部部件2之间的接合部分内。而且， 通过盖子部分17d，第二密封板16的圆柱形部分16a和用作第一密封板的基 部金属11的固定部分13 (在图9中圆柱形表面13c形成处的部分)在径向方 向上通过小的空间彼此相对，并且所述空间形成曲径密封18。
根据具有此结构的轮轴承，与轮一起旋转的内部部件l的旋转由磁性 传感器21通过附连到内部部件1上的磁性编码器10检测，由此轮的转速得 到检测。磁性编码器10可以检测轮的旋转而不用增加部件的数量，因为它 用作密封装置5的部件。在轮轴承的轴承端部的空间是狭窄的有限空间， 因为在附近有等速万向节7和轴承支架部件(图中没有显示)。然而，磁性 编码器10的多极磁体14构造成具有高强度，并由此可以薄薄地形成，从而 便于旋转检测器22的布置。在内部部件1和外部部件2之间的密封通过可滑 动接触设置在第二密封板16中的密封唇17a至17c，以及形成为用作第一密 封板的基部金属11的固定部分13在径向方向上通过小空间面向第二密封 板16的圆柱形部分16a的曲径密封18而实现。
在图8和9中所示的轮轴承中，如上所述的，磁性编码器10的多极磁体 14设置成相对于轴承向外(在图中右侧面向磁性传感器21)，但是相反， 磁性编码器10的多极磁体14可以设置成相对于轴承向内(在图中左侧面向 磁性传感器21)。在此情况下，基部金属ll优选地由非磁性材料制成。
此外，在磁性编码器10中，多极磁体14不限于面向轴向方向上的多极
磁体，而是可以是设置成面向径向方向，例如如图io中所示。此示了
是一种结构，其中，从一端延伸至外圆周侧的边缘部分12c设置在用作密 封装置5的挡油环的基部金属ll的连接部分12a上，且设置了通过接触部分 12d将多极磁体14保持和固定至边缘部分12c的外缘上的固定部分23。在此 情况下，多极磁体14没有形成为圆盘状形状，而是形成为圆柱形形状，并 且由保持表面23a (直径展开表面23b，圆柱形表面23c，和直径减少表面 23d)与和连接部分12d接触的内圆周表面保持和固定。要注意的是，磁性 传感器12定位成在径向方向上面向多极磁体14。
要注意的是，在上述实施例中，磁性编码器10被描述为它用作轴承的 密封装置5的部件，但是在每一个实施例中，磁性编码器10都不限于密封 装置5的部件，而是可以仅仅用于旋转检测。例如，在图l中示出的实施例 中的磁性编码器10可以设置在轴承中，与密封装置5分离，但是这没有在 图中示出。 (示例)
为了检验本发明的效果，执行压配合测试，其中，具有由传统方法形 成的烧坯的磁性编码器(传统的装置)和具有由根据本发明的方法形成的 多极磁体(烧坯)的磁性编码器(实施例装置1和实施例装置2)每一个都 被压配合到轴承内环(对应于图8中所示的内部部件1)上，并比较结果。
在这种情况下，比较装置的材料成分和烧坯的模制(烧结)条件如下
磁性粉末钐铁基磁性粉末
非磁性金属粉末锡粉(具有63微米的最大颗粒直径，和2.27g/cm3 的表观密度，并通过气雾化方法形成)
混和比率重量比例为磁性粉末非磁性金属粉末=55%: 45%
模制密度6.4 g/cm3 烧结温度220°C，维持一个小时
实施例装置l的材料成分和烧坯的模制(烧结)条件如下 磁性粉末钐铁基磁性粉末
非磁性金属粉末锡粉(具有350网孔(mesh)以下，和2. 14 g/cm3 的表观密度，并通过水雾化方法形成)
混和比率重量比例为钐铁磁性粉末锡粉=70%: 30%
模制密度6.6 g/cm3 烧结温度220°C，维持一个小时
实施例装置2的材料成分和烧坯的模制(烧结)条件如下 磁性粉末钐铁基磁性粉末
非磁性金属粉末锡锌合金粉末(具有的重量比例为锡75%:锌25%， 45微米颗粒最大直径，和1.76g/cm3的表观密度，且通过水雾化方法形成) 混和比率重量比例为钐铁磁性粉末锡锌合金粉末=60%: 40% 模制密度6.4 g/cm3 烧结温度180°C，维持一个小时
要注意的是，重量占0.8%的硬脂酸锌加入到比较装置和实施例装置 中作为润滑剂。
图13显示的是压配合测试的结果。从图中可以看出，当压配合过盈大 于预定值(130微米)时，比较装置具有增加的破裂概率，而不管压配合 过盈的值为多少，实施例装置1和2具有高的抗破裂能力。
权利要求
1、一种磁性编码器，包括通过使磁性粉末和非磁性金属粉末的混和粉末压缩成型然后烧结而制备的多极磁体，所述磁性编码器的特征在于所述多极磁体由重量比例为20％至90％的磁性粉末和重量比例为10％至80％的非磁性金属粉末组成，并且所述多极磁体在低于非磁性金属粉末熔点的温度下烧结。
2、 根据权利要求1所述的磁性编码器，其中所述非磁性金属粉末具 有63微米或更小的最大颗粒直径。
3、 根据权利要求1所述的磁性编码器，其中所述非磁性金属粉末具 有从由多孔形状、针状形状、有角的形状、树状形状、纤维状形状、薄片 状形状、不规则形状和泪珠形状组成的组中选择的形状。
4、 根据权利要求3所述的磁性编码器，其中所述非磁性金属粉末通 过水雾化方法或者油雾化方法模制。
5、 根据权利要求1所述的磁性编码器，其中所述磁性粉末是钐铁基 磁性粉末。
6、 根据权利要求1所述的磁性编码器，其中所述非磁性金属粉末是 锡或锡锌合金。
7、 一种轮轴承，设置有根据权利要求1至6中任一项所述的磁性编 码器。
全文摘要
本发明目的在于使得磁性编码器中的多极磁体密度，尤其是由烧结体组成的多极磁体的密度均匀化。通过使用钐铁磁性粉末作为磁性粉末并使用锡粉作为非磁性金属粉末，重量比例为20％至90％的钐铁磁性粉末和重量比例为10％至80％的锡粉的粉末混和物被压缩成型，从而形成压坯(114)。压坯(114)然后在低于作为非磁性金属粉末的锡粉的熔点的温度下烧结，从而形成将作为磁性编码器(10)的烧结体。
文档编号F16C41/00GK101103252SQ200680002039
公开日2008年1月9日 申请日期2006年1月10日 优先权日2005年1月11日
发明者中岛达雄, 田中敏彦 申请人:Ntn株式会社