磁編碼器和軸承的製作方法

2023-07-16 02:16:11 2

專利名稱：磁編碼器和軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於檢測旋轉件的轉數的磁編碼器及用於該磁編碼器的軸承。
背景技術：
在背景技術中，已知一種轉數檢測裝置，該轉數檢測裝置用於防滑，即防止機動車打滑(車輪基本上在停止狀態滑動的現象)，或者用於牽引力控制(對啟動或加速時容易產生的驅動輪的不必要空轉進行的控制)，以將驅動力有效地傳輸到路面等，該轉數檢測裝置包括沿圓周方向N極和S極交替磁化的圓環形編碼器，和用於檢測編碼器附近的磁場的變化的傳感器，其中通過將編碼器與用於密封支撐車輪的軸承的密封裝置設置在一起，而使編碼器與車輪的旋轉一起旋轉，並且用傳感器與車輪旋轉同步檢測磁場的變化(例如，參考專利文獻1、2)。
如圖47所示，專利文獻1中描述的密封轉數檢測裝置由附接到外圈301a的密封件302、固定到內圈301b上的擋油環303，附接到擋油環303的外側面用於產生磁脈衝的編碼器304、以及靠近編碼器304設置的用於檢測磁脈衝的傳感器305。根據與密封的轉數檢測裝置附接的軸承單元，密封件302和擋油環303防止灰塵、水等外來物質浸入軸承內部，並防止填充在軸承內部的潤滑劑漏到軸承外面。另外，在內圈301b旋轉一圈的時間期間，編碼器304產生數量與極數一致的磁脈衝，並通過用傳感器305檢測磁脈衝來檢測內圈301b的轉數。
在背景技術中，通過將磁粉混合到橡膠而構成的橡膠磁體(rubber magnet)用於磁編碼器，該磁編碼器用於車輪的軸承。包括橡膠磁體的磁編碼器優選用硫化粘合連結到擋油環，因此在惡劣的溫度條件(-40℃至120℃)下，橡膠磁體和擋油環之間產生的熱伸長和收縮的差可以由其彈性變形吸收。因此，即使在上述溫度條件下，橡膠磁體固定地粘接到擋油環的特性仍能保持，並且難以產生剝落的問題。通常，包括鐵素體作為磁粉的丁腈橡膠用於編碼器的橡膠磁體，並且通過用輥子捏合得到機械定向磁粉的狀態。
專利文獻1JP-A-2001-255337專利文獻2JP-A-2003-57070發明內容本發明要解決的問題近年來，為了更準確地檢測車輪的轉數，磁編碼器的磁體部分趨於沿圓周方向用多極構成。然而，根據包括橡膠的鐵素體，磁編碼器用背景技術的機械定向法，每極的磁通量密度減小，為了準確地檢測轉數，必須減小傳感器和磁體之間的間隙(即，空氣間隙)，因此，這與其整體化變困難有關。因此，考慮到整體化性能，為了增加空氣間隙，需要提高磁體的磁性。
然而，當為了提高橡膠磁體的磁性而增加混合磁粉的量時，其彈性隨著其強度的降低而降低，因此，良好的耐熱衝擊性顯著降低。因此，吸收橡膠磁體和擋油環之間的熱伸長差的工作變差，因此，橡膠磁體片狀剝落以與擋油環脫離、或者在橡膠磁體中產生裂紋或裂隙。
為了解決上述問題進行本發明，本發明的目的是提供一種高可靠性的磁編碼器及其軸承，磁編碼器具有高磁性並且能夠非常準確地檢測轉數。另外，本發明的目的是提供這樣一種磁編碼器，即使在惡劣的使用條件下，也能夠防止在磁體部分產生裂紋並防止磁體部分與構成固定件的擋油環脫離。
解決問題的手段本發明的上述目的通過下述結構來實現。
(1)磁編碼器包括基本上是沿圓周方向磁化成多極的圓環形的磁體部分，其中磁體部分包括磁性元件和樹脂。
(2)根據(1)的磁編碼器，其中樹脂是熱塑性樹脂。
(3)根據(2)的磁編碼器，其中熱塑性樹脂包括分子中至少具有柔性鏈段的熱塑性樹脂。
(4)根據(1)的磁編碼器，還包括包括與磁體部分附接的磁性材料的固定件，其中磁體部分和固定件用粘接劑連結，粘接劑包括酚醛樹脂基和環氧樹脂基中至少之一。
(5)根據(2)-(4)中任一項的磁編碼器，其中磁體部分通過注塑形成。
(6根據(5)的磁編碼器，其中注塑是盤澆口型的。
(7)一種軸承，包括固定圈；轉動圈；多個滾動件，所述滾動件沿圓周方向可滾動地設置在固定圈和轉動圈之間；以及根據(1)-(6)中任一項的磁編碼器，其中固定件固定到轉動圈上。
(8)根據(7)的軸承，其中軸承是用於輪子的軸承。
本發明的優點根據本發明的磁編碼器，磁體部分由包括磁件和樹脂的結構構成，因此，相當大量的磁粉能夠混合到橡膠磁體中，能夠提供具有極佳磁性的磁編碼器，另外，能夠提供在施加有磁場(磁場模壓)的狀態下易於用注塑法模壓而成並顯示出極佳磁性的各向異性磁體。
另外，根據本發明的磁編碼器，樹脂優選為熱塑性樹脂，更優選地包括在分子中包括柔性鏈段的熱塑性樹脂，因此，能夠防止在磁體部分產生裂紋，並且可以提高可靠性。
另外，根據本發明的磁編碼器，磁編碼器還包括固定件，固定件包括磁性材料，磁體部分和固定件用粘接劑連結，粘接劑包括酚醛樹脂基和環氧樹脂基中至少之一，因此，在粘接部位難以產生片狀剝落，能夠提高可靠性。
另外，根據本發明的磁編碼器，磁體部分用盤澆口型的注塑法模壓，因此，磁性材料用注塑法模壓為放射狀圓形，並且具有高機械強度而不產生焊接(weld)部位，磁性極佳，編碼器中包括的磁性元件的取向度較高。


圖1是表示根據本發明第一實施例的滾柱軸承單元的截面圖。
圖2是表示根據本發明第一實施例的包括磁編碼器的密封裝置的截面圖。
圖3是表示沿磁編碼器的圓周方向磁化多極的示例的透視圖。
圖4(a)表示用顯微鏡觀察的經過化學蝕刻處理的擋油環表面， 圖4(b)表示用顯微鏡觀察的經過化學蝕刻處理的擋油環表面。
圖4(c)表示用顯微鏡觀察的經過化學蝕刻處理的磁體部分和擋油環的連結狀態的截面。
圖5是表示磁場注射模塑機的示意圖。
圖6(a)是用於形成空腔的可動側模具和固定側模具的截面圖。
圖6(b)是圖6(a)的局部VI放大的截面圖。
圖7是表示包括第一實施例的改型示例的磁編碼器的密封裝置的截面圖，其中第一實施例的改型示例具有不同形狀的磁體部分。
圖8是表示包括根據第一實施例的磁編碼器的輪轂單元軸承的改型示例的截面圖。
圖9是表示根據本發明第二實施例的滾柱軸承的放大截面圖。
圖10是表示根據本發明第三實施例的滾柱軸承單元的截面圖。
圖11是表示包括根據本發明第三實施例的磁編碼器的密封裝置的截面圖。
圖12是整合有根據本發明第四實施例的磁編碼器的滾柱軸承單元的截面圖。
圖13是圖12所示的擋油環的正視圖。
圖14是圖12所示的滾柱軸承單元的基本部分在與沿圖13所示的擋油環的箭頭標記XIV-XIV方向的截面相同的平面上的截面圖。
圖15是圖12所示的滾柱軸承單元的基本部分在與沿圖13所示的擋油環的箭頭標記XV-XV方向的截面相同的平面上的截面圖。
圖16是用於注塑模製圖13所示的編碼器的模具的截面圖。
圖17是整合有構成根據本發明第五實施例的磁編碼器的滾柱軸承單元的截面圖。
圖18是表示磁編碼器的磁體部分的連結面的透視圖。
圖19是沿圖18的箭頭標記XIX-XIX方向的截面圖。
圖20是表示根據第五實施例的改型示例的磁編碼器的磁體部分的透視圖。
圖21是整合有構成本發明第六實施例的磁編碼器的主軸裝置的截面圖。
圖22是圖21所示的磁編碼器的磁體部分的透視圖，並且是示出磁體部分的磁化特性曲線的示意圖。
圖23是沿圖22的箭頭標記XXIII-XXIII方向的截面圖。
圖24是包括構成根據本發明第七實施例的磁編碼器的滾柱軸承單元的截面圖。
圖25是圖24中用點線圓XXV包圍部分的放大截面圖。
圖26是圖24所示的磁編碼器的平面圖。

圖27是沿圖26的箭頭標記XXVII-XXVII方向的截面圖。
圖28是第七實施例的第一改型示例的磁編碼器的平面圖。
圖29是沿圖28的箭頭標記XXIX-XXIX方向的截面圖。
圖30是第七實施例的第二改型示例的磁編碼器的截面圖。
圖31是第七實施例的第三改型示例的磁編碼器的截面圖。
圖32是沿圖31的箭頭標記XXXII-XXXII方向的截面圖。
圖33是第七實施例的第四改型示例的磁編碼器的截面圖。
圖34是第七實施例的第五改型示例的磁編碼器的截面圖。
圖35是第七實施例的第六改型示例的磁編碼器的截面圖。
圖36是第七實施例的第七改型示例的磁編碼器的截面圖。
圖37是包括構成根據本發明第八實施例的編碼器的輪轂單元軸承的截面圖。
圖38是圖37的編碼器的平面圖。
圖39是沿圖38的箭頭標記XXXIX-XXXIX方向的截面圖。
圖40是圖37的磁編碼器的磁體部分的透視圖，並且是示出永磁體的磁化特性曲線的示意圖。
圖41是構成第八實施例的改型示例的磁編碼器的平面圖。
圖42是沿圖41的箭頭標記XXXXII-XXXXII方向的截面圖。
圖43是表示經過擠壓(pressing)的粗糙處理的擋油環的透視圖。
圖44是表示擠壓擋油環的狀態的截面圖。
圖45是表示密封裝置的截面圖，該密封裝置包括具有防溼膜的第一實施例的另一改型示例的磁編碼器。
圖46是表示編碼器連結面的表面粗糙度與編碼器和粘接劑之間的拉伸強度之間關係的曲線圖。
圖47是表示背景技術的滾柱軸承單元的截面圖。
附圖標記說明2a，30，260 輪轂單元軸承(軸承)5a 外圈(固定圈)7a 輪轂(轉動圈)11 連結凸緣12 附接凸緣16a 內圈(轉動圈)17a 滾珠(滾動件)21a，21b 密封圈22a，22b 彈性件24a，24b 芯金屬25，33，60，110，151，242 擋油環(固定件)26，31，46，120，160，222，240，270 磁編碼器27，34 磁極形成圈(磁體部分)28，32，47，227 傳感器40，100，150，230 滾柱軸承單元41 外圈(固定圈)
42 內圈(轉動圈)43 滾珠(滾動件)45 密封裝置50 密封件70，121，161，221，241，271 磁體部分200 主軸裝置220，272 固定件242a 第一擋油環件(固定件)242b 第二擋油環件(固定件)具體實施方式
參照下面的附圖，給出本發明的磁編碼器和軸承的各個實施例的詳細解釋。
圖1表示將本發明應用到輪轂單元2a的情況，輪轂單元2a構成用於車輪的軸承，用於支撐由本發明實施例的獨立懸掛型示例的懸掛支撐的從動輪。另外，除了本發明特徵之外的構造和操作等同於背景技術中廣泛熟知結構的構造和操作，因此，將簡化對其的說明，下面主要解釋本發明的特徵部分。
輪轂單元軸承2a包括構成固定圈的外圈5a、構成轉動圈(轉動件)並與用於固定車輪(未示出)的附接凸緣12整體轉動的輪轂7a和內圈16a、構成多個滾動件的滾珠17a和17a、以及磁編碼器26，其中滾珠17a沿外周方向可滾動地設置在外圈5a與輪轂7a和內圈16之間。
通過用填塞(calking)而形成的用以使輪轂7a的內端部沿直徑方向展寬到外側的填塞部分23擠壓輪轂7a的內端部，內圈16a聯接成由輪轂7a固定，其中內圈16a向外安裝到形成於輪轂7a的內端部處的小直徑臺階部分15。另外，通過沿圓周方向以預定間隔插入雙頭螺栓8，使車輪能夠聯接成固定到形成於輪轂7a的外端部處的附接凸緣12和從構成固定圈的外圈5a的外端部突出的部分。與此對比，形成在外圈5a外周面處的連結凸緣11使外圈5a能夠聯接成固定到構成懸掛裝置的萬向接頭等(未示出)。由護圈18引導的多個滾珠17a、17a沿外周方向可滾動地設置在外圈5a與輪轂7a和內圈16a之間。
另外，密封圈21a、21b分別設置在外圈5a兩端部的內周面與輪轂7a中部的外周面和內圈16a內端部的外周面之間。各個密封圈21a、21b阻斷設置有各個滾珠17a、17a的空間與外圈5a內周面與輪轂7a和內圈16a的外周面之間的外部空間。
各個密封圈21a、21b通過用芯金屬24a、24b加強彈性件22a、22b而構成，芯金屬24a、24b通過彎曲形成軟鋼板而構成圓環形的整體並構成類似L形的截面。根據各個密封圈21a、21b，各個芯金屬24a、24b通過緊配合向內安裝到外圈5a的兩個端部，由各個彈性件22a、22b構成的密封唇的前端部滑動地設置到擋油環25，擋油環25向外安裝成固定到輪轂7a中部的外周面或內圈16a在其整個外周上的內端部的外周面。
另外，如圖2所示，磁編碼器26由構成固定件的擋油環25和構成整體聯接到擋油環25側面的磁體部分的磁極形成圈27構成。如圖3所示，磁極形成圈27由多極並且沿其外周方向交替形成有N極和S極的磁體構成。另外，磁傳感器28設置成與磁極形成圈27相對(參見圖1)。
根據本發明，磁編碼器26的磁極形成圈27的磁體材料，可以優選使用包括重量百分比為86-92％(體積百分比為60-80％)的各向異性磁粉並由熱塑性樹脂構成粘合劑的各向異性磁體部分混合物。可以使用鍶鐵素體、鋇鐵素體等的鐵素體，釹-鐵-硼、釤-鈷、釤-鐵等的稀土元素磁粉作為磁粉。另外，當使用稀土元素基的磁粉時，因為其抗氧化性低於鐵素體基的磁粉的抗氧化性，因此為了長時間保持穩定的磁性，編碼器的表面可以設置有電解鍍鎳、無電解鍍鎳、環氧樹脂塗料、有機矽樹脂塗料、或氟樹脂塗料等的表面處理層。
另外，對於磁粉，考慮不受氣候影響，鍶鐵素體等的鐵素體是最為優選的，為了進一步提高鐵素體的磁性，可以混合鑭和鈷等，或者部分鐵素體可以用釹-鐵-硼、釤-鈷、釤-鐵等的稀土元素磁粉代替。當磁粉的含量低於86％(重量百分比)時，構成磁性等於或低於背景技術中使用的鐵素體基的橡膠磁體的磁性，以小間距磁化圓周方向的多極較為困難，這不是優選的。與此對比，當磁粉的含量超過92％(重量百分比)時，樹脂粘合劑的量變得過小，磁體整個強度降低，同時，難以形成磁體，並且實際性能劣化。
作為粘合劑，可通過注塑模製而模製的熱塑性樹脂是優選的，可以使用聚醯胺6、聚醯胺12、聚醯胺612、聚醯胺11和聚苯硫醚(PPS)的聚醯胺基樹脂。因此，編碼器可以通過注塑模製而在磁場中模製，從而編碼器中的磁粉可以由磁場定向。通常，磁性元件的取向度在磁場中取向比機械取向高，並且能夠提高磁性。另外，有可能編碼器被用作溶雪劑的氯化鈣和水濺汙，因此特別優選的是，用吸水性較小的聚醯胺12、聚醯胺612、聚醯胺11、PPS構成樹脂粘合劑。
另外，為了防止在溫度變化等各種環境中產生裂紋，可以構成這樣的混合物，即由分子中具有柔性鏈段的熱塑性樹脂構成主要成分，具體地，構成嵌段共聚物的改性聚醯胺樹脂，其中嵌段共聚物具有包括聚醯胺12等的聚醯胺硬鏈段和聚醚成分的柔性鏈段，另外混合有選自聚醯胺12、聚醯胺11、聚醯胺612族的至少一種常規聚醯胺，以便保持拉伸強度、耐熱性等的平衡。
作為構成聚醯胺12硬鏈段的改性的聚醯胺12樹脂，可以列舉通過將由通式(A1)表示的氨基羧酸化合物和/或由通式(A2)表示的內醯胺化合物，由通式(B)表示的三嵌段聚醚二胺化合物，和由通式(C)表示的二羧酸化合物聚合得到的化合物。
(A1) H2N-R1-COOH(其中，R1表示含有烴鏈的連接基團)[化學式2] (其中，R2表示含有烴鏈的連接基團)[化學式3]
(其中，x表示1-20的數值，y表示4-50的數值，z表示1-20的數值)[化學式4](C)HOOC-(R3)m-COOH(其中，R3表示含有烴鏈的連接基團，m表示0或1)此時，優選使用相對於通式(A)的化合物、通式(A2)的化合物、通式(B)的化合物和通式(C)的化合物的總量的10-95質量％的氨基羧酸化合物和/或內醯胺化合物。
此外，優選使用15-70質量％的通式(A1)的化合物和/或通式(A2)的化合物，且通式(B)的化合物和通式(C)的化合物的總量佔30-85質量％。
此外，通式(A1)的R1可以含有2-20個碳原子的亞烷基，通式(A2)的R2可以含有3-20個碳原子的亞烷基。
此外，優選通式(B)的x表示2-6的數值，y表示6-12的數值，且z表示1-5的數值，通式(B)的x表示2-10的數值，y表示13-28的數值，且z表示1-9的數值。
可以優選使用熔點範圍在145-176℃、彎曲彈性模量範圍在60-500MPa的改性聚醯胺12樹脂。考慮到耐熱性以及防止裂紋產生，更優選的，熔點範圍在150-162℃，彎曲彈性模量範圍在65-250MPa。當使用熔點小於145℃或彎曲彈性模量小於60的改性聚醯胺12樹脂作為磁體材料的全部時，儘管能提高柔韌性，但是耐熱性、強度等會劣化，這不是優選的。與之相比，當彎曲彈性模量超過500MPa，提高柔韌性的效果較小，並且難以將彎曲量增加到實現防止裂紋產生的效果的水平。
此外，優選的是，用於本發明的塑性磁體材料在環狀磁體的厚度方向上經受磁疇取向(軸向各向異性)，作為最大能積(BHmax)的磁性為1.3-15MGOe，更優選為1.8-12GMOe。如果最大能積小於1.3MGOe，則磁性過小且因此必須將磁體設置在相當接近傳感器的位置以檢測轉數，該磁體與包括背景技術的橡膠磁體在內的鐵素體沒有很大的不同，並且不能期望其功能的提高。如果最大能積超過15MGOe，則會提供過大的磁性，按照集中在相對便宜的鐵素體的組合物，不能獲得磁性，必須大量混合釹-鐵-硼等的稀土元素磁粉，因此該組合物較為昂貴，其模製性差且實際性能低。
此外，用於本發明的磁極形成圈27的磁體材料具有比橡膠基的鐵素體磁鐵的最大能積高的最大能積MHmax，優選地，鐵素體基磁體在1.63-2.38MGOe(13-19KJ/m3)的範圍內保持高磁性，同時其彎曲量在23℃(厚度t＝3.0mm，ASTMD790；50mm間距)處於2-10mm的範圍時柔韌性良好，且具有高的抗裂性。
為了實現磁性、彎曲量等，根據本發明的磁體材料，作為主要材料的組分，用於各向異性的鍶鐵素體為86-92重量％，改性聚醯胺12樹脂為1-7重量％，聚醯胺12為1-12重量％。此外，為了達到彎曲量並提高抗裂性，可以包括佔總重量0.1-4重量％的至少一種選自苯磺酸烷基醯胺、甲苯磺酸烷基醯胺，和羥基苯甲酸烷基酯的特殊增塑劑。
作為苯磺酸烷基醯胺，具體有苯磺酸丙基醯胺，苯磺酸丁基醯胺和苯磺酸2-乙基己基醯胺等。作為甲苯磺酸烷基醯胺，具體有N-乙基-鄰-或N-乙基-對-甲苯磺酸丁基醯胺，N-乙基-鄰-或N-乙基-對-甲苯磺酸2-乙基己基醯胺等。作為羥基苯甲酸烷基酯，具體有鄰-或對-羥基苯甲酸乙基己基酯，鄰-或對-羧基苯甲酸十六烷基酯，鄰-或對-羥基苯甲酸十二烷基酯，鄰-或對-羥基苯甲酸辛基酯，鄰-或對-羥基苯甲酸癸基十二烷基酯，鄰-或對-羥基磺酸十二烷基酯等。考慮到與樹脂的相容性、低滲出特性、耐熱性，在上述物質中特別優選的為苯磺酸丁基醯胺，對-羥基苯甲酸乙基己基酯，對-羥基苯甲酸十六烷基酯。此外，除了上述混合材料之外，還可以添加用於改進分散的鐵素體特性的、和改進粘附至聚醯胺的特性的矽烷偶聯劑、抗氧化劑等各種添加劑。
根據本發明的構成磁性編碼器的塑性組合物可以適當地添加有例如羧化苯乙烯-硫化丁二烯橡膠的小顆粒以提供韌性，還可以適當地添加有粘附增強劑，例如由甲基丙烯酸縮水甘油酯構成的一種組分的共聚物的。
此外，熱塑性樹脂可以由改性的聚酯樹脂構成，該樹脂構成具有聚對苯二甲酸丁二酯或聚萘二甲酸丁二酯中任一種的硬鏈段，和聚醚組分或聚酯組分中的至少一種的軟鏈段的嵌段共聚物，通過使用這樣一種粘接劑，能達到要求的彎曲量(t＝3.0mm厚度、23℃、ASTMD790時為2-15mm；跨度間距(span distance)50mm)或要求的磁性(最大能積Bhmax1.63-2.38MGOe(13-19kJ/m3))。量乘積Bhmax1.63-2.38MGOe(13-19KJ/m3))。
另外，作為擋油環25的材料，使用不會劣化磁編碼器的磁性的鐵基磁性材料，鑑於使用環境，可以根據附接擋油環25的位置，考慮耐蝕性、成本來適當地選擇。作為鐵基磁性材料，最為優選的是耐蝕性等於或高於恆定水平的鐵素體不鏽鋼(SUS430等)、馬氏體不鏽鋼(SUS410，SUS420等)的磁性材料。另外，儘管可以通過選擇粘接劑來使用由經受BA5等的亮度拋光或No.2B等的拋光的不鏽鋼製成的擋油環的表面(表面上仍然有小的凹穴和突起)，但是為了提高連結到磁體材料的性能，優選的是使表面經受噴砂等的機械粗糙化處理、伴有化學蝕刻處理(以下面所示的步驟實施)的粗糙化處理、或者下面所示的擠壓粗糙化處理。
在伴有化學蝕刻處理的粗糙化處理的第一步，用鹼性脫脂劑清洗擋油環25的表面，隨後，通過在常溫下浸入稀鹽酸中幾分鐘來進行酸洗，隨後，浸入至少包括草酸離子和氟化合物的草酸鐵(iron oxalate)處理液中幾分鐘，從而在表面形成草酸鐵膜。在第二步，將由形成有草酸鐵膜的磁性不鏽鋼製成的後磁軛在常溫下浸入混合有硝酸-氫氟酸的酸的水溶液中幾分鐘，大部分的草酸鐵膜被清除到在基體處不侵入不鏽鋼的水平，後磁軛的表面形成有化學蝕刻得到的凹穴和突起。這些凹穴和突起用化學方法形成，因此與用噴砂法等得到的機械凹穴和突起相比，這些凹穴和突起在整個表面上均勻地形成，與形狀無關，並且成為尖的(成角度的)凹穴形狀的凹穴和突起，其中凹穴部分的內部空間部分地增寬。粘接劑容易進入擋油環的凹穴和突起，與使用沒有凹穴和突起的擋油環的結構相比，能夠實現牢固的粘接狀態，沒有凹穴和突起的擋油環是將粘接劑塗敷到擋油環上構成芯，從而使擋油環經過夾物模壓，隨後以半硫化狀態進行烘焙，然後，根據需要加熱擋油環。
另外，還可以進行提高防鏽性能或粘接劑的粘附性的第三步。作為提高防鏽性能處理的具體示例，由於在第二步使用的草酸鐵膜，優選的是構成由微晶體形成的薄膜，這些微晶體不覆蓋已在第二步盡力形成的凹穴和突起的整個表面。作為提供微晶體的方法，有效的是採取通過將表面浸入用於處理的表面調節液中對表面進行處理來形成晶核的方法。
作為提高粘接劑的粘附性的處理，矽烷偶聯劑處理是有效地。優選作為粘接劑底漆且具有與粘接劑的末端的官能團高度反應的氨基基團、環氧基團等操作的矽烷偶聯劑膜，尤其是其為γ-氨基丙基三乙氧基矽烷、γ-環氧丙氧丙基三乙氧基矽烷等，其通過浸入在酒精等稀釋溶液中並根據需要而形成。
第三步所形成的膜的厚度是0.01-1.0μm，更優選地為0.01-0.05μm。當膜厚小於0.01μm時，提高防鏽性能的效果和粘接劑的粘接性不足，這不是優選的。與此相比，當膜厚超過1.0μm時，第二步所提供的凹穴和突起的整個表面的覆蓋率增加，因此厚度不是優選的。通過實施第二步或進一步實施第三步所提供的擋油環表面的凹穴和突起的狀態，根據由JIS B0601(2001)校正的算數平均高度Ra為0.2-2.0μm，根據最大高度Rz約為1.5-10μm。當凹穴和突起的狀態小於下限值時，難以證明楔效應。此外，與之相反，當凹穴和突起的狀態超過上限值時，儘管楔效應有一定量的提高，但是難以通過化學蝕刻法實現該狀態，實用性變差，與擋油環的背面部分接觸的橡膠密封唇的密封性能變差，這不是優選的。
此外，在使用除了磁性不鏽鋼之外的鐵基磁性材料例如SPCC等的冷軋薄鋼板的情況下，通過進行其它類似於將用在第一步中的表面處理液變成包括從由鋅離子、鎳離子、鈷離子、鈣離子和錳離子構成的組中選出的至少一種的重金屬離子，以及磷酸離子的溶液，具體地是磷酸鋅處理液，磷酸錳處理液等的步驟，來形成化學蝕刻的凹穴和突起。
此外，當鐵素體不鏽鋼用於擋油環25時，可以採用含有16-20％(質量百分比)的Cr、0.4-2.5％(質量百分比)的Mo的抗腐蝕鐵素體不鏽鋼(SUS434，SUS444等)。該情況下，連結至磁極形成圈27的擋油環25的表面可以經受化學處理，或者可以經受化學蝕刻處理。
此外，根據擠壓粗糙化處理，當鐵基磁體材料的薄板在模具之間受到擠壓時，僅擋油環25的連結面被擠壓成使得，模具表面的小凹穴和突起被轉錄，從而如圖43所示的小凹穴和突起部分25c設置到連結表面。
特別地，如圖44所示，壓力機280包括具有引導部分281的基座282、類似環形的表面精度粗加工模具283和類似環形的壓模284，其中引導部分281為圓柱形，其外徑基本與擋油環25的圓柱部分25a的內徑相同，表面精度粗加工模具283在基座282上方向外安裝到引導部分281，壓模284在粗加工模具283上方可沿上下方向移動，並且其內徑基本上與圓柱部分25a的外徑相同。小凹穴和突起283a設置在粗加工模具283的表面。作為設置小凹穴和突起283a的方法，優選的是化學蝕刻、電火花加工、杆成形或加工型壓花加工等。
此外，通過驅動壓模284向下來擠壓設置在粗加工模具283和壓模284之間的鐵基磁體材料的薄板，圓柱部分25a形成在引導部分281的外周面和壓模284的內周面之間。這種情況下，通過擠壓薄板的連結面使擋油環25形成到設置於粗加工模具283處的凹穴和突起283a，實際上，主要擠壓凹穴和突起283a的相對較高的突出部分，而凹穴和突起部分25c形成在平整且光滑的部分上。
凹穴和突起部分25c的凹進部分的深度為約1-20μm，更優選地為約2-10μm。如果凹進部分的深度小於1μm，為了顯示粘接劑被引入凹進部分中的固著效果，深度過淺，連結力的增加不明顯，且實際性能低。如果凹進部分的深度超過20μm，則必須進一步加深設置在模具283處的突出部分，因此，當突出部分在擠壓中被轉錄時，對背面的平面也會有影響，這不是優選的。
此外，在包括鐵基磁體材料的擋油環25中，儘管對除了連結面之外的平面的表面拋光狀態沒有特別限制，但是考慮到其腐蝕與之滑動接觸的密封唇的性能，Ra等於或小於0.1μm的由BA No.2(Ra約為0.06)、BA No.5(Ra約為0.03)等的BA拋光的、或由No.2B(Ra約為0.06)等的AP拋光的平面是優選的。
根據本實施例的編碼器，粘接劑塗敷至連結到磁體的擋油環25的表面，粘接劑被引入由化學蝕刻等提供的凹穴和突起中，並通過固著效果保持牢固地粘附至金屬面的狀態。粘接劑層由粘接劑構成，其中通過用夾物模壓進行固化反應，其通過在高壓下用夾物模壓熔融塑性磁體材料，達到半固化狀態至不會分離而流出的程度，並通過來自熔融樹脂的熱量，或通過模壓之外的二次加熱達到完全固化狀態。作為可使用的粘接劑，考慮到耐熱性。耐化學性、操作性能，能用溶劑稀釋且其中的固化反應大致分兩階段進行的酚醛樹脂基粘接劑、環氧樹脂基粘接劑等是優選的。
用作橡膠的硫化粘接劑的酚醛樹脂基粘接劑是優選的，儘管其組成沒有特別限制，但是酚醛清漆樹脂型酚醛樹脂或甲階酚醛樹脂型酚醛樹脂，和溶解在甲醇或甲乙酮等中的六甲基四胺等固化劑能被使用。此外，為了提高粘附性，它們可以混合酚醛清漆樹脂型環氧樹脂。
例如，用於本實施方案中的酚醛樹脂基粘接劑包括至少甲階酚醛樹脂型酚醛樹脂和雙酚A型環氧樹脂，能在例如100℃-120℃、約幾分鐘-30分鐘的固化條件下，在夾物模壓中高溫和高壓下的熔融的塑性磁體材料，烘焙至擋油環處於不會流動的程度的半固化狀態，並通過來自夾物模壓中的熔融的塑性磁體的熱量，甚至是通過其後續的二次加熱(例如，130℃，約2小時)而完全固化。此外，酚醛樹脂基粘接劑還可以加入無機填料(具體示例，例如有熔融的矽石粉、石英玻璃粉、結晶玻璃粉、玻璃纖維、氧化鋁粉、滑石、鋁粉、氧化鋁粉、氧化鈦)以達到提高抗固化變形性的效果，獲得橋接的橡膠小顆粒(具體地，在分子鏈內具有羧基的具有約30-200nm平均粒徑的硫化丙烯腈-丁二烯橡膠是最優選的)等以提高柔韌性。
此外，構成酚醛樹脂基粘接劑的甲階酚醛樹脂型鐵素體樹脂是由苯酚和甲醛在鹼性催化劑存在下反應而得。此外，組成其原料的任一種苯酚都能使用，例如，苯酚、間甲酚、對甲酚、間甲酚和鄰甲酚的混合物、對三丁基苯酚、對苯基苯酚、雙酚A等，對於酚類羥基，在鄰-和/或對-位含有2或3個可替換的環氫原子。
此外，用於本實施方案的甲階酚醛樹脂型酚醛樹脂可以是將例如，鄰-或對-烷基苯酚引入酚醛樹脂的改性的甲階酚醛樹脂。通常，通過引入鄰-或對-烷基苯酚，能改進酚醛樹脂的柔韌性。基於類似的原因，用丁醇醚化甲階酚醛樹脂構成的丁基醚化甲階酚醛樹脂、或松香和甲階酚醛樹脂反應得到的松香改性的甲階酚醛樹脂等都可以使用。
此外，雙酚A型環氧樹脂被添加進根據本實施方案的酚醛樹脂基粘接劑，用於提高粘接劑的粘附功能和固化特性。此外，作為雙酚A型環氧樹脂，其在室溫條件下有液態或固態，且它們為液態樹脂時以每100重量份根據本發明的粘接劑中所含的酚醛樹脂約1-20重量份的比率被使用，或為固態樹脂時以約5-30重量份的比率被使用。儘管雙酚A型環氧樹脂使用的比率越大，粘附特性提高得越多，但是如果需要防凍液特性時，該功能容易劣化。
此外，根據本實施方案的酚醛樹脂粘接劑可以添加酚醛清漆樹脂型環氧樹脂或酚醛清漆樹脂型酚醛樹脂以提供韌性。這些樹脂與甲階酚醛樹脂型酚醛樹脂在加熱步驟中反應，由此，含量增加得越多，韌性提高得越多。然而，優選含量等於或小於30重量份，每100重量份甲階酚醛樹脂型酚醛樹脂。這是因為酚醛清漆樹脂型環氧樹脂或酚醛清漆樹脂型酚醛樹脂使用的比率更大時，對塑性磁體的粘附性能有不利的影響。
此外，根據本實施方案的酚醛樹脂基粘接劑被調節，並用作有機溶液，該溶液在有機溶劑中溶解含有至少甲階酚醛樹脂和雙酚A型環氧樹脂的粘接劑組合物的有機溶劑中，丙酮、甲乙酮等酮類，甲醇、乙醇等醇類通常以約5-40重量％的固體部分的濃度被使用。
在使用酚醛樹脂基粘接劑製造磁性編碼器時，粘接劑塗敷在由不鏽鋼製成的擋油環上，在室溫條件下風乾20-60分鐘，其後在約120℃下經過約30分鐘的加熱處理(烘焙處理)。將通過加熱處理與粘接劑一起烘焙的擋油環放入模具，並通過由此構成核來使塑性磁體材料經受夾物模壓。其後，在約130℃將得到的模壓製品加熱(二次固化)約2小時。此外，通過使用磁軛線圈磁化經由加熱處理粘附塑性磁體和擋油環的產品，製造出磁性編碼器。
作為環氧樹脂基粘接劑，能稀釋到溶劑中的單溶液型環氧基粘接劑優選作為原料液。該單溶液型環氧基粘接劑在蒸發掉溶劑之後，通過在適當溫度和時間下，在擋油環表面由夾物模壓中的高溫和高壓下的熔融樹脂，而達到不流動程度的半固化狀態，並通過來自夾物模壓中樹脂的熱量和二次加熱達到完全固化狀態。
用在本實施例中的單溶液型環氧基粘接劑至少包括環氧樹脂和固化劑，因為該固化劑，固化反應在室溫附近幾乎不進行，該固化劑在例如約80-120℃達到半固化狀態，而熱固化反應通過在120-180℃的高溫下加熱而完全進行。粘接劑可以添加其它用作反應稀釋劑、增加熱固化速率的固化促進劑、達到提高耐熱性或耐固化變形性的作用的無機填充組分、提高施加應力時發生變形的柔韌性的橋接的橡膠小顆粒的環氧化合物。
考慮到可以形成能達到足夠耐熱性的橋接結構等，在分子中具有2個或更多數量的環氧基團的環氧樹脂是優選的。此外，考慮到可以提供具有低粘度的樹脂組合物，具有4個或更少、甚至3個或更少數量的環氧樹脂是優選的。因為如果分子內所含環氧基團的數量太少，則固化產物的耐熱性容易劣化且其強度趨於削弱，另一方面，如果分子內所含環氧基團的數量過大，樹脂組合物的粘度趨於增加且固化收縮率趨於增加。
此外，考慮到與物理特性的平衡，環氧樹脂的數均分子量優選為200-5500，尤其為200-1000。因為如果數均分子量過小，則固化產物的強度趨於削弱且防潮性趨於下降，另一方面，如果數均分子量過大，則樹脂組合物的粘度趨於增加且用於調節可操作性的反應稀釋劑的使用趨於增加等。
此外，考慮到混入固化劑的量要達到適當的範圍等，環氧樹脂的環氧當量優選為100-2800，尤其為100-500。因為如果環氧當量太小，則混入固化劑的量趨於過大且固化產物的物理特性易於劣化，另一方面，如果環氧當量過大，則混入固化劑的量趨於下降，且樹脂組合物的粘度容易隨著環氧樹脂本身的分子數量增加而增加。
作為環氧樹脂，例如，有以下環氧樹脂的其它聚合物的共聚物雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂、萘環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、二環戊二烯型環氧樹脂、可溶可熔酚醛環氧樹脂、聚酯改性的環氧樹脂、矽樹脂改性的環氧樹脂的其它聚合物的共聚物。其中，雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、雙酚AD型環氧樹脂、萘環氧樹脂、可溶可熔酚醛環氧樹脂等是優選的，因為這些樹脂具有比較低的粘度和良好的耐熱性和防潮性。
作為固化劑，能使用胺基固化劑、聚醯胺基固化劑、酸酐固化劑、潛伏性固化劑等。
胺基固化劑是胺化合物且通過固化反應不會形成酯鍵，因此與使用酸酐基固化劑相比具有良好的防潮性，其是優選的。儘管胺化合物可以是脂肪胺、脂環胺、芳香胺中任何的化合物，但是芳香胺是最優選的，因為其室溫下的存儲穩定性高且固化產物的耐熱性高。
作為芳香胺，例如有3，3』-二乙基-4，4』-二氨基苯基甲烷，3，5-二乙基-2，6-甲苯二胺，3，5-二乙基-2，4-甲苯二胺，3，5-二乙基-2，6-甲苯二胺和3，5-二乙基-2，4-甲苯二胺的混合物等。
聚醯胺基固化劑也稱作聚醯胺胺，是在分子內具有多個活性氨基基團且類似地具有一個或多個醯胺基團的化合物。由聚乙烯聚胺合成的聚醯胺基固化劑是優選的，因為咪唑啉環通過二次加熱形成，與環氧樹脂的相容性和機械特性被提高。聚醯胺基固化劑可以是預先與少量環氧樹脂反應的加成型，由加成型構成的聚醯胺基固化劑與環氧樹脂的相容性良好，固化乾燥性能、防水和耐化學性有所提高，這是優選的。通過使用聚醯胺基固化劑，有特別好的柔韌性的粘著固化的樹脂通過橋接環氧樹脂而得到，且因此本發明的磁性編碼器要求的這種樹脂的抗熱衝擊性良好，這是優選的。
由酸酐基固化劑固化構成的固化產物在高溫下的耐熱性、機械和電學特性良好，另一方面，稍有點易碎，通過結合叔胺等固化促進劑可以改善該固化產物。作為酸酐基固化劑，例如有鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、橋亞甲基四氫鄰苯二甲酸酐、亞甲基橋亞甲基氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等。
潛伏性固化劑在常溫下的存儲穩定性良好，且在與環氧樹脂混合的體系中在等於或高於恆定溫度的條件下能迅速固化，根據本實施方案，存在在加熱時由中性鹽或酸性或鹼性化合物(其可以是環氧樹脂的固化劑)的絡合物活化的潛伏性固化劑，固化劑密封在微膠囊中並由壓力破壞的潛伏性固化劑，由具有高熔點且室溫下不與環氧樹脂相容的結晶物質加熱和溶解的潛伏性固化劑等。
作為潛伏性固化劑，例如有1，3-二(肼基羧基乙基)-5-異丙基乙內醯脲、二十烷二酸二醯肼、己二酸二醯肼、雙氰胺(cyandiamide)、7，11-十八二烯-1，18-二羧基醯肼等。其中，7，11-十八二烯-1，18-二羧基醯肼用作固化劑通過與環氧樹脂橋接而變成尤其富有柔韌性的粘性固化樹脂，且因此本發明的磁性編碼器要求的這種樹脂的抗熱衝擊性良好，這是優選的。
作為反應稀釋劑，叔丁基苯基縮水甘油醚、2-乙基己基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚等能夠使用，且通過添加反應稀釋劑能提供給固化產物適當的柔韌性。然而，如果使用大量的反應稀釋劑，則固化產物的防潮性或耐熱性劣化，因此反應稀釋劑相對於構成主要物質的環氧樹脂的重量而言，優選以等於或小於30％、更優選等於或小於20％的比率添加。
在常溫下具有足夠存儲穩定性不會加速固化反應、且當溫度達到100℃或更高時能迅速進行固化反應的固化促進劑是優選的，例如，具有一個或多個通過1-烷氧基乙醇(1-alcoxyethanol)和羧酸反應形成的酯鍵合的化合物等。化合物是由例如通式(I)表示的化合物R3[COO-CH(OR2)-CH3]n(I)(該通式中，R3表示具有2-10個碳數的n價的烴基，且包括氮原子、氧原子等中的一種或多種，R2表示具有1-6個碳數的一價的烴基，包括氮原子、氧原子等中的一種或多種，n表示1-6的整數)。其具體的示例如分子式5所示。
作為其它的示例有R3表示2價苯基且R2表示丙基的化合物、R3表示3價苯基且R2表示丙基的化合物、R3表示4價苯基且R2表示丙基的化合物、這些化合物可以單獨使用，或2種或多種組合使用。其中，考慮到固化反應率和存儲穩定性之間的平衡，化學式1表示的化合物是最優選的。
此外，除了上述化合物之外，2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-十一烷咪唑、2-苯基咪唑等咪唑化合物也可以用作固化促進劑。
此外，作為固化促進劑，可以使用例如己二酸等羧酸，它們是具有與環氧基發生開環反應的活性氫的化合物。通過使用己二酸作為固化促進劑，環氧樹脂的環氧基和固化劑的氨基反應，隨著添加己二酸的含量增加，產生的固化產物含有柔韌性。為了顯示出柔韌性，添加己二酸的含量相對於粘接劑的總量為10-40重量％，優選20-30重量％。如果添加量小於10重量％，則不能顯示出足夠的柔韌性。反之，如果添加量超過40重量％，則由於其含量使得粘接劑中的環氧樹脂的總量下降，粘附力、機械強度下降、這是不優選的。此外，己二酸也是聚醯胺樹脂的初始原料，因此當磁粉的粘接劑由聚醯胺12、聚醯胺6等聚醯胺基樹脂構成時，己二酸也具有與殘留在粘接劑材料內的極小量的單體或低聚物組分的反應性，且通過含有己二酸的粘接劑組合物能進行固態粘著。
此外，作為固化促進劑，可以添加二甲基苯甲基胺等叔胺、四丁基溴化銨等季銨鹽、3-(3』4』-二氯苯基)-1，1-二甲基脲等烷基脲作為催化劑用於加速環氧基團的開環反應。
由含有胺等的開環反應形成的OH基團，在構成經塗覆元件的金屬表面與羥基形成氫鍵，還能通過與構成粘接材料的尼龍的醯胺鍵合作用保持堅固粘附態(solid adhered state)。
無機填充組分沒有特別限定，能使用背景技術中的無機填充材料。例如有熔融的矽石粉、石英玻璃粉、結晶玻璃粉、玻璃纖維、氧化鋁粉、滑石、鋁粉、氧化鈦粉等。
具有能與環氧基團反應的官能團的橋接橡膠小顆粒是優選的，特別是在分子鏈內具有羧基的硫化丙烯腈丁二烯橡膠是最優選的。粒徑越小越優選，具有約30-200nm平均粒徑的極小顆粒最優選用於顯示分散性和穩定的柔韌性。
根據以上說明的溶液型環氧粘接劑，固化反應在常溫下幾乎不進行，粘接劑在例如約80-120℃達到半固化狀態，且熱固化反應通過在120-180℃的高溫下加熱來完全進行。進一步優選地，在150-180℃下以相對較短的時間進行固化反應的粘接劑是優選的，並且能夠通過在180℃下高頻加熱而進行粘接的粘接劑是最優選的。
依照上述酚醛樹脂基粘接劑、環氧樹脂基粘接劑進行熱固化之後的固化產物，對於其物理特性，優選的是，彎曲彈性模量或楊氏模量的範圍為0.02-5GPa，更優選為0.03-4GPa，或者硬度(杜羅回跳式硬度計D標度(duarometer D scale)；HDD)的範圍為40-90，更優選為60-85。如果彎曲彈性模量或楊氏模量小於0.02GPa，或硬度(HDD)小於40，粘接劑本身過軟且容易因汽車行駛中的震動等而變形，磁體部分容易因此而移動，且考慮到檢測轉數的精確度劣化，這不是優選的。另一方面，如果彎曲彈性模量或楊氏模量超過5GPa，或硬度(HDD)超過90，則粘接劑本身過硬，難以變形以吸收磁性編碼器的磁體和固定件之間的熱延伸與收縮之差(即，兩元件的線性膨脹係數之差導致的延伸和收縮量之差)，在最差的情況下會在磁體內產生裂紋等，這不是優選的。在汽車中使用粘接劑為前提時，本發明的這一種溶液型環氧基粘接劑需要有耐熱衝擊性，而在固化狀態下具有柔韌性(施加應力時發生變形)的粘接劑是更優選的。
接下來將對根據本發明的使用上述材料的磁性編碼器的製造方法進行詳細的說明。首先，伴有化學蝕刻處理的粗糙化處理通過上述步驟在擋油環表面上進行，如電子顯微鏡下的圖4(a)-(c)的截面照片所示，該表面被粗糙化了。此外，在半固化狀態在表面上烘焙擋油環與粘接劑而構成核的塑性磁體材料的注塑(夾物模壓)通過使用磁場注射模塑機80來進行如圖5所示，磁場注射模塑機80包括模具緊固裝置82和支撐基礎81上的注射裝置83。模具緊固裝置82包括在觸發機構等的可移動機構84的作用下可相對於固定到支撐基礎81上的殼體85移動的可移動部分86、固定到支撐基礎81上的固定部分87、以及用於引導殼體85和固定部分87之間的可移動部分86的4根系杆88。可移動部分86和固定部分87分別包括可動側模具89和固定側模具90。另外，可移動部分86和固定部分87的側面設置有用電源裝置93導電的線圈91、92。控制裝置94連接到可移動機構84、電源裝置91、注射裝置83，並且用於控制這些裝置。
如圖6(a)所示，可動側模具89包括用螺栓固定到保持板95的多個可移動側模具件89a-89c，同樣，固定側模具90包括多個固定側模具件90a-90c。另外，在可動側模具89和固定側模具90彼此相對的表面之間形成空腔96和盤形澆口97。因此，從注射裝置83的噴嘴98注入的熔融塑性磁體材料通過盤形澆口97從直澆口部分99填充到空腔96中。如圖6(b)所示，在可移動側模具件89a、89b之間構成用於容納圓筒形擋油環25中的配合部分的類似環狀的空間，與突出到設置在其外徑側上的固定側模具件90b相比，設置在中心的固定側模具件90a更多地突出到可動側模具89，固定側模具件90a設置成沿直徑方向與所容納的擋油環25交疊。
另外，在熔融的塑性磁體材料注射進附接到磁場注射模塑機80的模具89、90的同時，線圈電流在模具89、90的兩端施加到線圈91、92，從而通過沿一個方向(相同極性)產生的磁場磁化塑性磁體材料，以使磁粉定向。此後，通過退磁和反向退磁中至少一個步驟來進行退磁，退磁是指用沿與磁化方向相反方向的磁場進行退磁，反向退磁是通過將極性交替反轉和振幅逐漸減小的多個脈衝電流施加到模具兩端的線圈91、92，從大於冷卻磁化時的線圈電流的初始線圈電流開始。接下來，在去除澆口部分之後，粘接劑通過在恆溫器等中被恆溫加熱恆定時間而完全固化。另外，根據情況，通過用高頻加熱等以高溫短時間加熱可以完全固化粘接劑。此後，利用公知的油冷型等的退磁器，將該材料進一步退磁到磁通量密度等於或小於2mT，更優選地為1mT。在隨後的步驟，將該材料交疊在公知的磁軛上，以磁化多極，從而完成磁體部分的製造。磁體部分的極數大約是70-130極，優選90-120極。當極數小於70極時，極數過小，難以準確地檢測轉數。與此相反，當極數超過130極時，各節距變得過小，難以將單個節距誤差限制到較小的程度，實際性能較低。
另外，在模壓編碼器部分時，如上所述，優選的是注塑(夾物模壓)，其中熔融的塑性磁體材料從內徑厚的部分同時流入模具並在模具中迅速冷卻以固化。熔化的樹脂擴展成類似盤形，並流到對應於內徑厚的部分的部分模具，從而，其中包括類似鱗片形的磁粉平行於表面取向。特別是，在用轉動傳感器檢測的內徑厚度部分附近、在內徑部分和外徑部分之間的部分具有較高的取向度，並且非常接近沿厚度方向取向的軸向各向異性。當磁場在模壓時沿模具的厚度方向施加時，各向異性變得更接近完全各向異性。
另外，即使在進行磁場模壓時，在用不同於盤形澆口例如側面澆口的情況下，在逐漸增加樹脂的粘性來固化的程序中，難以完全使焊接部位的取向各向異性，因此，由於長期使用，有可能在焊接部位導致裂紋等，因而磁性變差並且機械強度變差，這不是優選的。因此，根據本實施例，在通過擋油環構成芯、沿厚度方向施加磁場的狀態，通過盤形澆口進行夾物模壓。
另外，儘管因包括鐵素體粉，磁編碼器26的模壓磁極形成圈7的顏色是黑色的，但是顏色或多或少用添加劑來改變。另外，如圖2所示，磁體材料還繞擋油環25的凸緣部分的外周部分流動，並且還機械地連結到其上。
根據本實施例的磁編碼器，由包括磁件和樹脂的結構構成磁體部分，因此，相當大量的磁粉能夠混合到橡膠磁體，能夠提供具有板佳磁性的磁編碼器，另外，在施加磁場的狀態便於進行注塑(磁場模壓)，並且能夠提供用於顯示極佳磁性的必不可少的各向異性磁體。
另外，根據本實施例的磁編碼器，磁體部分包括由熱塑性樹脂構成粘接劑的塑性磁體材料，熱塑性樹脂包括86-92％(重量百分比)的磁粉，磁體部分用粘接劑化學地連結到包括磁體材料的擋油環上，其中固化反應在夾物模壓時進行，因此，磁體部分能夠沿圓周方向用具有極佳磁性的小節距進行多極磁化，並且能夠保證整個磁體的強度。
另外，根據本實施例的磁編碼器，磁體部分包括含有鐵素體粉和熱塑性樹脂的磁體材料，磁體部分整體地與包括磁體材料的擋油環連結，根據磁體部分，厚度是3.0mm，23℃時的彎曲量在2-10mm的範圍內，因此，通過增加彎曲量提高了抗裂性。因此，即使在磁體部分通過由擋油環構成芯的夾物模壓機械地與擋油環連結的結構中，當磁體部分在汽車的下部暴露在高溫、低溫下時，以及在高溫和低溫之間轉換時，受到熱衝擊等的應力時，也可以有效地防止在磁體部分產生裂紋，並且可靠性顯著提高。另外，彎曲量通過包括改性聚醯胺12的樹脂作為粘接劑來提供。
另外，根據本實施例的磁編碼器，擋油環包括根據化學蝕刻處理而粗糙化的鐵基磁性材料，因此，通過粘接劑的楔效應提高了擋油環和磁體部分之間的粘接性。
另外，利用酚基粘接劑或環氧基粘接劑作為粘接劑，在汽車下部被暴露在高溫、低溫、高溫與低溫之間轉換的熱衝擊、油脂、油等的各種化學品的情況下，粘接部分的片狀剝落可能性較低，可靠性提高。另外，利用能夠兩步固化的粘接劑使粘接劑在半固化狀態的狀態進行夾物模壓，擋油環和磁體部分能夠機械且化學地連結，還提高了生產率和可靠性。
另外，根據本發明製造磁編碼器的方法，能夠製造極可靠的磁編碼器，該磁編碼器即使在惡劣的使用條件下也不會發生片狀剝落而與擋油環分離。另外，用本實施例的製造方法提供的塑性磁體中的磁粉是沿類似環形的磁體的厚度方向高度定向的，因此，通過磁化磁粉提供的編碼器的磁性得到極大地提高。因此，根據磁體中磁粉的含量，背景技術中大約為20mT的磁通量密度能夠提高到等於或大於26mT。因此，當使磁編碼器和傳感器之間的間隙與背景技術相似、等於1mm時，背景技術中磁化成96極的多極的塑性磁體能夠被磁化成等於或大於120極的多極，同時保持每極的磁通量。在這種情況下，可以使單節距誤差等於或小於±2％。即，根據本實施例的磁編碼器，當構成等於背景技術的空氣間隙時，通過增加極數能夠提高檢測車輪轉速的精度。另外，當根據本實施例的塑性磁體由與背景技術相同的極數構成時，能夠增加空氣間隙，並且能夠提高設置傳感器的自由度。
另外，根據本實施例的輪轂單元軸承，可以防止磁極形成圈27從擋油環25片狀剝落，如圖2所示，磁極形成圈27可以連結到擋油環25的凸緣部分的表面和凸緣部分的外周部分，或如圖7所示，可以僅連結到凸緣部分的表面。
另外，如圖45所示，防潮膜290可以設置到相互連結的擋油環25和磁極形成圈27，以至少覆蓋其連結邊界部分a、b，從而最低限度地限制溼氣滲透到粘接劑層。另外，作為形成防溼膜290的材料，有非晶氟樹脂、固化型聚氨酯樹脂、固化型丙烯酸(酯)類樹脂、固化型環氧樹脂、聚對二甲苯衍生物等。在它們中間，特別是樹脂中的非晶氟樹脂膜、具有防水性的聚對二甲苯衍生物本身具有很好的抑制溼氣滲透樹脂的效果，這是特別優選的。另外，儘管在圖45中，防溼膜290覆蓋整個擋油環25和磁極形成圈27，考慮到成本，可以至少覆蓋其連結邊界部分a、b，特別是，優選在密封唇滑動的部分不存在防溼膜。
另外，如圖8所示，在設置磁編碼器26一側的開口端部(車輛側的開口端部)用向內安裝到外圈5a的輪轂蓋29來密封，因此，不需要分開設置與擋油環25滑動接觸的密封件，擋油環25使用其自身可以構成固定磁極形成圈27的元件。另外，因為開口端部用輪轂蓋29密封，因此，不一定需要通過用作利用離心力濺射油或灰塵的泵來防止油流出並防止灰塵侵入的擋油環的功能。因此，固定磁極形成圈27的元件不限於擋油環。
(第二實施例)接下來，詳細解釋根據本發明第二實施例、構成用於支撐通過獨立懸掛型的懸掛支撐的非從動輪的車輪軸承的輪轂單元軸承。另外，與第一實施例相同的部分標上相同的標記，對它們的解釋將省略或簡化。
儘管根據第一實施例，磁編碼器26和傳感器28是軸向彼此相對型的，根據本實施例的輪轂單元軸承30，如圖9所示，磁編碼器31和傳感器32是徑向彼此相對的。
根據本實施例的磁編碼器31，構成固定件的圓環形的擋油環33向外安裝成固定到內圈16a的內端部的外周部分，構成磁體部分的磁極形成圈34附接到從內圈16a沿軸向延伸的擋油環33的內周面上。另外，外圈5a的外周面固定有構成靜止件的蓋件35，以覆蓋輪轂單元軸承2a的軸向端部，在蓋件上形成的開口部分附接有傳感器32，以沿徑向與磁極形成圈34相對。
另外，磁編碼器31的成分和模壓方法與第一實施例相似。
因此，根據本實施例的磁編碼器31，與軸向相對的磁編碼器比較，相同的空間能夠增加檢測面的直徑，因此，當節距數保持相同時，能夠增加各個節距寬度，從而易於製造磁編碼器31。
(第三實施例)接下來，詳細描述根據本發明第三實施例的附接有密封裝置的滾柱軸承單元，而密封裝置附接有磁編碼器。
如圖10和11所示，包括根據本實施例的磁編碼器的滾柱軸承單元40包括構成固定圈的外圈41，構成轉動圈(轉動件)的內圈42，構成多個滾動件的滾珠43，其中滾珠43可滾動地設置在由外圈41和內圈42隔開的類似環狀的間隙之間，並且沿圓周方向由護圈44以相同間隔保持，設置在類似環狀間隙的開口端部的密封裝置45，磁編碼器46，以及傳感器47。
密封裝置45包括安裝到外圈41的內周面的密封件50，以及設置在軸承外側而不是密封件50外側並固定到內圈42的外周面的擋油環60，類似環狀間隙的開口端部用密封件50和擋油環60封閉，防止灰塵等外來物質侵入軸承內部，並防止填充在軸承內的潤滑劑洩漏。另外，磁編碼器46由擋油環60和附接到擋油環60的磁體部分70構成，磁體部分70通過由擋油環60構成的固定件固定到內圈42上。
密封件50通過加強彈性件52而構成，通過形成為具有基本上類似L形截面的圓環形的芯金屬51，彈性件52形成為具有基本上類似L形截面的圓環形，並且密封件50通過向內安裝到外圈41來安裝。彈性件52的前端部分支出多個滑動接觸部分，各個滑動接觸部分與面對軸承內部的擋油環60的凸緣部分62的端面產生滑動接觸，或者在其整個外周上至安裝部分61的外周面。由此提供較高的密封力。
擋油環60形成為具有類似L形截面的圓環形，並且包括基本上是向外安裝到內圈42的外周面的圓筒形的安裝部分61，從安裝部分61的一側端部沿徑向展開的類似凸緣形的凸緣部分，通過摺疊在凸緣部分62的內徑側、從凸緣部分62沿徑向突出到外側以使安裝部分61的一側端部彎曲的突起部分63。另外，突起部分63的外周面在外周方向的多個位置設有凹口部分64。面對凸緣部分62的軸承外側的端面(在下文中，稱為連結面)62a與磁體部分70連結，用於與內圈42的轉動同步改變其附近的磁場(例如，磁通量密度)。另外，同時，磁體部分70也機械地連結到凹口部分64和凸緣部分62的外周部分。
另外，磁編碼器46的成分和模壓方法與第一實施例的相同。
因此，根據本實施例的磁編碼器，熔化的磁體材料除了流到凸緣部分62的外徑部分，也流到設置在內徑側的突起部分63的外周方向上的多個凹口部分64，並且機械地連結到其上。因此，磁體材料的收縮不僅被凸緣部分62的外徑部分接收，而且被內徑側的突起部分63接收，從而能夠進一步降低由於熱衝擊等引起的磁體部分產生裂紋的頻率。
另外，根據本實施例的磁編碼器46能夠整合成由如圖1所示的輪轂單元軸承使用。
(第四實施例)接下來，詳細解釋根據本發明第四實施例的、與磁編碼器成整體的滾柱軸承單元。此外，與根據第三實施例的滾柱軸承單元相同的部分用相同的標記表示，並省去或簡化對它們的解釋。
如圖12-15所示，滾柱軸承單元100包括構成固定圈的外圈41，構成轉動圈的內圈42，滾珠43，其構成可滾動地設置在由外圈41和內圈42隔開的類似環狀間隙中並且由護圈44沿圓周方向等距保持的多個滾動件，設置在類似環狀間隙的開口端部的密封裝置45，用於檢測內圈42和傳感器47的轉數的磁編碼器120。
密封裝置45包括固定到外圈41的內周面並具有芯金屬51和彈性件52的密封件50，以及比密封件50更多地設置在開口端外側並固定到內圈42的外周面的擋油環110，類似環狀間隙的開口端部用密封件50和擋油環110封閉，防止灰塵等外來物質侵入軸承內部，並且防止填充在軸承內部的潤滑劑洩漏到軸承外部。另外，通過將圓環形的磁體部分121連結到構成固定件的擋油環110上來構成磁編碼器120，並且磁編碼器120與內圈42一起轉動。
擋油環110通過形成具有類似L形截面的圓環形磁體材料而構成，並且包括基本上向外安裝到內圈42的外周面的圓筒形的安裝部分112，以及基本上從安裝部分112的開口端部側的一端、沿徑向延伸的圓盤形的凸緣部分111。另外，凸緣部分111的外周邊緣部分沿圓周方向等距地設有凹陷形切口的多個鎖定部分113，凸緣部分111沿外周方向等距地形成有通孔114。凸緣部分111的開口端部外側的端面與磁編碼器120連結，用於與內圈42的轉動同步改變其附近的磁場(例如，磁通量密度等)。
磁體部分121設有基本上具有矩形截面的圓環形磁化部分122，與擋油環110的鎖定部分113配合的多個鎖定件，以及用於連接多個鎖定件的連接部分123。因此，通過使鎖定部分113和鎖定件配合，以及用編碼器120的磁化部分122夾緊凸緣部分111，連接部分123、磁體部分121和擋油環110機械地連接。另外，熔化的磁體材料也填充到凸緣部分111的通孔114，從而磁體部分121和擋油環110機械地連接。
磁體部分121通過使磁體材料經過注塑而形成，磁體材料包括適當地在86-92％(重量百分比)範圍的磁粉並由熱塑性樹脂構成粘接劑，並且磁體部分121通過在模具中由擋油環110構成芯的夾物模壓而模製。通過進行夾物模壓，熔化的磁材料填充到擋油環110的鎖定部分113，以形成鎖定件，並且也填充到模具中的圓環形空間，其設置成用於連接鄰近凸緣部分111的開口端部內側的端面的鎖定件，以形成連接部分123。通過使鎖定部分113和鎖定件配合，並用磁化部分122和磁體部分121的連接部分123夾緊凸緣部分111，磁體部分121和擋油環110機械地連接。
磁化部分122沿圓周方向等間隔交替地磁化有S極和N極(即，多極)，這與第一實施例的圖3所示的磁極形成圈27相似。在使內圈42旋轉一周的時間周期，在磁編碼器120附近一點的磁通量密度周期性地變化，峰值數量與磁化部分122的極數一致。另外，用傳感器47檢測磁通量密度的變化，從而檢測內圈42的轉數，其中傳感器47設置成與面對軸承外側的磁體部分121的軸向的端面相對。
參照圖16，利用注射模塑機模壓磁編碼器120的磁體部分121，注射模塑機包括可移動側模具板131、芯132、固定側模具板133、用於直澆口的起模杆134a和起模杆134b。可移動側模具板131在上側面中心部分形成有噴管口135，其通過連接到注射模塑機的噴管來注射熔化的磁性材料，通過從噴管部分135連續地穿過其下側面而形成具有基本上圓形截面的直澆口136。直澆口136是磁體材料從注射模塑機的噴管到達澆道137的流動路徑，並且形成由澆道134側而不是噴管口135側構成大直徑的錐形。因此，在澆口136處凝固的磁體材料(模壓件)易於脫模。澆道137是樹脂從澆口136到達澆口138的流動路徑，並且是基本上在固定側模具板133處設置的圓盤形的凹陷部分和可移動側模具板131的下側面分隔的空間。另外，澆道137的底面中心部分設置有沿取出模壓件的相反方向構成阻擋件的倒錐形的直澆口鎖，並且在注塑之後，當取出可移動側模具板131時，可移動側模具板131和模壓件能夠順利地分開。另外，直澆口的起模杆134a設置在澆口鎖的下側，通過從下側向上推模壓件，模壓件與固定模具板133分離。
澆口138是磁體材料從澆道137流到空腔139的流入口、空腔139是用於模壓磁體部分121的形狀的空間。空腔139是由圓環形的凹陷部分、固定側模具板133的外周面和可移動側模具板131的下側面分隔的空間，與設置在保持擋油環的芯132處的磁體部分121的形狀一致，未示出。另外，空腔139的底面沿外周方向設有多個起模杆134b，在注塑之後，通過從下側向上推磁體部分121，將磁體部分121與芯132分離。澆口138是在其整個外周上連接澆道137的外周部分和空腔139的內周部分的圓環形的空間，用於連通澆道137和空腔139，並且是所謂的盤澆口。
在上述注射模塑機中，磁體部分121是這樣來進行模壓的，即通過使熔化的磁體材料通過直澆口136從噴管口135流到澆道137，在高壓條件下從盤澆口138注射磁體材料到空腔139中，並且迅速冷卻磁體材料以使其凝固。在高壓條件下從盤澆口138注射的磁體材料從空腔139的內周部分成輻射圓圈形變寬，以均勻地填充在空腔139中，因此，熔化的磁體材料不相互碰撞，磁體材料中包括的類似鱗片狀的各磁粉(片狀晶體)通過對準與磁編碼器120厚度方向(換言之，軸向)平行的表面的法線方向(即，易於磁化的軸)來取向。特別是，用傳感器掃描的內周部分(即，磁化部分)附近的取向度較高，並且顯示出非常接近軸向各向異性的磁性。另外，通過在沿厚度方向施加磁場的狀態進行注塑，磁體材料中的磁粉能夠完全取向。
根據與磁編碼器120成整體的滾柱軸承單元100，包括磁粉適當地在86-92％(重量百分比)範圍內的磁體材料，通過由熱塑性樹脂構成粘接劑，經過注塑而形成從通過盤澆口型的內周部分的輻射圓形，以模壓圓環形的磁體部分121，因此，包括在磁體部分121中的磁粉的取向度能夠提高，並且磁編碼器120的磁性能夠提高。因此，磁編碼器120和傳感器之間的間隙能夠增加，另外，磁體部分121的磁化部分122還能夠進一步磁化成多極，因此，磁體部分能夠易於整合到傳感器，能夠高精度地檢測內圈42的轉數。另外，磁體部分121不具有磁體材料相互碰撞以凝固的焊接部分，機械強度高，難以產生裂紋等。另外，磁體部分121通過由擋油環110構成芯而經受注塑，因此，編碼器120在磁體部分121能夠機械地連結，可以堅固地防止磁體部分121與擋油環120脫離，從而提高可靠性。
另外，在第一實施例中解釋的成分可應用於根據本實施例的磁編碼器120的成分。另外，使用聚醯胺6、聚醯胺12的聚醯胺樹脂，通過塗敷具有γ-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等的環氧基矽烷偶聯劑到連接擋油環和磁體部分的表面，此後，進行高頻加熱，通過在矽烷偶聯劑中包括的甲氧基的水解形成的矽烷醇基(Si-OH)與擋油環表面的羥基(OH)進行縮水反應，形成新鍵，環氧基與粘合劑的醯胺鍵反應形成新的鍵。因此，擋油環的磁體部分完全化學地粘接，通過穩定地防止磁體部分與擋油環的脫離，提高可靠性另外，擋油環110的凸緣部分111的結構不限於圖13所示的結構，而是例如在徑向中心部分的圓周上，可以沿圓周方向等間隔地設置多個通孔和配合凹陷部分。在這種情況下，磁體部分121經過夾物模壓，使得熔化的磁體材料填充到通孔或配合凹陷部分，並且機械地連結到擋油環110。另外，為了提高在相對較硬的樹脂基的磁體部分121和凸緣部分111之間的粘著力，橡膠等的類似薄膜形的彈性件可以插入在其間。
另外，根據本實施例的磁編碼器120也可應用於輪轂單元軸承，磁體部分121可以連結到構成與第一實施例類似的密封裝置的擋油環，或可以設置在相互平行的兩排內圈軌道面之間，並且通過後面所述的附接件固定到轉動件上。在這種情況下，傳感器設置成與磁體部分121的外周面相對，並且被外圈保持。另外，擋油環和附接件可以由不帶凸緣部分的簡單圓環形構成。另外，磁體部分121可以與擋油環或附接件分開形成，並利用粘接劑連結到擋油環或附接件。另外，磁體部分121可以通過壓配合到擋油環或附接件、或者轉動件來固定，或磁體部分121可以利用粘接劑粘接和通過壓配合固定來固定。
(第五實施例)接下來，詳細描述根據本發明第五實施例與磁編碼器一體的滾柱軸承單元。另外，與根據第三實施例的滾柱軸承單元相同的部分標上相同的標記，對它們的說明將省略或簡化。
如圖17所示，根據本發明第五實施例與磁編碼器一體的滾柱軸承150包括構成固定圈的外圈41，構成轉動件的內圈42，多個滾珠43，其可滾動地設置在由外圈41和內圈42隔開的類似環狀間隙處，並且由護圈44沿圓周方向以等間隔保持，設置在類似環狀間隙的開口端部的密封裝置45，用於檢測內圈42的轉數的磁編碼器160，以及傳感器47。密封裝置45包括固定到外圈41的內周面並包括芯金屬51和彈性件52的密封件50，以及設置在開口端部的外側而不是密封件50的外側並且固定到內圈42的外周面的擋油環151，類似環狀間隙的開口端部用密封件50和擋油環51封閉，防止灰塵等外來物質侵入軸承內部，並且防止軸承內部填充的潤滑劑洩漏到軸承外部。
擋油環151通過形成具有類似L形截面的圓環形磁性金屬材料而構成，並且包括基本上向外安裝到內圈42的外周面的圓筒形的安裝部分153，以及基本上從安裝部分153的開口端部側的一端、沿徑向延伸的圓盤形的凸緣部分152。面對軸承外面的凸緣部分152的端面粘接有圓環形的磁體部分161，其用於與內圈42的轉動同步改變其附近的磁場(例如，磁通量密度等)，磁編碼器160由擋油環151和磁體部分161構成。另外，通過用磁性材料構成固定磁體部分161的元件來形成擋油環158，能夠防止磁體部分161的磁性劣化，因此，能夠提高檢測內圈42的轉數的精度。
進一步參照圖18和19，磁體部分161是經過注塑具有基本上為矩形截面的圓環形的塑性磁體。沿磁體部分161軸向的一個側端面(在下文中，稱為磁化面)沿圓周方向等間隔交替地(即，多極)磁化有S極和N極，這與根據第一實施例的圖3所示的磁極形成圈27相似。除了磁化面之外的在磁體部分161軸向上的端面設置有與擋油環151的凸緣部分152粘接的粘接面162、以及用於防止塗敷到粘接面162的粘接劑溢出到外面的凹槽163、163。另外，當沿磁體部分161的軸向施加磁場(即，經過磁場的取向)時，能夠提高磁粉的取向度，能夠提高磁體部分161的磁性，因此，能夠提高檢測內圈42的轉數的精度。
在粘接面162的外徑側和內徑側的外周邊緣部分、在磁體部分的整個外周上分別形成具有基本上梯形截面的圓環形的磁體部分161的凹槽163、163。另外，粘接面162在其整個表面上形成有凹穴和突出部分，以提供在0.8-5.0μmRa範圍內的適當的表面粗糙度。粘接面162的凹槽163、163的中間部分(即，在粘接面162的直徑方向的中心部分的圓周)塗敷有粘接劑，從而粘接面162和凸緣部分152的端面相互粘接。因此，在磁化面指向軸承外部的狀態下，磁體部分161固定到擋油環151，並且與內圈162一起轉動。在內圈162轉動一圈的時間周期，在磁體部分161附近一點的磁通量密度周期性地變化，以提供與磁體部分161的極數一致的峰值數另外，內圈42的轉數用相對磁體部分161的磁化面設置的傳感器47檢測磁通量密度的變化來檢測。
另外，儘管上述第五實施例中，根據磁體部分161，粘接面162形成為處於0.8-5.0μmRa範圍內的適當的表面粗糙度，凹槽163、163分別形成在粘接面162的內徑側和外徑側的外周邊緣部分，但是本實施例不限於此，例如，粘接面162可以僅形成為0.8-5.0μmRa範圍內的適當的表面粗糙度，而不設置凹槽163，或者凹槽163、163可以分別形成在粘接面162的內徑側和外徑側的外周邊緣部分，而粘接面162由光滑表面(通過常規加工模具表面而達到約0.4μmRa)構成。另外，如圖20所示，粘接面162的整個表面可以用螺旋形成的凹槽163的單個凹槽163覆蓋。另外，儘管優選在粘接面162的整個表面上形成粘接面162處形成的凹穴和突出部分，但是這些凹穴和突出部分可以至少形成在一部分粘接面162上。例如，凹穴和突出部分可以在粘接面162的整個表面均勻分散地形成，或在粘接面162的內徑側和/或外徑側的外周部分的整個外周上形成。
另外，與第四實施例相似，本實施例的磁編碼器160可應用於輪轂單元軸承，磁體部分161可以連結到構成密封裝置的擋油環，正如第一實施例，或者如後面所述，可以設置在相互平行的兩排內圈軌道之間並且用固定件固定到轉動件上。
另外，根據本實施例的磁編碼器160，連結磁體部分161和擋油環151的方法不同於上述實施例的方法，因此，粘接劑不限於第一實施例的粘接劑，而是可以應用各種粘接劑，磁體部分161和擋油環151的成分能夠根據它們適當地變化。
(第六實施例)接下來，參照圖21，解釋根據本發明第六實施例與磁編碼器成一體的主軸裝置。
主軸裝置200包括構成殼體216內部的轉動件的主軸215，主軸215被滾柱軸承210、210可轉動地支撐，滾柱軸承210、210沿軸向相互平行設置在殼體216和主軸215之間的間隙中。滾柱軸承210由外圈211、內圈212、可滾動地設置在由外圈211和內圈212分隔的類似環狀間隙中的多個滾珠213，以及分別用於沿類似環狀間隙的軸向封閉兩側的開口端部的密封件214、214。主軸215的基礎端部形成為沿軸向從滾柱軸承210突出，其突出端設置有固定件220，用於將磁體部分221固定到主軸215上，磁編碼器222由固定件222和磁體部分221構成。固定件220可以與大致圓柱形的主軸215整體形成，或者可以形成為圓環形的與主軸215分離的元件並且向外安裝到主軸215以固定主軸215。另外，固定件220的外周面向外安裝，以與形成為圓環形的磁體部分221粘接，用於與主軸215的旋轉同步改變其附近的磁場(例如，磁通量密度等)。
另外，參照圖22和圖23，磁體部分221是經過注塑成具有基本上矩形截面的圓環形的塑性磁體，磁體部分221的外周面沿圓周方向等間隔交替(即，多極)地磁化有S極和N極。磁體部分221的內周面設置有粘接到固定件220的外周面的粘接面223，以及用於防止在粘接步驟中塗敷到粘接面223的粘接劑溢出到外面的凹槽224、224。另外，磁體部分221的凹槽224、224分別在其整個外周上、在粘接面223軸向兩端的外周邊緣部分形成為具有基本上梯形截面的圓環形。另外，粘接面形成為處於0.8-5.0μmRa範圍內的適當的表面粗糙度。粘接劑塗敷到粘接面223的凹槽224、224的整個中間部分，固定件220的外周面和粘接面223相互粘接。從而磁體部分221固定到固定件220上，並且與主軸215一起轉動。
另外，磁編碼器222的成分與上述第五實施例的相似。
另外，傳感器227由通過支持件218設置在沿磁編碼器222的直徑方向到外側的延伸部上的殼體216的通孔217支持，並且設置成使設置在其前端的霍爾元件228與磁編碼器222的外周面以小間隙相對。通過用傳感器227檢測磁通量密度變化來檢測主軸215的轉數。
另外，在上述第六實施例中，固定件220和磁體部分221可以通過設置在相互平行設置的滾柱軸承210、210之間而固定到主軸215。另外，本實施例的磁編碼器222可以應用於輪轂單元軸承。
(第七實施例)接下來，參照圖24-36，詳細解釋根據本發明第七實施例與磁編碼器一體的滾柱軸承單元。另外，與根據第三實施例的滾柱軸承單元相同的部分標上相同的標記，對它們的解釋將省略或簡化。
如圖24和圖25所示，包括根據本發明第七實施例的磁編碼器的滾柱軸承單元230包括構成固定圈的外圈41，構成轉動圈的內圈42，構成多個滾動件的滾珠排43，其中多個滾動件在由外圈41和內圈42分隔的圓環形間隙中、沿圓周方向等間隔地設置並且用護圈44可滾動地保持，設置在圓環形間隙的開口端部的密封裝置45，以及用於檢測內圈12的轉數的磁編碼器240。密封裝置45由擋油環242和密封件50構成，密封件50設置在擋油環242軸承的內側並且包括芯金屬51和彈性件52，圓環形間隙的開口端部通過使密封件與擋油環242滑動地接觸而封閉，防止灰塵等外來物質侵入軸承內部，並且防止軸承內部填充的潤滑劑洩漏到軸承外部。
另外，參照圖26-28，磁編碼器240由包括磁體部分241和構成固定件的擋油環242構成。磁體部分241這樣構成，通過將包括磁粉和作為磁粉粘接劑的熱塑性樹脂的磁體材料(適當地包括86-92％(重量百分比)的磁粉)注塑成圓筒形，沿圓周方向交替地磁化N極和S極(即，多極)，在磁體部分241的注塑中，沿厚度方向(軸向)施加磁場，並且磁體241中的磁粉沿軸向取向。因此，磁體部分241具有軸向各向異性並且包括在軸向的兩端面處的一對磁極面。
擋油環242通過整個形成具有L形截面的圓環形的磁體材料而構成、並由凸緣部分244和安裝部分243構成，凸緣部分244是在圓環形間隙處沿徑向從內圈42的一側擴展到外圈41的一側的類似凸緣形，沿軸向延伸的圓筒部分基本上從凸緣部分44內徑側的外周邊緣部分直角彎曲，安裝部分243是通過從圓筒部分的端部向內圈42的一側基本上彎曲180度而沿軸向延伸的圓筒形。另外，凸緣部分244外徑側的外周邊緣部分設置有沿軸向延伸的圓筒形外框245，通過基本上沿與圓筒部分方向相反的方向彎曲直角，另外，外框245的端部沿圓周方向等間隔地設置有多個槽口，多個鎖定爪247形成為沿軸向突出。另外，沿徑向與外框245相對的安裝部分243的端部(在下文中，稱為內框)246沿圓周方向等間隔地設置有多個槽口，多個鎖定爪248形成為沿軸向突出。外框245的內徑由基本等於磁體部分241外徑的直徑構成，內框246的外徑由基本等於磁體部分241的內徑的直徑構成磁體部分241安裝到由凸緣部分244、外框245和內框246分隔的圓筒形的凹穴部分，並且以這樣的狀態受到支撐，即，使該對磁極面的一個磁極面與凸緣部分244(即，支撐部分)緊密接觸的狀態。另外，外框245的鎖定爪247和內框246的鎖定爪248被摺疊以彎曲，從而分別與該對磁極面的另一磁極面的外周邊緣部分接合，並緊固。因此，磁體部分241被擋油環242的鎖定爪247、248和凸緣部分244夾緊，從而磁體部分241和擋油環242機械地連結。
與磁體部分241一體的擋油環242在環形間隙的開口端部固定到內圈42的外周面，以使與鎖定爪247、248接合的磁體部分241的磁極面暴露到軸承外側，並與內圈42一起旋轉。因此，在內圈42轉動一圈的時間周期，磁體部分241附近一點的磁通量密度周期性地變化，峰值的數量與磁體部分241的極數一致。另外，用設置成與磁體部分241的磁極面相對的傳感器47檢測磁通量密度的變化，從而檢測內圈42的轉數。
根據滾柱軸承240，磁體部分241緊固為通過擋油環242的鎖定爪247、248和凸緣部分244夾緊，以機械地連結到擋油環242，因此，能夠容易且穩定地防止磁體部分241脫離，並且能夠提高編碼器240的可靠性。另外，也利用磁體部分241和凸緣部分244之間的粘附力，凸緣部分244和磁體部分241的磁極面的粘附度可以提高，可以提高由擋油環242保持的強度。通過由構成密封裝置的擋油環242構成磁體部分241的固定件，不單獨需要使磁體部分241與內圈42一起轉動的固定件，另外，用磁體材料形成擋油環242，能夠防止磁體部分241的磁性劣化，能夠高精度地檢測內圈42的轉數(轉速)。
另外，儘管根據上述的滾柱軸承240，通過沿各外周方向等間隔地分別提供槽口，具有在圓筒形的外框245和內框246上形成多個鎖定爪247、248的結構，並且摺疊彎曲鎖定爪247、248來緊固，但本實施例不限於此。例如，作為第七實施例的第一改型示例，如圖28和圖29所示，可能構成這樣的結構，其中外框245和內框246由不帶槽口的簡單圓筒形構成，其突出端通過搖擺等的緊固方法塑性變形，以在其整個外周上摺疊到永磁體側。在這種情況下，在外框245和內框246的突出端形成的鎖定部分249、250在其整個外周上與磁體部分241的磁極面的外周邊緣部分接合，並緊固成與凸緣部分244協同夾緊磁體部分241，因此，磁體部分241和擋油環242能夠進一步牢固地機械連接。
另外，還是根據上述滾柱軸承240，在第七實施例的第二改型示例中。構成固定件的擋油環242構造成單一片件，如圖30所示。擋油環242可以由第一擋油環件242a和第二擋油環件242b的分離元件構成，第一擋油環件242a包括凸緣部分244、外框245、鎖定爪247和圓筒部分，第二擋油環件242b包括安裝部分243、內框246和鎖定爪248。因此，由於消除了擋油環242的彎曲部分，可以容易地保證相對於凸緣部分244和磁體部分241的軸的垂直性，其中安裝部分243和圓筒部分是連續的。因此，能夠提高固定件的可模壓性，並且能夠非常準確地檢測內圈42的轉數(轉速)。
另外，作為第七實施例的第三改型示例，如圖31和32所示，代替第二擋油環件242b的鎖定爪248，通過以大致直角預先摺疊彎曲內框246的突出端，形成沿徑向擴展到外側的類似凸緣形的鎖定部分250。在這種情況下，首先，磁體部分241以使其一個磁極面緊密接觸第一擋油環件242a的凸緣部分244的狀態安裝到外框245。此外，外框245的鎖定爪247摺疊彎曲成與磁體部分241的另一磁極面的外徑側的外周邊緣部分接合，以進行緊固。隨後，第二擋油環件242b壓配合到其中，內框246的鎖定部分250與磁體部分241另一磁極面的內徑側的外周邊緣部分接合。因此，鎖定爪247和鎖定部分250緊固成與凸緣部分244協同夾緊磁體部分241，磁體部分241和擋油環242機械地連結。因此，形成鎖定爪248，從而在內框246上不必提供多個槽口，能夠提高第二擋油環件242b的可模壓性。
另外，作為第七實施例的第四改型示例，如圖33所示，通過從第一擋油環件242a的圓筒部分軸向的端部基本上摺疊彎曲直角，可以形成沿徑向擴展到內側的類似凸緣形的止動部分251。在這種情況下，第二擋油環件242b的安裝部分243的軸向長度設定成，使得當鎖定部分250與磁體部分241的磁極面內徑側上的外周邊緣部分接合時，第二擋油環件242b的安裝部分243的突出端與止動部分251接觸。因此，通過防止第二擋油環件242b過度壓配合，能夠防止磁體部分241被破壞。
另外，作為第七實施例的第五改型示例，如圖34所示，可以構造成這樣的結構，其中在第一擋油環件242a的圓筒部分，通過機械加工等形成薄壁的軸向連續到凸緣部分244的端部，圓筒形的臺階部分252設置在其內周面，另外，第二擋油環件242b的安裝部分243由基本上等於臺階部分252外徑的外徑、和基本上等於臺階部分251的徑向寬度的壁厚構成。在這種情況下，第二擋油環件242b的安裝部分243的軸向長度設定為，使得當第二擋油環件242b被壓配合併且鎖定部分250與磁體部分241的磁極面的內徑側的外周邊緣部分接合時，安裝部分243的突出端與臺階部分252接觸。因此，通過防止第二擋油環件242b過度壓配合，能夠防止磁體部分241被毀壞，當附接編碼器240的空間(換言之，外圈241的內徑和內圈42的外徑)受限制時，能夠擴大磁體部分241沿徑向的寬度(面積)。
另外，在第一擋油環件242a的圓筒部分，代替如上所述用機械加工等的薄壁構成沿軸向連接到凸緣部分244的一端部，作為第七實施例的第六改型示例，如圖35所示，臺階部分252可以這樣來形成，即通過形成第一擋油環件242a以通過深拉等提供臺階部分，使得由大直徑構成沿軸向連接到凸緣部分244的端部。
另外，作為第七實施例的第七改型示例，如圖36所示，磁體部分241可以只用第一擋油環件242a保持。即，磁體部分241通過由第一擋油環件242a的凸緣部分244和鎖定爪247來夾緊而保持。因此，固定件由單一件構成，鎖定爪可以只緊固到磁體部分241外徑側的外周邊緣部分，因此，磁體部分241和固定件容易成整體，當附接編碼器240的空間受限制時，能夠進一步擴大磁體部分241徑向的寬度(面積)。優選地，磁體部分241的一個磁極面和凸緣部分244利用粘接劑等連結。
根據上述實施例，通過用擋油環242構成磁體部分241的固定件來構成磁編碼器240，因此，通過密封裝置45和磁編碼器240共享擋油環242，能夠減少滾柱軸承的部件數量。
另外，根據本實施例的磁編碼器240可以通過與圖1所示的輪轂單元軸承整合成一體來使用。另外，構成本實施例的磁編碼器240的擋油環242和磁體部分241的成分可以由上述實施例的成分構成，並且因為其連結方法不同於上述實施例的連結方法，因此，可以適當地相應改變成分。
(第八實施例)接下來，參照圖37-圖40，詳細解釋根據本發明第八實施例、構成包括磁編碼器的車輪軸承的輪轂單元軸承。另外，與根據第一實施例的輪轂單元軸承相同的部分標上相同的標記，對它們的解釋將省略或簡化。
輪轂單元260可轉動地支撐固定到輪轂7a的附接凸緣12的車輪(未示出)。外圈5a的內周面形成有相互平行的兩排外圈軌道10a、10b，另外，輪轂7a的外周面和構成轉動件的內圈件16a形成有分別與外圈軌道10a、10b相對的內圈軌道14a、14b。在外圈軌道10a和內圈軌道14a之間的間隙，以及在外圈軌道10b和內圈軌道14b之間的間隙分別可滾動地設置有用護圈18、18沿圓周方向等間隔地保持的多個滾珠排17a、17a。磁編碼器270設置在滾珠排17a、17a之間的輪轂7a的外周面。
磁編碼器270由磁體部分271和固定件272構成，磁體部分271通過使磁體材料經過注塑成圓筒形而構成，磁體材料包括磁粉和作為磁粉粘接劑的熱塑性樹脂，並適當地包括處於86-92％(重量百分比)範圍的磁粉，並且沿圓周方向交替地磁化有N極和S極(即，多極)，如圖40所示。在磁體部分271的注塑中，沿徑向從其中心施加磁場，磁體部分271中的磁粉沿徑向取向。因此，磁體部分271構成徑向各向異性並且包括在其內周面和外周面的一對磁極面。
固定件272通過將磁性金屬材料形成為圓筒形而構成，其中心部分沿軸向包括安裝部分273，安裝部分273在其內周面安裝到輪轂7a的外周面、並且在其外周面安裝到磁體部分271的內周面。另外，在固定件272軸向兩側的端部沿各圓周方向等間隔地設置有多個槽口，多個鎖定爪274、275形成為沿軸向突出。
磁體部分271從固定件272軸向的一個端部插入，並且在使內徑側的磁極面與安裝部分273的外周面緊密接觸的狀態下，由固定件272附加地支撐。另外，鎖定爪274、275摺疊彎曲成分別與磁體部分271外徑側的磁極面的外周邊緣部分接合，並且進一步緊固。因此，磁體部分271被安裝部分273和固定件272的鎖定爪274、275夾緊，磁體部分271和固定件272機械地連接。
通過將安裝部分273安裝到輪轂7a的外周面，與磁體部分271成一體的固定件272與輪轂7a一起轉動。因此，在輪轂7a旋轉一圈的時間周期，磁體部分271附近一點的磁通量密度周期性地變化，峰值的數量與磁化部分271的極數一致。另外，通過用傳感器28檢測磁通量密度的變化來檢測輪轂7a(或車輪)的轉數，其中傳感器28設置成沿徑向與磁體部分271外周側的磁極面相對。
另外，儘管在上述輪轂單元軸承260中，具有這樣的結構，即通過在固定件272軸向兩側的端部、沿圓周方向等間隔地設置槽口，分別形成多個鎖定爪274、275，並且摺疊彎曲鎖定爪274、275以進行緊固，但是本實施例不限於此。例如，可以構造這樣的結構，其中通過預先沿徑向彎曲一個端部180度到外側，固定件272軸向的一個端部形成為具有基本上類似U形截面的圓環形，磁體部分271軸向的一個端部安裝到圓環形的凹穴部分，從而被附加地支撐，隨後，在固定件272軸向的另一端部上形成的鎖定爪可以摺疊彎曲。因此，被附加地支撐的磁體部分271可以容易地定位。另外，在這種情況下，形成為具有固定件272的大致類似U形截面的圓環形的軸向一端部可以不設置槽口，另外，作為第八實施例的改型示例，如圖41和圖42所示，軸向的另一端部也不設置槽口，其突出端用搖擺等緊固方法逐漸塑性變形，並且可以在其整個外周上摺疊到永磁體的一側。在這種情況下，固定件272軸向兩側的端部在其整個外周上與磁體部分271外徑側的磁極面的外周邊緣部分接合，並且緊固成與安裝部分273協同夾緊磁體部分271，因此，磁體部分271和固定件272能夠進一步牢固地機械連接。
另外，根據本實施例的磁編碼器270的成分與第七實施例的成分相似。
另外，本發明不限於上述實施例，而是可以適當地改進或提高。
儘管根據本實施例，通過將磁體部分附接到擋油環等的固定件來使用磁編碼器，但是本發明還可應用於磁體部分直接附接到轉動件的結構。
儘管根據本實施例，已經解釋了輪轂單元軸承，滾柱軸承單元，與磁編碼器成一體的主軸裝置，但是各個實施例的磁編碼器還可應用於任何輪轂單元軸承，滾柱軸承單元和主軸裝置。另外，本發明的磁編碼器還能夠結合各個實施例的磁編碼器來使用。
(示例)儘管本發明進一步用下面所示的示例來解釋，但是本發明決不限於此。
首先，解釋基於本發明製造的示例1-4的滾柱軸承的結構。用在示例1-4中的滾柱軸承的磁編碼器這樣構成，即，使磁體材料在將擋油環保持在模具中的狀態下經受夾物模壓，在施加軸向磁場的狀態下通過磁場取向磁體材料而使其具有軸向各向異性，隨後，交替地磁化有N極和S極，成為總數是96極的多極。
(示例1)在示例1中，編碼器是PA(聚醯胺)12基的軸向各向異性塑性磁體，其包括體積百分比為75％的鍶鐵素體，其最大能積是2.3MGOe。另外，擋油環由SUS430形成，不進行編碼器和擋油環的高頻焊接。另外，密封唇部分的橡膠材料由包括碳黑、粘土等的NBR(丁腈橡膠)構成。
(示例2)在示例2中，編碼器是PPS基的軸向各向異性的粘接磁體，其包括重量百分比為75％的SmFeN(釤-鐵-氮)，其最大能積是7.2MGOe。另外，擋油環由SUS430形成，不進行編碼器和擋油環的高頻焊接。另外，密封部分的橡膠材料由包括碳黑、硅藻土等的FKM(氟橡膠)構成。
(示例3)在示例3中，編碼器是PA12基的軸向各向異性的粘接磁體，其包括重量百分比為75％的NdFeB(釹-鐵-硼)，其最大能積是11.9MGOe。另外，擋油環由SUS430形成，不進行編碼器和擋油環的高頻焊接。另外，密封部分的橡膠材料由包括碳黑、粘土等的NBR構成。
(示例4)在示例4中，編碼器是PA12基的軸向各向異性塑性磁體，其包括體積百分比為75％的鍶鐵素體，其最大能積是2.3MGOe。另外，擋油環由SUS430形成，並且進行編碼器和擋油環的高頻焊接。另外，在高頻焊接中，矽烷偶聯劑由γ-環氧丙氧丙基三甲氧基矽烷構成，擋油環浸入包括10％(重量百分比)的矽烷偶聯劑的甲醇溶液中，在乾燥後進行編碼器的夾物模壓，此後，通過在200℃加熱30秒的高頻加熱進行焊接。另外，密封部分的橡膠材料由包括碳黑、粘土等的NBR構成。表1示出上述示例1-4的成分。
(表1)


根據示例1-4的滾柱軸承的磁編碼器，當構成等於背景技術的空氣間隙時，能夠增加磁編碼器的極數，並且能夠提高車輪轉數的檢測精度。另外，當構成磁編碼器的極數與背景技術的相同時，能夠擴大空氣間隙，並能夠提高設置傳感器的自由度。另外，根據磁粉的成分，能夠使磁通量密度等於或大於26mT，當磁編碼器和傳感器之間的間隔(空氣間隙)為與背景技術類似的1mm時，磁編碼器能夠被磁化成等於或大於120極的多極。在這種情況下，能夠使單節距誤差等於或小於±2％。
接下來，用下述方法估計粘接力基於不同粘接方法和粘接劑的不同。
(示例5)酚醛樹脂基的粘接劑(由Toyo Kagaku Kenkyusho製造的metalock N-15)塗敷在SUS430板件(寬度40mm，長度100mm，厚度1mm)上，其表面用砂紙進行粗糙化，在室溫下風乾約30分鐘，此後，進行加熱處理，在120℃持續30分鐘。用粘接劑烘焙的SUS430板件放在模具中，通過構成芯進行塑性磁體材料(包括12尼龍基的各向異性塑性磁體成分FEROTOP TP-A27N的鍶鐵素體(由Toda Kogyo製造的含體積百分比為75％的鍶鐵素體))的夾物模壓。順便提及，模壓塑性磁體的尺寸是寬20mm，長30mm，厚3mm，通過注塑而模壓在SUS430板件上的部分的面積，即，連結塑性磁體和SUS430板的面積是200mm2(20mm×10mm)。此後，連結件經過130℃、2小時的加熱處理(二次固化)，以提供示例5的測試件。
(示例6)通過與示例5相似的方法提供示例6的測試件，除了使用的酚醛樹脂基粘接劑是由Toyo Kagaku kenkyusho製造的metalock N-23之外。
(示例7)酚醛樹脂基粘接劑(由Toyo Kagaku Kenkyusho製造的metalock N-15)塗敷在SUS430板件(寬度40mm，長度100mm，厚度1mm)上，其表面用砂紙粗糙化，在室溫中風乾大約30分鐘，此後，進行加熱處理，在120℃持續30分鐘。塑性磁體(包括12尼龍基的各向異性塑性磁體成分FEROTOPTP-A27N的鍶鐵素體(由Toda Kogyo製造的含體積百分比為75％的鍶鐵素體))的測試件(寬20mm，長30mm，厚3mm)通過用粘接劑烘焙的固定夾具等固定到SUS430板件上，以構成200mm2的連結面積，此後，測試件經過130℃、2小時的加熱處理，以提供示例7的測試件。
(示例8)用與示例7相似的方法提供示例8的測試件，除了使用的酚醛樹脂基粘接劑是由Toyo Kagaku Kenkyusho製造的metalock N-23之外。
(示例9)單溶液型環氧樹脂基粘接劑(由日本Henckel製造的LOCTITE Hysol9432NA)塗敷在SUS430板件(寬度40mm，長度100mm，厚度1mm)上，其表面用砂紙粗糙化，塑性磁體(包括由Toda Kogyo製造的12尼龍基的各向異性塑性磁體成分EROTOP TP-A27N的鍶鐵素體(含體積百分比為75％的鍶鐵素體))的測試件(寬20mm，長30mm，厚3mm)用固定夾具等固定到SUS430板件上，以構成200mm2的連結面積，此後，測試件經過120℃、1小時的加熱處理，完全固化粘接件，以提供示例9的測試件。
(示例10)用與示例9相似的方法提供示例10的測試件，除了使用的粘接劑是二溶液型環氧樹脂基粘接劑(由日本Henckel製造的LOCTITE E-20 HP)和不需要加熱處理之外。
考慮示例5-10的6種粘接測試件，用5mm/min的牽引速度對其各2件進行拉伸測試，並估計各種粘接劑的剪切粘接強度(平均值)。試驗結果如下表所示。
(表2)


從表2可知，塑性磁體測試件和SUS430材料板的連結面被模壓粘接的示例5和示例6，與粘接力通過酚醛樹脂基粘接劑的僅二次固化而得以保證的示例7和示例8相比較，或與測試件和SUS材料板利用單溶液型環氧或二溶液型環氧粘接劑簡單粘接的示例9和示例10相比較，保證更高的粘接強度。
接下來，用根據本發明的擋油環構成芯的夾物模壓製造的磁編碼器，考慮用不同表面處理的粘接狀態進行測試。
(示例11)通過化學蝕刻在SUS430表面上形成的草酸鐵膜而形成凹穴和突起。凹穴和突起的算術平均高度Ra變為0.9μm，其最大高度Rz變為4.5μm。另外，包括30％的固態成分(其主要成分由可溶酚醛樹脂構成)的酚醛樹脂基粘接劑(由Toyo Kagaku Kenkyusho製造的metalock N-15)用甲乙酮進一步稀釋三倍，通過浸泡處理塗敷在擋油環的表面上。測試件在室溫下乾燥30分鐘，並在120℃置於脫水器中30分鐘，從而得到半固化狀態。用粘接劑烘焙的SUS430板件放在模具中，從而通過構成芯、從盤澆口的內周邊部分進行塑性磁體材料(由Toda Kogyo製造的包括12尼龍基的各向異性塑性磁性化合物的鍶鐵素體(FEROTOP TP-A27N)(含重量百分比為91％的鍶鐵素體))的夾物模壓。在模壓澆口後立即切斷，形成通過130℃、1小時的二次加熱而完全固化的粘接劑的測試件，以構成示例11的SUS件。
(示例12)
除了SUS430的表面通過噴砂形成凹穴和突起之外，用與示例11相似的方法提供示例12的測試件，使得凹穴和突起的算術平均高度Ra為0.8μm，其最大高度Rz為5.0μm。
下面的表3表示在用鉗子固化後，牽引編碼器的外周邊部分的抓爪部分的結果。
(表3)

從表3明顯看出，儘管通過凹穴和突起處理表面粗糙度幾乎相同，化學蝕刻處理的凹穴和突起構造成凹穴部分的內部增寬(圖4(a)和圖4(b))的形狀，因此，粘接劑由於楔效應牢固地粘接到金屬側。
接下來，如下面的表4所示，利用示例13-15進行熱衝擊測試，其中磁體部分的磁體材料的混合物的成分是變化的。
(表4)


Sr鐵素體用於磁場取向的各向異性Sr鐵素體，FERO TOP FM-201(由Toda Kogyo製造)PA12PA12包括銅基熱穩定劑(數均分子量14000)，UBE尼龍P3014U(由Ube Kosan製造)改性PA12改性PA12(彎曲彈性模量147MPa，熔點154℃)，UBESTA XPA9055X1(由Ube Kosan製造)增塑劑對羥基苯甲酸乙基己基酯(對氧苯甲酸乙基己基酯)，POBO(由API公司製造)矽烷偶聯劑γ-氨基丙基三乙氧基矽烷，A-1100(由Nippon Unicar製造)另外，作為示例13-15的擋油環的表面處理，與上述示例11相似，通過進行Nippon磷酸鹽被膜處理(Nippon Parkerizing)而進行化學噴砂處理。具體地說，通過化學蝕刻在板件表面上形成的草酸鐵膜而形成凹穴和突起，其中板件包括厚度為0.6mm的SUS430。凹穴和突起的算術平均高度Ra是0.2-0.3μm，其最大高度Rz是1.8-3.1μm。
另外，酚醛樹脂基粘接劑(由Toyo Kagaku Kenkyusho製造的metalockN-15)具有30％的固態成分(其主要成分是可溶性酚醛樹脂)，其用甲乙酮進一步稀釋三倍，並通過浸泡處理塗敷在擋油環的表面上。隨後，在使粘接劑在室溫下乾燥30分鐘後，通過使粘接劑留在120℃的脫水器中30分鐘，而使其成為半固化狀態。用粘接劑烘焙的SUS430板件放在模具中，從而通過構成芯、從盤澆口的內周邊部分進行磁體材料的夾物模壓。在模壓後，澆口立即被切除，進而，粘接劑經過150℃、1小時的二次加熱而被完全固化。
此後，通過模壓與擋油環一體設置的單件編碼器部分(內徑66mm，外徑76mm，磁體部分厚度0.9mm)經過熱衝擊測試，重複120℃下30分鐘和-40℃下30分鐘的周期。示例13-15的各10件樣品經過該測試，在每50周期觀察在磁體部分上產生的裂紋。
從表4明顯看出，包括改性PA12樹脂作為粘接劑，材料本身的彎曲量增加，從而提高了抗裂性。
接下來，關於示例14的組成的磁體材料，利用磁場注射模塑機測量存在或不存在磁場的磁性。另外，磁編碼器的形狀由圖2所示的結構構成，尺寸與上述相同。另外，磁化的線圈電流由足夠用於飽和(足夠用於彎曲)的值構成，在冷卻時進行反向退磁，通過油冷型退磁器，退磁進行到磁密度為1mT或更小。此後，材料與96極(NS交替)的磁軛，用1000V、1000μF進行磁化，在轉動測試件的同時，用1mm的空氣間隙測量磁通量密度和節距誤差。其結果如表5所示。
(表5)

從表5的結果可以肯定，在磁場下進行模壓使磁性提高。
接下來，當通過不同的注塑系統製造磁編碼器時，進行有關磁性變化的測試。示例16-19的編碼器在經注塑成圓環形之後沿圓周方向被磁化。另外，用於示例16至示例19的磁編碼器的磁體部分的磁體材料如下所示。
用於測試的磁體材料包括由Toda Kogyo製造的12尼龍基各向異性塑性磁體混合物[FEROTOP TP-A27N](鍶鐵素體體積百分比為75％)(示例16)示例16的編碼器由盤澆口型注射模塑機模壓，並且在模壓時不通過磁場取向。
(示例17)示例17的編碼器由盤澆口型注射模塑機模壓，並且在模壓時通過磁場取向。
(示例18)示例18的編碼器由4點細孔澆口型注射模塑機模壓，並且在模壓時不通過磁場取向。
(示例19)示例19的編碼器通過4點細孔澆口型注射模塑機模壓，並且在模壓時通過磁場取向。
表6表示利用BH示蹤劑測量示例16至示例19的磁編碼器的磁性(最大能量乘積BHmax)的結果。另外，關於示例18和19的測量值，測量在焊接部分的磁性。
(表6)

根據表6，無論存在或不存在磁場取向，經過盤澆口型注塑的編碼器具有比通過4點細孔澆口型的注塑的編碼器更高的磁性。即，根據盤澆口型，通過對準各磁粉容易磁化的軸，能夠達到高取向度，從而，能夠達到良好的磁性。另一方面，關於4點細孔澆口型，在焊接部分，熔化磁體材料的磁粉相互碰撞，容易磁化的軸變為隨機(變為各向同性)，因此，磁性明顯降低。另外，既使當通過4點細孔澆口型的注塑中進行磁場取向時，也難以在焊接處完全取向磁粉，磁性劣於在不進行磁場取向的條件下僅通過盤澆口型注塑來模壓的編碼器的磁性。另外，既使當使用包括稀土基的SmFeN(釤-鐵-氮)等的磁粉的塑性磁體材料時，也有相似的結果。
接下來，為了證實在磁體部分的粘接面上形成凹槽時的效果，進行下列測試。示例20和21的磁體部分包括鍶鐵素體作為磁粉和聚醯胺12作為粘接劑，內徑60mm、外徑70mm、厚度0.9mm的編碼器需要用雙軸擠壓機、由原料顆粒通過注塑而模壓，原料顆粒通過攪拌具有70％體積的磁粉含量的磁體材料而形成。根據模壓條件，加熱樹脂的溫度是270℃，注射時間是1.5秒。
(示例20)示例20的編碼器在其軸向上的一側端面(即，粘接面)的外徑側和內徑側的外周邊緣部分、形成有具有基本上梯形截面的圓環形凹槽。另外，通過使用於注塑的模具起皺，而使粘接面的表面粗糙度為0.8μmRa。
(示例21)示例21的編碼器形成為與示例20的編碼器尺寸相同的尺寸，粘接面沒有形成凹槽。另外，通過常規的模具表面拋光，粘接面的表面粗糙度達到0.4μmRa。
示例20的編碼器在沿粘接面直徑方向的中心部分(即，兩個凹槽的中間部分)的外周上均勻地塗有粘接劑，並且通過施加預定壓力而粘接到附接件。另外，示例21的編碼器也是在與示例20的相同部分塗有相同量的粘接劑，並且通過施加預定壓力而粘接到附接件。根據示例21的編碼器，在內徑側或外徑側，多餘的粘接劑從粘接面溢出到外面。另一方面，根據示例20的編碼器，從粘接面溢出到外面的粘接劑沒有被識別到，另外，也允許粘接劑因毛細現象而跨過凹槽到達粘接面(即，外徑側的外周邊緣部分，沿凹槽徑向鄰近外側設置的平面部分，內徑側的外周邊緣部分中，沿凹槽徑向鄰近內側設置的平面部分)。
(示例22-25)接下來是關於示例22-25的磁編碼器，根據編碼器粘接面的表面粗糙度，來估計編碼器和粘接劑之間的粘接強度。寬度24mm、長度100mm、厚度3mm的測試件由示例20和21的原料顆粒、通過注塑而模壓。用寬度方向和長度方向調整的平面(即，粘接面)的表面粗糙度對於經過使用於注塑的模具皺縮的各個測試件是變化的。丙烯酸基粘接劑(由Henckel公司製造的LOCTITE 648)均勻地塗敷在粘接面上，通過施加預定壓力將測試件粘接到構成附接件的SUS430的平板上。此後，施加垂直於粘接面的拉伸載荷，以5mm/min的牽引速度測量拉伸強度。其結果如表7所示。另外，示例22是用常規模具表面完成的產品，其表面粗糙度是0.4μmRa。
另外，當使示例22的拉伸強度為100時，各個測試件的拉伸強度是相對的數值。圖43表示表7所示結果的曲線圖。
(表7)

根據表7和圖46可知，雖然拉伸強度隨著測試件的表面粗糙度的增加而增加，但是當測試件粘接面的表面粗糙度變得小於0.8μmRa時，拉伸強度迅速減小。因此，優選的是，編碼器粘接面的表面粗糙度等於或大於0.8μmRa。
(示例26-29)接下來，進行有關示例26-29的磁編碼器的保持強度測試。表8表示示例26-29的磁編碼器的構成。示例26-29的磁編碼器的磁體部分在沿其厚度方向施加磁場的狀態、經注塑為圓筒形，使得具有軸向各向異性並且沿圓周方向交替磁化N極和S極，總數為96極。另外，磁體部分和固定件通過第七實施例所示的固定件的結構集成一體。
(表8)


(示例30、31)另外，表9表示示例30和示例31的編碼器的構成。示例30和示例31的編碼器的永磁體在沿徑向施加磁場的狀態、通過注塑而模壓成圓筒形，使得具有徑向各向異性並且沿圓周方向交替磁化N極和S極，總數為96極。另外，磁體部分和固定件通過第七實施例所示的固定件的結構集成一體。
(表9)

在示例26至示例31的任一示例中，在轉動測試中，永磁體與固定件不脫離。另外，根據磁粉的含量，背景技術中大約為20mT的磁通量密度能夠增加到等於或大於26mT。因此，當傳感器的永磁體之間的空氣間隙與背景技術相似、為1mm時，在背景技術中磁化96極多極的永磁體能夠被磁化成等於或大於120極的多極，同時保持每極的磁通量。在這種情況下，能夠使單節距誤差等於或小於±2％。即，根據本發明的磁編碼器，當構成等於背景技術的空氣間隙時，通過增加永磁體的極數，能夠提高車輪轉速的檢測精度。另外，當使磁體的極數等於背景技術的極數時，能夠擴大空氣間隙，從而能夠提高設置傳感器的自由度。
儘管參照具體實施例詳細解釋了本發明，但是很顯然，在不脫離本發明的精神和範圍的條件下，本領域的技術人員能夠得到各種變化或變型。
本申請基於2004年1月22日提交的日本專利申請(日本專利申請No.2004-014033)，2004年1月30日提交的日本專利申請(日本專利申請No.2004-024111)，2004年5月19日提交的日本專利申請(日本專利申請No.2004-148741)，2004年10月1日提交的日本專利申請(日本專利申請No.2004-289967)，其內容在此併入作為參考。
工業適用性本發明提供了具有高磁性和能夠以高精度檢測轉數的高可靠磁編碼器，並且用於檢測滾柱軸承單元、主軸裝置、輪轂單元軸承等中轉動件的轉數。
權利要求
1.一種磁編碼器，包括磁體部分，其基本上是沿圓周方向被磁化成多極的圓環形，其中該磁體部分包括磁性元件和樹脂。
2.如權利要求1所述的磁編碼器，其中所述樹脂是熱塑性樹脂。
3.如權利要求2所述的磁編碼器，其中所述熱塑性樹脂包括至少在分子中具有柔性鏈段的熱塑性樹脂。
4.如權利要求1所述的磁編碼器，還包括固定件，其包括與磁體部分附接的磁性材料，其中磁體部分和固定件用粘接劑連結，所述粘接劑包括酚醛樹脂基和環氧樹脂基中至少之一。
5.如權利要求2-4中任一項所述的磁編碼器，其中磁體部分通過注塑形成。
6.如權利要求5所述的磁編碼器，其中注塑是盤澆口型的注塑。
7.一種軸承，包括固定圈，轉動圈，多個滾動件，其沿圓周方向可滾動地設置在固定圈和轉動圈之間，和根據權利要求1-6中任一項的磁編碼器，其中固定件固定到轉動圈上。
8.如權利要求7所述的軸承，其中軸承是用於車輪的軸承。
全文摘要
提供了一種具有包括磁體和樹脂的磁體部分(27)的高可靠性的磁編碼器(26)，其顯示出較高的磁性，以能夠高精度地檢測旋轉頻率，還提供了一種相關的輪轂單元軸承(2a)。樹脂優選地為熱塑性樹脂，更優選地包括在其分子中具有柔性鏈段的熱塑性樹脂。磁編碼器(26)還安裝有磁性材料的固定件(25)，磁體部分(27)嵌入有磁性材料。磁體部分(27)和固定件(25)用粘接劑連結在一起，粘接劑包括酚醛樹脂基和環氧樹脂基中至少之一。
文檔編號F16C41/00GK1934421SQ20058000909
公開日2007年3月21日 申請日期2005年1月18日 優先權日2004年1月22日
發明者矢部俊一, 村上豪, 相原成明, 高城敏己 申請人:日本精工株式會社