磁性编码器装置以及旋转检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁性编码器装置以及具有该磁性编码器装置的旋转检测装置。
【背景技术】
[0002]磁性编码器装置具有使与磁性传感器面对的多极磁铁旋转且通过磁性传感器对多极磁铁的各磁极N、S的通过进行检测从而检测旋转构件的旋转的结构。作为这种磁性编码器装置，例如，如日本特开2010-249536号公报(专利文献1)所公开的那样，公知装入机动车的车轮用轴承装置，而用于对防抱死制动系统(ABS)中的车轮的转速进行检测的装置。在该磁性编码器装置中，与磁性传感器对置的多极磁铁通过将包含磁性粉与热塑性树脂的磁铁材料注射成形而形成。
[0003]另一方面，例如，如日本特开2009-80058号公报(专利文献2)所公开的那样，作为磁性编码器装置，已知配置多列磁性编码器磁道，根据通过不同磁道检测出的磁信号的相位差，而能够检测出旋转轴的绝对角度(旋转相位)的装置。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2010-249536号公报
[0007]专利文献2:日本特开2009-80058号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]若是专利文献1中记载的那样的用于检测转速的旋转检测装置，则不要求那么高的分辨率，因此仅对检测精度而言，即使是现有的产品精度也不存在实用上的不适。与之相对，在专利文献2中记载的对旋转轴的绝对角度进行检测的旋转检测装置中，与仅对转速进行检测的情况相比要求非常高的分辨率与精度，因此对磁性编码器磁道要求高精度。特别是，基于本发明人的验证，明确了磁性编码器装置的微小的振摆回转会较大程度影响绝对角度的检测精度。磁性编码器磁道一般形成为环状的构件，然而在通过切削等机械加工形成那样的构件的情况下，若欲要满足足以防止振摆回转的要求精度，则会出现加工成本明显高涨的问题。
[0010]另外，像这样对旋转轴的角度进行检测的情况下，若如专利文献1记载的那样使用由树脂以及磁性粉构成的多极磁铁，则当旋转检测装置暴露在较大的温度变化时，存在多极磁铁从成为其基座的构件(通常由与多极磁铁不同的材料形成)剥离，或者在多极磁铁上发生断裂的情况。因该剥离、断裂，会导致多极磁铁与成为基座的构件无法同步旋转而在两者间产生微小的相位偏差，因此存在绝对角度的检测精度大幅度降低的顾虑。
[0011]并且，磁性编码器装置一般具有在磁性编码器磁道的背后配置有磁性体(背磁轭)的结构。在该情况下，若在磁性传感器的传感检测区域内磁性传感器与磁性体之间的距离存在偏差，则会导致在磁性编码器磁道产生的磁力变得不均匀，对绝对角度的检测精度造成负面影响。在磁性体的角部效仿机械部件的通例而设置倒角部等薄壁，然而该薄壁成为产生上述距离的偏差的主要原因，因此需要配置在磁性传感器的传感检测区域外。因此，会导致磁性编码器装置的大型化，进而会导致设计自由度的降低。
[0012]对此，本发明的主要目的在于，提供能够低成本地抑制磁性编码器磁道的振摆回转的磁性编码器装置以及具有该磁性编码器装置的旋转检测装置。
[0013]另外，本发明将防止在温度变化较大的环境下对旋转轴的角度进行检测时的检测精度的降低作为第二目的，将抑制因基座部上设置的薄壁所导致的磁性编码器装置的大型化、设计自由度的降低作为第三目的。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了实现上述目的，本发明涉及一种磁性编码器装置，其具备:旋转构件，其具有用于安装于旋转轴的安装面；以及磁性编码器磁道，其设置于旋转构件，且通过沿周向配置多个磁极而成，磁性编码器磁道上的各个磁极在与磁性传感器面对的区域移动，从而检测旋转的旋转轴的角度，所述磁性编码器装置的特征在于，利用烧结金属形成旋转构件的包含所述安装面的区域，并且至少对所述安装面实施精压。
[0016]利用烧结金属形成旋转构件的包含安装面的区域，通过安装面为实施了精压的面(在通过精压加工后的面上不存在切削痕、研磨痕等机械加工痕)，从而能够以低成本提高安装面的平面度、圆柱度等表面精度。在将旋转轴安装在安装面上的情况下，也能够以高精度的同轴度使磁性编码器装置相对于旋转轴的旋转中心旋转。因此，能够抑制磁性编码器磁道的振摆回转。在该结构中，在磁性编码器磁道上设置分别具有磁极的第一磁道以及第二磁道，从而能够应用游标原理精度良好地检测旋转轴的角度(例如绝对角度)。
[0017]优选为，在旋转构件上设置有在通过磁化形成磁性编码器磁道时进行定位的被定位面，利用烧结金属形成包含所述被定位面的区域，并且对所述被定位面实施精压。由此，能够精度良好地磁化。
[0018]旋转构件设为具有例如:烧结金属制的基座部，其具有用于安装于旋转轴的安装面；以及支承构件，其嵌合固定于基座部，磁性编码器磁道设置于支承构件上。根据该结构，能够提高磁性编码器的配置位置的自由度。在该情况下，优选用于形成磁性编码器磁道的磁化在将支承构件固定于基座部上的状态下进行。在将支承构件向基座部组装时，无法避免支承构件的微小变形，然而若在支承构件的组装后进行磁化，则会以微小变形后的支承构件为基准进行磁化，因此能够避免与支承构件的微小变形相伴的磁性编码器磁道的精度降低。
[0019]另外，旋转构件可以由具有用于安装于旋转轴的安装面的烧结金属制的基座部构成。若采取该结构，则能够实现基于部件数量的减少的低成本化以及磁化精度的提高。在该情况下，优选通过镶嵌基座部后的注射成形而形成成形部，通过对该成形部进行磁化而形成磁性编码器磁道。作为成形部的注射成形材料，可以使用以热塑性树脂与磁性粉作为主要成分的材料。
[0020]在上述的任一结构中，优选在基座部上设置有第一卡合部，并且在成形部上设置有与所述第一卡合部在圆周方向上卡合的第二卡合部，通过第一卡合部与第二卡合部构成止转件。
[0021]根据该结构，基座部的第一卡合部与成形部的第二卡合部在圆周方向上卡合而作为止转件而发挥功能，因此即使在因温度变化导致成形部的一部分从基座部剥离等时，也能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差。因此，能够精度良好地检测旋转构件的角度。
[0022]成形部上的第二卡合部通过将基座部上的第一卡合部作为成型模而成形出，从而能够使第一卡合部与第二卡合部无间隙地密接。因此，能够更可靠地防止基座部与成形部之间的微小的相位偏差。
[0023]若使止转件与磁性传感器对置地配置，则会在止转件的附近产生磁场、磁力线的紊乱，从而导致检测精度的降低。对此，通过将止转件配置在不与磁性传感器对置的区域，能够避免该问题。
[0024]另外，将止转件设于将成形部注射成形时的注射成形材料的流动方向下游侧，特别是比磁性编码器磁道靠流动方向下游侧，能够避免因注射成形材料的流动紊乱而导致止转件周边处的磁性编码器磁道的磁化精度的降低，从而提高检测精度。
[0025]优选为，基座部为圆筒状，在成形部设置有:覆盖基座部的轴向上的一侧的端面的第一板部；覆盖基座部的轴向上的另一侧的端面的第二板部；以及覆盖基座部的外周面的圆筒部，并且使成形部从第一板部经由圆筒部而连续形成至第二板部。
[0026]优选注射成形工序中的浇口设于第一板部的内周面。在该情况下，脱模后的成形品的第一板部的内周面上会形成浇口痕。此时，第一板部处于注射成形材料的流动方向上游侧，第二板部处于注射成形材料的流动方向下游侧。若浇口为盘形浇口，则能够防止在成形部产生融合痕等。在该情况下，浇口痕遍及第一板部的内周面整周地形成。
[0027]在上述的任一结构中，优选利用含有铁的烧结金属形成基座部，在基座部的表面中的至少与成形部接触的区域设置有氧化被膜。
[0028]通常在烧结含有铁粉的压粉体时，铁粉的表面因自身扩散而欲要形成更接近球形的形状。因此，烧结后的铁粒子的表面的微小凹凸消失而形成较为平滑的表面。对此，若在基座部的表面形成氧化被膜，则在氧化被膜的表面会形成微小凹凸而使得比表面积增大，而且分子间力作用于氧化被膜与注射成形材料之间。因此，在基座部与成形部之间能够得到较高的密接力，即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂。因此，能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差，使那样的条件下的旋转构件的角度(例如绝对角度)的检测精度提高。
[0029]另外，氧化被膜具有使烧结组织的表面硬化的性质。因此，通过在基座部的安装面上形成氧化被膜，从而能够使安装面硬化，由此能够抑制摩擦磨损。另外，由于氧化被膜具有绝缘性，因此能够抑制在旋转轴与基座部之间形成局部电池而导致的金属腐蚀，能够提高旋转轴的材料选定的自由度。
[0030]在上述的任一结构中，优选基座部通过对原料粉末进行成形并烧结而形成，并且，原料粉末的平均粒径为60 μ m?100 μ m。
[0031]若由使用了平均粒径60?100 μ m的铁粉的烧结金属来形成基座部，则会使得烧结组织由较粗的粒子形成，因此烧结组织的表面粗糙度变大。另外，烧结后的铁粒子间形成的许多空孔也形成足够的大小。因此，基座部的比表面积变大，注射成形材料进入烧结组织表面的微小凹部、空孔而得到的锚固效果被强化。因此，在基座部与成形部之间能够得到较高的密接力，即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂。由此，能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差，能够使旋转构件的角度(例如绝对角度)的检测精度提尚。
[0032]若铁粉的平均粒径小于60 μ m，则烧结组织的表面平滑化导致比表面积变小，因此基座部与成形部之间的密接力变得不足。另一方面，若铁粉的平均粒径大于100 μπι，则粒子彼此的接触部变少导致基座部的机械强度降低。另外，因面粗糙度Ra变大会产生安装面的精压后的平面度、圆柱度等表面精度降低等问题。
[0033]在该情况下，优选原料粉末以铁粉为主体。若将该铁粉以还原铁粉为主体，则能够进一步增大基座部的比表面积，能够进一步提高基座部与成形部之间的密接力。
[0034]在上述的任一结构中，优选在基座部的表面中的与成形部接触的区域设置有粗面部，所述粗面部的表面粗糙度比安装面的表面粗糙度大。
[0035]像这样设置粗面部，使得成形部的注射成形材料深深地进入粗面部的微小凹部从而产生锚固效果。因此在基座部与成形部之间能够得到较高的密接力，即使在预想较大的温度变化的使用条件下也能够防止成形部的剥离、断裂，从而能够防止基座部与成形部的微小的相位偏差。因此，在较宽的温度范围内能够精度良好地检测旋转构件的角度(例如绝对角度)。
[0036]优选粗面部形成于基座部的表面中的至少与磁性编码器磁道对置的面。通常基座部的与磁性编码器磁道对置的面的面积较大，因此采用该结构，能够有效地提高成形部与基座部之间的密接力。
[0037]不仅安装面，若粗面部也通过精压加工，则仅通过使粗面部以及安装面的精压量不同，便能够对粗面部与安装面的表面粗糙度设置差量。为了将粗面部与安装面的表面粗糙度设为上述的大小关系，需要使安装面的精压量大于粗面部的精压量，而在该情况下安装面的压缩率高于粗面部，因此安装面成为高精度的硬质面。因此，能够进一步提高磁性编码器装置相对于旋转构件的安装精度。另外，通过提高注射成形时的基座部的定位精度能够提高成形部的成形精度，也能够使磁性编码器磁道的磁化精度提高。
[0038]在像这样通过精压加工粗面部以及安装面的情况下，优选安装面的表面粗糙度为粗面部的表面粗糙度的10?50%的范围。作为具体的数值的例子，可以将安装面的表面粗糙度设为3.2ymRa以下，将粗面部的表面粗糙度设为6.3 ymRa?12.5ymRa的范围。
[0039]在上述的任一结构中，优选为，基座部的外周面以及端面中的任一方与磁性传感器对置，在基座部的所述外周面与端面之间设置有薄壁部，薄壁部与所述外周面的边界为第一边界部，薄壁部与所述端面的边界为第二边界部，连结所述第一边界部与所述第二边界部而得到的线的相对于磁性传感器的传感检测方向的倾斜角Θ设为Θ <45°。
[0040]为了使磁化后的磁性编码器磁道所产生的磁力均匀，需要使磁性传感器的传感检测区域处的磁性传感器距磁性体的表面的距离恒定。成形部的磁化面中的、该距离恒定的区域成为磁化时的有效宽度。若使基座部的外周面以及端面中的任一方与磁性传感器对置，在基座部的外周面与端面之间设置薄壁部，将薄壁部的相对于磁性传感器的传感检测方向的倾斜角设为Θ <45°，则能够使磁化面的有效宽度大于现有品的有效宽度。因此，不增大磁性编码器装置的尺寸便能够强化磁性编码器磁道的磁力，提高磁化精度。另外，能够使磁性传感器的检测元件的间隔富余，提高磁性传感器的选定自由度。而且，能够使磁性编码器装置轻量化从而降低旋转时的惯性力矩，能够实现检测精度的进一步的提高。
[0041]可以通过倒角部构成薄壁部，或者薄壁部构成为具有倒角部和与倒角部相邻的平坦面。
[0042]若是包括以上说明的磁性编码器装置、安装有基座部的旋转轴、与磁性编码器磁道对置的磁性传感器的旋转检测装置，则即使在预想较大的温度变化的状况下，也能够精度良好地检测旋转轴的角度。
[0043]在该旋转检测装置中，通过将磁性编码器装置的薄壁部配置在磁性传感器的传感检测区域外，能够使磁性传感器的传感检测区域内的成形部的厚度均匀，能够使磁性编码器磁道所产生的磁力均匀化从而提高磁性传感器的检测精度。
[0044]发明效果
[0045]根据本发明，由于能够防止磁性编码器磁道的振摆回转，因此能够高精度地检测旋转轴的绝对角度。
[0046]另外，通过采用设置止转件、形成氧化被膜、确定平均粒径的范围、设置粗面部这些手段中的任一个或者将二以上组合，从而能够使成形部的剥离、断裂不易产生。因此，即使在温度变化