CN1021663C - 带有转速传感器的减摩轴承组件 - Google Patents

带有转速传感器的减摩轴承组件 Download PDF

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Abstract

一种减摩轴承组件包括一个固定的外环和一个可转动的内环，以及两环之间的两排环形布置的滚动元件。一传感器组件安装在外环内，以便使一传感器置于两环和两排滚动元件之间，并且编码器安装在内环上，位于两排滚动元件之间。本发明包括多种传感器组件和编码器的结构。

Description

本发明涉及一种减摩轴承组件，它具有产生输出信号的转速传感***，本发明特别涉及一种供旋转轴用的减摩轴承组件的转速传感器，轴的转速可以通过一个利用转速信号作为基本输入的反馈***进行控制。本发明特别适用于汽车车轮的轴承，以便将一转速信号提供到，例如，防包死的制动***或牵引控制***中。
制造这样一种轴承是汽车工业的一个目标，即：这种轴承能使转速传感器和相应的编码器，以及任何滚动元件免受环境影响，例如，免受水、灰尘和道路上的碎石的影响。能够有效地防止环境影响的一种方法是在两排环形布置的滚动元件之间设置编码器，然后设置传感器组件，以便使传感器组件对准编码器。
能防止环境影响的现有技术的一个实例是由Heinz    Leiber等人在1974年2月19日获得的名为“转速传感装置”的美国专利3，793，545号。他们描述了一种连接壳体（7），它被拧在一驱动桥壳体（1）中，以便与压在驱动轴（2）上的旋转环（3）相互对准，特别见该文的图3。
现有技术的另外一个实例是由Satoshi    Kadckawa在1988年10月18日获得的名为“轴承组件”的美国专利4，778，286号。在其图1中，Kadokawa描述了一种具有脉冲齿轮（50）的轴承组件，齿轮设在由环形部件（16）和壳体（14）的轴肩端面所限定的环形间隙中。一传感器（60）插在一通孔内。
现有技术的主要问题之一是，以这种方式设置的编码器必需要承 受相当大的轴向负载。因此，编码器必需用高强度材料制造，以便能承受这些力，通过使用由较软的材料，例如嵌有磁化颗粒的合成树脂环，所制造的编码器，轴承组件的总成本就可以减小到最低限度。
本发明的轴承组件所提供的编码器的结构和布置有助于使用那些低成本的编码器材料。此外，本发明的轴承组件还包括一些用于将传感器组件安装在外环上的改进装置。
简单地说，本发明的轴承组件包括一固定环和一转动环，以及在两环之间的两排滚动元件。一编码器被安装在转动环上，使得能够将作用在编码器上的力减至最小。一传感器组件被安装在固定环内，以防编码器、传感器组件和滚动元件受环境影响。此外，传感器组件被设计成容易拆下的形式，以便于维修和更换。
参照下面的详细描述和附图，可以更好地理解本发明。
图1是轴承组件的剖视图，该组件具有一传感器组件和一安装在内环上并位于两排滚动元件之间的编码器。编码器安装在与内环压入配合的O型环上。
图2是类似于图1的轴承组件的剖视图，不同的是安装编码器的内环部分是凹入的，以便安装用于限制编码器轴向移动的装置。
图3是类似于图2的轴承组件的剖视图，不同的是它的内环具有一个凸起部分，该部分具有一限制编码器轴向移动的台肩。
图4几乎与图3相同，不同的是它的编码器是与传感器轴向间隔开的，而不是径向隔开的。
图5是类似于图3的轴承组件的剖视图，不同的是编码器安装在与内环压力配合的安装环上。
图6是类似于图1的轴承组件的剖视图，不同的是传感器组件以 其独特的方式被安装在外环上。
图7与图6相同，但有一点不同，它的编码器和传感器是轴向隔开的，而不是径向隔开的。
图8是类似于图6的轴承组件的剖视图，不同的是传感器组件以另一种方式安装在外环上。
图9是图8所示的传感器组件、套管和垫圈的零件分解图。
图10是类似于图6的轴承组件的剖视图，不同的是传感器组件以另一种方式安装在外环上。
图11是图10所示的传感器组件和C型环的透视图。
图12是一轴承组件的剖视图，表示了一种改进的传感器组件的安装结构。
图13是图12所示的传感器组件的透视图。
图14是一轴承组件的剖视图，表示了用于将传感器组件安装在外环上的另一种改进的装置。
图15是轴承组件的剖视图，它具有另一种改进的安装传感器组件的装置，该装置在穿过外环的孔内有沉孔。
图16是与图15相同的剖视图，所不同的是沉孔设在外环的内部，而图15所示的沉孔是设在靠近外环的内表面处。
图17以独特的方式安装其传感器组件的轴承组件的剖视图。
图18是沿图17中18-18剖线的相同轴承的轴向视图，表示了传感器组件在外环中的横向安装。
在各个附图中，相似的部件由相似的标号表示。
图1所示的轴承组件12包括一个外环20，它相对于安装轴承组件的可旋转轴（没画出）是固定的;还包括一个安装在可旋转轴上 的，并相对外环20是可旋转的内环30;两排环形设置的滚动元件40;一传感器组件50;一编码器60;一O型环62;两个密封装置70和72;以及用于每排滚动元件40的保持架或定位圈46。内环30有一个第一部件32和一个第二部件34。这种双结构有利于将滚珠40安装在环20和30之间。第一部件32具有一在其外表面上的第一内座圈42。第二部件34具有一第一轴向部分35、一第二轴向部分37，一个在轴向部分35和37连接处形成的第一台肩36和一个在轴向部分37的外表面上的第二内座圈44。
编码器60安装在与内环30的第二轴向部分37压力配合的O型环62上。这可使编码器的尺寸公差适当地放宽，因为O型环是弹性的，因而O型环可在较宽的范围上补偿编码器60的尺寸。O型环62还可以限制编码器的轴向移动，这样就可确保编码器与传感器组件轴向对齐。密封装置70和72使编码器60、传感器组件50和滚动元件40免受环境影响，并且密封装置能有效地使润滑脂靠近滚动元件，以便实现更好的润滑。
参见图2，轴承组件112与图1中的轴承组件12是非常相似的，唯一不同的是，编码器160安装在内环130上。内环130的第二部件134的第二轴向部分137有一锥形的凹进区164，凹进区使内环中第一部件132的轴向端部的一个部分133外露出来，第一部件132的这个部分133径向向外延伸，超过锥形区164的外表面。编码器160可靠在这个外侧部分133的轴向端面上，或编码器160可靠在与外侧部分133的轴向端并置的支承环166上。这样，编码器160的轴向移动借助于支承环166和外侧部分133，或仅由外侧部分133加以限制。应当注意到，由于 编码器可在锥形区164上滑动，编码器的尺寸偏差可以相当容易地得到补偿。因此，锥形区164使编码器160可采用较宽的公差范围来制造。
参见图3和图4，轴承组件212和213类似于图1中的轴承组件12，不同的是它的内环230有一附加部分-第三轴向部分239，在轴向部分237和239的连接处形成第二台肩238。编码器260和261直接安装在内环230的第二轴向部分237上，并由第二台肩238限制其轴向移动。在图3中，编码器260和传感器组件250是径向隔开的，而在图4中，编码器261和传感器组件251是轴向隔开的。
现在来看图5，轴承组件312非常类似于图3中的轴承组件212。组件212和312之间唯一不同的是，图5中的编码器360固定在一环状的安装环368上，环368具有一C形截面并与内环330的第二轴向部分337压力配合安装。环368紧靠着第二台肩338，由此限制了编码器360的轴向移动。此外，环368可以用弹性材料制造，因而使编码器360可以采用较宽的直径公差来制造。
参见图6和图7，轴承组件412和413表示了一种在外环420上安装传感器组件450和451的改进装置。径向孔421穿过外环420。每一传感器组件450和451都包括一主体部分452，一端部454和一传感器或检测器456。一信号输出导线480连接到传感器组件450和451上，并且，主体部分452有两个环形槽453和457，在槽453和457中分别安装两个密封环455和459。主体部分452插在孔421内，并借助于支 撑环458保持在适当的位置上，环458有一个孔，主体部分452固定在该孔内。与图3和图4一样，图6和图7之间主要不同之处是，在图6中的传感器组件450与编码器460是径向隔开的，而在图7中的传感器组件451与编码器461是轴向隔开的。
参见图8和图9，类似于图6中轴承组件412的轴承组件512有一传感器组件550，组件550包括一主体552，一连接有信号输出导线580的端部554和一传感器或检测器556。主体部分554***穿过外环520的径向孔521内。孔521在其径向外端有一沉孔523。一套管522采用压入配合的方式安装在沉孔523内，以便为传感器组件550提供一支座。套管522有一开口端524和一封闭端526。开口端524位于沉孔523的内侧。封闭端526有一孔525，孔525有一些自该孔525沿径向向外延伸的花键槽527。孔525具有相应的尺寸，以便容纳传感器组件的主体部分554，而主体部分554有沿其径向向外凸出的花键558。在主体部分554***孔525之前，先将它转动，以便键558能与键槽527对齐。然后将键***键槽，转动主体部分554，使键与键槽错位，由此，将传感器组件550锁在孔521和套管522内。一曲面形垫圈528设在沉孔523的内端，以便在传感器组件被锁在套管522内时，使键558向下压在垫圈上。垫圈528将一个作用力施加在键上，以确保传感器组件在套管内的可靠固定。
图10和图11表示的一种轴承组件612有点类似于图6中表示的轴承组件412。轴承组件612描述了将传感器安装在外环上的另一种方式。传感器组件650插在一径向孔621内，组件65 0包括一主体部分652、一端部654和一传感器656。端部654有一个接纳C形环657的鞍形部分655。C形环夹在外环620的外表面上。从图10中可更清楚地看到，端部654有一个与外环620的外表面曲线完全吻合的弧形内表面，以使端部654与外表面贴合平接。在孔621外端附近的一个密封圈658密封在端部654内表面上的环形槽659内，以使传感器、编码器和滚动元件免受环境的影响。
参见图12和图13，轴承组件712类似于图8所示的轴承组件512。外环720上的一径向孔721在其内侧有一沉孔723。传感器组件750有一主体部分752，一个传感器756和一个具有轴向延伸部分755的端部754，该延伸部分755用来将组件750从孔721中撬出来，以便维修或更换组件。主体部分752在其外表面上开有一些径向排列的细长槽753，而且，一些片簧758被压挤并***进长槽内，如图13所清楚表示的。当传感器组件750***孔721内时，片簧758压着沉孔723的侧面，以便使传感器756相对于编码器760正确定位。将延伸部分755自外环720径向向外撬动，片簧可被完全压入槽753内，这样，传感器组件的主体部分752就可以从径向孔721中抽出。
参见图14，轴承组件812几乎与图6中的轴承组件412完全相同。不同的是传感器组件850的L形端部854有一径向部分856和一轴向部分858。一穿过轴向部分858的径向孔857具有相应的尺寸，以便安装一紧固件859，例如一个螺栓。紧固件将端部854固定在外环820上。在图14所示的实施例中，螺拴859连接在从外环820径向向外凸出的凸缘822上。然而，根 据需要，轴向部分858可以固定在外环的任何适当部位上。
在图15和图16中，轴承组件912和913也类似于图6中的轴承组件412。主要不同之处在于，里面的密封环957被分别置于径向孔921或925的沉孔923或927内。在图15中，沉孔设置在孔921的最里端，而在图16中，沉孔设置在外环922的内部，即径向孔925的最里端与最外端之间。里面的密封环957用来将传感器组件固定在外环孔内。
最后，参见图17和18，轴承组件1012具有一种安装传感器组件1050的独特方式。传感器组件安装在外环1020的一个非径向的孔内。传感器1056与编码器1060对齐，并且两个密封环1055用来密封编码器、传感器和滚动元件。密封环设置在传感器组件主体部分1052上的环形槽1053内。主体部分插在一个非径向孔1021内，孔1021穿过外环1020的两个部分，如图18所示。

Claims (18)

1、一种安装在一可转动轴上的减摩轴承组件，它包括：
一个相对于所说轴为固定的外环，所说外环具有一内表面和一外表面；
一个相对于所说外环为可转动的内环，所说内环固定在该轴上；
在所说内环和外环之间的两排环形设置的滚动元件；
一个设置在内环上，在所说两排滚动元件之间的编码器；
一个传感器组件，它具有一个与所说编码器对齐的传感器，用来提供与所说轴的旋转速度成比例的输出信号；其特征在于还包括：
用来将所说传感器组件安装在所说外环内的装置。
2、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说编码器与传感器是径向隔开的。
3、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说编码器与传感器是轴向隔开的。
4、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说内环具有一第一部件和一第二部件，
所说第一部件具有一第一内座圈，
所说第二部件具有一第一轴向部分，一第二轴向部分，一个在所说第一和第二轴向部分连接处形成的第一台肩，和一个在所说第二部件的第二轴向部分上的第二内座圈。
所说第一部件设置在所说第二部件的径向外侧，并且与所说第二部件的第一轴向部分相接触，所说第一部件轴向紧靠着所说第二部件的第一台肩，并且
所说编码器设置在所说第二部件的第二轴向部分上。
5、如权利要求4的轴承组件，其特征在于，一O型环围绕着所说第二轴向部分设置，所说编码器安装在所说O型环上。
6、如权利要求4的轴承组件，其特征在于，所说第二部件的第二轴向部分有一个凹进区，所说凹进区与所说第一台肩相交，以便使所说内环的第一部件有一个比所说第一台肩高的一个径向向外凸出的外侧部分，所说第一部件的外侧部分有一个轴向端表面，所说编码器就靠在该端表面上，以便使所说传感器和编码器保持对齐。
7、如权利要求6的轴承组件，其特征在于，在所说编码器和第一部件的外侧部分之间有一支承环。
8、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说内环具有一第一部件和一第二部件，
所说第一部件具有一第一内座圈，
所说第二部件具有一第一轴向部分，一第二轴向部分，一第三轴向部分，一个在所说第一和第一轴向部分的连接处形成的第一台肩，一个在所说第二和第三轴向部分连接处形成的第二台肩，和一个设置在所说第二部件的第三轴向部分上的第二内座圈，
所说第一部件设置在所说第二部件径向外侧，并且与所说第二部件的第一轴向部分相接触，所说第一部件在轴向紧靠着所说第二部件的第一台肩，并且
所说编码器安装在所说第二部件的第二轴向部分上，所说编码器轴向靠着所说第二台肩，以便限制所说编码器的轴向移动，由此保持所说编码器和传感器之间的轴向对齐。
9、如权利要求8的轴承组件，其特征在于，所说编码器借助于一个环状的安装环安装在所说第二部件的第二轴向部分上，所说安装环与所说内环的第二部件的第二台肩轴向并置。
10、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说用于将传感器组件安装在所说外环内的装置包括一个穿过外环的径向孔，所说传感器组件插在所说孔内，并由一个安装在所说外环的外表面上的环状固定环保持就位。
11、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说用于将传感器组件安装在所说外环内的装置包括：
一个穿过所说外环的径向孔，所说孔有一个外端和一个内端，还具有一个在所说外端内的沉孔，并且所说沉孔有一个内端和一个外端;一个传感器组件还包括一个主体部分和一个直径比所说主体的直径大的端部，所说主体部分具有沿其径向向外延伸的花键;
一个与所说沉孔压力配合的杯形套管，所说套管有一开口端和一封闭端，所说封闭端有一个容纳所说传感器组件主体部分的通孔，所说孔有容纳在所说传感器组件主体上的每一个键的键槽，所说套管的封闭端从外环的外表面径向向外伸出，并且所说套管的开口端与所说沉孔的内端压力配合;并且
在所说沉孔的内端，一曲面形垫圈设在所说套管内，当所说主体部分***所说的孔和套管内时，垫圈将一个作用力施加在传感器组件的键上，并且当所说键穿过所说键槽并转动时，所说组件被固定在适当的位置上。
12、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说用于将传感器组件安装在外环内的装置包括一个穿过所说外环的径向孔，所说传感器组件插在所说孔内，并且由一个与所说外环的外表面紧密配合的固定部件保持在适当的位置，所说固定部件有一个轴向延伸的鞍形部分，该鞍形部分与一个容易拆下的夹在所说外环的外表面上的C形环相配合。
13、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说用于将传感器组件安装在外环内的装置包括一个穿过所说外环的径向孔，所说孔在其内端有一个沉孔，所说传感器组件还包括一个端部和一个具有外表面的主体部分，所说主体部分在所说外表面上具有多个细长的垂直槽，在所说的每一个槽内装有一个片簧，所说片簧在所说沉孔内产生一压力配合，并且所说传感器组件的端部有一个轴向延伸部分，用于将传感器组件从所说的孔中撬出。
14、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说用来将所说传感器组件安装在外环内的装置包括一个穿过外环的径向孔，传感器组件插在所说孔内，所说传感器还包括一个主体部分和一个具有轴向部分及径向部分的L形端部，所说轴向部分具有一个供紧固件穿过的孔，以便将所说端部固定在所说外环上。
15、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说用来将所说传感器组件安装在外环内的装置包括一个穿过所说外环的径向孔，所说孔具有一个内端和一个外端，并且所说孔具有一个沉孔，所说传感器组件插在所说孔内，所说传感器组件还包括一个主体部分，所说主体部分具有多个与其压力配合的O型环，所说O型环中至少一个用来密封，以免除环境对所说传感器、编码器和滚动元件的影响，并且所说O型环中至少一个在所说沉孔内产生一压力配合，以便使所说传感器组件固定在适当位置并与所说编码器对齐。
16、如权利要求15的轴承组件，其特征在于，所说沉孔设在所说孔的内端和外端之间。
17、如权利要求15的轴承组件，其特征在于，所说沉孔设在所说孔的内端。
18、如权利要求1的轴承组件，其特征在于，所说传感器组件安装在一个穿过所说外环的非径向孔内，所说传感器组件与所说编码器轴向对齐，并径向隔开。
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