CN111148914A - 包括内环、外环及传感器的轴承及包括此种轴承的*** - Google Patents

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CN111148914A CN201780095362.5A CN201780095362A CN111148914A CN 111148914 A CN111148914 A CN 111148914A CN 201780095362 A CN201780095362 A CN 201780095362A CN 111148914 A CN111148914 A CN 111148914A
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Abstract

本发明涉及一种轴承，所述轴承包括：内环(2)；可相对于所述内环(2)旋转的外环(4)；传感器(6)，该传感器用于检测对应于所述外环(4)相对于所述内环(2)的旋转的测量变量，其中所述传感器(6)包括定子(6.1)和转子(6.2)。为了提供具有更紧凑的设计的轴承，所述传感器(6)被构建成感应传感器(6)，所述定子抗扭矩地连接至所述内环并且所述转子抗扭矩地连接至所述外环，或者所述定子(6.1)抗扭矩地连接至所述外环(4)并且所述转子(6.2)抗扭矩地连接至所述内环(2)。此外，本发明涉及一种***，所述***包括：抗扭矩部件；可相对于所述抗扭矩部件旋转的旋转部件；以及包括内环(2)和外环(4)的轴承。

Description

包括内环、外环及传感器的轴承及包括此种轴承的***
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的轴承以及根据权利要求12的前序部分的***。
背景技术
这样的轴承和***在不同的实施例中为已知的。
从EP 2 644 921 A1已知一种***，所述***包括抗扭矩部件、可相对于所述抗扭矩部件旋转的旋转部件以及包括内环和外环的轴承，其中所述外环抗扭矩地连接至所述抗扭矩部件，并且所述内环抗扭矩地连接至所述旋转部件。该已知***的所述轴承包括：所述内环；可相对于所述内环旋转的所述外环；传感器，该传感器用于检测对应于所述外环的相对于所述内环的旋转的测量变量，其中所述传感器包括定子和转子。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有更紧凑的设计的***和轴承。
通过根据权利要求1的轴承以及根据权利要求12的***来实现该目的，其中所述传感器被构建成感应传感器，并且所述定子抗扭矩地连接至所述内环并且所述转子抗扭矩地连接至所述外环，或者所述定子抗扭矩地连接至所述外环并且所述转子抗扭矩地连接至所述内环。
根据本发明所述的轴承和***的主要优点在于，所述轴承和所述***的更紧凑的设计为可能的。由于将所述定子抗扭矩地连接至所述内环并且将所述转子抗扭矩地连接至所述外环，或者将所述定子抗扭矩地连接至所述外环并且将所述转子抗扭矩地连接至所述内环，本发明的设计可以具有比已知的设计更大的完整性。此外，改进本发明的轴承和本发明的***的操纵和制造。
基本上，所述感应传感器可以为任何有用的且适用的类型、材料、尺寸以及布置。所述感应传感器可以为增量式感应传感器，例如增量式角度传感器，以便检测轴的旋转速度或计算轴的旋转次数。有利地，所述感应传感器被构建成绝对感应传感器。这样，不仅可以测量轴或类似物件的旋转速度或旋转次数，而且可以测量所述内环相对于所述轴承的所述外环的特定位置。此外，在所述感应传感器为绝对感应传感器的情况下，可以测量所述内环相对于所述轴承的所述外环的特定位置，而无需甚至使所述内环相对于所述外环旋转。在使用绝对感应传感器的情况下，对测量变量的高分辨率测量也是可能的。
根据本发明所述的轴承的另一个有利的发展是，所述内环和所述外环形成用于相对于所述外环支承所述内环的支承区域以及用于支撑所述感应传感器的传感器区域，其中所述传感器区域的空间尺寸由所述内环和所述外环限定。因此，构建明确地限定的区域，所述区域用于在一侧上相对于所述外环支承所述内环以及在另一侧上支撑所述感应传感器。因此，两个区域(所述支承区域和所述传感器区域)都可以被设计用于特定用途。
前述实施例的有利的发展是，所述传感器区域和所述感应传感器被构建和布置成使得所述感应传感器的所述定子和所述转子被完全地接收于所述传感器区域中。这样，进一步改进所述感应传感器以及所述轴承的操纵和制造。
根据本发明所述的轴承的另一个有利的发展是，所述内环和所述外环相对于所述轴承的中心轴线径向地布置，并且所述感应传感器的所述定子和所述转子的对应于彼此的电磁联接元件大致上垂直于所述轴承的所述中心轴线布置。因此，本发明的轴承在一侧上非常紧凑，并且在另一侧上存在用于所述感应传感器的所述定子和所述转子的足够的空间。
根据本发明所述的轴承的另一个有利的发展是，在所述定子与抗扭矩地连接至所述定子的所述内环或所述外环之间布置有间隔件。因此，取决于所述定子是连接至所述内环还是连接至所述外环，所述间隔件布置于所述定子与所述内环之间，或者布置于所述定子与所述外环之间。这样，很容易在所述感应传感器的所述定子与所述转子之间建立正确的距离。
通常，根据前述实施例的所述间隔件可以为任何有用的且适用的类型、设计、材料、尺寸以及布置。有利地，所述间隔件被构建成环，因为环为标准单元并且可用许多不同的设计和材料获得。
与前述实施例相反，根据本发明所述的包括间隔件的轴承的另一个有利实施例为，所述定子包括支撑件、电子器件以及铸制化合物，其中所述电子器件由所述支撑件支撑并且至少部分地由所述铸制化合物覆盖，并且所述间隔件被构建成套筒，所述套筒用于形成用于所述铸制化合物的限定区域，所述铸制化合物用于至少部分地密封所述电子器件。因此，所述间隔件不仅用于在所述感应传感器的所述定子与所述转子之间形成限定的距离，而且用于支撑以铸制所述铸制化合物。
根据本发明所述的轴承的另一个有利的发展是，所述定子包括支撑件、电子器件以及铸制化合物，其中所述电子器件由所述支撑件支撑并且至少部分地由所述铸制化合物覆盖，并且所述支撑件包括用于形成用于所述铸制化合物的限定区域的轴环。类似于前述实施例，具有所述轴环的所述支撑件支撑以铸制用于至少部分地密封所述电子器件的所述铸制化合物。
根据本发明所述的轴承的另一个有利的发展是，所述轴承包括密封件，所述密封件被构建和布置成使得所述感应传感器被相对于所述轴承的环境密封。因此，所述感应传感器被相对于所述轴承的环境完全地密封。
与之前所提到的轴承的有利的发展类似，根据本发明所述的***的有利的发展是，所述***包括密封件，所述密封件被构建和布置成使得所述感应传感器被相对于所述轴承的环境密封。
根据本发明所述的轴承的特别有利的发展是，所述轴承包括电磁元件，所述电磁元件被构建和布置成使得为所述感应传感器形成限定的电磁环境。这样，可以更容易处理所述感应传感器的受所述环境影响的电磁参数。
与之前所提到的轴承的有利的发展类似，根据本发明所述的***的有利的发展是，所述***包括电磁元件，所述电磁元件被构建和布置成使得为所述感应传感器形成限定的电磁环境。
附图说明
附图为根据本发明的轴承和***的示意图，其中仅仅示出理解本发明所必需的细节。
它由以下图示出：
图1以分解图示出根据本发明的轴承和***的第一实施例，
图2以剖视图示出轴承和***的所述第一实施例，
图3以分解图示出根据本发明的轴承和***的第二实施例，以及
图4以剖视图示出轴承和***的所述第二实施例。
具体实施方式
图1显示根据本发明的轴承和***的第一实施例，所述轴承和***包括：内环2；可相对于内环2旋转的外环4；感应传感器6，该感应传感器用于检测对应于外环4的相对于内环2的旋转的测量变量，其中感应传感器6包括定子6.1和转子6.2。感应传感器6被构建成用于测量内环2相对于轴承的外环4的角度位置的绝对感应传感器6。因此，内环2的相对于外环4的所述位置为对应于外环4的相对于内环2的旋转的所述测量变量。
所述轴承被构建成球轴承，并且通过内环2连接至旋转轴并且通过外环4连接至壳体。未显示所述壳体以及可相对于所述壳体相对旋转的所述轴。前述构件(即轴承、壳体以及轴)为根据本发明的***的部件，所述***包括：抗扭矩部件(即所述壳体)；可相对于所述抗扭矩部件旋转的旋转部件(即所述轴)；以及包括内环2和外环4的所述轴承，其中外环4抗扭矩地连接至所述抗扭矩部件并且内环2抗扭矩地连接至所述旋转部件。
感应传感器6的定子6.1包括支撑件6.1.1、电子器件6.1.2以及铸制化合物6.1.3，其中电子器件6.1.2由支撑件6.1.1支撑并且至少部分地由铸制化合物6.1.3覆盖。定子6.1的电子器件6.1.2包括本领域技术人员已知的用于与转子6.2电磁联接的电磁联接元件，例如布置于电子器件6.1.2的印刷电路板6.1.2.1的表面上的发射器轨道和接收器轨道。未显示定子6.1的电磁联接元件。为了更容易地铸制定子6.1的铸制化合物6.1.3，定子6.1的支撑件6.1.1包括用于形成用于铸制化合物6.1.3的限定区域的轴环6.1.1.1。定子6.1抗扭矩地连接至轴承的外环4，而转子6.2抗扭矩地连接至轴承的内环2。
与将感应传感器6的定子6.1连接至所述可旋转的内环2、因此连接至所述旋转部件(即所述轴)相比，将感应传感器6的定子6.1连接至抗扭矩外环4、因此连接至所述抗扭矩部件(即所述壳体)为有利的，因为容易经由电线来设计定子6.1的电子器件6.1.2的电子连接。为了在感应传感器6的定子6.1与转子6.2之间保持限定的空间，轴承还包括间隔件8。间隔件8被构建成环8并且由塑料材料制成，以便不影响感应传感器6的定子6.1与转子6.2之间的电磁联接。
在图2中，以组装状态显示根据第一实施例的轴承。从图2可以清楚地看到的是，内环2和外环4形成用于相对于外环4支承内环2的支承区域10以及用于支撑感应传感器6的传感器区域12，其中传感器区域12的空间尺寸由轴承的内环2和外环4限定。内环2和外环4分别被构建成单个部件并且相对于所述轴承的中心轴线14径向地布置。为了形成支承区域10和传感器区域12，与例如球轴承的标准轴承相比，内环2和外环4平行于所述轴承的中心轴线14延伸。所述轴承的支承区域10和传感器区域12通过内环2的肩部2.1和外环4的肩部4.1分开。
间隔件8紧邻所述轴承的外环4的肩部4.1定位，以便在肩部4.1与感应传感器6的定子6.1之间保持限定的距离。感应传感器6的转子6.2紧邻内环2的肩部2.1布置至轴承的内环2。因此，感应传感器6的定子6.1和转子6.2通过间隔件8以限定的距离相对于彼此定位。
定子6.1经由该定子6.1的支撑件6.1.1布置至间隔件8。定子6.1的电子器件6.1.2布置于支撑件6.1.1上，并且至少部分地由定子6.1的铸制化合物6.1.3覆盖。为了铸制所述铸制化合物6.1.3，将铸制化合物6.1.3放入由具有轴环6.1.1.1的支撑件6.1.1和轴承的外环4所限定的区域中。
如从图2可以最佳地看出的，传感器区域12和感应传感器6被构建和布置成使得感应传感器6的定子6.1和转子6.2被完全地接收于传感器区域12中。此外，图2清楚地显示的是，感应传感器6的定子6.1和转子6.2(亦即转子6.2的翼6.2.1)的对应于彼此的所述电磁联接元件大致上垂直于所述轴承的中心轴线14布置。
图3和4显示根据本发明的轴承和***的第二实施例。在下文中，仅仅讨论根据图1和2的第一实施例与根据图3和4的第二实施例之间的区别。在图中，相似的或相同的部件采用相同的附图标记来标记。
与第一实施例相比，根据图3和4的第二实施例具有不同的间隔件8。根据第二实施例的间隔件8被构建成套筒，所述套筒用于形成用于感应传感器6的定子6.1的铸制化合物6.1.3的限定的区域。因此，将至少部分地覆盖定子6.1的电子器件6.1.2的铸制化合物6.1.3被放入由具有轴环6.1.1.1的支撑件6.1.1和所述套筒8所限定的区域中。在图4中可以最佳地看到这一点。套筒8包括肩部8.1，以便在根据本发明的第二实施例的所述轴承的定子6.1与转子6.2之间形成限定的距离。定子6.1的支撑件6.1.1与套筒8的肩部8.1接触，从而在包括支撑件6.1.1、电子器件6.1.2以及铸制化合物6.1.3的定子6.1与外环4的肩部4.1之间提供限定的距离，并且因此在感应传感器6的定子6.1与转子6.2之间提供限定的距离。
本发明不限于以上所讨论的示例性实施例。
轴承针对抗扭矩部件以及可相对于所述抗扭矩部件旋转的旋转部件可以为任何有用的且适用的类型、材料、尺寸以及布置。间隔件也是如此，间隔件可以被构建成径向轴密封环或类似的物件。感应传感器不必为绝对感应传感器，而是也可以为增量式感应传感器。
例如，所述轴承可以被构建成车轮轴承，所述车轮轴承用于检测包含有车轮轴承的汽车或类似物件的车轮的角度位置。
此外，测量变量不限于内环相对于轴承的外环的旋转位置。对应于所述外环的相对于轴承的所述内环的旋转的任何有用的且适用的测量变量都是可能的。
例如，可以使用上述车轮轴承来确定车轮速度或者甚至更间接的测量变量，所述更间接的测量变量对应于车轮的旋转，例如汽车或类似物件的位置。通过检测车轮的位置而检测到的汽车位置可以被用于自动驾驶领域中的应用。由于本发明的轴承和本发明的***的感应传感器比通常被用作车轮传感器的其它传感器更精确，因此本发明的***和本发明的轴承由于高分辨率检测而满足自动驾驶的需求。
感应传感器的定子和转子不必被完全地布置于传感器区域内部，所述传感器区域的空间尺寸由根据本发明的轴承的内环和外环限定。而且，定子可以抗扭矩地连接至所述内环，并且所述转子也可以抗扭矩地连接至所述外环。与将所述感应传感器的所述定子连接至所述可旋转的内环、因此连接至所述旋转部件(即所述轴)相比，将所述感应传感器的所述定子连接至所述抗扭矩外环、因此连接至所述抗扭矩部件(即所述壳体)为有利的，因为这样容易经由电线来设计所述定子的所述电子器件的电子连接。当然，所述感应传感器的所述定子和所述转子的其它布置以及所述定子的所述电子器件与所述发明的轴承以及所述发明的***的环境之间的电子连接的其它技术也是可能的。
与详细地解释说明的本发明的两个实施例不同，可能的是：感应传感器的定子和转子的电磁联接元件大致上平行于轴承的中心轴线布置，而内环和外环相对于轴承的中心轴线径向地布置。例如，所述定子的所述电磁联接元件可以布置于柔性印刷电路板的表面上，所述柔性印刷电路板连接至所述轴承的所述内环或所述外环的相对于所述轴承的所述中心轴线周向地布置的表面，并且所述转子的所述电磁联接元件可以对应于所述定子所连接至的所述内环或所述外环而被布置至所述轴承的所述外环或所述内环，并且相对于所述轴承的所述中心轴线周向地布置。
定子和转子的至相对应的内环和外环的抗扭矩连接可以为本领域技术人员已知的任何有用的且适用的类型。铸制化合物以及铸制化合物的铸制也是如此。
与以上所讨论的本发明的两个实施例不同，可能的是：轴承包括密封件，所述密封件被构建和布置成使得感应传感器被相对于轴承的环境密封。根据本发明的***也是如此，其中所述***包括密封件，所述密封件被构建和布置成使得感应传感器被相对于轴承的环境密封。因此，感应传感器不仅被相对于轴承的环境密封，而且被相对于包括感应传感器的轴承的内部密封。
此外，可能的是，轴承包括电磁元件，所述电磁元件被构建和布置成使得为感应传感器形成限定的电磁环境，和/或***包括电磁元件，所述电磁元件被构建和布置成使得为感应传感器形成限定的电磁环境。这样，未采用这样的电磁元件的轴承的非常不明确的电磁环境由通过使用电磁元件所建立的非常明确的电磁环境取代，其中的电磁参数对于轴承或包括轴承的***的设计者为已知的。
例如，所述电磁元件可以被构建成环形金属板，所述环形金属板相对于具有未知的电磁条件的所述环境大致上覆盖所述轴承的内部以及因此覆盖所述感应传感器。
此外，所述电磁元件和所述密封件可以被构建成组合元件，从而将两种功能合并至一个单一部件中。
通过采用根据本发明的轴承或具有轴承的***，轴承和带有传感器的***的更紧凑的设计为可能的，所述传感器用于检测对应于外环的相对于轴承的内环的旋转的测量变量。此外，改进了本发明的轴承和本发明的***的操纵和制造。
附图标记
2 被构建成球轴承的轴承的内环
2.1 内环2的肩部
4 轴承的外环
4.1 外环4的肩部
6 被构建成绝对感应传感器的感应传感器
6.1 感应传感器6的定子
6.1.1 定子6.1的支撑件
6.1.1.1 支撑件6.1.1的轴环
6.1.2 定子6.1的电子器件
6.1.2.1 电子器件6.1.2的印刷电路板
6.1.3 定子6.1的铸制化合物
6.2 感应传感器6的转子
6.2.1 转子6.2的翼
8 轴承的间隔件
8.1 间隔件8的肩部(仅仅第二实施例)
10 轴承的支承区域
12 轴承的传感器区域
14 轴承的中心轴线

Claims (14)

1.一种轴承，所述轴承包括：内环(2)；能相对于所述内环(2)旋转的外环(4)；以及传感器(6)，该传感器用于检测对应于所述外环(4)相对于所述内环(2)的旋转的测量变量，其中所述传感器(6)包括定子(6.1)和转子(6.2)，
其中，
所述传感器(6)被构建成感应传感器(6)，所述定子抗扭矩地连接至所述内环并且所述转子抗扭矩地连接至所述外环，或者所述定子(6.1)抗扭矩地连接至所述外环(4)并且所述转子(6.2)抗扭矩地连接至所述内环(2)。
2.根据权利要求1所述的轴承，
其中，
所述感应传感器(6)被构建成绝对感应传感器(6)。
3.根据权利要求1或2所述的轴承，
其中，
所述内环(2)和所述外环(4)形成用于相对于所述外环(4)支承所述内环(2)的支承区域(10)以及用于支撑所述感应传感器(6)的传感器区域(12)，其中所述传感器区域(12)的空间尺寸由所述内环(2)和所述外环(4)限定。
4.根据权利要求3所述的轴承，
其中，
所述传感器区域(12)和所述感应传感器(6)被构建和布置成使得所述感应传感器(6)的所述定子(6.1)和所述转子(6.2)被完全地接收于所述传感器区域(12)中。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的轴承，
其中，
所述内环(2)和所述外环(4)相对于所述轴承的中心轴线(14)径向地布置，并且所述感应传感器(6)的所述定子(6.1)和所述转子(6.2)的彼此相对应的电磁联接元件(6.2)大致上垂直于所述轴承的所述中心轴线(14)布置。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的轴承，
其中，
在所述定子(6.1)与所述定子(6.1)抗扭矩地所连接的所述内环或所述外环(4)之间布置有间隔件(8)。
7.根据权利要求6所述的轴承，
其中，
所述间隔件(8)被构建成环(8)。
8.根据权利要求6所述的轴承，
其中，
所述定子(6.1)包括支撑件(6.1.1)、电子器件(6.1.2)以及铸制化合物(6.1.3)，其中所述电子器件(6.1.2)由所述支撑件(6.1.1)支撑并且至少部分地由所述铸制化合物(6.1.3)覆盖，并且所述间隔件(8)被构建成套筒(8)，该套筒用于形成用于所述铸制化合物(6.1.3)的限定区域。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的轴承，
其中，
所述定子(6.1)包括支撑件(6.1.1)、电子器件(6.1.2)以及铸制化合物(6.1.3)，其中所述电子器件(6.1.2)由所述支撑件(6.1.1)支撑并且至少部分地由所述铸制化合物(6.1.3)覆盖，并且所述支撑件(6.1.1)包括轴环(6.1.1.1)，所述轴环用于形成用于所述铸制化合物(6.1.3)的限定区域。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的轴承，
其中，
所述轴承包括密封件，所述密封件被构建和布置成使得所述感应传感器被相对于所述轴承的环境密封。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的轴承，
其中，
所述轴承包括电磁元件，所述电磁元件被构建和布置成使得为所述感应传感器形成限定的电磁环境。
12.一种***，所述***包括：抗扭矩部件；能相对于所述抗扭矩部件旋转的旋转部件；以及包括内环(2)和外环(4)的轴承，其中所述外环(4)抗扭矩地连接至所述抗扭矩部件并且所述内环(2)抗扭矩地连接至所述旋转部件，或者所述外环抗扭矩地连接至所述旋转部件并且所述内环抗扭矩地连接至所述抗扭矩部件，
其中，
所述轴承被构建成根据权利要求1至11中的任一项所述的轴承。
13.根据权利要求12所述的***，
其中，所述***包括密封件，所述密封件被构建和布置成使得所述感应传感器被相对于所述轴承的环境密封。
14.根据权利要求12或13所述的***，
其中，
所述***包括电磁元件，所述电磁元件被构建和布置成使得为所述感应传感器形成限定的电磁环境。
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