CN100434920C - 用在机动车辆的轮毂上的轴承组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆车轮轮毂的轴承组件，其具有一个转动传感装置和一个电磁感应耦合期。一个转动传感装置，其具有一个通过一个转动的环形支架(19)而被保持在转动座圈(13)上以随其旋转脉冲环(18)，和一个磁/电转换器(20)，其通过一个固定的环形支架(20)安装到固定座圈(12)上并可操作的朝向脉冲环(18)。电磁感应耦合包括一个固定线圈(24)，其可电连接到一个供电装置(32)并由固定环形支架(21)承载，和一个转动线圈(25)，其可以电连接到至少一个装在车轮上的电或电子装置，转动线圈(25)由转动环形支架(19)承载并与固定线圈(24)电磁耦合。

Description

用在机动车辆的轮毂上的轴承组件
技术领域
本发明涉及一种用在机动车辆的轮毂上的轴承组件，轴承组件配备有一个转动传感装置和一个电磁耦合器，用于向轴承单元的转动部分和固定部分输入和输出电力和数据。
背景技术
装有转动传感装置的轴承组件是本领域公知的。一个脉冲环(impulse ring)或音轮(tone wheel)，通常为一个磁化环(例如，参见EP-0745857)，被紧固安装在一个处于控制中的可转动元件上以随其转动，该可转动元件可以是一个驱动轴或一个轮毂。公知的可以使用一个被磁性极化的铁氧体环(plastoferritering)作为一个磁化环，从而可构成一个沿圆周方向交错的或隔开连续的南/北极。脉冲环可操作的朝向一个安装在固定元件上的磁/电转换器。当转动元件旋转时，与转换器相连的磁通量在磁化区域穿过转换器的前方时改变，因而可以提供指示旋转运动数据(角位置、速度、加速度等)的电脉冲。转换器所提供的电子信号被传送至一个安装在车辆仪表板上的电子处理单元并进行处理从而可得出关于转动元件运动的信息。
美国专利No.3852717公开了一种装置，用于自动检测充气轮胎内的压力损失及温度的异常增加。压力和温度开关被串连至一个具有一初级线圈和一个次级线圈的电磁耦合器。初级线圈安装在一个支撑转轴的固定轴颈元件上。次级线圈紧固在一个同心轴上以便随其转动，同时与开关串连。
WO00/23779公开了一种轴承组件具有一个整体变压器。一个第一线圈安装在该轴承的固定座圈上，第二线圈安装在转动座圈上。第一和第二线圈互相靠近以便固定线圈所产生的磁通与第二线圈相连。由于第一和第二线圈之间的相互电磁耦合，从而就可能将电信号传送到安装在车轮转动部分上的电路上。
发明内容
鉴于上述背景，本发明的一个目的是提供一种改进的轴承组件，其具有紧凑的设计、可靠且可以向机动车的车轮和底盘输入/输出电力和数据。
下文将进行更好的解释说明，根据本发明的限定的一种轴承组件可以实现上述及其他目的。
具体地，本发明提出一种用于机动车辆车轮轮毂的轴承组件，包括：
-一个轴承单元，其具有至少一个转动座圈、一个固定座圈、和径向布置在座圈之间的滚动体；
-一个转动传感装置，其具有
一个脉冲环，通过一个转动的环形支架而被保持在转动座圈上并随其旋转，和
至少一个磁/电转换器，通过一个固定的环形支架安装到固定座圈上并可操作的朝向脉冲环；
-一个电磁感应耦合器，包括
一个固定线圈，可电连接到一个供电装置并由固定环形支架承载，和
一个转动线圈，可电连接到至少一个装在车轮上的电或电子装置，转动线圈由转动环形支架承载并与固定线圈电磁耦合；
其特征在于，转动线圈通过导电装置电连接到所述车轮上的电或电子装置；组件被安装到车轮轮毂的轴向管状部分上，该轮毂具有一个端部邻接恒速接头的径向肩部，其中导电装置穿过一个形成在恒速接头与轮毂端部之间接触面上的径向通道。
此外，固定和转动线圈安装在靠近轴承单元的一侧。
固定和转动线圈相互同轴安装。
轮毂的端部是冷成型于转动座圈的径向表面上的一个径向向外的凸缘部分，从而将轴承单元轴向锁定在轮毂之上，其中径向通道通过加工轮毂边缘部分形成。
导电装置还穿过形成在轮毂管状部分)与恒速接头之间的圆柱形接触面上的轴向狭缝。
固定和转动线圈分别由相应的支架承载以便轴向相对。
所述固定和转动线圈分别安装在由固定、转动支架支撑的相应的固定和转动的印刷电路板上。至少一个所述转换器安装在固定印刷电路板上。
固定和转动线圈分别被容纳在各环形支架上形成的对应圆周凹槽中。
由电磁屏蔽材料制成的薄片与各固定和转动线圈耦合，从而避免来自外部的或者向外部释放的电磁污染。
所述电磁屏蔽材料是铁氧体。支架由非铁磁材料制成。
附图说明
通过下文对轴承组件的两个优选实施例的详细说明，本发明的特征和优点将变得显而易见。参考附图，其中：
图1是一个根据本发明第一实施例的轴承组件的部分轴向截面图；和
图2是一个示意性的透视图，其表示了一个结合在本发明轴承组件中的线圈、传感器和脉冲环的另一种可选的布置方式。
具体实施方式
参照附图，附图标记10代表的是一个机动车车轮的可转动轮毂的一个管状部分，其紧固在一个恒速接头11上以随其旋转。轮毂10配备有一个轴承装置，其具有一个固定在一个悬挂支架(图中未示)上的径向外侧固定座圈12、一个径向内侧转动座圈13及滚动体14，在此实施例中滚动体被置于固定座圈及转动座圈之间。内侧座圈13通过轮毂管状部分10的轴向端的冷成型而轴向锁定在轮毂10上，这样就可以形成一个径向向外的凸缘15，该凸缘与转动座圈13的径向表面或者径向侧16邻接，其对轴承装置进行轴向预加载并消除轴承组件间的任意轴向间隙。恒速接头具有一个径向表面17与轮毂的端部凸缘15邻接(参见图1的下半部分)。在这里，术语例如“径向”和“轴向”应参照轴承的轴线x来进行解释。
轴承组件配备有一个转动传感装置。一个脉冲环18，最好是一个公知形式的磁化环，通过一个由非铁磁材料制成的环形支架19安装在转动座圈13上。脉冲环18轴向安装在朝着磁/电转换器或传感器20的位置处，该传感器优选为一个霍尔传感器并位于一个环形的传感器支架21上，其由非铁磁材料制成并被保持在固定外座圈12上。
由于速度传感装置其本质上是本领域公知的，因而在此无需进一步说明。只要说明当车轮及转动座圈旋转时，脉冲环18移动并超过电磁转换器20就足够了。移动的磁极所产生的磁通由转换器20相连并使转换器产生一个电脉冲形式的输出信号来指示车轮的旋转运动。转换器20发出的电脉冲通过一个数据传输线22输送到一个车载处理单元来获取关于车轮旋转数据的信息。电力线23用于从车载电池(图中未示)向传感器(转换器)20输送电力。
轴承组件包括一个电感耦合器构成的转动变压器可用于实现多种功能，将在下文进行具体说明。电感耦合器由一个紧固在固定传感器支架21的第一线圈24和一个安装在相同环形支架19上的第二线圈25组成，该环形支架19支撑脉冲环18从而可以紧随轴承的转动内座圈13一同转动。
电力线23从车载电池向第一固定线圈24提供电流。第二转动线圈25通过电缆26与例如开关(图中未示，或者传感器，或者其他的需要供电的电/电子装置)串联，该装置安装在车轮上以监测重要的操作参数，该参数可以是直接与轮胎相关的参数，例如温度或气压，或者是关于其他量的，例如传感装置负载。
第一线圈24和第二线圈25尽可能互相靠近，从而由一个线圈产生的磁通可以与另一个线圈磁性相连。由于两个线圈的相互电磁耦合，就使得第一线圈24可以向第二线圈25传输电信号，反之亦然。正如本领域技术人员所公知的，第一线圈24和第二线圈25的相互耦合取决于两个线圈所占的表面和每个线圈的缠绕圈数。通过选择线圈的尺寸和数量就可以在一个宽的频率范围内得到一个强电磁耦合器。在图1所示实施例中，两个线圈24、25被放置成沿轴承旋转轴线x轴向相对。
优选地，各线圈24、25被容纳在各环形支架21、19上的圆周凹槽21a、19a中，且一个铁氧体的薄线圈27、28被放入各线圈与相应的支架之间以便磁屏蔽各线圈从而避免对外部产生电磁污染。
线圈24、25非常紧靠一种公知的密封装置，该密封装置均由附图标记29指代，用于密封轴承装置的外座圈12与内座圈13之间的缝隙。优选线圈24、25和速度传感装置被容纳在轴承装置的轴向空间中，这就使得轴承组件具有一个紧凑的设计。此外，通过将线圈布置在环形支架19、21上可以形成一种迷宫式密封从而防止灰尘和其他污染物，例如来自旁边制动器的油脂和金属颗粒，进入并沉积在线圈上。
将转动线圈25与装在车轮上的开关(或者传感器，或者其他电/电子装置)相连的电缆26穿过径向通道30，通道形成在恒速接头15与轮毂的外部径向变形凸缘15之间的接触面上。径向通道30通常是通过对轮毂边缘部分15进行机加工制成的。自此，电缆26穿过轮毂管状部分10与恒速接头11之间的圆柱形接触面上的轴向狭缝31，并延伸到所述开关以便向其提供电流并将由开关发出的数据信号传回至转动线圈25。这些电子信号由电感耦合器从第二转动线圈25传回至第一固定线圈24，并从固定线圈向第一线圈24供电的同样的电线32向车载处理单元发送。需注意的是，正如本领域技术人员所公知的，感测到的压力和温度信号的传送也可以由分开的导线传送。
在图2所示的另一可选实施例中，其提供了一种很紧凑的设计，固定线圈和转动线圈轴向相对(而不是径向相对)，因而电磁耦合是轴向的。每个线圈位于或者刻在相应的印刷电路板34、35上，其可以是刚性的或挠性的，优选具有薄的铁氧体线圈(图2中未表示，但与图1中的附图标记27、28相类似)放在各线圈与其印刷电路板之间以避免来自外部的或者向外的电磁污染。转动的印刷电路板35和脉冲环18被装在非铁磁材料的同一环形支架上(19，图2未示)。磁/电转换器或者霍尔传感器(在图2示例中有两个霍尔传感器)，直接安装在固定印刷电路板34从而可以径向面对着脉冲环18的南北极。
当公开本发明的具体实施例时，应理解这种公开仅仅是为了解释说明的目的因而本发明不受任意方式的限制。不同的改进型例如部件的形状和位置，以及结构和功能细节对于本领域技术人员来说由于前面的示例而变得显而易见。

Claims (12)

1. 一种用于机动车辆车轮轮毂的轴承组件，包括：
-一个轴承单元，其具有至少一个转动座圈(13)、一个固定座圈(12)、和径向布置在座圈之间的滚动体(14)；
-一个转动传感装置，其具有
一个脉冲环(18)，通过一个转动的环形支架(19)而被保持在转动座圈(13)上并随其旋转，和
至少一个磁/电转换器(20)，通过一个固定的环形支架(21)安装到固定座圈(12)上并可操作的朝向脉冲环(18)；
-一个电磁感应耦合器，包括
一个固定线圈(24)，电连接到一个供电装置(32)并由固定环形支架(21)承载，和
一个转动线圈(25)，电连接到至少一个装在车轮上的电或电子装置，转动线圈(25)由转动环形支架(19)承载并与固定线圈(24)电磁耦合；
其特征在于，转动线圈(25)通过导电装置(26)电连接到所述车轮上的电或电子装置；
组件被安装到车轮轮毂的轴向管状部分(10)上，该轮毂具有一个端部(15)邻接恒速接头(11)的径向肩部(17)，其中导电装置(26)穿过一个形成在恒速接头(11)与轮毂端部(15)之间接触面上的径向通道(30)。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于固定和转动线圈(24、25)安装在靠近轴承单元的一侧。
3.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于固定和转动线圈(24、25)相互同轴安装。
4.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于轮毂(10)的端部(15)是冷成型于转动座圈(13)的径向表面(16)上的一个径向向外的凸缘部分，从而将轴承单元轴向锁定在轮毂之上，其中径向通道(30)通过加工轮毂边缘部分(15)形成。
5.如权利要求1-4之一所述的轴承组件，其特征在于导电装置(26)还穿过形成在轮毂管状部分(10)与恒速接头(11)之间的圆柱形接触面上的轴向狭缝(31)。
6.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于固定和转动线圈(24、25)分别由相应的支架(21、19)承载以便轴向相对。
7.如权利要求6所述的轴承组件，其特征在于所述固定和转动线圈(24、25)分别安装在由固定、转动支架(21、19)支撑的相应的固定和转动的印刷电路板(34、35)上。
8.如权利要求7所述的轴承组件，其特征在于至少一个所述转换器(20)安装在固定印刷电路板(34)上。
9.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于固定和转动线圈(24、25)分别被容纳在各环形支架(21、19)上形成的对应圆周凹槽(21a、19a)中。
10.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于由电磁屏蔽材料制成的薄片(27、28)与各固定和转动线圈(24、25)耦合，从而避免来自外部的或者向外部释放的电磁污染。
11.如权利要求10所述的轴承组件，其特征在于所述电磁屏蔽材料(27、28)是铁氧体。
12.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于支架(19、21)由非铁磁材料制成。
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