CN101285501A - 一种传感轴承 - Google Patents

Abstract

一种传感轴承，包括有传感器和多极磁环、内圈、外圈及滚动件，多极磁环横截面呈阶梯状，且其内具有阶梯通孔，内圈上部位于阶梯通孔的大孔部内并与其紧配，该多极磁环具有N、S极交替的磁化表面；支承元件的下端具有呈环状的连接部，该连接部的外周面与外圈的内周面固定在一起，并保证支承元件内端面与多极磁环的外端面有间隙，支承元件上开有安装槽，传感器安装于该安装槽内并使传感器的传感部位与所述磁环的磁化表面间隔对置，以适于传感器感测。该传感轴承能保证支承元件与外圈相对轴向限位，不仅仅依靠相互之间的摩擦力固定；所述的磁环具有阶梯通孔，该磁环直接与内圈紧配连接，无需通过第三部件来与内圈相连，确保磁环与内圈的牢固连接。

Description

一种传感轴承

技术领域

本发明属于轴承技术领域，尤其涉及一种利用霍尔传感器和多极磁环来检测轴承旋转速度及旋转方向的传感轴承。

背景技术

为检测轴承的转速及转向，一般在轴承内圈和外圈对置两表面的任一表面上设有具有预定图形和磁化强度的多极磁环，以及装在另一表面上磁性传感器(霍尔传感器)，磁性材料层具有沿周向设置的多个图形的磁化部分。多极磁环在结构上是有多个N、S极相间的磁极对组成，磁极对的数目由轴承的尺寸及需要检测的精度而定，一般尺寸越大、检测精度要求越高单位长度内的磁极对数目越多。

上述轴承被号为JP-A-63-111416，及号为JP-A-7-325098的日本专利披露。上述这些结构均包括一传感器，其装在一保持架上，该保持架于外圈紧配固定；以及一检测件，检测件可以是一种多极磁环，其安装在内圈上，内圈为转动圈，检测件可随内圈一起转动。传感器可根据检测件的检测周期和配置周期来计算轴承的转速和转向。

如一专利号为ZL200380102231.3(公开号为CN1708692A)的中国发明专利《带传感器轴承装置以及带传感器滚动轴承》披露了这样一种带传感器轴承装置，其滚动轴承通过保持器保持的多个滚动体旋转自如地装入一对套圈间，具有检测支承的旋转轴的状态或滚动轴承的状态的传感器、固定侧套圈的轴向一端面固定的环状传感器罩、所述传感器罩上固定的传感器保持部件，传感器罩通过将突缘部压入嵌合在滚动轴承的外圈的外周缘部而被固定，所述传感器罩半径方向外侧设置的轴承壳或轴上固定的环状按压部件，所述传感器罩的规定位置设置开口部，在所述按压部件侧突出设置的突起部设置在该开口部的周缘部，所述按压部件上形成插入所述突起部的切口部，该切口部配合所述突起部，从而限制所述传感器罩的旋转。所述传感器通过所述传感器保持部件的弹性变形以规定的紧固余量嵌合在所述传感器保持部件的沿圆周方向的规定位置设置的传感器安装槽内，其中传感器上的多极磁体通过托架固定于轴承的内圈。其中霍尔传感器包括一电路基板，电路基板上焊有两个霍尔芯片，可检测转速和方向。

前述带传感器的轴承中的传感器罩是通过将突缘部压入嵌合在滚动轴承的外圈的外周缘部而被固定，故传感器罩不能很好于轴承外圈固定，经多次使用后传感器罩可能与外圈脱离，影响使用；传感器罩还需通过环状按压部件限制传感器罩的旋转，结构相对复杂，且装配也不方便。再有，前述专利中的多极磁体通过托架固定于轴承的内圈，多极磁体需先将自身固定到托架上，然后再将托架于轴承的内圈紧配，装配复杂，且多极磁体可能从托架上脱离，或者托架可能从内圈脱离，增加了多极磁体相对内圈脱离的概率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构新颖的传感轴承，该轴承具有结构简单合理、装配方便、传感器及多极磁环定位牢靠的优点。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种传感轴承，包括有轴承本体、传感器和多极磁环；所述的轴承本体主要由内圈、外圈及滚动件组成，其中滚动件可滚动地设置在内圈与外圈之间；所述的多极磁环与内圈固定；所述的传感器通过支承元件与外圈固定；其特征在于：所述的多极磁环横截面呈阶梯状，且其内具有阶梯通孔，所述的内圈上部位于阶梯通孔的大孔部内并与其紧配，该多极磁环具有N、S极交替的磁化表面；所述的支承元件呈环状，支承元件的下端具有呈环状的连接部，该连接部的外周面与外圈的内周面固定在一起，并保证支承元件内端面与多极磁环的外端面有间隙，支承元件上开有安装槽，所述的传感器安装于该安装槽内并使传感器的传感部位与所述磁环的磁化表面间隔对置，以适于传感器感测。

上述的连接部的外周面与外圈的内周面固定在一起的结构为，所述的连接部由多个间隔设置且呈圆环状分布的弹性卡齿组成，弹性卡齿下端具有向外突的卡部，对应，所述的外圈内周面上开有与卡部相配的环形卡槽，所述的卡部卡扣在所述的环形卡槽内。该连接结构在组装时，只需将支承元件上的连接部对准外圈内壁，然后向下挤压，弹性卡齿变形后卡齿上的卡部卡入环形卡槽内，在卡部与环形卡槽的卡扣作用下，对支承元件起到轴向限位的作用，故支承元件与轴承外圈很好固定在一起，支承元件不易从外圈脱离，装配也快捷高效。

上述的连接部的外周面与外圈的内周面固定在一起的结构为，所述的连接部外周侧开有一环形槽，所述的外圈内周面开有与所述的环形槽相应的环形卡槽，所述的环形槽和环形卡槽之间形成封闭的环形卡腔，一卡环卡设在所述的环形卡腔内而将支承元件与外圈相对固定。该连接结构中的卡环也起到对支承元件轴向限位的作用，其同样可使支承元件与轴承外圈很好固定在一起，支承元件不易从外圈脱离，装配也快捷高效。

众所周知，多极磁环在形式上可充磁成两种：圆环充磁形式和平面充磁形式。圆环充磁可使磁环的外圆周面形成具有若干个N、S极交替的磁化表面，平面充磁可使磁环的环形上端面形成具有若干个N、S极交替的磁化表面，无论哪种形式都可行。针对不同形式的磁环传感器安装在支承元件上的结构不尽相同。

当多极磁环的磁环表面为多极磁环的外圆周面，传感器可以这样安装，所述的支承元件的上端面开有与所述的安装槽相通的安装孔，所述的传感器自上而下穿设在该安装孔上，使传感器的传感部位于安装槽内并与多极磁环的外圆周面间隔对置。

当多极磁环的磁环表面为多极磁环的外圆周面，传感器还可以这样安装，所述的安装槽径向贯穿支承元件的侧壁，所述的传感器外形呈L形，传感器的竖直部为所述的传感部，该传感器粘接固定在该安装槽内并使传感器的竖直部与多极磁环的外圆周面间隔对置。

当多极磁环的磁化表面为多极磁环的上端面，传感器可以这样安装，所述的支承元件侧壁开有与安装槽径向相通的孔，所述的传感器穿过所述的孔后与安装槽粘接固定，且传感器的传感部与多极磁环的上端面间隔对置。

传感器的安装形式与该传感轴承的使用环境有关，当传感器竖直安装则传感器的连线则从支承元件的上端面走线，其适合轴承上端面空间大的使用环境，便于走线。当传感器径向竖直，则传感器的连线从支承元件的侧部走线，其适合轴承侧部空间大的使用环境。

为防止灰尘进入轴承本体，上述的轴承本体还包括防尘盖，该防尘盖设置在外圈和内圈之间，并与外圈固定。

上所述的传感器由一个高度集成的霍尔芯片用合成树脂封装而成并引出接线，该霍尔芯片内集成有两个霍尔元件及信号处理电路，两个霍尔元件位置相错。这样传感器更具整体感，便于安装固定该传感器。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该传感轴承中安装传感器的支承元件通过其上的环形连接部与外圈的内周面连接，保证支承元件与外圈相对轴向限位，不仅仅依靠相互之间的摩擦力固定，因此，支承元件与外圈结合牢靠；支承元件整体结构简单，无需在支承元件内设置其它辅助部件，也能确保自身足够的强度；还有，所述的磁环具有阶梯通孔，该磁环直接与内圈紧配连接，无需通过第三部件来与内圈相连，确保磁环与内圈的牢固连接。综上所述本传感轴承是一种结构新颖的传感轴承，还具有结构简单、装配方便、传感器及多极磁环定位牢靠的优点。

附图说明

图1为本发明第一个实施例的结构剖视图；

图2为图1的A处放大图；

图3为本发明第一个实施例中磁环的正面示意图(磁环表面为外圆周面)；

图4为本发明第一个实施例中支承元件的立体示意图；

图5为本发明第二个实施例的结构剖视图；

图6为本发明第二个实施例中支承元件的立体示意图；

图7为本发明第三个实施例的结构剖视图；

图8为本发明第三个实施例中磁环的俯视图(磁环表面为上端面)；

图9为本发明第三个实施例中支承元件的立体图；

图10为本发明第四个实施例的结构剖视图；

图11为图10的B处放大图；

图12为本发明第五个实施例的结构剖视图；

图13为本发明第六个实施例的结构剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～4所示，为本发明的第一个实施例。

一种传感轴承，包括有轴承本体、传感器1和多极磁环2；所述的轴承本体主要由内圈3、外圈4及滚动件5组成，其中滚动件5通过间隔保持架8可滚动地设置在内圈3与外圈4之间，在外圈4和内圈3之间还设置有防尘盖7，该防尘盖7与外圈4固定，内圈3一般作为旋转圈，外圈4作为固定圈。其为一般轴承的常规结构。

所述的多极磁环2横截面呈阶梯状，且其内具有阶梯通孔21，所述的内圈3上部位于阶梯通孔21的大孔部内并与其紧配，从而将多极磁环2与内圈3固定，这样多极磁环2可随内圈3一起旋转。该多极磁环2具有N、S极交替的磁极对组成的磁化表面，多极磁环2的磁环表面为多极磁环2的外圆周面22，如图3上述，磁极对的数目由轴承的尺寸及需要检测的精度而定，一般尺寸越大、检测精度要求越高单位长度内的磁极对数目越多。

所述的传感器1通过支承元件5与外圈4固定，所述的支承元件5呈环状，支承元件5的下端具有呈环状的连接部51，该连接部51的外周面通过一卡扣结构与外圈4的内周面固定在一起，并保证支承元件5内端面与多极磁环2的外端面有间隙，支承元件5上开有安装槽52。

卡扣结构为，所述的连接部51由多个间隔设置且呈圆环状分布的弹性卡齿511组成，弹性卡齿511下端具有向外突的卡部512，对应，所述的外圈4内周面上开有与卡部512相配的环形卡槽41，所述的卡部512卡扣在所述的环形卡槽41内。

所述的传感器1由一个高度集成的霍尔芯片用合成树脂封装而成并引出接线，该霍尔芯片内集成有两个霍尔元件及信号处理电路，两个霍尔元件位置相错，分别感应多极磁环2的转动，因此能输出两相有相位偏差的脉冲信号，由此可以检测出多极磁环2的旋转速度以及旋转方向。

所述的传感器1安装于支承元件5的安装槽52内并使传感器1的传感部11位于所述的磁化表面间隔对置，以适于传感器感测。

传感器1安装在支承元件5上的结构为，在所述的支承元件5的上端面开有与所述的安装槽52相通的安装孔53，所述的传感器1自上而下穿设在该安装孔53上，使传感器1的传感部11位于安装槽52内并与多极磁环2的外圆周面22间隔对置。

如图5、6所示，为本发明的第二个实施例。

该实施例与第一个实施例的不同点在于传感器1的安装方式不同，该实施例中传感器1安装在支承元件5上的结构为，所述的安装槽52径向贯穿支承元件5的侧壁，所述的传感器1外形呈L形，传感器1的竖直部为所述的传感部11，该传感器1粘接固定在该安装槽52内并使传感器1的竖直部与多极磁环2的外圆周面22间隔对置。

如图7、8、9所示，为本发明的第三个实施例。

该实施例与第一个实施例的不同点在于，磁环2的磁环表面以及传感器1的安装方式不同。

所述的多极磁环2的磁化表面为多极磁环2的上端面23，所述的支承元件5侧壁开有与安装槽52径向相通的孔54，所述的传感器1穿过所述的孔54后与安装槽52粘接固定，且传感器1的传感部11与多极磁环2的上端面23间隔对置。

如图10、11所示，为本发明的第四个实施例。

该实施例与第一个实施例的不同点在于，支承元件5上连接部51与外圈4内表面之间的卡扣结构不同。

所述的卡扣结构为，所述的连接部51外周侧开有一环形槽513，所述的外圈4内周面开有与所述的环形槽513相应的环形卡槽42，所述的环形槽513和环形卡槽42之间形成封闭的环形卡腔，一卡环6卡设在所述的环形卡腔内而将支承元件5与外圈4相对固定，卡环6与环形卡腔之间以紧配为佳。

如图12所示，为本发明的第五个实施例。

该实施例与第二个实施例的不同点在于，支承元件5上连接部51与外圈4内表面之间的卡扣结构不同。

而该卡扣结构则与第四个实施例相同。

如图13所示，为本发明的第六个实施例。

该实施例与第三个实施例的不同点在于，支承元件5上连接部51与外圈4内表面之间的卡扣结构不同。

而该卡扣结构则与第四个实施例相同。

上述六个实施例的工作原理都是相同的，其也与现有带有传感器的轴承基本相同。使用时轴承的外圈4是固定不动的，即支承元件5及其上的传感器1相对静止，而轴承的内圈3相对轴承的外圈4旋转，同时内圈3带动磁环2旋转，所述的传感器1分别感应磁环2的转动，因此能输出两相有相位偏差的脉冲信号，由此可以检测出多极磁环2的旋转速度以及旋转方向。

Claims (8)

1、一种传感轴承，包括有轴承本体、传感器(1)和多极磁环(2)；

所述的轴承本体主要由内圈(3)、外圈(4)及滚动件(5)组成，其中滚动件(5)可滚动地设置在内圈(3)与外圈(4)之间；

所述的多极磁环(2)与内圈(3)固定；

所述的传感器(1)通过支承元件(5)与外圈(4)固定；其特征在于：

所述的多极磁环(2)横截面呈阶梯状，其内具有阶梯通孔(21)，所述的内圈(3)上部位于阶梯通孔(21)的大孔部内并与其紧配，该多极磁环(2)具有N、S极交替的磁化表面；

所述的支承元件(5)呈环状，支承元件(5)的下端具有呈环状的连接部(51)，该连接部(51)的外周面与外圈(4)的内周面固定在一起，并保证支承元件(5)内端面与多极磁环(2)的外端面有间隙，支承元件(5)上开有安装槽(52)，所述的传感器(1)安装于该安装槽(52)内并使传感器(1)的传感部位(11)与所述磁环(2)的磁化表面间隔对置，以适于传感器(1)感测。

2、根据权利要求1所述的传感轴承，其特征在于：所述的连接部(51)的外周面与外圈(4)的内周面固定在一起的结构为，所述的连接部(51)由多个间隔设置且呈圆环状分布的弹性卡齿(511)组成，弹性卡齿(511)下端具有向外突的卡部(512)，对应，所述的外圈(4)内周面上开有与卡部(512)相配的环形卡槽(41)，所述的卡部(512)卡扣在所述的环形卡槽(41)内。

3、根据权利要求1所述的传感轴承，其特征在于：所述的连接部(51)的外周面与外圈(4)的内周面固定在一起的结构为，所述的连接部(51)外周侧开有一环形槽(513)，所述的外圈(4)内周面开有与所述的环形槽(513)相应的环形卡槽(42)，所述的环形槽(513)和环形卡槽(42)之间形成封闭的环形卡腔，一卡环(6)卡设在所述的环形卡腔内而将支承元件(5)与外圈(4)相对固定。

4、根据权利要求1、2或3所述的传感轴承，其特征在于：所述的多极磁环(2)的磁环表面为多极磁环(2)的外圆周面(22)，所述的支承元件(5)的上端面开有与所述的安装槽(52)相通的安装孔(53)，所述的传感器(1)自上而下穿设在该安装孔(53)上，使传感器的传感部(11)位于安装槽(52)内并与多极磁环的外圆周面(22)间隔对置。

5、根据权利要求1、2或3所述的传感轴承，其特征在于：所述的多极磁环(2)的磁环表面为多极磁环的外圆周面(22)，所述的安装槽(52)径向贯穿支承元件(5)的侧壁，所述的传感器(1)外形呈L形，传感器(1)的竖直部为所述的传感部(11)，该传感器(1)粘接固定在该安装槽(52)内并使传感器(1)的竖直部与多极磁环的外圆周面(22)间隔对置。

6、根据权利要求1、2或3所述的传感轴承，其特征在于：所述的多极磁环(2)的磁化表面为多极磁环(2)的上端面(23)，所述的支承元件(5)侧壁开有与安装槽(52)径向相通的孔(54)，所述的传感器(1)穿过所述的孔(54)后与安装槽(52)粘接固定，且传感器(1)的传感部(11)与多极磁环(2)的上端面(23)间隔对置。

7、根据权利要求1、2或3所述的传感轴承，其特征在于：所述的轴承本体还包括防尘盖(7)，该防尘盖(7)设置在外圈(4)和内圈(3)之间，并与外圈(4)固定。

8、根据权利要求1所述的传感轴承，其特征在于：所述的传感器(1)由一个高度集成的霍尔芯片用合成树脂封装而成并引出接线，该霍尔芯片内集成有两个霍尔元件及信号处理电路，两个霍尔元件位置相错。

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