CN101614244B - 一种传感器轴承结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感器轴承结构，包括轴承本体、磁性传感器(1)和多极磁环(2)；轴承本体由内圈(3)、外圈(4)及滚动件(5)组成；磁性传感器通过呈环状的支承元件(6)与外圈固定；其特征在于：支承元件的下端面上开有安装槽(61)，磁性传感器(1)径向限位在该安装槽内；支承元件的下端面上可拆卸地连接有一卡环(7)，该卡环将磁性传感器轴向限位在该安装槽内，同时，卡环的外周通过卡扣的方式固定在外圈(4)内周面的上部。装配时只需将磁性传感器放置于安装槽内，再将卡环连接到支承元件上，便可将磁性传感器定位在支承元件上，装配简单高效、易实现自动化生产。
Description
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器轴承结构。
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，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。磁性传感器一般为霍尔传感器，具有两个霍尔元件，这两个霍尔元件位置相错，分别感应多极磁环的转动，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的旋转速度以及旋转方向。
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。
本公司申请的专利号为ZL200820087857.1(公开号为CN201246407A)的中国实用新型专利《一种传感轴承》披露了这样一种带传感器轴承装置，其包括有轴承本体、支撑元件、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撑元件与外圈固定；支撑元件与外圈的固定方式又分两种：方式一是支撑元件自身带有与外圈连接的连接部，该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，实现支撑元件与外国的固定；方式二为支撑元件连接部的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。支撑元件与外圈固定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。
这种传感器轴承结构存在以下缺陷：1、霍尔传感器在支撑元件上的固定采用胶粘的形式，装配精度不够高，效率低；2、前述传感轴承实施例1、2中支撑元件的结构复杂，支承元件的下端具有呈环状的连接部，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，因此支撑元件的加工成本高；3、前述传感轴承实施例3、4中支撑元件下部的连接部与外圈的内周面之间的卡固结构的装配效率低，不易实现自动化。
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、装配简单高效、易实现自动化的优点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种传感器轴承结构，包括有轴承本体、磁性传感器和多极磁环；其中，所述轴承本体主要由内圈、外圈及滚动件组成；所述多极磁环的内周面紧配在所述内圈外周面的上部，多极磁环具有N、S极交替的磁化表面；所述的磁性传感器通过呈环状的支承元件与外圈固定；其特征在于：所述支承元件的下端面上开有径向贯穿支承元件侧壁的安装槽，所述磁性传感器径向限位在该安装槽内并使磁性传感器的传感表面与多极磁环的磁化表面间隔对置，以适于磁性传感器感测；所述支承元件的下端面上可拆卸地连接有一卡环，该卡环将所述磁性传感器轴向限位在该安装槽内，同时，卡环的外周通过卡扣的方式固定在外圈内周面的上部。
上述的卡环外周具有一圈间隔分段的卷边，所述外圈内周面的上部具有一开口朝内的卡槽，所述的卷边受力变形后卡在所述的卡槽内，所述支承元件与外圈的连接处具有一个楔形的台阶，该台阶的下表面与所述卷边的上表面接触配合。通过卷边的设置便于将卡环下压卡入外圈的卡槽内，而使卡环与外圈定位，另外卷边在外圈和支承元件上楔形台阶共同作用下，更易迫使卡环的卷边变形，实现卡环牢固的卡在轴承本体的外圈上。
上述卡环的下端面还设有一加强环，有铆钉自下而上依次穿过加强环和卡环后与支承元件铆接，以将加强环和卡环连接在支承元件上。加强环的设置能增强卡环与支承元件之间的铆接强度，使卡环更牢靠连接在支承元件下端面上。
上述多极磁环的横截面呈阶梯状，支承元件具有一阶梯通孔，该阶梯通孔中的大孔部的内壁与内圈外周面紧配，阶梯通孔中的内表面与内圈的上表面接触。该多极磁环的外形能与内圈结合更牢靠，而且通过阶梯通孔中的内表面与内圈的上表面的接触还能指示多极磁环安装到位与否。
上述的磁性传感器包括有一个高度集成的霍尔芯片，及一个由合成树脂制成的外壳，所述的霍尔芯片封装在该外壳内并将该霍尔芯片的接线引出所述的外壳，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，而且便于安装固定该传感器。
上述外壳的两侧具有凸部，所述安装槽两侧的侧壁上开有与所述凸部相应的定位槽，所述的凸部卡于该定位槽内以将所述外壳径向限位在安装槽内。通过凸部与定位槽的卡配，能使外壳有效地径向限位在安装槽内，而无需采用粘接的方式将磁性传感器固定在安装槽内，故装配更为简单方便。
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。
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。
当多极磁环的磁化表面为磁性材料层的外圆周面，那么相应磁性传感器的传感表面为磁性传感器的内周面。当然，多极磁环的磁化表面还可以是多极磁环的上端面。
上述的多极磁环由内层的钢圈及外层的磁性材料层构成，外层的磁性材料层热注在内层的钢圈外表面上，所述内层的钢圈内表面与所述内圈的外周面紧配固定，所述的磁化表面位于磁性材料层上。该多极磁环结构便于生产制造。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该传感器轴承结构中的磁性传感器是通过可拆卸地连接在支承元件的下端面上的卡环将磁性传感器轴向限位在该安装槽内，故磁性传感器无需粘接便可限位；卡环的外周通过卡扣的方式固定在外圈内周面的上部，该卡环为一相对于支承元件的独立部件，无需在支承元件下部独立设置带弹性卡齿的连接部，简化支承元件结构；装配时只需将磁性传感器放置于安装槽内，再将卡环连接到支承元件上，便可将磁性传感器定位在支承元件上，装配简单高效、易实现自动化生产。
附图说明
图1为本发明实施例的结构剖视图；
图2为图1的A处放大图；
图3为本发明实施例中多极磁环的剖视图；
图4为本发明实施例中多极磁环的磁化表面原理示意图(磁化表面为外圆周面)；
图5为本发明实施例中磁性传感器的结构示意图；
图6为本发明实施例中支承元件的立体示意图。
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1～6所示，为本发明的第一个实施例。
一种传感器轴承结构，包括有轴承本体、磁性传感器1和多极磁环2。
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通过保持架14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10，该防尘盖10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。
多极磁环2横截面呈阶梯状，且多极磁环2内具有阶梯通孔23，轴承本体的内圈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221，多极磁环2的磁化表面221为多极磁环2的外圆周面，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。
本实施例中的多极磁环2由内层的钢圈21及外层的磁性材料层22构成，外层的磁性材料层22经过特殊的工艺热注在内层的钢圈21外表面上，与内圈3的外周面紧配固定的为内层的钢圈21内表面，而磁化表面位于磁性材料层22上。
磁性传感器1包括有一个高度集成的霍尔芯片11，及一个有合成树脂制成的外壳12，该霍尔芯片11封装在该外壳12内并将该霍尔芯片11的接线13引出所述的外壳12，所述的霍尔芯片11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。
磁性传感器1通过呈环状的支承元件6与外圈固定。
支承元件6的下端面上开有径向贯穿支承元件侧壁的安装槽61，磁性传感器1径向限位在该安装槽61内并使磁性传感器1的传感表面111与多极磁环的磁化表面221间隔对置，保证磁性传感器1检出信号稳定不失真，以适于磁性传感器1感测。磁性传感器1通过以下结构限位在安装槽61内，磁性传感器的外壳12的两侧具有凸部121，对应在安装槽61两侧的侧壁上开有与凸部121相应的定位槽611，凸部121卡于该定位槽611内以将所述外壳12径向限位在安装槽61内。
支承元件6的下端面上通过铆钉9可拆卸地连接有一卡环7，该卡环7将所述磁性传感器1轴向限位在该安装槽61内，在卡环7的下端面还设有一加强环8，铆钉9自下而上依次穿过加强环8和卡环7后与支承元件6铆接，以将加强环8和卡环7连接在支承元件6上；同时，卡环7的外周通过卡扣的方式固定在外圈4内周面的上部，在卡环7外周具有一圈间隔分段的卷边71，外圈4内周面的上部具有一开口朝内的卡槽41，卷边71受力变形后卡在卡槽41内，支承元件6与外圈4的连接处具有一个楔形的台阶62，该台阶62的 下表面与所述卷边71的上表面接触配合，在压入轴承本体时，这个楔形台阶62迫使卡环的卷边71变形，实现铆接件牢固的卡在轴承本体的外圈4上。
本发明实施例的装配过程及工作原理如下：
组装时，先将多极磁环2紧配在内圈3上，接着将磁性传感器1安装于支承元件6的安装槽61内，使磁性传感器1中外壳12的凸部121卡于安装槽61两侧的定位槽611内以将所述外壳12径向限位在安装槽61内，然后将卡环7用铆钉9铆接在支承元件6的下端面上，以将磁性传感器1轴向限位在该安装槽61内，再将安装在支承元件6上的卡环7下压，使卡环7外周分段的卷边71受力变形后卡在外圈4的卡槽41里，实现与轴承本体的固定。
装配完成后，磁性传感器的传感表面111与多极磁环的磁化表面221留有一定的间隙，保证磁性传感器1检出信号稳定不失真。
工作原理和背景技术中的传感器轴承结构是相同的，使用时轴承的外圈4是固定不动的，即支承元件6及其上的磁性传感器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带动多极磁环2旋转，磁性传感器1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。
Claims (8)
1.一种传感器轴承结构，包括有轴承本体、磁性传感器(1)和多极磁环(2)；其中，所述轴承本体主要由内圈(3)、外圈(4)及滚动件(5)组成；所述多极磁环(2)的内周面紧配在所述内圈(3)外周面的上部，多极磁环(2)具有N、S极交替的磁化表面(221)；所述的磁性传感器(1)通过呈环状的支承元件(6)与外圈(4)固定；其特征在于：所述支承元件(6)的下端面上开有径向贯穿支承元件(6)侧壁的安装槽(61)，所述磁性传感器(1)径向限位在该安装槽(61)内并使磁性传感器(1)的传感表面(111)与多极磁环的磁化表面(221)间隔对置，以适于磁性传感器(1)感测；所述支承元件(6)的下端面上可拆卸地连接有一卡环(7)，该卡环(7)将所述磁性传感器(1)轴向限位在该安装槽(61)内，同时，卡环(7)的外周通过卡扣的方式固定在外圈(4)内周面的上部；所述的卡环(7)外周具有一圈间隔分段的卷边(71)，所述外圈(4)内周面的上部具有一开口朝内的卡槽(41)，所述的卷边(71)受力变形后卡在所述的卡槽(41)内，所述支承元件(6)与外圈(4)的连接处具有一个楔形的台阶(62)，该台阶(62)的下表面与所述卷边(71)的上表面接触配合。
2.根据权利要求1所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述卡环(7)的下端面还设有一加强环(8)，有铆钉(9)自下而上依次穿过加强环(8)和卡环(7)后与支承元件(6)铆接，以将加强环(8)和卡环(7)连接在支承元件(6)上。
3.根据权利要求1所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述多极磁环(2)的横截面呈阶梯状，多极磁环(2)具有一阶梯通孔(23)，该阶梯通孔(23)中的大孔部的内壁与内圈(3)外周面紧配，阶梯通孔(23)中的内表面与内圈(3)的上表面接触。
4.根据权利要求1所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述的磁性传感器(1)包括有一个高度集成的霍尔芯片(11)，及一个由合成树脂制成的外壳(12)，所述的霍尔芯片(11)封装在该外壳(12)内并将该霍尔芯片的接线(13)引出所述的外壳(12)，该霍尔芯片(11)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。
5.根据权利要求4所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述外壳(12)的两侧具有凸部(121)，所述安装槽(61)两侧的侧壁上开有与所述凸部(121)相应的定位槽(611)，所述的凸部(121)卡于该定位槽(611)内以将所述外壳(12)径向限位在安装槽(61)内。
6.根据权利要求1所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述的轴承本体还包括防尘盖(10)，该防尘盖(10)设置在外圈(4)和内圈(3)之间，并与外圈(4)固定。
7.根据权利要求1所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述的磁化表面(221)为多极磁环(2)的外圆周面。
8.根据权利要求1～7中任一权利要求所述的传感器轴承结构，其特征在于：所述的多极磁环(2)由内层的钢圈(21)及外层的磁性材料层(22)构成，外层的磁性材料层(22)热注在内层的钢圈(21)外表面上，所述内层的钢圈(21)内表面与所述内圈(3)的外周面紧 配固定，所述的磁化表面(221)位于磁性材料层(22)上。
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