CN102216630B - 特别地用于摩托车车轮的测量式滚动轴承装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测量式滚动轴承装置，其特别地用于两轮车辆，所述装置设置有滚动轴承(4)，该滚动轴承(4)包含：外圈(7)、内圈(6)和至少一排安置在外圈和内圈之间的滚动元件(8)，以及其上安装有内圈的套筒(2)，用于检测转动参数的组件(5)。所述组件包括传感器(14)、转动经过传感器的编码器(13)、连接到传感器(14)的用于输出所发出的信号的至少一根缆线(16)、和具有用于缆线的出口(20)的输出端子(15)。相对于滚动轴承，输出端子(15)轴向安装在与传感器(14)相对的一侧上并形成用于所述滚动轴承的内圈(6)的轴向止推。
Description
技术领域
本发明涉及特别地用于两轮车辆，并且特别地用于摩托车的前轮的测量式(instrumented)滚动轴承装置领域。
本发明更特别地涉及旨在安装在轴杆和转动轮毂之间的测量式滚动轴承装置，并且其配置有用于检测转动参数如角度位置、速度和加速的组件。
背景技术
文献FR-A1-2871881公开了配置有滚动轴承的用于检测轮子的转动参数的装置，该滚动轴承包括外圈、内圈和一排安装在所述圈之间的球体，以及其上安装有内圈的套筒、和围绕所述外圈的鞘。该装置还包括安装在外圈上的编码器以及嵌入于安装在鞘上的接线端内部的传感器。
所公开的该装置具有的缺点是在滚动轴承的外圈和轮毂之间使用了弹性驱动元件以通过摩擦接触而旋转所述外圈。
实际上，该滚动轴承并不用于支撑轮毂，而仅仅是检测轮子的转动参数。为此目的，滚动轴承轴向地设置在轮毂和轮子的拨叉臂之间。
否则，特别地是在雨季，喷溅的污染物易于进入该装置，由外来物质对装置造成的污染会不利地影响检测元件的运行。
为了防止污染物质进入编码器和传感器，必须预先在滚动轴承的外圈和围绕所述圈的鞘之间设置密封。而在安装时间和成本方面，这是有害的。
在其它领域中，所述测量式滚动轴承也是已知的，特别地是在WO01/07922中。其所公开的滚动轴承包括固定于内圈的套筒、固定于外圈并支撑传感器的传感器单元，安装于内圈上的编码器元件、和用于引出导线以传输由传感器发出的电信号的端子。
由于各种污染的存在，如喷溅的水、灰尘和其它外界物质，该测量式滚动轴承并不用于在侵蚀性户外环境中运行的机动车轮子，也不用于其中需要能够可靠地测量转动参数的环境。
FR-A1-2839349公开了用作经受恶劣环境条件的滑轮的支撑的测量式滚动轴承，其包括安装在传感器支撑体上并挤压抵靠外圈的外表面的密封件。
该测量式滚动轴承在成本和安装时间方面是不令人满意的，因为使用了额外的密封件。而且，该密封件在滚动轴承的部件之间产生了摩擦。
发明内容
本发明的一个目的是克服前述缺点。
本发明还寻求提供一种适于两轮车辆的测量式滚动轴承装置，其防止了水分、灰尘和其它物质在检测元件上的入侵，其易于安装并且制造成本低。
本发明的特别目的是提供可用作轮毂的轴承的测量式滚动轴承装置，其特别易于连接至外部系统，并在限制转动摩擦的同时防止外来物质进入与检测装置接触。
在一个实施方式中，提供了特别用于两轮车辆的具有滚动轴承的测量式滚动轴承装置，该滚动轴承包括外圈、内圈和至少一排安置在内圈和外圈之间的滚动元件，以及其上安装有内圈的套筒，用于检测转动参数的组件。所述组件包括传感器、转动经过传感器的编码器、连接到传感器的用于输出所发出的信号的至少一根缆线、具有用于缆线的出口的输出端子。相对于滚动轴承，输出端子轴向安装在与传感器相对的一侧上并形成或构成用于所述滚动轴承的内圈的轴向止推。
优选地，缆线沿着套筒延伸。在套筒上可以设置沟槽以安装缆线。
有利地，用于检测转动参数的组件包括安装在套筒上的传感器体，传感器至少部分地嵌入在所述传感器体内部。
在一个实施方式中，传感器体在套筒上和在缆线上过模制(overmoulded)。传感器体可以构成用于滚动轴承的内圈的轴向止推。传感器体可以包括围绕编码器的凸缘，该凸缘被设计或适于形成用来减少任何外来物质进入所述编码器和传感器之间的折流器(flow deflector)。
优选地，输出端子安装在套筒上。
在一个实施方式中，输出端子在套筒上和在缆线的端部上过模制。
在一个实施方式中，套筒被制成一个部件。或者，可以以至少两个部件制成套筒。内圈安装在第一部件上，并且第二部件与所述内圈的径向表面接触。优选地，套筒的第二部件包括接受输出端子的凹槽。
本发明还涉及两轮车辆，该两轮车辆包括至少一个用于其中一个轮子的拨叉(fork)，连接到拨叉臂的轴杆，相对于所述轴杆旋转安装的轮毂，和安装在轴杆上的测量式滚动轴承装置。所述装置提供有滚动轴承，该滚动轴承包括外圈、内圈和至少一排安置在内圈和外圈之间的滚动元件，以及在轴杆上设置的套筒，在套筒上安装有内圈，以及用于检测转动参数的组件，所述组件包括传感器、转动经过传感器的编码器、连接到传感器的用于输出所发出的信号的至少一根缆线、和具有用于缆线的出口的输出端子。该装置的滚动轴承支撑轮毂。传感器设置在轮毂的内部侧面上。相对于滚动轴承，输出端子轴向安装在与传感器相对的一侧上，即轮毂的外侧面上。
传感器和编码器在轮毂的内侧面上的设置使得可以防止外来物质进入这些元件，而不需要使用特别的或另外的密封。实际上，滚动轴承，更特别地提供在轴承的圈之间的密封构成了用于传感器和编码器的保护装置。
用于检测转动参数的组件，通常经受各种喷溅物，特别是泥土和污泥的严重污染，因此，限制了损害风险，从而增加了测量式滚动轴承装置的可靠性和服务寿命。
另外，由于输出端子轴向安装在轮毂的外侧面上，因此易于连接缆线以供应电能和传输通过传感器发出的电信号。
本发明还涉及测量式滚动轴承装置的制造方法，该装置特别地用于两轮车辆，所述装置包括滚动轴承，其上安装有滚动轴承的套筒，用于检测转动参数的组件，所述组件包括传感器体、传感器、转动经过传感器的编码器，连接到传感器的用于输出所发出的信号的至少一根缆线、和具有用于缆线的出口的输出端子。所述传感器体在套筒上和在缆线上过模制，相对于延伸出所述传感器体的滚动轴承，所述缆线的自由端部分轴向地位于与所述传感器相对的一侧上。滚动轴承配置有安装在套筒上的并轴向地被推动至内圈抵靠传感器体的编码器。输出端子然后在缆线的自由端部分上、在套筒上和在滚动轴承的内圈上过模制。
附图说明
通过研究作为非限制性实例的一个实施方式的详细描述和通过附图的描述可以更好地理解本发明及其优点，在附图中：
-图1是根据本发明的第一实施方式的测量式滚动轴承装置的轴向截面的示意图，
-图2是图1的装置安装在轮轴杆上的轴向截面的示意图，
-图3是图2的轮轴杆的放大比例的部分截面，
-图4是图3的分解图，和
-图5是根据本发明的第二实施方式的测量式滚动轴承装置的轴向截面的示意图。
具体实施方式
图1显示测量式滚动轴承装置1的总体结构，其包括具有几何轴3的套筒2、安装在所述套筒上的滚动轴承4和用于检测滚动轴承的转动参数的组件5。
所述装置特别可用于检测两轮车辆如摩托车的轮子的转动参数。然而，所述装置可以同样好地适用于其它设施，如自行车、三轮车或四轮车。
滚动轴承4包括内圈6，外圈7，在内圈和外圈之间安置的一排滚动元件8，在此情形中是球体，用于容纳滚动元件8的周围空间的笼体(cage)9，和两个密封件10和11。
内圈和外圈6，7是同心的且相对于通过滚动轴承的中心的横向径向表面对称。内圈6是实心类型。“实心圈”可以理解为通过从管料、棒料、粗锻和/或辊制坯件去除材料地机加工(通过加工、研磨)而获得的圈。
内圈6包括由相对的径向侧面6b和6c限定的圆柱形孔6a，和外圆柱形表面6d，在该外圆柱形表面6d上形成圆环形滚道6e，该圆环形滚道6e在横截面方向上具有适于滚动元件8的凹形内部轮廓，该滚道的方向为径向向外。
外圈7，也是实心类型，包括由相对的径向侧面7b和7c限定的外圆柱形表面7a，和圆柱形孔7d，由圆柱形孔7d形成圆环形滚道7e，该圆环形滚道7e在横截面方向上具有适于滚动元件8的凹形内部轮廓，该滚道的方向为径向向内。
在孔7d和接近径向表面7b和7c处，外圈7还包括相对于通过滚动元件8的中心的径向平面的彼此对称的两个环形沟槽。在所述沟槽的内部，固定地安装与内圈6的外圆柱形表面6d接触的密封件10和11，以防止不期望的外部物质进入滚动轴承4中。密封件10，11径向地置于内外圈6，7之间。密封件10轴向地安装在滚动元件8和圈6和7的径向表面6b和7b之间，密封件11轴向地安装在滚动元件8和径向表面6c和7c之间。
环形套筒2制造为一个部件，并且提供有由相对的径向侧面2b和2c限定的孔2a，和其上固定有滚动轴承4的内圈6的圆柱形外表面2d。在轴向末端处，套筒2还包括径向凸缘2e以增加径向表面2c的尺寸。
转动参数检测组件5包括由模制的合成材料制成的且安装在套筒2的外表面2d和凸缘2e上的传感器体12、固定连接至密封件11的编码器或编码装置13、和安装在传感器体12上的传感器14。
编码装置13相对于内和外圈6，7的径向表面6c，7c轴向地突出。编码装置13包括活动部件，其例如可以由塑性铁素体或由是腈基体和磁化的铁素体颗粒的混合物的腈-铁素体制成。环形的活动部件包括安装在密封件11的外侧的内表面和提供有相对的磁性“北极”和“南极”的磁极的规则改变的外表面(未示出)，由此在活动部件的周边上形成重复完全次数的由“北”极和“南”极构成的规则图案。编码装置13通过任何合适的装置，例如通过粘合连接经由密封件11固定地安装在外圈7上。或者，易于理解的是，编码装置13也可以直接地安装在外圈7上，例如编码装置主体固定在外圈7的外表面7a上。
传感器14还包括半-嵌入于传感器体12内部的活动部件并具有平齐的环形表面以相对于编码装置13安装，在传感器体12和编码装置13之间留有略微的轴向空气间隙。传感器14是磁力敏感型，例如磁控电阻器或霍耳效应探头。传感器14位于滚动轴承4的外圈9的附近，这适于保持装置1紧凑。
用于检测转动参数的组件5还包括连接器或输出端子15和连接至传感器14的两根缆线16，17以输出由所述传感器发出的信号和用于自身的电能供应。输出端子15例如由合成材料制成，相对于滚动轴承4，轴向地安装在与传感器14和编码装置13相对的一侧上。在此，提供两根缆线以供应电能和传输电信号。易于理解的是，还可以使用单一缆线，或者三根或更多的缆线。
为了将传感器14连接至输出端子15并实现缆线16和17的路由或通路，在套筒2的外表面2d的部分上提供轴向沟槽18，该部分旨在于安装滚动轴承4的内圈6。沟槽18沿内圈6的任一侧面轴向延伸。
缆线16，17的轴向部分16a，17a容纳于沟槽18的内部并通过径向部分16b，17b径向地朝传感器14向外延伸。径向部分16b，17b通过在这些元件之间径向延伸的导线19连接至传感器14。轴向地在与径向部分16b和17b相对的侧面上，轴向部分16a，16b分别地通过倾斜的自由端部分16c，17c延伸，在接近内圈6的径向表面6b附近该自由端部分处于沟槽18外。
导线19、缆线的轴向部分16a，17a和径向部分16b，17b完全地嵌入于在套筒12上过模制的传感器体12的内部。更具体地，传感器体12在沟槽18、套筒2的外表面2d和凸缘2e上过模制。在传感器体12过模制后，仅缆线16，17的端部16c，17c未嵌入并从所述传感器体和套筒2延伸出来。
传感器体12提供有固定在套筒的外表面2d和凸缘2e上的径向部分12a，其中嵌入有传感器14、导线19和缆线16，17的径向部分16b，17b。径向部分12a与内圈6的径向表面6c接触。径向部分12a构成了用于安装滚动轴承4的轴向止推。传感器体12还提供有沿着沟槽18延伸的轴向延伸12b，其中嵌入有缆线的轴向部分16a，17a。传感器体12还包括围绕编码装置13的轴向凸缘12c，该凸缘延伸接近外圈7的径向表面7c以构成用于减少任何外来物体进入所述编码装置13和传感器14之间的折流器。
输出端子15包括固定在套筒2的外表面2d上的环形体15a。环形体15a与内圈6的径向表面6b接触并构成用于滚动轴承4的轴向止推。环形体15a还包括径向地延伸至设置在套筒2的外表面2d上的环形沟槽2f中的环形跟部15b，该跟部轴向地位于径向表面2b和沟槽之间18。跟部15b与沟槽2f共同作用以安装和保持套筒上的输出端子15。
输出端子15还包括具有大致平行六面体(parallelepipedic)形状并从环形体15a朝外延伸的延伸15c。延伸15c设置有用于缆线16，17的缆线出口20，以提供电能和向其它元件，如外部电子处理单元传输由传感器14发出的电信号，以检测转动参数，特别地，使用装置1的车辆的速度。缆线16，17突入到缆线出口20中。
输出端子15有利地在套筒2、传感器体12的轴向延伸12b的一部分、和内圈6的径向表面6b上过模制。输出端子15构成用于滚动轴承4的轴向止推。
测量式滚动轴承装置1的制造可以包括如下步骤。首先，在套筒2上过模制传感器体12。在此步骤后，在传感器体12a中嵌入缆线16，17的部分16a，16b和17a，17b、导线19和传感器14。传感器体12优选地在单一步骤中在套筒2、缆线16和17的部分16a，16b和17a，17b、导线19和传感器14上过模制。
然后，提供有编码装置13的滚动轴承4安装在套筒2的外表面2d上，然后轴向地被推动直至内圈6抵靠传感器体12的径向部分12a。最后，输出端子15在缆线16和17的部分16c和17c、套筒2和内圈6的径向表面6b上过模制。每个部分16c，17c在缆线出口20中突出以将装置连接至外部系统。优选地，传感器体12由热塑性材料制成并且套筒2由金属制成。
如图2-4所示，测量式滚动轴承装置1安装在轴杆30上，几何轴31在拨叉的两个臂32，33之间。轴杆30还包括在横截面上具有通常C-形的轮毂34并提供有旋转地安装在所述轴杆30上的环形体35，该安装利用在所述环形体35的各个轴向末端的滚动轴承36和滚动轴承4。滚动轴承36包括不可旋转的内圈37，可旋转的外圈38，在它们之间容纳的一排滚动元件39，在此情形中是球体，用于保持滚动元件39圆周方向上相等间隔的保持架体(retainer cage)40，和在滚动元件39的各侧上轴向安置并与内圈37接触的两个密封件41，42。
围绕轴杆30的间隔器43提供轴承36的内圈37和套筒2之间的轴向力的传输和间隔。为此目的，安装间隔器43以与套筒2的径向表面2c和内圈37接触。间隔器43还与臂33接触。套筒2的径向表面2b安装支承在臂32上。因此，套筒2使得装置1安装在轴杆30上，以及实现在轮毂34、轴杆30和拨叉臂32和33之间的轴向力的传输。
在轮毂34的内侧上的传感器14和编码装置13的布置，即，轴向地在滚动轴承4和所述轮毂34的环形体35之间，使得不使用特定或另外的密封件可以防止外来物质在这些元件上入侵。实际上，滚动轴承4，和更具体地固定至可旋转的外圈7和置于轮毂的外侧上的密封件10构成了传感器14和编码装置13的保护装置。
另外，由于输出端子15轴向地安装在轮毂34的外侧上，因此可以容易地将缆线16，17连接至外部系统以供应电能和传输由传感器14发出的电信号。
在由图5所示的实施方式中，其中相同的部件以相同的标记给出，输出端子15包括与内圈6的径向表面6b接触的平行六面体50a(parallelepipedic body)。输出端子15还包括具有大致平行六面体形状并从平行六面体50a朝外延伸的延伸50b。延伸50b提供有用于缆线16，17的缆线出口51。缆线16，17突入到缆线出口51中。
输出端子15有利地在传感器体12的轴向延伸12b的径向端面和内圈6的径向表面6b上过模制。输出端子15构成用于滚动轴承4的轴向止推。
在该实施方式中，装置1包括以两个部件52，54制成的套筒2。第一部件52提供有由相对的径向侧面52b和52c限定的孔52a，和其上固定有滚动轴承4的内圈6的圆柱形外表面52d。径向表面52b位于圈6，7上的包含径向表面6b，7d的径向平面中。第一部件52还包括在轴端的径向凸缘52e以增加径向表面52c的尺寸。径向凸缘52e通过用于间隔器42的中心的轴向部分52f在外表面52d的相对侧上延伸(图2)。
为了将传感器14连接至输出端子15并实现缆线16和17的路由或通路，在套筒2的第一部件52的外表面52d的部分上提供轴向沟槽18，在套筒2上固定滚动轴承4的内圈6。
为了在拨叉臂32和33之间传输轴向力(图2)，套筒2的第二部件56适于安装在轴杆的周围并且形成滚动轴承4的内圈6和臂32之间的间隔器。
第二部件54包括提供有通过相对的径向侧面56b和56c限定的孔56a和圆柱形外表面56d的环形轴部分56。径向表面56b被安装以与第一部件52的径向表面52b接触，径向表面56c适于安装支承在臂32上。第二部件54还包括在轴端处的环形径向凸缘58以增加径向表面56b的尺寸。凸缘58与圈6的径向表面6b接触。
第二部件54包括提供在凸缘58上的凹腔或凹槽60，其径向向内地延伸进轴向部分56中。凹槽60适于接收输出端子15的平行六面体50a。平行六面体50a相对于凸缘58轴向地突出。
测量式装置1的制造可以包括如下步骤。首先，在套筒2的第一部件52上过模制传感器体12。在此步骤后，在传感器体12a中嵌入缆线16和17的部分16a，16b和17a，17b、导线19和传感器14。传感器体12优选地在单一步骤中在套筒2的第一部件52、缆线16和17的部分16a，16b和17a，17b、导线19和传感器14上过模制。
然后，提供有编码装置13的滚动轴承4在套筒2的第一部件52的外表面52d上安装，然后轴向地被推动直至内圈6抵靠传感器体12的径向部分12a。然后，输出端子15在缆线16和17的部分16c和17c、传感器体12的轴向延伸12b的径向端面、内圈6的径向表面6b和套筒2的第一部件52的径向表面52b上过模制。在该实施方式中，输出端子15的环形体15a在周长方向具有有限的尺寸。例如，周长方向包括在30和60度之间。因此，在内圈6上过模制后，输出端子15留有径向表面52b未覆盖的部分。
最后，套筒2的第二部件54在第一部件52的径向表面52b的未覆盖部分和输出端子15的环形体15a上过模制。通过该方式，输出端子15较少地被拨叉臂之间的轴向力所影响(sollicitated)。
在另一实施方式中，还可以不过模制套筒2的第二部件54。在此情形中，套筒2的第一部件52的径向表面52b的自由端可以用作相对于内圈6安装第二部件54的参考表面。在该情形中，为了获得相对于第一部件52的第二部件54的轴向保留，所述第二部件54可以包括从径向表面52b延伸的轴向接线片，在接线片的自由端处提供适于与设置在第一部件54上的相应的沟槽共同作用的突起或肋。有利地，凹陷60的周长尺寸略微比输出端子15的周长尺寸大以使得所述输出端子15以不接触的状态置于所述凹陷内部。因此，输出端子不会被拨叉臂之间的轴向力所影响。
Claims (14)
1.一种测量式滚动轴承装置，其用于两轮车辆，所述装置设置有滚动轴承(4)，该滚动轴承(4)包含：外圈(7)、内圈(6)和至少一排安置在所述外圈和所述内圈之间的滚动元件(8)，以及其上安装有所述内圈的套筒(2)，用于检测转动参数的组件(5)，所述组件包括传感器(14)、转动经过传感器的编码器(13)、连接到传感器(14)的用于输出所发出的信号的至少一根缆线(16)、和具有用于缆线的出口(20)的输出端子(15)，其特征在于相对于滚动轴承，输出端子(15)轴向安装在与传感器(14)相对的一侧上并形成用于所述滚动轴承的内圈(6)的轴向止推。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述缆线(16)沿着所述套筒(2)延伸。
3.如权利要求1或2所述的装置，其中在所述套筒(2)上设置沟槽(18)以安装缆线。
4.如权利要求1所述的装置，其中用于检测转动参数的组件包括安装在套筒(2)上的传感器体(12)，传感器(14)至少部分地嵌入在所述传感器体内部。
5.如权利要求4所述的装置，其中传感器体(12)在套筒(2)和缆线(16)上过模制。
6.如权利要求4所述的装置，其中传感器体(12)构成用于滚动轴承的内圈(6)的轴向止推。
7.如前述权利要求4所述的装置，其中传感器体(12)包括围绕编码器(13)的凸缘(12c)，该凸缘(12c)适于构成用于减少任何外来物质进入所述编码器和传感器之间的折流器。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述输出端子(15)安装在套筒(2)上。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述输出端子(15)在套筒(2)和在缆线(16)的端部(16c)上过模制。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述套筒(2)制造为一个部件。
11.如权利要求1所述的装置，其中所述套筒(2)制造为至少两个部件(52,54)，所述内圈(6)安装在第一部件(52)上，并且第二部件(54)与所述内圈的径向表面(6b)接触。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述第二部件(54)包括在其中容纳输出端子(15)的凹槽(60)。
13.一种两轮车辆，其包括至少一个用于一个轮子的拨叉，连接到拨叉臂(32,33)的轴杆(30)，通过根据前述权利要求任一项所述的测量式滚动轴承装置(1)相对于所述轴杆旋转安装的轮毂(34)，其中，所述套筒(2)设置在轴杆上，滚动轴承(4)支撑轮毂(34)，传感器(14)设置在轮毂的内部侧面上，并且相对于滚动轴承，输出端子(15)轴向安装在与传感器(14)相对的一侧上。
14.一种用于两轮车辆的测量式滚动轴承装置的制造方法，所述装置包括：滚动轴承，其上安装有滚动轴承的套筒；用于检测转动参数的组件，所述组件包括传感器体、传感器、转动经过传感器的编码器、连接到传感器的用于输出所发出的信号的至少一根缆线；和具有用于缆线的出口的输出端子，其特征在于所述传感器体在套筒和在缆线上过模制，相对于延伸出所述传感器体的滚动轴承，所述缆线的自由端部分轴向地位于与所述传感器相对的一侧上；滚动轴承配置有安装在套筒上的并轴向地被推动直至内圈抵靠传感器体的编码器；输出端子然后过模制到缆线的自由端部分上、套筒上和滚动轴承的内圈上。
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