CN103423321B - 临时性支撑构件、包括其的传感子单元和轴承组件 - Google Patents

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Abstract

用于轴承组件的传感器单元的临时性支撑构件（2）包括第一部分（10）、第二部分（20）和第三部分（30），所述第一部分（10）用于容纳传感器单元的传感器本体（74）的至少一部分，所述第二部分（20）用于容纳盘绕配置中的、连接至传感器本体的线缆（76），第三部分（30）用于容纳安装在线缆的自由端部（762）处的连接器（78）。

Description

临时性支撑构件、包括其的传感子单元和轴承组件
技术领域
本发明涉及一种用于轴承传感器单元的临时支撑构件。本发明还涉及传感子组件，其包括传感器单元和临时性支撑构件，所述传感器单元具有传感器本体、连接至该传感器本体的线缆、安装在该线缆的自由端部处的连接器。最后，本发明涉及一种轴承组件，其包括轴承和如上所述的传感子组件。
背景技术
在轴承领域，已知使用转速计以确定通过轴承支撑的旋转部分相对于非旋转部分的旋转参数，例如旋转速度。如EP-A-1933155中所解释的，可以使用编码器垫圈（其具有随轴承的旋转环快速旋转的磁极），以及围绕编码器垫圈分布在传感器本体中或设置在编码器前面的一个或多个传感器。该传感器本体经由连接至传感器本体（通常连接至印刷电路板）的线缆被供应电功率，所述印刷电路板将传感器和一些其他电子部件保持在传感器本体内。该线缆还可以用于将传感器的输出信号向位于传感器本体之外的电子控制单元输送。该电缆在与传感器本体的相对的自由端部处提供具有连接器，所述连接器用于连接至电源和/或用于分配电子信号的网络。根据传感器单元的预期用途，线缆具有通常在250mm至850mm内变化的长度，且连接器适用于传感器单元的环境。
这种线缆在很大程度上阻止传感器单元生产过程的自动化，因为，当多个传感器单元存储在箱内时，它们各自的线缆往往交织。而且，当通过其传感器本体拿着传感器单元时，线缆和连接器往往悬在传感器单元的一侧上。由此，在用于可仪表测示的轴承组件的生产线上，难以让机器人抓持和移动传感器单元。对于不得不将这种传感器单元安装在一些轴承上以建立可仪表测示的轴承组件的操作者来说，已知的传感器单元的线缆也是很麻烦的。
发明内容
本发明目的在于用一种新的支撑构件解决这些问题，所述支撑构件以与传感器单元制造过程的自动化及其与轴承连接相容的配置有效地保持传感器单元，以便组成可仪表测示的轴承组件。
为此，本发明涉及用于轴承组件的传感器单元的临时性支撑构件，该支撑构件包括：
第一部分，其用于容纳传感器单元的传感器本体的至少一部分
第二部分，其用于容纳盘绕配置中的、连接至传感器本体的线缆，和
第三部分，其用于容纳安装在线缆的自由端部处的连接器。
借助本发明，该临时性支撑构件以其中其线缆缠绕在第二部分中的配置保持传感器单元，从而其不具有与通过类似的临时性支撑构件保持且存储在相同空间中的一些其他传感器单元的线缆交织的风险。而且，通过相应的传感器单元，支撑构件可作为生产过程的一个步骤由机器人容易地抓持以使其移动。
在本描述中，旋转参数代表轴承组件的编码器垫圈的旋转运动。该参数可以是角度、速度、位移、加速度或震动。
根据本发明的其他方面（其是有益的但不是必须的），该临时性支撑构件可采取任何可容许的配置而并入一个或多个以下特征：
临时性支撑构件包括用于使线缆在传感器本体和第二部分之间成形的耳柄。
第二部分为圆形，且该耳柄沿相对于所述第二部分的中心轴线为大致径向的方向延伸。
耳柄具有用于容纳线缆的一部分的外部的凹入部。
耳柄与第一、第二和第三部分相比较时相对于第二部分的中心轴线径向地、对比于向外地延伸。可替换地，第三部分相对于第二部分的中心轴线径向地向外延伸。
第一部分和第二部分为圆形且定心在共同的轴线上。
第二部分沿该共同的轴线定位在第一和第三部分之间。
第一、第二和第三部分以单块合成材料制成。
临时性支撑构件包括适配器，其用于将连接器在第三部分中保持在位。
第三部分通过多个臂部限定，所述臂部分布在支撑构件的中心轴线周围。
这些臂部每一个具有凹入部，所述凹入部用于容纳传感器本体，或轴承的至少一部分。
本发明还涉及一种传感子组件，其包括传感器单元，所述传感器单元具有传感器本体、连接至该传感器本体的线缆、安装在该线缆的自由端部处的连接器。该传感子组件还包括如前所述的临时性支撑构件。传感器本体被接收在临时性支撑构件的第一部分的第一体积内，线缆缠绕在临时性支撑构件的第二部分的第二体积中，连接器接收在临时性支撑构件的第三部分的第三体积内。
有利地，第一部分限定凹入凹部，所述凹入凹部具有基本与传感器本体的形状互补的形状。
最后，本发明涉及一种轴承组件，其包括轴承，所述轴承具有旋转环、非旋转环和安装在旋转环上的编码器垫圈，该轴承组件还包括如这以前所述的传感子组件，其安装在轴承的非旋转环上。
附图说明
根据以下对应于附图以没有限制本发明的目的的示例性示例给出的描述，将更好理解本发明。在附图中：
图1是根据本发明的临时性支撑构件的透视图；
图2是在安装过程的第一步的在与轴承组件的传感器单元一起使用中的图1的支撑构件在更小比例尺下的透视图；
图3至6是针对安装过程的其他步骤的类似于图2的透视图；
图7是图6的轴承组件在较大比例尺下的俯视图；
图8是沿图7的VIII-VIII线截取的剖视图；
图9是沿图7的IX-IX线截取的剖视图；和
图10类似于图6的轴承组件的两个轴承组件的透视图，所述两个轴承组件一个叠置在另一个上。
具体实施方式
图1所示的支撑构件2包括保持件4和适配器6，每个都由单块的合成材料制成，例如聚酰胺。
X2表示支撑构件2的中心轴线。
保持件4具有第一部分10，该第一部分10由垂直于轴线X2的环形部102和定心在轴线X2上的柱状裙部104构成。V10表示部分10的内部体积（volume）。
在本描述中，假定轴线X2在图1上是垂直的，支撑件2位于未图示出来的由裙部104的下边缘1042限定的水平表面上。由此，保持件2的部分在其朝向图1的顶部取向时被称为上部，在其朝向该视图上的底部取向时被称为下部。
槽口106形成在裙部104中，且向上延伸至该裙部的与环形部分102相对的边缘1042处。
保持件4的第二部分20被限定在部分102和属于保持件4的第三部分30的盘状件302之间。第二部分20包括柱状壁202，其定心在轴线X2上且具有圆形截面，其直径小于裙部104和盘状件302的直径，所述裙部104和盘状件302的直径基本相等。V20表示部分20的体积，其被沿轴线X2轴向地限定在部分102和盘状件302之间，并且径向地相对于轴线X2限定在柱状壁202外。
保持件4的第三部分30包括四个臂部304，所述四个臂部相同且绕轴线X2以90°均匀分布。每个臂部大致地平行于轴线X2延伸，且其经由各自的加强支架306连接至盘状件302的与体积V20相对的表面。每个支架306确保即使沿平行于轴线X2的方向被加载，邻近的臂部304仍保持平行于轴线X2。
在其与盘状件302相对的上端处，每个臂部304具有弯曲部308，所述弯曲部308形成垂直壁3082与水平壁3084之间的凹入凹部V308，所述垂直壁的形状是定心在轴线X2上的圆柱的一部分，所述水平壁3084垂直于轴线X2。
V30表示部分30的体积，其径向地限定在轴线X2周围的臂部304之间。体积V30沿轴线X2从盘状件302向上延伸直到弯曲部308的水平壁3024。H30表示体积V30的沿轴线X2测量的轴向高度。
保持件4还包括耳柄50，其从裙部104沿方向Δ50向外延伸，所述方向Δ50相对于轴线X2为径向。耳柄50邻近槽口106设置，并在其与裙部104相对的端部处具有凹入沟槽502，所述凹入沟槽502限定凹入凹部V502，所述凹入凹部V502取向为相对于轴线X2径向向外。
根据本发明的可选的方面，盘状件302设置有多个开口303，所述开口303使保持件4更轻和更容易模制。
适配器6包括基板61和平行于板61的两个轨道62和63，在适配器6在保持件4上的安装配置中，所述轨道在该板上延伸。适配器6还包括突出部分64，所述突出部分64在与轨道62和63相同的侧上相对于基板61延伸。适配器6还包括三个销66、67和68，所述销在基板61的与部分62至64相对的侧面上延伸。销67设置有中心槽，并由此可弹性变形。
另一方面，盘状件302设置有三个孔305，每个孔适于容纳销66至68中的一个。销66至68和孔305允许将适配器6可逆地安装在保持件4的第三部分30的体积V30中。
支撑构件2被设计为以预先限定的配置保持传感器单元7，该传感器单元7适于与轴承8配合，以组成轴承组件B。
轴承80包括定心在轴承8的中心轴线X8上的不可旋转的外环82和可旋转的内环84。单排的滚珠86安装在滚珠轴承（rolling）8的旋转腔87中，并通过笼88保持在位。D8表示轴承8的外径。
编码器垫圈9固定安装在内环84上，且包括适于产生旋转磁场的多个磁极92，所述旋转磁场由属于传感器单元7并嵌入在传感器单元7的环形传感器本体74中的多个传感器72检测。
X7表示传感器本体74的中心轴线，当传感器本体74通过传感器本体74的一些突片741的弹性变形而安装在外环82上时，X7与轴线X8共线和重合。
传感器单元7还包括电缆76，所述电缆76包括至少一个电导体，优选地为几个电导体。线缆76被连接至传感器单元7的印刷电路板77，所述印刷电路板77也嵌入在传感器本体74内并将传感器72保持在位。线缆76沿相对于轴线X7为径向的方向Δ76进入传感器本体74。
在与传感器本体74相对的其自由端部761处，线缆76设置有连接器78，所述连接器78具有多个销782，所述销782的几何形状和分布适应于由传感器单元7、轴承8和目标物（target）9形成的轴承组件B的预期用途。连接器78还包括塑料本体784。H78表示本体784的最大垂直厚度，其平行于轴向X2被测量。
垂直厚度H78小于体积V30的轴向高度H30。
支撑构件2的第一部分10被设计和配置为将传感器本体74的一部分容纳在体积V10内。更准确地，如图9所示，传感器本体74可以以轴线X2和X7重合的配置被引入容积V10内。在这种配置中，传感器本体74的外防护罩742（其形成垂直于轴线X2的环形表面743）与第一部分10的环形部102的下表面形成表面接触。在这种配置中，传感器本体74的外径向表面744被裙部104围绕，所述外径向表面部分地由防护罩742形成。传感器本体74和保持件4的第一部分10的几何形状可被选择为使得传感器本体74可以由于柱状裙部104的弹性变形而有弹性地保持在第一部分10内。特别地，传感器本体7的外直径D7可被选择为等于或略大于裙部104的内径，所述裙部104的内径等于体积V10的直径。换句话说，体积V10基本与传感器本体74的形状互补。
746表示传感器本体74的一部分，线缆76穿过该部分进入传感器本体74。部分746相对于表面744径向向外突出。在此前提到的配置中，部分746被接收在槽口106内，这与线缆76在部分746内沿相对于轴线X7的径向方向X76延伸这一事实相容。
另一方面，根据连接器78的与其在图1中在基板61的上侧延伸的部分62至64相关的几何形状来设计适配器6的几何形状。换句话说，基于连接器78而定制适配器6的几何形状。
在将适配器2用于传感器单元7的第一步骤中，可以将适配器6安装在连接器78上，如图2中由箭头A1所表示的。这通过适配器6和连接器78之间的形状的配合而实现。轨道62和63以及突出部分64被设计为限制塑性本体784。
达到图3的配置，其中连接器78和适配器6可被如通过箭头A2所表示的引入到体积V30内。在该步骤结束后，适配器6的销66至68被接收在保持件4的孔305内，从而连接器78被接收和固定在体积V30内。这是图4上所图示的配置。
由该配置，可以通过在柱状壁202周围进行线缆76的连续绕圈而将线缆76缠绕在保持件2的第二部分20的体积V20内。这在图4上由箭头A3表示。当几乎全部的线缆76被接收在体积V20内时，可以使线缆76的剩余部分绕在沟槽506周围，以将传感器本体74引入在体积V10内，如箭头A4所表示的。于是达到图5的配置，其中通过安装在支撑构件2上的传感器单元7形成传感子组件A。在该配置中，线缆76的部分762被接收在沟槽502的体积V502内，从而传感器本体74的部分746不承受剪应力，如果线缆76直接从传感器本体74去往体积V20则会发生这种情况。
传感子组件A适于安装在轴承8上，如箭头A5表示的，以便组成可仪表测示（instrumented）的轴承组件B，如图6中表示的。这种可仪表测示的轴承与通过传感器72检测的内环84的旋转参数相容。
子组件A在轴承8上的安装通过突片741的弹性变形进行，所述突片741以图5中的配置从体积V10轴向地突出出去。
这方面，支撑构件2可被用于传递用来将传感器本体74安装在环82上的轴向力E。
处于图5的配置中的传感器单元7或处于图6配置中的轴承组件B易于由操作员或通过机器人以非常容易的方式操纵，至少线缆76不会悬在传感器本体74或轴承8的一侧上。
如图8和9所示的，由线缆76在体积V20内形成了四个线圈。通过调节柱状壁202的轴向和径向尺寸，线圈的数量可被调整，以便考虑线缆76的实际长度。
如图7和8中清楚可见的，耳柄50允许赋予线缆76的最靠近传感器本体74的部分一种配置，所述配置一方面与线缆76进入到传感器本体74内的方向Δ76相容，还满足这一事实，即该线缆必须被接收在体积V20内。
如图10所示，臂部304和弯曲部308的形状适应于被固定的环82的几何形状。更准确地，凹部V308的最大内径d308（其限定在弯曲部308的两个相对的垂直壁3082之间）与轴承8的外径D8（即环82的外径）基本相同。这里，“基本相同”意思是d308/D8的比值为0.90至1.10。由此，可以部分地将轴承8’引入到第一支撑构件2的臂部304的上端上形成的相应凹部中，以便组成分别配备有支撑构件的轴承组件的堆或叠。
在图10中图示出两个这种轴承组件B和B'的堆，每一个具有一个轴承8或8'，以及保持传感器单元7或7'的一个支撑构件2或2'，所述传感器单元7或7'由传感器本体74或74'、线缆76或76'以及一个连接器78或78'形成。
如图10上可看到的，臂部304的长度足以将连接器78容纳在下部支撑构件2的体积V30内，而不与上部轴承组件B'的轴承8'互扰，所述上部轴承组件B’接收在分布在连接器周围的臂部304的凹部V308中。换句话说，由于连接器78的垂直高度H78小于体积V30的轴向高度H30，因此连接器78不阻止环82被部分地插在凹部V308内。
由于耳柄50，当适配器2掉落在平坦表面上时，其没有滚动较长距离的风险，因为耳柄50阻挡支撑构件2绕轴线X2的旋转。这是由于这样的事实，即与部分10、20和30相比较，耳柄50相对于轴线X2径向地向外延伸。在图1中所表示的支撑构件2的空配置中、在图5和6中所表示的装载配置中，以及在任何中间配置中，这是有优势的。
根据本发明的未表示出的替换性实施例，可以使用具有较大直径的盘状件302或部分102，所述直径大到与耳柄50相比较足以相对于轴线X2径向向外延伸。这使得适配器2与滚动运动相容，且可适于一些情况。
根据本发明一未图示出的变体，可以堆叠图5中所示的多个传感子组件A，以形成类似于图10中的一个的叠，但没有轴承。在这种情况中，传感器单元的传感器本体74直接被接收在位于下方的支撑构件2的弯曲部308内，且直径d308和D7基本相同，即d308/D7的比值为0.90至1.10。
裙部104的形状可适于使得传感器本体74的较大部分从体积V10轴向突出，以便该部分与位于下方的相似支撑构件的臂部的弯曲部308直接地相互作用。
根据一未示出的可替换实施例，传感器本体74可安装在内环84上，而编码器垫圈9安装在外环82上。
以上所列出的实施例和变体的技术特征可以以任何技术可行的配置组合。

Claims (14)

1.一种用于轴承组件(B)的传感器单元(7)的临时性支撑构件(2)，所述支撑构件包括保持件(4)，所述保持件(4)具有：
第一部分(10)，其用于容纳所述传感器单元(7)的传感器本体(74)的至少一部分，
第二部分(20)，其用于容纳盘绕配置中的、连接至所述传感器本体的线缆(76)，和
第三部分(30)，其用于容纳安装在所述线缆的自由端部(761)处的连接器(78)，其中所述临时性支撑构件包括耳柄(50)，所述耳柄用于使所述线缆成形在所述传感器本体(74)和所述第二部分(20)之间。
2.如权利要求1所述的临时性支撑构件，其中所述第二部分(20)为圆形，且所述耳柄(50)沿方向(Δ50)延伸，所述方向(Δ50)相对于所述第二部分的中心轴线(X2)为大致径向。
3.如权利要求1或2所述的临时性支撑构件，其中所述耳柄(50)具有径向外部的凹入部(502)，所述凹入部(502)用于容纳所述线缆(76)的自由端部(761)。
4.如权利要求1或2所述的临时性支撑构件，其中所述耳柄(50)在与所述第一、第二和第三部分(10、20、30)比较时，相对于所述第二部分(20)的中心轴线(X2)径向地向外延伸。
5.如权利要求1或2所述的临时性支撑构件，其中所述第三部分(30)在与所述耳柄(50)比较时，相对于所述第二部分(20)的中心轴线(X2)径向地向外延伸。
6.如权利要求1至2中任一项所述的临时性支撑构件，其中所述第一部分(10)和所述第二部分(20)为圆形，且定心在共同轴线(X2)上。
7.如权利要求6所述的临时性支撑构件，其中所述第二部分(20)沿所述共同轴线(X2)设置在所述第一和第三部分(10、30)之间。
8.如权利要求1至2中任一项所述的临时性支撑构件，其中所述第一、第二和第三部分(10、20、30)以单块的合成材料制成。
9.如权利要求1至2中任一项所述的临时性支撑构件，其中其包括适配器(6)，所述适配器(6)用于将所述连接器(78)在所述第三部分(30)中保持在位。
10.如权利要求1至2中任一项所述的临时性支撑构件，其中所述第三部分(30)由多个臂部(304)限定，所述臂部(304)分布在所述支撑构件的中心轴线(X2)的周围。
11.如权利要求10所述的临时性支撑构件，其中所述臂部(304)的每一个具有凹入部(308)，所述凹入部(308)用于容纳轴承(8)的至少一部分(82)或传感器本体(74)。
12.一种传感子组件(A)，其包括传感器单元(7)，所述传感器单元具有传感器本体(74)、连接至所述传感器本体的线缆(76)和安装在所述线缆的自由端部(761)处的连接器(78)，其中所述传感子组件还包括根据权利要求1至2中任一项所述的临时性支撑构件(2)，且其中所述传感器本体(74)接收在临时性支撑构件的所述第一部分(10)的第一体积(V10)内，所述线缆(76)缠绕在所述临时性支撑构件的第二部分(20)的第二体积(V20)中，所述连接器(78)接收在所述临时性支撑构件的第三部分(30)的第三体积(V30)内。
13.如权利要求12中所述的传感子组件，其中所述第一体积(V10)具有基本与传感器本体(74)的形状互补的形状。
14.一种轴承组件(B)，其包括轴承(8)，所述轴承(8)具有旋转环(84)、非旋转环(82)和安装在所述旋转环上的编码器垫圈(9)，其中所述轴承组件还包括根据权利要求12所述的、安装在非旋转环(82)上的传感子组件(A)。
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