CN103528497A - 仪表化轴承 - Google Patents

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Abstract

该仪表化轴承包括轴承和用于感测可旋转环相对于轴承的固定环的角位置的传感器单元，传感器单元包括紧附于可旋转环的编码器元件以及紧附于固定环、适于感测可旋转环旋转速度的参数表示的感测元件(640)。感测元件(640)安装在紧附于固定环(44)的外壳(66)中。外壳(66)包括安装在固定环上的外周壁(666)，外周壁包括垂直于仪表化轴承旋转轴的、适于接收于固定环的表面凹处中的至少一个按扣部(666b)以及适于抵接固定环侧表面的至少一个轴向阻挡部(666a)。所述或每个按扣部(666b)以及所述或每个阻挡部(666a)关于中心轴(X6)交替。

Description

仪表化轴承
技术领域
本发明涉及一种仪表化轴承(instrumented bearing)，其包括用于感测可旋转元件相对于固定元件的角位置的传感器单元。
背景技术
仪表化轴承包括轴承和传感器单元，传感器单元用于感测轴承的可旋转环相对于固定环的角位置。这样的传感器单元通常包括：编码器元件，适于产生磁场变化；以及感测元件，适于基于磁场变化来确定可旋转环的角位置。鉴于将感测元件安装在其中的外壳，感测元件通常相对于轴承的固定环固定。
为了保证精确的磁性检测以及精确的旋转速度感测，感测元件必须精确地安装在轴承上。从EP-A-1 431 071获知，传感器外壳的管状按扣(snap)部分安装在一凹槽中，该凹槽实现于轴承固定环的表面上。这样，凹槽通常因转动操作而获得，它提供了沿其中心轴相对低的尺寸精度。因此，外壳的安装精度无法满足。
发明内容
本发明的目的在于设置一种新颖的仪表化轴承，包括用于感测旋转元件相对于固定元件的角位置的传感器单元，其配备有允许轴承和传感器单元之间更好安装精度的安装系统。
为此，本发明涉及一种仪表化轴承，其包括轴承和传感器单元，传感器单元用于感测可旋转环相对于轴承的固定环的角位置，包括紧附于可旋转环的编码器元件以及紧附于固定环、适于感测可旋转环旋转速度的参数表示的感测元件，感测元件安装在紧附于固定元件的外壳中。该仪表化轴承的特征在于，外壳包括安装在固定环上的外周壁，并且外周壁包括垂直于仪表化轴承旋转轴的适于接收于固定环柱形表面的凹处中的至少一个按扣部以及适于抵接固定环侧表面的至少一个轴向阻挡部，并且所述或每个按扣部以及所述或每个阻挡部关于外壳的中心轴交替。
鉴于本发明，外壳的轴向定位通过靠着轴承侧表面的阻挡部而得以实现，这相比于轴承固定环的凹槽会更加精确地沿轴向定位。感测元件相对于可旋转环的安装精度因而有所改进。
根据本发明的其它方面，这是有利的但不是必须的，这样的传感器单元可纳入以下特征中的一个或多个：
-存在至少两个按扣部以及至少两个阻挡部。
-阻挡部以及按扣部在交替的角度扇区上延伸。
-按扣部基本具有周向上的相同长度。
-阻挡部基本具有周向上的相同长度。
-外壳包括五个按扣部以及五个阻挡部，而所述角度扇区的顶角分别具有近似30°的值。
-所述或每个按扣部以及所述或每个阻挡部设置在外壳的相同壁上。
-壁是柱形的，并对中于外壳的中心轴上。
-固定环是轴承的外环，而凹处设置在外环的内部柱形表面上，而所述或每个按扣部以及所述或每个阻挡部设置在外壳的外部柱形壁上。
-当未被外环压住时，所述或每个按扣部的最大直径大于凹处的最小直径。
-凹处具有一直径，所述直径从所述侧表面朝向轴承的中间平面增大。
-所述或每个按扣部具有一直径，所述直径朝向轴承的中间平面增大。
-所述或每个按扣部具有向内弯曲的端部，所述端部适于相对于凹处的逐渐缩减的入口边缘滑动。
-固定环是轴承的内环，而凹处设置在内环的外部柱形表面上，而按扣部以及阻挡部设置在外壳的内部柱形壁上。
-轴承是滚动型的，并包括位于固定环和旋转环之间的滚动元件。
附图说明
现在，将对应于附图对本发明进行说明，作为示意性示例。在附图中：
-图1是根据本发明的仪表化轴承的前视图；
-图2是属于图1中仪表化轴承的传感器主体和外壳的分解透视图；
-图3是图1中仪表化轴承的、沿着线III-III截取的截面图；
-图4是图3上细节IV的较大比例的视图。
具体实施方式
图示的仪表化轴承2包括滚动轴承4，滚动轴承4包括旋转内环42和固定外环44。安装在保持架(cage)46中的若干滚珠45位于内环42和外环44之间。在未示出的替代实施例中，滚动轴承4可包括其它类型的滚动元件，诸如滚子或滚针。内环42可绕滚动轴承4的中心旋转轴X-X’相对于外环44旋转。
仪表化轴承2还包括传感器单元6。传感器单元6包括编码器元件62，其紧附于内环42并适于产生作为其角位置的函数的磁场变化。编码器元件62包括框架621和磁环623。磁环623固定到与内环42旋转紧附的框架621。
传感器单元6还包括传感器主体64，其安装在固定到外环44的屏蔽外壳或磁轭66中。传感器主体64对中于传感器6的中心轴X6上，当传感器主体64安装在外环44上时，中心轴X6与轴X-X’对准。传感器主体64包括感测元件640。感测元件640是适于感测由磁环623关于轴X-X’旋转所产生的磁场变化的变换器。感测元件640经由支承构件644而安装在印刷电路板或PCB 642上并与之相连。PCB 642安装在屏蔽外壳66中。屏蔽外壳66是对中于轴X6上的环形金属部分，并包括内部柱形壁662、垂直于轴X6的径向底壁664以及外部柱形壁666。壁662和666对中于轴X6上并与之平行。
屏蔽外壳66可由合成材料和/或金属材料制成，诸如钢或铝。轴X6是用于屏蔽外壳66的中心轴。
PCB 642具有与屏蔽外壳66的形状对应的半环形状，并安装为靠着底壁664。作为可选特征，传感器主体64可包括支撑板646，PCB 642安装在其上，支撑板646安装为靠着屏蔽外壳66的底壁664。感测元件640、支承主体644、PCB 642和支撑板646二次模制(over-moulded)在塑料材料的层648中，其注射于屏蔽外壳66中。可替代地，只有感测元件640和PCB 642二次模制在塑料材料的层648中；由此获得的元件被进一步接合到屏蔽外壳66上，可优选地接合到其底壁664上。
屏蔽外壳66经由外部柱形壁666直接固定到外环44。外部柱形壁666包括交替的阻挡部666a和按扣部666b，其沿着外壳66的周向相对于轴X64在相等的角度扇区上延伸。各部666a和666b关于轴X6，即沿着外壳66的周向交替。
α表示包括阻挡部666a的角度扇区的顶角，β表示包括按扣部666b的角度扇区的顶角。依赖于阻挡部666b的数量，角度值α和角度值β可以变化并相适应。
在附图的示例中，外壳66包括五个阻挡部666a和五个按扣部666b，并且角度α和β两者均近似等于30°。
可选地，按扣部666b基本具有周向上的相同长度。换句话说，顶角β彼此相等。以同样的方式，阻挡部666a可选地具有周向上的相同长度。换句话说，顶角α彼此相等。
阻挡部666a允许相对于外环44的侧表面440精确地定位外壳66。作为可选实施例，侧表面440优选地垂直于轴X-X’延伸。每个阻挡部666a的轴向边缘666a1沿着轴X-X’抵接表面440。
按扣部666b沿着轴X64延伸，并相对于边缘666a1朝向滚珠45沿轴向突出。由此，按扣部666b可插入于外环44内，外环44在其内表面442上包括凹处444。作为可选实施例，表面442优选地是柱形的。P表示轴承4的中间平面，该平面垂直于轴X-X’并位于外环44的侧表面440和442之间的中途。凹处444的直径从侧表面440朝向平面P增大。在未示出的替代实施例中，凹处444可由具有相同功能的外周凹槽代替。
当未插入于凹处444中时，按扣部666b具有叉开的形状，其中直径从壁666的环形部朝向按扣部666b的自由端666b1增大。由此，当未被外环44压住时，按扣部666b外表面具有的最大直径大于在侧表面440附近处于其最小值的凹处444的直径。因此，按扣部666b施加作用于凹处444上的向外指向弹力F，这保证了外壳66相对于外环44的固定。更确切地，按扣部666b保证了通过摩擦使外壳66与外环44旋转紧固。
按扣部666b还保证传感器主体64相对于编码器元件62精确的径向定位。
按扣部在自由端666b1旁边设置有端部或鼻部666b2，其适于在将外壳66安装在外环44中时与凹处444的逐渐缩减的入口边缘444a配合。向内弯曲的鼻部666b2限定出在边缘444a上滑动的弯曲外表面，当它们沿着平行于轴X-X’的轴向插入于凹处444内时，引起按扣部666b朝向轴X-X’的弹性变形，如箭头A1所示。当按扣部666b进一步插入并且直到边缘666a1抵接侧表面440时，按扣部666b扩展到凹处444的较大部分中。
按扣部666b与阻挡部666a的组合既允许外壳66旋转紧固到外环44，又允许感测元件640相对于编码器元件62精确地定位，改进了传感器单元6的感测精度。
按扣部666b与阻挡部666a沿着外壳66周向-即绕轴X6和X-X’-交替允许满意的安装稳定性。这两个功能之间的分离允许它们两者更好的工作效率。
为了获得最佳安装，外壳66包括与五个按扣部666b交替的五个阻挡部666a。如未示出的实施例，外壳66可包括不同数量的阻挡部和按扣部，但包括至少一个阻挡部和一个按扣部，并且可优选地包括两个阻挡部和两个按扣部。
在替代实施例中，按扣部666b可插入于外环44外，位于在其外表面、且可优选是柱形的表面上构成的凹处中。
根据未示出的实施例，外壳66包括外部柱形壁666，但不包括径向底壁664，也不包括内部柱形壁662。
根据另一未示出的实施例，可旋转环可以是外环44，而外壳66和感测元件可固定到不可旋转的内环42。在这样的情况下，按扣部和阻挡部可设置在外壳66的内部柱形壁662上，并且凹处设置在内环的外表面或内表面、可优选是柱形的表面上。
上文中考虑的实施例和变型例的技术特征可以组合。

Claims (15)

1.一种仪表化轴承(2)，包括轴承(4)和用于感测可旋转环(42)相对于轴承(4)的固定环(44)的角位置的传感器单元(6)，所述传感器单元包括紧附于可旋转环(42)的编码器元件(62)以及紧附于固定环(44)的感测元件(640)，所述感测元件(640)适于感测可旋转环(42)旋转速度的参数表示，所述感测元件(640)安装在紧附于固定环(44)的外壳(66)中，其中外壳(66)包括安装在固定环(44)上的外周壁(666;662)，并且所述外周壁(666;662)包括至少一个按扣部(666b)以及至少一个轴向阻挡部(666a),所述至少一个按扣部(666b)适于被接收于固定环(44)的表面(442)的凹处(444)中，所述至少一个轴向阻挡部(666a)适于抵接固定环(44)的侧表面(440)，并且其中所述或每个按扣部(666b)和所述或每个阻挡部(666a)关于外壳(66)的中心轴(X6)交替。
2.根据权利要求1所述的仪表化轴承，其中，存在至少两个按扣部(666b)以及至少两个阻挡部(666a)。
3.根据权利要求2所述的仪表化轴承，其中，阻挡部(666a)以及按扣部(666b)在交替的角度扇区上延伸。
4.根据权利要求3所述的仪表化轴承，其中，按扣部(666b)基本具有周向上的相同长度。
5.根据权利要求3所述的仪表化轴承，其中，阻挡部(666a)基本具有周向上的相同长度。
6.根据权利要求3所述的仪表化轴承，其中，外壳(66)包括五个按扣部(666b)以及五个阻挡部(666a)，并且其中所述角度扇区的顶角(α，β)分别具有近似30°的值。
7.根据权利要求1所述的仪表化轴承，其中，所述或每个按扣部(666b)以及所述或每个阻挡部(666a)设置在外壳(66)的相同壁(666;662)上。
8.根据权利要求7所述的仪表化轴承，其中，所述壁(666，662)是柱形的，并对中于外壳(66)的中心轴(X6)上。
9.根据权利要求1所述的仪表化轴承，其中，所述固定环是轴承(4)的外环(44)，其中凹处(444)设置在外环(44)的内部柱形表面(442)上，并且其中所述或每个按扣部(666b)以及所述或每个阻挡部(666a)设置在外壳(66)的外部柱形壁(666)上。
10.根据权利要求9所述的仪表化轴承，其中当未被外环(44)压住时，所述或每个按扣部(666b)的最大直径大于凹处(444)的最小直径。
11.根据权利要求10所述的仪表化轴承，其中凹处(444)具有一直径，所述直径从所述侧表面(440)朝向轴承(4)的中间平面(P)增大。
12.根据权利要求11所述的仪表化轴承，其中，所述或每个按扣部(666b)具有一直径，所述直径朝向轴承(4)的中间平面(P)增大。
13.根据权利要求12所述的仪表化轴承，其中，所述或每个按扣部(666b)具有向内弯曲的端部(666b2)，所述向内弯曲的端部(666b2)适于相对于凹处(444)的逐渐缩减的入口边缘(444a)滑动。
14.根据权利要求1所述的仪表化轴承，其中所述固定环是轴承的内环(42)，其中凹处设置在内环(42)的外部柱形表面上，并且其中按扣部(666b)以及阻挡部(666a)设置在外壳(6)的内部柱形壁(662)上。
15.根据权利要求1所述的仪表化轴承，其中所述轴承(4)是滚动型的，并包括位于固定环(44)和旋转环(42)之间的滚动元件(45)。
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