CN1060534A

CN1060534A - 环形速度传感器

Info

Publication number: CN1060534A
Application number: CN91109285A
Authority: CN
Inventors: G·D·彼得森; L·A·卡伦
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1991-09-07
Publication date: 1992-04-22
Anticipated expiration: 2006-09-07
Also published as: KR960005343B1; HU212558B; BR9103871A; CA2049893C; FI101752B; TW197987B; MX174267B; US5227719A; EP0474064A1; DE69108647T2; AU657883B2; JPH05149960A; JP3205840B2; FI914223A; CA2049893A1; ES2070383T3; EP0474064B1; FI914223A0; TR25786A; AR247949A1

Abstract

本发明提供一种用于驱动桥(10)的桥内环形转速传感器装置(52)，它直接安装到驱动桥的差速器轴承调节器(36)上，并位于桥壳内相对可利用的、受保护的空间(50)处。该装置使用铁磁体调节器以便作为磁力线通路(108)的一部分，并保持在调节器中具有较大的轴向间隙以及保持转子和定子齿列(82， 100)之间空气隙(102)。

Description

本发明涉及一种安装在一固定的金属（或磁性）部件如驱动桥差速器轴承调节器上的转速传感器装置。所述调节器具有一中心开口用于承纳旋转部件如半轴，并由此穿过，所述半轴的转速即为要测量的。

自动操纵的车辆系统如制动控制系统、防拖死制动系统（ABS）、牵引控制系统、差速锁止系统以及类似的利用转速传感器提供控制输入信号的系统均为公知的，所述输入信号一般为车轮的速度提供给一控制装置如以电子控制单元为基础的微处理机。上述系统和/或传感器的实例可参照美国专利Re30，522;3，961，215;3，929，382;3，556，610;3，604，760;4，585，280;4，361，060;3，768，840;4，818，035;和4，863，221，上述已公开的全部内部结合在此作为参考。

一般，这种转速传感器装置实质上是电磁的，并与旋转部件的齿对准，或位于旋转部件的齿之间的空隙处，所述齿旋转通过传感器分别使磁力线通路接通或中断，从而产生一表示该旋转部件转速的数字信号或模拟信号。

为了避免上述的情况，在桥里（即桥内）轮速传感器装置的设置可参照已公知的美国专利-3，769，533;4，724，935;4，836，616;4，862，025;和4，862，028，上述已公开的内容结合在此作为参考。

从现有技术中可知，环形转速传感器装置包括一环形带有齿的定子/传感器，它围绕着一可转动的带齿的转子，或与此相反。环形转速传感器装置最好为一个或多个位于确定位置的点式传感器装置，由于它们产生一相对噪声比来说较大的信号，并可自动校准定子与转子间的偏转误差，故几乎不需或完全不需调节。轮端或桥内的环形转速传感器装置的例子可参照美国专利4，870，911;4，027，753和4，689，557，它们所公开的内容结合在此作为参考。

现有的桥内轮速传感器，特别是那些设计成用于驱动桥的，由于它们是点式的而不是环形的速度传感器装置，并且/或者不适于直接测量驱动桥的两半轴的速度，和/或它们设置在邻近所述桥的车轮端或其上，相应来说就不可避免地更靠近于主传动装置的中心处，总的来说它们是不能令人满意的。

根据本发明，现有技术的上述缺点可由提供的用于驱动桥的环形桥内轮速传感器装置减至最小或克服。该装置设置在驱动桥内相对远离驱动桥总成中心处或在该处附近，并位于差速器轴承的两个调节件上或其中之一上，所述调节件为半轴提供了一导向部分，并且不需调节，所述半轴穿过所述轴承调节器上的开口与差速器半轴齿轮驱动啮合。上述目的通过所提供的用于驱动桥的环形桥内轮速传感器来实现，该传感器安装在驱动桥的差速器轴承调节件处，该调节件具有一导向装置以便于半轴与驱动桥差速器半轴齿轮的装配，并且不需调节。进一步，通过较少的变换，该传感器装置可用于各种各样的驱动桥上。

本发明的上述目的和其他目的及其优点在阅读了结合附图的最佳实施例的描述后将变得很明显。

附图简要说明：

图1为现有驱动桥的局部剖面图;

图2为本发明的环形轮速传感器装置部分的透视图;

图3为本发明的轴承调节器的部分透视图;

图4为本发明环形轮速传感器装置的分解透视图;

图5为图2中传感器装置的转子的透视图;

图6为图2中传感器装置的定子的透视图;

图7为图2中传感器装置的盖的透视图;

图8为图2中轮速传感器的磁力线通路部分放大的局部视图;

图9为利用本发明传感器装置来消除装配偏差的局部俯视图;

图10为具有本发明的环形桥内速度传感器的驱动桥的局部俯视剖面图;

图11和11A分别为本发明的环形速度传感器装置的线圈架与接线盒连接器的分解及组装透视图;

图12为与图8所示相类似的本发明一可替换的实施例的部分放大视图。

在下述最佳实施例的描述中，某些术语仅仅是为了参考方便，而不起限定作用。

术语“向上”、“向下”、“向左”和“向右”表示在图中用于参考的方向。术语“内侧”、“外侧”分别表示向车辆驱动桥的几何中心靠近或离开的方向，而该驱动桥以传统的方式装配在车辆上。术语“向内”和“向外”分别表示向装置和该装置的特定部件的几何中心靠近或离开的方向。上述说明适用于前已特别提及的情形、由此而来的变型及类似含义的情形。

利用齿圈/小齿轮正交传动装置的重载驱动桥在现有技术中是已知的，参照图1，它表示了一种已有的典型的利用传动装置11的单级减速驱动桥的差速器总成10，该装置11包括一与齿圈14啮合的小齿轮12，差速装置16固定在驱动半轴18和20的上述齿圈上。正如现有技术中所公知的那样，半轴18和20分别驱动左侧和右侧，从而带动驱动轮（图中未示）。小齿轮12的旋转轴22与齿圈14（和差速装置16以及半轴18和20）的旋转轴24垂直。上述的和双速行星式两级减速重载驱动桥均为已知的。

驱动桥总成10还包括一具有差速装置部分26的桥壳28，齿圈14借助于螺栓-螺母组件32可旋转地安装在差速器壳30上，该差速器壳借助于锥形轴承34可旋转地支承在壳28内，锥形轴承34由轴承调节器36可调定位，轴承调节器36由轴承调节器锁止件38和未示出的螺栓定位。轴承调节器36包括一向外侧延伸的凸起件36A，该凸起件36A仅是局部地从轴承调节器的周边沿径向向内延伸，从而在轴承调节器外端面上确定了一朝向外侧的沉孔。

差速器壳30支承一差速器行星齿轮轴42，其上可旋转地安装有差速器小齿轮44，小齿轮44分别与右侧和左侧的半轴齿轮（46和48）常啮合，所述半轴齿轮正如现有技术中所公知的那样通过花键与半轴20和18可旋转地连接。驱动桥半轴内侧端与半轴齿轮轮毂部分间的花键连接使半轴可借助于使其穿过桥壳上的悬壁部分的开口或所述轴承调节器孔36B而与驱动桥的齿轮传动装置装配在一起，并可拆卸。

参照图1可知，一般以50表示的桥壳28内的空间，该空间紧靠着所述轴承调节器36外侧附近，并被相对较好地保护起来，同时该空间还是特别适于安装桥内轮速传感器的未被利用的空间。

本发明的环形桥内轮速传感器装置52适于安装在一个或最好装在两个轴承调节器36的外端面上，以及图2、3、4、8和10示出的所述桥壳内的空间50中，该传感器装置52适合于由轴承调节器的凸起件36A所限定的外表面上的沉孔来安装并定位。

车辆的防抱死系统（ABS）和自动传动系统在现有技术中均是已知的，它们的实例可通过前述的结合在此作为参考的美国专利3，920，284;3，929，382;4，168，866;4，478，840;4，818，035;4，863，212;4，361，060;4，527，447;4，643，048及4，860，861了解。用于给控制装置一般为以中央处理单元为基础的微处理机提供输入信号的速度传感器装置在现有技术中是已知的，如前已述及的作为参考的美国专利Re30，522;3，961，215;4，862，025;4，862，028和4，893，075。

典型地，这种速度传感器装置包括一磁体，一线圈，一由花键连接到传感器轴上并一起旋转的齿状铁磁体转子和一相对车辆部件可旋转地设置的定子或传感部件。通常，所述转子的齿和齿间空间经过所述定子或传感器的转动使磁力线通路接通而后断开，从而导致在线圈内产生增大和减小感应电流的脉冲，感应电流的频率和/或电压显示出所述转子及与其一起转动部件的转速。当然，转子的齿可由波浪形、小孔等来替换。

本发明的环形速度传感器装置52包括一铁磁体转子54，一环形永磁体56，一环形线圈总成58，一环形的铁磁体定子60及一环形盖62，所述盖62最好由相对来说非导磁的材料如不锈钢或黄铜或类似的材料制成。多个螺栓或螺钉64穿过盖62上的螺栓孔66并与轴承调节器36上的内螺纹孔68螺接，从而使速度传感器装置52可旋转地沿轴向安装到调节器36的外端面上。盖62具有一轴向延伸的壁70，它具有其外径稍小于沉孔内径74的外圆面72，所述沉孔由凸起件36A限定在轴承调节器36的向外的表面上而所述凸起件36A使传感器装置52相对于驱动桥总成正确地径向定位。

最好螺栓或螺钉64是非铁磁材料的和/或同时使用非铁隔圈或套管。

铁磁体转子54具有一紧邻于轴承调节器36向外的端面36C的朝向内侧的表面76，一轴向延伸的外圆面，它具有一内侧部分78、一外侧部分80及一沿径向向外延伸的放在上述外圆面的内侧和外侧部分当中的齿列82。径向向外延伸的齿82限定一朝向外侧的相邻表面84，表面84与盖62的径向向内延伸的部分86共同作用，使所述转子54轴向定位。转子54的外端从传感器装置52的其他部件处轴向向外延伸，并确定一沿径向和轴向向内成锥形的导向表面88，它沿轴向向内和沿径向向下延伸到内花键90，该花键90与设置在改进的半轴上的外花键或突块（图10中18A所示）共同作用，由此，转子54将随半轴一起旋转。转子54上的轴向向外延伸部分和导向或倾斜表面88均可在半轴的装配过程中防止速度传感器52从半轴的端部进入差速器半轴齿轮（参见图9），并且还可引导半轴端部接近该装置52。

一环形线圈总成58环套在转子朝向内侧的外圆面78上，线圈总成58包括一非磁性线圈架58A，它支承着线圈绕组58B。为了增加所述传感器的可靠性，线圈最好是铜、镍、镀铜或其他特殊合金线圈线绕制的，并且该线圈的外层可以是较大直径的导线制成的，在此类线圈中一般每英寸有1，600至2，500匝。

一对线端接线器92和94用来使线圈绕组连接在一起，以提供传感器输出信号。线端接线器92/94最好装在一单独的线端装置95内，该装置95具有两个用于使刀形连接器电连接的开口95A和95B，该线端装置95设置在线圈架58A上的一对卡片58C之间（见图11和11A）。

线圈架58A还具有穿过盖62上的开口的延伸部分58D，以便将线圈总成58和定子60装配到所述盖上作为一予先装配好的分总成（参见图8）。

一分断式环形永磁体56套装在环形线圈58外径上，为了减轻重量和增加的可靠性磁体56最好是塑料磁体，并且具有一与铁磁体轴承调节器36外端面36C对接接合的内侧表面96和与定子60的内表面对接接合的朝向外侧的表面98。

一般为平垫圈形的定子60沿轴向设置在盖62的径向壁86的内侧表面与永磁体56的外侧表面98之间。定子包括一些沿径向向内延伸的齿100，它们沿轴向与转子54上的径向向外延伸的齿82的部分对准，并在径向由一空气隙102将齿100与齿82隔开。在定子60的外径上具有一些允许螺栓64穿入的一般为中凹形的切口104，以及一沿周向延伸的允许接线器92/94轴向穿过的切口106，一般来说，切口104最好是径向延伸，并为螺栓64提供一较大的间隙，该间隙允许所述定子沿径向移动或者滑动到与转子54不接触的位置上。

本发明传感器装置52确定的磁力线通路通过图8的说明可更详细地了解。在逆时针方向上，磁力线通路从磁体56经铁磁体调节器36到达转子54，并从该转子上的齿82跨过空气隙102（也可称作工作隙）到达定子上的齿100，当定子的齿和转子的齿在周向上对准时，磁力线从定子后部回到磁体56。值得注意的是，齿82和100沿轴向处于对准的位置远离相对较大的铁磁体调节器36，并位于具有相对较低磁导率的盖62周围处，磁通路除了上述的齿沿周向对准时经过空气隙102以外，从转子到定子的回路是最短的。

为了保护线圈58、磁体56和定子60，具有齿82的表面78的轴向长度110大于线圈58和磁体56的轴向宽度112，以便在半轴与差速器传动装置装配时防止作用在表面88上的撞击传给所述磁体或线圈。

盖62上有一冲压成形的板63，它具有多个开口114，所述开口与锁止件38共同作用，从而使差速器调节部件可旋转地定位在选定位置上。

盖62、定子60、线圈58和线端接线器92/94可以构成一分总成，并且不锈钢的盖与线圈的线圈架间的连接处可用电子来焊接，以便用气密的方式将所述传感器密封，为了增加可靠性和减少所需的保养，可使用双线式线圈绕组，而不用真空封装线圈，此外，使用柔软的封装材料而不用硬的环氧树脂，以便减小线圈上和线端处的应力。

参照图10和10A，连接装置120具有一顶盖122，它被设计成可密封地旋入所述桥壳上的螺纹孔124内，并限定了一插口126，具有用来插入线端接线器的开口95A和95B内的一对导线128的刀形连接件130从所述顶盖处延伸出来。

图12是类似图8的本发明环形轮速传感器装置252的可替换实施例的放大视图。

装置252的组成部分在结构和功能上类似于图8所示的那些部件，并且前已描述的那些部件用相同的带有“2”字头的标号表示，并不再详细说明。

装置252具有一转子254、一定子260、一磁体256和一线圈258，它们均完成与前述装置52中所对应部件的相同功能。该装置与一铁磁体轴承调节器236共同作用，该调节器确定一磁力线通路108部分，转子254表面276与所述调节器端面236C相邻。

装置252与装置52的主要区别在于齿282沿轴向延伸，并且沿轴向而不是沿径向与定子260的齿100分离开，以便形成轴向的而不是径向的空气隙或工作间隙2102。

我们已经了解到具有轴向延伸空气隙的传感器装置在相对旋转的部件之间允许存在较大的径向偏转。

用自润滑材料如聚四氟乙烯或类似材料制成的垫片或止推垫圈200可用来保持转子齿282与定子齿100之间的最小轴向间隙。

环形速度传感器的进一步优点在于，该传感器对于产生的噪声振荡不灵敏（变幅AM和变频FM）;由齿与齿的偏差所产生的噪声很小，这样就允许使用低精度、低造价的转子;大的输出可由体积大的磁体和有效的磁回路产生，这样就允许使用小直径转子、大空气隙、很少的线圈匝数和/或便宜的磁体。

还应注意到，由于用铁磁体轴承调节器36作为环形速度传感器磁力线通路108的一部分，因而不应降低附加的铁磁体部件的重量和成本。

尽管对本发明的最佳实施例就某种特定意义来说已做出描述，但可理解，在不脱离本发明如下述权利要求的精神和范围的情况下，可以利用上述部分重新排列的替换形式。

Claims

1、一种用于检测穿过固定的铁磁体部件(36)上的孔(36B)的半轴(18、20)的转速的环形转速传感器装置(52)，所述铁磁体部件确定了一围绕所述孔并通常垂直于所述半轴的旋转轴(28)的一般为平的端面(36C)，所述装置包括：

一可安装到所述半轴上一起旋转的铁磁体转子(54)，该转子确定一平行并邻近于前述端面的一般为平的表面(76)和由此径向延伸的第一环形齿列(82)；

一可安装到所述铁磁体部件上并限定一第二环形齿列(100)与所述第一环形齿列轴向对准的铁磁体定子(60)，所述第二齿列沿径向延伸向所述第一齿列以便在两齿列间限定一平均最小的空气隙(102)，所述齿列的轴向对准部分至少由予先选定的轴向距离(112)将其与所述表面间隔开；

一基本为环形的磁体(56)沿轴向放入到所述定子和端面之间，该环形磁体围绕着所述转子并与其在径向上间隔有较上述的平均最小的空气隙大得多的径向距离(116)。

一环形线圈(58)沿轴向放入到所述端面和所述齿列(82、100)之间，并沿径向放入到所述基本为环形的磁体与所述铁磁体转子之间。

2、根据权利要求1所述装置，其特征在于围绕着所述线圈有一环形磁力线通路（108），该磁力线通路穿过所述端面与所述表面的交界面，由所述第一齿列穿过所述空气隙传到所述第二齿列，再由所述定子传到所述磁体，在与上述的端面与表面的交界面径向间隔开的另一交界面处，由所述磁体传到所述端面，并通过所述铁磁体部件传到所述端面与所述表面的上述交界面。

3、根据权利要求1或2所述装置，进一步包括一安装到所述铁磁体部件上的非导磁材料的盖（62），所述定子和线圈与所述盖一起构成一分总成。

4、根据权利要求1或2所述装置，进一步包括一安装到所述铁磁体部件上的非导磁材料的盖，该盖具有一径向围绕所述磁体和定子的轴向延伸部分和在某一位置处从所述部分径向向内延伸的径向延伸部分，该位置离开所述端面的轴向距离较离开所述齿列的轴向距离大。

5、根据权利要求1或2所述装置，其特征在于所述齿列的轴向对准部分与所述表面间的轴向间隙（110）大于所述线圈的轴向厚度（112）。

6、根据权利要求1或2所述装置，其特征在于所述齿列的轴向对准部分与所述表面间的轴向间隙（110）大于所述磁体的轴向厚度（112）。

7、根据权利要求1或2所述装置，其特征在于所述转子确定了一用于承纳所述半轴的具有一内径的孔，该转子具有一沿轴向向离开所述表面方向从所述第一齿列延伸的轴向延伸部分（80），并确定了一沿径向向内倾斜的表面（88），从而引导所述半轴进入所述的孔。

8、根据权利要求7所述装置，其特征在于所述孔的内径上具有多个向内延伸的突起部（90），所述突起部适于与所述半轴上向外延伸的附加突起部（18A）相啮合。

9、根据权利要求1或2所述装置，其特征在于所述定子安装到所述铁磁体部件上，所述部件在相对于所述转子的旋转轴（24）径向方向上具有一定的相对运动。

10、一种用于检测穿过固定在铁磁体部件（36）上的孔（36B）的半轴（18、20）的转速的环形转速传感器装置，该装置包括：

一可安装到所述半轴上一起旋转的铁磁体转子（54），该转子限定一由其上延伸的第一环形齿列（82）;

一可安装到所述铁磁体部件上并限定一第二环形齿列（100）与所述第一环形齿列轴向对准的铁磁体定子（60），所述的第二齿列延伸向所述第一齿列，以便在两齿列间限定一平均最小的空气隙（102）;

一基本为环形的磁体（56）;和

一环形线圈（58）;

所述装置的特征在于：

当所述齿列处于齿与齿对准时，所述装置限定一磁力线通路，所述铁磁体部件限定该磁力线通路的一部分。

11、根据权利要求10所述装置，其特征在于所述铁磁体部件为驱动桥的轴承调节器。

12、一种用于检测穿过固定的铁磁体部件（236）上的孔（36B）的半轴（18、20）的转速的环形转速传感器装置（252），所述铁磁体部件确定了一围绕所述孔并通常垂直于所述半轴的旋转轴（28）的一般为平的，端面（36C），该装置包括：

一可安装到所述半轴上一起旋转的铁磁体转子（254），所述转子确定一平行并邻近于所述端面的一般为平的表面（276）和由此轴向延伸的第一环形齿列（82）;

一可安装到所述铁磁体部件并限定一第二环形齿列（100）与所述第一环形齿列径向对准的铁磁体定子（260），所述第二齿列沿轴向延伸向所述第一齿列以便在两齿列间限定一平均最小的空气隙（2102）;所述齿列至少由一予先选定的轴向距离将其与所述表面轴向间隔开;

一基本为环形的磁体（56）沿轴向放入所述定子和端面之间，该环形磁体围绕着所述转子并与其在径向上间隔有较上述的平均最小的空气隙大得多的径向距离（116）;和

一环形线圈（58）沿轴向放入到所述端面和所述齿列（82、100）之间，并沿径向放入到所述基本为环形的磁体与所述铁磁体转子之间。

13、根据权利要求12所述装置，其特征在于围绕着所述线圈有一环形磁力线通路（108），该磁力线通路穿过所述端面与所述表面的交界面，由所述第一齿列穿过所述空气隙传到所述第二齿列，再由所述定子传到所述磁体，在与上述的端面与表面的交界面径向间隔开的另一交界面处，由所述磁体传到所述端面，并通过所述铁磁体部件传到所述端面与所述表面的上述交界面。

14、根据权利要求13所述装置，进一步包括一可安装到所述铁磁体部件上的非导磁材料的盖（262），所述定子和线圈与所述盖一起构成一分总成。

15、根据权利要求12或13所述装置，其特征在于所述齿列与所述表面（276）间的轴向空气隙（2102）的轴向间隔大于所述磁体的轴向厚度。

16、根据权利要求12、13或14所述装置，其特征在于一垫圈（200）被用来保持所述齿列间的予先选定的最小轴向间隔。

17、根据权利要求12或13所述装置，其特征在于所述转子确定了一用于承纳所述半轴的具有一内径的孔，该转子具有一沿轴向向离开所述表面方向从所述第一齿列延伸的轴向延伸部分，并确定了沿径向向内倾斜的表面，从而引导所述半轴进入所述孔。

18、一种用于检测半轴（18、20）转速的环形、驱动桥的、桥内车轮转速传感器装置（52），所述半轴穿过固定在所述驱动桥上的铁磁体轴承调节器（36）的孔（36B），所述调节器确定了一围绕所述孔并通常垂直于所述半轴的旋转轴（28）的向外的一般为平的端面（36C）;

一可安装到所述半轴上一起旋转的一般为管状的铁磁体转子（54），该转子确定一平行并邻近于所述端面朝向内侧的一般为平的表面（76）和由该转子的外表面向外延伸的第一环形齿列（82），所述齿列间空气隙至少由一予先选定的轴向距离（110）将其与所述表面轴向间隔开;

一可安装到所述调节器上并限定一第二环形齿列（100）与所述第一环形齿列对准的铁磁体定子（60），所述第二齿列延伸向所述第一齿列以便在两齿列间限定一平均最小的空气隙（102），所述齿列间空气隙至少由一予先选定的轴向距离（110）将其与所述表面轴向间隔开;

一基本为环形的磁体（56）沿轴向放入到所述定子与所述端面之间，该环形磁体围绕着所述转子的外径表面并与其在径向上间隔有较上述的平均最小空气隙的长度大得多的径向距离（116）;和

一环形线圈（58）沿轴向放入到所述端面与所述齿列（82、100）之间，并沿径向放入到所述基本为环形的磁体与所述铁磁体转子之间。

19、根据权利要求18所述装置，其特征在于围绕着所述线圈有一环形磁力线通路（108），该磁力线通路穿过所述端面与所述表面空气隙，通过所述转子从所述表面传到所述第一齿列，从所述第一齿列传到所述第二齿列，从所述定子传到所述磁体，从该磁体在与上述端面与表面的交界面径向间隔开的另一交界面处传到所述端面，并通过所述铁磁体部件传到所述端面与所述表面的上述交界面。

20、根据权利要求19所述装置，其特征在于，所述磁体在相对邻近于所述端面处限定一朝向内侧的表面（96），并在邻近于所述定子的朝向内侧的表面处限定一朝向外侧的表面（98）。