CN109812503B - 设置有用于测量转速的装置的车轮轮毂轴承 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆的轮毂轴承(10)，设置有可旋转的轮毂(20)和轴承单元(30)，轴承单元进而具有：径向外圈(31)，其设置有对应的径向外滚道；径向内圈(34)，其设置有对应的径向内滚道；和多个滚动体(33)，其位于相应的内滚道与外滚道之间。所述轮毂轴承(10)具有光学读取装置(50)，用于测量所述轮毂(20)或所述径向内圈(34)的转速，所述装置安装在所述径向外圈(31)上。

Description

设置有用于测量转速的装置的车轮轮毂轴承
技术领域
本发明涉及一种车轮轮毂轴承，其设置有用于测量转速的装置，即，测量机动车辆的车轮的转速的传感器，并且由已知的防抱死制动系统控制(ABS)。
本发明尤其(尽管不唯一地)适用于机动车辆的车轮轮毂轴承，其中这些轴承设置有滚动轴承。这些应用包括以下两种情况：轴承的外圈可旋转而轴承的内圈固定的情况；和内圈旋转而外圈固定的相反情况。本发明还适用于任何型式的滚动体(球、滚子、圆锥滚子等等)。
背景技术
用于测量轴承的旋转圈的转速的装置是已知且常用的。这种装置包括音轮或编码器和传感器，通常是旋转传感器(revolution sensor)，能够获取由音轮产生的信号。该装置由制动控制系统(ABS)控制，并且还可以用于监测包含滚动轴承的车轮轮毂轴承的运动学运行参数。
音轮或编码器采用由磁化塑料或橡胶制成的环形盘或圆柱形遮蔽件(/挡板)的形式。其在角上(/成角度地)(angularly)固定于轴承的旋转圈。在已知的解决方案中，编码器包括金属插入件，该金属插入件通过例如粘合剂而固定于磁化塑料或橡胶部分，并通过压配固定于轴承的旋转圈或固定于其(/轴承的旋转圈)上的元件。
因此已知的音轮解决方案使用磁化橡胶或塑性铁素体(plasto-ferrite)而产生，其分别与具有结构功能的厚度为大约0.6-0.8mm的金属插入件共硫化或共成型在该金属插入件上。
车轮或与车轮相关联的轴承的转速的测量对于ABS功能来说是必不可少的。如提到的，通常使用的传感器是基于磁效应的，位于轴承外部，通常位于形成于悬架的开口中，并且面对轴承。产生磁信号的编码器位于轴承上并且与旋转(的)圈机械地(/以机械的方式)连接。编码器与传感器之间的距离对于确保即使在最恶劣的状况下也将能读取信号来说是必不可少的。这是对车轮轮毂轴承的设计的主要限制因素，并且需要更严格的(tighter)悬架公差。
现有技术还受可以容纳在编码器上的相反极性对(pairs)的密度的限制。因此，该极对密度限制了传感器读数的分辨率。由于车辆的自动驾驶装置的使用和分配(distribution)产生了对更高分辨率的需求以改善对车辆位置的监测，因此该限制变得越来越令人烦恼(/繁重)。
在设计车轮轮毂轴承时，还使用“传感器承载件(sensor carrier)”装置，其将传感器容纳在轴承本身上，而不是(容纳)在悬架上，但是该解决方案并不会使得传感器读数的分辨率得到改善。
因此，需要设计一种转速测量装置，其没有前述缺点，并且尤其能够提供适于马达制造商需求的最佳读取(/读数)分辨率。
发明内容
本发明的目的是提供一种车轮轮毂轴承，其设置有用于测量转速的装置。该装置并非包括已知的磁效应传感器(也就是说，编码器和旋转传感器本身)，而是基于光学读取，特别是使用激光束，其方式与用于已知计算机鼠标的装置类似。发出光束的元件和接收同一光束的元件优选被容纳在滚动轴承内部，特别是(被容纳在)轴承的外圈的轴向内边缘上。光束被轴承的内圈反射，所述内圈根据应用可以集成于轮毂的管状主体或者可以是与轮毂分离并安装在轮毂上的元件。
通过使用这种装置，与由常用于车轮轮毂轴承的磁效应传感器提供的分辨率相比，能够显著改善转速测量的分辨率。
因此，根据本发明，给出了一种车轮轮毂轴承的说明，其设置有通过光学读取来测量转速的装置，具有在所附独立技术方案中陈述的特征。
本发明的进一步优选和/或特别有利的实施方式被根据在所附从属技术方案中陈述的特征描述。
附图说明
现将参照附图描述本发明，附图示出了实施方式的一些非限制性示例，在附图中：
-图1以前视图(1a)和局部轴对称截面(1b)示出了根据本发明的第一实施方式的车轮轮毂轴承，其设置有使用光学读取的转速测量装置，以及
-图2以前视图(2a)、侧视图(2b)和局部轴对称截面(2c)示出了根据本发明的第二实施方式的车轮轮毂轴承，其设置有使用光学读取的转速测量装置。
具体实施方式
参照前述附图，根据本发明的优选实施方式的车轮轮毂轴承整体由10表示。如在介绍中所述，本发明不仅可适用于下述构造，而且更一般地可适用于任何用于机动车辆的车轮轮毂轴承。
轴承10包括轮毂20和轴承单元30，其中轮毂20优选但不一定是可旋转的。轮毂20被构造成使得其还用作轴承的内滚道圈。在整个说明书和权利要求书中，表示位置和方向的任何术语和表达(诸如“径向”和“轴向”)应被解释成跟轴承单元30的中心旋转轴线X有关(/相对于承单元30的中心旋转轴线X而言)。诸如为“轴向外侧”和“轴向内侧”的表达跟安装状况有关，在这种特定情况下，优选分别跟车轮的一侧和车轮的该侧的相对侧有关。
轴承单元30包括：径向外圈31，其优选但不一定是静止的，设置有对应的径向外滚道；至少一个可旋转的径向内圈20、34，其设置有对应的径向内滚道；和滚动体的两个环(在图中仅示出其中的一者，即滚动体33的(位于)轴向内(侧的)环)，在本情况下，滚动体为球。滚动体的(位于)轴向外(侧的)环介于径向外圈31与用作径向内圈的轮毂20之间，而滚动体33的(位于)轴向内(侧的)环介于径向外圈31与径向内圈34之间。为了简化图形表示，附图标记33既被赋予个体的球也被赋予球的环，特别是，33表示(多个)球的轴向内环或单个球。同样为了简便起见，术语“球”可以在本说明书和附图中以示例的方式用来代替更一般性的术语“滚动体”(并且也使用相同的附图标记)。在所有情况下都应该理解的是，球可以由任何其它滚动体(诸如滚子、圆锥滚子、滚针滚子等)代替。
根据本发明的(虽)未示出但可以由这里提供的描述容易推断出的优选实施方式，径向外圈31还可以是可旋转(的)圈，径向内圈还可以是静止(的)圈。
环的滚动体通过相应的保持架保持就位。特别地，附图示出了滚动体33用的轴向内(侧的)保持架40。
轮毂20在其轴向内侧端部处具有圆形边缘22，该圆形边缘22被构造成轴向预紧内圈34。轮毂20还具有轴向外侧(的)凸缘部分23。该凸缘部分具有多个轴向固定孔24。这些孔是相同数量的固定部件(诸如固定螺栓，未在图中示出)用的座，其以已知的方式将机动车辆的车轮的元件(例如制动盘(其也是已知的型式，且未在图中示出))连接到轮毂20。
轴承具有用于测量轴承单元30的可旋转的圈(例如径向内圈34)的转速的装置50。该装置并非包括已知的磁效应传感器，而是基于光学读取，尤其是使用光束或激光束，采用与个人计算机鼠标(mice)用的装置类似的方式。根据第一实施方式(图1)，该装置包括：
-发射器元件51，其被构造成发出光束51a；
-接收元件52，其被构造成接收由径向内圈34反射的光束52a。光束由轴承的内圈反射，所述内圈根据应用可以集成于轮毂的管状主体或者可以(像图中示例的那样)是与轮毂20分离并安装在轮毂20上的元件；
-电子组成部件(/电子器件)53，用于控制和支撑发射器元件51和接收元件52，优选被容纳在轴承单元内，特别是(被容纳)在轴承的外圈的轴向内(侧)边缘31a上，相对于所述边缘位于径向内侧位置；
-数据电缆54，用于将光学读数传输到控制器，控制器是已知的型式因此并未示出。数据电缆54的端部(/端部部分/末端部分)电连接到电子组成部件53，并被容纳在形成于外圈的边缘31a的槽31b内。
参照图2，不同的视图和截面示出了转速测量装置的安装的变型。图2的车轮轮毂轴承10具有与图1的轴承几乎(/实质上)(virtually)相同的构造，唯一的变化在于在轴承单元30的外圈31与内圈34之间的轴向内侧位置设置密封件60(仅在图2中示意性地示出)。由于图2的车轮轮毂轴承除了上述变型之外与先前的轴承相同，因此将不再进一步描述轴承的组成部件。另外，为了简便起见，图2中省略了一些附图标记，但是可以容易地由先前的图确定。
根据该不同的实施方式(图2)，装置50包括：
-发射器元件51，其被构造成发出光束51a；
-接收元件52，其被构造成接收由径向内圈34反射的光束52a；
-电子组成部件(/电子器件)53，用于控制和支撑发射器元件51和接收元件52，优选被容纳在轴承单元内，特别是(被容纳)在轴承的外圈的轴向内(侧)边缘31a上，在形成于外圈的边缘31a的第一槽31c内；
-数据电缆54，用于将光学读数传输到控制器，控制器是已知的型式因此并未示出。数据电缆54的端部(/端部部分)电连接到电子组成部件53，并被容纳在形成于外圈的边缘31a的第二槽31d内。
上述图示出了用于安装光学读取转速测量装置的优选方案的两个变型。使用相同原理的其它安装形式显然是可行的。例如，该装置可以安装在径向外圈31上，特别是(安装)在其径向外(侧)凸缘31e上(如图2所示)，而用于反射光束的组成部件可以是轮毂20的轴向外(侧)凸缘23，其显然具有与径向内圈34相同的转速。
借助于上述装置(进行)的转速测量相对于使用已知的磁效应传感器可实现的测量而言具有许多优点。上述优选的构造将传感器并入(/结合)在轴承中并反射来自内圈的光束。因此，由于这种新技术，传感器与编码器之间的距离的问题不再存在，磁编码器不再是必要的。此外，该解决方案还克服了与读取分辨率(reading resolution)相关的限制(其中该限制是由于编码器的几何形状而造成的)。
因此，通过使用这种装置，与由常用于车轮轮毂轴承的磁效应传感器提供的分辨率相比，能够显著改善转速测量的分辨率。
此外，该解决方案减小了编码器解决方案所必须遵守的几何(形状)约束，并且不需要非常严格的(机械)加工公差。最后，它需要的组成部件的数量更少并且减少了悬架的(机械)加工量，这是因为不再需要在悬架中容纳磁效应转速传感器(magnetic effectrevolution sensor)。
除了如上所述的本发明的实施方式之外，应当理解存在有许多其它的变型。还应当理解，所述实施方式仅以示例的方式提供，而不限制本发明的目的、应用或可能的构造。另一方面，尽管以上说明使得本领域技术人员能够至少根据本发明的构造的示例来实施本发明，但是应当理解，将可行的是，在不脱离如所附权利要求限定的本发明的目的(无论是按字面解释和/或根据其法律等同物)的情况下，以多种方式改变所描述的组成部件。

Claims (5)

1.一种用于机动车辆的车轮轮毂轴承(10)，包括可旋转的轮毂(20)和轴承单元(30)，进而包括：
-径向外圈(31)，其是静止的，设置有对应的径向外滚道，
-径向内圈(34)，其是可旋转的，设置有对应的径向内滚道，
-多个滚动体(33)，其分别容纳在内滚道与外滚道之间，
所述车轮轮毂轴承的特征在于，其设置有光学读取装置(50)，用于检测所述轮毂(20)或所述径向内圈(34)的转速，所述装置安装在所述径向外圈(31)上，
所述光学读取装置(50)包括：
发射器元件(51)，其被构造成发出光束(51a)；
接收元件(52)，其被构造成接收由所述径向内圈(34)反射的光束(52a)；
电子组成部件(53)，其用于管理和支撑所述发射器元件(51)和所述接收元件(52)，所述电子组成部件(53)设置在所述径向外圈(31)的轴向内侧边缘(31a)的表面上，并且相对于所述轴向内侧边缘(31a)位于径向内侧位置；
数据电缆(54)，其用于将光学读数传输到控制器，所述数据电缆(54)电连接到所述电子组成部件(53)。
2.根据权利要求1所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，所述数据电缆(54)的电连接到所述电子组成部件(53)的端部部分被容纳在在所述径向外圈(31)的轴向内侧边缘(31a)实现的槽(31b)内。
3.一种用于机动车辆的车轮轮毂轴承(10)，包括可旋转的轮毂(20)和轴承单元(30)，进而包括：
-径向外圈(31)，其是静止的，设置有对应的径向外滚道，
-径向内圈(34)，其是可旋转的，设置有对应的径向内滚道，
-多个滚动体(33)，其分别容纳在内滚道与外滚道之间，
所述车轮轮毂轴承的特征在于，其设置有光学读取装置(50)，用于检测所述轮毂(20)或所述径向内圈(34)的转速，所述装置安装在所述径向外圈(31)上，
所述光学读取装置(50)包括：
发射器元件(51)，其被构造成发出光束(51a)；
接收元件(52)，其被构造成接收由所述径向内圈(34)反射的光束(52a)；
电子组成部件(53)，其用于管理和支撑所述发射器元件(51)和所述接收元件(52)，所述电子组成部件(53)设置在所述径向外圈(31)上；
数据电缆(54)，其用于将光学读数传输到控制器，所述数据电缆(54)电连接到所述电子组成部件(53)，
所述电子组成部件(53)被容纳在在所述径向外圈(31)的轴向内侧边缘(31a)实现的第一槽(31c)内，所述电子组成部件(53)并未沿径向贯穿所述径向外圈(31)。
4.根据权利要求3所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，所述数据电缆(54)的电连接到所述电子组成部件(53)的端部部分被容纳在在所述径向外圈(31)的轴向内侧边缘(31a)实现的第二槽(31d)内。
5.一种用于机动车辆的车轮轮毂轴承(10)，包括可旋转的轮毂(20)和轴承单元(30)，进而包括：
径向外圈(31)，其是静止的，设置有对应的径向外滚道，
径向内圈(34)，其是可旋转的，设置有对应的径向内滚道，
多个滚动体(33)，其分别容纳在内滚道与外滚道之间，
所述车轮轮毂轴承的特征在于，其设置有光学读取装置(50)，用于检测所述轮毂(20)或所述径向内圈(34)的转速，所述装置安装在所述径向外圈(31)上，
所述光学读取装置(50)包括：
发射器元件(51)，其被构造成发出光束(51a)；
接收元件(52)，其被构造成接收由所述径向内圈(34)反射的光束(52a)；
电子组成部件(53)，其用于管理和支撑所述发射器元件(51)和所述接收元件(52)，所述电子组成部件(53)设置在所述径向外圈(31)上；
数据电缆(54)，其用于将光学读数传输到控制器，所述数据电缆(54)电连接到所述电子组成部件(53)，
所述光学读取装置(50)安装在所述径向外圈(31)的径向外凸缘(31e)上，所述轮毂(20)的轴向外侧凸缘(23)被构造成反射所述光束(51a)。
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