CN112555276A - 具有传感器的滚动轴承以及驱动单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滚动轴承(1)，该滚动轴承具有外环(3)和能够相对于该外环(3)旋转的内环(2)，其中在该外环(3)上布置有传感器(8)，并且在该内环(2)上布置有能够由该传感器(8)检测的度量环(13)，其中该度量环(13)具有导电的区段(15)，接触元件(10)贴靠该导电的区段，该接触元件固定地布置在该外环(3)上。本发明还涉及一种驱动单元，该驱动单元具有电动机器和用于支承该电动机器的机器轴的这种滚动轴承。

Description

具有传感器的滚动轴承以及驱动单元
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承，该滚动轴承具有外环和能够相对于该外环旋转的内环，其中在该外环上布置有传感器，并且在该内环上布置有能够由该传感器检测的度量环。本发明的另一个主题是一种驱动单元，该驱动单元具有电动机器和这种滚动轴承。
背景技术
在驱动单元中例如使用具有传感器和能够由传感器检测的度量环的这种滚动轴承来支承电动机器的机器轴，以用于监测机器轴的旋转位置。在这样的应用中，可能导致经过滚动轴承的不期望的电压以及由这个电压产生的轴承电流。在轴承电流具有大的电流密度的情况下，这些轴承电流可能在滚动轴承上引起显著损坏，这些损坏可能导致滚动轴承以及因此驱动单元提前失效。
发明内容
在此背景下提出延长驱动单元的使用寿命的目的。
为了实现该目的，提出一种滚动轴承，该滚动轴承具有外环和能够相对于该外环旋转的内环，其中在该外环上布置有传感器，并且在该内环上布置有能够由该传感器检测的度量环，其中该度量环具有导电的区段，接触元件贴靠该导电的区段，该接触元件固定地布置在该外环上。
在根据本发明的滚动轴承中，通过该接触元件和该度量环的导电的区段在该滚动轴承的外环与内环之间建立电连接。由此可以进行电势补偿，该电势补偿抵抗在内环与外环之间形成不期望的电压。可以降低产生具有大的电流密度的轴承电流的危险。可以避免轴承的损坏并且提高使用寿命。在此，度量环满足作为传感器的配对件和作为接触元件的配对件的双重功能。由此可以实现滚动轴承特别紧凑的设计方案。
本发明的有利设计方案如下。
根据一个有利的设计方案提出，该度量环在该导电的区段中具有导电的涂层。通过该涂层可以提供具有足够的导电性的区段。该涂层的另一个优点在于，不需要使接触元件与度量环的基材直接接触，从而使得可以避免基材的磨损。
就此而言有利的是，该涂层具有银。通过使用含有银的涂层可以实现提高的导电性。
根据一个有利的设计方案提出，该度量环的导电的区段被设计为空心柱体形的。由此可以实现将度量环的导电的区段布置在内环的外侧面上。这个措施简化了通过接触元件来与导电的区段接触。该接触元件可以是以沿径向方向延伸的方式布置的并且与导电的区段的外侧面处于贴靠。
一个有利的设计方案提出，该度量环具有度量体。该度量体可以被传感器扫描，例如以便测定内环相对于外环的旋转位置。该度量体可以被设计为磁性的度量体。这种磁性的度量体可以包括交替的北极和南极。替代性地，该度量体可以被设计为光学的度量体。这种光学的度量体可以具有带有不同的光学特性(例如不同的反射特性或吸收特性)的相邻区域。
一个有利的设计方案已经证明是有利的，该度量体被设计为该度量环的与该导电的区段相连接的、环盘形的区段。尤其当度量环由在滚动轴承的轴向方向上与度量环间隔开的传感器检测时，这种环盘形的区段是有利的。于是度量环可以具有L形的截面。
优选的是，该接触元件被设计为环形的。通过环形的接触元件可以实现与度量环的导电区域全面接触。以此方式可以实现内环与外环的尽可能低欧姆的电连接。
根据一个有利的设计方案，该接触元件具有柔性的接触区域。通过柔性的设计方案，该接触区域可以在内环相对于外环错位时变形，而不必担心损坏接触元件或度量环。
一个结构上有利的设计方案提出，该传感器是环形的。替代性地，该传感器可以具有环段的形状。例如，传感器可以是半环形的或四分之一环形的。
优选地，该传感器是磁性的传感器、尤其霍尔传感器。通过磁性的传感器可以扫描度量环的磁性的度量体。替代性地，该传感器可以被设计为光学的传感器。当度量环具有光学的度量体时，这种设计方案是有利的。
一个有利的设计方案提出，该传感器和该接触元件直接与该外环相连接。替代性地优选的是，该传感器和该接触元件借由共用的支架元件与该外环相连接。使用共用的支架元件可以实现：在制造滚动轴承的范围内，首先安装具有共用的支架元件、传感器、(具有度量体和导电的区段的)度量环、以及接触元件的单元，并且随后将这个单元与外环连接。
本发明的另一个主题是一种驱动单元，该驱动单元具有电动机器和用于支承该电动机器的机器轴的上述滚动轴承。
在该驱动单元中可以实现与已经结合滚动轴承所描述的相同的优点。
根据驱动单元的一个有利的设计方案提出，这个驱动单元包括与电动机器相连接的变速器，其中用于支承该机器轴的滚动轴承布置在该电动机器的朝向该变速器的一侧。
根据驱动单元的一个替代性的、有利的设计方案提出，这个驱动单元包括与电动机器相连接的变速器，其中用于支承该机器轴的滚动轴承布置在该电动机器的背离该变速器的一侧。
此外，替代性地有利的是，该驱动单元包括与电动机器相连接的变速器，其中为了支承机器轴，设置有第一滚动轴承和第二滚动轴承，其中该第一滚动轴承布置在电动机器的朝向该变速器的一侧，并且该第二滚动轴承布置在电动机器的背离该变速器的一侧。
替代性地或附加性地，结合滚动轴承描述的有利的设计方案和特征也可以单独地或组合地用在该驱动单元中。
附图说明
下面应借助附图中所示的实施例来解释本发明的其他优点和细节。在附图中：
图1以截面图示示出根据本发明的滚动轴承的实施例；
图2以放大图示示出图1中以附图标记II标记的局部；并且
图3示出根据本发明的驱动单元的实施例的示意性图示。
具体实施方式
在图1中展示了根据本发明的实施例的滚动轴承1。图2示出以附图标记II标记的局部的细节图示。滚动轴承1包括固定的、紧固在壳体5上的外环3以及可以相对于外环3旋转的内环2。壳体5例如可以是由金属(尤其钢)形成的。在外环3与内环2之间布置有多个滚动体4，根据该实施例这些滚动体被设计为球体。滚动体可以替代性地涉及柱体形、锥体形或桶形的滚动体。借由保持架，滚动体4可以相对于彼此固定在其位置中。外环3与内环2之间的空间借由两个环形的密封元件6、7被密封。
滚动轴承1是根据传感器轴承的类型设计的并且具有与外环3固定地连接的传感器8，借由该传感器可以检测防旋转地布置在内环2上的度量环13。因此，借由传感器8可以测定内环2的旋转位置和/或内环2的转速。传感器8被设计为环形的传感器8并且例如包括磁性的传感器、尤其霍尔传感器。为了与传感器8电接触，设置有线缆套管9，该线缆套管是以沿与滚动轴承1的旋转轴线平行的方向延伸的方式布置的。
滚动轴承1还包括支撑盘16，弹簧元件17支撑在该支撑盘上。借由弹簧元件17可以设定轴承预加载力。壳体5在轴向方向上被环形的盖18遮盖。
在内环2相对于外环3旋转时，固定的传感器8扫描度量环13、尤其度量环13的朝向传感器8的度量体14。度量体14例如可以被设计为磁性的度量体。在本实施例中，度量体14被设计为环盘，该环盘布置在垂直于滚动轴承1的旋转轴线的径向平面中。
度量环13还包括导电的区段15，该导电的区段与该度量体连接。导电的区段15例如可以与度量体14一体式地形成。在本实施例中，导电的区段15是根据空心柱体的类型设计的，该导电的区段布置在内环2的外侧面上。导电的区段15具有导电的涂层，该涂层例如可以包含银。度量环13的导电的区段15与接触元件10贴靠，该接触元件固定地布置在外环3上。由此，在外环3与内环2之间形成电连接，该电连接实现这两个环2、3之间的电势补偿。
传感器8和接触元件10借由共用的支架元件12与外环3连接。支架元件12具有大体上空心柱体形的形状，并且可以插到外环3的环形的凹陷中。根据该实施例，支架元件12具有：空心柱体形的第一区域，在该第一区域中接触元件10与支架元件12相连接；以及空心柱体形的第二区域，在该第二区域中传感器8与支架元件12相连接。空心柱体形的第一区域和第二区域具有不同的直径。此外，在空心柱体形的第一区域中，接触元件10以外轮廓贴靠支架元件12。
接触元件10被设计为环形的。该接触元件可以包括环形的接触区域11，该环形的接触区域与度量环13处于贴靠。这个接触区域11优选被设计为柔性的。例如，接触区域11可以被设计为电刷。
在图3中示意性地示出了驱动单元20，该驱动单元例如可以用作电动车辆或混合动力车辆的牵引驱动装置。驱动单元20包括具有机器轴23的电动机器21以及与机器21、尤其机器轴23联接的变速器22。为了可旋转地支承机器轴23，设置有第一滚动轴承1和第二滚动轴承1'。第一滚动轴承布置在电动机器21的朝向变速器的一侧，第二滚动轴承1'布置在电动机器21的背离变速器的一侧。为了减小轴承电流以及由此要产生的对变速器22的损坏，先前在图1和图2中示出的、具有接触元件10和度量环13的导电的区段15的滚动轴承1可以用作第一滚动轴承1。可选地可以提出，第二滚动轴承1'也是在图1和图2中示出的滚动轴承。

Claims (14)

1.一种滚动轴承(1)，该滚动轴承具有外环(3)和能够相对于该外环(3)旋转的内环(2)，其中在该外环(3)上布置有传感器(8)，并且在该内环(2)上布置有能够由该传感器(8)检测的度量环(13)，
其特征在于，
该度量环(13)具有导电的区段(15)，接触元件(10)贴靠该导电的区段，该接触元件固定地布置在该外环(3)上。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该度量环(13)在该导电的区段(15)中具有导电的涂层。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该涂层包括银。
4.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该度量环(13)的导电的区段(15)被设计为空心柱体形的。
5.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该度量环(13)具有度量体(14)、尤其磁性的度量体。
6.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该度量体(14)被设计为该度量环(13)的与该导电的区段(15)相连接的、环盘形的区段。
7.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该接触元件(10)被设计为环形的。
8.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该接触元件(10)具有柔性的接触区域(11)。
9.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该传感器(8)是环形的。
10.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该传感器(8)是磁性的传感器、尤其霍尔传感器。
11.根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)，其特征在于，该传感器(8)和该接触元件(10)直接与该外环(3)相连接，或者该传感器(8)和该接触元件(10)借由共用的支架元件(12)与该外环(3)相连接。
12.一种驱动单元(20)，该驱动单元具有电动机器(21)和用于支承该电动机器的机器轴(23)的、根据前述权利要求之一所述的滚动轴承(1)。
13.根据权利要求12所述的驱动单元(20)，其特征在于与该电动机器(21)相连接的变速器(22)，其中用于支承该机器轴(23)的滚动轴承(1)布置在该电动机器(21)的朝向该变速器(22)的一侧。
14.根据权利要求12所述的驱动单元(20)，其特征在于与该电动机器(21)相连接的变速器(22)，其中用于支承该机器轴(23)的滚动轴承(1')布置在该电动机器(21)的背离该变速器(22)的一侧。
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