CN116906455A - 设置有传感器的带凸缘车轮轮毂轴承 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车的车轮轮毂轴承(10)，车轮轮毂轴承包括能够旋转的轮毂(20)和轴承单元(30)，轮毂(20)设置有凸缘(23)，凸缘(23)用于使轮毂与车辆的车轮接合并设置有径向外自由部(23’)，轴承单元(30)设置有径向外圈(31)和径向内圈(34)，径向外圈(31)使车轮轮毂轴承(10)与车辆的关节(56)接合，径向内圈(34)与轮毂(20)成角度地连接并能够旋转。此外，车轮轮毂轴承(10)包括用于检测车辆参数的装置并设置有编码器(51)和提取编码器(52)的传感器(52)，其特征在于，编码器(51)与凸缘(23)的径向外自由部(23’)稳定地联接，以与轮毂(20)共同旋转。

Description

设置有传感器的带凸缘车轮轮毂轴承
技术领域
本发明涉及设置有用于借助传感器监测机动车参数的装置的车轮轮毂轴承。例如，参数可以是机动车车轮的转速，传感器可以是受已知系统“防抱死制动系统”(ABS)控制的速度传感器。
尽管非排他地，但是本发明特别适于设置有滚动轴承的机动车的车轮轮毂。这些应用包括如下两种情况：轴承的外圈可旋转，而轴承的内圈固定的情况，以及内圈可旋转，而外圈固定的相反情况。本发明还适于任意类型的滚动元件(球、滚子、圆锥滚子等)。
背景技术
用于检测轴承旋转圈的转速或机动车的其它参数的装置是已知并常用的。该装置包括音轮(phonic wheel)或编码器，并且包括适于获取由音轮生成的信号的传感器(通常是速度传感器)。装置受制动控制系统(ABS)的控制，并且还允许监测具有滚动轴承的车轮轮毂组件的运动操作参数(kinematic operating parameter)。
音轮或编码器具有由塑料或磁化橡胶制成的环状盘或筒状筛(cylindricalscreen)的形式。其在轴承的旋转圈的轴向内端处与旋转圈在角度方面是一体的。在已知的方案中，编码器包括金属插接件(metal insert)，金属插接件例如通过胶接与塑料或磁化橡胶部一体化，并且金属插接件被一体化成与轴承的旋转圈受迫联接(forced coupling)或与其一体化的例如盒式密封元件的元件受迫联接。
于是，使用分别与厚度为0.6mm-0.8mm且具有结构功能的金属插接件共硫化或共成型的磁化橡胶或塑料铁素体(plasto-ferrite)，来实现已知的音轮方案。
对于ABS设计目的而言，车轮的转速或与车轮相关联的轴承的转速的测量是必要的。如所提及的，通常使用的传感器基于磁效应，位于轴承的外部，大多数情况是位于形成在悬架中的孔内，并且面对轴承。生成磁信号的编码器布置在轴承上，并且与旋转圈机械连接。编码器与传感器之间的距离是必要的，以确保即使在最坏的状况下也可以读取信号。这在车轮轮毂轴承的设计中是主要的制约因素，并且对于悬架而言要求更严格的公差。
此外，当前的技术还受能够容纳在编码器上的极性相反的极对的密度的限制。因此，该极对的密度构成对传感器的读取分辨率的限制。由于用于车辆的自动驾驶的装置(例如，停车辅助装置)的采用和传播正在产生针对更大分辨率的请求，以更好地控制车辆的位置，所以该限制变得越来越难以承受。
因此，对于设计出无前述缺陷且特别是允许获得适于机动车制造的需求的最优读数分辨率的、用于检测转速的装置，存在需要。
发明内容
本发明的目的是，实现设置有避免了上述缺陷的用于检测机动车参数(例如，其车轮的转速)的装置的车轮轮毂轴承。
被选择用于改善传感器信号，例如改善速度传感器的方案是，增大传感器的标称读取直径，以便在编码器中容纳更多数量的极对。代替使用位于径向内圈的已知组件，如将在具体实施方式部分更好解释的，通过将编码器收纳在车轮轮毂组件的凸缘的外缘并使其与凸缘一体化，来获得该方案。以这种方式，相对于根据现有技术获得的标称读取直径的值，获得了值为几乎两倍的标称读取直径。结果，容纳在编码器上的具有相反极性的极对的数量也将大于能够从已知实施方式获得的数量。
有利的是，面对编码器的速度传感器将通过隔着中间元件而组装于悬架关节，其位置可调整的，进而允许传感器与编码器之间的空气隙(air gap)的调整。
目的是从提供较高分辨率的传感器获得信号，因此改善车辆的定位精度，特别是在控制单元管理辅助停车操纵的情形下。
因此，与由根据现有技术的安装于轴承的内圈的磁效应传感器提供的对转速测量的分辨率相比，使用该装置允许对转速测量的分辨率大幅改善。该改善归因于如下两者：具有相反极性的极对的数量较大这一效果，以及根据需要调整传感器与编码器之间的空气隙的量这一可能性。
因此，根据本发明，根据如所附独立方案中的特征，描述了车轮轮毂轴承，该车轮轮毂轴承具有用于检测机动车参数(例如，其车轮的转速)的装置。
此外，根据如所附从属方案中的特征，描述了本发明的优选和/或特别有利的实施方式。
附图说明
现在将参照例示了非限制性实施例中的一些示例的附图描述本发明，在附图中：
–图1以局部轴测图示出了根据本发明的实施方式的、设置有用于检测转速的装置的车轮轮毂轴承，
–图2以局部轴对称截面图示出了图1的、设置有用于检测转速的装置的车轮轮毂轴承，以及
–图3以局部轴对称截面图示出了根据可选实施方式的、图1的设置有用于检测转速的装置的车轮轮毂轴承。
具体实施方式
参照上述图，10表示根据本发明的优选实施方式的车轮轮毂轴承整体。如介绍中所述，本发明不仅能够适用于下述构造，而且更通常的是，还能够适用于任意机动车用车轮轮毂轴承。
组件10包括轮毂20和轴承单元30，优选但非必须的是，轮毂20可旋转。轮毂20被构造成还起到轴承的径向内圈的功能。
在所有本说明书和所附权利要求书中，表示位置和方向的术语和词语“径向”或“轴向”应当理解为是以旋转轴线X为基准。词语“轴向(靠)内”或“径向(靠)外”应当是以轮毂轴承单元在机动车上的安装状态为基准。
轴承单元30包括：径向外圈31，其是固定的并提供相应的径向外滚道；至少一个径向内圈20、34，其提供相应的径向内滚道；和两个滚道元件冠(rolling elements crown)32、33，在该示例中，其是球。轴向靠外的滚动元件冠32介于径向外圈31与具有径向内圈功能的轮毂20之间，而轴向靠内的滚动元件冠33介于径向外圈31与径向内圈34之间。为了简化图示，将为各个球和球列两者分配附图标记32、33，特别是将用32指代轴向靠外的球列或单个球，而将用33指代轴向靠内的球列或单个球。再次地，为了简化，在本说明书中可以使用术语“球”，而非更通用的术语“滚动元件”(并且，在附图中还将使用相同的附图标记)。应当始终理解，代替球，可以使用任意其它滚动元件(例如，滚子、锥形滚子、小滚子(smallroller)等)。
如现有技术中那样，轴承单元30通过适当的密封元件35、36密封，密封元件35、36是盒式密封件元件(cassette sealing element)。滚动元件冠32、33通过对应的保持架39、40保持就位。
轮毂20在其轴向内端限定有滚压边缘(rolled edge)22，滚压边缘22被构造成沿轴向对内圈34预加压(preload)。轮毂20还具有轴向外凸缘23。凸缘23具有多个轴向固定孔24。这些孔是用于相同数量的固定构件(例如，双头螺栓，图中未示出)的座，固定构件使机动车车轮的元件例如制动盘(也具有已知的类型，并且图中未示出)以已知的方式连接在轮毂20处。凸缘23还设置有径向外自由部23’。
轴承装配有用于检测机动车的参数(例如，轴承单元30的可旋转圈的转速)的装置50，并且设置有编码器51和传感器(例如，具有磁效应(magnetic effect)的速度传感器52)。
根据本发明的方案旨在改善速度传感器信号的分辨率(resolution)和精度(accuracy)。换言之，申请人想要实现的是如下可能性：在编码器上收纳更大数量的极对(poles pairs)，增大传感器的标称读取直径(nominal reading diameter)。
因此，根据本发明，编码器51安装在车轮轮毂组件10的凸缘23的径向外自由部23’、与所述凸缘23稳定接合(steadily engage)。更具体而言，编码器安装于与凸缘23的径向外自由部23’稳定接合的保护覆盖件53的径向外侧面53’。
作为本申请人的在先专利申请ITTO2011A000708的目的的覆盖件53安装于凸缘23，以与轮毂20一起旋转，并且绕着径向外圈的侧表面延伸，以从轴承单元30的外部外接间隙54。覆盖件还设置有多个排出窗55，排出窗55供已经偶然进入或形成在覆盖件53内部的任何水分排放。
以这种方式，通过将编码器51安装在覆盖件53的侧面53’，而非如现有技术那样，安装在轴向内圈34或与其连接的元件，相对于能够通过根据现有技术的方案获得的传感器的标称读取直径d，获得了值为几乎两倍的标称读取直径D。结果，与已知实施方式的寄宿(lodge)在编码器上的具有相反极性的极对的数量相比，极对的数量也将更大并几乎是两倍。
为了给出示例性且非限制性的构思，根据已知的技术，读取直径d大约为80mm，并且该编码器允许收纳48对极对。反之亦然，根据本发明的实施方式，读取直径D大约为130mm，并且相关编码器51允许收纳大约126对极对。
优选的是，为了满足“高档”系列汽车的需要，其中自动驾驶或至少在停车操纵期间的辅助正在快速扩散，试验证据已经表明，为了获得信号的高分辨率和读取时的更大精度，针对标称读取直径D的值的最优范围在130mm和150mm之间，从而允许极对的寄宿数量在120和160之间。
有利的是，面对编码器51的速度传感器52通过隔着(interpose)中间元件57而组装于悬架的关节56。传感器的轴向位置能够借助于夹紧元件58(特别是螺栓)调整。中间元件57可以是与悬架的关节分离或一体化的隔档件(block)。以这种方式，可以根据信号读取需求调整传感器52与编码器51之间的空气隙的轴向尺寸。
该方案的无疑的技术优点在于，对于将编码器收纳在径向内圈34而言不再是必须的。该优点进一步简化了轴承单元的设计。
事实上，如能够在图3中看出的，由于不再存在编码器，所以轴向靠内的盒式密封件36甚至不是必须的，因为对于提供具有弹性唇(/弹性体唇)(elastomeric lip)的保护屏(protective screen)37以使轴承单元的内部隔离而言，是足够的。
因此，利用本发明，能够实现数个显著的优点。首先，速度传感器将具有更大的精度和分辨率，借此确保了对车辆的位置及其速度的较高精确识别。
此外，使用该方案要求采用保护罩(protective cap)，保护罩保证了对轴承的整个轴向外部区域，特别是其盒式密封件的优异保护。
最后，归因于通过引入较简单的保护屏能够消除盒式密封件的概念这一事实，轴承单元的设计能够简化，结果能够不那么昂贵。
除了本发明的如上所公开的实施方式以外，应当理解，存在大量的变型。还必须应当领会，一个或多个示例性实施方式仅是示例，并且不旨在以任何方式限制范围、应用或构造。而是，前述发明内容和具体实施方式将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施方式的便利路线图，应当理解，在不超出所附权利要求书和其法律等同所述的范围的情况下，可以在示例性实施方式中所述的元件的功能和配置方面，作出各种改变。

Claims (8)

1.一种用于机动车的车轮轮毂轴承(10)，所述车轮轮毂轴承包括能够旋转的轮毂(20)和轴承单元(30)，所述轮毂(20)设置有凸缘(23)，所述凸缘(23)用于使所述轮毂与车辆的车轮接合并设置有径向外自由部(23’)，所述轴承单元(30)设置有径向外圈(31)和径向内圈(34)，所述径向外圈(31)使所述车轮轮毂轴承(10)与所述车辆的关节(56)接合，所述径向内圈(34)与所述轮毂(20)成角度地连接并能够旋转，此外，所述车轮轮毂轴承(10)包括用于检测车辆参数的装置并设置有编码器(51)和提取所述编码器(51)的传感器(52)，其特征在于，所述编码器(51)与所述凸缘(23)的径向外自由部(23’)稳定地联接，以与所述轮毂(20)共同旋转。
2.根据权利要求1所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，所述编码器(51)安装在与所述凸缘(23)稳定联接的保护罩(53)的径向外侧面(53’)，使得所述罩以与所述轮毂(20)相同的转速旋转。
3.根据权利要求1或2所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，用于检测车辆参数的装置是用于检测由速度传感器(52)提供的转速的装置。
4.根据权利要求3所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，所述速度传感器(52)的标称读取直径(D)的值的范围在130mm和150mm之间。
5.根据权利要求4所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，容纳在所述编码器(51)上的具有相反极性的极对的数量的范围在120和160之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，所述速度传感器(52)被构造成通过隔着中间元件(57)而安装于车辆悬架的关节(56)，并且所述速度传感器(52)的轴向位置能够借助于夹紧元件(58)调整。
7.根据权利要求6所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，所述中间元件(57)是与所述悬架的关节(56)分离或一体化的隔档件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的车轮轮毂轴承(10)，其特征在于，用具有弹性唇的保护屏替代位于轴向内部的盒式密封元件(36)。
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