CN1217058A - 装有扭矩测量装置的旋转轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及配有扭矩测量装置的旋转轴(1),扭矩测量装置包括两个磁场检测件(11)和两个磁场发生器(13),两个磁场检测件(11)相对于轴(1)对称布置,安装在固定于轴(1)轴线的第一点(A)的第一支承件(9,10)上,两个磁场发生器(13)相对于轴(1)对称布置,安装在固定于轴(1)轴线的第二点(B)的第二支承件(12)上,第一点(A)和第二点(B)轴向错开,其特征是:第一滚动轴承(7)的内座圈(4)在支承件(9,10,12)中的主支承件(12)的固定点(B)处的轴(1)周边上加工。

Description

装有扭矩测量装置的旋转轴
本发明涉及装有扭矩测量装置的旋转轴。
本发明尤其涉及例如文献FR-2692986中所描述的装有扭矩测量装置的旋转轴。所述扭矩测量装置包括两个磁场检测器和两个磁场发生器，两个磁场发生器和第一支承件相连，位于轴的一个横截面的平面上；两个磁场检测器和第二支承件相连，固定在所述轴的另一个横截面的平面上。这种测量装置可直接安装在旋转轴上，由于其随角偏移的灵敏度，无需预先局部降低所述轴的硬度。然而，事实上，轴的直径稍有缩小，以便轴向确定轴扭转变形的位置。在任何情况下，该轴都能承受全部控制扭矩，无需附加扭转变形限制件。在某些使用情况下，轴上可用于安装这样的扭矩测量装置的长度有限，在汽车转向器壳中尤其如此。在汽车转向器壳中，在一端由转向器传动轴的啮合槽而另一端由齿条齿轮限定的安装长度上，旋转轴须装配一个扭矩测量装置和一个滚珠轴承。因为轴上装配支承件的支撑点相互分开的越远，测量装置测量的扭转精度越高，所以，在所述安装长度的末端保留一个装配滚动轴承的位置的同时，最好尽可能地将所述支承件推向安装长度的末端。因此，第一个方案是由两个支承件中的一个支承件构成滚动轴承内座圈的延长件，所述座圈压装在扭力轴上，由卡环类轴向固定装置固定。滚动轴承的外座圈卡紧在硬的固定座中。在该装配方案中，不仅轴向固定的测量装置占据一定的轴向位置，而且，施加在扭力轴上的轴向和径向力通过滚动轴承从扭力轴向固定壳传递。在某些负载情况下，扭力轴相对于滚动轴承内座圈的固定可能显得不够紧，这在考虑制造公差而偶尔组装紧度很小时更为突出。这在工作时会造成磁场发生器相对于扭力轴位移，从而造成磁场发生器相对于磁场检测器工作时的相对位移。初始调整位置被改变，那么，扭矩检测器失调而给出错误信号。另一个方案是将滚动轴承的内座圈围绕着支承件之一在轴上的支点安装。但这须增加滚动轴承的外直径，因而造成其外部尺寸与所述轴承的硬的座不兼容，从更广泛的角度看，与所留的安装空间不兼容。
本发明提出的轴为上述的组装困难提供了一个解决办法。为此，本发明涉及配有扭矩测量装置的旋转轴，扭矩测量装置包括两个磁场检测件和两个磁场发生器，两个磁场检测件相对于轴对称布置，安装在固定于所述轴的轴线的第一点的第一支承件上，两个磁场发生器相对于轴对称布置，安装在固定于所述轴的轴线的第二点的第二支承件上，第一点和第二点轴向错开。该轴的特征是：第一滚动轴承的内座圈在支承件中称为主支承件的固定点处的轴的周边上加工。
这种配置可使检测件和磁场发生器的支承件的固定点最大限度地分开，不会损害所述支承件在轴上的固定质量。
根据本发明的又一特征，内座圈在轴肩的周边上加工，主支承件固定在与另一个支承件相对的所述轴肩的凸肩上。
该特征可使支承件在第一轴承的内座圈上简单方便地固定。
根据本发明的又一特征，第一轴承的外座圈具有一个固定法兰盘。
该特征可使轴不求助于具有良好机械性能的外壳而固定。
根据本发明的又一特征，轴在支承件的两个固定点之间直径减小。
该特征便于轴向确定扭转变形的位置。
根据本发明的又一特征，在第一支承件和第二支承件的固定点之外，轴由主支承件一侧的齿条齿轮和另一侧的花键延长。
根据本发明的又一特征，齿条齿轮由一个轴颈延长，后者加工成第二滚动轴承的内座圈。
根据本发明的又一特征，第一轴承是滚珠轴承，第二轴承是滚针轴承。
根据本发明的又一特征，主支承件由第二支承件构成。
该特征可使第一支承件比第二支承件便于拆卸，装在第一支承件上的磁场检测件比一般由简单的磁铁构成的发生器易损。
本发明的其它的特征和优点通过对照附图的一个扭矩测量装置的实施例的说明得以体现，附图中：
-图1为本发明的配有扭矩测量装置和滚珠轴承的轴的纵向半剖视图，
-图2为本发明的轴的纵向半剖视图，
-图3为本发明的配有滚珠轴承的轴的立体图。
图1和图3所示的轴1，根据本发明的一个实施例，用于在转向系统内实现齿条和转向柱的传动轴(未示出)之间的连接。为此，轴1在其左端设有键槽2，使其能和转向柱的传动轴相连。右端装有齿条齿轮3。直接位于齿条齿轮3的左边的轴1具有一个构成轴肩4的大直径的部分，在轴肩4的周边上加工有用于装滚动体、尤其是滚珠5的滚动轴承滚道，滚珠5固定在外座圈6中以构成第一轴承7。因此，该轴承的内座圈由轴肩4构成。齿条齿轮3在其右边由构成第二滚针轴承内座圈的小横截面的轴颈8延长。
图1所示的轴1装配有一个扭矩测量装置，其功能在文献FR-2692986中有所描述。轴1装有基本管状的第一支承件9，后者由一个环形部件10径向延长，环形部件上装有两个相对于轴1的轴线对称布置的磁场检测件11，检测件11之一在图1的半剖视图上看不见。轴1上还装有固定在轴肩4的凸肩4a上、朝向第一支承件9、基本管状的第二支承件12。第二支承件12上装有两个相对于轴1的轴线对称布置与检测件11相对的磁场发生器13，发生器13之一在图1的半剖视图上看不见。第二支承件12可采用本领域技术人员了解的任何方法固定在轴肩4的凸肩4a上，例如，通过胶粘或如图所示用螺钉拧紧。这种配置可如图所示，使分别位于第一支承件9和第二支承件12的固定点处的轴1的轴线上的点A、B最大限度地分开。因为，为了获得最佳扭矩测量精度，在键槽2和齿条齿轮3之间的空间内，最好最大限度地分开上述A、B两点。此外，在这同一空间内，须确保滚动轴承7固定。上述配置可满足这两个要求。另外，由轴肩4构成的装有第二支承件12的内座圈为轴1的一部分，因此，它不会相对于轴1移动，从而不会象内座圈装有第二支承件12的独立滚动轴承那样造成测量不精确。因为，在这种情况下，是通过第二支承件传递滚动轴承7传递的力，这与本发明轴1的情况不同。再则，由于第二支承件12侧向固定在构成所述轴承7的内座圈的轴肩4上，所以根据本发明进行组装不会使滚动轴承7的直径加大。轴承7可具有一个或多个密封件14，其外座圈6如图3所示在转向器壳处组装有轴1的固定法兰盘15。外座圈6可以例如用锻造的毛坯制造。
为了轴向确定轴1在第一支承件9和第二支承件12之间扭转变形的位置，轴1在所述支承件9和12之间直径减小。通过固定在轴承7的外座圈6上的罩17可在转向器壳中形成一个旋转通道16，罩17相对于轴1的密封性通过密封垫18保证。该罩17不再承担现在由所述轴承7的外座圈6的法兰盘15承担的轴承7的机械固定功能，所以，它可以用冲压薄钢板制造。
当然，本发明不限于所示出的实施例。特别是，本发明可适用于所有需要在轴的有限的长度上加装扭矩测量装置和轴承的轴。

Claims (8)

1．配有扭矩测量装置的旋转轴(1)，所述扭矩测量装置包括两个磁场检测件(11)和两个磁场发生器(13)，两个磁场检测件(11)相对于轴(1)对称布置，安装在固定于所述轴(1)的轴线的第一点(A)的第一支承件(9)上，两个磁场发生器(13)相对于轴(1)对称布置，安装在固定于所述轴(1)的轴线的第二点(B)的第二支承件(12)上，第一点(A)和第二点(B)轴向错开，其特征是：第一滚动轴承(7)的内座圈(4)在支承件(9,12)中称为主支承件(12)的固定点(B)处的轴(1)的周边上加工。
2．根据权利要求1所述的旋转轴(1)，其特征是：内座圈(4)在轴(1)的轴肩(4)的周边上加工，主支承件(12)固定在与另一个支承件(9)相对的所述轴肩(4)的凸肩(4a)上。
3．根据前述权利要求之一所述的旋转轴(1)，其特征是：第一轴承(7)的外座圈(6)具有一个固定法兰盘(15)。
4．根据前述权利要求之一所述的旋转轴(1)，其特征是：所述轴(1)在支承件(9,12)的两个固定点(A,B)之间的直径减小。
5．根据前述权利要求之一所述的旋转轴(1)，其特征是：在第一支承件(9)和第二支承件(12)的固定点(A,B)的两边，轴在主支承件(12)一侧终止于齿条齿轮(3)，在另一侧终止于键槽(2)。
6．根据权利要求5所述的旋转轴(1)，其特征是：齿条齿轮(3)由加工成第二滚动轴承的内座圈的轴颈(8)延长。
7．根据权利要求6所述的旋转轴(1)，其特征是：第一轴承(7)是滚珠轴承，第二轴承是滚针轴承。
8．根据前述权利要求之一所述的旋转轴(1)，其特征是：主支承件由第二支承件(12)构成。
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