CN1316115A - 电气信号连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电气信号连接装置,尤其是转动的信号连接器,适用于安装在转轴上的传感器和导线之间传送电信号,该导线相对可转动地安装该轴的结构是固定的。本发明提供的连接装置(10)包括可以安装在转轴(13)上的第一部分(11)和可以安装在所述轴(13)上并与第一部分(11)并置的第二部分。所述部分(11,16)包括用于电气连接所述部分(11,16)的各自的导电体。连接装置(10)还包括机构(18),用于维持部分(11,16)之间的预先确定的和基本恒定的环形间隙,和包括装设在第二部分(16)上的机构(21,22),用于当第一部分(11)与所述轴(13)一起转动时防止所述部分(16)转动。
Description
本发明涉及电气信号连接装置，尤其是转动的信号连接器，适用于安装在转轴上的传感器和导线之间传送电信号，该导线相对可转动地安装该轴的结构是固定的。
本发明特别可以应用于转动的信号连接器，用于转动力矩测量设备，如在我们专利申请GB-A-2328086号中描述的这类设备。但是应该理解本发明并不局限于这样的应用，本发明的电气信号连接装置可以用于其他的应用中，在这些应用中必须建立起固定的导线和位于轴上的传感器之间的信号通道而轴相对固定的导线是可以转动的。
已知的转动信号连接器包括安装在可转动的轴上的第一部分，和安装在壳体上的第二部分，轴是可转动地固定在壳体上。这样的结构表示在图1中。连接器的第一部分包括形成传送线的导体，传送线与固定在轴4表面上的SAW传感器2连接。第一连接部分1是安装在套筒5上，套筒本身固定在轴4上与其一起转动。连接器的第二部分6包括形成传送线的导体。该传送线用于与第一部分1上的传送线相连。从第二部分6引出的导线连接到固定的电路，该电路提供激励SAW装置2的各种信号，并分析SAW装置变形的程度，以便测量加在轴4上的转矩。第二部分6固定在壳体7，通过轴承8,9将轴4安装在壳体中。在图1的布置中装设包含第一连接部分1’和第二连接部分6’的第二转动连接器，以便有利于同第二SAW装置3的连接。
如图1中所示的这类结构有如下的缺点，由于制造公差的结果，很难在连接器的第一部分1(或1’)和第二部分6(或6’)之间保持恒定的气隙。还有，当轴4相对壳体7转动时，连接器第一和第二部分之间的空隙易于变化，这是由于所用的各个组件偏心的结果。在连接器第一和第二部分之间不一致的气隙，和当轴转动时这个气隙的大小会改变，使得很难解读从SAW装置获得的信号，并且限制它可以测量的转矩的精确度。
为了消除上面提出的缺点，本发明提供一种电气信号连接装置，包括可以安装在一转轴上的第一部分；可以安装在转轴上与第一部分并置的第二部分，第一和第二部分包含电气连接第一和第二部分的各自的导体；维持第一和第二部分之间预先确定的和基本恒定的环形间隙的机构；和装设在第二部分上用于当第一部分与轴一起转动时防止第二部分转动的机构。
在通常情况下，连接装置安装在装有轴的壳体内，该壳体将在连接装置的第二部分周围提供余隙空间，和该连接装置将装设与壳体啮合以便防止第二部分转动的机构。用这种结构，当连接装置的第一部分与轴一起转动时，连接装置的第二部分将保持不动，并将维持与第一部分的恒定间隙。如果有第二部分相对壳体径向或纵向的移动，它们之间的余隙空间将容纳这种移动。无论如何，防止转动机构将阻止第二部分转动。
在本发明的一个实施方案中，连接装置的第二部分通过普通轴承，滚珠轴承或滚柱轴承安装在连接装置的第一部分上。在另一种结构中，第二部分用轴承安装在轴上，并通过该轴承定位以便维持在第一部分附近。安装连接装置第二部分的轴承将能容许轴的转动。因为这个轴承可以定位在紧挨着将第一部分支持在轴上的部件，所以在轴转动时将不会发生第一和第二部分相对的侧向或纵向运动。
从下面参考附图，仅通过实例对其优选实施方案的描述中，本发明的上述和进一步的特征和优点将会更加清楚，附图有：
图1示意说明先有技术电气信号连接装置的一个实施方案；
图2示意说明本发明的一个实施方案；
图3示意说明本发明的第二实施方案；
图4.1-4.6说明本发明其他的各实施方案；和
图5-7示意表示提供所需连接部分的结构。
参考图2，所示的电气连接装置10包括安装在轴环12上的第一部分11，轴环本身安装在轴13上。第一部分11包括形成传送线的导电体。这些导体与安装在轴13表面上的SAW传感器15相连。第一连接部分11被第二连接部分16包围，第二连接部分包括传送线，在使用装置时它与第一部分11的传送线电气连接。第二连接部分16安装在载架17上，而载架通过滚珠轴承18安装在第一部分上。滚珠轴承18由在轴环12的外表面上装设的内滚道，在载架17的内表面上形成的外滚道和许多滚珠构成。对本发明来说，轴承的精确形状不是关键，任何滚珠，滚柱或普通轴承结构都能满足。载架17还装载第二连接装置的第二部分16’，第一部分11’安装在轴环12上并与第二SAW装置14相连。
电缆27从第二部分16,16’的传送线延伸到合适的电子线路，该线路向SAW装置供电并分析由SAW装置产生的信号，以便测量加到轴13上的转矩。
因为连接装置的第二部分16,16’通过轴承安装在轴环12上，所以第二部分16,16’和第一部分11,11’是高精度同心，当一个部分相对另一部分转动时仍保持同心。
为了允许制造的公差和轴13安装时相对壳体19可能产生的偏心度，连接装置的载架17安装在壳体19内形成的余隙空间20内。围绕载架17提供径向和轴向两个方向的余隙，以便容纳组件和装配体的各种变化。固定在载架17的销钉21定位在设在壳体中的余隙孔22中，以便防止载架17转动，这样也防止第二部分16,16’相对壳体的转动。这种结构保证没有应力加在连接电缆27上，并同时当轴转动时允许连接装置在有限的范围内相对壳体作自由运动。
尽管在图2说明的结构里，连接的第二部分16,16’通过滚珠轴承18直接安装在第一部分11,11’上，但是其他的结构也是可以采用的，仍在本发明的范畴之内。
图3说明本发明的另一个实施方案。在这个实施方案中连接装置的第一部分11,11’安装在内载架26上，该载架通过径向伸展的腹板29固定在轴套28上。轴套28通过与其整体成形的边缘30保持在轴4上，该边缘被接纳在轴上形成的槽31中。轴套28通过任何合适的机构相对轴保持不动。在轴套28中形成窗口32为安装SAW装置提供空间，对该技术熟练的人们将能理解这种做法。SAW装置通过合适的导线(没有表示)连接到在第一连接部分11,11’上形成的传送线。
连接装置的第二部分16,16’它们本身安装在外载架33上。外载架33通过笼形滚珠轴承34安装在内载架36上。虽然在某些场合可能希望使用塑料的轴承，但相信在图3说明的结构中将可以采用金属的滚珠轴承，条件是要装设相对较少的滚珠。应用笼形滚珠轴承34，这样的结构是可以采用的。
参考图4.1-4.6，图中表示本发明各种其他的实施方案。
在图4.1的结构中，连接装置的第二部分16,16’安装在载架23上，载架本身通过轴承24安装在轴上(没有表示)。安装在轴上的轴承24紧挨着轴套11A，连接装置的第一部分11,11’安装在该轴套上。轴承24与连接装置的第一部分11,11’非常接近，同时载架23的尺寸相对较小，这就保证了连接的第二部分16,16’与第一部分11,11’保持同心并有均匀的空间间隔。
图4.2的结构与图2中说明的结构大体相同，除了形成的连接装置的第一部分11,11’是安装在整体的轴套部分11A上，以便安装到轴上。连接装置的第二部分16,16’通过不导电的滚珠轴承18安装在第一部分11,11’上。
在图4.3中连接的第二部分16,16’通过载架23安装在第一部分11,11’上，该载架与第一部分的轴套部分11A形成普通轴承25。
在图4.4的结构中连接的第二部分16,16’又通过普通轴承25安装在第一部分11,11’上。
在图4.3和4.4的两种情况下，通过用塑料制成一个或两个轴承元件可以很方便地装设普通轴承的结构。
图4.5和4.6表示的结构适合将连接部分安装在轴向空间分离的结构中。以这种方式安装的连接部分，当轴转动时在连接部分之间需要一致的和基本恒定的空间。通过将第二连接部分16,16’安装在轴上邻近第一连接部分11,11’的安装(图4.5)或者通过滚珠轴承18将第二连接部分安装在第一连接部分上(图4.6)，可以很方便地做到这一点。
在使用中，图4的每一种结构都将应用防止第二连接部分相对围绕它们的壳体转动的机构。如上面参考图2描述的那样，该结构可以由固定的销钉21插在尺寸过大的孔22中构成，或者任何其他合适的限止转动的结构。
将会注意到图2,3,4.2,4.3,4.4和4.6的结构是特别有利的，其优点是整个连接装置可以装配成一个单元，在它连接到轴上之前进行所需的工作台试验。这与图1表示的先有技术的结构正好相反，在应用该连接装置的成品制造过程中，第一连接部分安装到轴上，而第二连接部分安装到壳体上，结果不能形成完整的连接装置，只有在壳体已经安装到轴上之后才行。
现在参考图5-7，表示第一连接部分11和第二连接部分16一种可能的结构。每个连接部分包括由合适的非导电材料制成的基环35。例如，基环35可以是塑料注模成形。每个基环在它的径向内表面和径向外表面上用导电金属层涂覆。可以通过任何合适的方法装设该导电层，例如真空蒸镀，电镀，丝网印刷，或者将薄的金属条粘到基环35的表面上。每个环在它的一个轴向面上形成槽36。槽36装入导电的材料，该材料与各个环的径向内表面和径向外表面电气连接。在两个环的径向外表面上装设接地线37的合适连接结构。在第一连接部分的外表面上装设信号线38的连接结构，同时在第二连接部分16的径向内表面上装设信号线39的连接结构。在第一连接部分11的外表面上导电涂层被间隙40中断，间隙位于导线37和38的连接结构之间。在第二连接部分16的内表面上导电涂层被间隙41中断，该间隙位于导线39的外环35的槽36的连接结构之间。上述的结构能以相对较低的成本生产出连接装置，并有所需的耐用的机械和电气特性应用于汽车制造业中。
Claims (10)
1．一种电气信号连接装置包括：安装在转轴上的第一部分；安装在转轴上并与第一部分并置的第二部分，第一和第二部分包含用来电气连接第一和第二部分的各自的导电体；维持在第一和第二部分之间预先确定的和基本恒定的环形间隙的机构；装设在第二部分上用于当第一部分与轴一起转动时防止第二部分转动的机构。
2．如权利要求1所述的电气信号连接装置，其中连接装置的第二部分是通过轴承安装到连接装置的第一部分上。
3．如权利要求1所述的电气信号连接装置，其中连接装置的第二部分通过轴承安装在轴上，并定位而被保持在连接装置第一部分的附近。
4．如前述任何一项权利要求所述的包括两个电气信号连接装置的连接器，每个电气信号连接装置的第一部分安装在第一部分共用的一个载架上，每个电气信号连接装置的第二部分安装在第二部分共用的载架上。
5．如权利要求4所述的连接器，其中第一电气信号连接装置与第二电气信号连接装置有轴向空间间隙。
6．如权利要求5所述的连接器，其中电气信号连接装置第二部分的载架通过一轴承安装在第一部分的载架上，该轴承轴向定位在第一和第二电气信号连接装置之间。
7．如前述任何一项权利要求所述的连接器，其中该或每个电气信号连接装置的第二部分是环形的并包围该或每个电气信号连接装置的相应的第一部分。
8．一种机器，包括一轴；一个如权利要求1-3中任何一项所述的安装在该轴上的电气信号连接装置；一个包围该轴的壳体；在壳体和电气信号连接装置第二部分之间的余隙空间和壳体上的支座，该支座用于与装设在电气信号连接装置第二部分上的一机构啮合，所述机构用于当第一部分与轴一起转动时防止第二部分转动。
9．如权利要求8所述的机器，其中所述装设在第二部分上用于防止第二部分转动的机构是固定在第二部分上的销钉，和由壳体中的孔提供的支座，该孔相对该销钉来说尺寸是过大的。
10．一种电气信号连接装置基本上如上面参考附图所描述的那样。
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