CN1961215A - 带有编码器和传感器的车轮轴承装置 - Google Patents

带有编码器和传感器的车轮轴承装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车轮轴承装置(1)，它包括至少一个编码器(2)、至少一个传感器(3)、一个同心于旋转轴线(1a)安装的密封装置(4、27)以及一个可旋转运动地支承在车轮轴承装置(1)内的轮毂(5)，其中，轮毂(5)的径向凸缘(6)沿径向远离旋转轴线(1a)地定向，密封装置(4、27)至少密封一个在径向凸缘(6)侧面围绕轮毂(5)的径向的环形间隙(14)，密封装置(4、27)有至少一个用一种非铁磁性材料制成的盖环(15)和至少一个弹性的第一密封唇(16)，第一密封唇(16)固定在盖环(15)上并紧密地贴靠在编码器(2)上，以及，编码器(2)的至少一个信号活性部分(2a)设在密封装置(4、27)内侧并可随轮毂(5)绕旋转轴线(1a)旋转运动。

Description

带有编码器和传感器的车轮轴承装置
技术领域
本发明涉及一种车轮轴承装置，它包括至少一个编码器、至少一个传感器、一个同心于旋转轴线安装的密封装置以及一个可旋转运动地支承在车轮轴承装置内的轮毂，其中：
-轮毂的径向凸缘沿径向远离旋转轴线地定向，
-密封装置至少密封一个在径向凸缘侧面围绕轮毂的径向的环形间隙，
-密封装置有至少一个用一种非铁磁性材料制成的盖环和至少一个弹性的第一密封唇，
-第一密封唇固定在盖环上并紧密地贴靠在编码器上，
-编码器设在密封装置内侧并可随轮毂绕旋转轴线旋转运动。
背景技术
在US 4,864,231中介绍了这种车轮轴承装置。轮毂可旋转地支承在此车轮轴承装置中。在轮毂上设有用于固定汽车车轮的径向凸缘。在这里，密封装置处在车轮轴承装置的面朝汽车车轮的那一侧。组合在车轮轴承装置内的传感器隔开一个空气间隙与编码器对置。此外，传感器安装在车轮轴承装置的外环内的一个通孔中。在安装传感器时和为了修理而更换传感器时，存在污物进入密封装置内并因而进入滚动体之间的滚动触点中和到达滚动体内的危险。贴靠在编码器上的密封装置经过轴承装置较短或较长时间的运行会被来自环境的污物逐渐渗入和变得不再密封。在这两种情况下都不利地缩短了车轮轴承装置的使用寿命。
发明概述
因此，本发明的目的是，创造一种按此类型的车轮轴承装置，它能更好地防止环境的影响。
此目的通过权利要求1的特征达到，权利要求1针对一种车轮轴承装置，它包括至少一个编码器、至少一个传感器、一个密封装置以及一个可绕车轮轴承装置旋转轴线旋转地支承在车轮轴承装置内的轮毂。按本发明的车轮轴承装置有下列特征和构造：
本发明可以使用在所有已知类型的例如有固定的外环和可旋转运动地支承在外环内的轮毂的车轮轴承装置中。在此车轮轴承装置中，设计至少一个内滚道和一个外滚道用于车轮轴承装置的滚动体，其中，外滚道可随轮毂相对于在外环上的内滚道绕旋转轴线旋转运动。这尤其涉及有滚柱或滚珠作为滚动体的双排及四排车轮轴承组，尤其涉及按锥形滚柱轴承或径向止推滚珠轴承设计型式的车轮轴承。
车轮轴承组按选择有具有用于所有排滚道的整体式轴承环、分开的轴承环、或每一排有一个轴承环、以及上述这些设计的一些组合。内环优选地坐落在轮毂上，在这种情况下，轴承装置优选地借助卷边壁板无间隙地安装在轮毂上，或通过使用所有可想到的其他方式无间隙地安装在轮毂上。滚动体的滚道设计在分开的内环或外环上，或设计在整体式设有至少两个滚道的环上。外环坐落在车轮架内，车轮架本身又固定在汽车上。所述的一个或多个内环坐落在轮毂上。按另一种可选择的方案，一个或多个滚道直接设计在轮毂上。还存在形式上为车轮架并有一个凸缘的外环。在这种外环上，直接构造至少一个内滚道。在外环上的凸缘用于将车轮轴承装置固定在汽车上。轮毂上的径向凸缘用于将一个或多个汽车车轮固定在轮毂上。
密封装置从径向凸缘方面防止外部环境影响车轮轴承装置的内部。车轮轴承装置的内部在这里至少理解为外环与内环之间的径向环形间隙以及装在其中的滚动体、用于导引滚动体的保持架以及车轮轴承传感器装置的构件和可能的另一些基本上沿径向装在内环与外环之间的轴承元件。
密封装置同心于旋转轴线设置以及有至少一个盖环和至少两个弹性密封唇。盖环覆盖设在密封装置内部的编码器的至少信号活性部分。所述的盖环：
-大多设计为旋转对称的并且帽罩状带有孔，
-围绕轮毂并旋转固定地坐落在车轮架上，但优选旋转固定地坐落在外环上，
-优选用非铁磁性的薄板制成，或按另一种可选择的方案用一种或多种非铁磁性材料如塑料和轻金属制成，
-优选通过冷变形制造，如深冲、挤压、精压或这些工艺的组合，
-有一个空心圆柱形支座，盖环借助它优选坐落在外环上，但也可按另一种方案坐落在外环内或车轮架上，
-在传感器与被盖环覆盖的信号活性的编码器之间延伸，其中盖环优选以一个空心圆柱形的第一环段在传感器与编码器之间延伸，以及，此第一环段从所述的支座出发，
-优选地有一个圆盘段，它沿径向在第一环段与第二环段之间延伸，圆盘段沿轴向覆盖车轮轴承的内部并沿轴向与径向凸缘对置，
-有设计为空心圆柱形并被第一环段围绕的第二环段。
密封唇设计为环形的，并优选通过喷注固定在盖环上或硫化在盖环上。密封唇中的第一密封唇优选沿径向朝旋转轴线方向紧密预紧地压靠在编码器上，也可按另一种方案沿轴向紧密预地贴靠在编码器上。本发明的一项设计规定，第一密封唇双重地紧密贴靠在编码器上，在这里，密封唇的自由端沿轴向紧密地贴靠在编码器的腹板上，以及，密封唇在此自由端前面的部分沿径向贴靠在支座上。此外，密封唇可按选择用一个环形弹簧预紧，它将密封唇的至少一个沿径向贴靠在支座上的部分预紧地压靠在支座上。或者，也可以设两个第一密封唇，其中一个例如沿轴向贴靠在腹板上，而另一个贴靠在编码器的支座上。第二密封唇紧密地贴靠在径向凸缘的沿径向从轮毂伸出的部分上。
本发明的一项设计规定，第一密封唇固定在第二环段上。第二密封唇或尤其是两个第二密封唇优选固定在盖板的圆盘段上，并贴靠在径向凸缘的轴向平面上，或贴靠在轮毂与径向凸缘之间通过至少一个半径定义的凹部上。密封唇通常对密封面预紧压靠地安装在编码器上或径向凸缘上。该预紧在实际工作中通常为0.2mm。
贴靠在径向凸缘上的密封唇在密封功能上连接在贴靠在编码器上的密封唇前面，所以在这些密封唇之间构成一个环腔。此环腔可选择性地充填油脂。这些密封唇用一种弹性的密封材料如弹性体或包括多个相同或不同材料的部分。
编码器可随轮毂绕旋转轴线相对于第二环旋转运动，以及优选地基本上整体式由支座、在支座与另一个设计为空心圆柱形的信号活性的编码器段之间的径向腹板组成。也就是说，编码器借助一个优选用薄板成形的包括腹板和支座的支架，固定在旋转的轴承环上或直接固定在轮毂上。支座设计为空心圆柱形并直接紧压在轮毂上或优选在内环上。紧密地贴靠在编码器上的密封唇优选贴靠在支座的一个圆周侧密封面上。活性的编码器段同心于旋转轴线并沿径向至少部分设置在第一环段与第二环段之间，在这里优选绕此支座延伸。用于编码器优选的材料是薄板。
术语“编码器”是指一个或多个整体式或分成多个部分的编码器，它或它们设在旋转轴线的圆周侧。“信号活性”在本文中应理解为编码器所有信号输出(脉冲输出)和信号反射的装置和设计。因此编码器的信号活性部分可选择是一个薄板制成的带有自由空间的脉冲环，其沿周向以腹板为界，或是一个圆周侧设计为波纹状的薄板环。或者，编码器用交替极化的材料或者用含有可磁化的添加物的载体材料制成。这些材料例如是添加可磁化物质的塑料，或含有可磁化的填料的塑料。按另一种方案，编码器用磁化的金属制造。因此，编码器或是一个由脉冲发送器、腹板以及支座组成的薄板元件，或者出可以是一个设在由支座和腹板组成的薄板支架上交替极化的脉冲发送器。
通过盖环的优选圆盘状的区段到外环端侧的端侧距离，在密封装置内提供了在帽盖与外环端侧之间沿轴向附加的用于编码器的位置。因此编码器在其径向尺寸和轴向尺寸上可以设计得较大一些，并沿径向伸入帽盖与外环端侧之间轴向的自由空间内。将编码器布置在环形间隙之外带来的优点是，可为布设密封装置提供更多可用的位置。传感器装置和一个沿径向向外定向的编码器，与轴向定向的编码器相比，需要较小的径向结构高度。在结构空间上的收获可以附加地利用于优化密封装置的设计，因为在轴承环之间本来只有很小的径向结构空间可供安装密封装置使用。
传感器与编码器对置地设在密封装置外侧，在这里，用非铁磁性材料制成的盖环至少在编码器与传感器之间延伸。一个或多个沿径向设置在盖环外面的传感器主要沿径向截取编码器的信号，不去注意这些信号可能的其他方向的散射，或沿径向朝编码器的方向发送信号。为此，编码器以其交替地信号接收、信号反射或信号发生的那一侧优选沿径向向外定向。该一个或多个传感器或坐落在相对于旋转的轮毂不旋转运动的轴承环/车轮架上，或者按另一种方式相对于汽车固定。在安装和修理的情况下传感器的装配不进入密封装置内部进行，而是分开地在密封装置旁进行，所以不存在污染轴承的危险。
密封装置优选设计为盒式密封装置。在这里，密封装置重要的元件组合成一个由支架、帽盖、密封件和编码器组成的结构单元。由此简化了仓库管理、运输和在轴承装置内的装配。此密封装置可用按现有技术的密封装置替换，不必在轴承装置的结构上进行结构空间方面的改变。
编码器的活性和沿径向面朝外的表面优选设计为圆柱体的外表面的形状或者构成截圆锥体的外表面。编码器沿径向方向向外的活性(上)表面，优选地设计在形式上为一个旋转对称的空心圆柱体或截锥体的整体式编码器上，或者分成多个部分由多个在此类圆柱体/截锥体上的扇形段组成。有截圆锥体外表面的编码器的突出优点是，在整个圆周上有均匀的磁场强度以及磁化的编码器的极化间距有高的精度。编码器的圆锥角或锥角优选为5°＜＝α＜＝15°。
针对附图的说明
图1表示车轮轴承装置1沿旋转轴线1a的剖视图。车轮轴承装置1有至少一个编码器2、至少一个传感器3、一个同心于旋转轴线1a设置的密封装置4和一个可旋转运动地支承在车轮轴承装置1内的轮毂5。轮毂5有一个在本例中与轮毂5设计为一体的沿径向远离旋转轴线1a定向的径向凸缘6。径向凸缘6用于在图中左侧固定一个未表示的汽车车轮。轮毂5以及汽车车轮借助车轮轴承7可绕旋转轴线1a旋转运动地支承。车轮轴承7在本例中由两个内环8和9、一个外环10和在保持架12中的滚动体11构成。外环10设计为车轮架并为此有一个法兰13用于将车轮通过车轮轴承装置1固定在汽车上。在本例中在车轮架上直接构成两个内滚道，用于形式上为滚珠的滚动体11。
密封装置4从径向凸缘6方面密封至少内环8与外环10之间的径向间隙14，以及有一个用非铁磁性材料制成的盖环15、一个第一弹性密封唇16以及两个第二弹性密封唇17。
盖环15设计为小碗状的薄板成形件，并且一个空心圆柱形支座18坐落在外环10的一个外段上。所述的空心圆柱形支座有一个径向凸缘25，它作为小碗拉制过程的结果是一个将密封装置4紧压在外环10上的辅助装置，其中，压紧用的工具支承在它上面。在支座18上首先连接一个轴向止挡26，然后在轴向止挡上连接第一环段19。图2表示密封装置27，其中，支座18按另一种方案直接沿轴向过渡到第一环段19。按图1的结构其优点是，使传感器3受保护地适配在环槽28内。
第一环段19同心于轮毂5布置并沿径向在编码器2与传感器3之间延伸。在第一环段19上，沿轴向从环形间隙14出发看连接着一个圆盘段24，它至少部分沿轴向设计在环形间隙14与径向凸缘6之间。从圆盘段24出发，盖环15通过一第二环段20延续。该第二环段20同心于轮毂5布置，并在圆周侧被编码器2信号活性部分2a和第一环段19围绕。
编码器2绝大部分设在密封装置4的内侧并可随轮毂5绕旋转轴线1a旋转运动。为此，编码器2通过一个空心圆柱形地绕轮毂5和绕其中一个内环8延伸并相对于轮毂5或内环8固定的支座21与轮毂5旋转固定。编码器2的信号活性部分2a是一个选择为可与支座21和径向腹板22设计成一体的薄板制成的信号发送器，或者是如图2用虚线表示的那样的编码器23，它固定在有支座21和腹板22的支承板28上。
第一密封唇16固定在盖环15上并紧密地贴靠在支座21上。贴靠在编码器2上的密封唇16固定在第二环段20上。连接在前面的密封唇17固定在圆盘段24上并紧密地贴靠在径向凸缘6上。
附图标记列表
1车轮轴承装置    1a旋转轴线    2编码器    2a信号活性部分
3传感器    4密封装置    5轮毂    6径向凸缘    7车轮轴承    8内环
9内环    10外环    11滚动体   12保持架    13法兰    14环形间隙
15盖环    16密封唇    17密封唇    18支座    19环段    20环段
21支座    22腹板    23编码器    24圆盘段    25凸缘    26轴向止挡
27密封装置    28支承板

Claims (14)

1.一种车轮轴承装置(1)，它包括至少一个编码器(2)、至少一个传感器(3)、一个同心于旋转轴线(1a)安装的密封装置(4、27)以及一个可旋转运动地支承在车轮轴承装置(1)内的轮毂(5)，其中：
-轮毂(5)的径向凸缘(6)沿径向远离旋转轴线(1a)地定向，
-密封装置(4、27)至少密封一个在径向凸缘(6)侧面围绕轮毂(5)的径向的环形间隙(14)，
-密封装置(4、27)有至少一个用一种非铁磁性材料制成的盖环(15)以及至少一个弹性的第一密封唇(16)，
-第一密封唇(16)固定在盖环(15)上并紧密地贴靠在编码器(2)上，
-编码器(2)的至少一个信号活性部分(2a)设置在密封装置(4、27)内侧并可随轮毂(5)绕旋转轴线(1a)旋转运动，
-密封装置(4、27)有至少一个紧密地贴靠在径向凸缘(6)上的第二密封唇(17)，以及
-传感器(3)与编码器(2)对置地设置在密封装置(4、27)的外侧，以及，盖环(15)至少在编码器(2)与传感器(3)之间延伸。
2.按照权利要求1所述的车轮轴承装置，其中，盖环(15)用薄板制成。
3.按照权利要求1所述的车轮轴承装置，包括至少一个在盖环(15)上的第一环段(19)，其中，第一环段(19)同心于轮毂(5)布置，并沿径向在编码器(2)与传感器(3)之间延伸。
4.按照权利要求1所述的车轮轴承装置，包括一个在盖环(15)上的第一圆盘段(24)，其中，圆盘段(24)沿从环形间隙(14)出发观察的轴向连接在第一环段(19)上，并至少部分沿轴向设计在环形间隙(14)与径向凸缘(6)之间。
5.按照权利要求1所述的车轮轴承装置，包括一个在盖环(15)上的第二环段(20)，其中，盖环(15)从圆盘段(24)起通过第二环段(20)延续，以及，同心于轮毂(5)布置的第二环段(20)在圆周侧被第一环段(19)围绕。
6.按照权利要求5所述的车轮轴承装置，其中，第二环段(20)沿轴向在环形间隙(14)与径向凸缘(6)之间延伸。
7.按照权利要求5所述的车轮轴承装置，其中，第一密封唇(16)固定在第二环段(20)上。
8.按照权利要求7所述的车轮轴承装置，其中，编码器(2)通过一个空心圆柱形的并在这里绕轮毂(5)延伸以及相对于轮毂(5)固定的支座(18)相对于轮毂(5)旋转固定，其中，第一密封唇(16)紧密地贴靠在支座(18)上。
9.按照权利要求8所述的车轮轴承装置，其中，编码器(2)有一个同心于轮毂(5)设置的、空心圆柱形的以及信号活性的部分(2a)，其中所述的部分(2a)同心于旋转轴线(1a)布置以及至少部分沿径向设置在第一环段(19)与第二环段(20)之间并且与此同时绕支座(21)延伸。
10.按照权利要求9所述的车轮轴承装置，其中，所述支座(21)和所述信号活性部分(2a)一体地由薄板构成。
11.按照权利要求9所述的车轮轴承装置，其中，所述信号活性部分(2a)固定在一支承板上，其中支承板整体式设有支座(21)。
12.按照权利要求8所述的车轮轴承装置，其中，所述支座(21)坐落在车轮轴承装置(1)的一个相对于轮毂(5)固定的内环(8)上，其中所述内环(8)有至少一个用于滚动体(11)的外滚道。
13.按照权利要求1或8所述的车轮轴承装置，其中，盖环(15)固定在车轮轴承装置(1)的一个外环(10)上，其中外环(10)有一个用于滚动体(11)的内滚道。
14.按照权利要求8所述的车轮轴承装置，其中，第二密封唇(17)固定在圆盘段(24)上。
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