CN203702895U - 一种带有运动检测功能的轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带有运动检测功能的轴承，包括轴承本体、磁性传感器和多极磁环；轴承本体包括内圈、外圈及滚动件；多极磁环固定安装在内圈的上端面；磁性传感器通过压盖固定在外圈上；其中，压盖的端面贯穿有上端大下端小的阶梯孔，压盖的侧壁径向开设有通孔，通孔穿过阶梯孔下端的小孔部后延伸至压盖的内壁，磁性传感器倒置在阶梯孔的台阶面上，并使磁性传感器的传感表面通过通孔与多极磁环的磁化表面间隔对置；在磁性传感器的上方填充有绝缘材料，以使磁性传感器牢固地胶合在阶梯孔内；压盖可拆卸地安装在外圈的上端面。本实用新型带有运动检测功能的轴承装配误差小、使用寿命长且能输出具有50%的占空比和90度的相位差的双通道矩形波，从而提高了检测精度。

Description

一种带有运动检测功能的轴承

技术领域

本实用新型涉及一种轴承，特别涉及一种带有运动检测功能的轴承。

背景技术

为检测轴承的转速和转向，一般在轴承内圈和外圈对置两表面的任一表面上设有具有预定图形和磁化强度的多极磁环，以及装在另一表面的磁性传感器，磁性材料具有沿周向设置的多个图形的磁化部分。多极磁环在结构上具有多个N、S极相间的磁极对组成，磁极对的数目由轴承的尺寸和需要检测的精度而定，一般尺寸越大、检测精度要求越高，则对应的磁极对数越多。磁性传感器一般为霍尔传感器，具有两个位置相错的霍尔元件，分别感应多极磁环的转动，因此能输出两相有相位偏差的脉冲信号，由此可以检测出多极磁环的旋转角位移，旋转速度，旋转加、减速度，旋转方向。

现有技术中公开了这样一种带有传感器的轴承，包括有轴承本体、磁性传感器和多极磁环，其中，所述轴承本体主要由内圈、外圈及滚动件组成；所述多极磁环的内周周面紧配在所述内圈的外周面的上部，多极磁环具有N、S极交替的磁化表面，所述的磁性传感器通过呈环状的支撑承元件与外圈固定，所述支承元件的下端面上开设有径向贯穿支承元件侧壁的安装槽，所述磁性传感器径向限位在该安装槽内并使磁性传感器的传感器表面与多极磁环的磁化表面间隔对置，以适于磁性传感器感测；所述支承元件的下端面上可拆卸的连接有以卡环，该卡环将所述磁性传感器轴向限位在该安装槽内，同时，卡簧的外周通过卡扣的方式固定在外圈内周面的上部。

这种传感器轴承结构具有以下缺陷；1、多极磁环为阶梯形，加工难度大，装配时易使磁性材料环受力变形，导致磁性材料环全部或局部损坏，大大降低了检测精度；2、磁性传感器中的霍尔元件先封装在塑料壳内，然后再被径向限位在安装槽内，且通过卡环将磁性传感器轴向限位在安装槽内，这种多次定位方式增加了系统累计误差，定位精度低，从而影响了检测精度；3；卡环直接通过铆钉铆接在支承元件上，受轴向力时，易使铆钉拉伤支承元件，造成卡环松动，从而失去对磁性传感器的定位，降低了检测精度；4、轴承本体与支承元件之间预留空间小，不易装配；5、输出的矩形波相位差和占空比不理想，影响检测精度。

实用新型内容

（一）要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供一种装配误差小、测量精度高、使用寿命长且输出具有50%的占空比及90度相位差双通道矩形波的带有运动检测功能的轴承。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种带有运动检测功能的轴承，包括轴承本体、磁性传感器1和多极磁环2；所述轴承本体包括内圈3、外圈4及滚动件5；所述多极磁环2固定安装在所述内圈3的上端面；所述磁性传感器1通过压盖6固定在所述外圈4上；其中，所述压盖6的端面贯穿有上端大下端小的阶梯孔61，所述压盖6的侧壁径向开设有通孔，所述通孔穿过所述阶梯孔61下端的小孔部后延伸至所述压盖6的内壁，所述磁性传感器1倒置在所述阶梯孔61的台阶面上，并使所述磁性传感器1的传感表面111通过所述通孔与所述多极磁环的磁化表面221间隔对置；在所述磁性传感器1的上方填充有绝缘材料，以使所述磁性传感器1牢固地胶合在所述阶梯孔61内；所述压盖6可拆卸地安装在所述外圈4的上端面。

进一步的，所述多极磁环2由钢圈21及横截面为矩形的磁性材料环22组成，所述钢圈21具有一阶梯通孔23，所述阶梯通孔23的大孔部的内壁与所述内圈3的外周面紧配，所述阶梯通孔23的台阶面与所述内圈3的上端面贴合，所述磁性材料环22的内壁与所述阶梯通孔23的小孔部的外周面紧配。

进一步的，所述压盖6通过卡环7可拆卸地安装在所述外圈4的上端面，所述卡环7的外周具有一圈间隔分段的卷边71，所述外圈4的内壁上端开设有用于容纳所述卷边71的卡槽41，所述卷边71受力变形后卡在所述卡槽41内，所述压盖6的下端面设有环形凸台62，所述环形凸台62的下底面与所述卷边71的上表面接触配合。

进一步的，所述压盖6的上端面周向均布有至少四个沉头孔，所述沉头孔内设有加强垫圈8，有铆钉9自下而上依次穿过所述卡环7、沉头孔和加强垫圈8后与所述压盖6铆接。

进一步的，所述磁性传感器1包括有电路板12、及焊接在所述电路板12上的双通道霍尔芯片11，所述电路板12上引出有接线13，所述双通道霍尔芯片11内集成有两个霍尔元件及信号处理电路，两个所述霍尔元件位置相错。

进一步的，所述滚动件5之间设有半保持架14，所述半保持架14位于所述轴承本体的下端。

进一步的，所述阶梯孔61下端的小孔部内设有用于对所述双通道霍尔芯片11进行精确定位的定位面611，所述定位面611平行于所述压盖6的轴线。

进一步的，所述磁性材料环22的外径大于或等于42mm且小于或等于44mm。

进一步的，所述磁性材料环22具有N、S极交替的磁化表面221，且所述磁化表面221为128极。

进一步的，所述磁化表面221位于所述磁性材料环22的外圆周面。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型带有运动检测功能的轴承具有以下优点：1、在压盖上贯穿有上端大下端小的阶梯孔，方便了磁性传感器定位安装，提高了装配精度，且通过填充绝缘胶的方式对磁性传感器进行固定，使其在径向和轴向上完全紧胶、固化于一体，装配精度高，使检测功能更加稳定、可靠，且一致性更好；2、磁性材料环的横截面采用矩形，避免了传统阶梯形的加工难度和装配误差累加的缺陷，提高了同轴度要求，且方便装配，使磁性材料环和钢圈贴合度更加精密，进一步提高了检测精度；3、在压盖与铆钉之间设有加强垫圈，能防止铆钉受力拉伤压盖而造成卡环松动，使连接强度更高、更牢靠；4、轴承本体中采用半保持架的形式，简化了整体结构，便于实现自动化生产，降低了生产成本，且该结构增大了滚动件上方的空间，利于卡环等的装配；5、磁性材料环的外径控制在特定的数值范围内，且采用128极的形式，使输出的矩形波具有50%占空比和90度的相位差，从而进一步提高了检测精度。因此，本实用新型带有运动检测功能的轴承装配误差小、测量精度高、使用寿命长且能输出理想的矩形波。

附图说明

图1为本实用新型带有运动检测功能的轴承的剖视图；

图2为图1中A部放大图；

图3为本实用新型带有运动检测功能的轴承的多极磁环的剖视图；

图4为本实用新型带有运动检测功能的轴承的磁化表面的结构示意图；

图5为本实用新型带有运动检测功能的轴承的磁性传感器的结构示意图；

图6为本实用新型带有运动检测功能的轴承的压盖的结构示意图；

图7为本实用新型带有运动检测功能的轴承另一角度的结构示意图；

图8为本实用新型带有运动检测功能的轴承的脉冲输出曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做详细说明。

参阅图1～图8，本实用新型提供一种带有运动检测功能的轴承，包括轴承本体、磁性传感器1和多极磁环2；该轴承本体包括内圈3、外圈4及滚动件5，滚动件5滚动的设置在内圈与外圈之间；多极磁环2固定安装在内圈3的上端面；且磁性传感器1通过压盖6固定在外圈4上；其中，在压盖6的端面贯穿有上端大下端小的阶梯孔61，在压盖6的侧壁径向开设有通孔，通孔穿过阶梯孔61下端的小孔部后延伸至压盖6的内壁，磁性传感器1倒置在阶梯孔61的台阶面上，并使磁性传感器1的传感表面111通过通孔与多极磁环的磁化表面221间隔对置；在磁性传感器1的上方填充有绝缘材料，以使磁性传感器1牢固地胶合在阶梯孔61内；压盖6可拆卸地安装在外圈4的上端面；为了便于磁性传感器的定位安装，通常将该阶梯孔61的大孔部加工成多边形，而非圆形，优选的，加工成圆角矩形，其既便于生产加工，又便于装配；为了增大磁性传感器下方的空间，以利于装配，滚动件5之间设有半保持架14，半保持架14位于轴承本体的下端，优选的，该半保持架采用工程塑料制成，其降低了成本，且利于实现自动化生产。

为了便于安装和拆卸，利于更换或保养配件，压盖6通过卡环7可拆卸地安装在外圈4的上端面，具体的，在卡环7的外周具有一圈间隔分段的卷边71，外圈4的内壁上端开设有用于容纳卷边71的卡槽41，卷边71受力变形后卡在该卡槽41内，在压盖6的下端面设有环形凸台62，环形凸台62的下底面与卷边71的上表面接触配合，优选的，该环形凸台62的下底面为斜面，以提高与卷边的贴合度；在压盖6的上端面周向均布有至少四个沉头孔，本实施例中为六个，在沉头孔内设有加强垫圈8，有铆钉9自下而上依次穿过卡环7、沉头孔和加强垫圈8后与压盖6铆接，该结构能防止铆钉受力时拉伤压盖而铆钉在轴线上移动，从而使卡环松动，造成磁性传感器与多极磁环相对滑移，影响检测。为了具有防尘效果，在轴承本体的下端还设有防尘盖。

为了便于加工，提高同轴度，且降低装配误差，本实施例中的多极磁环2由钢圈21及横截面为矩形的磁性材料环22组成，钢圈21具有一阶梯通孔23，阶梯通孔23的大孔部的内壁与内圈3的外周面紧配，阶梯通孔23的台阶面与内圈3的上端面贴合，磁性材料环22的内壁与阶梯通孔23的小孔部的外周面紧配；传统结构的多极磁环在装配时，力施加在磁环材料环上，极易造成磁性材料环损坏，且使同轴度降低，影响检测精度，而本实施例中，在装配时，将力施加在钢圈及内圈上，既保护了磁环材料环，其提高了装配精度，使检测更加稳定、精确。

本实施例中的磁性传感器1包括有电路板12、及封装在该电路板12上的双通道霍尔芯片11，电路板12上引出有接线13，装配时，该接线从通孔的外侧延伸至压盖外，双通道霍尔芯片11内集成有两个霍尔元件及信号处理电路，两个霍尔元件位置相错，采用双通道霍尔芯片，减少了依次装配误差，使配合精度更高、检测功能更加稳定。

为了进一步提高装配精度，在阶梯孔61下端的小孔部内设有用于对双通道霍尔芯片11进行精确定位的定位面611，该定位面611平行于压盖6的轴线。安装时，双通道霍尔芯片与该定位面贴合，提高了安装精度，且能避免其在受到震动时产生位移。

磁性材料环具有N、S极交替的磁化表面；受磁性材料环的外径影响，且受磁性传感器的两次安装误差的影响，传统的检测轴承输出的矩形波的占空比和相位差不理想，降低了检测精度。为了提高检测精度，经实用新型人大量实验，将磁性材料环22的外径控制在大于或等于42mm且小于或等于44mm之间，在该尺寸下，输出的矩形波具有50%的占空比和90度的相位差（如图8），使检测精度有了质的提升；优选的，本实施例中的磁性材料环磁化表面221为128极，且磁化表面221位于磁性材料环22的外圆周面。。

以下对装配过程进行说明；

组装时，先将多极磁环紧配在内圈上，接着将磁性传感器倒置在压盖上的梯形孔内，使电路板正好卡设在阶梯孔的台阶面上，实现轴向和径向精确定位，且位于电路板下方的双通道霍尔芯片经定位面实现定位，而后在阶梯孔上方填充绝缘材料，使磁性传感器固定在阶梯孔内，同时该填充的绝缘材料起到了对磁性传感器的保护作用，铆钉依次穿过卡环、沉头孔和加强垫圈后铆接在压盖上，使卡环固定在压盖上，最后再将压盖放置在轴承本体的上方且下压，使卡环卡入外圈的卡槽内，完成装配。

与现有技术相比，本实用新型带有运动检测功能的轴承具有以下优点：1、在压盖上贯穿有上端大下端小的阶梯孔，方便了磁性传感器定位安装，提高了装配精度，且通过填充绝缘胶的方式对磁性传感器进行固定，使其在径向和轴向上完全紧胶、固化于一体，装配精度高，使检测功能更加稳定、可靠，且一致性更好；2、磁性材料环的横截面采用矩形，避免了传统阶梯形的加工难度和装配误差累加的缺陷，提高了同轴度要求，且方便装配，使磁性材料环和钢圈贴合度更加精密，进一步提高了检测精度；3、在压盖与铆钉之间设有加强垫圈，能防止铆钉受力拉伤压盖而造成卡环松动，使连接强度更高、更牢靠；4、轴承本体中采用半保持架的形式，简化了整体结构，便于实现自动化生产，降低了生产成本，且该结构增大了滚动件上方的空间，利于卡环等的装配；5、磁性材料环的外径控制在特定的数值范围内，且采用128极的形式，使输出的矩形波具有50%占空比和90度的相位差（通道1和通道2的相位差），从而进一步提高了检测精度。因此，本实用新型带有运动检测功能的轴承装配误差小、测量精度高、使用寿命长且能输出理想的矩形波。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有运动检测功能的轴承，包括轴承本体、磁性传感器（1）和多极磁环（2）；

所述轴承本体包括内圈（3）、外圈（4）及滚动件（5）；

所述多极磁环（2）固定安装在所述内圈（3）的上端面；

所述磁性传感器（1）通过压盖（6）固定在所述外圈（4）上；其特征在于：所述压盖（6）的端面贯穿有上端大下端小的阶梯孔（61），所述压盖（6）的侧壁径向开设有通孔，所述通孔穿过所述阶梯孔（61）下端的小孔部后延伸至所述压盖（6）的内壁，所述磁性传感器（1）倒置在所述阶梯孔（61）的台阶面上，并使所述磁性传感器（1）的传感表面（111）通过所述通孔与所述多极磁环的磁化表面（221）间隔对置；在所述磁性传感器（1）的上方填充有绝缘材料，以使所述磁性传感器（1）牢固地胶合在所述阶梯孔（61）内；所述压盖（6）可拆卸地安装在所述外圈（4）的上端面。

2.如权利要求1所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述多极磁环（2）由钢圈（21）及横截面为矩形的磁性材料环（22）组成，所述钢圈（21）具有一阶梯通孔（23），所述阶梯通孔（23）的大孔部的内壁与所述内圈（3）的外周面紧配，所述阶梯通孔（23）的台阶面与所述内圈（3）的上端面贴合，所述磁性材料环（22）的内壁与所述阶梯通孔（23）的小孔部的外周面紧配。

3.如权利要求2所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述压盖（6）通过卡环（7）可拆卸地安装在所述外圈（4）的上端面，所述卡环（7）的外周具有一圈间隔分段的卷边（71），所述外圈（4）的内壁上端开设有用于容纳所述卷边（71）的卡槽（41），所述卷边（71）受力变形后卡在所述卡槽（41）内，所述压盖（6）的下端面设有环形凸台（62），所述环形凸台（62）的下底面与所述卷边（71）的上表面接触配合。

4.如权利要求3所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述压盖（6）的上端面周向均布有至少四个沉头孔，所述沉头孔内设有加强垫圈（8），有铆钉（9）自下而上依次穿过所述卡环（7）、沉头孔和加强垫圈（8）后与所述压盖（6）铆接。

5.如权利要求1所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述磁性传感器（1）包括有电路板（12）、及焊接在所述电路板（12）上的双通道霍尔芯片（11），所述电路板（12）上引出有接线（13），所述双通道霍尔芯片（11）内集成有两个霍尔元件及信号处理电路，两个所述霍尔元件位置相错。

6.如权利要求1所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述滚动件（5）之间设有半保持架（14），所述半保持架（14）位于所述轴承本体的下端。

7.如权利要求5所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述阶梯孔（61）下端的小孔部内设有用于对所述双通道霍尔芯片（11）进行精确定位的定位面（611），所述定位面（611）平行于所述压盖（6）的轴线。

8.如权利要求2所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述磁性材料环（22）的外径大于或等于42mm且小于或等于44mm。

9.如权利要求8所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述磁性材料环（22）具有N、S极交替的磁化表面（221），且所述磁化表面（221）为128极。

10.如权利要求8所述的带有运动检测功能的轴承，其特征在于：所述磁化表面（221）位于所述磁性材料环（22）的外圆周面。