專利名稱：帶有轉(zhuǎn)速傳感器的減摩軸承組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減摩軸承組件，它具有產(chǎn)生輸出信號的轉(zhuǎn)速傳感系統(tǒng)，本發(fā)明特別涉及一種供旋轉(zhuǎn)軸用的減摩軸承組件的轉(zhuǎn)速傳感器，軸的轉(zhuǎn)速可以通過一個利用轉(zhuǎn)速信號作為基本輸入的反饋系統(tǒng)進行控制。本發(fā)明特別適用于汽車車輪的軸承，以便將一轉(zhuǎn)速信號提供到，例如，防包死的制動系統(tǒng)或牽引控制系統(tǒng)中。
制造這樣一種軸承是汽車工業(yè)的一個目標(biāo)，即這種軸承能使轉(zhuǎn)速傳感器和相應(yīng)的編碼器，以及任何滾動元件免受環(huán)境影響，例如，免受水、灰塵和道路上的碎石的影響。能夠有效地防止環(huán)境影響的一種方法是在兩排環(huán)形布置的滾動元件之間設(shè)置編碼器，然后設(shè)置傳感器組件，以便使傳感器組件對準(zhǔn)編碼器。
能防止環(huán)境影響的現(xiàn)有技術(shù)的一個實例是由Heinz Leiber等人在1974年2月19日獲得的名為“轉(zhuǎn)速傳感裝置”的美國專利3，793，545號。他們描述了一種連接殼體(7)，它被擰在一驅(qū)動橋殼體(1)中，以便與壓在驅(qū)動軸(2)上的旋轉(zhuǎn)環(huán)(3)相互對準(zhǔn)，特別見該文的圖3。
現(xiàn)有技術(shù)的另外一個實例是由Satoshi Kadokawa在1988年10月18日獲得的名為“軸承組件”的美國專利4，778，286號。在其

圖1中，Kadokawa描述了一種具有脈沖齒輪(50)的軸承組件，齒輪設(shè)在由環(huán)形部件(16)和殼體(14)的軸肩端面所限定的環(huán)形間隙中。一傳感器(60)插在一通孔內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)的主要問題之一是，以這種方式設(shè)置的編碼器必需要承受相當(dāng)大的軸向負載。因此，編碼器必需用高強度材料制造，以便能承受這些力，通過使用由較軟的材料，例如嵌有磁化顆粒的合成樹脂環(huán)，所制造的編碼器，軸承組件的總成本就可以減小到最低限度。
本發(fā)明的軸承組件所提供的編碼器的結(jié)構(gòu)和布置有助于使用那些低成本的編碼器材料。此外，本發(fā)明的軸承組件還包括一些用于將傳感器組件安裝在外環(huán)上的改進裝置。
簡單地說，本發(fā)明的軸承組件包括一固定環(huán)和一轉(zhuǎn)動環(huán)，以及在兩環(huán)之間的兩排滾動元件。一編碼器被安裝在轉(zhuǎn)動環(huán)上，使得能夠?qū)⒆饔迷诰幋a器上的力減至最小。一傳感器組件被安裝在固定環(huán)內(nèi)，以防編碼器、傳感器組件和滾動元件受環(huán)境影響。此外，傳感器組件被設(shè)計成容易拆下的形式，以便于維修和更換。
參照下面的詳細描述和附圖，可以更好地理解本發(fā)明。
圖1是軸承組件的剖視圖，該組件具有一傳感器組件和一安裝在內(nèi)環(huán)上并位于兩排滾動元件之間的編碼器。編碼器安裝在與內(nèi)環(huán)壓入配合的O型環(huán)上。
圖2是類似于圖1的軸承組件的剖視圖，不同的是安裝編碼器的內(nèi)環(huán)部分是凹入的，以便安裝用于限制編碼器軸向移動的裝置。
圖3是類似于圖2的軸承組件的剖視圖，不同的是它的內(nèi)環(huán)具有一個凸起部分，該部分具有一限制編碼器軸向移動的臺肩。
圖4幾乎與圖3相同，不同的是它的編碼器是與傳感器軸向間隔開的，而不是徑向隔開的。
圖5是類似于圖3的軸承組件的剖視圖，不同的是編碼器安裝在與內(nèi)環(huán)壓力配合的安裝環(huán)上。
圖6是類似于圖1的軸承組件的剖視圖，不同的是傳感器組件以其獨特的方式被安裝在外環(huán)上。
圖7與圖6相同，但有一點不同，它的編碼器和傳感器是軸向隔開的，而不是徑向隔開的。
圖8是類似于圖6的軸承組件的剖視圖，不同的是傳感器組件以另一種方式安裝在外環(huán)上。
圖9是圖8所示的傳感器組件、套管和墊圈的零件分解圖。
圖10是類似于圖6的軸承組件的剖視圖，不同的是傳感器組件以另一種方式安裝在外環(huán)上。
圖11是圖10所示的傳感器組件和C型環(huán)的透視圖。
圖12是一軸承組件的剖視圖，表示了一種改進的傳感器組件的安裝結(jié)構(gòu)。
圖13是圖12所示的傳感器組件的透視圖。
圖14是一軸承組件的剖視圖，表示了用于將傳感器組件安裝在外環(huán)上的另一種改進的裝置。
圖15是軸承組件的剖視圖，它具有另一種改進的安裝傳感器組件的裝置，該裝置在穿過外環(huán)的孔內(nèi)有沉孔。
圖16是與圖15相同的剖視圖，所不同的是沉孔設(shè)在外環(huán)的內(nèi)部，而圖15所示的沉孔是設(shè)在靠近外環(huán)的內(nèi)表面處。
圖17以獨特的方式安裝其傳感器組件的軸承組件的剖視圖。
圖18是沿圖17中18-18剖線的相同軸承的軸向視圖，表示了傳感器組件在外環(huán)中的橫向安裝。
在各個附圖中，相似的部件由相似的標(biāo)號表示。
圖1所示的軸承組件12包括一個外環(huán)20，它相對于安裝軸承組件的可旋轉(zhuǎn)軸(沒畫出)是固定的;還包括一個安裝在可旋轉(zhuǎn)軸上的，并相對外環(huán)20是可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)環(huán)30;兩排環(huán)形設(shè)置的滾動元件40;一傳感器組件50;一編碼器60;一O型環(huán)62;兩個密封裝置70和72;以及用于每排滾動元件40的保持架或定位圈46。內(nèi)環(huán)30有一個第一部件32和一個第二部件34。這種雙結(jié)構(gòu)有利于將滾珠40安裝在環(huán)20和30之間。第一部件32具有一在其外表面上的第一內(nèi)座圈42。第二部件34具有一第一軸向部分35、一第二軸向部分37，一個在軸向部分35和37連接處形成的第一臺肩36和一個在軸向部分37的外表面上的第二內(nèi)座圈44。
編碼器60安裝在與內(nèi)環(huán)30的第二軸向部分37壓力配合的O型環(huán)62上。這可使編碼器的尺寸公差適當(dāng)?shù)胤艑挘驗镺型環(huán)是彈性的，因而O型環(huán)可在較寬的范圍上補償編碼器60的尺寸。O型環(huán)62還可以限制編碼器的軸向移動，這樣就可確保編碼器與傳感器組件軸向?qū)R。密封裝置70和72使編碼器60、傳感器組件50和滾動元件40免受環(huán)境影響，并且密封裝置能有效地使?jié)櫥拷鼭L動元件，以便實現(xiàn)更好的潤滑。
參見圖2，軸承組件112與圖1中的軸承組件12是非常相似的，唯一不同的是，編碼器160安裝在內(nèi)環(huán)130上。內(nèi)環(huán)130的第二部件134的第二軸向部分137有一錐形的凹進區(qū)164，凹進區(qū)使內(nèi)環(huán)中第一部件132的軸向端部的一個部分133外露出來，第一部件132的這個部分133徑向向外延伸，超過錐形區(qū)164的外表面。編碼器160可靠在這個外側(cè)部分133的軸向端面上，或編碼器160可靠在與外側(cè)部分133的軸向端并置的支承環(huán)166上。這樣，編碼器160的軸向移動借助于支承環(huán)166和外側(cè)部分133，或僅由外側(cè)部分133加以限制。應(yīng)當(dāng)注意到，由于編碼器可在錐形區(qū)164上滑動，編碼器的尺寸偏差可以相當(dāng)容易地得到補償。因此，錐形區(qū)164使編碼器160可采用較寬的公差范圍來制造。
參見圖3和圖4，軸承組件212和213類似于圖1中的軸承組件12，不同的是它的內(nèi)環(huán)230有一附加部分-第三軸向部分239，在軸向部分237和239的連接處形成第二臺肩238。編碼器260和261直接安裝在內(nèi)環(huán)230的第二軸向部分237上，并由第二臺肩238限制其軸向移動。在圖3中，編碼器260和傳感器組件250是徑向隔開的，而在圖4中，編碼器261和傳感器組件251是軸向隔開的。
現(xiàn)在來看圖5，軸承組件312非常類似于圖3中的軸承組件212。組件212和312之間唯一不同的是，圖5中的編碼器360固定在一環(huán)狀的安裝環(huán)368上，環(huán)368具有一C形截面并與內(nèi)環(huán)330的第二軸向部分337壓力配合安裝。環(huán)368緊靠著第二臺肩338，由此限制了編碼器360的軸向移動。此外，環(huán)368可以用彈性材料制造，因而使編碼器360可以采用較寬的直徑公差來制造。
參見圖6和圖7，軸承組件412和413表示了一種在外環(huán)420上安裝傳感器組件450和451的改進裝置。徑向孔421穿過外環(huán)420。每一傳感器組件450和451都包括一主體部分452，一端部454和一傳感器或檢測器456。一信號輸出導(dǎo)線480連接到傳感器組件450和451上，并且，主體部分452有兩個環(huán)形槽453和457，在槽453和457中分別安裝兩個密封環(huán)455和459。主體部分452插在孔421內(nèi)，并借助于支撐環(huán)458保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，環(huán)458有一個孔，主體部分452固定在該孔內(nèi)。與圖3和圖4一樣，圖6和圖7之間主要不同之處是，在圖6中的傳感器組件450與編碼器460是徑向隔開的，而在圖7中的傳感器組件451與編碼器461是軸向隔開的。
參見圖8和圖9，類似于圖6中軸承組件412的軸承組件512有一傳感器組件550，組件550包括一主體552，一連接有信號輸出導(dǎo)線580的端部554和一傳感器或檢測器556。主體部分554插入穿過外環(huán)520的徑向孔521內(nèi)?？?21在其徑向外端有一沉孔523。一套管522采用壓入配合的方式安裝在沉孔523內(nèi)，以便為傳感器組件550提供一支座。套管522有一開口端524和一封閉端526。開口端524位于沉孔523的內(nèi)側(cè)。封閉端526有一孔525，孔525有一些自該孔525沿徑向向外延伸的花鍵槽527?？?25具有相應(yīng)的尺寸，以便容納傳感器組件的主體部分554，而主體部分554有沿其徑向向外凸出的花鍵558。在主體部分554插入孔525之前，先將它轉(zhuǎn)動，以便鍵558能與鍵槽527對齊。然后將鍵插入鍵槽，轉(zhuǎn)動主體部分554，使鍵與鍵槽錯位，由此，將傳感器組件550鎖在孔521和套管522內(nèi)。一曲面形墊圈528設(shè)在沉孔523的內(nèi)端，以便在傳感器組件被鎖在套管522內(nèi)時，使鍵558向下壓在墊圈上。墊圈528將一個作用力施加在鍵上，以確保傳感器組件在套管內(nèi)的可靠固定。
圖10和圖11表示的一種軸承組件612有點類似于圖6中表示的軸承組件412。軸承組件612描述了將傳感器安裝在外環(huán)上的另一種方式。傳感器組件650插在一徑向孔621內(nèi)，組件650包括一主體部分652、一端部654和一傳感器656。端部654有一個接納C形環(huán)657的鞍形部分655。C形環(huán)夾在外環(huán)620的外表面上。從圖10中可更清楚地看到，端部654有一個與外環(huán)620的外表面曲線完全吻合的弧形內(nèi)表面，以使端部654與外表面貼合平接。在孔621外端附近的一個密封圈658密封在端部654內(nèi)表面上的環(huán)形槽659內(nèi)，以使傳感器、編碼器和滾動元件免受環(huán)境的影響。
參見圖12和圖13，軸承組件712類似于圖8所示的軸承組件512。外環(huán)720上的一徑向孔721在其內(nèi)側(cè)有一沉孔723。傳感器組件750有一主體部分752，一個傳感器756和一個具有軸向延伸部分755的端部754，該延伸部分755用來將組件750從孔721中撬出來，以便維修或更換組件。主體部分752在其外表面上開有一些徑向排列的細長槽753，而且，一些片簧758被壓擠并被插進長槽內(nèi)，如圖13所清楚表示的。當(dāng)傳感器組件750插入孔721內(nèi)時，片簧758壓著沉孔723的側(cè)面，以便使傳感器756相對于編碼器760正確定位。將延伸部分755自外環(huán)720徑向向外撬動，片簧可被完全壓入槽753內(nèi)，這樣，傳感器組件的主體部分752就可以從徑向孔721中抽出。
參見圖14，軸承組件812幾乎與圖6中的軸承組件412完全相同。不同的是傳感器組件850的L形端部854有一徑向部分856和一軸向部分858。一穿過軸向部分858的徑向孔857具有相應(yīng)的尺寸，以便安裝一緊固件859，例如一個螺栓。緊固件將端部854固定在外環(huán)820上。在圖14所示的實施例中，螺拴859連接在從外環(huán)820徑向向外凸出的凸緣822上。然而，根據(jù)需要，軸向部分858可以固定在外環(huán)的任何適當(dāng)部位上。
在圖15和圖16中，軸承組件912和913也類似于圖6中的軸承組件412。主要不同之處在于，里面的密封環(huán)957被分別置于徑向孔921或925的沉孔923或927內(nèi)。在圖15中，沉孔設(shè)置在孔921的最里端，而在圖16中，沉孔設(shè)置在外環(huán)922的內(nèi)部，即徑向孔925的最里端與最外端之間。里面的密封環(huán)957用來將傳感器組件固定在外環(huán)孔內(nèi)。
最后，參見圖17和18，軸承組件1012具有一種安裝傳感器組件1050的獨特方式。傳感器組件安裝在外環(huán)1020的一個非徑向的孔內(nèi)。傳感器1056與編碼器1060對齊，并且兩個密封環(huán)1055用來密封編碼器、傳感器和滾動元件。密封環(huán)設(shè)置在傳感器組件主體部分1052上的環(huán)形槽1053內(nèi)。主體部分插在一個非徑向孔1021內(nèi)，孔1021穿過外環(huán)1020的兩個部分，如圖18所示。
權(quán)利要求
1.一種安裝在一可轉(zhuǎn)動軸上的減摩軸承組件，其特征在于包括一個相對于所說軸為固定的外環(huán)，所說外環(huán)具有一內(nèi)表面和一外表面；一個相對于所說外環(huán)為可轉(zhuǎn)動的內(nèi)環(huán)，所說內(nèi)環(huán)固定在該軸上；在所說內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的兩排環(huán)形設(shè)置的滾動元件；一個設(shè)置在內(nèi)環(huán)上，在所說兩排滾動元件之間的編碼器；一個傳感器組件，它具有一個與所說編碼器對齊的傳感器，用來提供與所說軸的旋轉(zhuǎn)速度成比例的輸出信號；和用來將所說傳感器組件安裝在所說外環(huán)內(nèi)的裝置。
2.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說編碼器與傳感器是徑向隔開的。
3.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說編碼器與傳感器是軸向隔開的。
4.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說內(nèi)環(huán)具有一第一部件和一第二部件，所說第一部件具有一第一內(nèi)座圈，所說第二部件具有一第一軸向部分，一第二軸向部分，一個在所說第一和第二軸向部分連接處形成的第一臺肩，和一個在所說第二部件的第二軸向部分上的第二內(nèi)座圈。所說第一部件設(shè)置在所說第二部件的徑向外側(cè)，并且與所說第二部件的第一軸向部分相接觸，所說第一部件軸向緊靠著所說第二部件的第一臺肩，并且所說編碼器設(shè)置在所說第二部件的第二軸向部分上。
5.如權(quán)利要求4的軸承組件，其特征在于，一O型環(huán)圍繞著所說第二軸向部分設(shè)置，所說編碼器安裝在所說O型環(huán)上。
6.如權(quán)利要求4的軸承組件，其特征在于，所說第二部件的第二軸向部分有一個凹進區(qū)，所說凹進區(qū)與所說第一臺肩相交，以便使所說內(nèi)環(huán)的第一部件有一個比所說第一臺肩高的一個徑向向外凸出的外側(cè)部分，所說第一部件的外側(cè)部分有一個軸向端表面，所說編碼器就靠在該端表面上，以便使所說傳感器和編碼器保持對齊。
7.如權(quán)利要求6的軸承組件，其特征在于，在所說編碼器和第一部件的外側(cè)部分之間有一支承環(huán)。
8.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說內(nèi)環(huán)具有一第一部件和一第二部件，所說第一部件具有一第一內(nèi)座圈，所說第二部件具有一第一軸向部分，一第二軸向部分，一第三軸向部分，一個在所說第一和第一軸向部分的連接處形成的第一臺肩，一個在所說第二和第三軸向部分連接處形成的第二臺肩，和一個設(shè)置在所說第二部件的第三軸向部分上的第二內(nèi)座圈，所說第一部件設(shè)置在所說第二部件徑向外側(cè)，并且與所說第二部件的第一軸向部分相接觸，所說第一部件在軸向緊靠著所說第二部件的第一臺肩，并且所說編碼器安裝在所說第二部件的第二軸向部分上，所說編碼器軸向靠著所說第二臺肩，以便限制所說編碼器的軸向移動，由此保持所說編碼器和傳感器之間的軸向?qū)R。
9.如權(quán)利要求8的軸承組件，其特征在于，所說編碼器借助于一個環(huán)狀的安裝環(huán)安裝在所說第二部件的第二軸向部分上，所說安裝環(huán)與所說內(nèi)環(huán)的第二部件的第二臺肩軸向并置。
10.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說用于將傳感器組件安裝在所說外環(huán)內(nèi)的裝置包括一個穿過外環(huán)的徑向孔，所說傳感器組件插在所說孔內(nèi)，并由一個安裝在所說外環(huán)的外表面上的環(huán)狀固定環(huán)保持就位。
11.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說用于將傳感器組件安裝在所說外環(huán)內(nèi)的裝置包括一個穿過所說外環(huán)的徑向孔，所說孔有一個外端和一個內(nèi)端，還具有一個在所說外端內(nèi)的沉孔，并且所說沉孔有一個內(nèi)端和一個外端;一個傳感器組件還包括一個主體部分和一個直徑比所說主體的直徑大的端部，所說主體部分具有沿其徑向向外延伸的花鍵;一個與所說沉孔壓力配合的杯形套管，所說套管有一開口端和一封閉端，所說封閉端有一個容納所說傳感器組件主體部分的通孔，所說孔有容納在所說傳感器組件主體上的每一個鍵的鍵槽，所說套管的封閉端從外環(huán)的外表面徑向向外伸出，并且所說套管的開口端與所說沉孔的內(nèi)端壓力配合;并且在所說沉孔的內(nèi)端，一曲面形墊圈設(shè)在所說套管內(nèi)，當(dāng)所說主體部分插入所說的孔和套管內(nèi)時，墊圈將一個作用力施加在傳感器組件的鍵上，并且當(dāng)所說鍵穿過所說鍵槽并轉(zhuǎn)動時，所說組件被固定在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 12.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說用于將傳感器組件安裝在外環(huán)內(nèi)的裝置包括一個穿過所說外環(huán)的徑向孔，所說傳感器組件插在所說孔內(nèi)，并且由一個與所說外環(huán)的外表面緊密配合的固定部件保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，所說固定部件有一個軸向延伸的鞍形部分，該鞍形部分與一個容易拆下的夾在所說外環(huán)的外表面上的C形環(huán)相配合。
13.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說用于將傳感器組件安裝在外環(huán)內(nèi)的裝置包括一個穿過所說外環(huán)的徑向孔。所說孔在其內(nèi)端有一個沉孔，所說傳感器組件還包括一個端部和一個具有外表面的主體部分，所說主體部分在所說外表面上具有多個細長的垂直槽，在所說的每一個槽內(nèi)裝有一個片簧，所說片簧在所說沉孔內(nèi)產(chǎn)生一壓力配合，并且所說傳感器組件的端部有一個軸向延伸部分，用于將傳感器組件從所說的孔中撬出。
14.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說用來將所說傳感器組件安裝在外環(huán)內(nèi)的裝置包括一個穿過外環(huán)的徑向孔，傳感器組件插在所說孔內(nèi)，所說傳感器還包括一個主體部分和一個具有軸向部分及徑向部分的L形端部，所說軸向部分具有一個供緊固件穿過的孔，以便將所說端部固定在所說外環(huán)上。
15.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說用來將所說傳感器組件安裝在外環(huán)內(nèi)的裝置包括一個穿過所說外環(huán)的徑向孔，所說孔具有一個內(nèi)端和一個外端，并且所說孔具有一個沉孔，所說傳感器組件插在所說孔內(nèi)，所說傳感器組件還包括一個主體部分，所說主體部分具有多個與其壓力配合的O型環(huán)，所說O型環(huán)中至少一個用來密封，以免除環(huán)境對所說傳感器、編碼器和滾動元件的影響，并且所說O型環(huán)中至少一個在所說沉孔內(nèi)產(chǎn)生一壓力配合，以便使所說傳感器組件固定在適當(dāng)位置并與所說編碼器對齊。
16.如權(quán)利要求15的軸承組件，其特征在于，所說沉孔設(shè)在所說孔的內(nèi)端和外端之間。
17.如權(quán)利要求15的軸承組件，其特征在于，所說沉孔設(shè)在所說孔的內(nèi)端。
18.如權(quán)利要求1的軸承組件，其特征在于，所說傳感器組件安裝在一個穿過所說外環(huán)的非徑向孔內(nèi)。所說傳感器組件與所說編碼器軸向?qū)R，并徑向隔開。
全文摘要
一種減摩軸承組件包括一個固定的外環(huán)和一個可轉(zhuǎn)動的內(nèi)環(huán)，以及兩環(huán)之間的兩排環(huán)形布置的滾動元件。一傳感器組件安裝在外環(huán)內(nèi)，以便使一傳感器置于兩環(huán)和兩排滾動元件之間，并且編碼器安裝在內(nèi)環(huán)上，位于兩排滾動元件之間。本發(fā)明包括多種傳感器組件和編碼器的結(jié)構(gòu)。
文檔編號F16C19/52GK1054124SQ90109448
公開日1991年8月28日 申請日期1990年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月16日
發(fā)明者丹尼斯·阿爾夫, 克里斯蒂安·哈伊茲勒, 布雷德利·D·費, 詹姆斯·A·希爾比 申請人:托林頓公司