测量滚动轴承单元上载荷的具有传感器的旋转装置以及形成该装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种旋转装置，包括主体；装接于所述主体的滚动轴承，所述滚动轴承包括内环、外环和可滚动地保持滚动构件的保持器；具有多极磁化的环形磁体；背衬轭铁成形构件；位于所述主体上的磁性传感器。所述环形磁体和所述背衬轭铁成形构件一体设置于所述保持器上并与所述磁性传感器相隔预定距离地相对设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量滚动轴承单元上载荷的具有传感器的旋转装置以及形成该装置的方法
本专利技术涉及一种具有传感器的旋转装置以及一种形成所述旋转装置的方法，所述装置能够测量用于旋转装置中的轴承保持器的旋转速度从而检测旋转轴的旋转速度或估算所述轴承上的载荷。而且，根据本专利技术的用于测量滚动轴承单元上载荷的装置涉及对用于支承例如汽车、轨道车辆和运输车的移动主体轮子的滚动轴承单元进行的改进，所述装置用于测量滚动轴承单元上的载荷(径向载荷及轴向载荷中的一或两种)以便确保移动主体运动过程中的稳定性。
技术介绍
目前，用于对由轴承支撑的旋转轴的旋转速度进行检测的旋转装置通常具有例如安装在轴承旋转部分上的磁性编码器和与前述磁性编码器相对设置的磁力传感器，从而根据磁力变化检测旋转速度。近年来，将旋转速度传感器结合在用于支承旋转轴的轴承中已经得到广泛的应用。为了将旋转速度传感器结合在所述轴承中，通常采用下述方法，即，将具有多极磁性的磁体固定到轴承旋转环(例如内环)的一端以及将磁力传感器固定到与磁体相对的固定环(例如外环)的一端。JP-A-2001-033469中公开了另一种方法。这种方法包括在滚动构件的各侧上设置磁体和磁力传感器。在这种结构中，滚动构件的经过速度得以检测。旋转装置的旋转速度根据该经过速度进行测量。然而，在前述现有技术的具有传感器的旋转装置中，JP-A-2001-033469中公开的具有传感器的旋转装置的缺点在于将磁力传感器安装在旋转装置上需要设置磁性编码器或传感器和用于固定它的部件，从而难于减小所述装置的尺寸。此外，涉及滚动构件速度测量的方法的缺点在于测量结果的分辨率受到滚动构件数量的限制。能够减小尺寸的旋转速度检测装置的实例是具有下述结构的装置，即，保持在保持器中的多个滚动构件中仅有特定的一些被磁化并且诸如霍耳元-->件的磁力传感器与这些磁化的滚动构件相对设置，使得由滚动构件回转时的磁场变化而导致的电压变化通过霍耳元件进行检测。然而，前述的旋转速度检测装置的缺点在于磁化滚动构件的磁极方向不是始终朝向霍耳元件的，这使得在霍耳元件的检测面与磁通量方向彼此平行时，霍耳元件不可能改变其磁通量以及检测到磁化滚动构件的通过。结果导致测量的精确性下降。例如，汽车的车轮通过悬架和双排角接触滚动轴承单元旋转地支承。为了确保所需的汽车行驶稳定性，需要使用例如防抱死制动系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和车辆稳定性控制系统(VSC)的车辆行驶稳定器。为了控制这种车辆行驶稳定器，需要表示车轮旋转速度和以不同方向作用于车辆主体的加速度等的信号。此外，为了进行更高精度的控制，有时优选地需要获得通过车轮施加给滚动轴承单元的载荷量(径向载荷和轴向载荷中的一种或两种)。在这些情况下，JP-A-2001-21577中公开了一种具有能构测量径向载荷的载荷测量装置的滚动轴承单元。现有技术中具有载荷测量装置的滚动轴承单元的第一实例适于测量径向载荷并且具有如图13中所示的结构。毂102由外环101的内表面支承，毂102是旋转环而且是与内环相对应的构件，外环101是固定环而且是与外环相对应的构件并由悬架支承。轮毂102包括具有旋转侧凸缘103的轮毂主体104和装配在轮毂主体104内端(安装在车辆上的轮毂主体104的横向中心)上并被螺母105推压的内环，凸缘103用于对设置在其外端(安装在车辆上的轮毂主体104的横向外端)的车轮进行固定。多个滚动构件109a、109b设置于形成为外环101内表面上固定环座圈的双排外环座圈107、107与形成为轮毂102外表面上旋转侧座圈的双排内环座圈108、108之间，使得轮毂102能在外环101内侧旋转。径向穿过外环101的安装孔110在外环101的轴向中间部分处形成为基本上垂直于外环101上端并位于双排外环座圈107、107之间。作为载荷测量传感器的圆形杆状位移传感器111安装在外环101上的安装孔110中。位移传感器111是非接触式的。设置在位移传感器111前端(下端)上的检测表面相对并靠近装配在轮毂102轴向中间部分上的传感器环112外表面设置。位移传感器111根据检测表面和传感器环112外表面之间的距离变化输出信号。-->采用前述结构的具有载荷测量装置的现有技术滚动轴承单元能根据来自位移传感器111的检测信号确定滚动轴承单元上的载荷。具体地说，在由车辆悬架支撑的外环101由于车辆重量而被向下压时，支承车轮的轮毂102保持当前位置。因此，随着车辆重量增加，由于外环101、轮毂102和滚动构件109a、109b的弹性变形，外环101中心距离轮毂102中心的偏差增加。而且，随着车辆重量的增加，设置在外环101上端的位移传感器111的检测表面和传感器环112外表面之间的距离减小。因此，通过将来自位移传感器111的检测信号传送到控制器，即能够根据通过实验或其它方法预先建立的关系或图表测定其中结合有位移传感器111的滚动轴承单元上的径向载荷。根据由此测定的滚动轴承单元上的载荷，ABS被适当的控制。此外，操作者可得到车辆具有异常载荷的信息。图13中所示的现有技术的结构能够检测滚动轴承单元上的载荷以及轮毂102的旋转速度。为此目的，传感器转子113装配在内环106的内端上。此外，旋转速度检测传感器115由安装在外环101内部开口上的外罩114支承。而且，旋转速度检测传感器115的检测部分与传感器转子113上的待检测区域相对设置，并且在二者之间存在测量间隙。在其中结合有前述旋转速度检测装置的滚动轴承单元的运转期间，传感器转子113与固定有车轮的轮毂102一起旋转。当有待传感器转子113进行检测的区域运行进入旋转速度检测传感器115的检测部分附近时，旋转速度检测传感器115的输出发生改变。由此，表示旋转速度检测传感器115输出变化的频率与车轮的旋转速度成比例。因此，通过将输出信号从旋转速度检测传感器115传送到未示出的控制器，可对ABS或TCS进行适当的控制。采用上述现有技术结构的具有载荷测量装置的滚动轴承第一实例适用于测量滚动轴承单元上的径向载荷。JP-A-3-209016等中也公开了测量滚动轴承单元上轴向载荷的结构，这种结构目前是已公知。图14示出了JP-A-3-209016中公开的具有用于测量轴向载荷的载荷测量装置的滚动轴承单元。在现有技术结构的第二实例中，用于支承车轮的旋转侧凸缘103a与轮毂102a外端的外表面相固定，轮毂102a是旋转环并且是与内环相对应的构件。而且，用于支承外环101a的固定侧凸缘117固定于外环101a的外端面，外环101a是固定环并且是与组成悬架的转向节116上的外环相对应的构件。此外，多个滚动构件109a、109b可滚动地设置在形成为外环101a内-->表面上的双排外环座圈107、107与形成在轮毂102a外表面上的双排内环座圈108、108之间，使得轮毂102a旋转地通过外环101a的内侧支承。而且，载荷传感器120装接于环绕螺纹孔119的区域，在螺纹孔119中用于使固定侧凸缘117与转向节116连接的螺钉118拧在固定侧凸缘117内表面上的多个位置。这些载荷传感器120分别夹在转向节116外表面和固定侧凸缘117内表面之间，同时外环101a由转向节116支承。在采用上述现有技术结构的滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转装置，包括：主体；装接于所述主体的滚动轴承，所述滚动轴承包括内环、外环和可滚动地保持滚动构件的保持器；具有多极磁化的环形磁体；背衬轭铁成形构件；以及位于所述主体上的磁性传感器；其中，所 述环形磁体和所述背衬轭铁成形构件一体设置于所述保持器上并与所述磁性传感器相隔预定距离地相对设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-5-28 151004/2003;JP 2003-9-17 324001/2003;1.一种旋转装置，包括：主体；装接于所述主体的滚动轴承，所述滚动轴承包括内环、外环和可滚动地保持滚动构件的保持器；具有多极磁化的环形磁体；背衬轭铁成形构件；以及位于所述主体上的磁性传感器；其中，所述环形磁体和所述背衬轭铁成形构件一体设置于所述保持器上并与所述磁性传感器相隔预定距离地相对设置。2.如权利要求1所述的旋转装置，其中，所述保持器包括磁性材料；并且所述环形磁体安装在所述保持器的侧面上。3.如权利要求1所述的旋转装置，其中，所述保持器包括非磁性材料；所述背衬轭铁成形构件包括环形构件，所述环形构件包括磁性材料；所述环形构件固定在所述保持器的侧面上；并且所述环形磁体设置并固定在所述环形构件的表面上。4.如权利要求1所述的旋转装置，其中，所述环形磁体包括塑料磁体。5.如权利要求1所述的旋转装置，进一步包括：通过测量所述保持器的旋转速度检测所述滚动轴承上载荷的载荷检测器。6.一种旋转装置的制造方法，其中，所述旋转装置包括主体，装接于所述主体的滚动轴承，所述滚动轴承包括内环、外环和可滚动地保持滚动构件的保持器，具有多极磁化的环形磁体，包括环形构件的背衬轭铁成形构件，以及设置在所述主体上的磁性传感器；所述方法包括：将由磁性材料制成的所述环形构件固定在由非磁性材料制成的保持器的侧面上；将所述环形磁体固定在所述环形构件的表面上；并且然后进行所述环形磁体的多极磁化。7.一种旋转装置的制造方法，其中，所述旋转装置包括主体，装接于所述主体的滚动轴承，所述滚动轴承包括内环、外环和可滚动地保持所述滚动构件的保持器，具有多极磁化的环形磁体，包括环形构件的背衬轭铁成形构件，以及设置在所述主体上的磁性传感器；所述方法包括：借助夹物模压将由磁性材料制成的所述环形构件固定在由非磁性材料制成的所述保持器的侧面上；并且借助双色模制将由塑料磁体制成的所述环形磁体固定在所述环形构件的表面上。8.一种检测滚动轴承单元上载荷的设备，包括：在运行期间固定的固定环；在运行期间旋转的旋转环，所述旋转环与所述固定环同心设置；可滚动地设置在一对固定侧座圈和旋转侧座圈之间的多个滚动构件，所述一对固定侧座圈和旋转侧座圈分别形成在所述固定环和所述旋转环的相对区域，在这种结构中，所述两排滚动构件具有方向相反的接触角；设置在所述固定环和旋转环之间的一对保持器，所述保持器随着保持于设置在各个所述保持器中的多个凹槽中的滚动构件的回转而进行旋转；由所述保持器支承的一对回转速度检测编码器，所述编码器与所述保持器共同旋转并具有沿其圆周方向交替变化的属性，所述回转速度检测编码器分别具有待检测表面；一对回转速度检测传感器，所述传感器分别具有与所述待检测表面相对的检测部分，从而使各排滚动构件的回转速度得以检测；以及运算逻辑单元，该单元用于根据所述回转速度检测传感器提供的检测信号，计算所述固定环和所述旋转环之间的载荷；其中，每个回转速度检测编码器包括环形橡胶磁体或环形塑料磁体，所述磁体具有交替设置在其一轴侧上的S极和N极以便形成相对地靠近所述回转速度检测传感器之一的待检测表面；并且当所述保持器朝向所述待检测表面进行位移时，所述保持器的部分与靠近所述保持器设置的另一构件接触，从而防止待检测表面直接与所述另一构件发生摩擦。9.如权利要求8所述的设备，其中，每个所述保持器包括齿圈部分，该部分的侧面用于固定所述回转速度检测编码器之一；并且所述齿圈部分具有内圆周和外圆周，所述圆周都在相对于所述待检测表面的轴向方向上突出。10.如权利要求8所述的设备，其中，所述固定环和所述旋转环其中之一用作具有设置有双排角接触外环座圈的内圆周的外环；所述固定环和所述旋转环中的另一个用作具有设置有双排角接触内环座圈的外圆周的内环；多个滚动构件包括多个滚珠，每个滚珠设置于所述双排角接触外环座圈和所述双排角接触内环座圈之间；其中，所述多个滚珠设置有背对背组合的接触角。11.如权利要求8所述的设备，进一步包括：用于检测所述旋转环的旋转速度的旋转速度检测传感器；并且所述运算逻辑单元根据所述旋转速度与一排滚动构件回转速度及另一排滚动构件回转速度之和的比值，计算施加在所述固定环和所述旋转环之间的径向载荷。12.如权利要求8所述的设备，进一步包括：用于检测所述旋转环的旋转速度的旋转速度检测传感器；其中，所述运算逻辑单元根据所述旋转速度与一排滚动构件回转速度及另一排滚动构件回转速度之间差值的比值，计算作用在所述固定环和所述旋转环之间的轴向载荷。13.一种检测滚动轴承单元上载荷的设备，包括：在运行期间固定的固定环；在运行期间旋转的旋转环，所述旋转环与所述固定环同心设置；可滚动地设置在一对固定侧座圈和旋转侧座圈之间的多个滚动构件，所述一对固定侧座圈和旋转侧座圈分别形成在所述固定环和所述旋转环的相对区域，在这种结构中，所述两排滚动构件具有方向相反的接触角；设置在所述固定环和旋转环之间的一对保持器，所述保持器随着保持于设置在各个所述保持器中的多个凹槽中的滚动构件的回转而进行旋转；由所述保持器支承的一对回转速度检测编码器，所述编码器与所述保持器共同旋转并具有沿其圆周方向交替变化的属性，所述回转速度检测编码器分别具有待检测表面；一对回转速度检测传感器，所述传感器分别具有与所述待检测表面相对的检测部分，从而使各排滚动构件的回转速度得以检测；以及运算逻辑单元，该单元用于根据所述回转速度检测传感器提供的检测信号，计算所述固定环和所述旋转环之间的载荷；其中，每个回转速度检测编码器包括环形橡胶磁体或环形塑料磁体，所述磁体具有交替设置在其一轴侧上的S极和N极以便形成相对地靠近所述回转速度检测传感器之一的待检测表面；并且所述待检测表面由保护膜覆盖，以防止所述待检测表面与邻近设置于所述保持器的另一构件发生摩擦。14.如权利要求13所述的设备，其中，所述固定环和所述旋转环其中之一用作具有设置有双排角接触外环座圈的内圆周的外环；所述固定环和所述旋转环中的另一个用作具有设置有双排角接触内环座圈的外圆周的内环；多个滚动构件包括多个滚珠，每个滚珠设置于所述双排角接触外环座圈和所述双排角接触内环座圈之间；其中，所述多个滚珠设置有背对背组合的接触角。15.如权利要求13所述的设备，进一步包括：用于检测所述旋转环的旋转速度的旋转速度检测传感器；其中，所述运算逻辑单元根据所述旋转速度与一排滚动构件回转速度及另一排滚动构件回转速度之和的比值，计算施加在所述固定环和所述旋转环之间的径向载荷。16.如权利要求13所述的设备，进一步包括：用于检测所述旋转环的旋转速度的旋转速度检测传感器；其中，所述运算逻辑单元根据所述旋转速度与一排滚动构件回转速度及另一排滚动构件回转速度之间差值的比值，计算作用在所述固定环和所述旋转环之间的轴向载荷。17.一种检测滚动轴承单元上载荷的设备，包括：在运行期间固定的固定环；在运行期间旋转的旋转环，所述旋转环与所述固定环同心设置；可滚动地设置在一对固定侧座圈和旋转侧座圈之间的多个滚动构件，所述一对固定侧座圈和旋转侧座圈分别形成在所述固定环和所述旋转环的相对区域，在这种结构中，所述两排滚动构件具有方向相反的接触角；设置在所述固定环和旋转环之间的一对保持器，所述保持器随着保持于设置在各个所述保持器中的多个凹槽中的滚动构件的回转而进行旋转；由所述保持器支承的一对回转速度检测编码器，所述编码器与所述保持器共同旋转并具有沿其圆周方向交替变化的属性，所述回转速度检测编码器分别具有待检测表面；一对回转速度检测传感器，所述传感器分别具有与所述待检测表面相对的检测部分，从而使各排滚动构件的回转速度得以检测；以及运算逻辑单元，该单元用于根据所述回转速度检测传感器提供的检测信号，计算所述固定环和所述旋转环之间的载荷；其中，每个回转速度检测编码器包括具有交替设置在其一轴侧上的S极和N极的环形永久磁体；并且每个保持器具有一个轴向侧，在所述保持器注射成形期间通过插入所述环形永久磁体而将所述环形永久磁体固定在所述轴向侧上。18.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木护，小野浩一郎，柳泽知之，
申请(专利权)人：日本精工株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]