專(zhuān)利名稱(chēng)：裝有一個(gè)磁場(chǎng)傳感器的軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承。具體地說(shuō)，本發(fā)明是一種新型的徑向軸承或推力軸承，它采用一個(gè)磁場(chǎng)源和一個(gè)磁場(chǎng)傳感器測(cè)定軸承轉(zhuǎn)動(dòng)圈相對(duì)其對(duì)置的固定圈的轉(zhuǎn)速。
現(xiàn)有的電子速度傳感器包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立部分，專(zhuān)門(mén)用以測(cè)定速度。一般是將一個(gè)磁場(chǎng)源壓到一根特制的軸上，并在相應(yīng)于磁場(chǎng)源的位置設(shè)置一個(gè)傳感器。具有磁場(chǎng)源和磁場(chǎng)傳感器的推力軸承和徑向軸承的例子在桑托斯(Santos)等人的1989年10月24日授權(quán)的名為“帶磁場(chǎng)傳感器的推力軸承”的美國(guó)專(zhuān)利4875785號(hào)中都有描述。采用磁場(chǎng)源和磁場(chǎng)傳感器的推力軸承的例子見(jiàn)于詹姆斯·A.希爾比(James A.Hilby)和阿爾弗萊德·J.桑托斯(Alfred J.Santos)于1989年3月24日提出的名為“帶磁力傳感器的推力軸承”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)328210號(hào)。
使磁場(chǎng)源與傳感器之間的空隙或間隔保持不變是極為重要的。因此，通常必須在極高的精度條件下生產(chǎn)和裝配上述軸承的各種機(jī)械元件。這些要求使其生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)率較低。
Tora Kita的1986年2月25日授權(quán)的名為“磁力扭矩傳感器”的美國(guó)專(zhuān)利4572005號(hào)，是通過(guò)檢測(cè)作用在轉(zhuǎn)向軸上的扭矩所引起的轉(zhuǎn)向軸中磁場(chǎng)的變化來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)向軸的扭矩，并用一個(gè)具有彈性的傳感器座使轉(zhuǎn)向軸與傳感器之間的間隙保持不變。但美國(guó)專(zhuān)利4572005號(hào)沒(méi)有示出或提出怎樣使徑向軸承或推力軸承中采用的磁場(chǎng)源與磁場(chǎng)探測(cè)器間的距離保持不變。
本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的帶磁場(chǎng)傳感器的徑向軸承和推力軸承中存在的恒定空氣間隙問(wèn)題提出了一個(gè)解決方法。將一磁場(chǎng)傳感器(如霍爾傳感器)安裝在一根彈性桿上，彈性桿與載有磁場(chǎng)源的元件保持接觸，而不受推力軸承零件間的軸向間隙或徑向軸承的圓度、同心度、徑向尺寸及其他誤差的影響。
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明包括一個(gè)具有一個(gè)環(huán)形磁化部分(作為磁場(chǎng)源)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件。彈性桿座體上有一個(gè)桿座體伸出的，與可旋轉(zhuǎn)的環(huán)形元件接觸的彈性桿。一個(gè)磁場(chǎng)傳感器裝在彈性桿上，其位置使其能夠感應(yīng)到磁場(chǎng)源的磁場(chǎng)。
通過(guò)參看下面的詳述及附圖可對(duì)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)有更深入的了解，其中

圖1是裝有新型推力軸承的汽車(chē)變速箱輸出部分的局部剖視圖;
圖2是圖1所示推力軸承的放大的剖視圖;
圖3是圖2所示實(shí)施例的正視圖;
圖4是圖2和圖3所示實(shí)施例的放大的局部剖視圖;
圖5是徑向軸承一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的局部剖開(kāi)的側(cè)視圖;
圖6是圖5所示彈性桿座體的截面正視圖;
圖7是圖6所示彈性桿及座體的頂視圖;
圖8是沿圖6中8-8線的剖視圖;
圖9是本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例部分剖開(kāi)的正視圖;
圖10是沿圖9中10-10線的剖視圖;
圖11是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例示意圖。
各圖中相同的零件以同樣序號(hào)表示。
參見(jiàn)附圖，特別是圖1和圖2，固定殼體12中裝有轉(zhuǎn)軸10。具有一個(gè)第一推力圈16和一個(gè)第二推力圈18的推力軸承14安裝在殼體上，其推力圈16的后端面頂在轉(zhuǎn)軸10的臺(tái)肩20上，而推力圈18的后端面頂在環(huán)形基座23的徑向伸出的環(huán)形部分21上。軸圈16與軸10同速轉(zhuǎn)動(dòng)。由固定在后蓋22上的環(huán)形基座23作用在推力圈18上的軸向力使推力圈18不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
環(huán)形磁場(chǎng)源24安裝在推力圈16的表面，并與彈性桿32相對(duì)。如圖2所，環(huán)形磁場(chǎng)源24的內(nèi)圓周26在徑向與推力圈18上軸向伸出的凸緣27的外圓周隔開(kāi)，以形成間隙28。傳感器30位于彈性桿32中，它測(cè)得磁場(chǎng)源24的交替南北極經(jīng)過(guò)傳感器的次數(shù)，這個(gè)次數(shù)即反映了軸10的轉(zhuǎn)速。傳感器輸出的電信號(hào)由導(dǎo)線34傳送(見(jiàn)圖1)。
參見(jiàn)圖3和圖4，彈性桿座體23上的彈性桿32自桿座體23伸出，與轉(zhuǎn)動(dòng)的推力圈16接觸。上述接觸是通過(guò)一個(gè)軸向伸出的凸緣36(見(jiàn)圖2和圖4)實(shí)現(xiàn)的，凸緣36靠近傳感器30并伸過(guò)環(huán)形磁場(chǎng)源24的內(nèi)圓周37與推力圈18的凸緣27之間的間隙28，從而與推力圈16接觸。
弧形彈性桿整體地自剛性的突出部分38伸出(見(jiàn)圖3)。突出部分38從桿座23的外圓周向外延伸。彈性桿32的弧形，大致與桿座體23同軸，它自突出部分38伸出，與經(jīng)過(guò)彈性桿支承23的凸邊40的橫截面成一銳角“A”(如圖4)。
彈性桿32應(yīng)具有足夠的長(zhǎng)度，以獲得適當(dāng)?shù)膹椥?。這樣，當(dāng)機(jī)構(gòu)的零件如推力圈18在軸向有自推力圈16分開(kāi)一小段間隙的趨勢(shì)時(shí)，彈性桿32的彈性應(yīng)能使桿與推力圈16保持接觸。
如圖3，彈性桿32上有一個(gè)弧形槽42和一個(gè)與之鄰接的更深一點(diǎn)的槽44。磁場(chǎng)傳感器30(圖3未示出)安裝在更深一點(diǎn)的槽44中，與傳感器相連的導(dǎo)線埋入槽42中?？刹捎铆h(huán)氧樹(shù)脂、樹(shù)脂或其他適當(dāng)?shù)姆椒▽?dǎo)線和傳感器埋入槽中。
在圖1至圖4所示的推力軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，隨著軸10的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁化的磁環(huán)24轉(zhuǎn)過(guò)靜止的(即固定住的)傳感器30。傳感器測(cè)出環(huán)形元件24上的南北極經(jīng)過(guò)的頻率，這一頻率反映出軸的轉(zhuǎn)速。在彈性桿32的彈性作用下，傳感器30與環(huán)形磁性元件24之間的間隙不受推力軸承剛性零件軸向運(yùn)動(dòng)的影響而保持不變。
圖5至圖8所示為本發(fā)明的一個(gè)徑向軸承的實(shí)施例。參見(jiàn)圖5，該徑向軸承有一個(gè)直徑預(yù)定好的環(huán)形徑向延伸部分50，和由一個(gè)徑向的臺(tái)肩54與徑向延伸部分50隔開(kāi)的、直徑更大的環(huán)形徑向延伸部分52。延伸部分52對(duì)滾子56起外圈的作用，而轉(zhuǎn)軸58對(duì)滾子56則起內(nèi)圈的作用。
環(huán)形磁鐵60裝在環(huán)形磁鐵座體62上，而座體62又同軸地裝在轉(zhuǎn)軸58上。磁鐵座體62以壓配合安裝到轉(zhuǎn)軸58上，以在軸向及徑向?qū)h(huán)形磁鐵座體62固定在軸上。
彈性桿座體68與磁環(huán)座體62同軸安裝，但在徑向與磁環(huán)座體62隔開(kāi)，從而形成一個(gè)環(huán)形間隙70。彈性桿座體68有一個(gè)彈性桿72自環(huán)68伸出，斜向伸過(guò)環(huán)形間隙70。彈性桿72有兩個(gè)徑向伸出并在軸向隔開(kāi)的支腿74和76，它們跨在環(huán)形磁鐵60上。支腿74和76的端部與軸58保持接觸。支腿的長(zhǎng)度能使傳感器78與磁鐵60隔開(kāi)而不直接與磁鐵接觸。
對(duì)于圖5至圖8所示的徑向軸承的工作過(guò)程，當(dāng)軸58旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵60與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)磁鐵的多個(gè)南北極經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)傳感器78時(shí)，其速度被傳感器78測(cè)得。不論軸或軸承的其他零件有何加工誤差，彈性桿使支腿74和76始終與軸58保持接觸，以使傳感器78與磁鐵60間的距離保持恒定。
圖9和圖10示出了徑向軸承的另一實(shí)施例。徑向軸承包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)圈80和一個(gè)固定的外圈82。多個(gè)滾珠84在內(nèi)外圈之間，沿著外圈82與內(nèi)圈80各自的滾道88和86所形成的環(huán)形間隙滾動(dòng)。
轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)圈80有一個(gè)環(huán)形的被磁化的部分90。磁化部分90的內(nèi)徑92比內(nèi)徑94更大，但磁化部分90的外徑96與內(nèi)圈80的外徑相同。
參見(jiàn)圖10，軸承外圈82的階梯孔102的表面100上加工有一個(gè)環(huán)槽98。環(huán)形的彈性桿座體104在其外圓周上有一環(huán)形的伸出部分106。伸出部分106緊緊地嵌在外圈82的環(huán)槽98中，以使座體104在外圈82中保持合適的軸向和徑向位置。
與桿座體104成一整體的彈性桿斜向伸過(guò)環(huán)形磁鐵90與外圈82之間的環(huán)形空間，并與環(huán)形磁鐵接觸。彈性桿有一個(gè)貼近桿座體的部分108，它從桿座體外伸，并與桿座體成一銳角。彈性桿還有一個(gè)距桿座體較遠(yuǎn)的端110，遠(yuǎn)端110自貼近桿座體的部分108外伸并與之成一銳角。傳感器112就裝在彈性桿的遠(yuǎn)端部分110上。
當(dāng)圖9和圖10所示的實(shí)施例工作時(shí)，磁環(huán)90隨著內(nèi)圈80以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。彈性桿中的傳感器112探測(cè)出單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)磁感器的磁鐵南北極的數(shù)目。不管軸承的圓度及其他尺寸精度誤差的任何影響，彈性桿始終與磁環(huán)90保持接觸，以使傳感器112與磁環(huán)90之間的間隙保持不變。
本發(fā)明還可用于推力軸承及徑向軸承以外的場(chǎng)合。例如，彈性桿及其傳感器可栓接到殼體(如差速器或驅(qū)動(dòng)橋的殼體)上，使彈性桿從殼體中伸出與轉(zhuǎn)動(dòng)的磁鐵接觸。上述可能的應(yīng)用簡(jiǎn)略地示于圖11中。參看圖11，彈性桿120自殼體122伸出。傳感器123裝在一個(gè)傳感器載體124中，傳感器載體124始終與轉(zhuǎn)動(dòng)的磁環(huán)126保持接觸以測(cè)出磁環(huán)的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.一種帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征在于，一個(gè)具有作為磁場(chǎng)源的環(huán)形磁化部分的可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件；一個(gè)具有自桿座體伸出的與可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件相接觸的彈性桿的桿座體；以及一個(gè)安裝在彈性桿上，其安裝位置使其能測(cè)出磁場(chǎng)源的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)傳感器。
2.按權(quán)利要求1的帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征還在于桿座體為環(huán)形。
3.按權(quán)利要求2的帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征還在于可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件是軸承的推力圈;并且，桿座體軸向與軸承推力圈間隔開(kāi)。
4.按權(quán)利要求2的帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征還在于桿座體在徑向與可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件隔開(kāi)。
5.按權(quán)利要求3的帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征還在于桿座體具有一個(gè)自其外圓周向外伸出的剛性的突出部分，彈性桿呈弧形，與上述突出部分相連，并大致與桿座體同軸，彈性桿自突出部分伸出，與通過(guò)桿座體的橫截面成一銳角。
6.按權(quán)利要求4的帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征還在于桿座體的內(nèi)徑比可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件的外徑大，這樣就形成一個(gè)桿座體與可轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形元件構(gòu)成的環(huán)形間隙，彈性桿就斜向穿過(guò)上述環(huán)形間隙。
7.按權(quán)利要求6的帶磁場(chǎng)傳感器的軸承，其特征還在于彈性桿有一個(gè)貼近桿座體的部分，它自桿座體伸出，與桿座體成一銳角;彈性桿還有一個(gè)距桿座體較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端部分，它自上述貼近桿座體的部分伸出并與上述貼近桿座體的部分成一銳角。
全文摘要
一個(gè)磁場(chǎng)源安裝在具有兩個(gè)軸圈的徑向軸承或推力軸承中的一個(gè)軸圈上。上述軸圈與磁場(chǎng)源一起轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)軸圈不動(dòng)。一個(gè)磁場(chǎng)傳感器安裝在一個(gè)剛性桿座體上的彈性桿中。桿座體及彈性桿不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但彈性桿可隨任何一個(gè)軸圈或彈性桿座體的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生撓曲，從而使磁場(chǎng)傳感器與磁場(chǎng)源之間保持一個(gè)不變的預(yù)先確定的間距。單位時(shí)間內(nèi)傳感器測(cè)出的轉(zhuǎn)動(dòng)的軸圈上交替的磁極次數(shù)即表示轉(zhuǎn)動(dòng)的軸圈的轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)G01P3/44GK1053944SQ9110021
公開(kāi)日1991年8月21日 申請(qǐng)日期1991年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月8日
發(fā)明者斯科特·M·鄧肯, 詹姆斯·A·希爾比, 阿爾弗雷德·J·桑托斯 申請(qǐng)人:托林頓公司