專利名稱：一種傳感器軸承結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用霍爾傳感器和多極磁環(huán)來檢測
軸承旋轉(zhuǎn)速度及旋轉(zhuǎn)方向的傳感器軸承結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
為檢測軸承的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向， 一般在軸承內(nèi)圈和外圈對置兩表面的任一表面上設(shè)有 具有預(yù)定圖形和磁化強度的多極磁環(huán)，以及裝在另一表面上磁性傳感器，磁性材料層具有 沿周向設(shè)置的多個圖形的磁化部分。多極磁環(huán)在結(jié)構(gòu)上是有多個N、 S極相間的磁極對組 成，磁極對的數(shù)目由軸承的尺寸及需要檢測的精度而定， 一般尺寸越大、檢測精度要求越高 單位長度內(nèi)的磁極對數(shù)目越多。磁性傳感器一般為霍爾傳感器，具有兩個霍爾元件，這兩個 霍爾元件位置相錯，分別感應(yīng)多極磁環(huán)的轉(zhuǎn)動，因此能輸出兩相有相位偏差的脈沖信號，由 此可以檢測出多極磁環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)方向。 上述軸承被號為JP-A-63-111416，及號為JP-A-7-325098的日本專利披露。上述 這些結(jié)構(gòu)均包括一傳感器，其裝在一保持架上，該保持架于外圈緊配固定；以及一檢測件， 檢測件可以是一種多極磁環(huán)，其安裝在內(nèi)圈上，內(nèi)圈為轉(zhuǎn)動圈，檢測件可隨內(nèi)圈一起轉(zhuǎn)動。 傳感器可根據(jù)檢測件的檢測周期和配置周期來計算軸承的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 本公司申請的專利號為ZL200820087857. 1 (公開號為CN201246407A)的中國實用 新型專利《一種傳感軸承》披露了這樣一種帶傳感器軸承裝置，其包括有軸承本體、支撐元 件、傳感器和多極磁環(huán)；所述的軸承本體主要由內(nèi)圈、外圈及滾動件組成，其中滾動件可滾 動地設(shè)置在內(nèi)圈與外圈之間；所述的多極磁環(huán)與內(nèi)圈固定；所述的傳感器通過支撐元件與 外圈固定；支撐元件與外圈的固定方式又分兩種方式一是支撐元件自身帶有與外圈連接 的連接部，該連接部由多個間隔設(shè)置且呈圓環(huán)狀分布的彈性卡齒組成，彈性卡齒下端具有 向外突的卡部，對應(yīng)，所述的外圈內(nèi)周面上開有與卡部相配的環(huán)形卡槽，所述的卡部卡扣在 所述的環(huán)形卡槽內(nèi)，實現(xiàn)支撐元件與外圈的固定；方式二為支撐元件連接部的外周側(cè)開有 一環(huán)形槽，所述的外圈內(nèi)周面開有與所述的環(huán)形槽相應(yīng)的環(huán)形卡槽，所述的環(huán)形槽和環(huán)形 卡槽之間形成封閉的環(huán)形卡腔，一卡環(huán)卡設(shè)在所述的環(huán)形卡腔內(nèi)而將支承元件與外圈相對 固定。支撐元件與外圈固定并保證支承元件內(nèi)端面與多極磁環(huán)的外端面有間隙，支承元件 上開有安裝槽，所述的傳感器安裝于該安裝槽內(nèi)并使傳感器的傳感部位與所述磁環(huán)的磁化 表面間隔對置，以適于傳感器感測。 這種傳感器軸承結(jié)構(gòu)存在以下缺陷1、霍爾傳感器在支撐元件上的固定采用膠粘 的形式，裝配精度不夠高，效率低；2、前述傳感軸承實施例1、2中支撐元件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，支 承元件的下端具有呈環(huán)狀的連接部，連接部由多個間隔設(shè)置且呈圓環(huán)狀分布的彈性卡齒組 成，彈性卡齒下端具有向外突的卡部，因此支撐元件的加工成本高；3、前述傳感軸承實施例 3、4中支撐元件下部的連接部與外圈的內(nèi)周面之間的卡固結(jié)構(gòu)的裝配效率低，不易實現(xiàn)自 動化。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種結(jié)構(gòu)新穎
的傳感軸承，該軸承具有結(jié)構(gòu)簡單合理、裝配簡單高效、易實現(xiàn)自動化的優(yōu)點。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種傳感器軸承結(jié)構(gòu)，包括
有軸承本體、磁性傳感器和多極磁環(huán)；其中，所述軸承本體主要由內(nèi)圈、外圈及滾動件組成；
所述多極磁環(huán)的內(nèi)周面緊配在所述內(nèi)圈外周面的上部，多極磁環(huán)具有N、 S極交替的磁化表
面；所述的磁性傳感器通過呈環(huán)狀的支承元件與外圈固定；其特征在于所述支承元件的
下端面上開有徑向貫穿支承元件側(cè)壁的安裝槽，所述磁性傳感器徑向限位在該安裝槽內(nèi)并
使磁性傳感器的傳感表面與多極磁環(huán)的磁化表面間隔對置，以適于磁性傳感器感測；所述
支承元件的下端面上可拆卸地連接有一卡環(huán)，該卡環(huán)將所述磁性傳感器軸向限位在該安裝
槽內(nèi)，同時，卡環(huán)的外周通過卡扣的方式固定在外圈內(nèi)周面的上部。 上述的卡環(huán)外周具有一圈間隔分段的巻邊，所述外圈內(nèi)周面的上部具有一開口朝 內(nèi)的卡槽，所述的巻邊受力變形后卡在所述的卡槽內(nèi)，所述支撐元件與外圈的連接處具有 一個楔形的臺階，該臺階的下表面與所述巻邊的上表面接觸配合。通過巻邊的設(shè)置便于將 卡環(huán)下壓卡入外圈的卡槽內(nèi)，而使卡環(huán)與外圈定位，另外巻邊在外圈和支承元件上楔形臺
階共同作用下，更易迫使卡環(huán)的巻邊變形，實現(xiàn)卡環(huán)牢固的卡在軸承本體的外圈上。 上述卡環(huán)的下端面還設(shè)有一加強環(huán)，有鉚釘自下而上依次穿過加強環(huán)和卡環(huán)后與 支承元件鉚接，以將加強環(huán)和卡環(huán)連接在支承元件上。加強環(huán)的設(shè)置能增強卡環(huán)與支承元 件之間的鉚接強度，使卡環(huán)更牢靠連接在支承元件下端面上。 上述多極磁環(huán)的橫截面呈階梯狀，支承元件具有一階梯通孔，該階梯通孔中的大 孔部的內(nèi)壁與內(nèi)圈外周面緊配，階梯通孔中的內(nèi)表面與內(nèi)圈的上表面接觸。該多極磁環(huán)的 外形能與內(nèi)圈結(jié)合更牢靠，而且通過階梯通孔中的內(nèi)表面與內(nèi)圈的上表面的接觸還能指示 多極磁環(huán)安裝到位與否。 上述的磁性傳感器包括有一個高度集成的霍爾芯片，及一個有合成樹脂制成的外 殼，所述的霍爾芯片封裝在該外殼內(nèi)并將該霍爾芯片的接線引出所述的外殼，該霍爾芯片 內(nèi)集成有兩個霍爾元件及信號處理電路，兩個霍爾元件位置相錯。這樣傳感器更具整體感， 而且便于安裝固定該傳感器。 上述外殼的兩側(cè)具有凸部，所述安裝槽兩側(cè)的側(cè)壁上開有與所述凸部相應(yīng)的定位 槽，所述的凸部卡于該定位槽內(nèi)以將所述外殼徑向限位在安裝槽內(nèi)。通過凸部與定位槽的 卡配，能使外殼有效地徑向限位在安裝槽內(nèi)，而無需采用粘接的方式將磁性傳感器固定在 安裝槽內(nèi)，故裝配更為簡單方便。 為防止灰塵進(jìn)入軸承本體，上述的軸承本體還包括防塵蓋，該防塵蓋設(shè)置在外圈 和內(nèi)圈之間，并與外圈固定。 眾所周知，多極磁環(huán)在形式上可充磁成兩種圓環(huán)充磁形式和平面充磁形式。圓環(huán) 充磁可使磁環(huán)的外圓周面形成具有若干個N、 S極交替的磁化表面，平面充磁可使磁環(huán)的環(huán) 形上端面形成具有若干個N、 S極交替的磁化表面，無論哪種形式都可行。針對不同形式的 磁環(huán)傳感器安裝在支承元件上的結(jié)構(gòu)不盡相同。 當(dāng)多極磁環(huán)的磁化表面為磁性材料層的外圓周面，那么相應(yīng)磁性傳感器的傳感表 面為磁性傳感器的內(nèi)周面。當(dāng)然，多極磁環(huán)的磁化表面還可以是多極磁環(huán)的上端面。[0016] 上述的多極磁環(huán)由內(nèi)層的鋼圈及外層的磁性材料層構(gòu)成，外層的磁性材料層熱注 在內(nèi)層的鋼圈外表面上，所述內(nèi)層的鋼圈內(nèi)表面與所述內(nèi)圈的外周面緊配固定，所述的磁 化表面位于磁性材料層上。該多極磁環(huán)結(jié)構(gòu)便于生產(chǎn)制造。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于該傳感器軸承結(jié)構(gòu)中的磁性傳感器是 通過可拆卸地連接在支承元件的下端面上的卡環(huán)將磁性傳感器軸向限位在該安裝槽內(nèi)，故 磁性傳感器無需粘接便可限位；卡環(huán)的外周通過卡扣的方式固定在外圈內(nèi)周面的上部，該 卡環(huán)為一相對于支承元件的獨立部件，無需在支承元件下部獨立設(shè)置帶彈性卡齒的連接 部，簡化支承元件結(jié)構(gòu)；裝配時只需將磁性傳感器放置于安裝槽內(nèi)，再將卡環(huán)連接到支承元 件上，便可將磁性傳感器定位在支承元件上，裝配簡單高效、易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2為圖1的A處放大圖； 圖3為本實用新型實施例中多極磁環(huán)的剖視圖； 圖4為本實用新型實施例中多極磁環(huán)的磁化表面原理示意圖(磁環(huán)表面為外圓周 面)； 圖5為本實用新型實施例中磁性傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本實用新型實施例中支承元件的立體示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。 如圖1 6所示，為本實用新型的第一個實施例。 —種傳感器軸承結(jié)構(gòu)，包括有軸承本體、磁性傳感器1和多極磁環(huán)2。 軸承本體主要由內(nèi)圈3、外圈4及滾動件5組成，其中滾動件5通過保持架14可滾
動地設(shè)置在內(nèi)圈3與外圈4之間，在外圈4和內(nèi)圈3之間還設(shè)置有防塵蓋IO，該防塵蓋10
與外圈4固定，內(nèi)圈3 —般作為旋轉(zhuǎn)圈，外圈4作為固定圈。其為一般軸承的常規(guī)結(jié)構(gòu)。 多極磁環(huán)2橫截面呈階梯狀，且多極磁環(huán)2內(nèi)具有階梯通孔23，軸承本體的內(nèi)圈3
上部位于階梯通孔21的大孔部內(nèi)并與其緊配，從而將多極磁環(huán)2與內(nèi)圈3固定，這樣多極
磁環(huán)2可隨內(nèi)圈3 —起旋轉(zhuǎn)。該多極磁環(huán)2具有N、S極交替的磁極對組成的磁化表面221，
多極磁環(huán)2的磁環(huán)表面221為多極磁環(huán)2的外圓周面，如圖3上述，磁極對的數(shù)目由軸承的
尺寸及需要檢測的精度而定， 一般尺寸越大、檢測精度要求越高單位長度內(nèi)的磁極對數(shù)目越多。 本實施例中的多極磁環(huán)2由內(nèi)層的鋼圈21及外層的磁性材料層22構(gòu)成，外層的 磁性材料層22經(jīng)過特殊的工藝熱注在內(nèi)層的鋼圈21外表面上，與內(nèi)圈3的外周面緊配固 定的為內(nèi)層的鋼圈21內(nèi)表面，而磁化表面位于磁性材料層22上。 磁性傳感器1包括有一個高度集成的霍爾芯片ll，及一個有合成樹脂制成的外殼 12，該霍爾芯片11封裝在該外殼12內(nèi)并將該霍爾芯片11的接線13引出所述的外殼12，所 述的霍爾芯片11內(nèi)集成有兩個霍爾元件及信號處理電路，兩個霍爾元件位置相錯，分別感 應(yīng)多極磁環(huán)2的轉(zhuǎn)動，因此能輸出兩相有相位偏差的脈沖信號，由此可以檢測出多極磁環(huán)2的旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)方向。 磁性傳感器1通過呈環(huán)狀的支承元件6與外圈固定。 支承元件6的下端面上開有徑向貫穿支承元件側(cè)壁的安裝槽61，磁性傳感器1徑 向限位在該安裝槽61內(nèi)并使磁性傳感器1的傳感表面111與多極磁環(huán)的磁化表面221間 隔對置，保證磁性傳感器1檢出信號穩(wěn)定不失真，以適于磁性傳感器1感測。磁性傳感器1 通過以下結(jié)構(gòu)限位在安裝槽61內(nèi)，磁性傳感器的外殼12的兩側(cè)具有凸部121，對應(yīng)在安裝 槽61兩側(cè)的側(cè)壁上開有與凸部121相應(yīng)的定位槽611，凸部121卡于該定位槽611內(nèi)以將 所述外殼12徑向限位在安裝槽61內(nèi)。 支承元件6的下端面上通過鉚釘9可拆卸地連接有一卡環(huán)7，該卡環(huán)7將所述磁性 傳感器1軸向限位在該安裝槽61內(nèi)，在卡環(huán)7的下端面還設(shè)有一加強環(huán)8，鉚釘9自下而 上依次穿過加強環(huán)8和卡環(huán)7后與支承元件6鉚接，以將加強環(huán)8和卡環(huán)7連接在支承元 件6上；同時，卡環(huán)7的外周通過卡扣的方式固定在外圈4內(nèi)周面的上部，在卡環(huán)7外周具 有一圈間隔分段的巻邊71，外圈4內(nèi)周面的上部具有一開口朝內(nèi)的卡槽41，巻邊71受力變 形后卡卡槽41內(nèi)，支撐元件6與外圈4的連接處具有一個楔形的臺階62，該臺階62的下表 面與所述巻邊71的上表面接觸配合，在壓入軸承本體時，這個楔形臺階62迫使卡環(huán)的巻邊 71變形，實現(xiàn)鉚接件牢固的卡在軸承本體的外圈4上。 本實用新型實施例的裝配過程及工作原理如下 組裝時，先將多極磁環(huán)2緊配在內(nèi)圈3上，接著將磁性傳感器1安裝于支承元件6 的安裝槽61內(nèi)，使磁性傳感器1中外殼12的凸部121卡于安裝槽61兩側(cè)的定位槽611內(nèi) 以將所述外殼12徑向限位在安裝槽61內(nèi)，然后將卡環(huán)7用鉚釘9鉚接在支承元件6的下 端面上，以將磁性傳感器1軸向限位在該安裝槽61內(nèi)，再將安裝在支承元件6上的卡環(huán)7 下壓，使卡環(huán)7外周分段的巻邊71受力變形后卡在外圈4的卡槽41里，實現(xiàn)與軸承本體的 固定。 裝配完成后，磁性傳感器的傳感面121與多極磁環(huán)的磁化表面221留有一定的間 隙，保證磁性傳感器1檢出信號穩(wěn)定不失真。 工作原理和背景技術(shù)中的傳感器軸承結(jié)構(gòu)是相同的，使用時軸承的外圈4是固定 不動的，即支承元件6及其上的磁性傳感器1相對靜止，而軸承的內(nèi)圈3相對軸承的外圈4 旋轉(zhuǎn)，同時內(nèi)圈3帶動多極磁環(huán)2旋轉(zhuǎn)，磁性傳感器1分別感應(yīng)多極磁環(huán)2的轉(zhuǎn)動，因此能 輸出兩相有相位偏差的脈沖信號，由此可以檢測出多極磁環(huán)2的旋轉(zhuǎn)速度以及旋轉(zhuǎn)方向。
權(quán)利要求一種傳感器軸承結(jié)構(gòu)，包括有軸承本體、磁性傳感器(1)和多極磁環(huán)(2)；其中，所述軸承本體主要由內(nèi)圈(3)、外圈(4)及滾動件(5)組成；所述多極磁環(huán)(2)的內(nèi)周面緊配在所述內(nèi)圈(3)外周面的上部，多極磁環(huán)(2)具有N、S極交替的磁化表面(221)；所述的磁性傳感器(1)通過呈環(huán)狀的支承元件(6)與外圈(4)固定；其特征在于所述支承元件(6)的下端面上開有徑向貫穿支承元件(6)側(cè)壁的安裝槽(61)，所述磁性傳感器(1)徑向限位在該安裝槽(61)內(nèi)并使磁性傳感器(1)的傳感表面(111)與多極磁環(huán)的磁化表面(221)間隔對置，以適于磁性傳感器(1)感測；所述支承元件(6)的下端面上可拆卸地連接有一卡環(huán)(7)，該卡環(huán)(7)將所述磁性傳感器(1)軸向限位在該安裝槽(61)內(nèi)，同時，卡環(huán)(7)的外周通過卡扣的方式固定在外圈(4)內(nèi)周面的上部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的卡環(huán)(7)外周具有一 圈間隔分段的巻邊(71)，所述外圈(4)內(nèi)周面的上部具有一開口朝內(nèi)的卡槽(41)，所述的 巻邊(71)受力變形后卡在所述的卡槽(41)內(nèi)，所述支撐元件(6)與外圈(4)的連接處具 有一個楔形的臺階(62)，該臺階(62)的下表面與所述巻邊(71)的上表面接觸配合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述卡環(huán)(7)的下端面還設(shè) 有一加強環(huán)(8)，有鉚釘(9)自下而上依次穿過加強環(huán)(8)和卡環(huán)(7)后與支承元件(6)鉚 接，以將加強環(huán)(8)和卡環(huán)(7)連接在支承元件(6)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多極磁環(huán)(2)的橫截面 呈階梯狀，多極磁環(huán)(2)具有一階梯通孔(23)，該階梯通孔(23)中的大孔部的內(nèi)壁與內(nèi)圈 (3)外周面緊配，階梯通孔(23)中的內(nèi)表面與內(nèi)圈(3)的上表面接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁性傳感器(1)包括 有一個高度集成的霍爾芯片(ll)，及一個有合成樹脂制成的外殼(12)，所述的霍爾芯片 (11)封裝在該外殼(12)內(nèi)并將該霍爾芯片的接線(13)引出所述的外殼(12)，該霍爾芯片 (11)內(nèi)集成有兩個霍爾元件及信號處理電路，兩個霍爾元件位置相錯。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外殼(12)的兩側(cè)具有凸 部(121)，所述安裝槽(61)兩側(cè)的側(cè)壁上開有與所述凸部(121)相應(yīng)的定位槽(611)，所述 的凸部(121)卡于該定位槽(611)內(nèi)以將所述外殼(12)徑向限位在安裝槽(61)內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的軸承本體還包括防塵 蓋(IO)，該防塵蓋(10)設(shè)置在外圈(4)和內(nèi)圈(3)之間，并與外圈(4)固定。
8. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的磁化表面(221)為多 極磁環(huán)(2)的外圓周面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一權(quán)利要求所述的傳感器軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的 多極磁環(huán)(2)由內(nèi)層的鋼圈(21)及外層的磁性材料層(22)構(gòu)成，外層的磁性材料層(22) 熱注在內(nèi)層的鋼圈(21)外表面上，所述內(nèi)層的鋼圈(21)內(nèi)表面與所述內(nèi)圈(11)的外周面 緊配固定，所述的磁化表面(221)位于磁性材料層(22)上。
專利摘要本實用新型涉及一種傳感器軸承結(jié)構(gòu)，包括軸承本體、磁性傳感器(1)和多極磁環(huán)(2)；軸承本體由內(nèi)圈(3)、外圈(4)及滾動件(5)組成；磁性傳感器通過呈環(huán)狀的支承元件(6)與外圈固定；其特征在于支承元件的下端面上開有安裝槽(61)，磁性傳感器(1)徑向限位在該安裝槽內(nèi)；支承元件的下端面上可拆卸地連接有一卡環(huán)(7)，該卡環(huán)將磁性傳感器軸向限位在該安裝槽內(nèi)，同時，卡環(huán)的外周通過卡扣的方式固定在外圈(4)內(nèi)周面的上部。裝配時只需將磁性傳感器放置于安裝槽內(nèi)，再將卡環(huán)連接到支承元件上，便可將磁性傳感器定位在支承元件上，裝配簡單高效、易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。
文檔編號F16C41/00GK201461745SQ20092012463
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者張舜德, 汪虹, 王榮 申請人:寧波寧創(chuàng)自動化設(shè)備有限公司;寧波摩士集團(tuán)股份有限公司