具有滚动轴承的轴装置制造方法及图纸

在具有可旋转的轴（１）的轴装置中设置有扭转传感器（７，８），其中，轴支承在具有滚动体（５）和外环（４）的滚动轴承（２）中，该扭转传感器具有永磁环（８，８′，８″）以及至少一个固定在与外环（４）固定连接的传感器载体（１０）上的磁场传感器（７）。由此可以将扭转传感器在结构上简单地集成到旋转轴承中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及机械制造领域，更确切地说涉及通过轴传递机械运动的领域，该轴通常支承在滚动轴承中。
技术介绍
相应的轴和轴承存在于多种多样的制模中，尤其在传动装置中，然而也存在于简 单的马达驱动装置和发电机中。 通常对于机械的操作来说重要的是，当前通过驱动轴传递哪个扭矩。这例如对于控制功率、限制机械载荷、减小磨损以及降低损坏的危险来说是非常有意义的。 为此目的，已经由现有技术公开了扭转传感器，该扭转传感器以不同的技术为基础。 由DE 69834528P2公开了一种磁致伸縮扭矩传感器，其中将尤其由基于稀土、铁 或类似合金的复合材料制成的磁致伸縮环套装到轴上或者插入轴中。在无扭矩的状态下， 沿着方位环绕的磁场充满在该环内部，该磁场通过置入扭矩而受到干扰，从而出现所引起 的轴向的磁场作为扭矩的指示。 DE 102005006769A1示出了通常作为磁致伸縮的逆转的所谓的Villary效应，借 助于Villary效应通过变形，例如由于轴的逆转而产生轴的磁作用。作为示出Villary效 应的材料，提出了铁、铜、镍或这些金属的合金。 由DE 102205010338A1公开了一种力传感器装置，其具有磁致伸縮的电阻传感 器，其中设置了由磁性的层形成的不均匀的层效果，磁致伸縮作用施加到该层上。随后，在 整个装置中测量电阻作为变形的尺度。 由日本专利文件2001033322A公开了一种滚动轴承，在该滚动轴承的内环上设置 了磁致伸縮的元件，其中在轴承的外环的内侧上设置了磁传感器。扭矩作用到轴承内环中 的元件上，并且由此引起磁性关系的变化。 由EP 1046893Bl在原则上公开了一种用于扭矩测量的磁致伸縮效应的应用以及 将磁致伸縮的环元件固定在轴上用于传递扭矩并且利用该效应。然而在该文件中没有描述 结构与滚动轴承的构造的直接关系，扭转传感器集成到该滚动轴承中。为了测量磁场，描述 了一种专门的传感器，借助于该传感器非常频繁地测量探测器沿着不同的磁化方向的饱和 磁化量，由此根据磁致伸縮的元件可以精确地测量磁场。
技术实现思路
从该
技术介绍
出发，本专利技术的目的是，为具有可旋转的轴的轴装置尽可能节省空间地并且在结构上特别简单地实现扭转测量，其中该轴支承在具有滚动体和外环的滚动轴承中。 该目的根据本专利技术根据权利要求1所述特征通过一种扭转传感器得到实现，该扭转传感器具有与轴牢固连接的永磁环以及至少一个固定在与外环固定地连接的传感器载体上的磁场传感器。 原则上公开了一种在利用磁致伸縮的效应的情况下位于轴上的扭转传感器的结 构。根据本专利技术，该效应以最佳的方式和节省空间的方法集成到旋转轴承中。由此，不需要 用于传感器的单独的支架，并且该传感器可以与旋转轴承的部分一起制造并且装配。在此， 可以控制该轴承的随后处于扭转传感器附近的其它部分并且在制造中已经进行检验，从而 不希望的磁性效应不会影响测量精度。 可以有利地通过以下方法设计本专利技术，即传感器载体环形地围绕轴，并且一个或 者多个磁场传感器承载在传感器载体的内侧上。 由此，传感器载体可以向外机械地屏蔽一个或者多个磁场传感器，并且防止从外 面受到不希望的影响。传感器就可以直接在传感器载体的内侧上对置于相应的永磁环。 当传感器载体在轴的轴向方向中形成了外环的延续部分时，该结构就变得特别简 单。例如可以将外环简单地沿轴向延长，从而在第一区域中形成了用于滚动体的滚道，并且 在轴向对置于第一区域的第二区域中形成了传感器载体。 在此，磁场传感器可以在内部要么通过粘接固定在传感器载体上要么也可以置入 凹处中。重要的是，要如此选择传感器载体的材料，从而不会与磁场传感器形成磁性的相互 作用。为此目的，该传感器载体可以由屏蔽磁性的材料制成。 传感器载体也可以借助于圆柱形的套与外环连接。 在这种情况下，传感器载体例如可以借助于套进行套装、与外环钎焊或者熔焊。 这种传感器载体也可以由可插到外环上的套形成。 借助于提到的结构可以在任何时候有利地用外环承载传感器载体并且由此不需 要其它用于传感器载体的承载结构。 在构造永磁磁致伸縮的环时，重要的是该环参与轴的扭转。为此目的，可以有利地 将永磁环在传感器载体的区域中固定在轴的罩面上。 在这种情况下，可以将永磁环与轴形状配合地连接。这例如可以通过齿部、槽榫连 接或者环和轴的类似的几何上相互啮合的结构来确保。 为了牢固地连接轴和永磁环，也可以设置力配合的连接，例如通过环的热压配合。 也可以考虑通过钎焊或熔焊以及粘贴形成的材料配合的连接。 最后，也可以将永磁环集成到轴中，要么通过将环置入轴的凹处中，要么作为轴的 部分与该轴构成一体的。这例如可以通过以下做法得到保证，即该轴逐个地由不同的材料 制成，其中所述环由永磁材料制成，或者通过将轴部分地在环的区域中进行磁化并且在其 它地方不磁化。 为了在结构上简单地构造根据本专利技术的装置，也可以考虑将永磁环构造成轴承的 内环的轴向的延长部分，大体上设置这样的环并且滚动体的内部的滚动面本身不由轴的罩 面形成。在这种情况下，可以将具有磁场传感器和永磁环的整个传感器装置完全集成到旋 转轴承的部件中。 本专利技术的功能是，在所述轴的无扭矩的状态下将磁通通过永磁环沿着圆周方向不 中断地圆环形地延伸，使得磁作用不会向外走。 这通过相应的磁化在所述装置的构造或者布置中得到保证。 如果现在将扭转置于轴中，该轴以永磁环进行划分，那么通过尤其各向异性的磁致伸縮的效应会形成干扰的异常的磁通元件，其中磁通的方向尤其与圆周方向不同，并且 总地会出现磁通的沿着轴的轴向方向的轴向分量。因为沿着磁通的这个方向不会封闭在环 内部，所以这会导致磁场分量或者说磁通线向外走，磁场分量或者说磁通线可以在磁场传 感器中证实。相应的传感器例如可以构造成霍尔传感器或者简单的磁性的测量绕线的形 式，或者利用其它公开的磁性效应。因为在正常状态下不会测到场强，所以可以将磁场传感 器调节到较高的灵敏度上并且由此也证实没有扭矩。 原则上可以在准备或者说磁化永磁环时使用大量用于磁化的方法。在此，有利地 提出这种方法，即大电流强度的电流通过了穿过所述环的导体，该导体会产生相应的指向 所希望的圆周方向的大强度的磁场，以该磁场可以在合适的材料中确保永久磁化。附图说明 下面根据实施例在附图中示出本专利技术并且随后对本专利技术进行描述。其中 图1是根据本专利技术的第一轴装置； 图2是第二轴装置； 图3是根据本专利技术的第三轴装置； 图4是用于证实磁场的测量装置； 图5是用于磁化永磁环的配置。具体实施例方式图l以部分剖开的布置情况示出了例如由钢制成的轴1，该轴围绕轴线3可旋转地 支承在旋转轴承2中。该轴承2具有外环4，该外环具有用于滚动体5的滚动面，滚动体在 这种情况下是球。外环4的滚动面同样可以像球5的表面一样进行硬化处理或者在摩擦学 方面进行有利地涂层。 由可以具有滚动槽的轴1的表面给出了用于轴承球5的内滚动面。 外环4保持在支撑体6中，该支撑体由包含轴3的机器的结构给出。 外环沿着轴线3的轴向在球所处的区域上延伸出去，并且在那里将磁场传感器7 承载在其内罩面上，在这些磁场传感器中例如两个磁场传感器可以分布在外环4的圆周 上。这些磁场传感器7例如作为霍尔传感器或者简单地作为巻绕的电绕线，必要时填充铁 磁的材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
轴装置，具有可旋转的轴（１），所述轴支承在具有滚动体（５）和外环（４）的滚动轴承（２）中，其特征在于一扭转传感器（７，８），所述扭转传感器具有与所述轴固定连接的永磁的磁致伸缩环（８，８′，８″）以及至少一个固定在与外环固定地连接的传感器载体（１０）上的磁场传感器（７）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈拉尔德格拉巴，迈克尔保施，
申请(专利权)人：谢夫勒两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]