具有用于放大磁信号的装置的车轮轮毂组件的制作方法

本发明涉及一种设置有用于放大磁信号的装置的车轮轮毂组件。特别地，磁信号可以由磁性传感器读取，并且该传感器可以是用于检测转速的装置，即，该传感器可以是测量机动车辆的车轮的转速并且由已知的防抱死制动系统(abs)控制的传感器。

本发明特别地但非排他性地适用于机动车辆用的车轮轮毂组件，所述组件设置有滚动轴承。这些应用既包括轴承的外圈旋转而轴承的内圈固定的情况，也包括内圈旋转而外圈固定的相反情况。本发明还适用于任何类型的滚动体(球、滚子、圆锥滚子等)。

背景技术：

用于检测轴承的旋转圈的转速的装置是已知的并且是常用的。这些装置包括音轮(phonicwheel)或编码器以及能够获取由音轮产生的信号的传感器，通常为速度传感器。该装置由制动控制系统(例如，防抱死控制系统abs)控制，还允许监测具有滚动轴承的车轮轮毂组件的运动学运转参数(kinematicoperatingparameter)。

音轮或编码器采用由塑料或磁化橡胶制成的环形盘或圆柱形遮蔽件(screen)的形式。音轮或编码器在角度上固定到旋转元件，例如，在角度上固定到轴承的旋转圈的轴向内端。在已知的解决方案中，编码器包括金属插件，该金属插件例如通过胶粘而被固定到塑料或磁化橡胶部分，并通过压入配合而被固定到轴承的旋转圈或被固定到与轴承的旋转圈成一体的元件(例如，滑动型密封元件)。

因此，已知的音轮设计是使用塑性铁氧体(plasto-ferrite)或磁化橡胶制成的，它们分别被共硫化(co-vulcanized)或共模制(co-moulded)到具有结构功能的厚度为0.6mm-0.8mm的金属插件上。编码器的外表面具有成对的南极/北极的交替配置结构，在运转条件下旋转期间，成对的南极/北极的交替配置结构产生可变磁场。磁场变化确定运动的角分辨率(angularresolution)，并因此确定转速。

车轮或与车轮相关联的轴承的转速的测量对于abs的操作至关重要。通常使用的传感器是基于磁效应的：例如，它们由霍尔效应传感器或可变磁阻传感器组成，它们位于轴承的外侧(在大多数情况下位于悬架中形成的孔内)并且面对轴承。关于传感器的技术选择，磁性传感器由于其低成本和强度而被广泛使用。

编码器和传感器之间的距离对于即使在最恶劣的条件下也能确保读取信号是至关重要的。这对车轮轮毂组件的设计构成很大的限制。通常，终端客户要求车轮轮毂组件设置有容纳在悬架立柱上的传感器，结果需要在传感器与编码器之间的较大距离。

此外，现有技术还受到可以容纳在编码器上的反极性对(reverse-polaritypairs)的密度的限制。因此，这种极对的密度对传感器的读取分辨率构成限制。例如，对于平均直径为70mm(即，通常在机动车辆的车轮轮毂组件中使用的值)的编码器，极对的数量通常不超过48。大量的极对明显会减少可以沉积在每个极上的铁氧体的量，因此对于信号分辨率而言将不是有效的。

由于用于车辆的自动驾驶的装置(例如泊车辅助装置)的使用和扩散需要创建更大的分辨率以确保更好地控制车辆位置，因此这种限制变得更大。

为了克服这些缺点，为了增加编码器与传感器之间的距离和/或改善读取分辨率，迄今为止，已经增加了传感器的读取能力，结果是增加了组件的成本。

因此，存在基于现有技术设计设置有编码器和传感器、同时确保较好的分辨率和信号读取距离的车轮轮毂组件的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于机动车辆的车轮轮毂组件，其设置有编码器和相关联的传感器，编码器和相关联的传感器利用现有的技术制成并且具有改善的分辨率和信号读取距离(即，编码器与传感器之间有较大的距离)。以这种方式，根据本发明，可以提高车轮轮毂组件在编码器分辨率和信号读取距离方面的竞争力，从而满足机动车辆制造商的最紧迫的需求。

通过引入用于放大磁信号的装置来实现该目的，该装置能够放大由编码器产生的磁场。放大的信号可以用于将基于现有的技术的磁性传感器定位在距编码器的较远位置处，同时确保相同的读取能力，或者，作为一种选择，对于相同的距离和相同的编码器当前尺寸，读取分辨率可以增加。

根据本发明的放大装置是面对编码器的固定组件，并且由于彼此分开且收集由编码器的极对产生的磁通的两个聚集器(concentrator)铁磁环来实现增大磁场的目的。两个金属环设置有多个齿，每个齿的尺寸与编码器的单个极的尺寸相同，并且一个环收集由编码器的北极产生的磁场，另一个环收集由编码器的南极产生的信号。每个环还设置有面对传感器的突起，该突起分别将收集的北极信号和收集的南极信号朝向磁性速度传感器聚集。

基本上，通过聚集由编码器的多个极对产生的磁场，放大装置可以增强信号的强度，允许更大的读取距离，或者，作为一种选择，允许在相同的当前距离下以更大的分辨率进行读取，而不增加编码器的极对的数量，即不改变编码器本身的尺寸。

因此，根据本发明，描述一种设置有用于放大磁信号的装置的车轮轮毂组件，所述车轮轮毂组件具有本说明书所附的独立权利要求中指示的特征。

根据所附的从属权利要求中指出的特征描述本发明的其他优选和/或特别有利的实施方式。

附图说明

现在将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的实施方式的多个非限制性示例，其中：

-图1是根据本发明的实施方式的设置有用于放大磁信号的装置的车轮轮毂组件的截面；

-图2是根据图1的车轮轮毂组件的侧视图；

-图3是根据本发明的可选实施方式的放大装置的示意图；

-图4是示出根据本发明的放大装置的操作的示意图；以及

-图5是放大装置的细节的示意图。

具体实施方式

仅通过非限制性示例的方式，现在将参照设置有滚动轴承的用于机动车辆的车轮轮毂组件(wheelhubassembly)来描述本发明。

参照图1和图2，根据本发明的优选实施方式的车轮轮毂组件总体上由10表示。该图通过示例的方式示出了所提供的构造的细节。

组件10具有中心旋转轴线x并且包括轮毂20和轴承单元30，优选地但非必须地，轮毂20是旋转的，轴承单元30进而包括：

-径向外圈31，其优选地但不一定是固定的(/静止的)(stationary)；

-径向内圈20，由轮毂20限定；

-另一径向内圈34，安装在轮毂20上、与轮毂20成一体并且跟随轮毂20同步旋转；

-两列滚动体32、33(在该示例中为球)，配置在径向外圈31与径向内圈20和34之间；以及

-两个保持架39和40，用于将两列滚动体32、33的滚动体保持就位(/在适当的位置)。

在整个本说明书和权利要求书中，表示诸如“径向”和“轴向”的位置和定向的术语和表述应被理解为参照轴承单元30的中心旋转轴线x。诸如“轴向外侧(/轴向外部)”和“轴向内侧(/轴向内部)”的术语指的是车轮轮毂组件的组装状况，并且在所讨论的情况中，优选地，“轴向外侧”和“轴向内侧(”分别指的是车轮侧和车轮侧的相对侧。

径向外圈31设置有两个相应的径向外滚道31'，而径向内圈20、34设置有相应的径向内滚道20'、34'，以允许配置在径向外圈31与轮毂20之间的轴向外侧列的滚动体32以及位于径向外圈31与径向内圈34之间的轴向内侧列的滚动体33滚动。为了简化图示，将使用附图标记32、33来表示单个球和成列的球这两者。再次为了简单起见，在本说明书和附图中可以通过示例的方式使用术语“球”来替代更通用的术语“滚动体”(并且同样，也将使用相同的附图标记)。

轮毂20在其轴向内端处限定卷边(rollededge)22，卷边22被构造为对内圈34进行轴向预紧(/预加载)(preload)。轮毂20还具有轴向外侧凸缘部分23。该凸缘部分具有多个轴向固定孔24。这些孔是用于相应的固定部件(例如，双头螺栓(studbolt)，图中未示出)的座，固定部件以已知的方式将机动车辆车轮的一部分(例如，制动盘(本身也是已知的并且图中未示出))连接到轮毂20。

车轮轮毂组件还设置有用于检测机动车辆的参数(例如，轴承单元30的旋转圈的转速)的部件，并且设置有编码器50和传感器(例如，磁效应的速度传感器(magnetic-effectspeedsensor)60)。编码器是使用最新的技术制成的，例如，编码器可以是平均直径为70mm且极对(polepairs)的数量等于48的编码器。极对的数量也可以不同，例如为43或44。编码器牢固地固定到车轮轮毂组件的旋转组件(rotatingcomponent)，根据图1中的示例，编码器牢固地固定到轴承单元30的径向内圈34。速度传感器60是磁性传感器(magneticsensor)，也使用已知的技术制成，因此可以是霍尔效应传感器或可变磁阻传感器(variable-reluctancesensor)。

在编码器50与速度传感器60之间配置有用于放大磁信号的放大装置70。放大装置70(下面将说明其操作)面对编码器50并且是固定组件(/静止组件)(stationarycomponent)。放大装置70包括径向外侧铁磁环71和径向内侧铁磁环72，径向外侧铁磁环71和径向内侧铁磁环72面对编码器并且距编码器本身的轴向距离相同。这两个环是固定的，因此将稳定地固定在车轮轮毂组件的固定组件。在图1和图2中示出的示例中，两个铁磁环71、72可以被共模制(/成型)在插入到轴承单元30的径向外圈31中的聚合物基体(polymericmatrix)80的内部。

两个铁磁环71、72的特征分别在于，径向外侧铁磁环71包括多个第一齿73，并且径向内侧铁磁环72包括多个第二齿74。这两种多个齿73、74(在图3中可以更清楚地看到)被制造为使得齿73与齿74之间在切线方向上有交替(齿73和齿74在圆周方向上交替布置)。两种多个齿73、74中的每个齿面对编码器的极，并且具有与编码器的单个极的尺寸相同的尺寸。

因此，作为示例，每个齿73将面对编码器50的北极，而每个齿74将面对编码器50的南极。

以这种方式，铁磁环71、72通过收集由编码器50的极对产生的磁通(/磁通量)来实现增加磁场的目的。

此外，每个铁磁环71、72设置有对应的凸耳(lug)75、76，每个凸耳配置为在相对两侧面对传感器。作为示例，凸耳75、76分别将收集的北极信号(凸耳75)和收集的南极信号(凸耳76)朝向速度传感器60聚集。

参照图4，根本上，放大装置70通过两个铁磁环71、72和两种多个齿73、74同时“捕获”由编码器50的多个(/若干)极对产生的磁场，并且通过两个凸耳75、76将磁场聚集在传感器附近。我们可以说放大装置70由仅充当磁通收集器和聚集器的无源组件组成。

根据本发明的放大装置可以应用于车轮轮毂组件用的所有轴承单元。

再次参照图3，其示出了本发明的另一实施方式；放大装置70的铁磁环装置71、72不一定必需在编码器的360度上延伸。原则上，为了获得信号的放大，铁磁环71、72的角度尺寸应足以使得在径向外侧铁磁环71的至少一对齿73与编码器50的极对(例如，南极)之间以及在径向内侧铁磁环72的至少一对齿74与编码器50的极对(例如，北极)之间存在对应。测试结果表明，在铁磁环71、72的角度尺寸不小于60°的情况下，在磁信号的放大方面，可以获得非常出色的结果。

凸耳75、76在圆周方向上的宽度b必须大于传感器在圆周方向上的宽度。优选地，尺寸b将在两种多个齿73、74中的每个齿的也在圆周方向上测量的厚度s的1.5倍至2倍之间的范围内。换言之：

(1.5×s)≤b≤(2×s)。

最后，参照图5，沿着编码器的平均周长测量的在多个第一齿73中的每个齿与多个第二齿74中的每个齿之间的间隙g优选地必须是恒定的。在任何情况下，间隙值g相对于公称值在±50％的范围内的变化是可接受的。换言之：

g＝k±50％k

其中，k是间隙g的公称值(nominalvalue)。小于k的-50％的值将对设备的效率产生负面影响，这是因为齿将太靠近在一起，并且磁通可能通过靠近在一起配置的两个相邻的齿而形成闭环，而不是聚集在凸耳75、76上。类似地，如果间隙值大于k的+50％，则将会过多地减小齿的厚度，从而在技术上难以制造单个齿。

因此，通过根据本发明的放大装置获得的优点与编码器的分辨率和信号读取距离有关。

通过聚集由编码器的多个极对产生的磁场，放大装置可以增强信号的强度，允许更大的读取距离，或者，作为一种选择，在编码器的尺寸不变的情况下，以相同的当前距离进行读取，但使分辨率增大。此外，通过收集来自编码器的多个极对的磁信号，由放大装置输出的信号在总节距(/总间距)(totalpitch)的偏差和单节距(/单间距)(singlepitch)的偏差方面得到改善，总节距的偏差和单节距的偏差这两个参数是已知的，在磁信号的质量方面很重要。

如上所述，除了本发明的实施方式之外，应当理解，许多另外的变型是可能的。还必须理解，所述实施方式仅是示例，并且不限制本发明的主题、本发明的应用或本发明的可能的配置。相反，尽管以上提供的描述使本领域技术人员至少以本发明的构造的示例中的一个来实施本发明，但是必须理解，在不脱离如所附权利要求书中定义的、在字面上和/或根据其合法等同物进行解释的本发明的范围的情况下，可以想到所描述的组件的多种变型。