涂覆传感器单元的方法及相关联的传感器单元与流程

文档序号:24373317发布日期:2021-03-23 11:07阅读:67来源:国知局
本发明涉及用于感测可转动元件相对于固定元件的角位置(angularposition)的传感器单元(sensorunit)领域,尤其涉及包括了轴承和所述传感器单元的传感器轴承单元(sensorbearingunit)领域。更准确地讲,本发明涉及一种用于涂覆传感器单元的方法。
背景技术
::如今,传感器轴承单元普遍应用于广泛的
技术领域
:,比如汽车工业和航空工程。这些单元提供高质量的信号和传输,同时还允许被集成在更为简单和紧凑的装置中。传感器轴承单元包括轴承和传感器单元,所述传感器单元用于感测轴承的可转动圈(rotatablering)相对于固定圈(fixedring)的角位置(/角度位置)。这种传感器单元通常设置有脉冲环(impulsering)和传感器元件(sensorelement)。所述脉冲环可靠固定在可转动圈上,包含交替的南极和北极;所述传感器单元面向所述的脉冲环,用以根据磁场的变化来确定可转动圈的角位置。所述传感器单元还设置有支撑所述传感器元件并且可靠固定在轴承的固定圈上的传感器主体(sensorbody),以及适于向接收装置传输感测数据的输出连接电缆(outputconnectingcable)。在典型情况下,传感器单元的传感器主体包覆成型(overmoulded)在传感器元件上,仅传感器元件面向脉冲环的主动部分(/活动部分)(activepart)未被嵌入在传感器主体中。在模制成型的塑料收缩以后,传感器元件和传感器主体之间可能会形成一些狭窄的通道。水和/或污染颗粒可能会抵达并接触(reach)传感器元件。技术实现要素:本发明的一个目的在于克服这种缺陷。本发明的目的尤其在于提供一种对湿气和污染颗粒具有提高的抵御能力的传感器单元。本发明涉及一种对传感器单元进行涂覆的方法,所述传感器单元包含至少一个传感器元件和支撑所述传感器元件的传感器主体。所述方法包括在传感器单元已装配(/组装)的状态下,在传感器单元的外表面上施以涂层以使得涂覆所述传感器元件和传感器主体的步骤。所述“传感器单元的外表面”的表述意指在传感器单元已装配的状态下能从外部接触得到的(accessible)传感器单元的表面。归因于本发明,可能形成在传感器元件和传感器主体之间的狭窄通道被施加的涂层所覆盖。这提高了传感器单元防范湿气的密封能力,所述湿气包含浸润在水中的诸如盐、溶剂、矿物脂等之类的腐蚀性化学剂(chemicalagent)。除此以外,施加在传感器单元上的涂层还提供改善的抗静电放电效应(resistanceagainstelectrostaticdischarges)。此外,传感器单元可以以传统的工艺步骤进行生产和装配,因为涂覆操作是在传感器单元已经装配的状态下进行的,故无需任何适应性调整。在一种具体实施方式下,所述方法包括在涂覆步骤以后的至少第一固化步骤。在所述第一固化步骤中,所述涂层在室温和小于等于80%的相对湿度条件下被固化(cured)。具有优势的是,在第一固化步骤之后,所述方法还包括第二固化步骤。在所述第二固化步骤中,所述涂层在更高的温度和小于等于80%的相对湿度条件下被固化。所述涂层最好采用浸渍工艺(dippingprocess)进行涂覆。作为另外一种选择,所述涂层也可以采用喷涂或者刷涂的方式被涂覆。然而,相比于难以覆盖传感器单元所有表面的喷涂或刷涂方式,采用浸渍工艺时,所述涂层覆盖明显分布在传感器元件上和/或介于传感器元件与传感器主体之间的所有表面微凸体(asperities)。除此以外,采用浸渍工艺时,涂层的厚度均匀,夹杂的空气(airinclusions)有限。采用浸渍工艺时,涂覆步骤可以包括竖直向下移动传感器单元,使其进入涂镀槽(bathofcoating),直至所述传感器元件和传感器主体都得到涂覆的操作。涂覆步骤还可以包括在传感器单元向下移动操作步骤以后的以下连续操作:-以第一速度向上移动传感器单元,直至所述传感器元件处于空气中;以及-以更高的第二速度将传感器单元从涂镀槽中彻底抽离(withdrawingcompletely)。在一种实施方式下,涂覆步骤在抽离操作以后进一步包含在涂镀槽上方沥干传感器单元残余涂料的操作。在一种实施方式下,所述传感器单元进一步包含安装在传感器主体内并且向外延伸的输出电缆。在这种情况下,所述方法可以具有优势地包括在传感器单元已装配的状态下,对传感器单元的外表面施以涂层,使得对所述传感器元件、传感器主体、以及输出电缆至少突出在传感器主体之外的部分进行涂覆的步骤。可能形成在输出电缆与传感器主体之间的狭窄通道也被这种涂层所密封,传感器单元的密封由此得到进一步提升。在一种特别的实施方式下,在涂覆步骤中,所述涂层还被施加在沿输出电缆设置或者设置在输出电缆的连接器中的印刷电路板上。所述涂层可部分覆盖/再覆盖(recover)输出电缆。在这种情况下,所述涂层至少覆盖/再覆盖输出电缆靠近传感器主体的所述突出部分。作为另外一种选择,所述涂层也可以覆盖/再覆盖输出电缆的全长。本发明还涉及一种传感器单元,包括至少一个传感器元件和支撑所述传感器元件的传感器主体。根据一般特征,所述传感器单元还包括覆盖所述传感器元件和所述传感器主体的外表面的涂层。优选的是,传感器主体的整个外表面和传感器元件的整个外表面均被所述涂层所覆盖。传感器单元还可以包括支撑件,令传感器主体至少部分容纳在所述支架形成的壳体内。所述壳体的外表面被所述涂层所覆盖。所述涂层优选为单层涂层。作为另外一种选择,所述涂层也可以是多层涂层。在一种实施方式下,传感器单元还包括安装在传感器主体内并且向外延伸的输出电缆。在这种情况下,所述涂层还可以至少覆盖输出电缆突出于传感器主体之外的部分。在一种实施方式下,在使用无线传感器元件的情况下,传感器单元也可以不使用这种输出电缆。附图说明通过研究以非限制性实施例给出的由附图说明的具体实施方式的详细描述,本发明及其优点能够得到更好的理解,其中:图1是本发明第一实施例的传感器单元的正视图;图2是沿图1中ii-ii截取的局部截面图;图3是包含有图1和2中所示传感器单元的传感器轴承单元的局部截面图;图4展示根据本发明的一个实施例对图1和2中所示传感器轴承单元进行涂覆的方法的主要步骤;以及图5是本发明第二实施例的传感器单元的局部截面图。具体实施方式图1和2中展示的传感器单元10适于(/被适配成)装配到图3中所示的轴承12上,用以形成传感器轴承单元(asensorbearingunit)。如后文描述,传感器单元10被施以涂层,最好是保形涂层(conformalcoating)。轴承12包括内圈14和外圈16。所述内、外圈14与16同轴,在轴向上沿轴向走势的轴承旋转轴线x-x’延伸。轴承12还包括一列滚动体(/滚动元件)18(这里以球的形式设置),介于内、外圈14和16之间。滚动轴承12还包括保持架20,用于使滚动体18保持规则的圆周间距。在所披露的具体实施方式中,轴承12还在一侧包括环形密封22,用以封闭存在于内、外圈14和16之间的径向空间。轴承的内圈14拟被安装在装置的轴(ashaftofanapparatus)上,用于跟随所述装置的轴旋转。内圈14拟被用于旋转,而外圈16则拟被用于固定。外圈16可以被安装在属于所述装置的固定支撑构件或者外壳中。外圈16包括圆柱形的外表面16a和圆柱形的内表面(以下称“内孔”)16b。所述内孔16b形成滚动体18朝向径向内侧的环形圆周滚道(toroidalcircularraceway,图中未标注)。外圈16还包括在轴向上限定其外表面16a和内孔16b的两个反向设置的径向侧表面16c和16d。所述外圈还包括两个槽(未标记),沿径向从内孔16b向外形成,设置在滚道的两旁(/两侧)。密封22安装在其中一个槽中。轴承12还配备有编码器单元24,固定在轴承的内圈14上,适于(/被适配成)与传感器单元10配合。编码器单元24包括安装在内圈16上的环形靶座(/靶保持件/对象保持件)(targetholder)26和安装在所述靶座上的磁性靶标(/磁性靶)(magnetictarget)28。靶座26被固定在内圈14的外表面上,在轴向上隔着所述一列滚动体18位于密封件22的对侧。靶座26固定在内圈14上,用以将编码器单元24在旋转时也束缚在该可转动的内圈上。靶座26形成为一体,可由金属或者塑料制成,通过冲压或者任何其他适宜的工艺形成。靶标28装配在靶座26的外表面上。靶标28是一个模塑部件(plasticmoldedpart),包括磁性交替的间隔设置的南北磁极。轴承12还配备有环形盖29,用以将传感器单元10固定在外圈16上。盖29固定在外圈16上。更准确地讲,盖29固定在外圈16在轴向上靠近侧表面16c一侧的槽中。盖29还固定在传感器单元10上。盖29是以轴承旋转轴线x-x’为中心的环形部件。盖29由金属制成。传感器单元10包括传感器主体30、由传感器主体支撑的传感器元件32、以及用于传输感测数据的输出连接电缆(outputconnectingcable)34。传感器主体30由诸如pa6.6之类的合成材料制成。在所披露的具体实施方式中,传感器主体30包覆成型(亦称“二次成型”)在传感器元件32上。作为另外一种选择,传感器元件32可以以任何适当(比如粘接/胶合)的方式固定在传感器主体30上。传感器主体30固定在轴承的外圈16上。传感器主体30固定在盖29上。传感器主体30在径向上突出于外圈16之外。传感器元件32以部分嵌入(/半嵌入)(semi-embedded)的方式安装在传感器主体30中,并且与传感器主体的环形内表面齐平。传感器元件32在径向上面对编码器单元的靶标28。传感器元件32与靶标28之间存有少许径向间隙。在另外一种实施方式中,传感器元件32也可以在轴向上面对编码器单元的靶标28。传感器元件32适于检测由编码器单元24旋转产生的磁场变化。传感器元件32可以是霍尔效应传感器(hall-effectsensor)。输出电缆34相对于传感器主体30向外伸出。在所披露的实施例中,输出电缆34在径向上向外伸出。作为另外一种选择,输出电缆34也可以在轴向上向外伸出。如图1所示,输出电缆34包括多根电线36以及在内部将这些电线36保持在一起的绝缘护套38。输出电缆的电线36与传感器元件32直接相连(未显示)。作为另外一种选择,传感器单元可以包括印刷电路板,所述传感元件与该印刷电路板相连。在这种情况下,输出电缆的电线36可以与所述印刷电路板相连。在所披露的实施例中,输出电缆34还在其自由端(/自由部分)包括插入式接头(plugconnector)39(图中以虚线表示),电线36的诸多自由端即位于其中。作为另外一种选择,输出电缆34也可以不设置这样的接头。再次参照图2和图3,输出电缆34安装在传感器主体30内,并且向外延伸。输出电缆34一端插入形成在传感器主体30内的开孔40中。输出电缆紧固在开孔40中。输出电缆34可以以任何适当的方式,例如压配、粘合、包覆成型在传感器主体30上等方式,可靠固定在开孔40中。传感器主体30还设置有从其外表面沿径向向外延伸的出口突出部(outletprotrudingportion)42。开孔40形成在传感器主体的出口突出部42上。传感器主体30和出口突出部42形成为一体。在所披露的实施例中,出口突出部42具有长方体的(rectangularparallelepiped)形状。作为另外一种选择,出口突出部42也可以具有其他形状,比如管状。在所披露的实施例中,传感器单元10进一步包含支撑件44,所述支撑件44被装配在传感器主体30在轴向上位于轴承12对侧的位置上。支撑件44固定在转感器主体30上。支撑件44是以轴承旋转轴线x-x’为中心的环形部件。传感器主体30安装在支撑件44内。传感器主体仅出口突出部42在径向上突出于支撑件44之外。支撑件44由金属制成。在一种特别的实施方式下,支撑件44由具有高磁导率的钢制成。图2更清晰的显示,传感器单元30还包括涂层50,沉积(/置于)(deposited)在传感器主体30、传感器元件32和支撑件44的全部外表面上。涂层50还设置在输出电缆34突出于传感器主体30之外的部分的外表面上。输出电缆34的所述突出部分与传感器主体30相邻。更准确地讲,输出电缆34的突出部分与传感器主体的出口突出部42相邻。涂层50覆盖输出电缆34的所述突出部分的护套38的外表面。传感器主体30、传感器元件32和支撑件44的整个外表面都被涂层50所覆盖。有利的是,涂层50是专门设计用来保护电子电路的保形涂层。例如,涂层50可以是来自的fsc或者dca涂层。作为另外一种选择,其他保形涂层也是可以使用的。例如,涂层50的厚度可以在30μm至110μm范围之间。在一种变化例中,预见其他厚度范围的涂层50也是可行的。涂层50优选是通过浸渍工艺形成。作为另外一种选择,涂层50也可以通过喷涂或者刷涂来实施。图4显示根据本发明的实施例通过浸渍工艺涂覆传感器单元10的方法的主要步骤。在第一步骤52中,实施所述的涂覆。更准确的讲,在第一子步骤52a中,将传感器单元10竖直向下移动,使其进入涂镀槽,优选是盛放保形涂料的涂镀槽。所述涂料可以与专用溶剂混合,用以在必要的情况下使其变稀(thinner)。在所述第一子步骤期间,传感器单元10以图1中所示姿态被竖直定向,即令输出电缆34处于传感器主体30的上方。传感器单元10处于已装配的状态。传感器单元10被竖直移入涂镀槽中,直至传感器元件32、传感器主体30、支撑件44和输出电缆34被涂覆。优选的是,所述第一子步骤以规则的缓慢动作被执行,用以确保形成的涂层能以规则的厚度和最小的空气夹杂完美覆盖所有的表面微凸体。例如,移动的速度可以是1毫米/秒。在图示的实施例中,输出电缆34仅在其靠近传感器主体30的突出部分被涂覆。例如,输出电缆上涂层的长度可以是5毫米。在随后的第二子步骤52b中,以第一速度向上移动传感器单元10,直至传感器元件32处于空气中。例如,所述第一速度可以是1毫米/秒。在第三子步骤52c中,将传感器单元10从涂镀槽中以更高的第二速度完全抽离,该第二速度可以小于等于10毫米/秒。作为另外一种选择,从涂镀槽向上移动和抽离传感器单元10也可以采用相同的速度。然后,在第四子步骤52d中,传感器单元10被保持在涂镀槽的上方(位于涂镀槽之外),以在涂镀槽的上方沥干传感器单元10上残余的涂料。该第四子步骤,例如,可在大约10秒钟的过程中实现。在第二步骤54中,所述涂层在室温和小于等于80%的相对湿度条件下被固化。该第一固化步骤,例如,可在大约两个小时的过程中完成。然后,在第三步骤56中,第二固化步骤在更高的温度和小于等于80%的相对湿度条件下被执行。所述第二固化步骤也可以在2~24小时范围内(如果需要的话,时间可以更长)的数小时过程中完成。所述温度取决于涂覆材料,可以是90℃。在固化步骤以后,传感器单元10可以安装在轴承上。至少在涂覆步骤期间,传感器单元10可由输出电缆34秉持和悬挂。如前所述,在图示的实施例中,输出电缆34仅在其靠近传感器主体30的突出部被涂覆。在另外一种实施方式中,输出电缆30可以在更长的长度上被实施涂覆。例如,如果输出电缆34上设置有印刷电路板,则所述涂覆也可以实施在所述印刷电路板上。一旦涂覆方法得以实现,也可以在印刷电路板周围的电缆上安装适配器(dongle)。类似地,如果输出电缆34设置有与电线相连的集成在插入式接头内的印刷电路板,那么所述涂覆也可以实施在所述印刷电路板上。在涂覆以后,插入式接头被装配在输出电缆的护套上。在图示的实施例中,传感器单元固定在轴承的外圈上。作为另外一种选择,传感器单元也可以固定在轴承的内圈上。在图示的实施例中,传感器轴承单元设置有包含一列滚动体的滚动轴承。作为另外一种选择,所述滚动轴承也可以包含至少两列滚动体。在图示的实施例中,所述滚动体是球(/滚珠)。所述滚动轴承也可以包含其他类型的滚动体,例如滚子。在另外一种变化例中,所述轴承也可以是不设滚动体的滑动轴承。在图示的实施例中,传感器轴承单元设置有输出电缆。作为另外一种选择,如前所述,传感器轴承单元也可以不设置这种输出电缆,如图5所示(其中相同的部件被赋予相同的附图标记)。在这种情况下,至少在涂覆步骤中,传感器单元可以以任何其他适宜的方式被秉持和悬挂。当前第1页12当前第1页12
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