专利名称：用于车轮和轮毂轴承组件之间的电连接的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车轮和轮毂轴承组件(bearing-hub assembly)之间的电连接装置。
背景技术：
美国专利No.48375513中公开了一种在车轮和轮毂轴承组件之间的电连接系统，其被设计成从一车轮内侧的压力传感器向所述车辆发送电信号，该系统包括一由两条电流通路构成的电路，第一电流通路从传感器的一极沿着相互电接触的一系列金属元件延伸、并且和其它部件一起由轮毂轴承组件的外环以及车辆的悬架所限定，第二电流通路从传感器的第二极延伸到车辆的变速箱、并且穿过轮毂轴承组件内环上的一个孔。
第一电流通路还包括位于车内并连接电池正极的警示灯，第二电流通路用于将传感器第二极接地，从而完成整个电路。
在上述美国专利中，压力传感器是一纯无源传感器，其中车轮压力的下降使第一极和第二极之间形成电连接，并由此点亮警示灯。
上述电连接系统具有一定的缺陷，一部分原因是由于结构太小，另一部分原因是由于第一电流通路的构造。实际上，该电连接系统的微小结构导致其不适于安装在最新一代的车辆上，因为在这种车辆上该系统工作时必须向车轮传送相当大量的信息，并且必须要能够使用更复杂的传感器。另外，该电路的构造特别是第二电流通路的构造不仅不能用其它的传感器，而且还不能用必须通过供电才能工作的有源传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种在车轮和轮毂轴承组件之间的电连接系统，这种系统不具有上述缺点。
根据本发明，电连接装置系统形成在车辆和轮毂轴承组件之间，车轮安装在该轮毂轴承组件的外凸缘上，该轮毂轴承组件包括整体形成在车辆悬架上的外侧转动固定环和一内环，该内环具有一对中套环、一限定在所述对中套环内的前开口空腔以及一与所述前向空腔相通的轴向空腔；该电连接系统的特征在于包括连接到内环上并在轴向空腔和前向空腔内延伸的第一连接电缆、集成在所述车轮内的第二连接电缆、以及与所述对中套环相连以保证可选择性地断开该第一电缆与第二电缆之间的电接触的连接装置。
这种连接系统使得布置在车轮中的传感器可以由电源供电，从而这些传感器可以是有源的，并且可以向车辆传递大量信息。
下面参考附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例，其中-图1示出了一完整的轮毂轴承及车轮组件的剖面示意图，其中包括根据本发明的第一电连接系统的主要元件；-图2示出了第一连接元件的透视图；-图3示出了图2的第一连接元件的剖面图；-图4示出了第二连接元件的透视图；-图5示出了该前两个元件与第三连接元件组装到一起的透视图；-图6示出了图5的前视剖面图；-图7示出了根据本发明的第二电连接系统的透视示意图；-图8示出了图7连接系统的剖面图；-图9示出了根据本发明的第三连接系统的剖面图；-图10示出了根据图9所示系统的局部透视图；-图11示出了根据本发明的第四电连接系统实施例的透视示意图；-图12示出了图11所示系统具体细节的第一优选实施例，为了简明起见示出一部分剖面图同时省略了一部分视图；-图13示出了图8所示系统的第二优选实施例，为了简明起见示出一部分剖面图同时省略了一部分的视图。
具体实施例方式
图1示出了轮毂轴承组件1和车轮2的剖面示意图，其中带有根据本发明的电连接系统20的主要元件。
轮毂轴承组件1包括可绕轴线A旋转的内环3、用来安装车轮2的固定凸缘5、和一个在安装时给车轮2定心的对中套环6。内环3具有一轴向内空腔4。该空腔可以在将轮毂轴承组件安装到车轴的过程中环绕一短轴8(stub axle)，在此，车轴即驱动轴。对中套环6限定出空腔7，该空腔7朝着组件1上面对车轮2的一侧的外侧开口。
在图1所示的轮毂轴承组件1实施例中，内环3、固定凸缘5以及对中套环6被整体制成单一的铸件。
根据本发明的第一电连接系统20包括第一电连接元件21，其轴向装配到对中套环6的径向内壁上，转动对称的第二电连接元件22，其具有U形形状，且该U形的两个支臂轴向装配到第一电连接元件21的径向内壁上，并轴向延伸超出对中套环6，同时还保持在车轮2外表面所限定的空间内。该系统20还包括一第三电连接元件23。
图1还示意性地示出了一中心部分搁置在第二连接元件22的端部上的毂盖9，以及制动圆盘19，轴承的固定外环18和滚珠17。
下面参考附图2和3来描述第一连接元件21的实施例。所述元件21基本上是一个回转对称的管形元件210，其大小使其可以轴向装配到对中套环6的空腔7内。该元件21还具有两个延伸部213和214，其内有两根导线13和14。这些延伸部优选由硬质塑料制成以便于安装该元件，且两延伸部可穿过内环3的内腔4的径向内壁上的槽。端部215、216被电连接到轮毂轴承组件电传输装置(未示出)，该电传输装置被设计成与车辆进行接触。两个电触点211和212定位在元件21的管形部分210的径向内壁上。这些触点轴向错开，并且分别与导线13和14电连接。元件21主要由绝缘体218构成，还包括一环形加强件217。所述加强件可以由硬质塑料或者金属材料制成。
图4示出了系统20的第二电连接元件22的透视示意图。该元件是轴向剖面形状为U形的回转对称元件，具有管形部分226和平底225。其主要由绝缘材料构成且具有三个电触点，所述电触点的形式为布置在管形部分径向外壁上的三个环形电传导路径221、222、223。元件22被设计成可轴向装配到第一连接元件21的内侧。电传导路径221、222被轴向定位成当装配好时可以与所述元件21的触点211和212保持接触。元件22的环形触点的优点是不需要准确的装配方位角度。这样，组装更加简便。当然也可以按照其它方式来布置元件，并在元件21上定位环形触点，而让元件22轴向加长，这更容易在第二元件22上形成所述圆形路径。触点223也可以是圆形的，且轴向布置靠近元件22的底部而超过触点222。这样，触点222轴向定位在两触点221和223之间，且优选具有一明显较长的轴向宽度，从而在装配到元件21以及轮毂轴承组件内之后，触点222轴向延伸超过所述元件21。两触点221和223由导体224连接，该导体224相对于触点222是绝缘的。
图5和图6分别示出了系统20的两个元件21、22以及第三元件23的透视图和剖视图。元件23与元件22的外侧径向接触，位于元件21和对中套环6的轴向外侧。突出部233使得元件23可以连接到车轮2的耳轴(gudgeon)上，例如，通常用作车轮防盗装置的耳轴。
元件23为平行六面体，其壁面234形状与元件22的管形部分的弧度相符合，从而可以与其接触。该元件包括两个触点231和232，所述两个触点轴向错开从而可以分别与元件22的环形触点222和223相接触。所述触点231和232各与导线235和236电连接，这两根导线然后合并入车轮电传输装置的连接电缆237中。
系统20的三个元件21、22和23的优点在于其不会以任何方式改变或妨碍对轮毂的安装和对车轴的支撑，或者改变或妨碍车轴上的车轮。这三个元件不需要附加装置就可以按顺序地进行装配，并且易于拆卸。
图7和8示出了根据本发明的系统的第二实施例30。图7是透视示意图，图8是剖面图。这些示意图示出了功能类似于元件21的元件31，元件31安装在对中套环6的空腔7内。
元件31的不同点在于其基本为圆柱形，其两触点311和312布置在轴向外侧部分上。因而触点的方向是轴向的而非径向的。这里，触点的形式是圆形传导路径，但是其也可以是点形的触点。元件32则为圆盘形，其两触点321和322位于该圆盘底部的内壁上，与元件31的触点相对。在这种情况下两个元件的触点都是圆形路径形式的，但是元件之一可以具有点形触点，这不会影响两个元件的组装，仍然无须特定的方位角度。将两个元件组装到一起保证了触点之间的电气连接。该组装由螺栓33来保证的。导线335和336将元件32的触点321、322连接到电缆337，该电缆337连接到车轮电力传输装置上。另一方面，导线13、14连接到元件31的导电路径311和312上。
图9和10分别示出了根据本发明的第三种电连接系统40的剖面图和透视图。在该第三种系统中，具有元件41和电缆413，其中元件41通过例如粘结来固定到对中套环6的内壁上，电缆413沿着内环3的空腔4上形成的槽42延伸。该元件41是一连接器，例如一插头连接器，其轴向定向并包括两个触点411、412，参见图10。第二连接元件则是连接器41的插孔部分并装配到后者上。该第二元件通过形成电连接的电缆延伸到车轮电传输装置。
图11所示的实施例是类似于系统30和40的连接系统50，区别在于其包括沿轴线A布置的轴向连接件，该轴向连接件具有在空腔4内延伸的连接电缆51、和与轴线A同轴布置并电缆51的连接器52，从而构成了车轮2与电缆51自身之间的电连接。
从图12中可清楚地看出，电缆51包括一根或多根导线513，用于从车轮2向电缆51传输数据，以及一根或多根导线514，用于从电缆51向车轮2供电。在图示实施例中，电缆51由单根导线513和单根导线514组成，但其也可以具有多根导线513或514。
为了易于在连接车轮2电传输装置的电缆和连接器52之间形成连接，后者可以不考虑相对于轴线A的具体定角位置来进行连接，且具有两个插在对中套环6和车轮2之间的机械锁定元件55，从而也保证了对中套环6和车轮2自身之间的电连接。
另外，连接系统包括用导电材料制成的两个环56，环56连接导线513和514，并且朝着对中套环6的内侧径向延伸，还限定出了锁定元件55。两个环56中的每一个都可以与设在短轴58上的相应的导电通路57啮合，该短轴58整体形成在车轮2上，并可以相对轴线A同轴插入到对中套环6内。
最后，系统50具有一保持元件59，其装配到空腔7和连接器52内，以便使后者与外部隔绝并保护其不受大气影响。
在系统50的实施例中，虽然未在图中示出但可以容易地从上述描述中导出，导线513和514也可以相互同轴，在这种情况下，连接器52会具有连接两导线513、514之一的中心金属端子和布置在所述端子周围并连接两导线514、513中另外一根的金属罩。
此外，在这种情况下，锁定元件55直接形成在所述端子和罩上，并且具有和前面相同的功能。
图13所示的实施例是类似于系统30的系统60。该系统60包括两个元件61和62。元件61基本为管形或者圆柱形，并且设计成可装配到对中套环6的空腔7中。元件61还具有大于对中套环6的轴向深度的轴向深度。该元件6在其径向外表面上具有两个环形传导路径611和612。所述两路径轴向相互错开。元件62是圆柱形的，并被设计成装配到元件61的径向外壁与圆盘2的径向内壁之间。元件62也具有两圆环传导路径621和622，其被布置成在组装后与元件61的相应路径611和612相对。
导线613和614连接路径611和612，并且和前面一样穿过轴向空腔4。导线635和636将元件62的触点621、622到电缆637，电缆637连接到车轮电力传输装置。
在该实施例中，触点方向也是径向的。元件61和62中的任意一个的触点也可以是点形触点，这不会影响连接质量。两个元件的触点也可以都是点形触点，但在这种情况下，就需要将其以相对精确的方位角的进行布置，以保证良好质量的电连接。
连接系统60也可以包括轴向锁定元件63，轴向锁定元件63被设计成将元件61紧固在对中套环6的空腔7内。该元件63也可以固定元件62的位置，如图13所示。
本发明并非要限于上述说明以及示出的实施例，这些实施例应当被看作是车轮与轮毂轴承组件之间电连接系统的实例，其可以在形状、组件布置以及构造和组装细节上进行修改。
权利要求
1.用于在在车轮和轮毂轴承组件(1)之间的电连接的系统(20、30、40、50、60)，车轮(2)安装在该轮毂轴承组件(1)的外凸缘(5)上，且轮毂轴承组件(1)包括转动固定的外环(18)和具有对中套环(6)的内环(3)、限定在所述对中套环(6)内的前向开口的空腔(7)以及与该前向开口空腔(7)相通的轴向空腔(4)；所述连接系统(20、30、40、50、60)的特征在于，其包括连到内环(3)上并在轴向空腔(4)和前向空腔(7)内延伸的第一连接电缆(13、14、613、614)、集成在所述车轮(2)内的第二连接电缆(237、337、637)、以及连接装置(21、22、23、31、41、52、61、62)，所述连接装置(21、22、23、31、41、52、61、62)与所述对中套环(6)相连以保证可选择性地断开该第一电缆(13、14、613、614)与第二电缆(237、337、637)之间的电接触。
2.根据权利要求1所述的系统(20、30、40、50、60)，其特征在于，所述连接装置(21、22、31、41、52、61)至少部分固定在对中套环(6)的空腔(7)中。
3.根据权利要求1或2所述的系统(20、30、40、50、60)，其特征在于，所述连接装置(21、22、31、41、52、61)包括两个可以互相配合的元件(21、22、31、32、61、62)，各与第一或第二电缆中的一个电连接，且各包括一组触点(211、212、221、222、223、311、312)，所述触点被设计成当装配到一起时可在第一电缆和第二电缆之间形成连续的电连接。
4.根据权利要求3的所述系统(20、30、60)，其特征在于，所述第一元件(21、31、61)是与第一电缆(13、14)电连接的管形元件，其被设计成可轴向装配到所述对中套环(6)的空腔(7)中。
5.根据权利要求3或4所述的系统(20、30、60)，其特征在于，元件(22、31、32、61、62)之一具有一组环形传导路径形式的触点(221、222、223、311、312、322)。
6.根据权利要求5所述的系统(20、30、60)，其特征在于，该具有一组环形传导路径形式的触点的元件是第二元件(22、32、62)。
7.根据权利要求3至6中任意一项所述的系统(30)，其特征在于，所述第一组触点和第二组触点是轴向排列的。
8.根据权利要求7的系统(30)，其特征在于，所述第二元件(32)是与第二电缆电连接的盘形组件，其通过装置(33)组装到所述第一元件上。
9.根据权利要求3至6中任意一项所述的系统(20、60)，其特征在于，所述第一和第二组触点是径向排列的。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二元件(22)是与第二电缆电连接的管形组件，并被设计成可装配到所述第一元件(21)的径向内侧。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第二元件(22)是具有U形剖面形状的回转对称元件。
12.根据权利要求3至11中任意一项所述的系统，其特征在于，所述连接装置包括位于所述第二元件(22)和集成到车轮上的第二电缆(237)之间的第三电连接元件(23)，所述第三元件与车轮呈可拆卸连接。
13.根据权利要求9所述的系统(60)，其特征在于，所述第二元件(62)是与第二电缆电连接的管形组件，并被设计成可装配到所述第一元件(61)的径向外侧。
14.根据权利要求1至3中任意一项所述的系统(40、50)，其特征在于，所述连接装置由轴向连接元件(41、52)限定，该轴向连接元件可以选择性地断开连接，并且具有固定到轮毂轴承组件(1)上的第一部分和固定到车轮(2)上的第二部分。
15.根据权利要求14所述的系统(40)，其特征在于，其相应于对中套环(6)内壁布置，并且包括沿内环(3)的空腔(4)延伸的电缆(413)。
16.根据权利要求14所述的系统(40)，其特征在于，其沿着所述轴线(A)布置，并且包括沿内环(3)的空腔(4)延伸的电缆(51)。
17.根据权利要求16所述的系统(50)，其特征在于，该连接电缆包括至少一根用于数据传输的导线(513)(514)，和至少一根用于供电的导线(514)(513)。
18.根据权利要求17所述的系统(50)，其特征在于，其包括能够相对所述转动轴线(A)转动一定角度的连接器(52)，且其具有至少一个位于对中套环(6)和车轮(2)之间的机械锁定元件(55)。
19.根据权利要求16至18中任意一项所述的系统(50)，其特征在于，其包括与对中套环(6)相连的保持元件(59)，以使所述连接器(52)与外部隔绝并保护其不受天气影响。
全文摘要
本发明涉及一种装置(30)，用于在车轮(2)和轮毂轴承单元之间形成电连接，车轮安装在该轮毂轴承单元的外凸缘(5)上。该轮毂轴承单元包括一安装在车辆悬架上的外侧非转动环(18)和一内环(3)，内环(3)具有一对中套环(6)、一限定在所述对中套环内的前开口空腔(7)以及一与上述空腔(7)相通的轴向空腔(4)。该连接装置包括固定到内环上并在轴向空腔和前向空腔内延伸的第一连接电缆(13、14)、集成在车轮内的第二连接电缆(337)、以及与所述对中套环相连以保证可选择性地断开该第一电缆与第二电缆之间的电接触的连接装置。
文档编号B60C23/02GK1812892SQ200480017945
公开日2006年8月2日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年6月24日
发明者C·克里奥, S·德拉, S·法哈斯, B·贾伊, A·莫勒纳尔, R·蒙塔尼奥洛, S·皮洛内 申请人:米其林研究和技术股份有限公司, 米其林技术公司, Skf 工业股份公司