复合材料标记波的制作方法

以下文献，即于2014年8月1日提交的美国临时专利申请No.62/032,127通过参引并入本文，如同完全阐述。

技术领域

本发明涉及一种用于检测支承轴或轴承环的扭矩和角速度的轴承装置。

背景技术：

包括用于检测轴承位置的传感器的轴承装置是已知的。用于轴承装置的已知位置传感器通常需要感应传感器和由铁质材料构成的包括波状表面的标记环(marking ring)。感应传感器基于波状表面至感应传感器的接近距离来检测连接至标记环的轴或轴承环的旋转角位置。由于沿着标记环的波状表面的突部和凹部，因此标记环会聚集碎屑或污染物，从而导致铁质标记环与感应传感器之间的磁通干扰以及不正确的位置读取。将期望提供一种用以防止标记环聚集碎屑和污染物的简单方法。

技术实现要素：

提供了一种用于轴承装置的具有防止碎屑和污染物粘附至标记环的简单构型的位置传感器。位置传感器包括至少一个轴或轴承环、感应传感器、和连接至至少一个轴或轴承环的复合标记环。复合标记环与感应传感器间隔开并对准，以及复合标记环包括具有面向感应传感器的波状表面的铁质材料环，波状表面具有多个突部和位于多个突部之间的凹部。感应传感器基于波状表面至感应传感器的接近距离来检测至少一个轴或轴承环的旋转角位置。铁质材料环的波状表面上至少设置有由填充材料形成的外层。填充材料包括非铁质材料，并且外层在复合标记环与感应传感器之间提供恒定的预定间距。

还提供了一种对轴承装置的至少一个轴或轴承环的旋转角位置进行检测的方法。该方法包括提供至少一个轴或轴承环、感应传感器和连接至至少一个轴或轴承环的复合标记环，该复合标记环与感应传感器间隔开并对准。复合标记环包括具有面向感应传感器的波状表面的铁质材料环，波状表面具有多个突部和位于多个突部之间的凹部。铁质材料环的波状表面上至少设置有由填充材料形成的外层。填充材料包括非铁质材料并且在复合标记环与感应传感器之间提供恒定的预定间距。该方法包括基于波状表面至感应传感器的接近距离来检测至少一个轴或轴承环的旋转角位置。

附图说明

当结合示出了本发明的优选实施方式的附图阅读时，将更好地理解前述发明内容和以下详细描述。在附图中：

图1A示出了根据第一实施方式的位置传感器的前视平面图。

图1B是沿着图1A中的线1B-1B的截面图。

图2A示出了根据第二实施方式的位置传感器的俯视图。

图2B示出了图2A的位置传感器的前视平面图。

图2C是沿图2B中的线2C-2C的截面图。

图3A示出了根据第三实施方式的位置传感器的前视平面图。

图3B是沿图3A中的线3B-3B的截面图。

图4A示出了根据第四实施方式的位置传感器的俯视图。

图4B示出了图4A的位置传感器的前视平面图。

图4C是沿着图4B中的线4C-4C的侧视截面图。

图5示出了根据第五实施方式的位置传感器的截面图。

具体实施方式

以下描述中使用的某些术语仅仅是为了方便，而不是限制。词语“前”、“后”、“上”和“下”表示参照的附图中的方向。词语“向内”和“向外”指的是朝向和远离附图中所引用的部件的方向。“轴向地”指的是沿着轴的轴线的方向。对被作为“a、b或c中的至少一个”(其中，a、b和c表示被列出的项目)援引的项目列表的引用意指项目a、b或c中的任何单个项目，或者a、b或c的组合。术语包括以上特别指出的词语、这些词语的派生词语和类似含义的词语。

图1A和图1B示出了根据第一实施方式的用于轴承装置的位置传感器1a。位置传感器1a包括至少一个轴或轴承环2a(以假想线示出)、感应传感器4a和连接至至少一个轴或轴承环2a的复合标记环6a。至少一个轴或轴承环2a在图1A和图1B中被示出为轴，然而，本领域技术人员认识到，也可以使用轴承环。复合标记环6a与感应传感器4a间隔开并且对准。复合标记环6a包括具有面向感应传感器4a的波状表面10a的铁质材料环8a，其中，波状表面10a具有多个突部12a和位于多个突部12a之间的凹部14a。在一个实施方式中，铁质材料环8a由钢形成。感应传感器4a基于波状表面10a至感应传感器4a的接近距离来检测至少一个轴或轴承环2a的旋转角位置。铁质材料环8a的波状表面10a上至少设置有由填充材料18a形成的外层16a。填充材料18a包括非铁质材料(non-ferrous material)，并且外层16a在复合标记环6a与感应传感器4a之间提供恒定的预定间距。在一个实施方式中，填充材料18a由聚合材料组成。在另一实施方式中，填充材料18a可以由陶瓷或铝组成。在一个实施方式中，铁质材料环8a和外层16a模制在一起。在另一实施方式中，铁质材料环8a和外层16a铸造在一起。本领域技术人员认识到，可以使用诸如烘烤或烧结之类的各种紧固方法以将铁质材料环8a与外层16a附接。

外层16a提供了复合标记环6a的恒定外径并且防止任何碎屑或污染物变得滞留在波状表面10a中和/或粘附至波状表面10a，这可能会导致由于对铁质材料环8a与感应传感器4a之间的磁通量进行干扰而造成的不精确的读取。如图1A和图1B中所示，波状表面10a形成在铁质材料环8a的径向外表面20a上，并且外层16a形成复合标记环6a的恒定外径。

在图2A至图2C中所示的另一实施方式中，波状表面10b形成在铁质材料环8b的轴向端面22b上，并且外层16b形成复合标记环6b的平坦的轴向端面24b。除了感应传感器4b与填充材料18b、复合标记环6b和外层16b轴向间隔开之外，这种装置在功能上与图1A和图1B中所示的装置相同。

在图3A和图3B中所示的另一实施方式中，提供了在径向外表面上具有填充材料18c的铁质材料环8c。外层16c与感应传感器4c之间设置有密封件26c。密封件26c用作额外的保护以防止任何碎屑或污染物进入感应传感器4c与外层16c之间的空间。密封件26c可以由聚合材料或能够在感应传感器4c的表面与外层16c之间提供刚性密封的任何其它材料形成。

图4A至图4C中所示的实施方式除了该实施方式包括密封件26d之外与图2A至图2C中所示的实施方式相同。除了元件附图标记以“d”标识之外，剩余的元件附图标记是相同的。例如，铁质材料环8d对应于第二实施方式的环8b。密封件26d防止任何碎屑或污染物进入感应传感器4d与复合标记环6d的平坦的轴向端面24d之间的空间。

除了填充材料的位置与铁质环的位置被变换之外，图5中所示的实施方式类似于图1B。在图5中，填充材料18e设置在至少一个轴或轴承环2e上，并且铁质环8e设置在填充材料18e的径向外表面上。本领域技术人员认识到，图2A至图2C中所示的填充材料和铁质环的设置也可以被变换。

还提供了一种对轴承装置1a至1e的至少一个轴或轴承环2a至2e的旋转角位置进行检测的方法。该方法包括提供至少一个轴或轴承环2a至2e、感应传感器4a至4e和连接至至少一个轴或轴承环2a至2e并且与感应传感器4a至4e间隔开及对准的复合标记环6a至6e。复合标记环6a至6e包括具有面向感应传感器4a至4e的波状表面10a至10e的铁质材料环8a至8e，其中，波状表面10a至10e具有多个突部12a至12e和位于多个突部12a至12e之间的凹部14a至14e。铁质材料环8a至8e的波状表面10a至10e上至少设置有由填充材料18a至18e形成的外层16a至16e。填充材料18a至18e包括非铁质材料并且在复合标记环6a至6e与感应传感器4a至4e之间提供恒定的预定间距。该方法包括基于波状表面10a至10e至感应传感器4a至4e的接近距离来检测至少一个轴或轴承环2a至2e的旋转角位置。

本领域技术人员将认识到，可以使用磁性和非磁性材料来代替上述的铁质材料和非铁质材料。只要能够由以上所讨论的传感器4a至4e检测到标记环6a至6e、环8a至8e和填充部件18a至18e的材料特性中的对比度，就还可以使用铁质材料和磁性材料的组合。

已经如此详细地描述了目前的优选实施方式，本领域技术人员应当理解且将明显的是，在不改变优选实施方式中所体现的发明构思和原理的情况下，可以进行许多物理变化，在本发明的详细描述中例示了许多物理变化中的仅几个物理变化。还应当理解的是，仅结合优选实施方式的一部分的多个实施方式是可以的，相对于那些部分，这些实施方式不改变那些部分中所体现的发明构思和原理。因此，本实施方式和可选构型在所有方面都被考虑为是示例性的和/或说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求指出而不是前述描述指出，并且落在所述权利要求的等效的意义和范围内的该实施方式的所有替代实施方式和对该实施方式的改变因此被包含在该实施方式中。