用于从轴承圈上拉拔传感器单元的工具和方法与流程

本发明涉及一种用于从轴承圈上拉拔传感器单元的工具和方法。

背景技术：

用于感测旋转部件角位置(angular position)的传感器单元(sensor unit)通常包括感应传感器(induction sensor)，例如，从US-B-5,309,094可知，该感应传感器包括用于产生磁场变化的编码器元件(encoder element)和基于所述的磁场变化来判断旋转部件角位置的传感元件(sensing element)。编码器元件通常是一个磁环，由若干磁铁沿磁环的圆周方向以磁极反向的方式(排列)形成。所述传感元件通常为转换器(transducer)，用于感测其附近磁场的强度。当传感器单元在电机附近使用时，存在于电机内的磁相互作用(magnetic interactions)能够产生传感元件感测得到的干扰磁场。这会引起传感错误，因为所述编码器元件产生的磁场变化不能被传感元件精确地检测得到。

文献EP 2682621B1公开了一种配有测量装置的轴承(instrumented bearing)，该轴承具有布设在金属屏蔽壳内的传感器单元。所述传感器单元设有卡扣部(snap portion)，该卡扣部被设置为能够与轴承外圈上的凹陷处结合，以便将传感器单元嵌配在所述外圈上。

当在传感器单元(诸如，电机编码器)安装在电动机中的同时传感器单元上出现故障时，电机转子必需拆卸以便更换传感器单元。这样涉及很高的维护成本，附带的质量问题以及系统长期不可用。

技术实现要素：

本发明寻求使嵌配在安装于轴上的轴承的故障传感器主体容易拆卸。

本发明提出一种用于拉拔装载在轴承第一圈的传感器主体的工具，其中传感器主体包括设置在其第一径向边缘上的结合部和与第一径向边缘相对的第二径向边缘，传感器主体被设计为在安装以后，其第二径向边缘与被设置为相对于第一圈旋转的一构件之间形成环形间隙。所述工具包括多个挂钩，被设置为插入所述间隙，抵达所述第二径向边缘的下方。

通过使用根据本发明的拉拔器工具，故障传感器主体可被快速且容易地更换，同时可避免对转子的拆卸。

在本发明的优选实施例中，传感器主体的第一径向边缘上的结合部包括多个夹子。

在优选实施例中，所述挂钩被设置为在被插入时，能够沿径向自第二径向边缘偏离转向，且在到达预定的轴向位置时，能够卡扣在所述第二径向边缘的下方。

优选地，所述预定的轴向位置被设定为，在工具主体的止动部沿轴向受阻于第一圈时，或者在此之前，挂钩到达的轴向位置。

本发明进一步提出，挂钩设有倾斜的轴向端面，倾斜的轴向端面被设置为当将工具插入间隙致使所述轴向端面接触到传感器主体时，能够使挂钩沿径向偏移转向。

可替换的，第二径向边缘可以是锥形或圆形。

在一个简单且节省成本的实施例中，挂钩由诸如塑料之类的柔性材料制成。

为了提高鲁棒性和寿命，发明人进一步提出：所述挂钩(36)的用于到达第二径向边缘(20)下方的端部设置有起加强作用的金属嵌入物。

可替换的，挂钩以铰接的方式安装在工具主体上，并且径向上装载有朝向第二径向边缘(20)的弹簧。

根据发明的另一方面，所述工具主体，包括：止动部，设计上用于沿轴向止动于轴承第一圈；定心部，所述定心部设计上用于使工具主体相对于所述构件定位居中，其中，所述构件被设置为相对第一圈旋转。由于止动部和定心部，所述工具不仅可以用于拉拔传感器主体，还可用于定心的方式来将新的传感器主体附着在由沿轴向止动限定的精确地限定的轴上。

本发明进一步提出，所述工具包括用于以手动方式从第二径向边缘释放挂钩的装置。该装置可形成为轴向向内推挂钩的按钮，或者为形成为与挂钩的倾斜面配合的环，使得环的轴向运动沿在期望的径向上同时使挂钩偏移。

在本发明的优选地实施例中，被设置为相对第一圈旋转的构件是轴，第一圈是轴承外圈。而另一种情况，传感器单元嵌配在内圈上，相较于传感器单元附着在外圈的情况，这种拉拔操作更加困难，因为传感器单元与轴之间的窄间隙通常为1至5毫米。

此外，轴承内圈优选地安装于所述轴。

本发明进一步提出提供一种工具，在相对于挂钩的一侧的轴向一侧设有连连接部，其中，连接部被设置为附接到轴承拉拔器。因此，轴承拉拔器可以与所述工具配合并提供拉拔传感器单元的附加功能。

对于传感器主体以及轴承的轴向止动与支撑结构，拉拔器对以下功能进行组合：用作拉拔的装置、拉拔移动的轴向导引、提供锚固装置(特别是挂钩)。

工具主体可以以一件、两件或多件的方式成型。

本发明另一方面涉及一种用于将嵌配在轴承第一圈的传感器主体拔出的方法，其中传感器主体包括设置在其第一径向边缘上的结合部和与第一径向边缘相对的第二径向边缘，所述传感器主体被设置为在安装以后，其第二径向边缘与相对于第一圈旋转的一构件之间形成环形间隙。

根据本发明，所述方法包括使用根据上述权利要求中任一项所述的工具，其中，所述挂钩能够插入间隙，直至与第二径向边缘结合，然后通过沿插入方向的反向拉拔所述的工具，来拔出所述传感器主体。

本发明的上述实施例以及权利要求和附图表明了本发明以特定组合的多个限定特征。本领域技术人员将能够容易地想到这些特征的进一步组合或子组合，以便使在权利要求中限定的本发明适应其特定需求。

附图说明

图1显示嵌配在轴承的第一圈的传感器主体；

图2是根据本发明的工具的立体视图；

图3是根据图2的工具的剖面图；

图4示出工具部分插入间隙内的构造；

图5示出工具完全插入间隙内的构造；

图6是本发明的第二实施例，其中挂钩由柔性材料制成并与工具主体形成一个整体；

图7示出了本发明的工具的第三实施例，其中挂钩的用于到达边缘的下方的端部设置有其加强作用的金属嵌入物；以及

图8a至图8c示出使用本发明的工具嵌配在新的传感器主体的方法。

具体实施方式

图1示出传感器主体10，其嵌配在形成为轴承外圈的第一圈12。传感器主体10包括设置在传感器主体10的第一径向边缘18a上的多个夹子(clip)14。夹子14是传感器主体10的盖部件38的轴向突出物。盖部件38是冲压后的金属薄片。夹子14与轴承外圈12上具有底切槽(undercut)的环形槽16或凹槽结合。传感器主体10上与第一径向边缘18相对的第二径向边缘20包括圆柱形内表面20a。如图1所示，当装有传感器主体10的轴承安装在电机或发电机的轴22上时，第二径向边缘20上的圆柱形内表面20a形成环形间隙，该间隙形成于第二径向边缘20与轴22之间。

轴承的外圈12嵌入电机壳体26内并通过合适的方式固定于在电机壳体26内。轴承的内圈28套在轴22上。

磁编码器圈30附着在轴承的内圈28，传感器主体10包括检测当轴22转动时由正通过磁编码器圈30的磁极产生的振荡磁场的霍尔单元(Hall cell)或其它磁传感器(未显示)。

图2是根据本发明的工具32的立体视图，图3是图2的剖面图。

工具32包括主体34和从主体34的下轴向面37的径向内边缘突出的多个挂钩36。挂钩36被设置为插入轴22与传感器主体10之间的间隙24，并且挂钩36足够长以到达传感器主体10的第二径向边缘20的下方，更具体的说，到达传感器主体10的盖部件38的圆柱形内表面20a的轴向下边缘。

可选地，工具32可以包括用于以手动方式将挂钩36从传感器主体10释放的装置，例如，如图3虚线内所示的径向孔内导引的杆。

图4示出工具32部分插入轴22与传感器主体10之间的间隙24的构造。传感器主体10的圆柱形内表面20a的上边缘是圆形的，使得插入挂钩36的同时挂钩36沿径向自第二径向边缘20偏离转向。在可替换的实施例中，挂钩36可以设有倾斜的轴向端面，该倾斜的轴向端面被设置为当在工具插入间隙24致使轴向端面接触到传感器主体10时，能够使挂钩36沿径向偏离转向。

工具主体34的径向内表面精确地套在轴22上，因此充当定心部，该定心部设置为使工具主体34相对轴居中。

图5示出工具32完全插入轴22与传感器主体10之间的间隙24，使得挂钩36卡扣在所述第二径向边缘20下方。同时，形成为一组突出支撑结构40的工具主体34的止动部沿轴向受阻于第一圈12。

工具主体34包括在轴向上与止动部40相对(即，在图4和图5的上表面)的连接部(attachment portion)42，其中，连接部42具有设置为附接到轴承拉拔器(bearing extractor，未显示)的底切槽。带底切槽的凹槽的尺寸符合标准轴承的尺寸，从而能够使用标准轴承拉拔器。

由于连接部42，根据本发明的工具能够与任何现有的轴承拉拔器组合。这种工具在不损坏轴承和脉冲圈(impulse ring)30的情况下移除传感器主体10。拉拔力低于100牛(N)，从而所述拉拔力可通过轴承球组来施加。

在图4和图5所示的实施例中，挂钩36以铰接的方式安装在工具主体34上并且在径向上装载有朝向第二径向边缘20的弹簧。

图6是根据本发明的工具32的第二实施例，其中挂钩36由柔性材料制成并与工具主体34形成一个整体。

图7示出了本发明的第三实施例，其中，挂钩的到达第二径向边缘20下方的端部36设置有加强作用的金属嵌入物。

当故障传感器主体10被移除时，新的传感器主体可以被嵌配。嵌配新的传感器主体所需的力在500牛与1000牛之间。因此，这个力不能通过轴承球组来施加。这个力必须来自电机凸缘，或者可以以手动方式施加这个力。

在图8a至图8b中显示了使用根据本发明的工具来嵌配新的传感器主体的方法。传感器主体10位于工具32的内径中心(参看图8a)。然后工具32位于转子轴22的中心(图8b)。工具32设有作为止动部40的五个扇形支撑结构，以提供传感器主体10的准确轴向位置(图8c)。随后，工具32通过使挂钩36沿径向偏离转向的合适机制而被释放。

图4和图5依次说明拔出嵌配在轴承外圈12的上述传感器主体的方法。

该方法包括使用上述工具32，其中，挂钩36插入间隙24中，直至挂钩与第二径向边缘20结合，然后通过沿与插入方向相反的方向拉拔工具32来拉出传感器主体。