[发明专利]集成有传感器系统的轴承组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年5月10日提交的申请号为60/679,515、名称为“集成有传感器系统的轴承组件”的美国临时申请的优先权，该申请通过引用包含于本文。

技术领域

本发明总体上涉及传感器系统，尤其涉及集成到轴承组件中用于测量例如扭矩、弯矩、应变、旋转、振动和温度等轴的力和状态的传感器系统。

背景技术

一直以来在旋转轴中测量轴的扭矩、弯矩和应变是困难且昂贵的。在许多产业中，对轴扭矩的认识对装置系统的性能是很重要的。例如，在汽车工业中，对轴扭矩的认识对动力控制和车辆动态控制系统是很重要的。

通常，通过感测由扭力引起的实际轴变形、或者通过检测变形的效果来测量轴扭矩。在扭矩作用下，轴的表面经受剪切应变。通常，应变计安装在轴上以测量由剪切应变引起的轴变形，该变形对应于轴上的扭矩。

例如金属箔型、压阻型、电容型和磁致弹性型应变传感器等多种不同类型的应变计被用来测量扭矩。早期的扭矩传感器包括配合有应变计的机械结构。但是，它们的高成本阻止它们获得增加的工业认可。尽管更多最新研制的技术已为扭矩测量提供了相对于早期扭矩传感器具有不少改进的装置，但仍然需要成本低、可靠并且准确的扭矩测量技术。

附图说明

在形成说明书一部分的附图中：

图1是本发明第一实施方式的横截面视图，轴以虚线示出。

图2是本发明第二实施方式的横截面视图，轴以虚线示出。

图3是本发明第三实施方式的横截面视图，轴以虚线示出。

图4A是端视图，示出了应变传感器元件沿轴的取向。

图4B是图4A的X-Z平面的平面图，示出了应变传感器元件沿轴的取向。

图4C是图4A的Y-Z平面的平面图，示出了应变传感器元件沿轴的取向。

图4D是轴的外表面的展开图，示出了应变传感器的取向。

在附图的各图中，对应的附图标记表示对应的零件。

具体实施方式

以下的详细描述通过示例的方式而不是限制的方式说明本发明。本说明书无疑使得本领域的技术人员能够制造和使用本发明，本说明书描述了本发明的多个实施方式、修改、变体、替代方式和使用，包括了目前被认为是实现本发明的最佳模式。

参考附图，图1示出本发明的第一实施方式1。第一实施方式1包括产品轴承组件A，其提供绕轴线X的旋转。轴承组件A类似于美国专利No.6,460,423中描述的轴承组件，该专利在此通过引用包含于本文。尽管轴承组件A设计成将机动车的车轮耦联到车辆的悬挂系统，但其也可用于其它应用，例如动力传输应用。本领域的技术人员将认识到也可以使用其它合适的轴承组件，例如滚珠轴承、球面轴承、滚柱轴承等。

轴承组件A包括：壳体2；轮毂4；呈锥体形式的内环6；和呈锥形辊子形式的滚动元件8，所述滚动元件8位于壳体2内、并围绕轮毂4和内环6定位以便于轮毂4和内环6绕轴线X以最小的摩擦旋转。尽管本实施方式的辊子元件示出为锥形辊子8，但也可以使用其它合适的滚动元件，例如滚珠轴承。

壳体2构成外轴承部件，而轮毂4和内环6一起形成内轴承部件。辊子8以不同取向的两排定位在壳体2以及轮毂4与内环6之间，使得辊子8将轮毂4和内环6径向地和轴向地限制在壳体2中，但不会明显地妨碍旋转。另外，轴承组件A具有用于分开两排辊子8的保持架10。最后，组件A在壳体2的外侧端具有密封件12并且在内侧端具有另一密封件14，每个密封件用于将润滑剂保持在壳体2的内部和该内部的辊子8之间并且防止污染物进入其中。当组件A安装在机动车上时，壳体2螺接到例如转向节的悬挂系统部件(未图示)上，同时制动盘和车轮附连到轮毂4上。因此，轴承组件A将车轮耦联到悬挂系统部件。

壳体2优选地由具有足够碳的轴承级钢形成，以通过感应加热接受表面硬化。壳体2具有朝向轴线X向内的锥形滚道16和18以及离开轴线X向外突出的大致为三角形或矩形的凸缘20。两个滚道16和18朝着夹在它们之间的表面22向下渐缩。滚道16朝向壳体2的外侧端开口，并且在此壳体2具有密封件安装表面24。另一滚道18开口到端孔26内，端孔26依次从壳体2的内侧端向外开口。凸缘20具有：端面28，该端面28被加工成垂直于轴线X；和螺纹孔30，其用于容纳将壳体2固定到悬挂系统部件的螺栓，凸缘20的端面28抵靠悬挂系统部件。