[发明专利]具有滚动轴承的轴装置

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，更确切地说涉及通过轴传递机械运 动的领域，该轴通常支承在滚动轴承中。

背景技术

相应的轴和轴承存在于多种多样的制模中，尤其在传动装置 中，然而也存在于简单的马达驱动装置和发电机中。

通常对于机械的操作来说重要的是，当前通过驱动轴传递哪个 扭矩。这例如对于控制功率、限制机械载荷、减小磨损以及降低损 坏的危险来说是非常有意义的。

为此目的，已经由现有技术公开了扭转传感器，该扭转传感器 以不同的技术为基础。

由DE 69834528P2公开了一种磁致伸缩扭矩传感器，其中将 尤其由基于稀土、铁或类似合金的复合材料制成的磁致伸缩环套装 到轴上或者插入轴中。在无扭矩的状态下，沿着方位环绕的磁场充 满在该环内部，该磁场通过置入扭矩而受到干扰，从而出现所引起 的轴向的磁场作为扭矩的指示。

DE 102005006769A1示出了通常作为磁致伸缩的逆转的所谓 的Villary效应，借助于Villary效应通过变形，例如由于轴的逆转 而产生轴的磁作用。作为示出Villary效应的材料，提出了铁、铜、 镍或这些金属的合金。

由DE 102205010338A1公开了一种力传感器装置，其具有磁 致伸缩的电阻传感器，其中设置了由磁性的层形成的不均匀的层效 果，磁致伸缩作用施加到该层上。随后，在整个装置中测量电阻作 为变形的尺度。

由日本专利文件2001033322A公开了一种滚动轴承，在该滚 动轴承的内环上设置了磁致伸缩的元件，其中在轴承的外环的内侧 上设置了磁传感器。扭矩作用到轴承内环中的元件上，并且由此引 起磁性关系的变化。

由EP 1046893B1在原则上公开了一种用于扭矩测量的磁致伸 缩效应的应用以及将磁致伸缩的环元件固定在轴上用于传递扭矩 并且利用该效应。然而在该文件中没有描述结构与滚动轴承的构造 的直接关系，扭转传感器集成到该滚动轴承中。为了测量磁场，描 述了一种专门的传感器，借助于该传感器非常频繁地测量探测器沿 着不同的磁化方向的饱和磁化量，由此根据磁致伸缩的元件可以精 确地测量磁场。

发明内容

从该背景技术出发，本发明的目的是，为具有可旋转的轴的轴 装置尽可能节省空间地并且在结构上特别简单地实现扭转测量，其 中该轴支承在具有滚动体和外环的滚动轴承中。

该目的根据本发明根据权利要求1所述特征通过一种扭转传感 器得到实现，该扭转传感器具有与轴牢固连接的永磁环以及至少一 个固定在与外环固定地连接的传感器载体上的磁场传感器。

原则上公开了一种在利用磁致伸缩的效应的情况下位于轴上 的扭转传感器的结构。根据本发明，该效应以最佳的方式和节省空 间的方法集成到旋转轴承中。由此，不需要用于传感器的单独的支 架，并且该传感器可以与旋转轴承的部分一起制造并且装配。在此， 可以控制该轴承的随后处于扭转传感器附近的其它部分并且在制 造中已经进行检验，从而不希望的磁性效应不会影响测量精度。

可以有利地通过以下方法设计本发明，即传感器载体环形地围 绕轴，并且一个或者多个磁场传感器承载在传感器载体的内侧上。

由此，传感器载体可以向外机械地屏蔽一个或者多个磁场传感 器，并且防止从外面受到不希望的影响。传感器就可以直接在传感 器载体的内侧上对置于相应的永磁环。

当传感器载体在轴的轴向方向中形成了外环的延续部分时，该 结构就变得特别简单。例如可以将外环简单地沿轴向延长，从而在 第一区域中形成了用于滚动体的滚道，并且在轴向对置于第一区域 的第二区域中形成了传感器载体。

在此，磁场传感器可以在内部要么通过粘接固定在传感器载体 上要么也可以置入凹处中。重要的是，要如此选择传感器载体的材 料，从而不会与磁场传感器形成磁性的相互作用。为此目的，该传 感器载体可以由屏蔽磁性的材料制成。

传感器载体也可以借助于圆柱形的套与外环连接。

在这种情况下，传感器载体例如可以借助于套进行套装、与外 环钎焊或者熔焊。

这种传感器载体也可以由可插到外环上的套形成。

借助于提到的结构可以在任何时候有利地用外环承载传感器 载体并且由此不需要其它用于传感器载体的承载结构。

在构造永磁磁致伸缩的环时，重要的是该环参与轴的扭转。为 此目的，可以有利地将永磁环在传感器载体的区域中固定在轴的罩 面上。