[发明专利]使用磁性传感器装置的编码器设备和包括该设备的轴承单元

说明书

技术领域

本发明涉及包括作为金属环形成的磁性或铁磁性发音轮或脉冲轮的编码器设备，该设备配置为在磁性传感器中产生振荡信号。所述传感器的频率与环的旋转速度成比例。这种类型的编码器设备在比如汽车技术和轨道车辆的很多应用领域中被用作旋转速度传感器。

背景技术

用于比如机车或多机组的轨道车辆的旋转速度传感器被用来可靠和精密地测定轴的轮的旋转速度。这尤其适用于牵引力控制，也适用于车轮打滑保护。旋转传感器还被用于配准、火车控制、门控制等。多旋转速度传感器组可以在车辆的各种部件中找到。用于牵引力控制的旋转速度传感器尤其被用在轨道车辆所遇到的极端苛刻的运行条件中。

已经证实，具有磁性传感器的扫描铁磁测量尺度的原理是稳健的并且通常不会失败，即使封口已经失效并且脉冲发生器被刹车灰尘层或其他污垢覆盖。

用作这种类型的编码器设备的发音轮通常由具有DIN-867齿设计的不锈钢加工而成并且因此相当昂贵。通过使发音轮与用于将铁轨轴承的内环夹紧到到轴上的端盖结合成一体，一些节省成本的潜在可能已经被实现，例如根据http://evolution.skf.com/zino.aspx?articleID=15221描述的在用于轴箱前盖的SKF Axletronic测距仪中。具有金属齿环的进一步的轴承组件被公开，例如在US 4,069,435中。

发明内容

本发明针对简化在传感器装置中的编码器脉冲轮的制造、维护和交换的问题，减少它的成本以及简化了它对于不同传感器设计的适配。

这个目标用根据权利要求1所述的编码器设备、轴承单元和包括该编码器设备的轴箱来实现。本发明的另一个方面涉及用于制造编码器设备的方法。

根据本发明的基本方面，用在磁性传感器装置中的编码器设备包括在铁磁材料中具有一组间隙的的金属环。优选地，所述间隙均匀地分布在金属环的圆周上，并且所述间隙与布置在成对的相邻间隙之间的金属环的铁磁部分一起在金属环旋转时在附近的磁性传感器中产生振荡磁性感应。被提出的是，金属环由扁平且条状的金属片材料制成，其端部连接以形成环。所要求的形状能简单地由金属片冲压出来然后被弯曲以及闭合成环状从而形成环或轮，而不是从固体金属工件机加工该编码器轮。这不仅节省成本，而且简化了金属环的替换和维护，并且间隙的样式和间隔可以以简单的方式适应于传感器设计。

在优选实施方式中，具有间隙的预制金属带可以用来形成编码器设备的金属环。

在本发明的优选实施方式中，编码器设备还包括在金属环的连接部分中用于连接条状金属片材料的端部的装置。该装置，举例来说，可以是螺钉或比如狭缝的夹紧装置，或者是其它连接装置，例如焊接点或类似物。

所述条状金属片材料的端部既可以在连接部分中互相重叠且同时固定到金属片条所缠绕的支撑环上，也可以代替的是在金属环的连接部分中被径向向内弯曲并且通过夹紧狭缝夹紧。

另外有可能的是，所述条的长度大致上与支撑环的周长相同，从而使得所述条的端部彼此邻接且/或具有微小狭缝地面向彼此，该狭缝足够小到不会本质地扰乱围绕金属环的圆周的间隙的均匀分布。应注意到的是，在这个连接中间隙围绕金属环的圆周的分布是优选均匀的。然而，能实现旋转位置的绝对检测的其他类型的分布在理论上也是可能的。

此外，当金属环包括用于将金属环螺栓连接到支撑环上的孔的时候，可以实现金属环在支撑环上的可靠安装。

本发明的另一方面涉及包括具有大致上圆柱形外表面的支撑环的编码器设备，其中形成金属环的条状金属材料缠绕支撑环的外表面并且固定在上面。因为支撑环，薄金属片材料可以被用于编码器/发音/脉冲轮，它们的环形形状通过支撑环被稳定。

当间隙由这个条冲压出来时，能够实现金属片材料的条或带的节省成本的生产。

特别地为了重载应用，当间隙具有大致上矩形形状且被铁磁材料围绕时是优选的。尤其是与可替代实施方式相比，间隙的金属边保护间隙不被磨损并且使布置在间隙之间的金属部分稳定，所述可替代实施方式中间隙在一个侧面上是开放的并且被限定在从条的侧面带突出的两个突出部之间从而形成梳子状的结构。

本发明的另一方面涉及具有相对于彼此旋转的内环和外环的轴承单元，以及布置在设置有间隙的金属环的一部分附近的磁性传感器，以测量通过金属环旋转引起的振荡磁性感应。金属环连接到第一个环并且磁性传感器连接到第二个环，其中第二个环优选地为所述应用的非旋转环，其简化读出器（readout）。