[發明專利]載荷感測軸承

無效

• 申請號: 200680014291.3
• 申請日: 2006-04-27
• 公開（公告）號: CN101166912A
• 公開（公告）日: 2008-04-23
• 發明（設計）人: 馬克·A·約基
• 申請（專利權）人: 蒂姆肯公司
• 主分類號: F16C19/38
• 分類號: F16C19/38;F16C19/52;G01L5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 王艷江;段斌

相關申請的交叉引用

本申請與2005年4月29日提交的美國臨時專利申請第60/676，414號相關并要求該臨時專利申請的優先權，在此通過引用將該臨時專利申請納入本申請。

技術領域

本發明總體涉及用于測量軸承載荷力的傳感器，特別涉及適用于車輪軸承應用的軸承載荷傳感器構造。

背景技術

測量實時車輪力和載荷的能力提高了管理車輛制動和驅動系統的能力，特別是提高了在各種駕駛條件下消除不利車輛響應的能力。例如，與車輛相關的偏航傳感器可以用來比較車輛實際轉向量與駕駛員的轉向輸入。如果測得的轉向量不對應于駕駛員的轉向輸入，可以啟用車輛穩定或控制系統，以選擇性地將扭矩重新引導至不同的車輪，或者選擇性地將制動力施加至單個車輪，以獲得所需的車輛轉向。

對于各車輪的力和載荷-例如瞬態摩擦系數和滑動速度-進行測量，可以向車輛控制系統提供使用有用的信息。然而能夠對車輛各車輪處的瞬態摩擦系數和滑動速度進行測量的系統對于大多數車輛應用來說價格都貴得讓人望而卻步。

因此，向諸如軸承之類在車輪組件中的集成部件提供能夠測量車輪組件上的力和載荷-例如測量瞬態摩擦系數和滑動速度-的適合傳感器是有利的。如果配置有傳感器的所述集成部件適于低成本地批量生產而使得集成部件能夠容易地結合到各種車輛應用中，這會更有利。

發明內容

簡要地說，本發明提供一種滾子軸承組件，例如在支撐車輪組件時使用的滾子軸承組件，所述滾子軸承組件包括設置在內支撐圈和外支撐圈之間的一組滾子。所述一組滾子由環狀肋環保持在所述內支撐圈和外支撐圈之間，所述肋環構造成將從滾子接收的載荷和力傳遞至設置在所述環狀肋環和圍封所述滾子軸承組件的外殼之間的一個或多個傳感器。來自傳感器的響應輸出信號表示由滾子施加的力和載荷，并且可以傳送至外部系統以提供滾子軸承組件工作狀況的表征。

在本發明的另一實施方式中，所述傳感器是壓縮載荷傳感器，并且成環狀結構地等間距設置。每個壓縮載荷傳感器設置成與肋環上的相關凸起接觸，從而由所述一組滾子施加在肋環上的載荷和力直接傳遞至所述壓縮載荷傳感器。

在本發明的另一實施方式中，所述傳感器是應變儀，并且繞著限位在所述肋環和外殼之間的撓性支撐元件以成環狀結構地等間距設置。所述撓性元件在所述外殼上的多個凸起部位處被支撐以防發生軸向運動，所述凸起部位與肋環上的第二多個凸起部位偏置開，第二多個凸起部位接觸撓性元件的反面。從所述一組滾動元件傳遞至肋環的載荷和力又通過所述多個凸起接觸部位傳遞至撓性元件，并最終傳遞至外殼。由所述凸起部位施加在撓性元件上的載荷和力在撓性元件中產生響應性的應變力，所述應變力由所述應變儀記錄。來自所述應變儀的響應性輸出信號表示由所述滾子施加的力和載荷，并且可以傳送至外部系統，以提供所述滾子軸承組件工作狀態的表征。

在本發明的變型中，傳感器是壓力傳感器，并且在所述肋環和外殼之間的環形區域內以環狀結構等間距地設置，所述環形區域被填充相對不可壓縮的材料。從所述一組滾動元件傳遞至肋環的載荷和力又通過所述相對不可壓縮的材料傳遞，并最終傳遞至外殼。施加在所述相對不可壓縮的材料上的載荷和力由所述壓力傳感器記錄。來自所述壓力傳感器的響應性輸出信號表示由所述滾子施加的力和載荷，并且可以傳送至外部系統，以提供所述滾子軸承組件工作狀態的表征。

通過結合附圖閱讀下面的說明，本發明的前述特征和優點以及其當前的優選實施方式將更加清楚。

附圖說明

在形成本說明一部分的附圖中：

圖1是配置有壓縮傳感器的本發明滾子軸承組件的局部截面圖；

圖2是本發明環狀電路板的立體圖，該電路板具有等距離間隔開的間隙，在間隙上面固定有載荷傳感器；

圖3是配置有應變傳感器的本發明另一滾子軸承組件的局部截面圖；

圖4是在圖3中示出的實施方式中的外殼、撓性元件和肋環的簡化分解立體圖，示出在三者之間傳遞的載荷和力；

圖5是圖3中撓性元件的立體圖，示出所述應變傳感器和柔性電路的布置；以及

圖6是配置有壓力傳感器的本發明另一滾子軸承組件的局部截面圖。

相應的附圖標記在所述附圖中從頭到尾都表示相應的部件。可以理解所述附圖用于圖示本發明的概念，因而未按照比例制作。

具體實施方式

下面的詳細描述以示例而非限制的方式說明本發明。所述描述使得本領域的普通技術人員能夠制造和利用本發明，并且描述了本發明的多個實施方式、修改方案、變型、另一方案和使用，其中包括當前認為的實施本發明的最佳實施方式。