用于制造传感器轴承单元的方法
阅读说明：本技术 用于制造传感器轴承单元的方法 (Method for producing a sensor bearing unit ) 是由 埃里克·罗伯特 本尼迪克特·托马斯 于 2021-05-20 设计创作，主要内容包括：本方法涉及制造传感器轴承单元,所述传感器轴承单元包括：轴承(12),包括能够相对于彼此同心旋转的第一圈(16)和第二圈(12)；以及脉冲环(14),设置有固定到所述第一圈的靶保持件(30)和安装在所述靶保持件上的磁性靶(32)。所述方法包括以下步骤：-a)将所述靶保持件(30)固定到所述第一圈(16),以及-b)在将所述靶保持件(30)固定到所述第一圈(16)的步骤之后,对所述磁性靶(32)的磁性材料进行磁化。(The method relates to manufacturing a sensor-bearing unit comprising: a bearing (12) comprising a first ring (16) and a second ring (12) concentrically rotatable relative to each other; and a pulsing ring (14) provided with a target holder (30) fixed to the first ring and a magnetic target (32) mounted on the target holder. The method comprises the following steps: -a) fixing the target holder (30) to the first ring (16), and-b) magnetizing the magnetic material of the magnetic target (32) after the step of fixing the target holder (30) to the first ring (16).)
技术领域
本发明涉及一种用于制造传感器轴承单元的方法。
更精确地，本发明涉及一种用于制造包括轴承和脉冲磁性环的传感器轴承单元的方法。
背景技术
现今，传感器轴承单元常用于广泛的技术领域，例如用于汽车工业和航空业。这些单元提供高质量的信号和传输(/传动)(transmissions)，同时允许集成在更加简单和更加紧凑的设备中。
这种传感器轴承单元通常包括轴承、脉冲环和面对脉冲环的检测部件。例如，脉冲环设置有固定到轴承的内圈的靶保持件以及在轴承的外圈之外的固定到靶保持件的磁性靶。
磁性靶包括交替的南极和北极，其数目取决于轴承尺寸、检测精度和特定应用。检测部件可以固定到轴承的外圈或固定的壳体。
磁性靶附接到靶保持件的外筒状部分(outer tubular portion)。靶保持件还设置有内筒状部分，该内筒状部分固定在形成在内圈的孔中的槽中。
通常，内圈的该槽是软车削的(soft turned)，然后内圈被应用热处理。然后，通过磁化产生磁性靶的磁极。之后，设置有脉冲环的靶保持件被固定到内圈的槽中。
通过这种操作顺序，槽与内圈的孔直径会出现较大的同心度缺陷。该缺陷导致在将脉冲环与内圈组装过程期间磁性靶的总节距偏差劣化。
总节距偏差称为TPD(total pitch deviation)，是用于表征磁性环(/磁化环)(magnetic ring)的参数。它通过测量针对每个环形磁极的单个节距偏差来评估磁性环的位置的累积误差。
针对具有磁极的磁性环的TPD的确定类似于ABS应用中针对齿轮或机械编码器的TPD的确定。
间隔(interval)定义为相同极性的两个最接近的极(pole)之间的角距离。通过以下公式描述计算TPD的通用方法(/总体方法)：
针对间隔i的单个节距偏差误差SPD可以基于以下公式计算：
其中：
PTheoretical：针对一定间隔的角度信号的理论周期
Preal(i)：针对间隔i的角度信号的实际周期。
应注意，实际周期Preal(i)将在相同符号的极之间(即，在北极之间或在南极之间)确定。类似地，实际周期Preal(i)将在相同种类的信号边缘之间(即，在上升边缘之间或在下降边缘之间)确定。
针对间隔i的总节距偏差误差或累积节距偏差误差TPD(i)可以基于以下公式计算：
一(/一个)机械转圈(a mechanical turn)的总节距偏差误差TPD可以基于以下公式计算：
其中，Nbpp：一(/一个)机械转圈中的间隔数(/间隔的数量)。
发明内容
本发明的一个目的是克服上述缺点。
本发明涉及一种用于制造传感器轴承单元的方法，所述传感器轴承单元包括：轴承，包括能够相对于彼此同心旋转的第一圈和第二圈；以及脉冲环，设置有固定到第一圈的靶保持件(target holder)和安装在所述靶保持件上的磁性靶(magnetic target)。
所述方法包括以下步骤：
-a)将所述靶保持件固定到所述第一圈，以及
-b)在将所述靶保持件固定到所述第一圈的步骤之后，对所述磁性靶的磁性材料进行磁化。
这样的制造方法限制了安装在相关联的圈上的磁性靶的总节距偏差值的劣化。提高了传感器轴承单元的测量精度。
根据另一方面，在步骤b)，对所述磁性靶的磁性材料进行磁化，以产生南北交替的极。
优选地，在步骤a)，将所述靶保持件固定在形成在所述第一圈的圆柱表面(/圆柱形表面)(cylindrical surface)中的槽内。
在步骤b)，磁轭(magnetization yoke)可以直接定心(centered)在所述第一圈的具有槽的圆柱表面上。
在一个实施方式中，在步骤a)，将所述靶保持器固定在形成在所述第一圈的孔中的所述槽内。
在另一实施方式中，在步骤a)，将所述靶保持件固定在形成在所述第一圈的外圆柱表面(/外圆柱形表面)中的所述槽内。
在步骤a)之前，所述方法还可以包括：加工所述第一圈的圆柱表面中的所述槽的步骤。
根据另一方面，所述方法还可以包括：在步骤b)之前组装轴承的组件。所述组装步骤可以在步骤a)之后或在步骤a)之前完成。
作为另一种选择，可以在步骤b)之后组装所述轴承的组件。
本发明涉及用于制造传感器轴承单元用的传感器环的方法，所述传感器环包括圈和脉冲环，所述脉冲环设置有固定到所述圈的靶保持件和安装在所述靶保持件上的磁性靶。
所述方法包括以下步骤：
-a)将所述靶保持件固定到所述圈上，以及
-b)在将所述靶保持件固定到所述圈的步骤之后，对所述磁性靶的磁性材料进行磁化。
附图说明
通过研究通过非限制性示例给出并由附图示出的具体实施例的详细描述，将更好地理解本发明及其优点：
图1是根据本发明的示例的传感器轴承单元的轴向截面图，
图2示出根据本发明的第一示例的用于制造图1的传感器轴承单元的方法的主要步骤，
图3和图4是示出图1的传感器轴承单元和传统传感器轴承单元的电磁脉冲环的总节距偏差的变化的曲线图，以及
图5示出根据本发明的第二示例的用于制造图1的传感器轴承单元的方法的主要步骤。
具体实施方式
图1所示的传感器轴承单元10适合于配备诸如马达、制动系统、悬架系统或任何旋转机器的设备，特别是用于机动车辆。
传感器轴承单元10包括轴承12和安装在该轴承上的脉冲环14。
轴承12包括第一圈16和第二圈18。在所示的示例中，第一圈16是内圈，而第二圈18是外圈。内圈16和外圈18是同心的，并且沿着沿轴向延伸的轴承旋转轴线X-X’轴向地延伸。内圈16和外圈18由钢制成。
在所示的示例中，轴承12还包括成列的滚动元件20，介于形成在内圈16和外圈18上的滚道(未标记)之间，滚动元件20在这里以球的形式设置。滚动轴承1 0还包括保持架22，该保持架22用于保持滚动元件20的规则的周向间隔。
轴承的内圈16意在用于安装在设备的轴上，用于跟踪轴的旋转。内圈16用于旋转，而外圈18用于固定。外圈18可以安装在属于该设备的固定支撑构件或座(housing)中。
内圈16包括圆柱形的内表面(/圆柱内表面)或孔16a以及在径向上与孔16a相对的外圆柱表面(/圆柱形的外表面)16b，从该外圆柱表面16b形成用于滚动元件20的环形圆形滚道(/圆环圆形滚道)(toroidal circular raceway)，所述滚道在径向上指向向外。内圈16还包括两个相对(/背对)的径向侧面16c、16d，该径向侧面16c、16d在轴向上界定所述圈的孔16a和外表面16b。
内圈16还包括形成在孔16a中的圆柱形槽16e。槽16e以轴线X-X’为中心。孔16a的直径小于槽16e的直径。槽16e在径向侧面16d上开口。
脉冲环14被安装在内圈16上。脉冲环14包括安装在内圈16上的环形靶保持件30以及安装在所述靶保持件上的磁性靶32。
靶保持件30被固定到内圈的环形槽16e中。靶保持件30包括安装到槽16e中的内环形轴向部分30a、在径向上围绕内轴向部分30a和轴承12的外环形轴向部分30b以及在所述内轴向部分与所述外轴向部分之间延伸的环形径向部分30c。
靶保持件的内轴向部分30a被固定到内圈的槽16e中，以使脉冲环14与可旋转的内圈16以旋转的方式紧固。例如，靶保持件的内轴向部分30a可以通过压配、通过卡扣、通过胶合、通过焊接或任何其他合适的方式固定到槽16e中。
在所公开的示例中，靶保持件的径向部分30c在轴向上接触内圈的径向侧面16d。靶保持件的外轴向部分30b在径向上位于轴承的外圈18的上方。
在所公开的示例中，靶保持件30被制成为一个部件。靶保持件30可以由金属或塑料制成，通过冲压或通过任何其他合适的工艺形成。
磁性靶32被安装在靶保持件的外轴向部分30b上。在所公开的示例中，磁性靶32被安装到外轴向部分30b的孔中。作为另一种选择，磁性靶32可以被安装在外轴向部分30b的外表面上。
磁性靶32包括磁性的北极和南极交替的极。磁性靶32在周向上被多极磁化。磁性靶32可以是塑料模制部件(plastic molded part)。磁性靶32可以被包覆模制(/包覆成型)(overmolded)在靶保持件30上。作为另一种选择，可以通过任何适当的方式(例如，通过粘结或通过压配合)，磁性靶32被单独地形成并被固定在靶保持件30上。磁性靶32可以由具有磁性粉末的橡胶材料，或者由磁性合金或者由塑性铁素体(plasto-ferrite)或弹性铁素体(elasto-ferrite)形成。
检测部件(未示出)与靶32相关联，以跟踪脉冲环14和内圈16绕着轴线X-X’的旋转。检测部件被布置成在径向上面对磁性靶32的内表面。例如，检测部件可包括霍尔效应传感器。
图2示出根据本发明的示例的用于制造传感器轴承单元10的方法的主要步骤。
根据该示例，该制造方法提供轴承12的组件(即，内圈16和外圈18、滚动元件20和保持架22)的组装步骤40。内圈的槽16e可以例如在组装步骤40之后或之前通过车削(turning)而被机加工。
在组装步骤40之后，在步骤42期间将设置有靶环32的靶保持件30安装在内圈16上。在靶保持件的该安装步骤42期间，将靶保持件的内轴向部分30a引入内圈的槽16e中。作为另一种选择，靶保持件30可以在内圈的槽16e内沿周向方向旋转至特定角度位置。然后，将靶保持件30固定在内圈的槽16e内。
在另一方式中，在该示例中，在将靶保持件安装在内圈上的步骤42之前，将靶环32安装在靶保持件30上。作为另一种选择，可以在安装步骤42之后将靶环32安装在靶保持件30上。
在该示例中，制造方法从轴承12的组件的组装步骤40开始。作为另一种选择，例如，如果轴承12被组装在远离靶保持件30被安装在内圈16上的位置不同的生产位置上，则制造方法可以从将靶保持件30安装在内圈16上的步骤42开始。
然后，对靶环32实现磁化步骤44。实现磁化步骤44以产生南北交替的极。在该步骤44期间，磁轭被使用，并且可以被直接定心在内圈的孔16上。
磁轭可以具有一对齿轮廓，在齿轮廓上缠绕有励磁线圈(exciting coil)。在第一子步骤中，齿轮廓紧密地在径向上布置在靶环32的孔上。在这种状态下，电流被馈送到励磁线圈以在径向方向上产生磁通量，使得所述磁通量通过穿过靶环32以获得一对北极和南极。此后，重复将靶环32与靶保持件30一起旋转预定角度并对其进行磁化的第二子步骤，从而在圆周方向上对靶环32的整个孔进行多极磁化。南北交替的极表现出基本相同的磁化强度。
在将靶保持件30安装在内圈16上之后，利用本发明的具有磁性靶32的磁化步骤的制造方法，限制了靶环32的总节距偏差(total pitch deviation)的劣化。
在图3上，曲线50示出了用于根据本发明制造的传感器轴承单元的脉冲环的磁性靶32(图1)的总节距偏差的变化，该总节距偏差是在霍尔效应单元与磁性靶32之间的各个径向气隙处被测量的。
曲线52示出了传统传感器轴承单元的脉冲环的磁性靶的总节距偏差的变化(/发展)(evolution)，该传统传感器轴承单元具有在将靶保持件安装在内圈上之前完成的磁性靶的磁化步骤，该总节距偏差也是在霍尔效应单元与磁性靶材之间的各个径向气隙处被测量的。
如图3所示，对于根据本发明制造的传感器轴承单元，总节距偏差的值受到限制。
在图4上，曲线54、56还分别示出了根据本发明制造的传感器轴承单元和传统传感器轴承单元的脉冲环的磁性靶的总节距偏差的变化。在此，在霍尔效应单元与磁性靶之间的各种轴向读取位置处测量总节距偏差。
如图4所示，无论轴向位置如何，根据本发明制造的传感器轴承单元的脉冲环的总节距偏差总是小于传统传感器轴承单元的脉冲环的总节距偏差。
图5示出根据本发明的另一示例的用于制造传感器轴承单元的方法的主要步骤。
在该示例中，该制造方法提供了将靶保持件30安装在作为独立环的内圈16上的步骤60。靶保持件的内轴向部分30a被引入内圈的槽16e中。作为另一种选择，靶保持件30可以在内圈的槽16e内沿周向方向旋转至特定角度位置。然后，将靶保持件30固定在内圈的槽16e内。
优选地，安装在内圈16上的靶保持件30设有靶环32。作为另一种选择，可以在安装步骤60之后将靶环32安装在靶保持件30上。
然后，该制造方法提供磁化步骤62。如先前在第一示例中所述，执行磁化步骤62。
该制造方法还包括轴承12的组件(即，内圈16和外圈18、滚动元件20和保持架22)的组装步骤64。
在该示例中，制造方法以轴承12的组件的组装步骤64结束。作为另一种选择，磁化步骤62和组装步骤64可以颠倒。
在所示出的示例中，传感器轴承单元设置有包括一列滚动元件的滚动轴承。作为另一种选择，滚动轴承可以包括至少两列滚动元件。在所示出的示例中，滚动元件是球。作为另一种选择，滚动轴承可以包括其他类型的滚动元件(例如，滚子)。在另一种变型中，滚动轴承还可以设置有不具有滚动元件的滑动轴承。
在其他方式中，如前所述，在这些示出的示例中，滚动轴承的第一圈是内圈16，而第二圈是外圈18。作为另一种选择，可以提供第一圈形成外圈且第二圈形成内圈的相反的布置。在这种情况下，靶保持件被固定到外圈。
在所示的示例中，该方法涉及传感器轴承单元的制造。
本发明还涉及一种用于制造传感器轴承单元的传感器环(/传感器圈)的方法，该传感器环是设有脉冲环的内圈或外圈。如果传感器环是内圈，则制造方法与第二示例中先前描述的方法不同之处仅在于：实际上，所述方法不包括轴承的组件的组装步骤64。实际上，在这种情况下，具有传感器环的轴承被组装在远离将靶保持件30固定到内圈并且然后对靶环32进行磁化的位置(/部位)(site)的不同生产位置(/部位)。
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