專利名稱：具有安裝在保持架上的傳感器的軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及減摩軸承，更具體地，涉及一種具有安M保持 架上的傳感器的軸承，以監(jiān)視軸承內(nèi)的一種或多種狀態(tài)。
背景技術(shù)：
在軸或者其它機械部件轉(zhuǎn)動的場所，人們通常會發(fā)現(xiàn)減摩軸承。這 些軸承通過在可轉(zhuǎn)動的機械部件和靜止部件之間插設(shè)小滾動元件而使 得摩擦力最小，可轉(zhuǎn)動部件在靜止部件中轉(zhuǎn)動或在靜止部件上轉(zhuǎn)動。通 常，滾動元件沿著內(nèi)座圏和外座圏上的滾道運動，所述內(nèi)座圏和外座圏 一個安裝到可轉(zhuǎn)動部件上，而另一個安裝到靜止部件上。滾動元件可以 釆用簡單的滾珠、圓柱形滾柱、圓錐滾柱或者所謂的球面滾柱的形式。滾道和滾動元件由外座圏遮住，并且減摩軸承通常位于機械內(nèi)的深 處。而且，密封件通常封閉減摩軸承的端部。從而，人們不容易檢查減 摩軸承以確定其內(nèi)部的狀態(tài)。除了在拆卸軸承的情況下可能會顯露出軸承內(nèi)部的狀態(tài)之外，在軸 承運行的其它情況中不可能對軸承內(nèi)部的狀態(tài)進行直觀的檢查。例如， 人們不可能通過視覺上的觀察來確定施加到軸承的載荷或者通過軸或 其它部件傳遞的轉(zhuǎn)矩，軸承安裝在所述軸或其它部件上。同樣，軸^ 行的溫度不能通過視覺上的觀察看到，但是溫度上升是故障的肇端，并 且由于缺少潤滑油而引起的溫度上升將首先在滾道或者其它關(guān)鍵表面 上表現(xiàn)出來。
減摩軸承的實際狀態(tài)最好從軸承自身內(nèi)部確定，并且對于軸^行 的狀態(tài)也是如此。然而，已經(jīng)證明難以得到與這些狀態(tài)有關(guān)的信息。這 不僅由于減摩軸承內(nèi)部通常難以接觸到，而且由于在減摩軸承內(nèi)部轉(zhuǎn)動 的滾動元件與設(shè)計為監(jiān)視這些軸承內(nèi)部的儀器發(fā)生干涉。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種減摩軸承，其具有內(nèi)座圏和外座圏以及沿著所述座 圏上的滾道滾動的滾動元件。而且，所述軸承具有位于所述座圏之間的 保持架，其中所述保持架與所述滾柱在所述座圏之間互鎖，使得在所述 滾柱沿著所述滾道滾動時，所述保持架在所述座圈之間轉(zhuǎn)動。所述保持 架帶有用于檢測所述軸承工作狀態(tài)的傳感單元，并且所述傳感單元產(chǎn)生 反映或表示該工作狀態(tài)的信號。所述保持架還帶有發(fā)射器，該發(fā)射器連 接到所述傳感單元并以射頻傳播反映或者表示工作狀態(tài)的信號。運行該發(fā)射器和傳感單元的功率可以從位于所述保持架對面的功 率發(fā)射線圏通過感應傳輸?shù)剿霰３旨苌系墓β式邮站€圏。


圖l是根據(jù)并實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)造的、圓錐g軸承形式的減摩軸承的縱向截面圖，軸^ci殳置為繞著軸并位于殼體內(nèi)；圖2是該軸承的杯和保持架的部分截面圖，并且還示意性地示出了 電氣部件；圖3是改型的杯和保持架的部分截面圖；圖4是軸承的立體圖，用圖形示出了由于徑向和推力載荷而通過軸 承傳遞的載荷分布；圖5是保持架的立體圖，該保持架具有詔:計為測定滾柱載荷的傳感 單元；圖6是圖5的保持架的示意圖，該保持架設(shè)置有用于檢測滾柱中的渦電流的線圏；圖7是圖5的保持架的示意圖，該保持架設(shè)置有用于檢測a中的
渦電流的探針；圖8是軸承的橫向截面圖，該軸承安裝有用于測定滾柱載荷的傳感單元；圖9是保持架的立體圖，該保持架具有設(shè)計為測定轉(zhuǎn)矩的傳感單元；圖IOA示出了在沒有扭應力時磁通量分布的示意圖；圖IOB示出了在具有扭應力時磁通量分布的示意圖；圖11是保持架的立體圖，該保持架具有設(shè)計為監(jiān)視滾道溫度的傳 感單元；圖12是軸承的橫向截面圖，該軸承安裝有圖11的保持架；以及圖13是保持架的縱向截面圖，該保持架具有設(shè)計為監(jiān)視軸承角速 度的傳感單元。
具體實施方式
現(xiàn)在參照附圖并且特別參照圖1,圓錐滾柱形式的減摩軸承A在殼 體C內(nèi)支撐軸B,并4吏得軸B能夠在殼體C內(nèi)轉(zhuǎn)動或者4吏得殼體C能 夠繞著軸B轉(zhuǎn)動，在任一種情形中都是繞著軸線X轉(zhuǎn)動，所述軸線X 是軸承A的軸線。在轉(zhuǎn)動期間，軸承A產(chǎn)生信號，該信號反映或者表 示軸承內(nèi)部的狀態(tài)。這些狀態(tài)通常是瞬時的，并且僅在軸承A運行期間 存在。而且，最好從軸承A自身內(nèi)部確定這些狀態(tài)，并且在某些情形中這 些狀態(tài)只能夠從軸承內(nèi)部得到。典型的狀態(tài)是載荷、轉(zhuǎn)矩、溫度和角速 度。軸承A包括錐體2形式的內(nèi)座圈，其繞著軸B安裝；杯4形式的 外座圏，其安裝到殼體C;以及圓錐滾柱6形式的滾動元件，所述滾動 元件以在圓周上成一排的形式設(shè)置在錐體2和杯4之間。而且，軸承A 具有保持架8，保持架8位于錐體2和杯4之間，并在錐體2和杯4之 間與滾柱6互鎖。所有這些部件繞著軸線X布置。保持架8隔開滾柱6 并使?jié)L柱6之間保持合適的間距。在錐體2被從杯4移開時，保持架8 還繞著錐體2保持住滾柱6。 錐體2具有錐形的滾道12，該滾道12呈現(xiàn)為向外背朝軸線X。在 錐體2的端部具有兩個肋，即，止推凸緣14和保持凸緣16。止推凸緣 14具有凸緣面18，凸緣面18沿著滾道12的大端設(shè)置，但是與該滾道 之間成相當大的角度。止推凸緣14的反側(cè)沿著背面20設(shè)置。保持凸緣 16沿著滾道12的小端設(shè)置。杯4具有錐形滾道22，其呈現(xiàn)為向內(nèi)朝向錐體2的滾道12。滾道 22的小端延伸到背面24，背面24與軸線X形成直角。杯4連續(xù)地超出 滾道22的大端，作為杯延伸部26,該杯延，伸部26具有環(huán)形溝槽28, 溝槽28向內(nèi)朝向軸線X開設(shè),并且總體上環(huán)繞錐體2上的止推凸緣14。每個滾柱6具有錐形側(cè)面30以及位于側(cè)面30的大端處的略呈球形 的端面32。滾柱6的側(cè)面30支承錐體2的滾道12和杯4的滾道22， 在這些接觸表面處總體上為線接觸。另一方面，端面32支承止推凸緣 14的凸緣面18。實際上，凸緣14防止?jié)L柱6從滾道12和22向上運行， 并且防止?jié)L柱6從錐體2和杯4之間的間隙掉出。滾柱6位于最高處是 指當滾柱6抵靠住滾道12和22并抵靠住凸緣面18而就位時，由滾柱6 的側(cè)面30形成的錐形包絡面的頂點在沿著軸線X的交點處。保持架8同樣在錐體2的滾道12和杯4的滾道22之間轉(zhuǎn)動，保持 架8在錐體2的滾道12和杯4的滾道22之間繞著圓錐滾柱6安裝以使 滾柱6之間保持合適的間距。保持架由聚合體模制成或者以其它方式由 非磁性材料形成?，F(xiàn)在參照圖1和5，保持架8包括大端圏34,其跨 過滾柱6的大端延伸；小端圏36，其跨過滾柱6的小端延伸；和橋38， 其在大端團34和小端圏36之間延伸并連接二者。橋38在相鄰的滾柱6 之間延伸，并使這些滾柱6之間保持合適的間距。橋38與端圏34和36 一起在保持架8內(nèi)形成滾柱凹穴40，這些凹穴40容納滾柱6，從而使 保持架8與一組滾柱6互鎖。凹穴40略小于滾柱6，因此保持架8實際 上依托在滾柱6上。當滾柱6伸出凹穴40從而接觸杯4的滾道22時， 滾柱不會完全穿過凹穴40。因此，在錐體2和滾柱6被從杯4移開時， 保持架8 M持滾柱6圍繞在錐體2周圍。大端圏34在杯延伸部26中 轉(zhuǎn)動。現(xiàn)在參照圖2，杯4的延伸部26中的環(huán)形溝槽28容納功率發(fā)射線 圏50，該線圏具有周向延伸的繞組。保持架8的環(huán)形大端圏34容納功 率接收線圏52，該線圏同樣具有周向延伸的繞組。功率發(fā)射線圏50的 最內(nèi)側(cè)線匪與功率接收線圏52的最外側(cè)線匝之間具有空隙，該空隙的 尺寸應該不大于約0.025英寸。當功率發(fā)射線圏50設(shè)置為聘，接交流電源 時，功率發(fā)射線圏產(chǎn)生波動的磁通量，該波動的磁通量切割保持架8中 的功率接收線圏52。該磁通量在功率接收線圏52中感應產(chǎn)生交流電流， 此時功率載荷施加在功率接收線圈52上。保持架還帶有整流器53、傳感單元D、處理器56、發(fā)射器54和發(fā) 射天線58。傳感單元D檢測軸承A的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生反映或者表示 這些工作狀態(tài)的信號。 一些傳感單元D需要交流電，這些傳感單元D 從功率接收線圏52中獲得電流。另一些傳感單元D需要直流電，這些 傳感單元D從連接到線圏52的整流器53獲得電流。然后還有一些傳感 單元D既需要交流電也需要直流電。整流器53還產(chǎn)生用于處理器56 和無線電發(fā)射器54的DC功率。由傳感單元D產(chǎn)生的信號傳送到處理器56，處理器56又將處理過 的信號發(fā)送到無線電發(fā)射器54。這里，處理過的信號被轉(zhuǎn)換為射頻(RT ) 信號，所述射頻信號從數(shù)據(jù)發(fā)射天線58傳播，天線58的形式為設(shè)置在 保持架8的大端圏34內(nèi)的繞組。杯延伸部26中的環(huán)形溝槽28容納數(shù) 據(jù)接收天線60，天線60的形式為設(shè)置為與數(shù)據(jù)發(fā)射天線58相對并且繞 著天線58設(shè)置的繞組。接收天線60在根據(jù)保持架8的數(shù)據(jù)發(fā)射天線58 調(diào)諧時，截取RF信號并將該信號發(fā)送到接收器62,接收器62又將信 號發(fā)送到另一處理器64，在該處理器64處對信號進行分析。圖3示出了略有修改形式的軸承A,其功率線圏50和52及其天線 58和60，所述線圏50和52在軸向上隔開一個空隙，而不^:在徑向上 隔開一個空隙。在此形式中，杯滾道22的大端處的杯延伸部26為圓柱 形并且沒有溝槽28。所述杯延伸部26接收端圏70,端圏70包括一個 在另一個徑向外側(cè)的功率發(fā)射線圏50和接收天線60。端圏70還可與錐 體2上的止推凸緣14協(xié)同工作，從而沿著凸緣14形成動態(tài)流體屏障 (dynamic fluid barrier )。實際上，在杯4轉(zhuǎn)動且錐體2保持靜止的情 況下，圏70應該安裝到錐體2的止推凸緣14，并與杯延伸部26建立動 態(tài)流體屏障。在任一情形中，圏70除了用作線圏50和天線60的承載 物外，還可用作杯4上的延伸部26和錐體2上的止推凸緣14之間的密 封件。此外，對于改進形式的軸承A，保持架8上的大端圏34徑向上變
大而不是軸向上變大，并容納功率接收線圏52和發(fā)射天線58，所述功 率接收線圏52和發(fā)射天線58 —個圍繞著另一個。在圏70中，功率接 收線圏52設(shè)置為與功率發(fā)射線圏50相對，而發(fā)射天線58 i更置為與接 收天線60相對。傳感單元D可采取多種形式中的任一種，這取決于傳感單元D被 設(shè)計用以檢測的狀態(tài)。在這些狀態(tài)中，可能會檢測到的狀態(tài)有通過軸 承A傳遞的栽荷、施加在錐體2或杯4上的轉(zhuǎn)矩、軸承A內(nèi)部的溫度 以及錐體2或杯4的角速度。載荷檢測現(xiàn)在參照圖4，軸承A具有在軸B和殼體C之間傳遞徑向載荷與軸 向載荷的能力。代表這些載荷的力通過錐體2和杯4、同樣通過滾柱6 傳遞。假定軸承A設(shè)定為零端部游隙的狀態(tài)時，純粹的徑向載荷會通過 滾柱6在180度的圓弧內(nèi)傳遞，如果軸承A具有端部游隙，純粹的徑向 載荷會占據(jù)較小圓弧而通過滾柱6傳遞。如果軸承A僅承受推力載荷， 則所有滾柱6在錐體2和杯4之間傳遞該推力載荷，并平均地分擔該載 荷。推力載荷可以從設(shè)定有預加載的軸承A獲得。通常，軸承A會設(shè) 定為預加載，并且還承受徑向載荷，同時也可能承受另外的軸向載荷。 因而，所有的滾柱6在任何時刻會在錐體2和杯4之間傳遞載荷，其中 一些滾柱所傳遞的栽荷大于另一些滾柱所傳遞的載荷。從而，滾柱6在 錐體2的滾道12和杯4的滾道22之間轉(zhuǎn)動時，處于受壓狀態(tài)，也就是 說，滾柱6被擠壓在滾道12和22之間，并且任一滾柱6的擠壓量取決 于該滾柱6相對于徑向載荷的位置。滾柱6由軸承鋼形成，軸承鋼為鐵磁體物質(zhì)。任何鐵磁體材料的導 磁率以及導電率取決于其合金含量、其熱處理工藝以及其承受的;W^應 力。在軸承A內(nèi)，滾柱6的合金含量以及熱處理不變化，但是每個^ 6內(nèi)的應力隨著滾柱6在錐體2和杯4之間轉(zhuǎn)動而變化。傳感單元D可 以構(gòu)造成監(jiān)視應力。為此，如圖5-8所示，構(gòu)造為監(jiān)視應力的傳感單元D包括激勵線 圏74，激勵線圏74設(shè)置為跨接功率接收線圏52，并且傳導線圏52中 感應的交流電，每個滾柱6具有一個單獨的激勵線圏74。實際上，每個
線圏74環(huán)繞其所專用的滾柱6。線圏74包括數(shù)圏線匝，所述線匝嵌入 在用于滾柱6的每個凹穴40側(cè)面的兩個橋38之間，并且同樣嵌入在凹 穴40的端部處的端圏34和36的部分中，從而完全環(huán)繞凹穴40。激勵 線圏74中的交流電產(chǎn)生交變磁場，所述交變磁場穿過滾柱6,線圏74 繞著滾柱6延伸。磁場在滾柱6中感應渦電流。渦電流又產(chǎn)生其自身的 磁場，渦電流自身產(chǎn)生的磁場與線圏74產(chǎn)生的交變磁場相互作用。任一滾柱6的導磁率和導電率隨著滾柱6內(nèi)的應力不同而變化，該 應力由于通過滾柱6傳遞的載荷而產(chǎn)生。該應力與滾柱6上的載荷成正 比。除了激勵線圏74之外，傳感單元D包括用于每個滾柱6的檢測器， 該檢測器檢測自己所專用的滾柱6中的渦電流，或者更確切地，檢測由 于激勵線圏74和渦電流所產(chǎn)生的磁場的相互作用而產(chǎn)生的磁場。用于 滾柱6的檢測器可具有環(huán)繞用于滾柱6的凹穴40的檢測線圏76的形式 (圖5和6)，或者可具有幾個探針78的形式(圖7)，探針78沿著凹 穴40的邊緣設(shè)置在保持架8上。當檢測線圏76用作檢測器時(圖5和6)，檢測線圏76具有線匝， 所述線匝同樣延伸經(jīng)過在其中設(shè)置有滾柱6的凹穴40側(cè)部處的橋38并 經(jīng)過凹穴40端部處的端圏34和36的區(qū)域。用于恭法6的檢測線圏76 的線匝與用于該滾柱6的激勵線圏74的線匝類似，在環(huán)繞滾柱6的地 方嵌入在保持架8內(nèi)。檢測線圏76檢測流經(jīng)滾柱6的渦電流，因而檢 測線圏的響應與滾柱6中的平均應力成正比。該應力從經(jīng)過滾柱6傳遞 的徑向和軸向栽荷得到，但是檢測線圏76的響應并不對此進行辨別。 線圏76產(chǎn)生的噪音較小。由于在保持架8上并且靠近自己所專用的滾 柱6，每個檢測線圏76僅檢測自己所專用的滾柱6中的應力，并且不檢 測沿著錐體2的滾道12和杯4的滾道22的應力。檢測線圏76和激勵線圏74可以實現(xiàn)為嵌入在保持架8中的單個線 圈，所述單個線圏圍繞著結(jié)合線圏所專用的滾柱6的凹穴40。在用于滾柱6的檢測器采用探針78的形式時(圖7),這些探針78 圍繞用于該滾柱6的凹穴40嵌入在保持架8中。由此，它們可以并且 通常是沿著凹穴40的側(cè)部位于橋38中，并且還位于凹穴40端部處的 端圏34和36中。探針檢測局部渦電流，從而檢測局部應力，而不是{綠測器線圏76那樣檢測平均應力。多種用于渦電流的探針型檢測器中的任一種都會滿 足要求，包括磁通量探針、霍爾電壓探針、磁阻探針以及大型磁阻探針。由于圍繞任一滾柱6的探針78只檢測局部應力，所以滾柱能夠被單獨 地監(jiān)視。然而，用于任一滾柱6的探針78通常串接在一起。當線圏76用于檢測滾柱6中的渦電流時，線圏76成對設(shè)置；每對 由用于滾柱6的檢測線圏76構(gòu)成的線圏設(shè)置為在保持架8上隔開180 度。由一對檢測線圏76產(chǎn)生的信號相減，這樣具有取消反映材料特性 的渦電流響應的效果，只留下反映載荷的響應。當每個滾柱6中的渦電 流由串接的探針78檢測時，來自用于滾柱6的隔開180度設(shè)置的位置 相當?shù)奶结?8的信號相減。差值在處理器56 (圖2)處出現(xiàn)，檢測線 圏76或者串接的探針78連接到該處理器。激勵線圏74與檢測線圏76電隔離，在使用檢測探針78時，激勵 線圏同樣串接在一起而跨接功率接收線圏52。轉(zhuǎn)矩監(jiān)視當軸B在栽荷作用下轉(zhuǎn)動時，在軸內(nèi)產(chǎn)生扭應力。若錐體2以過盈 配合安裝到軸B，則在錐體2內(nèi)同樣形成扭應力。這些特性不一致的應 力是使錐體2的導電率和導磁率變化的因素，所述變化發(fā)生在錐體2的 滾道12處。為了檢測這些變化以及在錐體2所承受的轉(zhuǎn)矩的變化，如圖9所示， 傳感單元D包括磁通量發(fā)生器84，所ii^通量發(fā)生器84沿著保持架8 的交替的橋38設(shè)置，也就是說，每隔一個橋38設(shè)置一個磁通量發(fā)生器 84。發(fā)生器84可具有多種形式，下面將對此進行更加全面的描述。在一種形式中，發(fā)生器84在保持架的設(shè)置有發(fā)生器84的橋38處 具有線圏86，并且線圏86的線匝在垂直于橋長度的平面內(nèi)經(jīng)過橋38 的內(nèi)表面和外表面。線圏86設(shè)置為跨接功率接收線圏52，使得功率接收線圏52中感應 的交流電流流經(jīng)磁通發(fā)生器84的線圏86。鐵磁芯88嵌入在線圏86所 環(huán)繞的橋38內(nèi)，鐵磁芯88大致在橋38的全長上延伸，因而線圏86在 芯88內(nèi)產(chǎn)生磁通量。該通量使得芯88轉(zhuǎn)變?yōu)閮啥司哂邢喾礃O的磁鐵。 實際上，在線圏86的兩端施加交流電的每個循環(huán)內(nèi)，兩極的極性顛倒。 線圏86及其芯88產(chǎn)生交變的磁通量，該磁通量通過滾道12傳到錐體 中。另一種磁通量發(fā)生器84同樣具有線圏86和芯88，這種磁通量發(fā)生 器84本質(zhì)上與上i^通量發(fā)生器84相同。然而，線圏86接受直流電； 因而，芯88的極性不發(fā)生變化。線團86從保持架8上的功率接收線圏 52獲得電能，但是保持架8還具有整流器，所述整流器用于將線圏52 中感應的交流電轉(zhuǎn)變成直流電。在另一種形式中，磁通量發(fā)生器84僅僅由附連到或者嵌入到保持 架8的橋38中的永久條狀磁鐵構(gòu)成。永久條狀磁鐵類似于芯88，只是它是永久勵磁的。除了磁通量發(fā)生器84之外，用于監(jiān)視轉(zhuǎn)矩的傳感單元D還包括磁 通量檢測器卯，檢測器卯附連到保持架8的剩余的橋38。從而，交替 的橋38承載磁通量檢測器卯。每個磁通量檢測器卯位于橋38內(nèi)側(cè)面上，附連到橋38的內(nèi)側(cè)面 上并靠近錐體2的滾道12。磁通量檢測器90能夠檢測滾道12處磁通量 的變化。每個檢測器90對稱地設(shè)置在兩個磁通量發(fā)生器84之間，并且差動 地連接到位于另外兩個磁通量發(fā)生器之間的檢測器90。在此意義上，檢 測器卯成對地設(shè)置，每對由磁通量發(fā)生器84隔開。實際上，每個檢測 器卯形成兩對中每對的一個，因為它與自己一側(cè)的檢測器形成一對， 并且與自己另一側(cè)的檢測器形成另一對。由于一對檢測器卯之間是差 動連接，所以當不傳遞轉(zhuǎn)矩時所存在的對稱的磁通量特征具有使得每對 檢測器的組合輸出趨于零的效果。對處理器56進行電子^l調(diào)能夠改善 調(diào)零操作。然而，在軸B傳遞轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)矩傳遞到錐體2，此時在滾道12處形 成壓縮和拉伸區(qū)域。這些壓縮區(qū)域使得磁通量特征(圖IOA)發(fā)生扭曲， 并且不再具有對稱性(圖IOB)。從這一對檢測器得到的信號不再為零。 處理器56總計這些信號的大小并且確定平均值。平均值的大小與錐體2 內(nèi)的轉(zhuǎn)矩成正比。表示平均值的信號被發(fā)送到發(fā)射器54，發(fā)射器將該信 號通itJL射天線58傳播。接收器62通過接收天線60接收該信號。檢測器卯可采取空芯磁通量檢測器、鐵磁體磁通量檢測器、霍爾
效應檢測器、磁阻檢測器以及大型磁阻檢測器的形式。當檢測器卯安*4保持架8的橋38的外側(cè)面上時，檢測器會檢測 到杯4中的扭應力。這又使得人們可以監(jiān)視殼體C中的扭曲，當然M 是杯4過盈配合地安裝在殼體C中。軸承A中溫度的上升通常代表錐體2的滾道12和杯4的滾道22各 自缺少潤滑劑。在某些情況下，軸承A可用最少的潤滑劑運行，以避免 沿著滾道12和22形成潤滑劑的過度渦流。當軸承A這樣潤滑時，人們 應該經(jīng)常地監(jiān)視其溫度，以確定何時需要添加潤滑劑，并且應該在滾道 12和22處監(jiān)視，溫度上升將首先在此處表現(xiàn)出來。即使具有較少的專 用潤滑劑，還是希望知道軸承A中溫度何時上升，并且滾道12和22 是作此判定的最佳位置。現(xiàn)在參照圖11和12，傳感單元D包括溫度傳感器96，所述溫度傳 感器96分別用于監(jiān)視錐體2的滾道12和杯4的滾道22的溫度。溫度 檢測器96沿著橋38附連到保持架8。用來監(jiān)視錐體滾道12的溫度的傳 感器96沿著橋38的內(nèi)側(cè)面設(shè)置，這種情況下傳感器96朝向錐體滾道 12。用來監(jiān)視杯滾道22的溫度的傳感器96沿著橋38的外側(cè)面設(shè)置， 這種情況下傳感器96朝向杯滾道22。優(yōu)選地，每個橋38^載一個溫 度傳感器96。而且，用于錐體滾道12的傳感器96軸向上交錯，以確定 沿著錐體滾道12在不同路徑處的溫度，并且對于監(jiān)視杯滾道22的溫度 的傳感器96也是如此。朝向錐體滾道12的每組傳感器96的輸出在處 理器56處被用電子學方法平均，以提供錐體滾道12的平均溫度，并且 對于用于杯滾道22的溫度的傳感器96也是如此。發(fā)射器54將反映兩 個平均溫度的信號發(fā)送到接收器62，接收器62又將所述信號發(fā)送到處 理器64，以進一步處理。在機械中，監(jiān)視在殼體C內(nèi)軸B轉(zhuǎn)動的速度或者殼體C繞著軸B 轉(zhuǎn)動的速度是重要的。轉(zhuǎn)速計用于監(jiān)視軸B或者殼體C的速度。軸B 或者殼體C的速度與保持架8在錐體2和杯4之間轉(zhuǎn)動的速度成正例。 終歸，當錐體2和杯4之間發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，滾柱6沿著滾道12和22 滾動，并帶動保持架8與其一起轉(zhuǎn)動，因為保持架8在其凹穴40處與 該組滾柱6互鎖。為了監(jiān)^t度，也就S一錐體2或杯4的角速度，無論二者中哪個轉(zhuǎn) 動，如圖13所示，傳感單元D包括速度傳感器100，該速度傳感器100 承載在保持架8的其中一個橋38上，靠近保持架8的小端圏36。另一 方面，錐體2或杯4安裝有目標輪102,目標輪具有一種或其它數(shù)目種 的中斷部。例如，中斷部可能采取齒或者孔或者交替的磁極的形式。在 任何一種情況中，傳感器100具有產(chǎn)生信號的能力，該信號本質(zhì)上構(gòu)成 用于每個中斷的電脈沖。這些脈沖被提供給發(fā)射器54，發(fā)射器54將脈 沖發(fā)送到接收器62。這些信號然后被發(fā)送到處理器64,處理器將脈沖 轉(zhuǎn)變成反映或者表示角速度的讀數(shù)。速度傳感器100可采取可變阻抗傳感器、渦電流傳感器、霍爾效應 傳感器、磁阻傳感器或者大型磁阻傳感器的形式。需要理解的是，本發(fā)明的實施方式的多個方面可以以多種結(jié)合形式 結(jié)合，以形成其它可選的形式，同時仍然落入本發(fā)明的范圍。從上所有描述中可以清楚的是，本文已經(jīng)示出并描述了一種具有安 裝了傳感器的保持架的軸承，因此這種軸承滿足所尋求的多個目的和優(yōu) 點。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，具有安裝了傳感器的保持架的所 述軸承的許多變化、改型、變型及其它使用和應用都是可能并且是可預 料到的。所有這些沒有偏離本發(fā)明的主旨和范圍的變化、改型、變型和 其它使用和應用被認為由本發(fā)明所覆蓋，本發(fā)明僅由后附的權(quán)利要求書 所限定。
權(quán)利要求
1.一種用于實現(xiàn)繞軸線轉(zhuǎn)動的減摩軸承，包括內(nèi)座圈，其具有背朝所述軸線的滾道；外座圈，其具有向內(nèi)朝向所述軸線并且朝向所述內(nèi)座圈的所述滾道的滾道；滾動元件，其設(shè)置在所述內(nèi)座圈和外座圈之間并且接觸這些座圈的滾道，使得當所述座圈之間出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動時，所述滾動元件沿著所述滾道滾動；保持架，其設(shè)置在所述內(nèi)座圈和外座圈之間并具有凹穴，所述滾動元件容納在所述凹穴中，其中當所述滾動元件沿著所述滾道滾動時，所述保持架能夠在所述座圈之間轉(zhuǎn)動；所述外座圈具有功率發(fā)射線圈和接收器，所述保持架具有功率接收線圈、用于檢測所述軸承狀態(tài)的傳感單元以及用于將表示所檢測的所述軸承狀態(tài)的信號發(fā)送到所述接收器的發(fā)射器。
2. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括設(shè)置在 所述保持架上的線圏，用于檢測其中一個滾動元件上的栽荷。
3. 如權(quán)利要求2所述的減摩軸承，其中所述線圏能檢測其中一個 滾動元件中的渦電流的存在，并產(chǎn)生表示所述滾動元件上應力的輸出信 號。
4. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括圍繞每 個所述凹穴并設(shè)置在所述保持架上的線圏，每個線圈用于檢測每個滾動 元件上的栽荷。
5. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括在所述 保持架上圍繞每個所述凹穴設(shè)置的探針，其中所述探針用于檢測每個滾 動元件上的載荷。
6. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括磁通量 發(fā)生器，用于檢測其中一個所述座圏中的扭應力。
7. 如權(quán)利要求6所述的減摩軸承，其中所^通量發(fā)生器包括線 圏和鐵磁芯。
8. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，其中所述保持架包括位于所述 滾動元件之間的橋，所述傳感單元包括在每隔一個的橋上設(shè)置的磁通量 發(fā)生器和在其它橋上設(shè)置的磁通量檢測器。
9. 如權(quán)利要求8所述的減摩軸承，其中所述磁通量檢測器差動地 連接到一起，用于檢測其中一個所述座圏中的扭應力。
10. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括溫度傳 感器，用于檢測其中一個座圏的溫度。
11. 如權(quán)利要求l所述的減摩軸承，其中所述保持架包括位于所述 滾動元件之間的橋，所述傳感單元包括安裝在每個橋上的溫度傳感器， 用于檢測其中 一個座圏的溫度。
12. 如權(quán)利要求11所述的減摩軸承，其中每個所述溫度傳感器彼 此之間在軸向上交錯，以檢測所被檢測的座圏的不同區(qū)域。
13. 如權(quán)利要求1所述的減摩軸承，還包括附連到所述外座圏的目 標輪，并且其中所述傳感單元包括安裝在所述保持架上的速度傳感器， 其中所^度傳感器能夠檢測所述保持架相對于所述目標輪的速度。
14. 一種用于實現(xiàn)繞軸線轉(zhuǎn)動的減摩軸承，包括內(nèi)座圏，其具有 背朝所述軸線的滾道；外座圏，其具有向內(nèi)朝向所述軸線并且朝向所述 內(nèi)座圏的所述滾道的滾道；保持架，其設(shè)置在所述內(nèi)座圏和外座圏之間， 其中所述保持架具有凹穴；以及滾動元件，其設(shè)置在所述每個所述凹穴 中，所述滾動元件和所述保持架能夠沿著所述滾道轉(zhuǎn)動，所述外座圈具 有功率發(fā)射線圏和接收器，所述保持架具有與所述功率發(fā)射線圏對準的 功率接收線圏、用于監(jiān)視所述軸承狀態(tài)的傳感單元以及用于發(fā)送表示所 監(jiān)視到的所述軸承狀態(tài)的信號的發(fā)射器，所述發(fā)射器與所述接收器對準。
15. 如權(quán)利要求14所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括設(shè)置 在所述保持架上的線圏，用于監(jiān)視其中一個滾動元件上的載荷。
16. 如權(quán)利要求14所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括磁通 量發(fā)生器，用于監(jiān)視其中一個所述座圏中的扭應力。
17. 如權(quán)利要求14所述的減摩軸承，其中所述傳感單元包括溫度 傳感器，用于監(jiān)視其中一個座圏的溫度。
18. 如權(quán)利要求14所述的減摩軸承，還包括附連到所述外座圈的 目標輪，并且其中所述傳感單元包括安裝在所述保持架上的速度傳感 器，其中所述速度傳感器能夠監(jiān)視所述保持架相對于所述目標輪的速 度。
19. 一種用于實現(xiàn)繞軸線轉(zhuǎn)動的減摩軸承，包括內(nèi)座圏，其具有 背朝所述軸線的滾道；外座圏，其具有向內(nèi)朝向所述軸線并且朝向所述 內(nèi)座圏的所述滾道的滾道；保持架，其設(shè)置在所述內(nèi)座圏和外座圏之間， 其中所述保持架具有凹穴；以及滾動元件，其i殳置在所述每個所述凹穴 中，所述滾動元件和所述保持架能夠沿著所述滾道轉(zhuǎn)動，所述外座圏具 有功率發(fā)射線圏、接收器和連接到所述接收器的處理器，所述保持架具 有與所述功率發(fā)射線圏對準的功率接收線圏、用于產(chǎn)生表示所述軸承狀 態(tài)的信號的傳感單元、連接到所述傳感單元用于處理所述信號的處理器 以及連接到所述處理器用于發(fā)送表示所監(jiān)視到的所述軸承狀態(tài)的信號 的發(fā)射器，所述發(fā)射器與所述接收器對準。
20.如權(quán)利要求19所述的減摩軸承，其中所U射器能夠發(fā)射射 頻信號，并且所述接收器能夠接收所述射頻信號。
全文摘要
一種用于實現(xiàn)繞軸線(X)轉(zhuǎn)動的減摩軸承(A)，包括內(nèi)座圈(2)，其具有滾道(12)；外座圈(4)，其具有滾道(22)；滾動元件(6)，其設(shè)置在所述內(nèi)座圈(2)和外座圈(4)之間，并且接觸這些座圈(2，4)的滾道(12，22)，使得當所述座圈(2，4)之間出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動時，所述滾動元件(6)沿著所述滾道(12，22)滾動；保持架(8)，其設(shè)置在所述內(nèi)座圈(2)和外座圈(4)之間，并具有凹穴(40)，所述滾動元件(6)容納在所述凹穴(40)中，其中當所述滾動元件(6)沿著所述滾道(12，22)滾動時，所述保持架(8)能夠在所述座圈(2，4)之間轉(zhuǎn)動；所述外座圈(4)具有功率發(fā)射線圈(50)和接收器(60)，所述保持架(8)具有功率接收線圈(52)、用于檢測所述軸承(A)狀態(tài)的傳感單元(D)以及用于將表示所檢測的所述軸承(A)狀態(tài)的信號發(fā)送到所述接收器(60)的發(fā)射器(54)。
文檔編號G01P3/44GK101156074SQ200680011022
公開日2008年4月2日 申請日期2006年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月1日
發(fā)明者奧雷斯特斯·J·瓦羅尼斯 申請人:蒂姆肯公司