專利名稱:帶有傳感器的軸承單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種表明在權(quán)利要求1前序部分中的類型的帶有傳感器的
壽由岸義,it。
背景技術(shù):
已知一些軸承單元裝備有傳感器,諸如轉(zhuǎn)動傳感器、載荷傳感器、溫 度傳感器等,以便在監(jiān)測軸承的運(yùn)作時檢測若干重要的物理參數(shù)。通常, 這些傳感器安裝在軸承單元的一側(cè)處,并需要電連接器來為傳感器供電并 將由這些傳感器檢測到的數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)處的儀器設(shè)備。在某些情況下,傳 感器被配設(shè)于側(cè)向封閉軸承座圈之間的環(huán)形間隙的密封裝置之一中。然 而,電連接件從軸承單元側(cè)向伸出,使得在沒有什么空間可供利用的應(yīng)用 場合造成尺寸方面的問題。比如,參見EP 0464403 Al和EP 0498298 Al。
US 6948856 B2披露了一些軸承單元,其中各傳感器位于形成在軸承座 圈中的槽溝之中并埋置于樹脂中,以使這些傳感器不會伸出到軸承之外。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一般目的是提供一種帶有傳感器的軸承單元,該軸承單元尺寸 緊湊、能夠準(zhǔn)確、可靠地檢測表明軸承單元運(yùn)作狀態(tài)的物理參數(shù)。本發(fā)明 的具體目的是消除從軸承單元側(cè)向伸出的電連接件。
在下面將會更好地理解的這些和其他一些目的和優(yōu)點,根據(jù)本發(fā)明是 -項權(quán)利要求之中限定的特征的軸承單元予以實現(xiàn)的。
現(xiàn)在將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明的軸承單元的一些優(yōu)選但非限制性的 實施例的結(jié)構(gòu)和操作特征,其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的軸承單元的第一實施側(cè)的透視圖2是圖1的軸承單元的軸向橫截面視圖,各箭頭指示由各電信號遵循的^各徑;
圖3是沿圖2中箭頭m方向上看到的放大視圖4和5是本發(fā)明的另兩個實施例的與圖2的類似的軸向橫截面視圖。
具體實施例方式
首先參照圖1和2,整體以IO表示的是軸承,該軸承具有固定的外座 圈11和轉(zhuǎn)動的內(nèi)座圈12, 二者分別形成一組雙向滾動件的滾道lla、 12a,在該例子中所述滾動件為滾珠13,布置在座圈11、 12之間并且通過 隔離環(huán)14周向等間距地間隔開。為了保持通常充滿座圈11與12之間的 環(huán)形間隙15的潤滑脂,密封裝置(未示出)可安裝在軸承的兩側(cè)處。附 圖中所示的軸承單元是所謂的第 一代類型的角接觸軸承單元單元,具有軸 向非附稱的座圏而不帶有徑向凸緣。然而,談及該可能的應(yīng)用領(lǐng)域無論如 何都不應(yīng)被解釋為限制本專利的范圍。本發(fā)明同樣能夠應(yīng)用于比如帶凸緣 6勺壽由^lc。
軸承單元10裝有一個或多個傳感裝置,在此實例中為兩個傳感裝置 20、 21,它們分別集成在外座圈11和內(nèi)座圈12之中,以便檢測可用于監(jiān) 測軸承單元運(yùn)作狀況的物理參數(shù)。傳感裝置20、 21可包括溫度傳感器 (比如熱敏電阻)、和/或振動傳感器(加速度計)、和/或載荷傳感器(比 如小型測力傳感器或小型壓力傳感器或壓電傳感器)、以及/或者轉(zhuǎn)動傳感 器,比如當(dāng)滾珠或滾柱經(jīng)過時能夠檢測磁場變化或壓力變化的磁性傳感器 (magnetic sensor)或壓力傳感器。
傳感裝置20、 21優(yōu)選地裝放在通過在軸承單元的徑向橫截面的表面或 周邊位置進(jìn)行4幾加工而在座圈11、 12中獲得的相應(yīng)徑向凹槽16, 17之 中,以及優(yōu)選地遠(yuǎn)離滾道lla、 12a。傳感裝置都埋置在相應(yīng)的樹脂或塑料 塊體22、 23之中,以便穩(wěn)固地保持在相應(yīng)座圏上。每一傳感裝置在24、 25處電連接于相應(yīng)座圈,并具有用于連接于外部接收器(未示出)的輸出 電接頭26和用于接合于中心軸(未圖示)的輸出電接頭27,內(nèi)座圏12可 轉(zhuǎn)動地鎖定于此中心軸。
座圏11、 12的外表面與其他和軸承單元10相關(guān)的機(jī)械構(gòu)件(外殼、 中心軸,等等)之間的直接電接觸是通過絕緣材料層30、 31予以防止的,外座圏11各外表面之一上的未覆蓋的供電區(qū)域32除外。覆蓋層30、 31可以比如由市面上有售的、商標(biāo)名稱為INSOCOAT⑧的材料制成,其包 含氧化鋁(AL203)并具有大約100微米的厚度。
供電區(qū)域32適合于電連接于供電裝置(比如探針,未圖示),該供電 裝置通過外座圈11的主體將電流供給到外傳感裝置20,以及通過外座圏 11、各滾動件13以及內(nèi)座圈12的主體將電流供給到內(nèi)傳感裝置21。為 此,至少滾動件之一是導(dǎo)電的。作為代換,如果比如各滾動件13全都進(jìn) 行涂敷或完全由非導(dǎo)電材料(一般是陶瓷材料)制成,則環(huán)形間隙15之 內(nèi)的油脂必須是導(dǎo)電的,比如稱為KluberelcetricB42-72的一類材料,以便 圍繞各滾動件13形成導(dǎo)電薄膜。
在所述軸承單元包括一些用于將潤滑劑保持在軸承單元內(nèi)部并防止水 和污物透入單元內(nèi)部的接觸密封件的情況下,則有利的是這些密封件能夠 適于將固定的軸承座圈電連接于能夠轉(zhuǎn)動的軸承座圈。
與示于圖1之中的其中供電區(qū)域32描述為一點的情形不同,此區(qū)域的 形狀和大小可以按照需求而顯著地變化。比如,它可以成形為未覆蓋的 帶,圍繞外軸承座圈連續(xù)地周向延伸。
由傳感裝置20、 21生成并表示(溫度、振動、轉(zhuǎn)動、等等的)檢測數(shù) 據(jù)的信號調(diào)制到達(dá)未覆蓋供電區(qū)域32的饋送電壓。電壓變化由連接于電 源的外部儀器設(shè)備(未圖示)予以檢測,以便容易地獲取由各傳感器檢測 到的數(shù)據(jù)??商鎿Q地或另外地,可對信號電流進(jìn)行調(diào)制。電流調(diào)制應(yīng)當(dāng)很 好地減少信號雜波。
傳感裝置20、 21可配設(shè)諸如用于處理由各個傳感器生成的數(shù)據(jù)的微處 理器等電子部件。這些傳感裝置中的任何一個也可以聯(lián)接于或配設(shè)有發(fā)射 器,用于將檢測到的以及可能經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)無線發(fā)射給位于軸承單元外 面的接收器。
為了避免電流流經(jīng)的軸承的那些部分的電腐蝕,優(yōu)選地供電強(qiáng)度和頻 率較低;如果采用導(dǎo)電的油脂,這一點就不要求了。
電絕緣層30、 31用以確保饋送電流有效地抵達(dá)各傳感裝置并因而避免 電流旁通過各傳感裝置,直接消散在外殼中或中心軸中。
在示于圖2之中的實例中,所表明的是絕緣層也覆蓋座圈11、 12的部 分側(cè)表面。該結(jié)構(gòu)可避免流經(jīng)各軸承座圏的供給電流經(jīng)由位于軸承單元10
6側(cè)部處的其他構(gòu)件或主體,比如間隔圏和/或缺少如圖2那樣的電氣絕緣層
的其他傳統(tǒng)軸承單元,泄露出去。
示于圖4的是本發(fā)明的另一項實施例,其沒有配設(shè)在轉(zhuǎn)動座圈12中的 傳感裝置。
示于圖5之中的改型沒有設(shè)置配設(shè)在固定座圈11中的傳感裝置。固定 于轉(zhuǎn)動座圈12中的傳感裝置21經(jīng)由座圈11和12以及各滾珠13或者導(dǎo)電 油脂予以饋電。
將會理解到,按照本發(fā)明,經(jīng)由各軸承座圏的電流供給提供了帶有傳 感器的軸承單元,其外部輪廓基本上等同于傳統(tǒng)的不帶有傳感器的軸承單 元。由于不存在在軸承側(cè)部處伸出的傳統(tǒng)電連接器,允許安裝根據(jù)本發(fā)明 的軸承,而不存在軸向尺寸造成的問題。比如在機(jī)床中,示于各圖中的這 種類型的軸承單元將能夠代替相同尺寸的傳統(tǒng)的不帶有傳感器的軸承單 元,而不需對機(jī)床的其他固定或運(yùn)動部件的結(jié)構(gòu)作任何修改。
此外,將會理解,本發(fā)明允許將提高檢測數(shù)據(jù)精度的各種類型的傳感 裝置剛性地固定于軸承單元的座圈,尤其是振動傳感器和溫度傳感器。尤 其是,對于高精度軸承,外座圈與內(nèi)座圈之間的溫差在監(jiān)測運(yùn)作狀況方面 是首要的參數(shù)。本發(fā)明允許直接檢測兩個座圏的溫度。無論傳感器的類型 如何,剛性的鎖定可保證傳感器隨時正確定位,并因此可保證4企測lt據(jù)的 可靠性。已經(jīng)表明這對裝在承受沖擊的部件上的軸承單元來說特別有用, 比如軸承用于車輛輪轂的情形。
本發(fā)明不限于在此所述和圖示的各項實施例,它們應(yīng)當(dāng)看作是軸承單 元的各個實例。而是,本發(fā)明可以在另部件的形狀和位置、結(jié)構(gòu)和運(yùn)作細(xì)
節(jié)等方面予以修改,這對于本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員來說將是顯而易見 的。比如,若干凹槽可以制成在同一座圈上用于容放若干傳感器。再者,
不是如各優(yōu)選實施例之中所示那樣埋置在各凹槽之中。
權(quán)利要求
1.一種軸承單元(10),包括固定座圈(11)和轉(zhuǎn)動座圈(12),該固定座圈(11)和轉(zhuǎn)動座圈(12)形成有用于設(shè)置在所述座圈(11,12)之間的各滾動件(13)的相應(yīng)滾道(11a,12a);以及固定到至少一個座圈(11,12)的至少第一傳感裝置(20,21),其特征在于,固定座圈(11)部分地覆蓋有電絕緣材料(30),以及所述軸承單元(10)還包括第一電連接裝置(32),用于將所述固定座圈(11)電連接于位于軸承單元(10)外部的供電電源。
2. 如權(quán)利要求1所述的軸承單元,其特征在于,所述傳感裝置(20,21 )被鎖定在至少一個凹槽(16, 17)中,該至少一個凹槽(16, 17)形成在至少一個座圏(11, 12)的表面區(qū)域中。
3. 如權(quán)利要求1所述的軸承單元,其特征在于,還包括第二電連接裝置(24, 25 ),用于將傳感裝置(20, 21)電連接于所述傳感裝置固定其上的座圈(11, 12)。
4. 如權(quán)利要求1所述的軸承單元,其特征在于,還包括第三電連接裝置(26, 27),用于將傳感裝置(20, 21)電連接于軸承單元(10)外部的物體或裝置。
5. 如權(quán)利要求2所述的軸承單元,其特征在于,第一傳感裝置(20)被鎖定在凹槽(16)中,該凹槽(16)形成在固定外座圈(11 )的表面區(qū)域中。
6. 如權(quán)利要求2所述的軸承單元,其特征在于,第一傳感裝置(21)被鎖定在凹槽(17)中,該凹槽(17)形成在轉(zhuǎn)動內(nèi)座圈(12)的表面區(qū)域中,內(nèi)座圏(12)借助于各滾動件(13)和/或包含在外座圏(11)與內(nèi)座圈(12)之間限定的環(huán)形間隙(15)中的導(dǎo)電油脂電連接于固定外座圈(11 ),以及轉(zhuǎn)動內(nèi)座圏(12)部分地涂敷有電絕緣材料層(31)。
7. 如權(quán)利要求4所述的軸承單元,其特征在于,包括至少兩個傳感裝置(20, 21),其中的一個傳感裝置(20)被鎖定在所述外座圈的凹槽(16)中,而另一傳感裝置(21 )被鎖定在內(nèi)座圏(12)的凹槽(17) 中,外座圏(11)和內(nèi)座圏(12) 二者都部分地涂敷有相應(yīng)的電絕^彖材料 層(30, 31 ),以及兩個傳感裝置(20, 21)中的每一個都連接于相應(yīng)的第二電連接裝置 (24, 25 ),第二電連接裝置用于將每一個傳感裝置(20, 21)電連接于 該傳感裝置固定其上的座圈(11, 12),以及連接于第三電連接裝置 (26, 27 ),第三電連接裝置用于將每一傳感裝置(20, 21)電連接到軸 承單元(10)外部的物體或裝置。
8. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的軸承單元,其特征在于,凹槽 (16, 17)形成在座圈(20, 21 )中遠(yuǎn)離滾道(lla, 12a)的區(qū)域中。
9. 如權(quán)利要求2所述的軸承單元,其特征在于,傳感裝置(20, 21) 埋置在對應(yīng)凹槽(16, 17)之內(nèi)的由樹脂或塑料制成的相應(yīng)塊體(22,' 23 )之中。
10. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的軸承單元,其特征在于,傳感裝置 (20, 21)包含至少以下之一溫度傳感器、振動傳感器、載荷傳感器、測力傳感器、壓力傳感器、 磁性轉(zhuǎn)動傳感器。
11. 如權(quán)利要求1所述的軸承單元,其特征在于,所述第一電連接裝置 包含固定座圈(11)的、未被電絕緣材料(30)覆蓋的表面區(qū)域(32)。
12. 如權(quán)利要求11所述的軸承單元,其特征在于,未被覆蓋的供電區(qū) 域(32)是點狀的。
13. 如權(quán)利要求11所述的軸承單元,其特征在于,未被覆蓋的供電區(qū) 域(32)成形為沿著固定座圈(11 )周向延伸的帶。
14. 如權(quán)利要求4所述的軸承單元,其特征在于,所述第一 (32)和第 三(26, 27)電連接裝置位于與所述軸承單元的轉(zhuǎn)動中心軸共軸的軸承單 元(10)的圓柱表面上。
全文摘要
在軸承單元(10)中,至少一個傳感器裝置(20,21)被鎖定在凹槽(16,17)中,該凹槽(16,17)形成在座圈(11,12)之一的表面區(qū)域中。固定座圈(11)部分地覆蓋有電絕緣材料(30)。未被覆蓋的表面區(qū)域(32)設(shè)置用于將固定座圈(11)電連接到位于所述軸承單元外部的供電電源。
文檔編號G01P3/44GK101675343SQ200780052157
公開日2010年3月17日 申請日期2007年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者戴維·喬達(dá)納 申請人:Skf公司