專利名稱：確定軸承特性的裝置和方法
確定軸承特性的裝置和方法本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的軸承、根據(jù)權(quán)利要求17的軸承、根據(jù)權(quán)利要求18確定軸承特性的裝置和根據(jù)權(quán)利要求20確定軸承特性的方法。軸承(例如，摩擦型或滾動(dòng)元件軸承)通常包含控制軸承的可移動(dòng)部件之間的摩擦的潤(rùn)滑劑(例如，油)。監(jiān)控軸承中的潤(rùn)滑劑特性(諸如數(shù)量或粘度等)是重要的以能夠確保軸承的可靠操作。例如，已知用于潤(rùn)滑劑監(jiān)控的光和超聲方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供盡可能可靠地監(jiān)控軸承的特性的可能性，尤其是監(jiān)控軸承中的潤(rùn)滑劑的特性的可能性。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種軸承，該軸承包括:彼此可相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件，接收在第一和/或第二軸承元件中激發(fā)的聲波的至少一個(gè)接收器，接收器布置在第一或第二軸承元件上，其中，使用接收器在接收到第一和/或第二軸承元件中的聲波時(shí)所生成的信號(hào)可確定與軸承的特性有關(guān)的信息。例如，使用接收器信號(hào)確定在第一和第二軸承元件之間布置的用于減少第一和第二軸承元件之間的摩擦的潤(rùn)滑劑和軸承的特性。此外，在第一或第二軸承元件中激發(fā)聲波的至少一個(gè)發(fā)射器可布置在第一或第二軸承元件上，其中，接收器接收發(fā)射器所引起的聲波，其中，使用接收器在接收到發(fā)射器引起的聲波時(shí)所生成的信號(hào)可確定與潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)的彳目息。特別地，發(fā)射器配置成在第一或第二軸承元件中激發(fā)表面聲波。特別是在第一或第二軸承元件中生成從發(fā)射器行進(jìn)到接收器的蘭姆波或蘭姆-瑞利波形式的并發(fā)聲波。如果在第一或第二軸承元件的表面上存在潤(rùn)滑劑，則只要在第一或第二軸承元件中激發(fā)的聲波包括在具有非零矢狀分量的基板的表面的位移(這通過(guò)蘭姆波或瑞利波來(lái)實(shí)現(xiàn))，并且只要潤(rùn)滑劑中的聲音速度小于在第一或第二軸承元件中/上的波速度，在軸承元件中傳播的聲波的至少一部分將轉(zhuǎn)換成潤(rùn)滑劑中的聲波，這對(duì)于普通潤(rùn)滑劑(例如，油)和普通材料的軸承元件(例如，金屬)是正確的。此外，如下面將要討論的，必須適當(dāng)選擇波的頻率。因此，在激發(fā)聲波的軸承元件的表面上的潤(rùn)滑劑(例如潤(rùn)滑劑膜)的存在將引起到達(dá)接收器的聲波的變化以及因此接收器在接收到波時(shí)所生成的(電)信號(hào)的變化。例如，接收器信號(hào)的幅度將根據(jù)在軸承元件的內(nèi)表面上存在的潤(rùn)滑劑量(例如，潤(rùn)滑劑膜的厚度)降低。另外，潤(rùn)滑劑的其他特性的變化(諸如其溫度或組成)將導(dǎo)致接收器信號(hào)的變化。因此，通過(guò)檢測(cè)和估算在第一或第二軸承元件中行進(jìn)的聲波，可導(dǎo)出關(guān)于一些重要的潤(rùn)滑劑特性的信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，發(fā)射器布置在第一軸承元件處(上或中)，接收器布置在第二軸承元件處。特別地，發(fā)射器布置在第一軸承元件的表面上，第二軸承元件布置在第二軸承元件的表面上。然而，例如，根據(jù)軸承的類型，發(fā)射器和接收器也可布置在相同的軸承元件處，即發(fā)射器和接收器都布置在第一或第二軸承元件上。為了激發(fā)以蘭姆波、蘭姆-瑞利波或瑞利波形式的表面聲波，軸承元件中的激發(fā)的波的頻率適于軸承元件的厚度，使得激發(fā)在軸承元件的第一側(cè)和第二 (相對(duì)的)側(cè)上傳播的并發(fā)表面聲波，其中第一側(cè)是與潤(rùn)滑劑相接觸的軸承元件的內(nèi)側(cè)，第二側(cè)是軸承元件的外側(cè)。在蘭姆波或蘭姆-瑞利波的情形中，發(fā)射器所激發(fā)的軸承元件的相對(duì)表面的位移是相關(guān)聯(lián)的，使得尤其是軸承元件的內(nèi)和外表面的位移運(yùn)動(dòng)的幅度和/或相位是相互聯(lián)系的。例如，如果軸承的厚度顯著小于(例如，至少是五分之一)激發(fā)的聲波的波長(zhǎng)，則在軸承元件中激發(fā)的聲波將主要或唯一是蘭姆波類型。因此必須根據(jù)軸承元件的厚度并且考慮蘭姆波的頻散關(guān)系選擇激發(fā)的聲波的頻率。然而，如上文所述，例如，還可以使用蘭姆波和瑞利波的過(guò)渡類型，S卩，軸承元件的厚度(外側(cè)和內(nèi)側(cè)之間的距離)可具有與激發(fā)的聲波的波長(zhǎng)相同的數(shù)量級(jí)。在那種情形中，在軸承元件的相對(duì)表面的位移運(yùn)動(dòng)之間還可存在關(guān)聯(lián)。例如，軸承元件的厚度在0.之間的范圍中。激發(fā)頻率可選擇在500kHz和2MHz之間的范圍中，特別地可選擇在800kHz和1.5MHz之間的范圍中。發(fā)射器和/或接收器可以是叉指式壓電換能器。然而，注意到術(shù)語(yǔ)“發(fā)射器”不限于叉指式壓電換能器。本發(fā)明的其他實(shí)施例包括基于熱彈性效應(yīng)在基板中激發(fā)聲波的(例如，脈沖的)激光形式的發(fā)射器。另外，楔形物(“楔形轉(zhuǎn)換器”)可用于激發(fā)聲波或梳狀震蕩器(“梳狀轉(zhuǎn)換器”)，其中，楔形轉(zhuǎn)換器和/或梳狀轉(zhuǎn)換器可結(jié)合叉指式壓電換能器使用。當(dāng)然，也可組合使用不同發(fā)射器類型。另外，接收器也不必須是叉指式壓電換能器。例如，可使用諸如干涉儀或激光多普勒測(cè)振儀的光位移檢測(cè)器形式的接收器。例如，軸承是摩擦型軸承使得第一軸承元件的表面可在第二軸承元件的表面上滑動(dòng)，其中潤(rùn)滑劑減少兩個(gè)表面之間的摩擦。第一和/或第二軸承元件可連接到另外的部件。在另一實(shí)施例中，軸承是滾動(dòng)元件，其中至少一個(gè)滾動(dòng)元件布置在第一和第二軸承元件之間。例如，滾動(dòng)元件是球(球軸承)或圓柱(滾動(dòng)軸承)。特別地，發(fā)射器和接收器都布置在外側(cè)上，即在第一或第二元件的背向滾動(dòng)元件的側(cè)上。例如，滾動(dòng)元件軸承是軸向軸承，第一軸承元件形成軸承的外環(huán)，第二軸承元件形成軸承的內(nèi)環(huán)。內(nèi)環(huán)，例如，配置成接納轉(zhuǎn)動(dòng)軸。然而，還可設(shè)想第二軸承元件本身是安裝在第一軸承元件上的機(jī)械部件(例如，轉(zhuǎn)動(dòng)軸)。因此，可僅通過(guò)在軸承的外表面上布置發(fā)射器和接收器來(lái)確定潤(rùn)滑劑的特性，而不需要在軸承內(nèi)部布置傳感器。當(dāng)然，注意到還能夠以線性滾動(dòng)元件軸承使用本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的另一變型，發(fā)射器和接收器布置在軸承的外環(huán)的外表面上。特別地，以這樣一種方式來(lái)布置和配置發(fā)射器:激發(fā)沿外環(huán)順時(shí)針?lè)较蛐羞M(jìn)的第一聲波和沿外環(huán)逆時(shí)針?lè)较蛐羞M(jìn)的第二聲波。例如，以這樣一種方式來(lái)布置和配置接收器:沿順時(shí)針?lè)较虻陌l(fā)射器和接收器之間的路徑長(zhǎng)度不同于沿逆時(shí)針?lè)较虻陌l(fā)射器和接收器之間的路徑長(zhǎng)度。以這種方式，單個(gè)的發(fā)射信號(hào)在接收器處產(chǎn)生兩個(gè)容易區(qū)分的信號(hào)。這兩個(gè)信號(hào)同等地依賴于外部參數(shù)(諸如，例如軸承周?chē)臏囟?，但對(duì)應(yīng)于聲波和潤(rùn)滑劑和/或軸承的滾動(dòng)元件之間的相互作用的不同的路徑長(zhǎng)度。因此，使用這兩個(gè)信號(hào)的差異，可消除外部參數(shù)的影響。注意到該原理例如通過(guò)使用放置在距發(fā)射器不同距離處的兩個(gè)接收器也可用于線性軸承。該軸承也可包括估算裝置，該估算裝置配置成使用接收器根據(jù)接收發(fā)射器引起的聲波所生成的信號(hào)來(lái)確定與潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)的信息。特別地，估算裝置配置成估算第一聲波引起的接收器所生成的第一信號(hào)和第二聲波引起的接收器所生成的第二信號(hào)，并且配置成使用第一和第二信號(hào)之間的差異來(lái)確定與潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)的信息。估算接收器信號(hào)可包括估算信號(hào)的幅度和時(shí)間響應(yīng)(傳送時(shí)間)。如上文所述，在軸承表面上存在潤(rùn)滑劑將導(dǎo)致軸承元件中的一些聲波能量轉(zhuǎn)換成為潤(rùn)滑劑中的波能量，使得相比于沒(méi)有潤(rùn)滑劑的軸承，如果存在潤(rùn)滑劑，則到達(dá)接收器的聲波的幅度將會(huì)更小。至于估算接收器信號(hào)的傳送時(shí)間，發(fā)射器例如在軸承元件中激發(fā)脈沖聲波，該脈沖聲波(根據(jù)其在發(fā)射器和接收器之間選取的路徑)具有從發(fā)射器到接收器的固定的傳播時(shí)間(“傳送時(shí)間”)。對(duì)軸承元件的內(nèi)表面和軸承的內(nèi)部之間的分界面的修改將影響軸承中的聲波的傳送時(shí)間(即，波陣面或聲脈沖從發(fā)射器到接收器行進(jìn)所需要的時(shí)間)。因此，估算傳送時(shí)間的變化可有助于確定軸承中的潤(rùn)滑劑的特性。估算裝置可被實(shí)現(xiàn)為可編程的電子電路或在可編程設(shè)備上運(yùn)行的軟件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種特別是上面描述的軸承，包括:彼此可相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件；在第一和第二軸承元件之間布置的用來(lái)減少第一和第二軸承元件之間的摩擦的潤(rùn)滑劑；在第一或第二軸承元件中激發(fā)聲波的裝置；接收在第一或第二軸承元件中引起的聲波的裝置，其中，使用接收聲的裝置在接收到聲波時(shí)所生成的信號(hào)確定與潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)的信息，其中，以這樣一種方式來(lái)配置激發(fā)聲波的裝置和接收聲波的裝置:第一聲波在被接收裝置接收以前沿第一路徑行進(jìn)，第二聲波在被接收裝置接收以前沿第二路徑行進(jìn)，其中，第一和第二路徑的路徑長(zhǎng)度不同。例如，在第一或第二軸承元件中激發(fā)聲波的裝置包括至少一個(gè)發(fā)射器，接收聲波的裝置包括至少一個(gè)接收器，其中，上面已經(jīng)討論了發(fā)射器、接收器和軸承元件的可能配置。例如，至少一個(gè)軸承元件是環(huán)形的，并且發(fā)射器和接收器都布置在這個(gè)環(huán)形的軸承元件處。還可設(shè)想接收裝置包括兩個(gè)接收器，其中發(fā)射器和第一及第二接收器之間的距離分別實(shí)現(xiàn)了不同的路徑長(zhǎng)度。本發(fā)明還涉及一種確定軸承的特性特別是軸承的潤(rùn)滑劑的特性的裝置，其中，該軸承具有第一和第二軸承元件，所述裝置包括:在第一和/或第二軸承元件中激發(fā)聲波的至少一個(gè)發(fā)射器；接收發(fā)射器所引起的聲波的至少一個(gè)接收器，其中，使用接收器在接收到發(fā)射器引起的聲波時(shí)所生成的信號(hào)可確定潤(rùn)滑劑的特性；將發(fā)射器和接收器連接到第一或第二軸承元件的連接裝置。連接裝置可允許發(fā)射器和/或接收器可拆卸地連接到軸承元件。例如，連接裝置包括鎖存元件。特別地，連接裝置允許以上述的方式布置發(fā)射器和/或接收器。根據(jù)本發(fā)明的裝置還可包括配置成使用接收器在接收到發(fā)射器引起的聲波時(shí)所生成的信號(hào)來(lái)確定與潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)的信息的估算裝置。特別地，如上所述配置估算裝置。
本發(fā)明還包括一種確定軸承的特性(例如，軸承的潤(rùn)滑劑的特性)的方法，該方法包括以下步驟:a)提供具有彼此可相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件的軸承；b)(例如使用，即例如布置在第一或第二軸承元件處的發(fā)射器)在第一和/或第二軸承元件中激發(fā)聲波(特別是表面聲波，例如，如上所述的蘭姆波)；c)布置至少一個(gè)接收器并且使用接收器接收第一和/或第二軸承元件中的(例如，發(fā)射器所引起的)聲波；d)通過(guò)估算接收器在接收到第一和/或第二軸承元件中的(例如，發(fā)射器所引起的)聲波時(shí)所生成的信號(hào)來(lái)確定與軸承的特性有關(guān)的信息。例如，確定用于沒(méi)有潤(rùn)滑劑的軸承的信號(hào)幅度的參考值，估算信號(hào)的步驟包括確定參考值和所接收的信號(hào)的幅度(或相位或傳播時(shí)間)之間的差。如果該差低于預(yù)定值，則可生成信號(hào)(警報(bào)信號(hào))。此外，可執(zhí)行校準(zhǔn)。例如，如下面將詳細(xì)解釋的，確定多個(gè)不同的潤(rùn)滑劑量(即，軸承填充物)的幅度值。確定與特性有關(guān)的信息的步驟可包括確定第一和/或第二軸承元件的表面上的潤(rùn)滑劑層的厚度。特別地，執(zhí)行校準(zhǔn)以能夠確定該厚度的絕對(duì)值。例如，該軸承是摩擦軸承，其中，該軸承可被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)三層系統(tǒng)(包括兩個(gè)軸承元件和在其間的潤(rùn)滑劑膜)。使用接收器信號(hào)(例如，其幅度、傳送時(shí)間和/或相位)和適當(dāng)?shù)娜龑幽Ｐ偷妮S承，可確定潤(rùn)滑劑膜的厚度和/或其他特性。另外，可以隨時(shí)間監(jiān)控接收器信號(hào)，使得可檢測(cè)潤(rùn)滑劑膜的厚度(和/或膜的其他特性)的變化。還可(替代地或另外地)僅使用聲波在傳送路徑上的衰減來(lái)確定潤(rùn)滑劑膜的厚度。例如，將直接在發(fā)射器后面的波的幅度與在接收器處的幅度(使用接收器信號(hào)確定在接收器處的幅度)相比較。另外，因?yàn)槁暡稍谖廴绢w粒處反射，所以可確定軸承中的(例如，潤(rùn)滑劑中的)雜質(zhì)。如果該軸承包括靜止第一軸承元件和移動(dòng)第二軸承元件(諸如在摩擦或滾動(dòng)軸承中)，靜止軸承元件中激發(fā)的聲波可激發(fā)移動(dòng)軸承元件中的聲波，使得所接收的波的頻率可由于多普勒效應(yīng)而變化。該效應(yīng)可用于確定移動(dòng)軸承元件的速度。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，以這樣一種方式來(lái)估算接收器信號(hào):識(shí)別軸承的缺陷，特別是在第一和/或第二軸承元件中的缺陷(諸如裂縫或結(jié)構(gòu)變化)。相比于體聲波，表面聲波的使用允許在軸承元件中(例如，在滾動(dòng)軸承的軸承環(huán)中)的較小的缺陷在發(fā)展成嚴(yán)重?fù)p害之前被檢測(cè)，使得可避免包括軸承的設(shè)備的故障?；?表面)聲波至少部分地在缺陷處反射的事實(shí)檢測(cè)缺陷，其中，因?yàn)椴煌暡ň哂胁煌┩干疃?，所以可通過(guò)使用不同波長(zhǎng)的不同聲波確定缺陷的尺寸(例如深度)。另夕卜，基于缺陷的尺寸和數(shù)目，可計(jì)算軸承的期望的壽命或故障的概率。另外，如果(通過(guò)相應(yīng)地設(shè)置激發(fā)頻率)在軸承中激發(fā)具有不同波長(zhǎng)的聲波，則波將根據(jù)與缺陷的交互被不同地改變。例如，波的傳播時(shí)間將被不同地改變(頻散)?？呻S時(shí)間監(jiān)控頻散行為的變化(例如，信號(hào)是否演化成狄拉克脈沖狀曲線)。此外，可估算接收器信號(hào)的包絡(luò)隨時(shí)間的變化以識(shí)別軸承的缺陷。此外，激發(fā)的聲波可僅包括單模式(例如，對(duì)稱模式)，其中，如果根據(jù)步驟d)中的估算，接收器接收到多模式波或包括不同模式(例如，反對(duì)稱模式)的波，則指示缺陷。聲波可與缺陷交互，其中最初的單模式波可根據(jù)與軸承的缺陷區(qū)域進(jìn)行的交互變成多模式波。例如，接收器信號(hào)的相移和/或幅度變化用于獲取關(guān)于滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑劑的信息(例如，與例如在傳送路徑的開(kāi)始處測(cè)量的參考值作比較)。連續(xù)發(fā)射器信號(hào)可被施加到發(fā)射器以生成連續(xù)聲波，其中發(fā)射器信號(hào)可調(diào)制成便于接收器信號(hào)的估算。還可執(zhí)行接收器信號(hào)的頻率分析以收集關(guān)于軸承的潤(rùn)滑劑和/或軸承的機(jī)械特性的信息。更特別地，可監(jiān)控頻譜的變化(比如主峰的移動(dòng))。另外，可監(jiān)控(例如，通過(guò)對(duì)接收器信號(hào)施加希爾伯特變換生成的)接收器信號(hào)的包絡(luò)的變化。還可設(shè)想如果發(fā)射器和/或接收器是叉指換能器，則確定換能器中使用的壓電材料的電容信號(hào)，其中，該電容信號(hào)可用作參考值。另外，可估算不同聲模式(例如，對(duì)稱或反對(duì)稱模式)的關(guān)系(例如，其在傳送路徑開(kāi)始處的幅度關(guān)系可以與在接收器處的情形相比較)。還注意到除了蘭姆波，其他類型的表面聲波可用于在第一和/或第二軸承元件中激發(fā)聲波。例如，在較大的軸承中，可(例如在第一和/或第二軸承元件的內(nèi)側(cè)上(該內(nèi)側(cè)面向相應(yīng)的另一軸承元件))激發(fā)瑞利波。另外，軸承可以是滾動(dòng)元件軸承(如上面描述)，使得當(dāng)操作軸承時(shí)生成周期性的接收器信號(hào)，其中該方法包括以下步驟:通過(guò)接收器注冊(cè)周期性的接收器信號(hào)；通過(guò)確定信號(hào)的平均幅度和/或平均傳送時(shí)間來(lái)估算周期性的接收器信號(hào)；以及使用所確定的信號(hào)的平均幅度和/或平均傳送時(shí)間來(lái)確定軸承中存在的潤(rùn)滑劑
量。 因此，尤其在適當(dāng)?shù)妮S承校準(zhǔn)之后，使用接收器信號(hào)可確定軸承中的潤(rùn)滑劑量。除了使用平均幅度或傳送時(shí)間以外，或者替代使用平均幅度或傳送時(shí)間，還可使用最小的幅度或傳送時(shí)間值。另外，可使用幅度或傳送時(shí)間的周期性變化的平均值。通過(guò)估算接收器信號(hào)還可確定滾動(dòng)元件的速度和/或布置滾動(dòng)元件的容器(支架)的速度。在滾動(dòng)軸承的操作中，由于軸承元件的旋轉(zhuǎn)，接收器信號(hào)(例如其幅度和傳播時(shí)間)將被周期性地調(diào)制。使用該調(diào)制的周期(具有頻率fMd)，可計(jì)算軸承元件的尺寸和滾
動(dòng)元件的數(shù)目nM、支架速度V_。例如，根據(jù) _ = & 十算支架的角速度ω_。
權(quán)利要求
1.一種軸承，包括: 彼此能夠相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18);和 接收在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)的聲波的至少一個(gè)接收器(4)，接收器(4)布置在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)上，其中，使用接收器(4)在接收到第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中的聲波時(shí)所生成的信號(hào)能夠確定與所述軸承的特性有關(guān)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承，其中，在第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)之間布置有潤(rùn)滑劑(2)以減少第一和第二軸承元件之間的摩擦，其中，接收器信號(hào)能夠用于確定所述潤(rùn)滑劑的特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承，其中，在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)上布置有用于在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)聲波(A、Al、A2)的至少一個(gè)發(fā)射器(3)，其中，接收器配置成接收發(fā)射器(3)所引起的聲波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承，其中，發(fā)射器(3)配置成在第一或第二軸承元件中激發(fā)并發(fā)表面聲波，特別是 蘭姆波或蘭姆-瑞利波。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸承，其中，發(fā)射器(3)布置在第一軸承元件(11、13、17)上，并且接收器(4)布置在第二軸承元件(12、14、18)處。
6.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的范圍內(nèi)的前述權(quán)利要求之一所述的軸承，其中，接收器(3)和發(fā)射器(4)都布置在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)處。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的軸承，其中，所述軸承(I)是摩擦型軸承，使得第一軸承元件(11)的表面(111)能夠在第二軸承元件(12 )的表面(121)上滑動(dòng)，其中，所述潤(rùn)滑齊IJ (2 )減少所述兩個(gè)表面之間的摩擦。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的軸承，其中，所述軸承(I)是滾動(dòng)元件軸承，使得至少一個(gè)滾動(dòng)兀件(15、16)布置在第一和第二軸承兀件(13、17、14、18)之間。
9.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的范圍內(nèi)的權(quán)利要求8所述的軸承，其中，發(fā)射器(3)和接收器(4)都布置在第一或第二元件(13、17、14、18)的背向滾動(dòng)元件(15、16)的側(cè)面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的軸承，其中，所述滾動(dòng)元件軸承是軸向軸承，第一軸承元件形成所述軸承的外環(huán)，并且第二軸承元件形成所述軸承的內(nèi)環(huán)。
11.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的范圍內(nèi)的權(quán)利要求10所述的軸承，其中，發(fā)射器(3)和接收器(4)布置在所述外環(huán)的外表面上。
12.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的范圍內(nèi)的權(quán)利要求10或11所述的軸承，其中，以這樣的方式布置和配置發(fā)射器(3):使得第一聲波(Al)被激發(fā)沿外環(huán)順時(shí)針?lè)较蛐羞M(jìn)，并且第二聲波(A2)被激發(fā)沿外環(huán)逆時(shí)針?lè)较蛐羞M(jìn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的軸承，其中，以這樣的方式布置和配置發(fā)射器(3)和接收器(4):使得發(fā)射器(3)和接收器(4)之間沿順時(shí)針?lè)较虻穆窂介L(zhǎng)度不同于發(fā)射器和接收器之間沿逆時(shí)針?lè)较虻穆窂介L(zhǎng)度。
14.根據(jù)從屬于權(quán)利要求3的范圍內(nèi)的前述權(quán)利要求之一所述的軸承，還包括配置成使用接收器(4)在接收到發(fā)射器(3)引起的聲波時(shí)所生成的信號(hào)來(lái)確定與潤(rùn)滑劑(2)的特性有關(guān)的信息的估算裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的軸承，其中，所述估算裝置配置成估算所述信號(hào)的幅度值和傳送時(shí)間。
16.根據(jù)從屬于權(quán)利要求10或11的范圍內(nèi)的權(quán)利要求14或15所述的軸承，其中，所述估算裝置配置成估算第一聲波引起的、由接收器生成的第一信號(hào)和第二聲波引起的、由接收器生成的第二信號(hào)，并且配置成使用第一和第二信號(hào)之間的差異來(lái)確定與所述潤(rùn)滑劑的特性有關(guān)的信息。
17.一種特別是根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的軸承，包括: 彼此能夠相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18); 布置在第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)之間減少第一和第二軸承元件之間的摩擦的潤(rùn)滑劑(2)； 在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)聲波(A、Al、A2)的裝置； 接收在第一或第二軸承元件中引起的聲波的裝置，其中，使用接收聲的裝置在接收到聲波時(shí)所生成的信號(hào)能夠確定與所述潤(rùn)滑劑(2)的特性有關(guān)的信息，其中， 以這樣方式來(lái)配置激發(fā)聲波的裝置和接收聲波的裝置:使得第一聲波在被接收裝置接收之前沿第一路徑行進(jìn)，而第二聲波在被接收裝置接收之前沿第二路徑行進(jìn)，其中，第一和第二路徑的路徑長(zhǎng)度不同。
18.一種確定具有第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)的軸承的特性的裝置，包括: 在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)聲波的至少一個(gè)發(fā)射器(3); 接收發(fā)射器(3)引起的聲波的至少一個(gè)接收器(4)，其中，使用接收器(4)在接收到發(fā)射器(3)引起的聲波時(shí) 所生成的信號(hào)能夠確定所述軸承的特性； 將發(fā)射器和接收器連接到第一或第二軸承元件的連接裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括配置成使用接收器在接收到發(fā)射器所引起的聲波時(shí)生成的信號(hào)來(lái)確定與所述潤(rùn)滑劑(2)的特性有關(guān)的信息的估算裝置。
20.一種特別是使用根據(jù)權(quán)利要求1-17中所述的軸承來(lái)確定軸承特性的方法，該方法包括以下步驟: a)提供具有彼此能夠相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)的軸承(O; b)在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)聲波(A、Al、A2)； c)布置至少一個(gè)接收器(4)并且使用接收器接收在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中的聲波； d)通過(guò)估算接收器在接收到第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中的聲波時(shí)所生成的信號(hào)來(lái)確定與所述軸承的特性有關(guān)的信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，在步驟d)中確定所述軸承的潤(rùn)滑劑的特性。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中，發(fā)射器布置在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)上，發(fā)射器用于在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)聲波。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，其中，確定用于沒(méi)有潤(rùn)滑劑的軸承的信號(hào)幅度的參考值，并且估算所述信號(hào)的步驟包括確定所述參考值和接收的信號(hào)的幅度之間的差。
24.根據(jù)權(quán)利要求20-23之一所述的方法，其中，在步驟d)中以這樣方式來(lái)估算所述信號(hào):識(shí)別所述軸承(I)的缺陷，特別是諸如第一或第二軸承元件中的裂縫或結(jié)構(gòu)變化的缺陷。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中，所激發(fā)的聲波僅包括單模式，其中，如果根據(jù)步驟d)中的估算，接收器接收到多模式波或包括不同模式的波，則指示缺陷。
26.根據(jù)權(quán)利要求20-25之一所述的方法，其中，估算接收器信號(hào)的包絡(luò)隨時(shí)間的變化。
27.根據(jù)權(quán)利要求20-26之一所述的方法，其中， 所述軸承(I)是滾動(dòng)元件軸承，使得當(dāng)操作所述軸承時(shí)生成周期性的接收器信號(hào)； 通過(guò)接收器注冊(cè)所述周期性的接收器信號(hào)； 在步驟d)中通過(guò)確定所述信號(hào)的平均幅度和/或平均傳送時(shí)間來(lái)估算所述周期性的接收器信號(hào)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，在步驟d)中使用所述信號(hào)的確定的平均幅度和/或平均傳送時(shí)間來(lái)確定在所述軸承中存在的潤(rùn)滑劑量。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，在步驟d)中確定滾動(dòng)元件的速度和/或布置滾動(dòng)元件的容器的速度。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，根據(jù)-A-計(jì)算所述容器的角速度nreω。彳其中，fffl0d是接收器信號(hào)的調(diào)制的頻率，并且是在所述滾動(dòng)元件軸承中存在的滾動(dòng)元件的數(shù)目。
31.根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，將所確定的速度與對(duì)應(yīng)的單獨(dú)速度檢測(cè)器所測(cè)量的速度相比較以確定所述軸承的滑動(dòng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求20-31之一所述的方法，其中，在步驟d)中執(zhí)行接收器信號(hào)的頻率分析。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，確定接收器信號(hào)的頻率響應(yīng)隨時(shí)間的變化。
34.根據(jù)權(quán)利要求20-33之一所述的方法，其中，在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)連續(xù)聲波。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中，在步驟d)中確定接收的波的相移。
36.根據(jù)權(quán)利要求20-35之一所述的方法，其中，在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)包括第一聲模式的聲波和包括第二聲模式的聲波。
37.根據(jù)權(quán)利要求20-36之一所述的方法，其中，在步驟d)中確定所述軸承中的潤(rùn)滑劑膜的厚度。
38.根據(jù)權(quán)利要求30和38所述的方法，其中，在步驟d)中確定所述軸承中存在的潤(rùn)滑劑量，其中，使用所確定的潤(rùn)滑劑量和所確定的速度來(lái)確定所述潤(rùn)滑劑膜的厚度。
39.根據(jù)從屬于權(quán)利要求22的范圍內(nèi)的權(quán)利要求20-38之一所述的方法，其中，接收器具有沿垂直于發(fā)射器和接收器之間的連接線的方向所測(cè)量的不超過(guò)10_或不超過(guò)5_的覽度。
40.根據(jù)從屬于權(quán)利要求22的范圍內(nèi)的權(quán)利要求20-40之一所述的方法,其中，發(fā)射器和接收器布置在相同的軸承元件上，通過(guò)估算接收器信號(hào)的絕對(duì)幅度來(lái)確定該軸承元件上的負(fù)載。
41.根據(jù)權(quán)利要求20-39之一所述的方法，其中，不使用發(fā)送器在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)聲波，而通過(guò)周期性地壓縮和擴(kuò)張軸承的滾動(dòng)元件來(lái)產(chǎn)生第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中的聲波。
42.根據(jù)權(quán)利要求20-41之一所述的方法，其中，第一接收器被布置在第一軸承元件上，第二接收器被布置在第二軸承元件上，其中，通過(guò)估算第一和第二接收器的信號(hào)來(lái)確定軸承的滾動(dòng)元件上的 負(fù)載。
全文摘要
本發(fā)明涉及軸承，該軸承包括彼此可相對(duì)移動(dòng)的第一和第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)；接收在第一和/或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)中激發(fā)的聲波的至少一個(gè)接收器(4)，接收器(4)布置在第一或第二軸承元件(11、13、17、12、14、18)上，其中，使用接收器(4)在接收到第一和/或第二軸承元件中的聲波時(shí)所生成的信號(hào)可確定與軸承的特性有關(guān)的信息。本發(fā)明還涉及確定軸承的特性的方法。
文檔編號(hào)G01M13/04GK103154692SQ201180044619
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者格哈德·林德納, 馬丁·施米特, 約瑟菲娜·施萊默, 桑德羅·克倫佩爾, 亨德里克·福斯特曼, 克里斯托夫·布呂克納, 沃爾夫?qū)さ侠? 拉爾斯·邁森巴赫, 塞巴斯蒂安·施蒂希 申請(qǐng)人:貝斯特森斯有限公司