CN103534498B - 尤其用于支承辊子的具有能量产生单元的滚动轴承，尤其是双列滚动轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动轴承，其包括轴承圈（2）、用于容纳至少一个滚动体（4）的轴承保持架（5）以及构造成爪极发电机的能量产生单元（8），其中，爪极发电机（8）包括具有一系列第一爪（11）的第一爪环（10）以及在轴承圈（2）的周向上错开的具有一系列第二爪的第二爪环（12），其中，两个爪环（10、12）围绕在轴承圈（2）的周向上环绕的感应线圈（9），其中，两个爪环（10、12）的爪（11）与一系列在周向上环绕的磁极（14）一起建立起围绕感应线圈（9）的磁路。根据本发明，针对尤其是双列滚动轴承，特别是调心滚子轴承改进地利用用于容纳爪极发电机的结构空间的任务通过将磁极（14）布置在轴承保持架（5）上来解决。

Description

尤其用于支承辊子的具有能量产生单元的滚动轴承，尤其是双列滚动轴承

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的滚动轴承以及一种根据权利要求11的用于转动地支承辊子，尤其是用于纸幅的引导辊子的轴承装置。

背景技术

实践中公知的是，滚动轴承在运行中的转动运动可以产生电能。为此，尤其公知有如下滚动轴承，在其中结构上集成了能量产生单元。特别公知有如下滚动轴承，其中，能量产生单元构造成爪极发电机。在此，爪极发电机包括第一爪环、第二爪环以及由这两个爪环围绕的感应线圈，其中，第一爪环具有一系列在滚动轴承的周向上分布的第一爪，第二爪环具有一系列在滚动轴承的周向上分布的第二爪，感应线圈环绕滚动轴承的转动轴线，其中，两个爪环在周向上彼此错开地布置。此外，爪极发电机还包括一系列在周向上分布的磁极。如果第一爪环的第一爪与第一极、例如北极对置，那么就形成了经由在周向上相邻的第二爪，即第二爪环的爪到在周向上相邻的异性的第二磁极，在这种情况下是南极，的磁路，该磁路围绕感应线圈。如果轴承圈连同两个爪环一起进一步转动，那么第二爪与北极对置而第一爪则与南极对置，从而使围绕感应线圈的磁路的方向逆转并在感应线圈中产生磁感电压。两个爪环以及感应线圈集成到滚动轴承中地紧固在滚动轴承的两个轴承圈中的一个上。

在具有能量产生单元的滚动轴承上，尤其是在具有爪极发电机的滚动轴承上，实践中要求为爪极发电机仅设置很小的附加结构空间或仅利用存在的结构空间，从而使具有爪极发电机的滚动轴承与标准尺寸的偏差尽可能小。

WO2011/000362A1描述了一种构造成单列球轴承的滚动轴承，其具有第一轴承圈、多个由轴承保持架引导的滚动体以及构造成爪极发电机的能量产生单元，其中，爪极发电机具有带有一系列第一爪的第一爪环以及在轴承圈的周向上错开的带有一系列第二爪的第二爪环，其中，两个爪环围绕在第一轴承圈的周向上环绕的感应线圈，其中，两个爪环的爪与一系列在周向上环绕的磁极一起建立起围绕感应线圈的磁路。在此，两个爪环以导磁连接的方式紧固在第一轴承圈上，磁极布置在滚动轴承的第二轴承圈上，从而使围绕感应线圈的磁路通过第一轴承圈的导磁部段闭合。正是在双列或多列滚动轴承中，尤其是针对双列调心滚子轴承，滚动轴承中的结构空间没有得到最优的利用。

发明内容

本发明的任务是，说明一种针对尤其是双列滚动轴承，特别是调心滚子轴承的对用于容纳爪极发电机的结构空间的经改进的利用方案。

根据本发明，该任务针对本文开头提到的滚动轴承通过将磁极布置在轴承保持架上的方式来解决。

由于具有磁极的轴承保持架与轴承圈的相对运动可以产生电能，在该轴承圈上布置有两个爪环和感应线圈，其中，轴承保持架容纳磁极并除了引导滚动体外还得到附加的功能。

将磁极布置在轴承保持架上尤其适用于双列滚动轴承，也就是说具有两列滚动体的滚动轴承，这是因为在两列滚动体之间存在结构空间，两个爪环连同感应线圈可以在结构上集成地容纳到该结构空间内，具体而言是轴向居中地容纳在轴承圈的端面之间，从而使滚动轴承仅需要接口尺寸的很小的变化，以便例如容纳感应线圈的电馈线。

优选规定，磁极与导磁的回路环（Rückschlussring）相互连接。回路环确保了在轴承保持架的周向上相邻的异性磁极之间的磁回路，并且使爪极发电机也可以集成在如下滚动轴承中，其轴承保持架由不导磁的或仅很差地导磁的材料构成。

优选规定，磁极容纳在轴承保持架中的保持架槽内。在保持架槽内例如下沉地容纳的磁极与轴承保持架的邻接着保持架槽的面齐平，从而为与磁极通过两个爪环的爪和缝隙分隔开地对置的感应线圈提供了增大的结构空间，其可以被用于增大感应线圈的占空因数，也就是说感应线圈的电导体的线匝数。

优选规定，设置有两列滚动体，轴承保持架包括中间环，并且磁极布置在轴承保持架的中间环上。这两列滚动体布置在轴承保持架的中间环的两侧上，其中，中间环在周向上完整地环绕，尤其是不通过设置用于容纳滚动体的兜孔中断地环绕。中间环轴向居中地设置在两列滚动体之间并进而与轴承圈上滚动体在轴承圈上的两个滚道之间的间隙对置，也就是说与轴承圈上提供了用于容纳两个爪环以及感应线圈的附加结构空间的部位对置。

优选规定，滚动体构造为球面滚子。在此，滚动轴承构造成双列调心滚子轴承。这种调心滚子轴承的轴承保持架经常也被称为引导环。调心滚子轴承可以设置用于支承大型辊子，尤其是在轴承装置中用于能转动地支承用于纸幅的引导辊子。尤其可以规定，压力传感器，尤其是压电式压力传感器布置在辊子的周侧面上，其中，压力传感器由滚动轴承的，尤其是调心滚子轴承的能量产生单元来加载以能量。

优选规定，爪环尤其轴向居中地在轴承圈上布置在轴承圈槽内。尤其是如果滚动轴承构造成双列滚动轴承，特别是双列调心滚子轴承，那么特别优选地规定，轴承圈槽轴向居中地布置在轴承圈上。轴承圈槽使供感应线圈使用的结构空间增大。

关于轴承圈槽优选规定，在轴承圈中的轴承圈槽的槽底上构造出基本上径向延伸的孔。该孔辅助两个爪环彼此间的相对取向。该孔使容纳其他电子部件成为可能，这些电子部件对在感应线圈中产生的交变电压进行处理，尤其是像电子整流，平滑或在需要时存储。此外，轴承圈槽还提供了增大的靠置面，爪环可以导磁地贴靠在该靠置面上，以便构造出与轴承圈的导磁连接。

关于孔优选规定，孔在一个端部过渡成基本上轴向延伸的槽。供给感应线圈或配属于感应线圈的电子部件的电线路可以被铺设到该孔中。槽基本上垂直于孔，从而可以确保两个爪环和感应线圈的复合体相对于轴承圈的位置正确的取向。在孔中可以设置有插接连接件的插头容纳部，置入槽内的插头被引入该插头容纳部内，从而得到了基本上成直角的插接连接件。槽优选构造在轴承圈的周侧面中。

优选规定，爪环中的至少一个在周向上分开地构造，并且至少一个爪环防扭转地布置在容纳感应线圈的容纳部内。在周向上分开地构造成的爪环接合到其中容纳有感应线圈的容纳部中，其中，容纳部在外部具有凹陷部，部分爪环匹配在该凹陷部中。特别优选规定，两个爪环中的每一个都在周向上分成两个半部，其中，各半部精确配合地容纳在其中布置有感应线圈的容纳部的外表面上。通过容纳部确保了在周向上错开布置的爪环的位置正确的取向。

优选规定，两个爪环中的至少一个与轴承圈导磁连接。在此，增大了尤其供感应线圈使用的结构空间。

其他优点和特征由本发明的从属权利要求以及下面对优选实施例的描述得出。

附图说明

下面借助附图详细描述和阐释本发明。

图1示出在根据本发明的轴承装置的实施例中的根据本发明的滚动轴承的实施例的局部剖开的视图；以及

图2示出图1中细节Z的放大图。

具体实施方式

图1示出滚动轴承1，其包括第一轴承圈2和第二轴承圈3。滚动轴承1构造成双列式的并且包括两列滚动体4，它们构造成球面滚子。滚动体4由轴承保持架5关于滚动轴承1的转动轴线6沿周向以及沿轴向也就是说基本上平行于滚动轴承1的转动轴线6引导并保持相间隔。两列球面滚子4周向上彼此错开地布置。

滚动轴承1是用于能转动地支承辊子，即用于印刷机的纸幅的引导辊子的轴承装置的一部分，其中，呈锥形变化的轴7能绕转动轴线6转动地保持。

引导辊子具有压力传感器，其检测在辊子的外周侧面上的纸幅的按压力，其中，压电式压力传感器作为层在周侧面上螺旋状环绕该周侧面地设置。压力传感器由滚动轴承1来加载以能量。为此，滚动轴承1包括供能单元8。供能单元8构造成爪极发电机并且包括在周向上环绕的，尤其是环绕转动轴线6的感应线圈9。

图2示出爪极发电机的放大图。

爪极发电机8包括第一爪环10，其包括一系列关于转动轴线6沿周向环绕的第一爪，其中，第一爪中的一个用附图标记11标明。第一爪11构造成环形的径向延伸的第一爪环10的基本上沿轴向，也就是说平行于转动轴线6放置的部段。

爪极发电机8包括第二爪环12，其具有一系列在周向上分布的第二爪，其中，图2中的图示的剖面设定成使第二爪中的第一个布置在纸平面上方，而第二爪中在周向上相邻的第二个布置在纸平面下方。图2中的图示的剖面在径向延伸的环形部段的区域内穿过第二爪环12。第二爪环12的两个不能识别出的第二爪与第一爪环10的第一爪11类似也轴向取向，也就是说平行于转动轴向6取向。

爪极发电机8的两个爪环10、12围绕布置在容纳部13内的感应线圈9，该容纳部在四侧围绕感应线圈9。容纳部13由不导磁的材料，即能注射的塑料构成并且构造成内侧敞开的具有基本上呈U形的横截面的空心环，其中，U的两个腿之间容纳着感应线圈9，并且从外部在U的两个腿上设置有带凹陷部的结构化部。第二爪环12被置入相应凹陷部内，使得第二爪环12与容纳部13的邻接着凹陷部的外表面基本上齐平。第一爪环10同样被置入容纳部13的外表面上的凹陷部内。

除了以若干匝围绕转动轴线6的金属导体外，用附图标记9表明的感应线圈还具有导电的浇铸体，从而产生了形状稳定的复合体，其可以作为感应线圈9被置入容纳部13，即U的开口内。两个爪环10、12的爪遮盖住U的开口并阻止感应线圈9从容纳部13中掉落。

此外，爪极发电机还包括一系列在周向上环绕的，即环绕转动轴线6的磁极，这些磁极中的一个用附图标记14标明。在此，相邻的极是异性的，例如磁极14是北极，那么相应地相邻的、位于纸平面上方或下方的磁极则是南极。在此，磁极14是板状永磁体的部段，它们在周向上交替布置地取向，使得各一个极向转动轴线6方向上并进而向两个爪环10、12中的一个爪环的爪的方向上指向。

两个爪环10、12在周向上以如下方式彼此错开地布置，即，例如第一爪环10的所有第一爪11都与北极14对置，而第二爪环12的所有第二爪都与南极对置。

两个爪环10、12直接贴靠在第一轴承圈2的圈体的能导磁的材料上，从而两个爪环10、12与轴承圈2导磁连接。

由此形成了环绕感应线圈9和容纳在那里的导电的线匝的磁路，该磁路从构造成北极的第一磁极14出发经由缝隙到第一爪环10的第一爪11，经由第一轴承圈2的圈体的能导磁的材料到第二爪环12再到第二爪环12的其中一个第二爪再经由缝隙到构造成南极的磁极，该磁极在周向上与构造成北极的磁极14相邻。在轴承圈2绕转动轴线转动时，磁路的定向发生变化，从而在感应线圈9中的电导体的线匝中感生出交变电压，其作为工作电压尤其是在电子处理之后被抽取。

爪极发电机8的磁极，尤其是用附图标记14标明的北极布置在滚动轴承1的轴承保持架5上。在滚动轴承1运转时，轴7以及滚动轴承的紧固在轴7上的第一轴承圈2绕转动轴线6转动。在此，轴承保持架5引导磁极以与第一轴承圈2的转速不同的、更小的转速环绕转动轴线6，从而由于第一轴承圈2与轴承保持架5之间的转速差产生了磁极14相对两个爪环10、12的爪11的相对运动并在感应线圈9中感生出交变电压。

磁极包括用附图标记14标明的北极在内与回路环15彼此导磁连接。回路环15由导磁材料、如滚动轴承钢或铁或其他铁磁性材料构成并构造成带材，其在轴承保持架5上沿周向环绕该轴承保持架地紧固。永磁体利用由爪11离开指向的极紧固在回路环15上，例如置入或借助导磁的粘合剂层紧固在回路环15上。永磁体布置在保持环内并固定在保持环中的插接容纳部内，该保持环在周向上沿着轴承保持架5延伸。保持环由弱导磁的材料像例如黄铜构成并且用于将永磁体固定并相互隔开。

磁极包括用附图标记14标明的北极在内布置在轴承保持架5上的保持架槽16内并以如下方式容纳在保持架槽16内，即，保持架槽16由回路环15以及容纳在黄铜保持环内的具有磁极14的永磁体占满，并且极14与轴承保持架5的邻接着保持架槽16的面齐平。

轴承保持架5包括中间环17，在其两侧上布置有兜孔作为用于两列滚动体4的容纳部，从而使中间环17不间断地环绕转动轴线6。磁极包括用附图标记14标明的北极在内布置在中间环17上，就具体而言是布置在保持架槽16内，其在中间环17的区域内设置为对于轴承保持架5的稳固性而言能接受的材料削薄部

两个爪环10、12在第一轴承圈2上布置在轴承圈槽18内，具体而言是以部段形式下沉地容纳在轴承圈槽18内。沿周向延伸的轴承圈槽18（图1）轴向居中地布置在第一轴承圈2的两个端面之间并环绕转动轴线6。轴承圈槽18具有基本上呈矩形的横截面，其容纳呈U形的容纳部13的底部以及腿的下部段，在该容纳部内设置有感应线圈9。轴承圈槽18居中地布置在球面滚子列的两个滚道之间。

轴承圈槽18构造有槽侧面23，爪环10、12以部段形式紧贴着地、导磁接触地贴靠在这些槽侧面上，从而使磁路在此部位上的接触磁阻被减小。在此，两个爪环10、12直接与第一轴承圈2导磁连接，从而可以取消爪环10、12与第一轴承圈2的圈体的导磁部段之间的导磁的粘合剂层，并且可以省下设置用于粘合剂层的结构空间。

爪环10、12构造成基本上呈圆环形的板材部段，其具有径向延伸的部段并由导磁的材料构成，其中，构造出爪11的径向部段基本上垂直于板材部段的平面放置。

轴承圈槽18构造有基本上平坦的槽底19（图1），其中，在这里即在图2中的图示的剖面的区域内构造出垂直于槽底19径向延伸的孔20。在孔20内容纳有到感应线圈9的线匝的电馈线21，其中，容纳部13为了馈线21以部段形式中断开。此外，在孔20内还容纳有其它电子部件22，它们以电子方式对感应线圈9的交变电压进行处理，尤其是整流、平滑并在需要时将所产生的能量存储在储能器内。

孔20在一个端部过渡成基本上轴向，也就是说平行于转动轴线6（图1）延伸的槽，也就是说以大约90°弯折。这个在图2中并未以图形示出的槽用于将由爪极发电机8产生的电压和能量导出。在这个构造在第一轴承圈2的指向轴7的周侧面上的槽内引入电线路，其利用设置在孔20内的连接件构造出90°插头，该90°插头用于第一轴承圈2与感应线圈9和两个爪环10、12关于轴7位置正确的定位。

在前面所描述的实施例中已经规定，感应线圈9、两个爪环10、12以及爪11紧固于在轴7上抗相对转动的并与轴7一起转动的第一轴承圈2上。作为对此的备选可以规定，感应线圈7以及两个带爪11的爪环10、12布置在固定的第二轴承圈3上。

在前面所描述的实施例中已经规定，对在感应线圈9的导电线匝中感生出的交变电压进行例如整流、稳流、平滑或存储所产生的能量的电子部件22布置在孔20内但在感应线圈9的容纳部13外部。作为备选可以规定，电子部件22布置在孔22外部，尤其是还在空间上与滚动轴承1分隔开。作为备选又可以规定，电子部件布置在孔22内部并且布置在容纳部13内部，在容纳部13的U型的底部上。

前面借助实施例已经对本发明进行了描述，其中，滚动轴承构造成调心滚子轴承，其具有球面滚子作为滚动体4。显而易见的是，也可以设置其他滚动体；滚动轴承1尤其也可以构造成角接触球轴承或圆锥滚子轴承或构造成（尤其是双列或多列的）圆柱滚子轴承。显而易见的是，滚动轴承1也构造成单列滚动轴承，其中，轴承保持架5不具有中间环17，并且在轴承保持架上的永磁体的磁极14例如可以布置在轴承保持架的端面或靠近这个轴承保持架的端面的周侧面上。

在前面所描述的实施例中，轴承保持架5在滚动轴承1中引导滚动体4地，也就是说笼架引导式地布置。显而易见的是，也可以设置轴承保持架5的其他引导方式，尤其可以将轴承保持架5构造成边缘引导式，从而使轴承保持架5例如在中间环17的区域内具有与第二轴承圈3的滚道的接触部段，其中，接触部段尤其确保维持住磁极14与两个爪环10、12的爪11之间的宽度恒定的缝隙。

附图标记列表

Claims (11)

1.一种滚动轴承，所述滚动轴承包括：

轴承圈(2)；

用于容纳至少一个滚动体(4)的轴承保持架(5)；

构造成爪极发电机的能量产生单元(8)，

其中，所述爪极发电机(8)包括具有一系列第一爪(11)的第一爪环(10)以及在所述轴承圈(2)的周向上错开的具有一系列第二爪的第二爪环(12)，其中，这两个爪环(10、12)围绕在所述轴承圈(2)的周向上环绕的感应线圈(9)，

其中，所述两个爪环(10、12)的爪(11)与一系列在周向上环绕的磁极(14)一起建立起围绕所述感应线圈(9)的磁路，

其特征在于，

所述磁极(14)布置在所述轴承保持架(5)上，所述磁极(14)容纳在所述轴承保持架(5)中的保持架槽(16)内。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述磁极(14)与导磁的回路环(15)相互连接。

3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，设置有两列滚动体(4)，所述轴承保持架(5)包括中间环(17)，并且所述磁极(14)布置在所述轴承保持架(5)的中间环(17)上。

4.根据权利要求3所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动体(4)构造成球面滚子。

5.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，爪环(10、12)轴向居中地在所述轴承圈(2)上布置在轴承圈槽(18)内。

6.根据权利要求5所述的滚动轴承，其特征在于，在所述轴承圈(2)中的轴承圈槽(18)的槽底(19)上构造出基本上径向延伸的孔(20)。

7.根据权利要求6所述的滚动轴承，其特征在于，所述孔(20)在一个端部过渡成基本上轴向延伸的槽。

8.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述爪环(10、12)中的至少一个爪环在周向上分开地构造，并且所述至少一个爪环(10、12)防扭转地布置在容纳所述感应线圈(9)的容纳部(13)内。

9.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述两个爪环(10、12)中的至少一个爪环与所述轴承圈(2)导磁连接。

10.用于纸幅的引导辊子的轴承装置，其特征在于具有根据权利要求1至9中任一项所述的滚动轴承(1)。

11.根据权利要求10所述的轴承装置，其特征在于具有在辊子的周侧面上的压力传感器，其中，所述压力传感器由所述滚动轴承(1)的能量产生单元(8)来加载以能量。