CN105626705A - 仪表化轴承及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种仪表化轴承(1)，包括：外座圈(2)和内座圈(3)，在它们之间限定有滚动室(4)；滚动体，其设置在所述滚动室(4)中；构件(20)，其将所述滚动室(4)与外部隔离；以及测量装置(10)，其包括至少一个传感器(11)，该传感器适于测量所述仪表化轴承(1)的至少一个操作参数。本发明人还提出至少一个测量装置(10)应安装到将所述滚动室(4)与外部隔离的构件(20)。

Description

仪表化轴承及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种仪表化轴承及其制造方法。
背景技术
轴承通常包括外座圈和内座圈，在它们之间限定有滚动室。轴承还包括设置在滚动室中并且由轴承保持架保持的滚动体。
轴承可以与测量装置相关联，测量装置包括适于测量轴承的操作参数特性的传感器，例如比如温度、速度、加速度、润滑级别、润滑剂的化学或物理参数比如其导电率或其酸度、振动或声幅。
测量装置通常设置在轴承外部，例如在接收轴承外座圈的壳体中或者在接收轴承内座圈的轴上。因此，测量受到轴承环境的影响。此外，必须提供空间用于将测量装置定位在轴承的附近。集成测量装置的例子示于WO2010/0133924A1和WO2010/088964A1中。
为了减小包括测量装置的仪表化轴承的整体尺寸，在WO2006/083736A1中已经提出将测量装置至少部分地包括在轴承保持架中。这种解决方案的缺点之一在于，很难将信号从该装置发送到外部以及能够向该装置供电。
发明内容
本发明的目的是提出一种改进的仪表化轴承。
为此，本发明涉及一种仪表化轴承，包括：外座圈和内座圈，在它们之间限定有滚动室；至少一个构件，其将所述滚动室与外部隔离；以及至少一个测量装置，其包括至少一个传感器，该传感器适于测量所述仪表化轴承的至少一个操作参数。
根据本发明，所述仪表化轴承的特征在于，至少一个测量装置安装到将所述滚动室与外部隔离的构件。
根据本发明的其它有利特征，单独地或组合地：
-隔离滚动室的构件将被以金属凸缘的形式来制备，例如安装在并且刚性地固定到轴承座圈之一的闭型轴承的凸缘。
-隔离滚动室的构件包括至少一个弹性部分。
-隔离构件以密封装置的形式来制备，包括例如由金属制成的刚性支撑部分和例如由合成材料或聚合物制成的柔性密封部分。
-隔离构件的柔性密封部分被固定例如胶合或包覆成型到刚性支撑部分上。
-柔性密封部分包括至少一个唇部，其延伸朝向轴承座圈之一并且提供与所述座圈的滑动接触。
-该密封通过隔离构件与轴承座圈之一之间的迷宫制成。
-所述测量装置插在隔离所述滚动室的构件的开口中，使得所述测量装置的内部部分与所述滚动室的内部接触，并且所述测量装置的外部部分打开至所述轴承的外部。穿过开口的测量装置的中间部分提供在内部部分与外部部分之间的通信信道。该通信信道可以传输机械的、物理的、化学的、电的、磁的或电磁的信号、或者它们的组合。
-所述测量装置以插在隔离滚动室的构件的开口中的销的形式制备。在本发明的上下文中，术语销可同样意味着铆钉、按钮或销。
-所述销的内部部分和/或所述销的外部部分具有的头部形状的直径大于隔离所述滚动室的构件的开口的直径。
-所述测量装置包括的外部部分包括显示装置，用于显示用于所测量的参数的至少一个指示器。
-所述测量装置的外部部分的显示装置包括使得能够看见所述外部部分的内部的透明部分，并且可以包含着色剂或LED指示器。
-所述测量装置包括对所述仪表化轴承的物理参数特性敏感的有源元件。
-所述测量装置的内部部分包括能够连接所述滚动室和所述测量装置的有源元件的中间部分。所述中间部分可以包括多孔部分或膜。
-所述测量装置的有源元件包括多个微胶囊，该微胶囊包含被设计成产生作为所述参数的函数的可检测效果的分子，例如由如果参数已经超过极限值所释放的分子释放或产生的着色剂。
-所述效果是不可逆的。这使得有可能记住参数超过限制值的事件。
-微胶囊布置成从轴承外部可见。这使得有可能查看所产生的效果是否是微胶囊或其环境的颜色的变化。因此，参数的值可以以简单的方式发出信号，而不使用电子元件。
-所述微胶囊被设计成如果参数超过极限值的话则发射分子。
-微胶囊分散在测量装置的透明体、凝胶或液体内。这使得有可能使着色剂或其它现象在销内可见。
-微胶囊包含在隔离滚动室的构件的涂层中。
-测量装置包括无线发射器。无线发射器优选的是RFID标签的一部分。这使得能够远程询问。
-隔离滚动室的构件包括金属盖，其包括用于放置测量装置的开口。
-隔离滚动室的构件包括多个测量装置，每种类型的测量装置对仪表化轴承的不同特定操作参数敏感，从而使得可以为不同的参数提供信息。
-隔离滚动室的构件包括都对仪表化轴承的相同操作参数敏感的多个测量装置，但是每个测量装置对所述参数的不同阈值敏感，从而使得可以为相同参数的不同值提供信息。
-仪表化轴承的操作参数特性是机械类型的，通过非限制性的例子，例如是构件的移动速度、温度、压力、振动。
-仪表化轴承的操作参数特性是化学类型的，通过非限制性的离子，例如是水分含量、酸度、粘度、氧化水平。
-所述测量装置集成到轴承的密封中。
-所述测量装置通过包覆成型集成到轴承的密封中。
-所述测量装置通过夹紧集成到轴承的密封中。
因此，本发明可以减小包括测量装置的仪表化轴承的整体尺寸。关键参数比如温度、水分含量、冲击、过度振动或过量速度的测量有利地以与轴承集成而不是在轴承外部的方式进行。此外，例如就要被监视的参数的选择而言，根据本发明的解决方案是通用的并且易于适用且成本相对较低。
由于测量装置的集成，本发明能够考虑设备中的现有专用空间。
本发明还涉及一种制造如上面所提到的仪表化轴承的方法。该方法包括以下步骤：
a)制造所述外座圈、内座圈以及滚动体；
b)制造具有开口的隔离所述滚动室的构件；
c)将所述测量装置插在隔离所述滚动室的构件的开口中；以及
d)组装所述仪表化轴承。
附图说明
通过阅读仅作为非限制性示例给出的下面描述并且参照附图，本发明将得到更好地理解，其中：
-图1是根据本发明的仪表化轴承的透视图；以及
-图2是图1中轴承的细节的更大比例的剖视图。
具体实施方式
图1和2示出了根据本发明的仪表化轴承1。
轴承1包括外座圈2和内座圈3，在它们之间限定有滚动室4。轴承1具有中心轴线，其形成座圈2和3的相对转动轴线。
轴承1包括设置在滚动室4中并且由轴承保持架保持的滚动体(未示出)。
滚动室4与外部由包括金属凸缘26的构件20和形成设计成与内座圈3滑动接触的密封唇的包覆成型的弹性体28隔离。构件20被约束为随外座圈2旋转。
轴承1还包括测量装置10，其适于测量轴承1的至少一个操作参数特性。
在本发明的上下文中，测量装置10安装到隔离滚动室4的构件20，如在下文中详细描述。
测量装置10优选地完全设置在构件20上，并且由后者支撑，如在图1和图2中的例子。
测量装置10以销的形式制成，销插在隔离滚动室4的构件20的开口22中，从而使销的内部部分30与滚动室4的内部接触，并且从轴承1的外部能看到销的外部部分32。穿过开口22的销的中间部分可以提供在内部部分30与外部部分32之间的通信信道。该通信信道可以传输机械的、物理的、化学的、电的、磁的或电磁的信号、或者它们的组合。
测量装置10包括一个或多个传感器11，其适于检测由本领域技术人员根据具体情况所选择的参数。传感器可以包括温度传感器、适于检测导电率或酸度的传感器、或者适于检测特定分子的传感器。
在图2的例子中，销的内部部分30和销的外部部分32采取的头部形式所具有的直径大于隔离滚动室4的构件20中的开口22的直径。
特别地，内部部分30包括倒角，以便于销插入构件20的开口22中。
外部部分32包括显示装置，用于显示用于所测量的参数的至少一个指示器。这些显示装置包括使得能够看见销头部的内部的透明部分，并且可以包含着色剂或LED指示器。
如图1所示，轴承1可以配备有在图2中所示类型的多个测量装置10，各个测量装置10包括不同的传感器11和/或包含不同的着色剂。另外，各个传感器11可适于测量相同的参数，但是使用不同的限制值用于显示。因此，如果参数超过第一极限值的话，测量装置10之一可能会改变颜色，例如变成橙色，而如果参数超过高于第一极限值的第二极限值的话，另一测量装置10可能会改变其颜色，例如变成红色，如在交通灯系统中。
测量装置10包括有源元件，本文中多个微胶囊24包含的分子被设计成产生作为参数函数的可检测且可见的效果，例如由如果参数比如温度或水分含量已经超过极限值所释放的分子释放或产生的着色剂。这种效果是不可逆的。一旦分子已被释放，则就不可能或非常难将它们重新引入到微胶囊24中。这使得有可能记住参数超过限制值的事件。
微胶囊24布置成能够在凝胶中或者在透明体中从轴承的外面看见，所述分子的释放导致改变微胶囊24或其环境的颜色。这使得有可能在不使用电子元件的情况下以简单方式发送参数值的信号。
微胶囊24分散在测量装置的透明体内。这使得有可能使着色剂或其它现象在销内是可见的，特别是通过外部部分32。
在一个实施例中，测量装置包括例如由RFID标签提供的无线发射器36。这使得能够进行远程询问。RFID标签的半导体芯片适于或直接地或经由通过微胶囊24所释放的分子测量参数。RFID标签可以包括微处理器，用于解释和处理由该装置的传感器11获得的数据。
销的内部部分30包括中间部分，比如多孔部分或膜，其能够连接滚动室4和测量装置10的微胶囊24。因此，微胶囊24敏感的物理参数可直接由所述微胶囊24检测。
销的内部部分30包括装置34，用于经由滚动室隔离销的内部，以防止微胶囊24、传感器11或电子元件泄漏。
在一个实施例中，销通过包覆成型插在构件20的开口22中的RFID标签而被直接制造在该构件的凸缘26上。
由于本发明，在滚动室4中，与仪表化轴承1相关的参数被尽可能地靠近轴承1的功能区测量，这使得有可能获得相关且准确的测量值。仪表化轴承1的整体尺寸得到优化，导线数量被减少，特别是对于供电和数据传输来说。
根据一个特定的应用，本发明使得能够分析与轴承1的润滑有关的参数，即使该轴承1受到将滚动室4与外部隔离的构件20保护(即是闭型轴承)。
本发明还涉及一种制造仪表化轴承1的方法。该方法包括步骤a)在于制造外座圈2、内座圈3和滚动体。该方法还包括步骤b)在于制造采用橡胶或包括硫化步骤的另一弹性材料28包覆成型的具有开口22的以金属凸缘26的形式的构件20。该方法还包括步骤c)在于将测量装置10插在隔离滚动室4的构件20的开口22中。该方法最后包括步骤d)在于装配仪表化轴承1。
在不脱离如权利要求书所限定的本发明主旨的范围内，仪表化轴承1且特别是测量装置10可以形成为不同于图1和2以及参照上文的变体。
不管是什么样的本发明实施例，测量装置10包括至少一个传感器11，并且至少部分地安装到隔离滚动室4的构件20。
此外，各个实施例及参照上文的变体的部分或全部技术特征可以彼此组合。因此，仪表化轴承1可以适于成本、功能、整体尺寸及性能等各方面。

Claims (10)

1.一种仪表化轴承(1)，包括：
外座圈(2)和内座圈(3)，在它们之间限定有滚动室(4)；
滚动体(5)，其设置在所述滚动室(4)中；
构件(20)，其将所述滚动室(4)与外部隔离；以及
测量装置(10)，其包括至少一个传感器(11)，该传感器适于测量所述仪表化轴承(1)的至少一个操作参数；
其中，所述测量装置(10)安装到将所述滚动室(4)与外部隔离的构件(20)。
2.如权利要求1所述的仪表化轴承(1)，其中，所述测量装置(10)插在隔离所述滚动室(4)的构件(20)的开口(22)中，使得所述测量装置(10)的内部部分(24)与所述滚动室(4)的内部接触，并且所述测量装置(10)的外部部分(26)打开至所述轴承的外部。
3.如权利要求2所述的仪表化轴承(1)，其中，所述测量装置(10)采用销的形式，所述销的内部部分(24)和/或所述销的外部部分(26)具有的头部形状的直径大于隔离所述滚动室(4)的构件(20)的开口(22)的直径。
4.如权利要求2和3中任一项所述的仪表化轴承(1)，其中，所述外部部分(26)包括显示装置，用于显示用于所测量的参数的至少一个指示器。
5.如权利要求2所述的仪表化轴承(1)，其中，所述测量装置(10)包括对所述仪表化轴承(1)的物理参数特性敏感的有源元件(24)。
6.如权利要求5所述的仪表化轴承，
其中，所述测量装置(10)的内部部分(30)包括能够连接所述滚动室(4)和所述测量装置的有源元件(24)的中间部分。
7.如权利要求5和6中任一项所述的仪表化轴承(1)，其中，所述有源元件包括微胶囊(24)，该微胶囊包含被设计成产生作为所述参数的函数的可检测效果的分子。
8.如权利要求7所述的仪表化轴承(1)，
其中，所述微胶囊(24)被设计成如果所述参数超过极限值的话则发射分子。
9.如权利要求1所述的仪表化轴承(1)，
其中，所述测量装置(10)包括无线发射器(36)。
10.一种制造如权利要求1至9中任一项所述的仪表化轴承(1)的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
a)制造所述外座圈(2)、内座圈(3)以及滚动体；
b)制造具有开口(22)的隔离所述滚动室(4)的构件(20)；
c)将所述测量装置(10)插在隔离所述滚动室(4)的构件(20)的开口(22)中；以及
d)组装所述仪表化轴承(1)。
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