专利名称：具有无线的自供电传感器单元的轴承的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及减摩轴承，尤其涉及一种减摩轴承，其在源于该轴承内部的电力的作用下，产生反映轴承相关状态的信号。
虽然这样，减摩轴承中的缺陷通常通过轴承的外部检查能够被发现，但不一定通过目视检测。典型地，温度升高标志着缺乏润滑剂，或许是，甚至所有座圈都向内弯曲卡住从而使减摩轴承实际上变为了无润滑的滑动轴承。在滚道中或滚动元件上的剥裂或其它缺陷会导致轴承剧烈振动。
的确，存在用于监控轴承工作的装置。例如，铁路上有位于轨道旁的红外线传感器用以监控驶过列车的轴颈轴承，但是这些传感器设位相对较少，常常间隔许多英里，因而将无法监测在这些设位之间突然开始出现的温升。于是某些轴承开始装备有它们自己的传感器，传感器通过电线连接到监控装置。因此，为这种轴承承载传感器的座圈必须保持固定，那就是说，不能旋转，惟恐把电线切断。而对于铁路轴颈轴承，至少，外座圈优选地应当保证有足够的自由用以“蠕动”，那即以很小的增量转动，于是外滚道圆周上的磨损可以均匀分布。而且，避免轴承杯蠕动需要昂贵的锁定机构。
图1是依照本发明实施例构造的轴承的部分剖视图，其中该轴承安装在有轨车轴颈和接头上；图2是该轴承的纵剖视图；图3是沿图2中线3-3横剖视图；图4是轴承的横向剖视图，其中对轴承杯进行了改进，以便容纳天线；图5是本发明一种具体实施的改进轴承的剖视图；图6是用于改进轴承的双杯碗的部分剖切且以断面表示的透视图；图7是本发明另一改进轴承的部分剖视的正视图；以及图8是另一改进轴承的具局部剖视图。
轴B是普通常规的。在其端部具有(图1)轴颈2，轴颈2在倒圆角4与轴B其它部分并为一体。轴承A安装在轴颈2上位于衬环6和端盖8之间，前者靠紧倒圆角4设置，而后者遍布整个轴颈2的端面。实际上，轴承A位于两个磨损环10之间，两个磨损环10又紧邻着衬环6和端盖8，通过帽螺钉12贯穿端盖8并旋拧螺纹进入轴颈2而将所有配置固定在轴颈2上。螺钉12推动端盖8压向轴颈2的端面，并且这样施加的力作用使衬环6靠紧倒圆角4处。该力将轴承A紧紧地夹在磨损环10之间。
接头C实际上是容纳轴承A的壳体。其(图1)具有弓形轴承座14和凸缘16，凸缘16在轴承座14端部向下凸伸。轴承A和与其相配的轴承座14配合安装，而凸缘16防止它轴向窜动。但是轴承A不是用键(或者其它确保不转动的方式)安装在接头C内的。轴承座14在圆周上的延伸小于180。
轴承A包括(图2)双圆锥22形式的内座圈、双杯24形式的外座圈、以及两排布置在圆锥22和杯24之间的锥形滚子26形式的滚动元件，环绕着每一个圆锥22都设置有单独一排滚子。每一排滚子26都具有保持架28，用以使这一排的滚子26之间保持适当间距，并且当从轴承杯24中拆出圆锥22时使滚子26固持在圆锥22周围的这一排上。将双圆锥22安装在轴颈2上，并且将隔环30安装在轴颈2上双圆锥22之间。轴承杯24安装在接头C内，靠紧弓形轴承座14且位于凸缘16之间。
每个圆锥22都具有(图2)锥形滚道32以及分别位于该滚道32大端和小端的推力凸缘34和保持凸缘36，所述滚道呈现出越靠外侧越远离轴线X的形状。推力凸缘34延伸到了背表面38，同时保持凸缘36延伸到了前表面40，并且表面38和40两者都垂直于轴线X。磨损环10靠在圆锥22的背表面38上，推动它们的前表面40使它们靠在隔环30的两端。这样，通过隔环30确立指定双圆锥22上滚道32之间的间距。这些滚道32在朝着隔环30的方向上锥形越来越尖。
双杯24具有与接头C轴承座14的曲度和长度相适应的圆柱形外部表面42。圆柱形表面42延伸直至端部表面44，所述端部表面44垂直于轴线X并且处于与轴承座14端部的凸缘16相对的位置，因此将轴承杯24在轴向上而不是在圆周上限定在接头C内。轴承杯24在其内部具有锥形滚道46，其环绕着双圆锥22上的滚道32。此外，轴承杯24在其两个滚道32之间具有圆柱形居间表面48，并且表面48环绕着安装在双圆锥22之间的隔环30。滚道46在其大端通向端孔50，端孔50又通向轴承杯24的端部表面44。端孔50容纳轴承密封52(图1)，其沿着磨损环10构成能起作用的或动态的流体的屏障。
在圆锥22和杯24各自相对的滚道32和46之间安装滚子26，在滚子26锥形侧面和滚道32、46之间基本上是线接触。而且，滚子26的大端表面支撑圆锥22的推力凸缘34，因此推力凸缘34阻止将滚子26排挤出圆锥22和杯24之间的环形空间。滚子26共顶点，意指一排滚子26的侧面所在的锥形包络在轴线X上公共点处具有它们的顶点。
当车轴B旋转时，圆锥22在杯24中旋转。滚子26沿着圆锥22和杯24各自的滚道32和46滚动。因为滚子26共顶点，在滚子26锥形侧面和滚道32、46之间是纯滚动接触，并且沿着滚道32和46的摩擦很小。但是滚子26大端表面沿着推力凸缘34表面滑动并旋转，推力凸缘34将滚子26轴向定位于滚道32和46之间并且阻止它们被排挤出去。如果这些接触区域缺乏润滑剂或者遭受表面损坏，就会产生剧烈摩擦且伴随导致轴承A温度升高。由于轴承杯24不是用键(或者其它确保不转动的方式)安装在接头C内的，存在于滚子26和杯24之间的最小摩擦力给杯24提供小增量推进，或换言之，杯24在接头C中沿着圆周蠕动。
自供电传感器单元D产生电信号，所述电信号表示与轴承A内部状况和轴承A工作特性有关的传感参量。将表示传感信号的数据或参量值通过无线电信号传输方式发送到设置在轴承A外部的远程接收器E，诸如，举例来讲，是通过与射频(RF)信号传输有关的电磁波，用以提供为正确评价轴承A状况所必需的信息。
传感器单元D可应用于监控各种与轴承A有关的参量以提供有助于评价轴承A的工作特性及状况的信息。上面已经讨论了监测轴承A内温度变化的优点。同样可以监控其它状况。例如，由滚子26在圆锥22和杯24的滚道32、46上施加的循环载荷会导致这些滚道32和26剥裂。滚道剥裂经常会导致轴承A在工作时发生额定地周期性剧烈振动。检测和评价这些振动有助于诊断轴承A的状况。滚子26不仅影响滚道32和46，而且还在圆锥22和杯24中产生应变场。这些应变场周期性地变化并且提供诸如速度和负荷的有用信息。
为了产生电能，无线、自供电传感器单元D的优选实施方案与靶轮协力一起工作，所述靶轮包括环绕着隔环30以等圆周间隔排列的多个齿56(图3)。在这种结构中，靶轮与轴B旋转，而传感器单元D与杯24保持固定不动。齿56与隔环30形成一体，其由含铁金属诸如钢制成，并且用以将隔环30变成靶轮。但是齿56可以形成配装到隔环30的独立的靶轮部件。齿56向外凸现的表面形成的圆的中心点位于轴X上。
更具体地来看传感器单元D，其包括(图3)装配环60，尽管也可以将装配环60紧贴着居间表面48注塑成型，但优选地装配环60由聚合物注塑成型而后压入杯24的居间表面48中。实际上，装配环60可由其它非铁材料制成，铝就是这样一种材料。装配环60具有圆柱形构造的内表面62，在齿56形成的圆和表面62之间存在间隙。装配环60包含电源64、几个传感器66、微处理器68、以及发射器70，所有这些部件都嵌在装配环60内且同样地构成传感器单元D的一部分。
电源64优选地是能够充电的电源。由于传感器单元D与旋转轴承A一起使用，因此优选地通过电磁感应生成电能。例如，电源64可是可变磁阻的电磁发电机，其包括具有沿圆周方向接连配置的多个固定永久磁铁的磁芯，它们的磁极是交替的。电源64还包括环绕该磁芯的绕组。磁芯产生的磁通量贯穿绕组并且还贯穿磁芯和附近的位于隔环30上的齿56之间的气隙。当隔环30旋转时，其齿56移动通过交替极性的磁极之间的气隙，导致绕组磁通匝连数变化以及穿过绕组的感应电压变化。电源64包括全波整流器和电压调节器，用于将绕组中产生的交流电转换为直流电。
虽然在优选实施方案中使用电磁感应，但可以采用其它产生电能的形式。例如，一种用于产生必要的电能的可供选择的方法可以基于压电效应。更具体地，轴承A的振动当其作用在压电晶体(未示出)上时可以用作电源。额定地，这样一种压电晶体与附加震动物质配置在一起。当压电晶体物质遭遇震动时，该晶体的周期性应力通过压电效应生成了周期电压。这种周期电压可用于给电容器充电，且一旦充电，该电容器就可提供电能给电子电路。
当将优选实施方案的传感器单元D内部地设置到轴承A界限之内(通常位于杯24的滚道46之间)时，应能明白传感器单元D的定位位置可以改变以适应其具体应用情形。例如，如有必要可将传感器单元D设置在轴承A的外部。按照这种配置，传感器单元D优选地安装在双杯24的外部表面42上。安设在这个位置上的传感器单元D不能从安设在隔环30上的靶轮来检测速度或者产生电能，但是其能够检测其它参量。电源64在这样的配置中优选地是电池或者利用压电生成电能。
传感器66监控轴承A的工作状态并且产生表示轴承A状态的信号。在优选实施方案中，一个传感器66监控温度并且产生表示装配环60温度的信号。另一传感器66充当加速度计，且其检测振动，产生信号，由所述信号不仅可以识别是否存在振动，而且也可以识别它们的频率和幅度。再另一传感器66可测量轴承杯24中的应力。应能明白如有必要在传感器单元D中可包括其它传感器用以监控其它工作状态， 诸如，举例来讲，声发射，通过传导分析或化学分析进行的润滑剂分析，以及位移传感器。
电源64、传感器66、微处理器68、以及发射器70全都通过电线电连接，嵌在装配环60内。通过这些电线，微处理器68和发射器70得到它们工作所需电能，并且微处理器68还与几个传感器66连通。传感器66、电源64、发射器70以及微处理器68每个都可以是通过电线连通的单独模块。可选择地，这些元件都能安装在单个的印制线路板上，所述印制线路板安设在装配环60中。
处理器68对从传感器66获取的信号进行处理并且将表示传感信号的数据传送到发射器70。处理器68可通过程序运算来评价从传感器66获取的信号，并且当从任意一个传感器66获取的信号表示轴承A状况异常或劣化时产生报警信号，通过发射器70将该报警信号发送到接收器E。但是应当注意，轴承状态报警基线水平可以自主设定，也可以在接收器E端设定报警状态。处理器68，与电源64连接，还产生反映角速度的信号。发射器70将处理器68的信号转换为无线电频率，并且由同样嵌入在装配环60中的天线将其以电磁波形式发射。因此，天线也设置在杯24限定范围内，并且杯24不需要为容纳天线做任何特别变动。优选实施方案的发射器70是微型发射器，能够进行扩展频谱调制，并且提供的发射功率水平达到一个(1)瓦特，如(美国)通信委员会(FCC)条例端口15.247所允许的那样。
将接收器E调谐到传感器环D发射器70的射频处，并且接收发射器70发射的信号。接收器E还可以处理该信号。
在优选实施方案中传感器66监控的状态是温度。如前面讨论过的那样，轴承A中缺乏足够润滑剂会导致过分摩擦，主要地发生在滚子26大端表面沿圆锥22推力凸缘34滑动并旋转处，并且较大摩擦导致轴承A温度升高。温度传感器66探测记录这种温升，并且处理器68通过发射器70将表示传感温度的数据传送到接收器E。在本发明的一个实施方案中，处理器68可通过程序处理检测何时传感温度超出预设数值，并且生成报警信号，发射器70将该报警信号发送到接收器E。
轴承A非常显著地在圆锥22上的过分劣化将会导致另一情形，其将导致轴承A的快速而过分的温升。这种劣化会导致一个或多个滚子26或保持架28在滚道46和32之间形成卡阻，实际上终止所希望的滚子26的滚动。在这种情形下，滚子26变为在杯的滚道46或圆锥的滚道32上滑动，由此产生的摩擦力将导致轴承温度升高。在更加严重的情形中，受影响的圆锥22和杯24将会粘接卡咬，导致受影响的圆锥22在轴颈2上滑动。无论滑动类型如何，滑动接触产生的摩擦力将会导致轴承A温度快速升高，并且利用温度传感器66检测这种温度升高。还有，通过处理器68和发射器70将由传感器66检测到的这种温度升高传送到接收器E。
如上所述，在轴承A中，沿着一个或多个滚道32和46或者沿着一个或多个滚子26锥形侧面的剥裂将致使振动超出轴承A正常工作允许的幅度。在一个滚子26上的裂缝或扁平面也将如此。在优选实施方案中，振动传感器66，其实际上是加速度计，探测记录这些振动，并且由处理器68获取振动传感器66产生的振动信号。获取的振动信号，或者该信号的参量表示，通过发射器70传送到接收器E。在本发明的一个实施例中，当所获取的振动信号超出预设数值时，处理器68可通过程序处理识别出来。在这种情形下，处理器68生成反映过分振动的报警信号，通过发射器70传送到接收器E。但是，在优选实施方案中，确定报警状态的基线水平不是在轴承设定的，而是在接收器E通过处理器设定的。
杯24的应力变形反映滚子26在杯24上施加的负荷，且因此表示轴承A承受的负荷量。优选实施方案的应变传感器66，粘接在杯24的居间表面48上，但仍然嵌入在装配环60中，该传感器66测量这种应变并且生成反映应变量的信号。该信号传送到处理器68，产生表示测得应力的数据，通过发射器70传送到接收器E。
在旋转的隔环30上的齿56使嵌入在装配环60中的电源64感应生成电位，并且该电位是交变的。其频率反映了圆锥22的角速度且同样反映了轴B的角速度。处理器68将该频率变换为角速度，并且发射器70生成表示任意时间角速度的信号。然后这些信号由发射器70发送到远程的接收器E。
在这方面，车轴B轮子上的制动器可能难于脱松，因此当有轨车作为列车一部分运动时，轴B将不转动或者转动速度小于有轨车上其它轴的转速。发射器70生成的关于轮子上轴承A的速度信号将反映出速度减小。
代替磁铁和绕组，电源64可以采用使用期限长的电池的形式或者电源64可以包括电池连同磁铁、绕组、以及整流器，当轴B处于静止状态时由该电池供电给处理器68和发射器70。在这方面，为了节约电能，处理器68在感知转动停止预设时间例如几个小时之后，可在实质上自我断电并且只是周期性激活，这样仅仅是为了表明传感器单元D仍然是好用的。一旦轴B开始转动，处理器68由获取自电源64的信号重新激活，并且然后从电源64绕组中的感应电动势获取其电力供应。
尽管发射器70的天线完全位于在杯24限定范围内，但是它生成的信号能够发送到杯24外而由接收器E获取。但是如果使辐射天线通向自由空间，就能由轴承A发出更强的信号。为了这个目的，杯24可包括两个或多个径向孔76(图4)，位于其两个端面之间，开孔在居间表面48处贯穿进入杯24内部。图4中所示的杯24包括两个孔76，位于其两端面之间的居中位置。这两个孔76设置间隔大致为180°，因此当接头C的轴承座14遮蔽住一个孔时，另一孔可以曝露到接头C外。每个孔76都包括射频辐射器78-换言之，天线-以及灌封用混合物80，辐射器78埋置在混合物80中。
一种改进轴承F(图5)与轴承A非常相似，并且也具有两个圆锥22、环绕圆锥22的双杯24、以及以两排布置在圆锥22和杯24各自滚道32和46之间的锥形滚子26。圆周上具有齿56的隔环30将两个圆锥22分隔开。
轴承F与轴承A的区别在于，轴承F的杯24具有凸缘86，凸缘86位于滚道46小端之间，其超出滚道46面且朝着隔环30方向向内凸起，但并不与环30的齿56相干涉。凸缘86遍布在杯24的整个圆周上，并且具有开口朝向隔环30的沟槽88。沟槽88同样遍布在杯24的整个圆周上。
在沟槽88中容纳(图6)有电源64、若干个传感器66、处理器68、以及无线电发射器70，所述传感器66用于生成表示轴承F工作状态的信号。用于轴承F的发射器70，与穿过杯24、并且延伸到位于杯24的外部表面附近的射频辐射器90连接。
轴承A的装配环60可设置在杯24滚道46之间的隔环30和齿56上。同样地，轴承F的凸缘86和沟槽88可设置在隔环30上，而且毫无疑问电源64、传感器66、处理器68以及发射器70也可以设置在隔环30上。
另一改进轴承G(图7)与轴承A和F的区别在于，其内座圈是单一整体的，其外座圈则不是，并且整体式内座圈携带包含了电源64、传感器66、处理器68、发射器70、以及射频辐射器78。在这个实施方案中，可以根据应用目的决定内座圈或者外座圈旋转。更具体地，轴承G包括整体式或双圆锥102形式的内座圈，两个杯104形式的外座圈，在圆锥102和杯104之间以两排设置的锥形滚子106形式的滚动元件，配装在滚子106上的保持架108，以及位于两个杯104之间的隔环110。直接配置锥形滚子106，使两排滚子的大端彼此相对。
圆锥102具有锥形滚道112，锥形滚道112逐渐过渡至将滚道112分隔开的推力凸缘114，滚道112具有在凸缘114处具有它们的最大直径。在滚道112的反端或小直径处，圆锥102具有保持凸缘114，保持凸缘114延伸到了端表面118，所述端表面118垂直于轴线X并且构成了圆锥102的端面。凸缘114包含开口背离轴线X的沟槽120。圆锥102，沿着它的内表面，那即沿着圆锥的膛孔，具有轴向沟槽120，其一端与凸缘114中的圆周沟槽118相连通。该轴向沟槽120延伸到了一个端表面118。
每一个杯104都具有向内朝向轴线X且位于背面126和前面128之间的锥形滚道124，背面126位于滚道124的小端而前面128位于滚道124的大端。背面126构成了轴承G的端面，而前面128紧靠隔圈110。这两个杯104环绕着圆锥102上不同的滚道112，因此在每一个圆锥滚道112外都对应设置有一个杯滚道124。
锥形滚子106占用圆锥滚道112和杯滚道124之间的环形空间，且因此排列成两排。每一排都具有它自己的保持架108，保持架108保持该排滚子之间的适当间隔。滚子106的锥形侧面接触滚道112和124，而滚子的大端表面支撑在圆锥102端面之间的推力凸缘114上。这两排滚子106共顶点。隔环110宽度控制杯滚道124之间间隔且因此控制轴承G的设置。
推力凸缘114中的沟槽120容纳有电源64、传感器66、处理器68以及发射器70。实际上，发射器刚好位于贯穿沟槽120的射频辐射器78的外部。轴承G的电源64采用电池形式，但是其也可采用可变磁阻电磁发电机的形式。后一形式需要设置在隔环30上的齿来实施，这样的齿与轴承A中隔环30上的齿相似。
轴承G与轴承A和F对比，检测旋转部件状态，采用的是整体式圆锥102。
还有一个改进轴承H(图8)与轴承G非常相近，电源64、传感器66、处理器68以及发射器70都携带在内座圈上，内座圈是整体式的或双圆锥102，内座圈或外座圈基于轴的转动而旋转。但是，圆锥102上推力凸缘114更宽且没有沟槽120。凸缘114支撑着紧密环绕装配在其上的装配环130。与装配环60相似，环130可以由聚合物或非铁材料制成。电源64、传感器66、处理器68以及发射器70都嵌入在环130中。其中电源64采用可变磁阻电磁发电机64的形式，用于隔离杯104的隔环110具有齿132以将其变换为靶轮，靶轮将干扰发电机64产生的磁通量。
虽然这里讨论的轴承A、F、G和H是用做有轨车的一部分，轴承A、F、G和H也可以用于其它设备中。例如，它们可用于转向架轴，或用于支撑轧机的辊子。在其它示例中，轴承F、G和H可用于机车而不是有轨车。
可以理解，所有对包括在说明书中选做示例用于说明本发明的本发明实施例的改变与改进，只要其不背离本发明的精神和范围，就包含在本发明中。
权利要求
1.一种有助于绕轴旋转的减摩轴承，所述轴承包括内座圈，其环绕设置在轴上且在背离轴的外表面上设置有滚道；外座圈，其环绕内座圈设置并且其具有滚道，滚道面向着内座圈滚道但彼此有间距；滚动元件，定位并靠在座圈滚道上；传感器装置，通常设置在座圈之间，并且包括用于监控轴承状态的传感器，所述传感器携载在一个座圈上；无线电发射器，其携载在所述一个座圈上并且与传感器连接，无线电传感器产生表示传感器记录的轴承状态的无线电信号；以及电源，其携载在所述一个座圈上并且与发射器连接，用于供电给发射器工作。
2.如权利要求1所述的减摩轴承，其中传感器、发射器、以及电源都携载在外座圈上。
3.如权利要求1所述的减摩轴承，其中传感器、发射器、以及电源都携载在内座圈上。
4.如权利要求1所述的减摩轴承，其中传感器响应温度。
5.如权利要求1所述的减摩轴承，其中传感器响应振动。
6.如权利要求1所述的减摩轴承，其中传感器装置还包括靶轮，其相对于另一座圈固定在适当位置并且当靶轮和电源之间出现相对运动时激活电源。
7.如权利要求6所述的减摩轴承，其中电源产生磁场并且靶轮干扰该磁场。
8.如权利要求6所述的减摩轴承，其中靶轮具有齿。
9.如权利要求8所述的减摩轴承，其中靶轮是磁化环。
10.如权利要求1所述的减摩轴承，其中传感器装置还包括沿所述一个座圈设置的环，并且电源和发射器设置在该环上。
11.如权利要求10所述的减摩轴承，其中传感器也设置在该环上。
12.如权利要求10所述的减摩轴承，其中所述一个座圈是外座圈。
13.如权利要求10所述的减摩轴承，其中所述一个座圈是内座圈。
14.如权利要求1所述的减摩轴承，其中所述一个座圈具有开口朝向另一座圈的沟槽，并且传感器、无线电发射器以及电源都设置在该沟槽内。
15.一种有助于绕轴旋转的减摩轴承，所述轴承包括内座圈，其具有两个滚道，两个滚道在轴向上彼此间隔分离并且设置在内座圈背离轴的外表面上；外座圈，其具有两个滚道，两个滚道向内朝向并环绕着内座圈滚道；滚动元件，两排滚动元件设置在内、外座圈滚道之间；传感器，携载在一个座圈上，用于监控轴承状态；无线电发射器，其携载在所述一个座圈上，通常位于两排滚动元件之间，并且与传感器连接，用以产生表示传感器监控得到的轴承状态的无线电信号；以及电源，其携载在所述一个座圈上，通常位于两排滚动元件之间，并且与发射器连接，用于供电给发射器工作。
16.如权利要求15所述的减摩轴承，其中所述一个座圈是整体的，而另一座圈包含可分离的组件，每一个组件都具有一条座圈滚道。
17.如权利要求16所述的减摩轴承，其中还包括装配环，安装在所述一个座圈上，位于该座圈的两条滚道之间；并且其中发射器与电源位于该装配环上。
18.如权利要求17所述的减摩轴承，其中电源沿着装配环生成磁场，并且还包括靶轮，所述靶轮定位于另一座圈的两条滚道之间且相对于所述另一座圈固定在适当位置，当座圈之间相对转动时靶轮圆周在位于所述一个座圈上的装配环的附近移动，当出现相对转动时靶轮干扰电源产生的磁场。
19.如权利要求18所述的减摩轴承，其中靶轮有朝向装配环突出的齿。
20.如权利要求15所述的减摩轴承，其中所述一个座圈具有沟槽，沟槽位于两排滚动元件之间，并且沟槽开口朝向另一座圈；并且其中传感器、无线电发射器以及电源位于所述沟槽中。
21.一种有助于绕轴旋转的减摩轴承，所述轴承包括双杯，其具有两个锥形外滚道以及位于滚道之间的居间表面，外滚道在居间表面处具有它们的最小直径；轴向对准的圆锥，其位于双杯内，每个圆锥都具有面向外的锥形内滚道，一个圆锥的滚道被一个杯的外滚道环绕着，而另一圆锥滚道被另一个杯的外滚道环绕着；锥形滚动元件，两排滚动元件设置在相对的内、外滚道之间，滚动元件通常与滚道线接触；以及传感器装置，其设置在杯内，位于两个外滚道之间；以及传感器装置，包括携载在该杯上的用于监控轴承状态的传感器；无线电发射器，其携载在该杯上，并且与传感器连接，用以产生表示传感器监控得到的轴承状态的无线电信号；以及电源，其携载在该杯上，并且与发射器连接，用于产生电能供电给发射器工作。
22.如权利要求21所述的减摩轴承，其中电源生成磁场，并且传感器装置还包括隔环，隔环位于两个圆锥之间并且相对于圆锥安装到合适位置，隔环有齿，齿朝着电源的方向凸伸而出并且邻近电源，当杯和圆锥之间有相对转动时，所述齿贯通并干扰电源产生的磁场。
23.如权利要求22所述的减摩轴承，其中圆锥邻靠隔环，因此隔环确定圆锥的滚道之间的轴向间距。
24.如权利要求22所述的减摩轴承，其中传感器、发射器、以及电源都嵌在装配环中，所述装配环安装在杯上，位于杯的居间表面处。
25.如权利要求21所述的减摩轴承，其中发射器包括天线，天线定位于杯的限定范围内。
26.如权利要求21所述的减摩轴承，其中杯具有至少两个位于居间表面处、在圆周上间隔设置的通向杯的内部的孔，并且发射器包含的天线设置在所述孔中。
27.如权利要求26所述的减摩轴承，其具有外壳，外壳具有对杯外表面进行支撑的弓形轴承座；并且如此配置其中轴承座长度以及在圆周上的孔间隔，使轴承座不能同时遮盖住所有的孔。
28.一种用于监控轴承一个或多个状态的传感器装置，其包括在轴承上设置至少一个传感器用于监控轴承状态；无线电发射器，其携载在轴承上并且与传感器连接，无线电发射器产生表示传感器记录的轴承状态的射频信号；以及电源，其携载在轴承上并且与发射器连接，用于供电给发射器工作。
29.如权利要求28所述的传感器装置，其中所述轴承包括内座圈，其环绕设置在轴承旋转轴上并且在背离该轴的外表面上设置有滚道；外座圈，将其环绕内座圈设置并且其具有滚道，滚道面向着内座圈滚道但彼此有间距；以及滚动元件，定位并靠在座圈滚道上；所述传感器装置通常设置在座圈之间。
30.如权利要求28所述的传感器装置，其中所述轴承包括内座圈，其环绕设置在轴承旋转轴上并且在背离该轴的外表面上设置有滚道；外座圈，将其环绕内座圈设置并且其具有滚道，滚道面向着内座圈滚道但彼此有间距；所述传感器装置布置在外座圈的外径上。
全文摘要
一种锥形滚柱轴承(A、F、G、H)包括传感器装置(D)，辐射反映轴承内部状态的信号。在一个实施例(A)中，外座圈(24)是整体的，而传感器装置(D)是无线、自供电的，并且包括安装在外座圈上、位于滚柱滚动沿循的滚道(32)之间的装配环(60)。该环嵌入若干个传感器(66)，用于监控诸如温度和振动的轴承状态。该环还包含无线电发射器(70)、与传感器连接的微处理器(68)、以及用于产生处理器和发射器工作所需电能的电源(64)。通过利用永久磁铁、电枢绕组以及位于两个圆锥之间并随之旋转的靶轮的机电能量转换而生成电能。发射器对传感器记录的轴承状态进行转换并且通过处理器处理为能够在轴承外部接收的无线电信号。
文档编号F16C41/00GK1437709SQ01811387
公开日2003年8月20日 申请日期2001年6月18日 优先权日2000年6月23日
发明者M·弗兰奇, K·M·伊夫特哈如丁, D·R·利珀, R·P·萨米, W-R·黄 申请人:迪姆肯公司