具有天线的轴承保持架和轴承保持架的故障的检测方法技术

本发明专利技术涉及一种轴承保持架(51)，其包括轴承保持架主体(51a)，轴承保持架主体(51a)由聚合物材料制成并且包括用于容纳轴承的至少一列滚动体的腔格(55)。保持架设置有无源谐振电路，无源谐振电路包括安装于保持架主体(51a)的天线线圈(54a)。提议天线线圈(54a)形成为直接安装于轴承保持架主体(51a)的保持架材料的导电层，并且被设计成使得破坏点小于或等于保持架材料的破坏点。因而，保持架主体中的破裂使得天线线圈(54a)破裂，改变了无源谐振电路的谐振特性。

Method for detecting fault of bearing cage and bearing cage with antenna

The holder of the invention relates to a bearing (51), which comprises a bearing retainer body (51a), bearing retainer body (51a) made of a polymer material and comprises a bearing at least one rolling body cavity grid (55). The cage is provided with a passive resonant circuit that includes an antenna coil (54a) mounted on the cage body (51a). The proposed antenna coil (54a) is formed as a conductive layer of material directly mounted to the cage of the bearing retainer (51a) and is designed so that the damage point is less than or equal to the damage point of the cage material. As a result, the rupture in the cage body causes the antenna coil (54a) to break and changes the resonance characteristics of the passive resonant circuit.

【技术实现步骤摘要】
具有天线的轴承保持架和轴承保持架的故障的检测方法
本专利技术涉及一种如权利要求1的前序部分所述的包括天线的轴承保持架。
技术介绍
已知提供诸如具有温度传感器的球轴承或滚子轴承的轴承。为了监测轴承，通过与球/滚子与滚道的接触面(interface)尽可能近地定位的温度传感器来检测在该接触面处产生的热量。这使得轴承的保持架成为令人满意的用于温度测量的位置。然而，轴承保持架是转动的并且不能容易操作(accessed)且可用空间是狭窄的。特别是对于小型的轴承，难以将电池或发电机集成于轴承保持架。文献EP1849013B1公开了一种轴承，该轴承具有配备有能量接收线圈的保持架。用于将表示感应到的轴承状况的信号发送到配置在外圈上的其它天线的发射器被集成在保持架内。然而，该解决方案仅对于具有能够支撑发射器电子电路(electronics)的保持架的大型轴承才是可行的。轴承保持架用的无源无线温度传感器已在例如传感器2008、7982-7995的由YaWang、YiJia、QiushuiChen和YanyunWang所著的文章“用于恶劣环境应用的无源无线温度传感器”中被提出。包括随温度变化的电容和电感器的无源振荡器电路被配置在保持架上，使得电感器线圈与配置在轴承的非转动圈上的被驱动振荡器电路的发射器线圈相互作用。电容的温度依赖性导致了保持架内的谐振电路的能够被测量的谐振频率的温度依赖性。类似的系统已被Purdue大学的S.Scott等人研究过，参见例如：http://docs.lib.purdue.edu/nanopub/1089。保持架内的谐振电路吸收来自在非转动环上具有线圈的初级电路的能量，使得能够由频率扫描中的吸收峰推导得出谐振频率。此方法测量振荡频率时的能量损失。还已知使高速列车的列车轴承单元或列车轮轴箱配备有聚酰胺保持架。有时使用与轨道并排配置的热箱(hot-box)红外扫描仪来监测这些列车轴承单元。这些红外扫描仪检测轴承组成部件的温度上升来检测有缺陷的轴承。虽然聚酰胺保持架已被证明是比之前使用的钢保持架更安全的，但是将无法使用热箱红外扫描仪来检测聚酰胺保持架中的缺陷。保持架的故障检测在航空航天轴承、高速轴承和其他可能应用中也将是有用的。本专利技术寻求提供能够简便检测保持架损坏的改善的轴承用聚合物保持架。
技术实现思路
为实现上述目的，本专利技术提出了一种轴承保持架，其包括由聚合物材料制成的轴承保持架主体，轴承保持架主体包括用于容纳轴承的至少一列滚动体的腔格。保持架设置有无源谐振电路，无源谐振电路包括安装于轴承保持架主体的至少一个天线线圈。适当地，至少一个天线线圈用作无源谐振电路的电感器线圈。提议天线线圈形成为直接安装于轴承保持架主体的聚合物材料的导电层，并且被设计成使得破坏点等于或小于聚合物材料的破坏点。保持架主体的聚合物材料可以包括聚酰胺、酚醛树脂、聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)或其他聚合物。关于这点，破坏点特别是指材料的断裂伸长率，并且聚合物基体和天线线圈的材料应被选择成使得当轴承保持架主体的保持架材料破裂时天线线圈破裂。这可以通过特别是使用薄导电层作为天线线圈来实现。同时，天线线圈对轴承保持架主体的表面的附着力应当足够强，以确保当压力过大时天线线圈层破裂而不是剥离。聚合物基体的破裂强度与导电层之间的这种特定关系可以以特别是如下实施方式来实现：天线线圈被印刷在保持架材料上或者天线线圈在保持架材料上形成为电镀层。在一个实施方式中，天线线圈被实施为绕着保持架主体的全周延伸的单个环。在一些示例中，单个环设置在保持架的在轴向上定向的侧面上。在其他示例中，单个环设置在保持架的在径向上定向的表面上。于是单个环可以包括在保持架的相邻腔格之间沿轴向延伸的部分，并且还包括在保持架腔格的轴向侧与保持架的横向缘部之间沿保持架的周向延伸的部分。这种实施增大了保持架主体的被电感器线圈覆盖的表面积，从而增大了即使保持架上有小的局部断裂也将会引起天线线圈破裂的可能性。单个环的优点在于，天线线圈在任何位置破裂都能够导致无源谐振电路失去谐振能力。这能够被容易地且可靠地检测以便确定保持架已发生故障。在进一步的实施方式中，天线线圈包含彼此平行地连接的多个环。如果一个环破裂，则谐振电路的电感将会改变，导致通过天线线圈传输的信号的振幅改变。在进一步的实施方式中，天线线圈设置有以下设计：轴承保持架主体的任何相关部分的断裂至少通过增加电阻来影响天线线圈的电导率，优选地，通过使断裂点处的导电连接完全中断使得天线环开路来影响天线线圈的电导率。在一个示例中，轴承保持架具有梯子状结构并且包括两个横向缘部，该两个横向缘部通过被构造成隔开滚动体的横杆连接。优选地，天线线圈遍及轴承保持架主体的所有相关部分(即，遍及横向缘部的全周和遍及各横杆的全长)地延伸。优选地，通过包模成型非常薄且脆的金属片或者通过在轴承保持架主体的第一部分的表面上印刷或涂覆形成天线线圈的导电层(然后将在第二成型步骤中包模成型)，来将天线线圈嵌入于保持架材料。构成天线线圈还可以包括蚀刻。有利地，天线线圈可以被嵌入于表示无法接受的保持架磨损的量的浅的深度。线圈适当地嵌入于保持架的在操作使用时与包括该保持架的轴承的其它表面移动接触的磨损面。因而能够检测归因于磨损而导致的保持架故障。在本专利技术的一个实施方式中，设置于保持架主体的无源谐振电路包括电容器和用作电感器的天线线圈，如此形成了简单的LC震荡电路(LCtankcircuit)。在另一实施方式中，无源谐振电路形成包括天线线圈和连接到天线线圈的RFID电路的RFID收发器的一部分。本专利技术的一个重要方面是，当天线线圈中存在破裂时谐振电路返回不同的信号。信号的不同可能体现在：频率变化、振幅降低或完全没有返回信号。RFID电路还可以包括传感器或与传感器通信，传感器诸如为根据要求安装在轴承保持架上或RFID芯片上的温度传感器。一种轴承，其包括如上所述的轴承保持架，优选地，该轴承包括直接地或经由轴承密封件或帽来安装于轴承的非转动圈的发射器的初级天线。发射器包括被驱动的振荡器电路，初级天线被构造成从保持架上的天线线圈接收信号和向保持架上的天线线圈发送信号。根据本专利技术的另一方面，一种轴承单元，其包括如上所述的轴承，轴承单元设置有信号处理单元，信号处理单元被构造成监视被初级天线接收的天线线圈的响应信号并在检测到响应信号的振幅和/或频率变化时或在检测到无响应信号时产生报警。报警信息可以包括报警灯或给机器操作员(例如，给列车操作员)的报警信号。信号处理单元可以仅在维修期间连接或永久地连接。在一个实施方式中，轴承单元包括被适配成响应于由初级天线发射的询问信号而谐振的第二无源谐振电路。优选地，第二无源谐振电路设置在轴承的相同的固定部分上的不受磨损或损坏的位置作为发射器。第二无源谐振电路用作验证发射器的正确运行的基准。于是处理单元被适当地构造成如果没有检测到来自第一无源谐振电路和第二无源谐振电路两者的响应信号则产生发射器有缺陷的报警。如上所述的轴承保持架适用于实施轴承保持架的故障的检测方法，该方法包括以下步骤：-产生包括天线线圈的电路的谐振频率的询问信号；-接收来自天线线圈的响应信号；并且-基于检测到没有响应信号或者当测量到响应信号的频率和/或振幅变化时，来监测响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承保持架，其包括轴承保持架主体(11a、31a、51a)，所述轴承保持架主体(11a、31a、51a)由聚合物材料制成并被构造成容纳轴承的至少一列滚动体(10b、30b)，所述轴承保持架还包括无源谐振电路(14、34、44’)，所述无源谐振电路(14、34、44’)包括安装于所述保持架主体的天线线圈(14a、34a、54a)，其中所述天线线圈形成为直接安装于所述轴承保持架主体(11a、31a、51a)的保持架材料的导电层，并且被设计成使得破坏点低于所述保持架材料的破坏点。

【技术特征摘要】
2015.09.30 EP 15380043.81.一种轴承保持架，其包括轴承保持架主体(11a、31a、51a)，所述轴承保持架主体(11a、31a、51a)由聚合物材料制成并被构造成容纳轴承的至少一列滚动体(10b、30b)，所述轴承保持架还包括无源谐振电路(14、34、44’)，所述无源谐振电路(14、34、44’)包括安装于所述保持架主体的天线线圈(14a、34a、54a)，其中所述天线线圈形成为直接安装于所述轴承保持架主体(11a、31a、51a)的保持架材料的导电层，并且被设计成使得破坏点低于所述保持架材料的破坏点。2.如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于，所述天线线圈(14a、34a)用作所述无源谐振电路(14、34、44a)中的电感器。3.如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于，所述天线线圈(14a、34a)被印刷在所述保持架材料上或在所述保持架材料上形成为电镀层。4.如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于，所述天线线圈(14a、34a)的至少一部分嵌入于所述保持架材料的表面。5.如权利要求4所述的轴承保持架，其特征在于，所述保持架材料的嵌入有所述天线线圈(14a、34a、54a)的至少一部分的表面是所述轴承保持架的在所述轴承运行期间与所述轴承的其它组成部件的表面接触的磨损面。6.如权利要求1所述的轴承保持架，其特征在于，所述天线线圈(34a、54a)被实施为绕着所述保持架主体(31a、51a)的全周延伸的单个环。7.如权利要求6所述的轴承保持架，其特征在于，所述天线线圈(34a)设置在所述保持架主体(31a)的在轴向上定向的侧面上。8.如权利要求6所述的轴承保持架，其特征在于，所述天线线圈(54)设置在所述保持架主体(51a)的在径向上定向的表面上。9.如权利要求6所述的轴承保持架，其特征在于，所述轴承保持架主体(51a)包括多个被构造成容纳所述滚动体(10b、30b)中的一者的腔格(55)，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：约安·埃布拉尔，安德烈亚斯·卡尔森，德丰·郎，维克多·马丁内兹，弗兰克·德维特，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，斯凯孚法国航空航天公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE