[發明專利]用于滾動軸承中的、具有傳感器的滾動體

在審

• 申請號: 201980062956.5
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN113039419A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 貢特爾·埃爾費特;貝恩德·呂內堡;約爾格·羅爾曼;曼弗雷德·雷曼
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯羅特艾德德國有限公司;蒂森克虜伯股份公司
• 主分類號: G01M3/04
• 分類號: G01M3/04;F16C19/52;F16C41/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 張凱;張杰

本發明涉及一種用于滾動軸承(100)中的滾動體(1)，其具有外套(2)和孔(3)，其中孔(3)優選沿著滾動體(1)的中軸線設置，其中滾動體(1)包含至少一個布置在孔(3)內的、用于負載測量的傳感器(5)和用于傳輸由傳感器(5)測量的數據的傳輸模塊，其中滾動體具有能量源，其中能量源用于提供傳感器(5)和/或傳輸模塊的運行所需的能量，其特征在于，傳感器(5)為電感式測量的傳感器。本發明還涉及一種滾動軸承和一種負載測量方法。

背景技術

在例如在風力設備中使用的大型滾動軸承上，在運行期間作用有巨大的力。因此，希望能夠進行滾動軸承的負載測量。

為此目的，例如從EP 0 637 734 B1中已知，借助于設置在滾動體的孔中的應變測量條測量滾動體的變形，其中從滾動體的變形能夠推斷出作用到滾動軸承上的力，即負載。然而，應變測量條和其相應的固定裝置,通常為粘接裝置,非常容易磨損和老化，尤其是因為它們在滾動軸承中通常與油脂和/或其他潤滑劑接觸，并且必須定期更換。因此，這種負載測量僅在實驗室條件下或在短的有限時間內是可能的，或在有限的時間內是可能的。

由EP 1 849 013 B1已知，多個傳感器布置在將多個滾動體彼此固定在其相對位置中的籠架上，其中，這些傳感器測量在滾動體中通過線圈感應的渦流。然后從渦流測量中推斷出存在的負載。

替代地，文獻EP 1 795 869 A1公開了一種具有孔的滾動體，在所述滾動體中平行地并且彼此間隔開地設置有兩個板，其中在所述板上相對置地分別安置有電極，這些電極電容式地測量板彼此間的間距。該間距是可變的，因為板由于由負載引起的滾動體變形而彎曲。該測量限于滾動體的某個區域并且由于電路板的彎曲同樣易于磨損。此外，這些板可能相對于彼此滑移，這導致測量的不精確。

一般可以說，電容式負載測量在制造滾動體時要求非常高的花費。相應的傳感器必須繁瑣地匹配于滾動體幾何形狀。在此首要關鍵的是電容傳感器與應測量間距的面之間的間距。最后，電容式負載測量的精度較低，并且其分辨率非常有限。

發明內容

因此，本發明的目的是提供滾動體和滾動軸承，借助其在持續運行的期間能夠實現可靠的、精確的且持久的負載測量并且其在此能夠更簡單地制造。

該目的通過一種用于滾動軸承中的滾動體來實現，該滾動體具有外套和孔，其中，孔沿著滾動體的中軸線設置，其中，滾動體包括至少一個布置在孔中的、用于負載測量的傳感器和用于傳輸由傳感器測量的數據的傳輸模塊，其中，滾動體具有能量源，其中，能量源設置用于提供用于運行傳感器和/或傳輸模塊所需的能量，其特征在于，傳感器是電感式測量的傳感器。傳感器為了間距測量而使用其在物體中感應出的渦流，應測量相對于所述物體的間距。為此，傳感器包含LC振蕩回路，該LC振蕩回路被激勵以進行高頻電振蕩。在此例如可以考慮具有1MHz或更大的頻率的振蕩。LC振蕩回路的電振蕩在LC振蕩回路的環境中產生電磁交變場。如果現在LC振蕩回路的一個能導電的物體接近，則在該物體中感應出渦流，該渦流使振蕩衰減。測量和評估振蕩的該衰減。

根據本發明的滾動體相對于具有傳統傳感器的滾動體是特別有利的，因為滾動體負載的電感式測量不與涉及制造尺寸精確性的高要求相關聯，例如像電容式測量那樣。尤其是在具有用于電容式負載測量的傳感器的滾動體的情況下，保持與電容式傳感器相關的所有尺寸是非常重要的。這樣的滾動體以繁瑣的方法手工地進行后續加工，這使得大量的制造無法實現并且使單個滾動體非常昂貴。此外，與利用現有技術中已知的滾動體相比，利用根據本發明的滾動體能夠實現明顯更精確的負載測量。利用電容式傳感器的變形測量的分辨率大約為0.1μm至1μm，而利用根據本發明的滾動體可以執行具有直至0.01μm的分辨率的變形測量。

孔沿著滾動體的中軸線設置在本發明的意義上意味著，孔的中軸線基本上平行于滾動體的中軸線布置。這一方面包括孔的中軸線和滾動體的中軸線之間具有偏置的孔的布置方式，并且另一方面包括孔的中軸線相應于滾動體的中軸線的孔的布置方式。