本发明涉及轴承的状态监测，更特别地，涉及(这样)一种轴承，其包括与信号线缆通信的传感器，该线缆离开(exit)所述轴承被安装于的装置。
背景技术：
配备有光学感测纤维的轴承是这种带线缆的轴承的一个示例。例如，wo2011/066929公开了这样一种轴承，其在轴承的外圈中具有周向槽，由此该槽容纳用于测量(特别是)轴承载荷的感测纤维。通常，感测纤维经由光纤线缆连接到光学询问器，由此所述询问器位于轴承装置的外部。线缆从轴承的表面露出(emerge)然后被从轴承装置引出。
ep1548419中描述了一种带线缆的轴承的另一示例，其涉及用于诊断铁路车辆轮轴用的轴承单元是否存在异常的系统。该系统包括用于输出(作为电信号的)从轴承单元产生的信号的感测/处理部分和用于基于感测/处理部分的输出进行轴承单元的异常诊断的计算/处理部分。该信号经由(优选是防水的、耐油的和耐热的)线缆传送。
本发明力图(seeksto)解决与以下相关联的问题中的一部分(some)：安装轴承(其中该轴承包括附接于该轴承的线缆)，并在线缆从应用中的轴承露出(emerge)时引导线缆。
技术实现要素：
在许多应用中，线缆必须出现(emerge)在至少部分地填充有润滑剂的封闭空间内。在轴承运行期间，这在轴承装置内产生润滑剂沿轴承的周向的流(动)，这可能在线缆上产生应变(strain)。对于携带光信号或电信号的线缆可能就是这种情况。此外，带线缆的轴承操作起来可能很麻烦，并且容易在运输和安装期间受到损坏。
本发明在于一种滚动轴承，其包括第一和第二轴承圈和设置在所述轴承圈的滚道表面之间的至少一列滚动体，所述轴承还包括：至少一个传感器，其设置在第一轴承圈的感测表面上；和信号携带线缆(signal-carryingcable)，其与传感器连接。该线缆包括装配于(fitsinto)插座内的线缆连接器。根据本发明，插座至少部分地集成在(设置在第一轴承圈的外表面中的)凹部内，由此凹部与感测表面通信，并在传感器与插座之间提供信号耦合(coupling)。此外，线缆连接器和插座中的一者具有成角度的主体部分，所述成角度的主体部分相对于凹部的纵向轴线成第一角度α。线缆沿轴承的大致周向以与所述外表面的法线成角度的方式被引导出凹部(外)。
结果，能够使得与轴承装置内的润滑剂的流(动)相横向地延伸(run)的线缆的表面积减少或最小化，从而减小线缆上的应变。优选的是，所述周向与轴承在运行期间的转动方向一致，使得线缆被沿与轴承装置内的润滑剂的流(动)相同的方向定向。
轴承的精确(precise)周向垂直于所述凹部被设置于的外表面的法线。因此，在一些实施方式中，线缆以与前述表面法线成大致90°(的方式)从线缆连接器延伸。在其它实施方式中，线缆以70°至120°之间的角度从连接器延伸，这仍然允许有效地减小施加在线缆上的应变。
在一些示例中，凹部的纵向轴线实质上平行于所述凹部被设置于的外表面的法线。于是成角度的主体部分的第一角度α优选在70°至120°之间，最优选在90°附近，使得线缆方向垂直于表面法线，并因而精确地遵循(follows)轴承的周向。
在其它示例中，凹部的纵向轴线相对于所述凹部被设置于的外表面的法线成第二角度β。线缆相对于周向的方向取决于第一角度α和第二角度β。当第二角度不为零(non-zero)时，第一角度α可能大于90°，而同时线缆方向保持与表面法线垂直并被沿轴承的周向精确地引导。特别是当线缆是光纤线缆时，以钝角(的方式)实施(execute)连接器的成角度的主体部分可能是有利的。在这种类型的一些实施方式中，成角度的主体部分相对于凹部的纵向轴线(所成)的第一角度α在90°至140°之间。
在一个实施方式中，插座完全集成在凹部内。由于不存在突出部，因此这具有使轴承更易于操作(handle)和安装的优点。于是线缆连接器包括成角度的主体部分，并且还包括装配于插座内的直的主体部分。
在另一发展中，线缆连接器与插座之间的耦合/联接(coupling)允许直的主体部分在插座内旋转(swivelthrough)180°。于是适当的是，插座和线缆连接器具有圆形几何形状。这具有以下优点：如果轴承的转动方向改变，则成角度的主体部分的周向以及进而线缆被引导出凹部外(所沿)的方向可以被容易地反转。插头-插塞式光/电耦合/联接(jack-plug-typeoptical/electricalcoupling)是合适的耦合/联接的一个示例。
在一可选择的实施方式中，插座包括成角度的主体部分，其从集成在凹部内的直的主体部分突出。那么适当的是，线缆连接器仅具有(装配于插座的成角度的主体部分内的)直的主体部分。
(包括了传感器和线缆连接的)第一轴承圈为轴承的非转动轴承圈。这可以根据应用而是轴承的内圈或轴承的外圈。轴承可以是径向轴承、推力轴承(thrustbearing)或回转轴承(slewingbearing)。
第一轴承圈的感测表面可以是第一轴承圈的圆柱表面或环形侧面。优选的是，感测元件被嵌入在槽内，使得轴承的尺寸不受影响(unaffected)。
根据应用和安装限制，第一轴承圈的凹部被设置于的外表面可以是轴承外圈的外圆柱表面或者是内圈或外圈的环形侧面。在一个示例中，轴承外圈为非转动轴承圈，由此感测表面是设置在外圆柱表面中的槽，并且插座用的凹部设置在外圈的侧面。
(轴承所配备有的)传感器可以被适配成测量应变、振动、温度、声发射或转速中的一个或多个。轴承还可以配备有多于一个传感器。在一个实施方式中，传感器为光学感测纤维，诸如包括布拉格光栅的fbg传感器，线缆为光纤线缆。光纤连接器和插座可以被适配用于螺丝联接、卡扣(snap)联接、推拉联接或卡口(bayonet)联接、或者其它合适型式的光学纤维联接(coupling)。
在另一个实施方式中，传感器输出由电信号线缆携带的电信号。传感器例如可以是压电应变计或mems振动传感器或baw/saw传感器。电的线缆连接器和插座也可以被适配用于螺丝联接、推拉联接或其它合适型式的电气联接。线缆还可以被适配用于供给电力。在一个示例中，轴承配备有包括了处理器的传感器单元，由此电力被经由线缆供给到处理器，该线缆还携带经处理的传感器信号。
附图说明
现在将参考接下来的附图出于解释的目的而绝不是限制的目的来更详细地说明本发明，在附图中：
图1a示出了根据本发明的轴承的第一示例的轴向截面，其包括经由成角度的连接器联接于轴承的光纤线缆；
图1b是图1a的成角度的连接器的侧视图；
图2a-2c示出了根据本发明的轴承的第二示例在生产和安装过程期间的不同阶段的轴向截面；
图3a是包括了用于容纳线缆连接器的凹部的轴承的第三示例的前视图；
图3b示出了线缆连接器和沿着与凹部沿径向相交的平面x-x截取的图3a的轴承的截面图。
具体实施方式
图1a示出了安装在应用中的根据本发明的滚动轴承的示例。轴承10为球面滚子推力轴承，其相对于泵座(pumphousing)30地支撑泵轴20。轴20绕着轴线25转动。轴承的外圈11以轴向抵靠座的凸缘部31的方式安装于座30。轴承的内圈12以轴向抵靠轴的肩部21的方式安装在轴上。该轴承特别(specially)适于将轴20上的轴向载荷传递到座30。
为了监测载荷(例如为了估计轴承寿命和预测轴承何时将需要更换)，轴承配备有光学应变计(opticalstraingauge)，通常是设置在轴承外圈的侧面11a中的周向槽内的布拉格光栅(型式的)光学感测纤维(bragggratedopticalsensingfibre)40。感测纤维40(用)的光学信号由设置在泵座30外部的光学询问器(opticalinterrogator)提供和进行分析。感测纤维40经由光纤线缆(fibre-opticcable)连接到所述询问器。
为了使轴承10能够安装在座30内而没有线缆被附接于轴承，光纤插座(fibre-opticsocket)50被集成在轴承外圈11内。插座50集成在(设置于外圈的侧面11a的)凹部内，由此感测纤维40被光耦合于插座50。优选的是，插座被完全地集成在凹部内，使得插座的部分不会从外圈侧面11a突出。这使得轴承更易于操作(handle)和安装，并最佳地保护插座免受损坏。然而，在不能在轴承圈中钻出足够深度的凹部的应用中，插座可以仅部分地集成在轴承圈内。
插座50被适配成接纳线缆连接器60，线缆连接器60在图1b的侧视图中示出。该连接器为成角度的连接器，其具有：直的主体部分61，其装配在插座50内；和成角度的主体部分62，其在本示例中以大致90°的角度从直的主体部分61延伸。由于成角度的主体部分62相对于凹部和插座的纵向轴线(所成)的角度，因此光纤线缆65能够被沿轴承的周向引导。在轴承装置内，轴20的转动引起润滑剂(的)流(动)(flow)。线缆65暴露于润滑剂流并将减小线缆上的应变，有益的是，线缆不在纵长(lengthwise)方向上跨越(cross)所述(润滑剂)流。在本发明的轴承中，线缆65的纵长方向被沿轴承的周向引导，使线缆上的应变最小化。
连接器60的成角度的主体部分62被布置成使得线缆65延伸所沿着的周向与轴的转动方向一致。在进一步的发展中，连接器60和插座50具有圆形几何形状并且被构造成使得连接器能够旋转(swivelthrough)180°。因此，如果转动方向和润滑剂流反转，线缆的周向也能够容易地反转。
在图2a-2c中示出了根据本发明的轴承的另一示例的生产和安装的不同阶段。在所示的示例中，轴承210为球面滚子轴承，其在(作为外圈211的外圆柱表面的)感测表面上设置有感测纤维240。该纤维是用于感测应变和温度的布拉格光栅(型式的)光学感测纤维。
作为生产过程的一部分，环形狭槽(slot)215被(机)加工到轴承外圈211的外圆周内(参见图2a)。狭槽215使得轴承能够被安装在座内而不损坏感测纤维，并且(狭槽215)具有使感测纤维定位成更靠近轴承的外滚道211r的深度，从而增大了传感器对由载荷的滚子的通道(passage)导致的应变的灵敏度。另外，槽216被(机)加工在狭槽215内以用于容纳感测纤维。这确保了纤维的准确保持并且还使纤维更靠近外滚道。
在预期的(intended)应用中，感测纤维将无法经由外圆柱表面从感测表面露出(emerge)。因此，凹部218被(机)加工到外圈的侧面211a，凹部218延伸贯通(through)到环形狭槽215。
凹部218被成形(shaped)为接纳插座250，如图2b所示，插座250被插入到该凹部内。感测纤维240附接在狭槽(的)槽216内，并且光耦合于插座250。然后插座可以被例如帽覆盖，以用于在运输和安装期间的保护。
如图2c所示，轴承210的外圈211安装在座230内。感测纤维240能够借助于(具有装配于插座250内的连接器260的)线缆而容易地耦合于光学询问器。根据本发明，连接器具有装配在插座250内的直的主体部分261，并且具有成角度的主体部分262，该成角度的主体部分262从直的主体部分261以大致90°的角度延伸，使得线缆能够遵循(follow)轴承的周向。适当的是，该周向与轴承的转动方向一致以及进而与轴承装置内的润滑剂的流动方向一致。
在图2a-2c所示的示例中，凹部218在所示出的轴承的轴向截面中具有相对于轴承(的)转动轴线225成角度的纵向轴线。直的主体部分与成角度的主体部分之间的角度被布置在不同的平面上(arrangedindifferentplane)。在本发明的另一实施方式中，凹部的角度和成角度的主体部分的角度被布置在相同的平面上，这具有将参照图3a和3b进行解释的优点。
图3a是轴承310的侧视图，轴承310包括位于内圈312的侧面312a上的凹部318。应当理解，轴承将在感测表面上配备有感测元件，该感测元件与凹部通信，并且应当理解，插座将被集成在凹部内并连接到感测元件。在所示的示例中，感测元件是设置在内圈的孔中的周向槽内的光学感测纤维。
图3b示出了轴承内圈312的沿着与凹部相交的图3a中的线x-x截取的截面图。还示出了被适配成接纳在该凹部内的线缆连接器360。该连接器具有直的主体部分361和从该直的主体部分361以第一角度α延伸的成角度的主体部分362。在本示例中，第一角度α为大致120°。此外，凹部318具有纵向轴线319，该纵向轴线319相对于凹部318被设置于的表面312a的法线(normal)370成第二角度β。在所示的示例中，角度β为大致30°。
因此，线缆365和成角度的主体部分362相对于表面312a延伸(所成)的角度取决于α和β两者。在所示的示例中，成角度的主体部分的定向与表面法线370垂直，这意味着线缆被沿周向导向。成角度的凹部318使成角度的主体部分能够具有大于90°的第一角度α，而同时(又)保持与凹部318被设置于的表面312a的表面法线370大致垂直。这意味着与直角(型式)的连接器相比，连接器360内的线缆遵循(follows)较大的弯曲半径。
虽然如上所述当成角度的主体部分垂直于表面法线延伸时实现了对线缆的最大保护，但是也可以以70°至120°之间的角度实现有益的效果。
因而本发明不限于上述实施方式，而是可以在所附权利要求的范围内变化。