[发明专利]应变传感器有效
申请号: | 200980161480.7 | 申请日: | 2009-07-17 |
公开(公告)号: | CN102498371A | 公开(公告)日: | 2012-06-13 |
发明(设计)人: | H.A.莫尔;J.范德桑登;L.沃胡尔斯特 | 申请(专利权)人: | SKF私人有限公司 |
主分类号: | G01G3/14 | 分类号: | G01G3/14;G01L1/22;G01M5/00;G01B7/16 |
代理公司: | 北京市柳沈律师事务所 11105 | 代理人: | 曲莹 |
地址: | 荷兰尼*** | 国省代码: | 荷兰;NL |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 应变 传感器 | ||
技术领域
本发明涉及用于测量在部件表面特别是滚动元件轴承的表面上引起的应变的应变传感器。本发明还涉及借助于热联接处理将应变传感器附接到部件表面特别是轴承表面的方法。
背景技术
轴承是容许两个部件之间受约束的相对运动的一种装置。它们可用于多种不同的类型的机械中以固持和支承旋转部件,例如车辆的车轮、风车的叶片或洗涤机中的转鼓。典型的轴承包括内环和外环以及多个滚动元件,并且可还包括保持架以固持所述滚动元件。在使用期间,所述轴承经受动态的和静态的不同载荷。所述静载荷主要是由所述轴承所支承的重量引起的,以及也可能是由于所述轴承安装时所带的预载荷而引起的。所述动态载荷是与时间相关的并且是由工作状况引起的。
在多种系统中,期望是能够监测作用在轴承上的载荷。例如,在现代汽车中,来自车轮轴承的载荷数据被用于车轮稳定系统的控制中。位移传感器例如应变传感器普遍应用于轴承以测量载荷和变形。在一些情况下,塑性箔传感器粘接式地接合到例如轴承外环的外周。然而,粘接式接合有多种缺点。该轴承表面必须进行清洁且准备好用于接合,该附接是手动处理,该粘接可能花费几个小时进行固化,而且该粘接可能在长时间后发生蠕变,这会损害传感器信号的可靠性。
也可采用金属箔应变传感器。这种应变传感器借助于例如点焊接而附接到轴承表面,由此该金属箔利用特定模式的点焊接围绕它的全部周边进行附接。箔应变传感器附接到轴承表面也基本上是手动处理,从而使得这些传感器不适宜生产线环境下的自动化的安装和集成。此外,箔应变传感器具有低的应变灵敏度,因此,当用在现代电子系统中普遍的低工作电压下时,这对信号调理器提出严格的要求。
在JP 2007239848中,提出了一种设置有传感器单元的轴承,由此所述传感器单元包括至少一个传感器安装构件和安装在该传感器安装构件上的至少一个应变传感器。该传感器安装构件附接到轴承外环的径向外表面在沿周向方向相互隔开的两个固定部,并且该应变传感器配设在该两个固定部之间的传感器安装构件上。该传感器安装构件可借助于螺栓连接、粘接接合或焊接而附接到轴承外环。
然而,就下述方面而言有改进的空间,即实现一种在直捷的自动化处理中可附接到轴承表面或其它的部件表面的应变传感器,并且该应变传感器在附接之后能够感测强的且稳定的应变信号。
发明内容
本发明确定一种用于测量在部件表面上引起的应变的应变传感器。所述应变传感器包括支承构件和集成在该支承构件上的应变计。所述支承构件配置成利用仅第一和第二附接机构仅在第一和第二附接位置附接到所述部件表面。此外,所述支承构件包括适合于响应于所述第一和第二附接位置之间的相对位移进行弯曲的梁部,由此所述应变计集成在该梁部上。为了确保所述梁部的强的且稳定的弯曲响应,所述被附接的支承构件包括至少一个挠曲铰链。
根据本发明的应变传感器特别适用于与滚动元件轴承组合使用。该轴承可设置有用于测量施加在该轴承上的载荷的一个或多个本发明应变传感器。当例如所述支承构件附接到轴承外环的径向外表面而第一与第二附接位置之间有周向间隔时,该轴承上的载荷引起在该径向外表面上的拉伸应变。该拉伸应变引起所述支承构件的第一和第二附接位置之间的相对位移。结果,弯曲力矩施加在所述支承构件的梁部上。在经受弯曲时,所述梁的一个表面将处于拉伸中,相对取向的表面处于压缩中。所述应变计集成在经受这些拉伸力或压缩力的梁部的表面上,由此测量与作用在该轴承上的载荷成比例的应变信号。
为了获得强的应变信号,如果该应变计(显见应变)所测量的应变尽可能地接近于所述支承构件所附接到的部件表面上的应变(实际应变),则是有利的。此外,重要的是,使支承构件以可靠且可预知的方式弯曲,使得对于特定的实际应变所测得的显见应变在部件的使用期内基本上恒定。换句话说,重要的是,所述应变传感器产生稳定的应变读数。这根据本发明得以实现的原因在于,所述被附接的支承构件将绕所述至少一个挠曲铰链旋转,从而在所述支承元件中引起可靠且可预知的弯曲响应。
挠曲铰链应理解为需经受有限的相对旋转的两个刚性部件之间的弹性可挠曲的、细长区域。在一个示例中,所述部件表面是所述刚性部件的其中一个,而另一个刚性部件由所述支承构件形成。优选地,所述被附接的支承构件包括对应于所述第一和第二附接位置在所述支承构件的两侧的第一和第二挠曲铰链,以进一步增强所述支承构件的弯曲响应。
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