带有整体互感器的轴承 本发明涉及一种轴承，包括围绕一个轴承轴线彼此相对转动的第一部分和第二部分，第一部分设置有一个第一线圈。
上述类型的轴承已经被例如申请人为AB SKF的欧洲专利申请EP-A0637734所公开，所公开的轴承可以测量作用在轴承上的负荷。为此，每排轴承滚柱中的一个或多个之中设置有安装传感器的孔，所述传感器测量作用在滚柱上的负荷同时将其作为测量信号放大和传送。在轴承滚柱产生的测量信号被安装在轴承固定部分的接收器采集。该接收器可以具有平行于固定轴承环的导电体的绕组的形式。
这种已知轴承的缺点在于所产生的电信号只与一个既相对于固定部分又相对于旋转部分进行转动的轴承滚柱相关连。在轴承的转动部分中没有建立电连接。
本发明的目的是提供一种轴承，该轴承设置有能够通过轴承的固定部分与固定到轴承的转动部分上的电路交换电信号的装置。
所述发明目的可以通过本发明所提供地带有整体互感器来实现，其中包括围绕一个轴承轴线彼此相对转动的第一部分和第二部分，第一部分设置有一个第一线圈，其特征在于：可旋转的第二部分设置有与所述第一线圈电磁耦合的第二线圈。
这个轴承的优点在于可以与固定在轴承的旋转部分之上的一个电路交换电信号。清楚地是，本发明可以适用于任何类型的轴承，例如套筒轴承、滚珠轴承和滚柱轴承。
本技术领域的普通技术人员可以知道，在诸如滑动环和触点的组件帮助下，可以与固定在轴承旋转轴上的电路交换电信号。在旋转轴上的滑动环和触点结构的缺点是要承受磨损和较不可靠的电连接性。此外，滑动环带来的附加的摩擦是一直不希望的。滑动环和触点结构还占据额外的空间，这在一些引用方面会带来不利之处。
在根据本发明的轴承的帮助之下，可以与固定在旋转轴上的电路实现可靠的和非摩擦的连接。
根据本发明的一个优选实施例，第一和第二线圈的轴线与轴承的旋转轴线重合。这样，就尽可能大地获得在线圈之间的电磁耦合，其结果是信号传输的质量提高并且更加稳定。
在另一个实施例中，第一和/或第二线圈设置有一个罩。这样可以防止由于诸如润滑油、灰尘等进入到线圈之间而引起故障。
如果根据另一个实施例，轴承由不含铁的材料制成，第一和/或第二线圈分别位于第一和第二部分的凹槽中。在另外一个实施例中，第一和/或第二线圈可以分别完全嵌入在第一和第二部分之中。不含铁的材料将不会干扰磁场的磁力线。
根据另一个实施例，第一和/或第二线圈包括印刷绕组。轴承的第一和/或第二部分分别设置有连接到第一和第二线圈的电路。如本技术领域的普通技术已知，绕组和电路可以由薄膜技术制造，于是根据本发明的轴承结构可以得到更加紧凑的结构。
在另外的实施例中，第一和第二罩由导磁材料制成，包围第一和第二线圈的第一和第二罩至少具有一个在第一和第二罩之间形成的空气间隙，当第一部分和第二部分彼此之间相互转动时，上述至少一个在第一和第二罩之间的空气间隙发生变化。当第一和第二罩由U形的环形件构成，上述至少一个空气间隙由在U形环形件的腿之一上的至少一个凹槽形成。
在这个实施例中，当第一部分和第二部分彼此之间相互转动时，第一和第二线圈之间的耦合发生变化，因此从第一线圈传送到第二线圈的信号发生变化。这样，从第一线圈到第二线圈传送的能量和/或数据也接着变化，反之亦然，这个实施例还允许获得代表轴承的第一部分相对于第二部分的相对(转动)速度。
在第二方面，本发明还涉及由至少一个根据上述所述的轴承和由至少一个轴承支撑的旋转轴构成的组件，其特征在于：上述组件还设置有电路，所述电路被固定在旋转轴上和具有与第二线圈相连接的连接件。
这样，可以产生一个从轴承的固定部分经过轴承的旋转部分到固定在旋转轴上的电路的电连接，并且反之亦然。
在根据本发明的一个实施例中，由电路产生的信号通过信号线被输送到第二线圈上。
使用根据本发明的组件，可以通过第二线圈和第一线圈在轴承的固定部分上获得使来自电路的信号，例如测量信号。这个信号能够接着被输送到评估和控制电路上。
在本发明的另一个实施例中，第一线圈连接到电源供给上，第二线圈通过电源线连接到电路上。
本技术领域的普通技术人员可以清楚知道，可以使用多个根据本发明的轴承，以便对电路提供电源和在轴承的固定部分上获得来自电路的信号。可以想象，例如，来自电路中的信号可以以已知的方式在电路中被复用，借此来自电路的多于一路的信号可以被传送到轴承的固定部分上。
通过参考优选实施例和附图，将更加详细地描述本发明，其中：
图1显示了根据本发明的带有整体互感器的轴承的截面视图；
图2显示了图1的轴承的前视图；
图3显示了根据本发明的另一个实施例的带有整体互感器的轴承的截面视图；
图4显示了根据图1到3的两个轴承的一个组件和在其上固定有电路的旋转轴；
图5a和5b是根据本发明的两个另外的实施例的的轴承的截面视图。
图1是根据本发明的带有整体互感器的轴承1的截面视图。轴承1包括彼此之间相互旋转的外部环2和内部环3。轴承1可以是套筒轴承，但是也可以是滚珠轴承或滚柱轴承。第一线圈4安装在外部环2上，第二线圈5安装在内部环3上。第一和第二线圈4,5的轴线优选与轴承1的旋转轴线8重合。在轴承的一个实施例中，第一和第二线圈4,5分别被第一和第二罩6,7所包围，从而防止灰尘和润滑剂进入到第一和第二线圈4,5。
图2显示在图1中的轴承的前视图。在这个视图中，可以清楚地看到第一和第二线圈4,5的轴线与轴承1的旋转轴线8重合。第一和第二线圈4,5优选由数个诸如铜的导体材料的绕组构成。第一和第二线圈4,5彼此仔肩尽可能相互密封，于是由一个线圈产生的磁通量也包含在另一个线圈中。由于第一和第二线圈4,5的相互电磁耦合的结果，可以从第一线圈4到第二线圈5传送电信号，并且反之亦然。本技术领域的普通技术人员可以知道，第一线圈4和第二线圈5的相互耦合取决于被两个线圈4,5和数个在每个线圈4,5中的绕组所占据的表面。通过正确选择尺寸和绕组的数目，可以在宽广的频率范围内获得强烈的电磁耦合。
图3显示了根据本发明的另一个实施例的带有整体互感器的轴承的截面视图。在这个实施例中，轴承1的第一和第二部分2,3由不含铁的材料制成。通过这个方式，可以将第一线圈4放置在轴承的第一部分2的凹槽中和将第二线圈5完全嵌入到第二部分3中。很清楚的是，两个线圈也可以都放置在各自的凹槽中或都被完全嵌入。
可以将第一和/或第二线圈4,5作为印刷绕组分别构造在轴承1的第一和第二部分2,3上。连接到第一或第二线圈4,5上的电路(未示出)也可以被设置在轴承1的一个部分上，其结果是可以得到本发明的轴承1的更加紧凑的结构。
图4显示了带有一个整体互感器的两个轴承1,1’的一个组件，它支撑包括两个部分9a,9b的旋转轴9。两个轴承1,1’在其他方面是相同的，为了便于描述，一个轴承1’的相应部件采用与另一个轴承相同的标记来描述，但是带有上撇。在旋转轴9上，在两个轴部分9a,9b之间具有电路10。这种类型的扭转传感器对本发明技术领域的普通技术人员是已知的，在此不需要再作进一步的解释。
一个信号线11和电力线13被连接到测量电路上。电力线13的另一端被连接到一个轴承1’的第二线圈5’上，信号线11的另一端被连接到另外的轴承1的第二线圈5上。
使用这个带有一个整体互感器和旋转轴9的至少一个轴承1的一个组件的优选实施例，通过在另外的轴承1的旋转部分上的信号线11和第二线圈5，通过与其电磁耦合的第一线圈4，借助于固定信号线12，可以获得来自测量电路10的测量信号。
相应的是，在旋转轴9上的测量电路10可以通过固定连接线14来供电，该连接线14与在一个轴承1’上的非转动部分上的第一线圈4’连接。第一线圈4’与第二线圈5’相互电磁耦合，其结果是可以通过电源线13获得在测量电路10上的电流。
对本发明技术领域的普通技术人员已知的是，来自测量装置10的测量信号包括多个已经被多路复用的测量信号。本发明技术领域的普通技术人员可以理解，从在旋转轴9上的电路10到在轴承1,1’上的固定部分的固定连接12,14的信号路径适合于双向。因此，通过在电路10上的几个小的进一步设备，根据本发明的一条线和一个轴承足够用于对电路10供电和通过固定信号线12获得来自在旋转轴9上的电路10的信号。
图5a和5b显示了一个滚柱轴承的截面视图，该滚柱轴承包括一个外部环2，一个内部环或轴3，一个外部滚珠轴承衬套16，一个内部滚珠轴承衬套17和多个滚珠轴承18。由于滚珠轴承18的存在，根据本发明的轴承的线圈4,5可以放置在外部环2和内部环3之间。这将导致本发明的一个更加紧凑的轴承结构。如图5a所示，第一线圈4和第二线圈5位于轴承上相同的轴向位置，第一线圈4的半径大于第二线圈5的半径。图5b显示了两个线圈的一个可替换位置。在这个情况下，第一线圈4的半径等于第二线圈5的半径。第一和第二线圈4,5的第一和第二罩6,7分别优选由U形截面的导磁材料制成，第一罩6和第二罩7相互对齐，从而它们的开口端彼此面对。通过这个结构，第一线圈4和第二线圈5被磁性地包围，其结果是可以更加有效的传送信号。
在另外的实施例中，彼此相面对的第一罩6和第二罩7的开口端具有一个特定的形状，于是当第一部分2和第二部分3彼此之间相互转动时，第一和第二罩6,7的开口端之间的空气间隙是变化的。这样的空气间隙使电磁耦合发生变化，因此从第一线圈4到第二线圈5耦合产生一个信号的变化。这个变化是一个指示第一部分2和第二部分3的相对旋转速度的信号。
本发明技术领域的普通技术人员可以理解，可以通过第一和第二罩6,7的不同的实施例来实现上述特定的形状。
在图6中显示了一个能够达到所需效果的第一和第二罩6,7的实施例中。图6显示了如图5b所示的第一罩6的顶部视图，即沿着轴承轴线的方向。在这个情况下，第一开口端20和第二开口端21由环状体构成。开口端20,21中的一个设置有在导磁材料中的凹槽23，使第二开口端21中具有链轮齿状的延伸22。
第二罩7(未示出)可以具有与第一罩6相同的形状。在上述的轴承组件中，第一和第二罩6,7的开口端同轴对齐。当第一和第二部分2,3相互之间彼此转动时，在第一情况下，第一罩6的凹槽23将与第二罩7的凹槽23对齐，在第二情况下，第一罩6的凹槽23将与延伸22对齐。于是，在被第一和第二罩6,7包围的第一线圈4和第二线圈5之间的有效耦合和从第一线圈4到第二线圈5传送的信号随着轴承1德转动而改变。
尽管特定的形状的描述包括在环状第二开口端21的外侧上的凹槽23，该凹槽23还可以设置在环状第二开口端21的内侧，或在环状第二开口端21的整个宽度上。该凹槽23还可以设置在环状第一开口端20上，或在环状第一和第二开口端20,21二者之上。
因此，根据本发明的轴承能够用于从轴承的转动部分向固定部分传送能量和数据，反之亦然，但是还可以产生速度信号。这个速度信号可以通过本发明技术领域的普通技术人员已知的方式与能量信号和数据信号隔离。