[发明专利]轴承装置、检测轴承装置的轴承表面磨损的方法和轴承装置的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承装置，其包括：具有轴承表面的第一部件，具有由导电材料制成的并被布置为与第一部件的轴承表面滑动接触的表面的第二部件，以及用于检测轴承表面磨损的装置，如权利要求1前序部分的定义。

本发明还涉及如权利要求10前序部分所定义的一种用于检测轴承装置中的轴承表面磨损的方法，和如权利要求13所定义的轴承装置在内燃发动机的涡轮增压器中的应用。

背景技术

轴承是常见的机械零件，可用于部件之间相互运动的任何地方。该运动通常是转动或线性运动，但运动路径也可以是不同的，例如圆弧状。不同类型的轴承用于不同的应用，范围从手表中使用的微小宝石轴承到重型机械或桥梁和其它建筑的支撑结构中使用的非常大的轴承。

轴承的寿命取决于许多因素，例如运动的类型，负载和轴承的使用状况。对轴承寿命的估计可以具有一定精度，但是轴承的准确寿命不能预先知道。在许多应用中，轴承故障可能会导致大破坏。例如，在内燃发动机的涡轮增压器中，出现故障的轴承可能意味着不仅是它还有整个涡轮增压器都需要更换。自然，这通常要比在轴承发生故障之前更换轴承昂贵得多。可以在其预计使用寿命到期之前及时地将轴承更换为新的，但是这将导致更高的成本，因为需要额外的工作和备件。而且，在许多情况下，这会导致不期望的和昂贵的额外停机。

理想的情况是具有一种装置，其可以监测轴承的状况，并且在其发生故障之前允许更换轴承，但不是太早更换。

已经开发了各种各样的用于监测轴承磨损的系统。专利申请公开US 2007/0017280 A1公开了一种用于监测大型二冲程内燃机中的轴承磨损的装置。该装置包括两个接近传感器，其用于检测在冲程下死点中心的导靴位置。对经过一段时间检测到的导靴位置进行比较以得到轴承磨损的指示。这种类型的装置仅给出轴承状况的间接指示并且仅适用于有限范围的应用。另外，这种类型的装置需要对不同的发动机温度，转速和负载进行校准。

专利公开US 6,080,982 A公开了用于检测轴承磨损的另一系统。根据该公开，光纤细丝嵌入在轴承表面。当表面磨损时细丝就磨损；并且根据观察到的经由细丝透射光量，可以确定轴承表面的磨损。这种系统的缺点包括光纤细丝的属性限制了可以使用该系统的应用场合。例如，光纤细丝具有一定的最小弯曲半径，其决定了细丝可以应用的轴的最小半径。细丝的耐热性也是考虑该系统不同应用场合时的限制因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的轴承装置，其包括用于检测轴承表面磨损的装置。本发明的另一目的是提供一种用于检测轴承装置中的轴承表面磨损的方法。权利要求1的特征部分给出了根据本发明的轴承装置的特征。权利要求10的特征部分给出了根据本发明的方法的特征。权利要求13给出了根据本发明的应用的特征。

根据本发明的轴承装置包括具有轴承表面的第一部件，和具有由导电材料制成的并被布置为与第一部件的轴承表面滑动接触的表面的第二部件。该轴承装置还包括用于检测轴承表面的磨损的装置，该装置包括被布置在第一部件内的传感器，该传感器至少部分由导电材料制成并包括第一区域和第二区域。该第一区域电连接至第二部件的表面，从而当轴承表面是完整无损时形成一个断开的电路，并且当轴承表面磨损减小至一预定厚度时，传感器的第二区域与第二部件的表面电接触从而闭合电路。用于检测轴承表面的磨损的装置进一步包括检测电路的闭合的装置。

根据本发明的轴承装置具有简单和廉价的结构并可以在不同应用中使用。它提供了及时检测轴承故障并避免修配成本高的可靠装置。它可被用于人工监测轴承状态，或也可以是全自动化监测系统的一部分。

根据本发明，检测包括具有轴承表面的第一部件和具有由导电材料制成的并被布置为与第一部件的轴承表面滑动接触的表面的第二部件的轴承装置的轴承表面的磨损的方法包括为传感器设置第一部件的步骤，该传感器至少部分由导电材料制成并包括第一区域和第二区域，该第一区域电连接至第二部件的上述表面，从而当轴承表面是完整无损时形成一个断开的电路，并且当轴承表面磨损减小至一预定厚度时，传感器的第二区域与第二部件的表面电接触从而闭合电路。该方法进一步包括检测电路的闭合的步骤。

根据本发明的实施例，用于检测电路的闭合的装置包括测量在传感器与第二部件的上述表面之间的电阻的装置。根据本发明的另一实施例，该电路包括电压源并且用于检测电路的闭合的装置包括用于测量电路中的电流的装置。

本发明的实施例的其它特征都列举在从属权利要求中。

附图说明