[发明专利]涂覆的轴承部件和包括这种部件的轴承

说明书

一种涂覆的轴承部件(14)，包括金属部分和沉积在所述部分上的涂层(20)。涂层(20)是多层涂层，其具有由具有电致伸缩特性的材料制成的传感器有源层(22)，所述传感器有源层(22)直接涂覆在金属部分上。

技术领域

本发明涉及滚动轴承领域，更具体地涉及用于测量滚动轴承相关参数的传感器领域，例如轴承载荷和应变、振动、加速度、润滑剂厚度......

背景技术

已知使用应变传感器，比如箔应变仪、压电陶瓷晶片或光学传感器，其安装在机加工在滚动轴承部件上的凹槽内并用粘合层固定。

然而，这种凹槽对其所加工在的滚动轴承部分有影响，并且粘合层通过增加剪切滞后效应改变传感器的换能能力。

此外，由于滚动轴承的尺寸约束，滚动轴承中使用的传感器受到限制。

压电传感器的使用特别令人感兴趣，因为这些传感器能够感测滚动轴承的大量相关参数。然而，目前的压电传感器由脆性陶瓷晶片制成，该陶瓷晶片在不加工平坦表面的情况下不能粘合到轴承部件上。

文献US2016/0115997A1公开了一种滚动轴承部件，其涂覆有由铬制成并且以气相沉积(PVD)工艺沉积的磨损保护层。

然而，这种涂层的目的是防止磨损并且没有感测效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于滚动轴承的低侵入性和高灵敏度传感器，其能够测量应变、载荷、振动以及润滑剂厚度。

本发明的特定目的是提供一种涂覆的轴承部件，其包括金属部分和沉积在所述部分上的涂层。

该涂层是多层涂层，其具有由具有电致伸缩特性的材料制成的传感器有源层，所述传感器有源层直接涂覆在金属部分上。

电致伸缩是电非导体材料的特性，其形状在施加电场时发生变化。通常，电致伸缩被定义为应变和极化之间的二次耦合。

由于具有电致伸缩特性的薄层传感器有源层直接集成到轴承的部件或部分上，因此涂层起到伪压电传感器的作用，该传感器具有低侵入性且具有高灵敏度，能够测量应变、载荷、振动以及润滑剂厚度。

传感器有源层例如由氮化铝制成。

有利地，多层涂层在传感器有源层上依次包括电极层、隔离层和耐磨层。

电极层例如通过导线连接到直流DC，而涂覆的轴承部件连接到地线。

传感器有源层经受直流DC偏置电场。由于传感器有源层的材料不是压电材料，因此必须利用该直流DC偏置电场引入极化，以便获得伪压电行为。这种伪压电效应提供了对压电测量能力的访问，比如振动测量和应变测量，而无需在滚动轴承的使用寿命期间控制极化增长。极化是构建传感器过程中的单个步骤。

多层涂层有利地使用溅射涂覆方法沉积在金属部分上。

可以使用其他技术在金属部分上沉积多层涂层，例如物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、浸渍方法、铸造、喷涂和/或旋涂。

因此，多层涂层不粘合，而是使用特定的沉积方法沉积在轴承部件上，从而避免剪切滞后效应。

涂层具有例如3μm至5μm之间的厚度，例如等于4μm。

传感器有源层可具有包括在20MHz和350MHz之间的可用带宽。

根据另一方面，本发明涉及一种轴承，其包括至少一个内环和一个外环，其中至少一个环的至少一部分是如上所述的涂覆的轴承部件。

例如，外环的外圆柱表面的至少一部分涂覆有多层涂层，并且至少传感器有源层重叠在外环的侧表面上。