[发明专利]一种基于光纤光栅传感一体化汽车轮毂轴承及其制作方法

说明书

本发明属于汽车轮毂轴承的技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感一体化汽车轮毂轴承及其制作方法。其中，基于光纤光栅传感一体化的汽车轮毂轴承包括汽车轮毂轴承、光纤光栅传感系统和光纤光栅解调仪。汽车轮毂轴承为具有双列结构的第三代汽车轮毂轴承，光纤光栅传感系统安装固定于轮毂轴承上，以监测汽车轮毂轴承外圈的温度和应变状态，光纤光栅解调仪连接光纤光栅传感系统，用于显示测试数据。基于光纤光栅传感一体化汽车轮毂轴承充分利用光纤光栅传感器一线多点优点制成光纤光栅传感器一体化汽车轮毂轴承可以实现温度、应变的多点同步测试。

技术领域

本发明属于汽车轮毂轴承的技术领域，具体涉及一种基于光纤光栅传感一体化汽车轮毂轴承及其制作方法。

背景技术

轮毂轴承是汽车的关键零部件之一，其性能直接关系到汽车的行驶安全性和舒适性，保证汽车轮毂轴承的健康运行至关重要，因此需要对汽车轮毂轴承的运行状态进行有效的监测。

针对汽车轮毂轴承状态监测，国内一些人提出了一些采用如温度(汽车轮毂轴承温度监测装置、监测终端和检测系统，201921627808.7)、振动(汽车第3代轮毂轴承单元的振动测试与分析)方法，但传统的温度监测或振动监测多数是单独进行，即使同时测试也需要采用不同的传感器，多数也是单点测试，如热电偶、振动加速度传感器等，对采集仪器也提出了多通道多样的采集需求。另外也有一些专家利用光纤光栅传感的多点测量的优势，提出了一些利用光纤光栅传感轴承测试方法，如针对关节轴承(一种传感一体化的关节轴承及其使用方法，201910966657.6)或通过对轴承座改造实现轴承试验器上轴承测试(一种测量轴承套圈温度和应变的光纤光栅分布式装置及方法，201610487542.5)，然而关节轴承的结构与滚动轴承存在着极大的差别，而在试验器上对轴承座进行改造，又不能实现轴承传感器一体化，仅能在试验台上开展，不能真实在滚动轴承应用场合使用和在实际工况下测试。此外，目前的三代汽车轮毂轴承单元为双列一体化结构，传统单个轴承的测试方法或者传感器布置安装已经不能满足实际的需求，因此有必要振动三代汽车轮毂轴承传感一体化开展研究。

而且汽车轮毂轴承在行驶过程承受的载荷较为复杂既承受径向载荷又承受弯矩作用，如何通过轴承自身的传感技术有效的获得全周期内的轴承载荷条件也是轴承设计、性能分析的关键。因此迫切需要提出一种新的传感器一体化汽车轮毂轴承。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中上述不足，提出一种基于光纤光栅传感一体化汽车轮毂轴承及其制作方法，能够有效实现汽车轮毂轴承双列轴承的温度、应变的多点同步测试，同时依据提出的载荷辨识方法，实现轮毂轴承载荷测量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于光纤光栅传感一体化的汽车轮毂轴承包括汽车轮毂轴承1、光纤光栅传感系统2和光纤光栅解调仪3。汽车轮毂轴承1为具有双列结构的第三代汽车轮毂轴承，光纤光栅传感系统2安装固定于轮毂轴承1上，以监测汽车轮毂轴承外圈11的温度和应变状态，光纤光栅解调仪3连接光纤光栅传感系统2，用于显示测试数据。

所述的汽车轮毂轴承1的汽车轮毂轴承外圈11外表面设有环形凹槽和出线槽113，所述的环形凹槽设置为两列，与轴承的列数相一致，分别为第一环形凹槽111和第二环形凹槽112。所述的环形凹槽呈圆环状分别布置于汽车轮毂轴承外圈11外表面，用于固定限制和布置光纤光栅传感器21，第一环形凹槽111、第二环形凹槽112分别位于两列滚动体的正上方中间位置；所述的出线槽113也位于汽车轮毂轴承外圈11的外表面，用于连通第一环形凹槽111和第二环形凹槽112，并与第二环形凹槽112垂直，并且贯通至汽车轮毂轴承外圈11的端面。

所述光纤光栅传感系统2包括光纤光栅传感器21，光纤光栅传感器21包括光纤光栅传感器连接线211、温度测点212、应变测点213和胶214。所述的光纤光栅传感器连接线211将多个温度测点212和应变测点213连接。