CN103968986A - 用于确定轴承预紧力的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定滚子轴承(220)的轴承预紧力的装置，该装置包括：激励器(340)，该激励器(340)设计为可安装在滚子轴承(220)的部件(350)上且激励滚子轴承(220)的部件(350)振动，而不使滚子轴承(220)转动；至少一个振动传感器(360)，该振动传感器(360)设计为可安装在滚子轴承(220)的该部件(350)或另外的部件(370)上，接收滚子轴承的该部件或另外的部件对于激励做出的机械响应且提供包括关于响应的信息的传感器信号；和分析电路(390)，该分析电路(390)设计为接收传感器信号且基于传感器信号提供分析信号，所述分析信号包括关于轴承预紧力的信息。以此，可如需要实现对于滚子轴承的轴承预紧力的更简单的确定。

Description

用于确定轴承预紧力的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定滚子轴承的预紧力的装置和方法。

背景技术

在许多种滚子轴承中，预紧力是关键的运行参数。因此，也称为轴承预紧力的预紧力例如对于磨损且对于相关滚子轴承的使用寿命具有影响。例如，如果滚子轴承受到高的动态或静态载荷，则值得推荐的是设置比更低的载荷时更高的预紧力值，以实现相关载荷在所有滚动体上的尽可能均匀的分布。磨损可在此例如由滚动体在相关轴承圈上沿其运动的滑动份额所产生。在此，尤其在更低的转速下，可能导致促进磨损的混合摩擦且因此导致寿命降低。

另一方面，过大的预紧力值导致在滚子轴承的内部内的摩擦升高，这又可导致升高的能量消耗。

虽然早前为了尽可能长的寿命倾向于选择过大的预紧力值，但目前由于所描述的摩擦问题则关注预紧力及其尽可能最优的调节。

在锥形球轴承和角接触球轴承的情况中，即使在另外的滚子轴承的情况中，预紧力的调节也总是昂贵的且不精确的过程。在此，传统上尝试通过测量轴承结构的摩擦矩或通过垫片调节此摩擦矩来调节正确的预紧力。在前述摩擦矩调节中测量摩擦矩升高，所述摩擦矩的升高一般伴随着轴承预紧力的增加。如果摩擦矩升高达到一定的值，则例如可将用于固定轴承或用于产生预紧力的螺母进一步旋转紧固。

另外的方法在于在相关夹紧回路中测量分量且通过垫片生成必需的夹紧路径(Verspannweg)，所述夹紧路径在上紧用于固定和生成预紧力的螺母时导致所需的预紧力。在此，因此基于在相关夹紧回路中所包含的分量的有目的偏差而这样地匹配垫片，使得位置和在上紧螺母时所产生的预紧力相互协调。其中轴承预紧力对随后的应用是重要参数的这种滚子轴承的传统的安装方法是不精确的和/或昂贵的。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于实现滚子轴承的轴承预紧力更简单的确定。

此技术问题通过一种用于确定滚子轴承的轴承预紧力的装置解决。根据本发明，用于确定滚子轴承的轴承预紧力的装置包括：激励器，该激励器设计为可安装在滚子轴承的部件上且激励滚子轴承的部件振动，而不使滚子轴承转动；至少一个振动传感器，该振动传感器设计为可安装在滚子轴承的该部件或另外的部件上，接收滚子轴承的该部件或另外的部件对于激励做出的机械响应且提供包括关于响应的信息的传感器信号；以及分析电路，该分析电路设计为接收传感器信号且基于传感器信号提供分析信号，该分析信号包括关于轴承预紧力的信息。

根据实施例的用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法包括激励滚子轴承的部件以导致振动而不使滚子轴承旋转，接收滚子轴承的该部件或另外的部件对于激励做出的机械响应且基于机械响应提供分析信号，使得分析信号包括关于轴承预紧力的信息。

实施例基于如下认知，滚子轴承的轴承预紧力的确定可通过如下方式得以简化，即激励滚子轴承的部件使得此部件受到振动，但其中滚子轴承不旋转。此激励导致滚子轴承的该部件或另外的部件上的机械响应，所述机械响应例如借助于一个或多个振动传感器接收，使得基于所接收的机械响应可提供包括关于轴承预紧力的信息的分析信号。因此，实施例基于如下认识，即滚子轴承的轴承预紧力通过振动的激励和对其机械响应的检测可确定。

为此目的，根据实施例用于确定轴承预紧力的装置除前述至少一个振动传感器外具有相应的激励器，所述激励器可安装在滚子轴承的部件上且可激励滚子轴承。至少一个振动传感器给出传感器信号，所述传感器信号被分析电路分析使得分析电路提供包括关于轴承预紧力的前述信息的分析信号。

因此，实施例利用了对于滚子轴承的固有频率改变的检测，所述固有频率改变涉及轴承预紧力的改变。由于此原因，滚子轴承或轴承装置的轴承预紧力的相应的调节也称为轴承预紧力的声音调节。

激励器在此设计为使其可间接或直接安装在滚子轴承的部件上。在此，直接安装理解为激励器或另外的部件直接与滚子轴承的部件接触。间接安装理解为激励器或相关另外的部件通过例如壳体的构件与滚子轴承的相关部件连接或可安装在其上。在此，激励器当然构造为使得滚子轴承的部件通过激励器可被激励振动。这可例如通过如下方式进行，即使得布置在激励器和部件之间的构件与激励器和部件连接为使得激励器的机械振动通过此构件可传递到滚子轴承的部件上。

相应地，也可将振动传感器间接地或直接地安装在滚子轴承的该部件或另外的部件上。在间接安装的情况中，即例如在通过另外的构件安装的情况中，此构件构造为使得振动传感器可接收滚子轴承的该部件或另外的部件的机械响应。在此，这也可例如通过如下方式实现，即振动传感器与该部件或另外的部件连接为使得振动如需要通过另外的构件可到达振动传感器。

因为轴承预紧力的相应的确定可在使滚子轴承不旋转的情况下实现，即轴承预紧力因此可静态地测量，所以相应的测量过程经常比旋转确定的情况更简单地例如通过摩擦矩测量来执行。如需要也可更精确地确定轴承预紧力，使得轴承预紧力的调节精度提高且因此如需要与之相关的成本可降低。因此，如需要可实现更优选的预紧力且因此可实现摩擦损失的降低。

在根据实施例的装置中，激励器例如可设计为在触发信号下通过冲击激励来以激励频谱激励滚子轴承的部件。因此，通过类似于或近似于δ形的系统激励的此冲击激励，可产生(准)连续的激励谱，通过所述激励谱可使滚子轴承或所参与的部件的固有频率在激励频谱中做出响应。以此，如需要可实现轴承预紧力的简单且快速的确定。

因此在根据实施例的此装置中，激励器可包括由弹簧元件预紧的质量，其中质量在触发信号下导致滚子轴承的部件的冲击激励。以此，可通过相对简单的机械激励器实现δ形激励。触发信号在此可以是电触发信号、光触发信号、无线电触发信号或机械触发信号。

此外在根据实施例的此装置中，激励器可设计为可相继地多次导致冲击激励。以此，如需要可改进测量的统计性，这又可导致轴承预紧力的更精确的确定。为此目的，根据实施例的此装置可具有回缩元件，该回缩元件使前述质量又返回到其预张紧的状态中。回缩元件可例如是气压、液压或电动促动器，即例如可以是在相应的气缸内的气压活塞或液压活塞。弹簧元件也可例如构造为机械弹簧，即例如螺旋弹簧，或另外的机械弹簧。弹簧元件也可形成为气压或液压弹簧，其中，受压气体或受压液体克服相应的活塞流入例如压力缸内。弹簧元件也可以是在过压下封闭在闭合的体积内的气体量，所述气体量的体积可变。例如，这可通过将相关气体量封闭在气囊或液压缸内来实现。

在根据实施例的装置中，激励器可设计为导致滚子轴承的部件的在频率和/或振幅方面可调节的激励。以此，如需要可实现轴承预紧力的更精确的确定，因为滚子轴承或其部件可在频率和/或振幅方面有目的地被激励。

在根据实施例的此装置中，激励器例如可包括压电促动器，所述压电促动器设计为在激励信号下以取决于激励信号的频率和/或振幅激励部件。以此，如需要可实现滚子轴承的部件的很灵活且同时紧凑的激励。

在根据实施例的此装置中，激励器可与分析电路联接，其中分析电路在此情况中设计为提供激励信号和/或触发信号。以此，如需要可进一步降低装置的使用者与滚子轴承的交互，因为使用者现在仅需操作包括分析电路的单元。

在根据实施例的装置中，至少一个振动传感器可设计为可与滚子轴承的该部件或另外的部件磁性地固定。正好在滚子轴承的部件由磁性材料制成的情况中，可实现直接的且因此仅最小地影响确定的振动传感器的固定。因此，在此实施例中，至少一个振动传感器可包括磁体装置，借助于所述磁体装置可将振动传感器安装在滚子轴承的该部件或另外的部件上。这可实现使振动传感器与滚子轴承的相关部件接触的、很紧凑且可容易安装的可能性。

在根据实施例的此装置中，至少一个振动传感器可包括麦克风或MEMS传感器(MEMS=Micro Electrical/Mechanical System=微机电系统)。以此，如需要可创造特别紧凑的振动传感器，所述振动传感器也可安装在例如滚动体的小部件上。

在根据实施例的装置中，装置可包括多个振动传感器，所述多个振动传感器提供了多个传感器信号。分析电路在此情况中可设计为单独处理或在求均值之后处理多个传感器信号。以此，如需要可改进滚子轴承的轴承预紧力的确定，因为通过多个振动传感器可改进确定的统计性。以此，如需要可平均化或另外地考虑统计的影响。因此，可更好地考虑例如滚动体沿滚子轴承圈的不同布置的影响。

在根据实施例的装置中，至少一个振动传感器可设计为使得传感器信号包括关于激励下响应的频谱的信息。以此，如需要可加速确定，因为可获得关于更多的频率的信息，即所述及的频谱的信息。

在此装置中，分析电路可设计为基于对应于响应的频谱或响应的频谱的一部分中的响应最大值的位置的频率值来提供关于轴承预紧力的信息。在此，响应最大值例如是响应的振幅、强度或能量，即在相关频率值下由至少一个振动传感器接收的相关振动。换言之，分析电路可设计为基于频率值来提供关于轴承预紧力的信息，在该频率值中，传感器信号在相关频谱内或所述频谱的相关部分内具有其在振幅、强度、能量或另外的特征值方面的最大值。特征值也包括相应的对数量或相对于相对值给出的量。

为考虑响应的频谱的一部分来确定前述频率值，在根据实施例的装置中可使用带通滤波器、高通滤波器或低通滤波器，所述滤波器设计为将响应的频谱的相关部分与相应的频谱的另外的部分隔离。以此，如需要可遮挡出现在频谱的另外的部分内的相应的最大值，所述最大值例如由于不同的固有频率所导致。

在根据实施例的此装置中分析电路可设计为基于频率值与预先确定的频率值或预先确定的频率范围的比较提供关于轴承预紧力方面的信息。因此，轴承预紧力的确定如需要可通过如下方式简化，即由分析电路提供说明了轴承预紧力处于额定范围(预先确定的频率范围)内还是为额定值(预先确定的频率值)的信息。如需要，分析电路也可提供说明了一定的轴承预紧力且因此相应的频率值处于预先确定的频率值或预先确定的频率范围以上还是以下的信息，且如需要进一步选择地提供基于其如无法确定亦至少可估计一定的轴承预紧力与额定值或额定范围相距多远的信息。

在根据实施例的装置中，部件且如需要另外的部件可以是滚动体或滚子轴承圈，即例如是内圈或外圈，其中滚子轴承圈与滚动体的至少一个接触。在实施例中，部件和如需要另外的部件也可以是滚动体保持架。

在根据实施例的用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法中，所述方法如需要可进一步包括提供包含关于响应的信息的传感器信号。

根据实施例的方法也可包括在激励滚子轴承的部件之前提供滚子轴承，其中滚子轴承被多次旋转且然后被保持。以此，如需要可保证滚子轴承在滚动体和滚子轴承圈以及如需要在所实施的滚动体保持架方面处于随后的运行位置中。在此，滚子轴承可以预先确定的转数或预先确定的旋转范围运动，所述旋转范围例如处于5转至30转之间，或处在10转至15转之间。

此外，根据实施例的用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法可包括，在分析电路显示了对应于预先确定的轴承预紧力或处在预先确定的轴承预紧力的范围内的实际轴承预紧力时调节轴承预紧力。轴承预紧力的调节在此可包括螺母的固定或滚子轴承的另外的部件的固定或包括滚子轴承的轴承单元的另外的部件的固定。

附图说明

在下文中通过参考附图详细解释实施例。

图1示出了用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法的实施例的流程图；

图2示出了带有滚子轴承的轴承单元的示意性图示，所述滚子轴承带有根据实施例的用于确定滚子轴承的轴承预紧力的装置；和

图3示意性地示出了在不同的轴承预紧力下滚子轴承在激励下的响应的两条曲线。

具体实施方式

在本描述的范围内，当相关部件自身或多个相应的部件在实施例以内或在多个实施例以内描述时，概括的附图标号用于物体、结构和另外的部件。涉及一部件的段落或描述因此也可转用到另外的实施例中的另外的部件上，只要此部件没被明确地排除或从上下文中给出。如果言及单独的部件，则使用基于相应概括的附图标号的个体的附图标号。因此，在实施形式的如下的描述中，相同的附图标号指示相同的或类似的部件。

在实施例中多次出现的或在不同的实施例中出现的部件在此就其一些技术参数而言构造或实施为相同的和/或不同的。因此，例如可使得多个物体在实施例以内就一个参数而言实施为相同的，但就另外的参数而言实施为不同的。

图1示出了根据实施例的用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法的流程图。首先，结合图1描述了用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法的基本流程，然后结合图2和图3结合所属的装置的实施例描述且结合滚子轴承或其部件的相应的响应的描述来继续描述更详细的细节。

在此，在本发明的范围内，滚子轴承的部件理解为内圈、外圈、滚动体或用于滚动体的保持架(滚动体保持架)。典型地，在此为产生预紧力在内圈或外圈上施加轴向力，通过该轴向力由于外圈和内圈的运行轨道的相应的布置将径向力从相关滚子轴承圈通过滚动体传递到另外的滚子轴承圈。轴承装置或滚子轴承装置以及轴承单元在此称为组件，所述组件除滚子轴承外包括另外的构件或组件。因此，例如轴承装置或轴承单元也可包括多个滚子轴承和/或壳体。直接属于相关滚子轴承的构件和组件，即例如密封件和挡板也称为相关滚子轴承的部件。

图1示出了用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法的实施例的流程图。在方法开始100之后，方法首先包括选择地提供110滚子轴承。在提供110滚子轴承时，该滚子轴承可例如在其部件，即例如在其内圈、外圈、滚动体和且如需要例如滚动体保持架的另外的部件方面已预先安装。

此外，提供110还可包括使滚子轴承多次旋转且然后使滚子轴承停止，然后在激励120中激励滚子轴承的部件以导致振动，但不使滚子轴承旋转。因此，在多次旋转且然后使滚子轴承停止中，例如可保证滚动体既与外圈又与内圈以及如需要前述两个滚子轴承圈之一的待实施的导引边缘接触。在本描述中如下进一步解释的许多实施例中，内圈具有相应的导引边缘。在不同的实施例中，在此转数在此可在5个至30个整转之间。但在另外的实施例中，所述转数处在10个至15转之间。此过程也称为所谓的“Run-Down效应”。

此外，提供110滚子轴承可包括将激励器安装在滚子轴承的部件上且如需要将至少一个振动传感器安装在滚子轴承的该部件或另外的部件上。

提供110可进一步包括将滚子轴承的预紧，这例如可通过上紧螺母或另外的部件实现，或可通过另外的机构实现。预紧典型地在前述多次运动之后执行，以便在预紧期间保证滚动体相对于内圈和外圈以及如需要相对于所实施的导引边缘的位置，所述位置基本上对应于随后的运行位置。

在激励120前执行的提供110经常也包括将激励器安装在滚子轴承的部件上以及将至少一个振动传感器安装在滚子轴承的该部件或另外的部件上。

在提供110之后进行的激励120，如果它是方法的部分，包括激励滚子轴承的其上安装了激励器的部件，以导致振动，但不使滚子轴承旋转。对在滚子轴承的该部件或另外的部件上执行的激励的机械响应的接收130在时间上在滚子轴承的部件的激励之后执行或与所述激励同时进行。

最后，是否执行对于滚子轴承的该部件或另外的部件上的机械响应的接收不取决于在何处安装了相应的振动传感器。如需要，机械响应的接收130也包括带有关于响应的信息的传感器信号的提供。相应的传感器信号可例如是连续的和/或数字化的信号，即例如是模拟信号或数字信号。也可涉及电信号、光信号、机械信号或无线电信号。

用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法还包括基于机械响应提供140分析信号。提供140在此可在接收130机械响应之后或在接收130机械响应期间执行。分析信号在此提供为使其包括关于轴承预紧力的信息。对此，另外的细节结合图2和图3详细解释。

此外，该方法可选择地包括调节150滚子轴承的轴承预紧力。这可包括改变螺母或另外的部件以产生滚子轴承的轴承预紧力或改变如需要另外地实施的用于轴承预紧力的机构。如需要也可包括固定螺母或另外的部件或固定另外的机构，以便也在运行条件下抑制轴承预紧力的改变，但明显使之困难。这可例如通过如下方式实现，即借助于弹簧圈或另外的螺母固定或返回相关螺母。

用于确定滚子轴承的轴承预紧力的方法以步骤160结束。

如结合图1的描述已显示，用于确定滚子轴承的轴承预紧力以及也用于调节轴承预紧力的方法的流程类似于弦乐器的调音。在此也可使预紧的轴承部件的一定的固有频率与预紧相关。通过激励120滚子轴承的部件和接收130滚子轴承的相关部件或另外的部件的机械响应来确定固有频率。因此，用于调节轴承预紧力的方法包括通过螺母或另外的机构将相关轴承装置预紧。通过例如可固定在一个、两个、三个或更多的滚动体的侧面上的小麦克风或另外的振动传感器，可实现机械响应的接收130。振动传感器或麦克风可通过实施的磁体装置而磁性地固定在滚动体的侧面上。

替代地，例如在滚动体的可接近性差的情况下，也称为拾音器的振动传感器替代地也固定在内圈或外圈上。

例如，以短脉冲即例如以冲击可激发或激励系统(激励120)。然后。在接收130中由麦克风接收或记录的频率可借助于例如可整合在手持装置内的分析电路测量。然后，相应的测量值且如需要等价的预紧力值可由分析电子器件以分析信号的形式提供，且通过相应的装置显示。如果在轴承单元的制造、检验或安装中使用了在其尺寸和操作方面类似的测量装置，则此装置也可扩展为用于确定滚子轴承的轴承预紧力的装置的实施例。如果例如使用了用于分析轴承损伤的装置，则此装置可以以相对低的成本扩展为紧凑的装置，该紧凑的装置是用于确定滚子轴承的轴承预紧力的装置的实施例的一部分。

图2示出了例如客车或卡车的汽车的后桥变速器200的一部分，在所述部分上安装了根据实施例的用于确定滚子轴承的轴承预紧力的装置的实施例。如前所解释，在制造如图2中所图示的后桥变速器200的部分的更复杂的轴承单元210时，或也在安装或维护相应的轴承时，客户方使用根据实施例的典型的装置。

轴承单元210在此包括滚子轴承220以及另外的滚子轴承230，借助于所述滚子轴承将变速器轴240相对于壳体250支承且导引。在此，分别将滚子轴承220的内圈260以及另外的滚子轴承230的另外的内圈270与变速器轴240机械连接。滚子轴承220的外圈280或另外的滚子轴承230的另外的外圈290与轴承单元210的壳体250连接。两个内圈260、270分别具有导引边缘300以及另外的导引边缘310，在所述导引边缘上滚子轴承220的滚动体320或另外的滚子轴承230的另外的滚动体330靠放在其运行位置中，如在图2中所示。滚动体320、330在此形成为锥形。相应地，内圈260、270和外圈280、290的运行轨道按此滚动体形状构造。

图2进一步示出了用于确定滚子轴承220的轴承预紧力的装置的部件。因此，装置包括激励器340，所述激励器340设计为可间接或直接安装在滚子轴承220的部件350上。部件350在此是滚子轴承220的外圈280。激励器340在此通过壳体250与部件350即滚子轴承220的外圈280间接地连接。但在另外的实施例中，如需要激励器340也可与相关部件350直接连接。

按本发明的装置还包括至少一个振动传感器360。更精确地说，在图2中所示的装置包括至少两个振动传感器360-1和360-2，所述振动传感器直接安装在滚子轴承220的滚动体320上。因此，振动传感器360直接安装在滚子轴承220的另外的部件370上，即安装在滚动体320上。振动传感器360在此安装为使其可接收滚动体320即另外的部件370的机械响应且可提供带有关于响应的相应的信息的传感器信号。传感器信号通过线缆380传递到分析电路390。分析电路390设计为一方面接收传感器信号且另一方面基于所述传感器信号在连接点400上提供包括关于轴承预紧力的信息的分析信号。

如果在轴承单元210预安装之后滚子轴承220或其内圈260通过中间构件410和与变速器轴240通过螺纹连接的螺母420预紧，则形成了至少两个夹紧回路430-1和430-2。夹紧回路430-1从螺母420发出经过中间构件410且经过中间构件410与之轴向连接的内圈260。内圈260通过弹簧圈440和变速器轴240的轴肩与变速器轴240连接，使得夹紧回路430-1通过变速器轴240以及变速器轴240和螺母420之间的螺纹连接而闭合。因此，夹紧回路430-1用于在运行期间对螺母进行防松固定。

与此不同，夹紧回路430-2从螺母420发出也经过中间构件410和滚子轴承220的内圈260。但与夹紧回路430-1不同的是夹紧回路430-2经过滚动体320和滚子轴承220的外圈280到轴承单元210的壳体250内。夹紧回路430-2从壳体250发出经过另外的滚子轴承230的另外的外圈290、另外的滚动体330和另外的内圈270，返回经过变速器轴240和螺纹连接到达螺母420。因此，夹紧回路430-2负责轴承预紧力，因为该夹紧回路430-2在所参与的内圈260、270，所参与的外圈280、290和相应的滚动体320、330上施加了相应的力。

在图2中所示的实施例中，激励器340具有通过弹簧元件460可预紧的质量450。弹簧元件460在此构造为螺旋弹簧。激励器340还具有锁闭件470，该锁闭件470可例如机械地运动，但如需要也可是电动运动、液压运动或气压运动，且可在触发信号下将质量450和弹簧元件460从预紧状态释放。触发信号在此可机械地、电动地、光学地、无线电地、磁性地或以另外的方式传递到锁闭件470上。

因此在最简单的情况中，锁闭件470是通过手动操作释放的机械锁。以此，通过弹簧元件460将质量450释放且导致对于滚子轴承的部件350的冲击激励，即在本情况中导致对于壳体250的冲击激励，且因此导致对于滚子轴承220的外圈280的冲击激励。以此，因为冲击激励是δ形激励，所以滚子轴承220以相对宽的激励频谱被激励。

在另外的实施例中，激励器240例如可形成为使其可导致多次相继的冲击激励。为此目的，如需要可将回缩元件，例如气压弹簧元件整合在激励器240内。

在图2中所示的实施例中，激励器340通过短促的脉冲或短促的冲击激发或激励该系统，而在另外的实施例中，也可借助于可调节的激励器340实现相应的激励。因此，激励器340可设计为导致滚子轴承220的部件350的在频率和/或振幅方面可调节的激励。这可例如实施为使得激励器340包括压电促动器，所述压电促动器相应地设计为在激励信号下以取决于激励信号的频率和/或振幅激励部件340。为此目的，激励器340可选择地通过相应的选择的连接装置480与分析电路390联接。连接装置480又可以是电连接装置、机械连接装置、气压连接装置、光学连接装置、机械连接装置或另外的类型的连接装置，通过该连接装置可将相应的激励信号传递到激励器340上。作为补充或备选，连接480也可考虑为用于传递触发信号，以导致对于部件350的前述冲击激励。以此，分析电路390如需要可触发对于滚子轴承220的部件350的冲击激励。

如前文已解释，振动传感器350例如可设计为使其与部件350即在本情况中与滚子轴承220的滚动体320可磁性连接。为此目的，振动传感器360可具有相应的磁体装置。除前文已述的麦克风外，振动传感器360也可以是微电子/微机械传感器，即所谓的MEMS传感器(MEMS=微机电系统)。

分析电路390如在图2中所示与多个振动传感器360连接。振动传感器360的每个在此为分析电路390提供了传感器信号。所述分析电路390现在可设计为单独处理或也在求平均值之后处理多个传感器信号。求平均值在此例如可以是形成算术平均值，几何平均值或另外的基于传感器信号的数学转换的求平均值。根据传感器信号，求平均值可在时域或在频域内执行。当然，分析电路可进一步设计为例如通过傅里叶变换或快速傅里叶变换(FFT变换)将传感器信号也从时域变换到频率或相反地变换。

因此，振动传感器360例如可设计为提供传感器信号，使得所述传感器信号包括关于响应的频谱的信息。在此，相关频率的传输在时域以及在频域内进行。

因为如前所述轴承预紧力的改变影响相关振动系统的固有频率，所以因此可通过系统的固有频率的改变确定轴承预紧力的改变。在此应注意到如需要用于螺母的防松固定的夹紧回路430-1也影响系统的固有频率的位置，因为此力也可施加在滚子轴承220上。因此，如现在结合图3解释，分析电路例如可设计为它在分析信号中基于对应于响应的频谱内的响应最大值的位置或对应于响应的频谱的部分的频率值来提供关于轴承预紧力的信息。

因此，图3示出了两个频谱490-1和490-2，所述频谱对应于两个不同的轴承预紧力。在此分别绘出了滚子轴承220以及另外的部件370或部件350的响应作为频率f的函数。作为响应，如在图3中所示在此可例如考虑振动的振幅A，也可考虑强度或另外的能量值或与能量相关的值。当然，也可使用对应于前述响应的数学导出的值，即例如对数的、绝对值的、平方的或另外的方式计算的响应。预紧力经常以牛顿或千牛顿给出，而相应的频率处在千赫兹(kHz)的范围内。

频谱490在此分别具有频率值500-1和500-2，所述频率值表征了相关响应的最大值。因为随着轴承预紧力的升高固有频率趋向于升高，所以在此频谱范围490-1的频率值500-1所对应的轴承预紧力比频谱490-2的频率值500-2所对应的轴承预紧力更低。

因为轴承单元210经常是具有超过一个固有频率的复杂的机械系统，所以如需要可建议通过使用带通滤波器、低通滤波器或高通滤波器限制在内根据实施例的装置搜寻相关频率值500的频率范围。这在图3中通过频率范围510表征，所述频率范围510的边界图示为两个垂直走向的虚线。

如果使用带有宽激励频谱的激励器340，也就是说例如使用冲击激励，则相应的滤波器可已很有意义地可用于在通过分析电路390进行分析时不考虑另外的部件的相应的固有频率。但也在可调节的激励的情况中，其中例如单独的频率有目的地耦合到滚子轴承220的部件350内，相应的滤波器如需要可有意义地可用于抑制由于更高的谐波贡献或其他的效应所导致的另外的部件的激励。在此情况中，最大值的频率值500可通过有目的地调节激励即例如驶过频率范围，例如频率范围510来确定。

分析电路390现在可除频率最大值500的位置之外也在分析信号内提供关于轴承预紧力的另外的信息。因此，例如将一定的频率值500与预先确定的频率值或预先确定的频率范围进行比较。如果二者相同或略微偏差，则分析电路390可例如提供信号，所述信号示出所测定的轴承预紧力是否处于相应的预紧力，或应将相应的预紧力修正多少。在此，如需要也可通过频率值500与预先确定的频率值或预先确定的频率范围的比较可确定应执行轴承预紧力的相应的修正的方向。

预先确定的频率值或预先确定的频率范围在此经常很困难地确定。因此，从所计划的应用领域和技术数据基本上在许多情况中计算地可算出理想的预紧力。但如需要可能需要在样机或模型机上调节相应的预紧力或轴向力，且然后借助于类似于用于确定轴承预紧力的装置的构造确定此构造的频率值500或频谱490的位置。如果确定了即测量到所述预紧力或轴向力，则可如需要计算地或通过实验确定对于各应用可容许的预先确定的频率范围。但在另外的应用情况中，也可完全计算地即例如通过使用有限元方法来确定预先确定的频率值或预先确定的频率范围。

即使如前所述的根据实施例的装置的使用仅与带有滚子轴承220、230的轴承单元210相结合来描述，但当然实施例不限制于此应用情况。因此，这些装置基本上可首先可与每个轴承单元210或每个待预紧的滚子轴承220一起使用。相关滚子轴承，不仅包括锥形滚子轴承，而且也包括斜球轴承或应受到预紧的另外的轴承类型。

导引边缘300、310的位置在另外的滚子轴承220、230中也可不同。如需要，相应的导引边缘也可完全地取消，或滚动体320、330不与之接触。在此情况中，例如所实施的滚动体保持架靠放在相应的导引边缘上。

因此，实施例可如需要实现滚子轴承的轴承预紧力的更简单的确定。

虽然许多方面结合装置描述，但应理解的是此方面也是相应的方法的描述，使得装置的方框或构件也应理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。类似地，与方法步骤结合描绘的或描述为方法步骤的方面也是相应的装置的相应的方框或细节或特征的描述。

根据一定的实施要求，本发明的实施例可实施在硬件中或实施在软件中。实施可通过使用数字存储介质，例如通过使用软盘、DVD、蓝光盘、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或闪存存储器、硬盘或另外的磁性或光学存储器来执行，在所述存储器上存储了电子可读取的控制信号，所述控制信号与可编程的硬件部件协作或协作使得执行各方法。

可编程的硬件部件可通过处理器、计算机处理器(CPU=中央处理单元)、图形处理器(GPU=图形处理单元)、计算机、计算机系统、特定用途集成电路(ASIC=特定用途集成电路)、集成电路(IC=集成电路)、单片系统(SOC=芯片上的系统)、可编程逻辑元件或带有微处理器场可编程门阵列(EPGA=场可编程门阵列)形成。

因此，数字存储介质可以是机器或计算机可读取的。许多实施例因此包括具有电子可读取的控制信号的数据载体，所述控制信号能与可编程计算机系统或可编程硬件部件协作而执行在此描述的方法之一。实施例因此是数据载体(或数据存储介质或计算机可读取的介质)，在其上记录了用于执行在此所述的方法之一的程序。

一般地，本发明的实施例可实施为程序、固件、计算机程序或带有程序代码的计算机程序产品或实施为数据，其中当程序在处理器或可编程硬件部件上运行时，程序代码或数据对于方法之一的执行是有效的。程序代码或数据可例如也存储在机器可读取的载体或数据载体上。程序代码或数据可作为源代码、机器代码或比特代码以及另外的中间代码而存在。

此外，另外的实施例是表明了用于执行在此所述的方法之一的程序的数据流、信号序列或一串信号。数据流、信号序列或一串信号可例如构造为通过数据通信连接装置，例如通过互联网或另外的网络被传输。实施例因此也是适合于通过网络或数据通信连接装置发送的代表数据的信号序列，其中数据是程序。

根据实施例的程序可在其执行期间例如通过如下方式实施方法之一，即从存储位中读出所述程序或在所述存储位中写入数据或多个数据，其中如需要导致在晶体管结构、放大器结构或另外的电、光、磁或根据另外的功能原理工作的构件中的切换过程或另外的过程。相应地，可通过读取存储位，由程序检测、确定或测量数据、值、传感器值或另外信息。因此，程序可通过读取一个或多个存储位检测、确定或测量大小、值、测量量和另外的信息，以及通过在一个或多个存储位内的写入导致、引发或执行动作，以及控制另外的装置、机器和部件。

以上所述的实施例只是本发明的原理的解释。应理解的是在此所述的布置和细节的修改和变化由另外的专业人员实行。因此，注意到本发明仅通过所有的权利要求的保护范围限制，而不受限于根据描述和解释实施例而在此给出的具体细节。

在本说明书、权利要求和附图中公开的特征可单独地以及以任意的组合用于在其不同的构造中实现实施例，且(只要说明书中无另外地说明)可以任意地相互组合。

附图标号列表

100 开始

110 提供

120 激励

130 接收

140 提供

150 调节

160 结束

200 后桥变速器

210 轴承单元

220 滚子轴承

230 另外的滚子轴承

240 变速器轴

250 壳体

260 内圈

270 另外的内圈

280 外圈

290 另外的外圈

300 导引边缘

310 另外的导引边缘

320 滚动体

330 另外的滚动体

340 激励器

350 部件

360 振动传感器

370 另外的部件

380 线缆

390 分析电路

400 连接点

410 中间构件

420 螺母

430 夹紧回路

440 弹簧圈

450 质量

460 弹簧元件

470 锁闭件

480 连接装置

490 频谱

500 最大值的频率值

510 频率范围

Claims (15)

1.一种用于确定滚子轴承(220)的轴承预紧力的装置，所述装置带有如下特征：

激励器(340)，所述激励器(340)设计为能安装在滚子轴承(220)的部件(350)上且激励所述滚子轴承(220)的部件(350)振动，而不使滚子轴承(220)转动；

至少一个振动传感器(360)，所述振动传感器(360)设计为能安装在所述滚子轴承(220)的所述部件(350)或另外的部件(370)上，接收所述滚子轴承的所述部件或另外的部件对于激励做出的机械响应且提供包括关于所述响应的信息的传感器信号；和

分析电路(390)，所述分析电路(390)设计为接收所述传感器信号且基于所述传感器信号提供分析信号，所述分析信号包括关于所述轴承预紧力的信息。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述激励器(340)设计为在触发信号下通过冲击激励以激励频谱激励所述滚子轴承(220)的部件(350)。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述激励器(340)包括由弹簧元件预张紧的质量(450)，其中所述质量(450)在触发信号下导致所述滚子轴承(220)的部件的冲击激励(350)。

4.根据前述权利要求中一项所述的装置，其中所述激励器(340)设计为导致所述滚子轴承(220)的部件(350)的在频率和/或振幅方面可调节的激励。

5.根据前述权利要求中一项所述的装置，其中所述至少一个振动传感器(360)设计为能与所述滚子轴承(220)的所述部件(350)或另外的部件(370)磁性地固定。

6.根据前述权利要求中一项所述的装置，其中所述至少一个振动传感器(360)设计为使得传感器信号包括关于所述响应的频谱的信息。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述分析电路(390)设计为基于对应于所述响应的频谱中的响应最大值的位置或所述响应的频谱的部分的频率值来提供关于轴承预紧力的信息。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述分析电路(390)设计为基于频率值与预先确定的频率值或预先确定的频率范围的比较提供关于轴承预紧力的信息。

9.根据前述权利要求中一项所述的装置，其中所述至少一个振动传感器(360)设计为能安装在所述滚子轴承(220)的另外的部件(370)上，其中所述另外的部件(370)是滚动体(320)。

10.根据前述权利要求中一项所述的装置，其中所述至少一个振动传感器(360)设计为能直接安装在所述滚子轴承(220)的所述部件(350)或另外的部件(370)上。

11.根据前述权利要求中一项所述的装置，其中所述至少一个振动传感器(360)设计为能直接安装在所述滚动体(320)的侧面上。

12.一种用于确定滚子轴承(220)的轴承预紧力的方法，所述方法包括：

激励所述滚子轴承(220)的部件(350)以导致振动，而不使滚子轴承(220)旋转；

接收激励下所述滚子轴承(220)的所述部件(350)或另外的部件(370)的机械响应；和

基于所述机械响应提供分析信号，使得所述分析信号包括关于轴承预紧力的信息。

13.根据权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括提供所述滚子轴承(220)，包括安装所述至少一个振动传感器(360)和另外的部件(360)，其中所述另外的部件(370)是滚动体(320)。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述至少一个振动传感器(360)的安装包括将所述振动传感器直接安装在所述滚动体(320)的侧面上。

15.一种程序，所述程序带有当所述程序在可编程硬件部件上运行时用于执行根据权利要求12至14中一项所述的方法的程序代码。