DE102005032223B4

DE102005032223B4 - Verfahren zum Kalibrieren einer Sensorik eines Messlagers für eine Lagerinstallation

Info

Publication number: DE102005032223B4
Application number: DE102005032223.9A
Authority: DE
Inventors: Jens Heim; Peter Niebling; Gottfried Ruoff; Darius Dlugai; Christian Mock
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-07-09
Filing date: 2005-07-09
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2025-07-10
Also published as: WO2007006261A1; CA2618425A1; CA2618425C; DE102005032223A1; US20080209979A1; EP1969333A1; US8616041B2

Abstract

Verfahren zum Kalibrieren einer Sensorik wenigstens eines Messlagers für eine Lagerinstallation, mit dem individuelle Messwerte einer individuellen Lagerinstallation mit repräsentativen Referenzwerten einer Referenzinstallation abgeglichen werden, wobei das Messlager vor der Installation kalibriert wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass vor dem Einbau des Messlagers zunächst die Einflüsse der konkreten individuellen Lagerinstallation ermittelt werden, in die das Messlager nach dem Kalibrieren installiert wird,
- dass dann die zuvor ermittelten Einflüsse am nicht installierten Lager simuliert und dabei der Messwert ermittelt wird,
- dass schließlich die Sensorik mittels des zuvor ermittelten Messwertes und des Referenzwertes kalibriert wird, und dass die Einflüsse Durchmesserdifferenzen in der Lagerinstallation sind, die in einer Presspassung resultieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren einer Sensorik wenigstens eines Messlagers für eine Lagerinstallation, mit dem individuelle Messwerte einer individuellen Lagerinstallation mit repräsentativen Referenzwerten einer Referenzinstallation abgeglichen werden.
Hintergrund der Erfindung
Kalibrieren ist eine Tätigkeit zur Ermittlung des Zusammenhangs zwischen den ausgegebenen Werten eines Messgerätes oder einer Messeinrichtung oder den von einer Maßverkörperung oder von einem Referenzmaterial dargestellten Werten und den zugehörigen, durch Normale festgelegten Werten einer Messgröße unter vorgegebenen Bedingungen.
DE 199 37 203 A1 sieht das Kalibrieren eines Messlagers im Einbau vor. In dem konkreten Fall, soll eine Sensorik aus Dehnmessstreifen Lastkomponenten des Lagers anhand von Spannungen aus dem Wälzkontakt ermitteln. Es wird angestrebt, das Lager möglichst realitätsnah zu kalibrieren. Deshalb ist auch vorgesehen das Lager die Kalibrierung des Lagers mit einer Vorlast im Einbau vorzunehmen.
Zur Bestimmung der Referenzwerte wird eine Vergleichsinstallation/Referenzinstallation mit definierten einzelnen Einflussgrößen geschaffen. Die zu messenden Einflussgrößen auf das Lager sind beispielsweise:

- die Überdeckung in Presssitzen aus Durchmesserdifferenzen im Lagersitz,
- Temperaturen,
- Spannungen aus Belastungen,
- Spannungen aus Hertzscher Pressung im Wälzkontakt,
- Schwingungen,
- Maßabweichungen innerhalb der zulässigen Fertigungstoleranzen.

Derartige Einflussgrößen sind im realen individuellen Einbau immer von Störgrößen überlagert. Störgrößen sind zum Beispiel auch die, die auch der Gruppe der zuvor genannten Einflussgrößen zuzuordnen sind. Diese Störgrößen wirken sich beim Kalibrieren nachteilig auf das Resultat des Kalibriervorganges, das heißt auch auf die Messwerte aus, da diese das Messergebnis verfälschen können.
Messwerte sind aus den Einflüssen resultierende Größen, wie Spannungen aus Überdeckungen. Die zu den Messwerten geschaffenen Referenzwerte sind Normwerte, die anhand einer repräsentativen Gruppe von Einzelwerten ermittelt werden. Die Referenzwerte weisen die gleiche physikalische Einheit auf, wie die konkreten Messwerte.
Im Verfahren nach DE 199 37 203 A1 wird zwar eine Vorlast aufgebracht, das Lager definiert in der Installation gedreht und somit beim Abgleich das Eigengewicht der zu lagernden Konstruktion relativ genau berücksichtigt. Der Einfluss der Presspassungen aus dem Lagersitz beispielsweise ist im Referenzwert jedoch nicht erfasst.
Es gibt weitere Störgrößen auf eine Installation, die sich nicht oder nur mit viel Aufwand an einer Vergleichsinstallation nachvollziehen lassen. Dies sind insbesondere Einflüsse aus der Umgebungskonstruktion, die im Verhalten und in der Struktur Schwankungen unterliegen. Derartige Einflüsse sind zum Beispiel Schwankungen der Dicke von Material oder Fehler im Material. Derartige Einflüsse können zum Beispiel das Schwingungsverhalten oder die Übertragung von Schwingungen nachhaltig beeinflussen. Weitere Störeinflüsse sind Schwingungen aus Montage- und anderen Fertigungseinrichtungen in der Nähe des zu kalibrierenden Lagers. Die Einflüsse verfälschen die Ergebnisse u.U. stark. Das kann zur Fehlbewertung von Messergebnissen führen.
Das Kalibrieren jedes einzelnen Lagers in der Installation ist relativ aufwändig und wie schon erwähnt gegen Störeinflüsse anfällig. Teilweise ist das Kalibrieren aufgrund von Unzugänglichkeit des verbauten Lagers nur schwer oder gar nicht möglich. Hersteller von Fahrzeugen verzichten deshalb noch häufig auf die Verwendung von Messlagern beispielsweise in Fahrzeuggetrieben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfach zu realisierendes Verfahren zum Kalibrieren der Sensorik eines Messlagers zu schaffen, bei dem die Einflussgrößen auf Messwerte des Lagers beim Kalibrieren möglichst realitätsnah berücksichtigt werden.
Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Kalibrieren einer Sensorik wenigstens eines Messlagers für eine Lagerinstallation vor, bei dem individuelle Messwerte einer individuellen Lagerinstallation mit repräsentativen Referenzwerten einer Referenzinstallation vor der Installation des Messlagers kalibriert werden. Wesentlich dabei ist, dass die Einbauverhältnisse an dem noch nicht in die Maschine, das Getriebe oder ähnliches verbauten Lager simuliert werden und dann die Sensorik kalibriert wird.
So werden mit dem Verfahren Wälzlager, bei denen der Messeffekt durch die Überdeckung des Innen- und oder Außenringes mit dem entsprechenden Lagersitz beeinflusst wird, vor dem Einbau in den/auf den Lagersitz kalibriert.
Überdeckungen sind die beabsichtigten Durchmesserdifferenzen, mit denen am Lagersitz ein Presssitz erzeugt wird. Diese Überdeckungen resultieren in Spannungen im Lagerring. Diese Spannungen überlagern oder verfälschen am eingebauten Lager u. U. die Spannungen aus dem Wälzkontakt. Wenn bei Betrieb des Lagers, beispielsweise mit einer Sensorik aus Dehnmessstreifen, die Spannungen aus dem Wälzkontakt ermittelt werden sollen, werden nach den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens die Einflüsse der Presspassung beim Kalibrieren berücksichtigt.
An Innenringen wird die Presspassung mittels eines Spanndornes simuliert. An Außenringen wird die Presspassung z.B. mittels einer Spannzange oder eines Spannringes simuliert. Zunächst wird dazu der individuelle also konkrete Durchmesser des Lagerringes gemessen. Weitere Einflüsse der Lagerinstallation, wie beispielsweise der Durchmesser der Gehäusebohrung oder des Wellensitzes, werden gemessen. Danach wird der Einbau außerhalb der tatsächlichen Lagerinstallation mit geeigneten Hilfsmitteln simuliert und die Sensorik kalibriert.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, vorkalibrierte Messlager, Messlagersysteme und Lagereinheiten, auch schon beim Lagerhersteller, herzustellen. Das individuelle kostenintensive Kalibrieren und auch das Prüfen der Funktionsfähigkeit des Lagers am Montageband beim Kunden kann entfallen. Es ist möglich klare Zuordnungen der Verantwortlichkeiten z.B. mit Sicht auf eventuelle Gewährleistungen zwischen Kunde und Lieferant zu definieren.
Die individuellen Einflussgrößen liegen im Normalfall innerhalb eines Toleranzfeldes. Das zulässige Toleranzfeld wird anhand notwendiger fertigungs- und montagebedingter Toleranzen bestimmt. Fehlen zum Beispiel beim Hersteller der Messlager konkrete Werte der Lagerinstallation, wie der Innendurchmesser des Gehäusesitzes oder der Außendurchmesser des Wellensitzes für das Messlager, so werden vom Hersteller des Messlagers gezielt Klassen von kalibrierten Lagern hergestellt. Zunächst wird das zwischen zulässigem Größt- und Kleinstwert gelegene Toleranzfeld eine definierte Anzahl von Gruppen aufgeteilt. Dann wird der Anteil der Einflussgrößen, die an dem zu kalibrierenden Lager ermittelt werden können, ermittelt. Im Anschuss wird dann an dem Lager unter Berücksichtigung einer der Gruppen eine Installation simuliert und das Lager kalibriert. Das Lager wird so einer auf die jeweilige Gruppe bezogenen Klasse kalibrierter Messlager zusortiert. Vor der Montage des Messlagers in die konkrete Installation wird dann der konkrete Wert der Installation ermittelt, der entsprechenden Gruppe zugeordnet und dann anhand der Gruppe Messlager aus der entsprechenden Klasse zusortiert.

Claims

Verfahren zum Kalibrieren einer Sensorik wenigstens eines Messlagers für eine Lagerinstallation, mit dem individuelle Messwerte einer individuellen Lagerinstallation mit repräsentativen Referenzwerten einer Referenzinstallation abgeglichen werden, wobei das Messlager vor der Installation kalibriert wird, dadurch gekennzeichnet, - dass vor dem Einbau des Messlagers zunächst die Einflüsse der konkreten individuellen Lagerinstallation ermittelt werden, in die das Messlager nach dem Kalibrieren installiert wird, - dass dann die zuvor ermittelten Einflüsse am nicht installierten Lager simuliert und dabei der Messwert ermittelt wird, - dass schließlich die Sensorik mittels des zuvor ermittelten Messwertes und des Referenzwertes kalibriert wird, und dass die Einflüsse Durchmesserdifferenzen in der Lagerinstallation sind, die in einer Presspassung resultieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserdifferenzen innerhalb eines Toleranzfeldes liegen, welches durch zulässige größte und zulässige kleinste Durchmesserdifferenzen innerhalb der Lagerinstallation festgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die konkreten und den Presssitz beeinflussenden Durchmesser der Lagerinstallation ermittelt werden, dann anhand der ermittelten Durchmesser der Lagerinstallation und des Lagers die Durchmesserdifferenzen berechnet werden und dass dann an dem Messlager vor dem Einbau der aus den Durchmesserdifferenzen ermittelte Presssitz simuliert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwerte Spannungen gemessen werden, wobei die Spannungen aus den Durchmesserdifferenzen resultierende mechanische Spannungen sind und dass die Spannungen mit Referenzspannungen abgeglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannungen aus einer Referenzpresspassung resultieren und wobei die Referenzpresspassung die größtmögliche Menge Presspassungen aus innerhalb des Toleranzfeldes liegender Durchmesserdifferenzen repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik wenigstens eine Dehnmesssensorik aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale: - das Toleranzfeld wird in mindestens zwei Gruppen von Teiltoleranzfeldern unterteilt, - für jede der Gruppen wird ein Gruppenreferenzwert festgelegt, wobei der jeweilige Gruppenreferenzwert die messbaren Einflüsse auf eine Lagerinstallation repräsentiert, welche der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, - vor dem Einbau des Messlagers werden zunächst die Einflüsse aus der konkreten individuellen Lagerinstallation ermittelt, in die das Messlager nach dem Kalibrieren installiert werden soll, - anhand des zuvor ermittelten konkreten Einflüsse aus der individuellen Lagerinstallation des Messlagers wird dann das Messlager einer der Gruppen zugeordnet, - vor Installation des Messlagers werden die konkreten Einflüsse am Messlager simuliert und der Messwert ermittelt, welcher die individuelle Lagerinstallation des Messlagers betrifft, - schließlich wird die Sensorik mit dem Gruppenreferenzwert der Gruppe abgeglichen, dem die individuelle Lagerinstallation des Messlagers zugeordnet ist.