DE102018101179B3 - Method and device for monitoring a temperature at at least one bearing - Google Patents
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Abstract
Zur Verhinderung von Schäden wird eine verbesserte Lagerüberwachung vorgeschlagen. Die Erfindung bezieht sich auf Lager (17), bei denen ein fließfähiges Schmiermittel austreten kann. Es wird vorgeschlagen, eine Temperatur unmittelbar außerhalb des Lagers (17) am Austrittsort (41, 42) in einem Fließpfad (43, 44) zu erfassen (vgl. Fig. 3).To prevent damage, improved bearing control is proposed. The invention relates to bearings (17) in which a flowable lubricant can escape. It is proposed to detect a temperature immediately outside the bearing (17) at the exit point (41, 42) in a flow path (43, 44) (compare FIG. 3).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Temperatur an einem Lager, wobei fließfähiges Schmiermittel aus dem Lager an einem Austrittsort austritt und an einem das Lager haltenden Rahmenteil in einem Fließpfad entlangfließt.The invention relates to a method for monitoring a temperature at a bearing, wherein flowable lubricant exits the bearing at an exit point and flows along a bearing part holding the frame in a flow path.
Das Rahmenteil kann hierbei gehäusebildend sein oder von einem Gehäuse umgeben sein.The frame part may in this case be housing-forming or surrounded by a housing.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer Anordnung von mindestens zwei solchen Lagern.The invention further relates to a method for monitoring the temperature of an arrangement of at least two such bearings.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Überwachung einer Temperatur an einem Lager, mit einem das Lager haltenden Rahmenteil, wobei das Lager einen Austrittsort für Schmiermittel aufweist und an dem Rahmenteil ein Fließpfad für an dem Austrittsort austretendes Schmiermittel eingerichtet ist.The invention further relates to a device for monitoring a temperature at a bearing, with a bearing part holding the frame part, wherein the bearing has an outlet for lubricant and to the frame part, a flow path is established for exiting at the outlet lubricant.
Es ist bekannt, eine Überlastung eines Lagers anhand einer Temperaturüberwachung des Lagers zu detektieren. Eine solche Detektion wird beispielsweise bei Verbrennungsmotoren durchgeführt, bei denen die Gefahr besteht, dass bei einer Störung des Schmiermittelkreislaufs eine Überhitzung am Lager erzeugt werden kann.It is known to detect an overload of a bearing based on a temperature monitoring of the bearing. Such a detection is carried out, for example, in internal combustion engines, in which the risk exists that in case of malfunction of the lubricant circuit overheating can be generated at the camp.
Um die Temperatur eines Lagers zu überwachen, ist es bekannt, eine Temperatur unter Kontakt mit einer Lageroberfläche von außen zu erfassen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass aufgrund der Wärmekapazität des das Lager bildenden Materials und des Sensors eine gewisse Verzögerung in der Temperaturerfassung auftritt. Diese Verzögerung führt dazu, dass Lagerschädigungen schon eintreten können, bevor eine Überhitzung detektiert werden kann.In order to monitor the temperature of a bearing, it is known to detect a temperature from outside when in contact with a bearing surface. However, this has the disadvantage that due to the heat capacity of the material forming the bearing and the sensor some delay in the temperature detection occurs. This delay causes bearing damage to occur before overheating can be detected.
Daher ist vorgeschlagen worden, die Temperatur eines das Lager schmierenden Öls zu messen. Bekannt ist das sogenannte Splash-Oil-Temperature Monitoring. Bei dieser Methode wird sich zu Nutze gemacht, dass bei sich schnell bewegenden, insbesondere rotierenden, gelagerten Teilen Öl weggeschleudert wird. Dieses weggeschleuderte Öl wird sodann beispielsweise von einem Ölfangblech aufgefangen. Sodann wird die Temperatur des aufgefangenen Öls gemessen.Therefore, it has been proposed to measure the temperature of a bearing lubricating oil. Known is the so-called splash oil temperature monitoring. In this method, it is made use of that is thrown at fast-moving, in particular rotating, stored parts oil. This thrown-off oil is then collected, for example, by an oil collector. Then the temperature of the collected oil is measured.
Allerdings besteht auch bei dieser Methode das Problem einer gewissen Zeitverzögerung der Temperaturerfassung, so dass die Gefahr besteht, dass Lagerschädigungen nicht rechtzeitig erkannt werden und somit nicht verhindert werden. Außerdem kann bei dieser Methode problematisch sein, dass sich Ölströme vor der Temperaturmessung miteinander vermischen können, wodurch die Temperaturmessung verfälscht werden könnte.However, even with this method, the problem of a certain time delay of the temperature detection, so there is a risk that bearing damage will not be detected in time and thus not be prevented. In addition, it can be problematic with this method that oil streams can mix with each other before the temperature measurement, whereby the temperature measurement could be falsified.
Aus der Druckschrift
Aus der
Das Gebrauchsmuster
Aus der
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Überlastungen eines Lagers möglichst frühzeitig, zuverlässig und eindeutig zuordenbar zu detektieren.Against this background, the object of the invention is to detect overloading of a bearing as early as possible, reliably and unambiguously assignable.
Zur Lösung der Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Es wird somit erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs als erstes beschriebenen Art zur Lösung der genannten Aufgabe vorgeschlagen, dass die Temperatur unmittelbar außerhalb des Lagers am Austrittsort im Fließpfad erfasst wird.To achieve the object, the features of
Die Erfindung hat erkannt, dass ein hoher Wärmeübergangskoeffizient des Schmiermittels, beispielsweise Schmieröl, verwendet werden kann, um eine Lagertemperatur zu überwachen, indem der Messort für die Temperatur des Schmiermittels möglichst nahe zum Lager gewählt wird. So kann erreicht werden, dass ein Temperaturanstieg der Temperatur im Schmiermittel mit einem Temperaturanstieg der Lagertemperatur möglichst genau korreliert. Die Erfindung ermöglicht somit eine Überwachung einer Lagertemperatur durch Überwachung einer Temperatur eines Schmiermittels in der beschriebenen Weise. The invention has recognized that a high heat transfer coefficient of the lubricant, for example lubricating oil, can be used to monitor a storage temperature by selecting the location for the temperature of the lubricant as close as possible to the bearing. It can thus be achieved that a temperature increase in the temperature in the lubricant correlates as accurately as possible with a temperature rise of the storage temperature. The invention thus enables a monitoring of a storage temperature by monitoring a temperature of a lubricant in the manner described.
Dieses Vorgehen ist vorteilhaft, da die tatsächlich gemessene Temperatur mit einem hohen Grad an Genauigkeit der aktuellen Temperatur, welche für die gewünschte Überwachung von besonderem Interesse ist. Von Interesse ist in erster Linie die aktuelle Temperatur der mechanisch beanspruchten Teile des Lagers. Da das Schmiermittel mit diesen Teilen in unmittelbarem Kontakt steht, liefert die Ermittlung der Temperatur des Schmiermittels einen sehr guten Schätzwert für die Lagertemperatur. Da die Messung in einem dem Lager konkret zuordenbaren Fließpfad erfolgt, ist auch sichergestellt, dass auch wirklich die Temperatur des interessierenden Lagers gemessen wird und nicht die Temperatur einer anderen Systemkomponente. Infolge der räumlichen Nähe der Temperaturmessung zur Austrittsstelle des fließenden Schmiermittels wird sichergestellt, dass der tatsächlich gemessene Wert auch ohne Zeitverzögerung ermittelt wird. Auch ermöglicht dies den Einsatz von Temperatursensoren mit sehr kurzer Ansprechzeit. Mithilfe der vorgeschlagenen Lösung können somit Überlastungen eines Lagers frühzeitig, zuverlässig und eindeutig zuordenbar detektiert werden.This approach is advantageous because the temperature actually measured with a high degree of accuracy of the current temperature, which is of particular interest for the desired monitoring. Of interest is primarily the current temperature of the mechanically stressed parts of the camp. Since the lubricant is in direct contact with these parts, the determination of the temperature of the lubricant provides a very good estimate of the bearing temperature. Since the measurement takes place in a flow path that can be specifically assigned to the bearing, it is also ensured that the temperature of the bearing of interest is actually measured and not the temperature of another system component. Due to the spatial proximity of the temperature measurement to the exit point of the flowing lubricant, it is ensured that the actually measured value is also determined without a time delay. This also allows the use of temperature sensors with a very short response time. With the proposed solution overloads of a bearing can thus be detected early, reliable and clearly attributable.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass konstruktive Änderungen, die zu Materialschwächungen führen können, in einem Funktionsbereich des Lagers verzichtbar sind. Nach dem Stand der Technik werden beispielsweise Sacklochbohrungen in dem Lager vorgenommen, um einen Temperaturfühler anzuordnen. Dies ist aufwändig und schwächt das Material. Bevorzugt ist daher der Austrittsort in einem axialen Randbereich oder axial außerhalb eines gelagerten Abschnitts eines beweglichen Teils, wie beispielsweise einer Kurbelwelle, ausgebildet.The invention has the further advantage that design changes that can lead to material weaknesses are dispensable in a functional area of the bearing. According to the state of the art, for example, blind holes are made in the bearing in order to arrange a temperature sensor. This is complex and weakens the material. Preferably, therefore, the exit location in an axial edge region or axially outside of a stored portion of a movable part, such as a crankshaft, formed.
Die Erfindung ermöglicht eine Genauigkeit, mit der winzige Änderungen im Bedingungszustand eines Kurbelgehäuses schnell und automatisch erfassbar sind. Es ist somit ein aktives Überwachungssystem schaffbar, das innerhalb von sehr kurzen Zeitspannen entsprechende Abschwächungsschritte einleitet, um zu verhindern, dass Lagerschäden auftreten oder um solche zu möglichst zu begrenzen.The invention enables an accuracy with which minute changes in the condition of a crankcase condition can be detected quickly and automatically. Thus, an active monitoring system can be created, which initiates corresponding attenuation steps within very short time periods in order to prevent bearing damage occurring or to limit it as much as possible.
Die vorgeschlagene Lösung ist vielfältig einsetzbar. So kann es sich dem Lager um einen beliebigen Lagertyp handeln, bei dem ein fließfähiges Schmiermittel Verwendung finden kann, beispielsweise kann es sich um ein Gleitlager, Wälzlager oder Nadellager handeln. Das Lager kann beispielsweise Bestandteil eines eine Funktionseinheit bildenden Verbrennungsmotors sein. Bei einem Motor ist die Lagerung der sich schnell rotierenden Kurbelwelle hohen Belastungen ausgesetzt, so dass eine zuverlässige Überwachung der Lagertemperatur eine hohe Bedeutung hat. Der Anwendungsbereich der Erfindung erstreckt sich jedoch nicht nur auf Kolbenmaschinen, sondern kann Funktionseinheiten unterschiedlichster Art betreffen, bei denen es zu Lagerbeanspruchungen und somit zu einem Bedürfnis nach Überwachung einer Lagertemperatur kommen kann.The proposed solution is versatile. Thus, the bearing can be any bearing type in which a flowable lubricant can be used, for example, it may be a plain bearing, roller bearings or needle roller bearings. The bearing may for example be part of a combustion engine forming a functional unit. In an engine, the bearing of the rapidly rotating crankshaft is exposed to high loads, so that a reliable monitoring of the bearing temperature has a high importance. However, the scope of the invention extends not only to piston engines, but may relate to functional units of various kinds, which can lead to bearing stresses and thus to a need for monitoring a storage temperature.
Um eine effektive Überwachung zu erzielen, kann bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass ein Alarmsignal generiert wird, wenn ein Temperaturanstieg einen Schwellwert überschreitet. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Schwellwert durch einen absoluten Temperaturwert definiert ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Schwellwert durch eine relative Temperaturdifferenz definiert ist. Die Temperaturdifferenz kann hierbei beispielsweise auf eine Zeiteinheit bezogen sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Staffelung von Schwellwerten vorliegt. Beispielsweise kann bei Überschreiten eines ersten Schwellwerts ein Voralarm ausgelöst werden und bei Überschreiten eines zweiten Schwellwerts ein Abschalten einer das Lager umfassenden Funktionseinheit bewirkt werden. Bei der Funktionseinheit kann es beispielsweise um eine solche wie bereits oben beschrieben handeln kann, zum Beispiel um einen Verbrennungsmotor. Bevorzugt ist der Schwellwert oder sind die gestaffelten Schwellwerte abhängig von einem Betriebszustand der Funktionseinheit. Der Betriebszustand kann beispielsweise durch eine Betriebstemperatur, eine Einschaltdauer, eine Umgebungstemperatur der Funktionseinheit und/oder eine Kraftbelastung der Funktionseinheit definiert sein.In order to achieve effective monitoring, it can be provided in an advantageous embodiment of the method according to the invention that an alarm signal is generated when a temperature rise exceeds a threshold value. It can be provided that the threshold value is defined by an absolute temperature value. Alternatively or additionally, it may be provided that the threshold value is defined by a relative temperature difference. The temperature difference may in this case be based, for example, on a unit of time. It can also be provided that there is a staggering of threshold values. For example, when a first threshold value is exceeded, a pre-alarm can be triggered and a shutdown of a functional unit comprising the bearing can be effected when a second threshold value is exceeded. The functional unit may be, for example, as described above, for example an internal combustion engine. The threshold value or the staggered threshold values are preferably dependent on an operating state of the functional unit. The operating state can be defined for example by an operating temperature, a duty cycle, an ambient temperature of the functional unit and / or a force load of the functional unit.
Um einen anomalen Temperaturanstieg genauer detektieren zu können, kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen sein, dass an dem Lager an mindestens zwei Stellen jeweils ein Austrittsort gebildet ist, wobei Schmiermittel aus dem Lager an jedem Austrittsort austritt und jeweils an einem das Lager haltenden Rahmenteil in einem Fließpfad entlangfließt und dass jeweils eine Temperatur unmittelbar außerhalb des Lagers an jedem Austrittsort im jeweiligen Fließpfad erfasst wird. Bevorzugt sind die Austrittsorte jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Lagers gebildet. Bezogen auf eine Längsachse des Lagers, welches beispielsweise durch die Achse einer von dem Lager gehaltenen Welle gebildet sein kann, kann es besonders vorteilhaft sein, wenn die Austrittsorte jeweils an axial gegenüberliegenden Seite des Lagers gebildet sind.In order to be able to detect an abnormal temperature increase more accurately, it can be provided in a further advantageous embodiment of the method according to the invention that at least two locations each an exit point is formed on the bearing, wherein lubricant exits from the camp at each exit point and each at a warehouse holding frame part flows along in a flow path and that in each case a temperature is detected immediately outside the camp at each exit location in the respective flow path. Preferably, the exit locations are each formed on opposite sides of the bearing. Relative to a longitudinal axis of the bearing, which for example by the Axle a shaft held by the bearing may be formed, it may be particularly advantageous if the exit locations are each formed on axially opposite side of the bearing.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des auf ein Verfahren zur Temperaturüberwachung einer Anordnung von mindestens zwei Lagern gerichteten neben- geordneten Anspruchs vorgesehen. Es wird zur Lösung der genannten Aufgabe somit erfindungsgemäß bei einem derartigen Verfahren vorgeschlagen, dass an jeder der mindestens zwei Lager jeweils zumindest eine Temperatur erfasst und überwacht wird. Dies erfolgt mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung einer Temperatur an einem Lager, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach11 einem der auf ein Verfahren zur Überwachung einer Temperatur an einem Lager gerichteten Schutzansprüche. Erfindungsgemäß wird aus den so erfassten Temperaturen eine Durchschnittstemperatur gebildet. Dies erfolgt beispielsweise mittels Mittelwertbildung. Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass für die so erfassten Temperaturen jeweils eine relative Temperaturdifferenz als Abweichung von jeweils erfasster Temperatur und Durchschnittstemperatur ermittelt wird. Bei der so ermittelten relativen Temperaturdifferenz kann es sich auch um die bereits oben genannte relative Temperaturdifferenz handeln, die einen Schwellwert definiert, bei dessen Überschreiten ein Alarmsignal erzeugt wird.In order to achieve the stated object, the features of the subordinate claim directed to a method for temperature monitoring of an arrangement of at least two bearings are provided according to the invention. It is thus proposed according to the invention in such a method for achieving the stated object that at least one temperature is detected and monitored at each of the at least two bearings. This is done by means of a method according to the invention for monitoring a temperature at a bearing, in particular as described above and / or according to one of the claims directed to a method for monitoring a temperature at a bearing. According to the invention, an average temperature is formed from the temperatures thus detected. This is done, for example, by averaging. Furthermore, according to the invention, it is provided that for each of the temperatures thus detected a relative temperature difference is determined as a deviation from the respectively detected temperature and the average temperature. The relative temperature difference determined in this way can also be the relative temperature difference already mentioned above, which defines a threshold value above which an alarm signal is generated.
Die Einbeziehung mehrerer Lager unter Ermittlung einer individuellen Abweichung von einer Durchschnittstemperatur bewirkt, dass eine Fehlbelastung sehr zuverlässig erkannt werden kann. Hierdurch kann nämlich festgestellt werden, ob ein konkretes Lager von dem Temperaturverhalten der übrigen Lager abweicht, was auf eine Fehlbelastung hinweisen würde. Fehlt es an einem Vergleich mit dem Temperaturverhalten der anderen Lager, kann das Erkennen von Fehlbelastungen diffiziler sein, da ein Temperaturanstieg an einem einzelnen Lager auch funktionsgerecht sein kann und nicht notwendigerweise auf einer Fehlbelastung beruhen muss.The inclusion of multiple bearings to determine an individual deviation from an average temperature causes a faulty load can be detected very reliable. In this way, namely, it can be determined whether a specific bearing deviates from the temperature behavior of the other bearings, which would indicate a faulty load. If there is no comparison with the temperature behavior of the other bearings, the detection of faulty loads can be more difficult since an increase in temperature at a single bearing can also be functional and does not necessarily have to be based on an incorrect load.
Die erfindungsgemäße Erfassen von Temperaturen in einem Fließpfad des Schmiermittels erweist sich bei der Einbeziehung mehrerer Lager als besonders vorteilhaft gegenüber bekannten Methoden, bei denen weggeschleudertes Öl zunächst aufgefangen wird, bevor eine Temperaturmessung stattfindet. So wird nämlich sichergestellt, dass sich Ölmengen nicht vermischen können, so dass das Ergebnis nicht verfälscht werden kann.The detection of temperatures in a flow path of the lubricant according to the invention proves to be particularly advantageous with the inclusion of several bearings over known methods in which thrown off oil is first collected before a temperature measurement takes place. This ensures that oil quantities can not mix so that the result can not be distorted.
Bei den mindestens zwei Lagern handelt es sich bevorzugt um funktionell gleichartige Lager. Dies hat den Vorteil, dass bei der Bildung der Durchschnittstemperatur nur funktionell gleichartige Lager berücksichtigt werden. Dies kann wichtig sein, wenn die Betriebstemperaturen von ungleichartigen Lagern nicht gleich sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass jeweils unabhängig voneinander eine Durchschnittstemperatur für die Hauptlager, die Pleuellager und die Zylinder eines Verbrennungsmotors gebildet werden.The at least two bearings are preferably functionally similar bearings. This has the advantage that only functionally similar bearings are taken into account when forming the average temperature. This can be important if the operating temperatures of dissimilar bearings are not equal. For example, it may be provided that in each case an average temperature for the main bearings, the connecting rod bearings and the cylinders of an internal combustion engine are formed independently of each other.
Gehören die Lager zu einem Verbrennungsmotor, so kann bei einer bereits oben näher beschriebenen Staffelung von Schwellwerten beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer Temperaturabweichung der Durchschnittstemperatur von weniger als ΔT1 ein normaler Betriebszustand vorgegeben wird, bei einer Abweichung, die gleich ΔT1 ist oder zwischen ΔT1 und ΔT2 (ΔT1 < ΔT2) liegt, ein Voralarm erzeugt wird und bei einer relativen Temperaturdifferenz, die gleich ΔT2 ist oder oberhalb von ΔT2 liegt, der Motor abgeschaltet wird. ΔT1 und ΔT2 können hierbei je nach verwendetem Lager festgelegt sein. Die konkreten Werte werden jedoch in der Regel motorabhängig sein. ΔT1 und ΔT2 können hierbei vom Betriebszustand eines Verbrennungsmotors, insbesondere seiner Temperatur, Drehzahl der Kurbelwelle oder anderen Betriebsgrößen, abhängig sein. Soweit die Schwellwerte von einem Betriebszustand abhängig sein sollen, kann es bei dem Beispiel eines Verbrennungsmotors zweckmäßig sein, wenn zur Auslösung eines Alarmsignals bei einem warmen Motor größere Temperaturabweichungen von der Durchschnittstemperatur erforderlich sind als bei einem kalten Motor. Es kann aber auch umgekehrt günstig sein, wenn ΔT1 und ΔT2 bei einem warmen Verbrennungsmotor kleiner als bei einem kalten Verbrennungsmotor sind. ΔT1 und ΔT2 können auch ein voneinander verschiedenes Temperaturverhalten aufweisen.If the bearings belong to an internal combustion engine, it may be provided, for example, in a staggering of threshold values already described above, that a normal operating state is preset for a temperature deviation of the average temperature of less than ΔT 1 , with a deviation equal to ΔT 1 or between ΔT 1 and ΔT 2 (ΔT 1 <ΔT 2 ), a pre-alarm is generated and at a relative temperature difference equal to ΔT 2 or above ΔT 2 , the engine is shut down. ΔT 1 and ΔT 2 can be determined depending on the bearing used. However, the concrete values will usually be engine dependent. ΔT 1 and ΔT 2 can hereby be dependent on the operating state of an internal combustion engine, in particular its temperature, rotational speed of the crankshaft or other operating variables. Insofar as the threshold values are to be dependent on an operating state, in the case of an internal combustion engine it may be expedient if greater temperature deviations from the average temperature are required for triggering an alarm signal with a warm engine than with a cold engine. Conversely, it can also be favorable if ΔT 1 and ΔT 2 are smaller in a warm combustion engine than in a cold combustion engine. ΔT 1 and ΔT 2 may also have a different temperature behavior.
Zur Berechnung der Durchschnittstemperatur können Mittel vorgesehen sein, mit denen diese berechnet werden kann. Dies kann beispielsweise unmittelbar im Wege geeigneter elektronischer Verschaltung erfolgen oder auch mittels eines Mikroprozessors. Die Erfindung kann daher auch eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung einer Lageranordnung betreffen, wobei Mittel ausgebildet oder eingerichtet sind, mit denen das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zur Temperaturüberwachung einer Anordnung von mindestens zwei Lagern ausführbar ist oder ausgeführt wird.To calculate the average temperature, means may be provided with which it can be calculated. This can for example be done directly by way of suitable electronic circuitry or by means of a microprocessor. The invention can therefore also relate to a device for monitoring the temperature of a bearing arrangement, wherein means are designed or set up with which the above-described method according to the invention for monitoring the temperature of an arrangement of at least two bearings can be executed or executed.
Zur Lösung der genannten Aufgabe sind erfindungsgemäß die Merkmale des auf eine Vorrichtung zur Überwachung einer Temperatur an einem Lager gerichteten nebengeordneten Anspruchs vorgesehen. Es wird zur Lösung der genannten Aufgabe somit erfindungsgemäß bei einer solchen Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass unmittelbar außerhalb des Lagers am Austrittsort im Fließpfad ein Temperatursensor angeordnet ist.To achieve the above object, the features of the invention directed to a device for monitoring a temperature on a bearing ancillary claim are provided. It is thus proposed to solve the above object according to the invention in such a device of the type described above, that immediately outside the camp on Exit location in the flow path, a temperature sensor is arranged.
Mit diesem Temperatursensor ist eine Temperatur in der zuvor beschriebenen Weise erfassbar. Durch diese Lösung sind daher Überlastungen eines Lagers frühzeitig, zuverlässig und eindeutig zugeordnet detektierbar.With this temperature sensor, a temperature in the manner described above can be detected. Due to this solution, overloads of a bearing can therefore be detected early, reliably and unambiguously assigned.
Bevorzugt wird ein Temperatursensor mit einem schnellen Ansprechverhalten verwendet. Je nach Anwendung kann es zwar ausreichend sein, wenn mit dem Temperatursensor eine Temperaturänderung von 1°C innerhalb von 30 Sekunden detektierbar ist. Allerdings erlaubt die Erfindung auch die Verwendung von deutlich schnelleren Sensoren, da die Sensoren sehr klein ausgestaltet sein können. So sind Temperatursensoren mit Ansprechzeiten von weniger als einer Sekunde oder einer deutlich weniger als eine Sekunde je Grad Celsius realistisch und zweckmäßig, wobei Messgenauigkeiten von weniger als 0,5°C oder sogar weniger als 0,01°C erzielbar sind.Preferably, a temperature sensor with a fast response is used. Depending on the application, it may be sufficient if the temperature sensor detects a temperature change of 1 ° C within 30 seconds. However, the invention also allows the use of significantly faster sensors, since the sensors can be made very small. Thus, temperature sensors with response times of less than one second or significantly less than one second per degree Celsius are realistic and expedient, with measurement accuracies of less than 0.5 ° C or even less than 0.01 ° C can be achieved.
Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Fließpfad durch eine in einer Oberfläche des Rahmenteils ausgebildete Nut definiert ist. Die Nut ist vorzugsweise offen liegend. Eine Nut eignet sich zum einen sehr gut, einen eindeutig definierten Fließpfad vorzugeben. Zum anderen hat die Nut den Vorteil, dass sie ein geeignetes Messvolumen zur Messung einer Temperatur bildet. Eine derartige Nut ist beispielsweise direkt in einem Gussverfahren mit dem Rahmenteil ausbildbar. Zusätzliche Bearbeitungsschritte, wie beispielsweise Bohrungen, sind verzichtbar. Die Nut kann auch durch andere Verfahren, beispielsweise Fräsen, ausgebildet sein.In order to increase the measuring accuracy, it can be provided in an advantageous embodiment of the device according to the invention that the flow path is defined by a groove formed in a surface of the frame part. The groove is preferably exposed. On the one hand, a groove is very well suited for specifying a clearly defined flow path. On the other hand, the groove has the advantage that it forms a suitable measuring volume for measuring a temperature. Such a groove can be formed, for example, directly in a casting process with the frame part. Additional processing steps, such as drilling, are dispensable. The groove can also be formed by other methods, such as milling.
Um die Temperaturmessung möglichst nah am Betriebsbereich des Schmiermittels durchführen zu können und somit die Messgenauigkeit weiter zu erhöhen, kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass sich die Nut von einer Kontaktfläche des Lagers ausgehend erstreckt. Die Kontaktfläche des Lagers ist dabei durch einen Oberflächenbereich des Lagers gebildet, welcher mit einem Abschnitt eines gelagerten Teils über einen Schmiermittelfilm in Kontakt steht.In order to carry out the temperature measurement as close as possible to the operating range of the lubricant and thus to further increase the measuring accuracy, it can be provided in a further advantageous embodiment of the device according to the invention that the groove extends from a contact surface of the bearing. The contact surface of the bearing is formed by a surface region of the bearing, which is in contact with a portion of a mounted part via a lubricant film.
Zur Ermöglichung einer möglichst genauen Temperaturmessung kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Temperatursensor einen Messfühler hat, der zumindest in einem Messabschnitt in eine Ausnehmung im Fließpfad an dem Rahmenteil eingelegt ist. Bevorzugt ist der Messfühler in dem Messabschnitt in die Nut eingelegt.To enable the most accurate temperature measurement, it can be provided in a further advantageous embodiment of the device according to the invention, that the temperature sensor has a sensor which is inserted at least in a measuring section in a recess in the flow path on the frame part. Preferably, the sensor is inserted in the measuring section in the groove.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Messabschnitt eine Länge aufweist, die wenigstens eine 10-fache Nutbreite beträgt. Dies unterstützt den Fließpfad und verbessert die Messgenauigkeit.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention can be provided that the measuring section has a length which is at least a 10-fold groove width. This supports the flow path and improves measurement accuracy.
Um die elektrische Kontaktierung zu verbessern, kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Messfühler abgewinkelt ausgeführt ist.In order to improve the electrical contact, it can be provided in a further advantageous embodiment of the device according to the invention that the sensor is designed angled.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Messfühler ausgestreckt ausgestaltet ist, so dass dessen elektrische Kontaktierung außerhalb eines Bereichs angeordnet ist, welcher von einem von dem Lager gehaltenen Teil bei dessen Bewegung überstrichen wird. Hierdurch kann eine sichere elektrische Kontaktierung bereitgestellt werden.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention can be provided that the probe is designed stretched out, so that its electrical contact is disposed outside of a range which is swept by a part held by the bearing during its movement. In this way, a secure electrical contact can be provided.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Messfühler in einem nach wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Seiten abgeschlossenen Messraum angeordnet ist. Hierdurch werden die Fließeigenschaften des Schmiermittels und Messumgebung zur Temperaturerfassung verbessert.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention can be provided that the sensor is arranged in a closed after at least two, preferably at least three sides measuring space. As a result, the flow properties of the lubricant and measuring environment for temperature detection are improved.
Um eine zuverlässige Temperaturerfassung bereitzustellen, kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass der Temperatursensor einen temperaturabhängigen Widerstand aufweist.In order to provide a reliable temperature detection, it can be provided in a further advantageous embodiment of the device according to the invention that the temperature sensor has a temperature-dependent resistance.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass ein Signal des Temperatursensors drahtlos übertragen wird. Dies kann vorteilhaft sein, da hierdurch Probleme mit einer elektrischen Kontaktierung des Temperatursensors vermieden werden können. Beispielsweise ermöglicht dies auf einfache Weise die Überwachung eines bewegten Lagers. Außerdem bestehen mehr Freiheiten bei der Auswahl eines technisch geeigneten Ortes für die Anordnung des Temperatursensors. So bereitet es beispielsweise keine Schwierigkeiten, wenn der Temperatursensor an beweglichen Teilen wie einer Pleuelstange angeordnet ist. Allerdings muss beachtet werden, dass im Einzelfall eine drahtlose Übertragung durch zwischen Temperatursensor und Signalempfänger liegenden Materials erfolgen müsste. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention can be provided that a signal of the temperature sensor is transmitted wirelessly. This can be advantageous, as this can avoid problems with electrical contacting of the temperature sensor. For example, this allows the monitoring of a moving bearing in a simple manner. In addition, there is more freedom in choosing a technically suitable location for the arrangement of the temperature sensor. For example, there is no difficulty in having the temperature sensor mounted on moving parts such as a connecting rod. However, it must be noted that in individual cases a wireless transmission would have to take place between material lying between the temperature sensor and the signal receiver.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass ein Messabschnitt des Messfühlers, beispielsweise der zuvor genannte Messabschnitt, in einem von einem rotierenden Teil überstrichenen Radialbereich angeordnet ist, wobei das rotierende Teil im Lager gelagert ist. In dem Radialbereich kann sich ein Fließpfad besonders gut ausbilden, so dass hierdurch die Messgenauigkeit verbessert werden kann.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention it can be provided that a measuring section of the measuring sensor, for example the aforementioned measuring section, is arranged in a radial area swept by a rotating part, wherein the rotating part is mounted in the bearing. In the radial region, a flow path can develop particularly well, so that the measurement accuracy can be improved thereby.
Um einen anomalen Temperaturanstieg genauer detektieren zu können, kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass an dem Rahmenteil ein weiterer Austrittsort für Schmiermittel vorhanden ist, dass an dem Rahmenteil ein weiterer Fließpfad für an dem weiteren Austrittsort austretendes Schmiermittel eingerichtet ist und dass unmittelbar außerhalb des Lagers am weiteren Austrittsort im weiterer Fließpfad ein weiterer Temperatursensor angeordnet ist. Bevorzugt liegt der weitere Austrittsort gegenüber oder axial gegenüber einer den Fließpfad bildenden Seite des Rahmenteils.In order to be able to detect an abnormal temperature increase more accurately, it can be provided in a further advantageous embodiment of the device according to the invention that on the frame part a further outlet for lubricant is provided, that on the frame part, a further flow path for emerging at the further outlet location lubricant is set up and that a further temperature sensor is arranged immediately outside the bearing at the further exit location in the further flow path. Preferably, the further exit location is opposite or axially opposite a side of the frame part forming the flow path.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen ist, dass das Rahmenteil eine Lagerschale umfasst. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Rahmenteil eine Pleuelstange ist. Weiter kann alternativ vorgesehen sein, dass das Rahmenteil einen Hohlzylinder bildet. Die Erfindung wirkt sich bei den vorgenannten Ausgestaltungen besonders vorteilhaft aus.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention it is provided that the frame part comprises a bearing shell. Alternatively it can be provided that the frame part is a connecting rod. Furthermore, it can alternatively be provided that the frame part forms a hollow cylinder. The invention is particularly advantageous in the aforementioned embodiments.
Die Erfindung wird nun anhand einiger weniger Ausführungsbeispiele näher beschrieben, ist jedoch nicht auf diese wenigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.The invention will now be described in detail with reference to a few embodiments, but is not limited to these few embodiments. Further exemplary embodiments result from a combination of the features of individual or several protection claims with one another and / or with one or more features of the exemplary embodiments.
Es zeigt
-
1 einen Kurbeltrieb eines Verbrennungsmotors, wobei zu jedem Lager eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Überwachung einer Temperatur des betreffenden Lagers ausgebildet ist, -
2 bis 3 Ausschnitte des Kurbeltriebs gemäß1 , -
4 eine Seitenansicht eines alternativen Rahmenteils mit Messfühler zur Erläuterung der Erfindung.
-
1 a crank mechanism of an internal combustion engine, wherein for each bearing a device according to the invention for monitoring a temperature of the respective bearing is formed, -
2 to3 Cutouts of the crank mechanism according to1 . -
4 a side view of an alternative frame part with probe to explain the invention.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung erhalten in ihrer Funktion übereinstimmende Elemente auch bei möglicherweise abweichender Gestaltung oder Formgebung übereinstimmende Bezugszahlen.In the following description of the invention in their function matching elements get even with possibly different design or shape matching reference numerals.
Zur Lagerung der Kurbelwelle
Die untere Lagerschale
Die oberen Lagerschalen
Die Lager
Um ein möglichst reibungsfreies Rotieren der Kurbelwelle
In der Oberfläche
In die Nut
Der Messfühler
Dies trifft auf jedes Lager
Der Temperatursensor
In
Mithilfe der Temperatursensoren
Ferner weist die in
Zur Verhinderung von Schäden wird eine verbesserte Lagerüberwachung vorgeschlagen. Die Erfindung bezieht sich auf Lager
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Kurbeltriebcrankshaft
- 33
- Kurbelwellecrankshaft
- 55
- Wellenzapfenshaft journal
- 77
- Hubzapfencrank pins
- 99
- Kurbelwangecrank web
- 1111
- Pleuelstangeconnecting rod
- 1313
- Kolbenpiston
- 1515
- Schwungradflywheel
- 1717
- Lagercamp
- 1919
- obere Lagerschaleupper bearing shell
- 2121
- untere Lagerschalelower bearing shell
- 2222
- Rahmenteilframe part
- 2323
- Seitenplattenside plates
- 2525
- Lagerdeckelbearing cap
- 2727
- Kanalchannel
- 2929
- untere Kontaktflächelower contact surface
- 3131
- Zwischenraumgap
- 3333
- eine Seite von 22a page from 22
- 3535
- weitere Seite von 22further page from 22
- 3737
- Oberfläche von 22Surface of 22
- 3939
- Nutgroove
- 4040
- weitere Nutanother groove
- 4141
- Austrittsortexit location
- 4242
- weiterer Austrittsortanother exit point
- 4343
- Fließpfadflow path
- 4444
- weiterer Fließpfadanother flow path
- 4545
- Temperatursensortemperature sensor
- 4646
- weiterer Temperatursensoranother temperature sensor
- 4848
- Messfühlerprobe
- 4949
- weiterer Messfühleranother sensor
- 5151
- Spitze von 48Peak of 48
- 5353
- elektrische Kontaktierungelectrical contact
Claims (16)
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-
2018
- 2018-01-19 DE DE102018101179.2A patent/DE102018101179B3/en not_active Expired - Fee Related
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