WO2011124501A1 - Measuring system for rolling bearings - Google Patents

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WO2011124501A1
WO2011124501A1 PCT/EP2011/054789 EP2011054789W WO2011124501A1 WO 2011124501 A1 WO2011124501 A1 WO 2011124501A1 EP 2011054789 W EP2011054789 W EP 2011054789W WO 2011124501 A1 WO2011124501 A1 WO 2011124501A1
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WO
WIPO (PCT)
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measuring
bearing
rolling
interference
measuring system
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/054789
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German (de)
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Inventor
Jens Heim
Darius Dlugai
Marc-André SCHÄFER
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00Testing of machine parts
    • G01M13/04Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/036Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure on measuring arrangements themselves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/04Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies
    • G01K13/08Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving solid bodies in rotary movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00Articles relating to transporting
    • F16C2326/01Parts of vehicles in general
    • F16C2326/02Wheel hubs or castors

Definitions

  • the invention relates to a measuring system for monitoring a rolling bearing, comprising a first measuring element for monitoring a measured variable at a first measuring point, wherein the first measuring point is arranged in the vicinity of the Wälzrau- mes of the rolling bearing or in the rolling space of the rolling bearing and by means of the first measuring element predominantly effects of a rolling bearing operation can be monitored on the measured variable and an evaluation unit, which is provided for evaluating a first signal of the first measuring element and a second signal of a second measuring element by comparing the two signals.
  • a measuring system for monitoring a rolling bearing comprising a first measuring element for monitoring a measured variable at a first measuring point, wherein the first measuring point is arranged in the vicinity of the Wälzrau- mes of the rolling bearing or in the rolling space of the rolling bearing and by means of the first measuring element predominantly effects of a rolling bearing operation can be monitored on the measured variable and an evaluation unit, which is provided for evaluating a first signal of the first measuring element and a second signal of a second measuring element by comparing
  • Measuring systems for rolling bearings are widely used for monitoring the rolling bearings by regularly measuring measured variables such as structure-borne noise, temperature, humidity or strain and load measurements on the roller bearing and then evaluating them by means of an evaluation unit.
  • Such measuring systems can be used for example in rolling bearings in wind turbines, engines or wheel bearings.
  • a measuring element In the vicinity of the bearing inner space, also called the rolling space, a measuring element is mounted, which detects one of the aforementioned measured variables and can be forwarded to an evaluation unit. It is of particular interest to recognize the approaching end of life of the rolling bearing. For example, in aircraft construction, but also in motor vehicle construction, it is indispensable to predict a wear-related failure of the rolling bearing early enough for safety reasons to prevent potentially dangerous failure of the rolling bearing during operation of the rolling bearing.
  • a device for reporting a puncture to a vehicle wheel which has four driving noise receiving sensors in the vicinity of the wheel bearing, whose signals are arranged by a transmitter within the interior of the tire.
  • the central evaluation device has a receiver which receives the sensor signals and forwards the evaluation. By comparing the different sensor signals, the central evaluation device can detect whether a detected noise is a problem which is located at one of the four wheel bearings or whether the sound was caused only by a special road surface covering all four sensors. This can be used to detect if a problem has occurred at a wheel bearing.
  • a warning device which also allows to monitor wheel bearing units of a vehicle separately and to compare the measured values with each other, wherein the measuring system detects temperature or structure-borne noise.
  • the measuring systems mentioned can not recognize whether their respective measured value of a sensor can be assigned to the rolling bearing, or is still influenced by other units. For example, it is not possible to filter out interference frequencies that may be generated by the drive (eg motor, drive shaft or the like), since these vibrations usually penetrate into all wheel bearing units, whether driven or not. Such a source of interference could occur with the measuring systems according to The prior art can not be recognized.
  • wheel bearing units with brake assembly which also lead to an increase in temperature of the wheel bearing and thus let the temperature sensor arranged there detect a measured values that is not representative of the wheel bearing unit, i. no conclusions on the current condition of the wheel bearing unit permits. For this reason, conventional measuring systems can only be operated with large measuring errors due to these sources of interference.
  • the object of the invention is therefore to propose a measuring system which can reliably detect sources of interference and, if appropriate, permits statements about the end of life of a rolling bearing.
  • the object is achieved by a wheel bearing unit of the type mentioned in that the second measuring element for monitoring the measured variable is provided at a second measuring point in the vicinity of the rolling bearing, and both measuring elements monitor effects of a source of interference on the measured variable at the two measuring points in order to identify or exclude the source of interference.
  • the measuring system for monitoring a rolling bearing in particular wheel bearing, two measuring elements.
  • the first measuring element is located near the interior of the rolling bearing, called further Wälzraum.
  • the rolling space includes the load bearing rolling elements and is limited by one or more outer and one or more inner rings. Furthermore, it can also be limited by one or two sealing arrangements, which seal the rolling bearing mainly in the axial direction.
  • a measuring point is understood to be a location at which a measuring element can be attached without influencing a function of the rolling bearing.
  • fastening elements can be provided locally on an inner ring, outer ring or on a sealing arrangement, which hold the measuring element at the measuring point.
  • a measuring point thus essentially refers to the location of the arrangement of the measuring element, but may also be characterized by fastening means.
  • the first measuring point is provided for the first measuring element and is chosen such that the measured variable of the interior of the rolling bearing is optimally measurable.
  • the measured variable is, for example, a temperature, a structure-borne noise, a moisture, a lubricant quantity, a lubricant state, an elongation, a load, or a distance between two bearing parts, which may be rotatable relative to one another.
  • the measuring elements are designed according to the measured variable to be measured, for example, a temperature measuring element has a temperature-dependent resistance element, which is arranged in a circuit and whose voltage is measured. An elongation or a load can be detected by a force measuring element, as for example play through so-called strain gauges (DMS).
  • DMS strain gauges
  • the measured variable is monitored at a first measuring point in the vicinity of the rolling space, wherein the first measuring point is arranged in the vicinity of the rolling space.
  • the first measuring point is arranged in the vicinity of the rolling space.
  • the evaluation unit is provided to receive the first signal of the first measuring element and the second signal of the second measuring element and to compare the two signals with each other. This can be done for example by means of one or more mathematical operations, wherein an intermediate or final result can lead to an electronic output or an acoustic warning signal or a comparable signal compared to reference data, if the evaluation of the evaluation has revealed that a serious problem, such eg the approaching end of life of the rolling bearing is present. By evaluating the evaluation thus sources of interference can be excluded or clearly identified, which measures can be initiated before the failure of the bearing.
  • a second measuring element for monitoring the measured variable is provided at a second measuring point in the vicinity of the rolling space of the rolling bearing in order to monitor different intensity effects of an interference source on the measured variable at the two measuring points.
  • a braking device may be considered, which constitutes a heat source in the vicinity of a wheel bearing due to the friction heating.
  • the wheel bearing is warmed up due to the usually very good conductive metallic components of the bearing. This thermal energy penetrates into the rolling space up to the interior of the rolling bearing and is also detected by the first measuring element there.
  • the second measuring element Since the second measuring element is arranged in the vicinity of the heat source, and therefore mainly detects the effects of the sources of interference, a statement can be made from the knowledge of the thermal conductivity between the two measuring points, to what extent the measured value of the first measuring element is due to a heating of the wheel bearing, or to a heating by the interference sources. It is quite possible that both measuring elements detect the sources of interference, as well as the heat source of self-heating of the bearing, but a weighting of the measured values due to the different distance to the source of interference is required. This makes it possible to measure the so-called temperature gradient between the two measuring points and to decide how much heat energy is actually due to the operation of the wheel bearing and also in which direction the heat is conducted.
  • the invention can accordingly be used not only on wheel bearings, but on any other type of rolling bearing in which a source of interference occurs.
  • the decisive factor is that the measuring points of the two measuring elements occupy different distances from the interference source in order to produce a meaningful difference in measured values.
  • a measured variable may be, for example, twill sound.
  • elements of a drive such as a drive shaft, a universal joint, a constant velocity joint or the engine can be a source of interference.
  • Corresponding sources of interference are likewise known for the aforementioned measured quantities. If the measured quantity is a moisture, then the second measuring element could be located in an annular space of the sealing arrangement, which is less intensively sealed than the rolling space and thus represents an antechamber. It can be clearly recognized how much moisture has already penetrated through the seal assembly into the interior of the bearing. If the measured moisture measurement values are very different, it can be assumed that the seal arrangement is largely operable.
  • the first and second measuring point are arranged between a first and a second bearing part, wherein the bearing parts each form at least one rolling body track. It is also possible to arrange both measuring points within the rolling space or the second measuring point at least within the sealing arrangement.
  • both measuring points between a rotating bearing parts and a fixed bearing part which may be an outer ring, an inner ring or a hub. This results in a roller bearing which has measuring points on the respective opposing raceways of the rolling bodies and which detect the same measured value with respect to the bearing operation.
  • the measured temperature measured values of the two measuring elements deviate from one another when the effects of an interference source acting more strongly on one of the two measuring elements from radially outside or radially inward than the other. It is advantageous that a rolling bearing unit can be prefabricated with two measuring elements and is able to detect whether an elevated temperature originates from the interior of the Wälzla- gers or from outside of it. The same applies to other parameters.
  • the first bearing part can be rotatable relative to the second bearing part and the first measuring point can be arranged on the first bearing part and the second measuring point on the second bearing part.
  • the second measuring point is arranged in the vicinity of the source of interference.
  • one is not limited to provide the measuring point on the rolling bearing, but can even arrange the measuring point in the vicinity of the sources of interference and connect to the evaluation by cable or wirelessly.
  • the source of interference is a brake assembly, a hub, in particular wheel hub, or a component of the drive.
  • the invention can be used in various types of rolling bearings, which are arranged in the vicinity of sources of interference.
  • the measured variable is a temperature, a structure-borne sound, a moisture, a lubricant quantity, a lubricant state, a torsion, an elongation or a distance between rolling bearing parts.
  • the first and / or the second measuring element is integrated into a sealing arrangement, in particular a cassette seal, of the rolling bearing.
  • the first measuring element or the second measuring element on the rotatable part of the seal assembly and the respective other measuring element on the static part of the seal assembly is fixed.
  • a wireless connection to evaluation which is completely wireless or at least partially wireless.
  • the measuring element on the fixed bearing part can be connected to the evaluation unit with a cable.
  • a wireless connection is also conceivable here if, for example, the evaluation unit and the said sensor are mounted on different parts, which are minimally in contact with each other during operation can move. This happens, for example, with an inner ring placed on an axle journal, which can move relative to an evaluation unit on the axle journal.
  • the measuring system can be used together with roller bearings, in particular wheel bearings, wherein rolling elements are provided in opposite raceways relative to each other rotatable bearing parts for load-bearing rolling.
  • the second measuring element is mounted outside the rolling bearing in order to detect a measured variable in the vicinity of the interference source.
  • the use of the measuring system according to the invention in rolling bearings with rolling elements is possible, which are provided in opposite raceways relative to each other rotatable bearing parts for load-bearing rolling.
  • FIG. 1 shows a first, integrated in a wheel bearing measuring system
  • Fig. 2 shows a second, integrated in a wheel bearing with a speed measuring system measuring system
  • Fig. 3 shows a third, retrofittable measuring system for a rolling bearing.
  • Fig. 1 shows a first, integrated in a wheel bearing measuring system.
  • the wheel bearing is a wheel bearing for a commercial vehicle with an outer ring 1, an inner ring 3 and rolling rolling elements under load 2. It is a double-row wheel bearing, with only the right half is shown with a row of rolling elements 2 in section.
  • the rolling elements 2 are tapered rollers which rotate about an axis of rotation of the wheel bearing (not shown) and their own axis of symmetry 4.
  • a seal assembly is pressed, which has a carrier 6 which is fixed to the rotatable outer ring 1 and has a further ring 5 which is arranged on the fixed inner ring 3.
  • the first sensor is formed by the first measuring element 1 1, which rests against the inner ring 3 and is connected to an evaluation unit 13. Intermediate see the measuring element 1 1 and the evaluation unit 13, the ring 5 is arranged, wherein the connections between the measuring element 1 1 and evaluation unit 13 is accomplished by axial holes. A similar connection exists between the evaluation unit 13 and the receiver 16, which is provided for the wireless connection of the evaluation unit 13 with the second sensor formed from the second measuring element 10 and the transmission element 12.
  • the second sensor also has direct contact with the outer ring 1 via the second measuring element 10, with which, for example, a measured value, such as, for example, a temperature or structure-borne noise, can be measured.
  • the wireless connection between the transmission element 12 and the receiver 16 for detecting the distance of the outer ring 1 to the inner ring 3 can be measured.
  • Such a distance is relevant for the so-called end-of-life detection, since in so-called Radabommern the outer ring 1 moves away from the inner ring 3, wherein the rolling elements 2 are plastically deformed due to the resulting frictional heat, that the bearing rings no longer positively are connected to each other via the rolling elements 2.
  • the wireless connection is in the transmission element 12, for example, an antenna that is optionally designed as a transponder or connected to a transponder and wirelessly can be powered by a radio frequency from the receiver 16 with energy, this energy at the same time for the detection of the measuring element 10 is usable.
  • the signal is then also transmitted to the receiver 16 via the same frequency.
  • the measuring elements 10, 1 may be provided for measuring a temperature, with both measuring elements providing the same signal when the temperature within the rolling bearing is determined solely by the operation thereof (no source of interference present). This is due to the fact that the outer ring 1 and the inner ring 3 are equally heated by the rolling elements 2 rolling off, and thus the inner surface of the outer ring 1 or the outer surface of the inner ring 3 generally have the same temperature.
  • This heat flow can be measured in particular by the measuring element 10, but also to a lesser extent by the measuring element 11.
  • This temperature gradient between the two bearing ring surfaces is detected by the measuring system and determined by the evaluation unit 13 by comparing the two signals. Possibly In the output unit 13 reference data are stored in a storage medium, so that it can be seen how hot the brake disk is as a function of the measured temperature gradient.
  • the reference data have been determined in knowledge of the conductivity and the distance between the brake disc and the measuring element 10 before commissioning of the illustrated wheel bearing in the form of calibration measurements.
  • the elastic part 7 forms a radial sealing lip, which bears sealingly against a cylindrical part of the ring 5 and has a significantly lower conductivity than the metal or metals used to produce the rolling elements 2 and the bearing rings 1, 3 has been / are used.
  • the evaluation unit 13 has a cable 14, at the end of a plug 15 is attached, which allows the evaluation unit 14 to connect to the electronics of a truck. About this cable 14, a warning signal can be passed, which can report too hot a brake assembly, but also a total too hot running bearings. A warning signal can be created by the evaluation unit 13 itself, or by an element of the vehicle electronics, such as an on-board computer.
  • the embodiment shown is not limited to an arrangement in a wheel bearing, but is used in a plurality of roller bearings, which are to be sealed between inner (3) and outer ring 1 with a sealing arrangement, in particular with a cassette seal.
  • this cassette seal which has the entire measuring system can be pressed together with this in the rolling bearing.
  • the measuring elements 10, 1 can also be embodied as sound sensors, with which a source of interference, which lies radially outward or radially inward, with respect to the axis of rotation of the bearing, can be recognized as such and their different effects on the measuring elements 10, 1 1 are detectable. If, for example, the temperature at the measuring point of the measuring element 10 begins to rise, it is to be expected that the temperature during the measuring point of the measuring element 11 will also increase as a function of this. How fast this happens can be determined on the basis of a physical model under signal progression at the measuring points. This model can be determined from the rolling bearing design by taking into account the conductivity in each bearing component. This can always reliably a statement about the temperature inside the bearing, ie in the vicinity of the rolling contact, are ensured.
  • the measuring element 10 and the measuring element 1 1 are intended to detect both temperature and sound.
  • different types of sources of interference can be detected at the same time, or their effects can be analyzed.
  • the measuring elements are intended to detect sound, then it can be easily distinguished whether the truck wheel bearing is defective, or whether the structure-borne noise comes from tire-road contact, or comes from driven axles from the gearbox or from defective axle joints.
  • Fig. 2 shows a second, integrated in a speed measuring system measuring system.
  • the speed measuring arrangement consists of an encoder ring 20 fastened to the rotatable outer ring 25, which has a signaling area 24.
  • the signaling area 24 is arranged axially with respect to a measuring element 33, which can detect alternating north and south poles of the signaling area 24.
  • the measuring element 33 is arranged in a sensor 34, which is also provided for the detection of a temperature gradient according to the invention.
  • the senor 34 has an evaluation unit 31, which with a measuring element 30 via a receiving element 35 and also via a cable with a second measuring element 32 is connected.
  • the measuring elements 30, 32 are provided for measuring the temperature at their respective measuring points.
  • the measuring point of the measuring element 30 is located in a ring 22 of a seal assembly, which still has a sealing ring 21 with an elastic member 23.
  • the measuring element 30 is in an annular sealing space between a radial sealing lip and an axial sealing lip.
  • the measuring element 30 is thereby protected, but is still close enough to the receiving element 35, wherein during the rolling bearing temperature data between the measuring element 30 and the receiving element 35 are transmitted wirelessly.
  • the sensor 34 is used for the wireless recording of rolling bearing data, wherein the temperature data are already evaluated in the evaluation unit 31.
  • the measuring point 32 is located in the vicinity of a caliper and absorbs the temperature of the "braking arrangement" source of interference.
  • the temperature value obtained in this way is compared with the temperature value of the measuring point 30, so that it can be determined whether the heat is mainly from the rolling bearing or from the brake arrangement is generated.
  • the measuring system according to the invention can be combined with a known speed arrangement, wherein no additional installation steps for the car manufacturer are necessary.
  • the seal assembly is supplied, for example, as a cassette seal and already contains the measuring element 30.
  • FIG. 3 shows a retrofittable measuring system for a roller bearing 36, which is completely integrated in a sensor 39.
  • the measuring element 37 is closer to the rolling bearing 36 and also closer to the rolling space than the measuring element 38.
  • the effect on the measuring element 38 will always be smaller than on the measuring element 37th
  • Other sources of sound such as the engine or tire-road contact, act evenly on the gauges 37, 38, so that damage to the roller bearing 36 is distinguishable from other interfering sound source sources.
  • the integrated measuring system in the sensor 39 can be easily retrofitted by retrofitting.
  • an evaluation unit can be provided in the sensor.
  • the sensor 39 can be connected to an evaluation unit by cable 40.
  • the invention relates to a measuring system for a rolling bearing, in particular wheel bearing, which has two sensors, which make it possible to detect the influence of a source of interference in the determination of a measured value for the rolling bearing interior and to generate a trouble-free measurement signal, which statements about the operating condition of the bearing or its life allows.
  • a rolling bearing unit of the type mentioned both sensors are provided to monitor different intense effects of a source of interference on the measured variable at the two measuring points, also called temperature gradient, or to identify or exclude the source of interference.
  • the invention can be used in wheel bearings and gearbox bearings in vehicles of all kinds, especially in commercial vehicles and trailers. Also conceivable is the use of wind turbines or other industrial plants with high downtime costs and large monitoring needs. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to a measuring system for a rolling bearing, in particular a wheel bearing, comprising two sensors (11, 30; 10, 32) enabling detection of the effects of a source of interference when determining a measurement value for the interior of the rolling bearing and for generating an interference-free measurement signal allowing conclusions about the operating state of the rolling bearing, or the service life thereof. Said aim is achieved in that both sensors for a rolling bearing unit of the type indicated are provided for monitoring effects of different intensities of a source of interference on the measurement variable at both measurement locations, also known as temperature gradients, and for identifying or excluding the source of interference. The invention can be used in wheel bearings and transmission bearings of all types, in particular for commercial vehicles and trailers. The invention can also be conceivably used in wind power plants or other industrial plants having high outage costs and high monitoring requirements.

Description

Bezeichnung der Erfindung  Name of the invention
Messsystem für Wälzlager Measuring system for rolling bearings
Beschreibung Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft ein Messsystem zur Überwachung eines Wälzlagers, aufweisend ein erstes Messelement zur Überwachung einer Messgröße an einer ersten Messstelle, wobei die erste Messstelle in der Nähe des Wälzrau- mes des Wälzlagers oder im Wälzraum des Wälzlagers angeordnet ist und mittels des ersten Messelements vorwiegend Auswirkungen eines Wälzlager- betriebes auf die Messgröße überwachbar sind und eine Auswerteeinheit, die zur Auswertung eines ersten Signals des ersten Messelements und eines zweiten Signals eines zweiten Messelements durch einen Vergleich der beiden Signale vorgesehen ist. Stand der Technik The invention relates to a measuring system for monitoring a rolling bearing, comprising a first measuring element for monitoring a measured variable at a first measuring point, wherein the first measuring point is arranged in the vicinity of the Wälzrau- mes of the rolling bearing or in the rolling space of the rolling bearing and by means of the first measuring element predominantly effects of a rolling bearing operation can be monitored on the measured variable and an evaluation unit, which is provided for evaluating a first signal of the first measuring element and a second signal of a second measuring element by comparing the two signals. State of the art
Hintergrund der Erfindung Background of the invention
Messsysteme für Wälzlager werden weitläufig für die Überwachung der Wälz- lager eingesetzt, indem Messgrößen wie z.B. Körperschall, Temperatur, Feuchtigkeit bzw. Dehnungs- und Belastungsessgrößen regelmäßig am Wälzlager gemessen und anschließend durch eine Auswerteeinheit ausgewertet werden. Derartige Messsysteme sind beispielsweise bei Wälzlagern in Windkraftanlagen, in Triebwerken oder auch Radlagern einsetzbar. In der Nähe des Lagerin- nenraumes, des weiteren auch Wälzraum genannt, wird ein Messelement angebracht, welches eine der genannten Messgrößen detektieren und an eine Auswerteeinheit weitergegeben kann. Dabei ist von besonderem Interesse das herannahende Lebensende des Wälzlagers zu erkennen. Beispielsweise ist es beim Flugzeugbau, aber auch beim Kraftfahrzeugbau unerlässlich ein verschleißbedingtes Versagen des Wälzlagers früh genug vorherzusagen, damit aus Sicherheitsgründen ein unter Um- ständen äußerst gefährliches Versagen des Wälzlagers beim Betrieb des selben vermieden werden kann. Measuring systems for rolling bearings are widely used for monitoring the rolling bearings by regularly measuring measured variables such as structure-borne noise, temperature, humidity or strain and load measurements on the roller bearing and then evaluating them by means of an evaluation unit. Such measuring systems can be used for example in rolling bearings in wind turbines, engines or wheel bearings. In the vicinity of the bearing inner space, also called the rolling space, a measuring element is mounted, which detects one of the aforementioned measured variables and can be forwarded to an evaluation unit. It is of particular interest to recognize the approaching end of life of the rolling bearing. For example, in aircraft construction, but also in motor vehicle construction, it is indispensable to predict a wear-related failure of the rolling bearing early enough for safety reasons to prevent potentially dangerous failure of the rolling bearing during operation of the rolling bearing.
Insbesondere bei so genannten Radabläufern bei Nutzkraftwagen können gefährliche Situationen entstehen, da die Wälzkörper in einem Radlager aufgrund einer stark erhöhten Reibung derart verschlissen worden sind, dass sich die beiden gegenüberliegenden Lagerringe voneinander entfernen konnten. Dadurch läuft das Rad des Nutzkraftwagens zusammen mit dem rotierbaren Teil des Radlagers ab und stellt im Verkehr eine extreme Gefährdung für Verkehrsteilnehmer dar. Ähnlich verhält es sich bei Wälzlagern eines Flugzeug- triebwerkes, oder auch bei einer Industrieanlage. Dangerous situations can arise in particular with so-called wheel runners in commercial vehicles, since the rolling elements in a wheel bearing have been worn out due to greatly increased friction in such a way that the two opposing bearing rings could move away from each other. As a result, the wheel of the commercial vehicle runs off together with the rotatable part of the wheel bearing and poses an extreme danger to road users in traffic. The situation is similar for roller bearings of an aircraft engine or even in an industrial plant.
Aus DE 200 0 6 944 U1 ist eine Vorrichtung zur Meldung eines Reifenschadens an einem Fahrzeugrad bekannt, welche vier Fahrgeräusch aufnehmende Sensoren in der Nähe der Radlagerung aufweist, deren Signale von einem Sender innerhalb des Innenraumes des Luftreifens angeordnet sind. Die zentrale Auswerteeinrichtung weist einen Empfänger auf, der die Sensorsignale empfängt und der Auswertung zugeleitet. Die zentrale Auswerteeinrichtung kann durch den Vergleich der unterschiedlichen Sensorsignale erkennen, ob es sich bei einem detektierten Geräusch um ein Problem handelt, welches an einer der vier Radlagerungen angesiedelt ist, oder ob sich der Schall nur durch einen besonderen Fahrbahnbelag bei allen vier Sensoren hervorgerufen wurde. Damit kann erkannt werden, ob ein Problem an einer Radlagerung aufgetreten ist. Leider sind derartige Systeme für eine so genannte End-of-Life Detektion nicht einsetzbar, da sich die Wälzlager im gleichen Lebensstadium befinden, und somit den gleichen Abrieb, beziehungsweise gleichen Verschleiß aufweisen und ein Vergleich zwischen den Sensorsignalen somit keinen Schluss auf den Verschleiß der Wälzlager zulässt. From DE 200 0 6 944 U1 a device for reporting a puncture to a vehicle wheel is known, which has four driving noise receiving sensors in the vicinity of the wheel bearing, whose signals are arranged by a transmitter within the interior of the tire. The central evaluation device has a receiver which receives the sensor signals and forwards the evaluation. By comparing the different sensor signals, the central evaluation device can detect whether a detected noise is a problem which is located at one of the four wheel bearings or whether the sound was caused only by a special road surface covering all four sensors. This can be used to detect if a problem has occurred at a wheel bearing. Unfortunately, such systems for a so-called end-of-life detection can not be used because the bearings are in the same life stage, and thus have the same abrasion, or the same wear and a comparison between the sensor signals thus allows no conclusion on the wear of the bearings.
Aus US 5 959 365 A ist eine Warnvorrichtung bekannt, die es ebenfalls zulässt Radlagereinheiten eines Fahrzeuges separat zu überwachen und die Messwerte miteinander zu vergleichen, wobei das Meßsystem Temperatur oder Körperschall detektiert. From US 5 959 365 A a warning device is known, which also allows to monitor wheel bearing units of a vehicle separately and to compare the measured values with each other, wherein the measuring system detects temperature or structure-borne noise.
Des weiteren können die genannten Messsysteme nicht erkennen, ob deren jeweiliger Messwert eines Sensors dem Wälzlager zugeordnet werden kann, oder noch von anderen Baueinheiten beeinflusst wird. So ist es beispielsweise nicht möglich Störfrequenzen herauszufiltern, die gegebenenfalls vom Antrieb generiert werden (z.B. Motor, Antriebswelle oder ähnlichem), da diese Vibrationen meist bis in alle Radlagereinheiten, ob angetrieben oder nicht, vordrin- gen. Eine derartige Störquelle könnte mit den Messsystemen gemäß dem Stand der Technik nicht erkannt werden. Entsprechendes gilt bei Radlagereinheiten mit Bremsanordnung, die ebenfalls zu einer Temperaturerhöhung des Radlagers führen und somit den dort angeordneten Temperatursensor einen Messwerte detektieren lassen, der für die Radlagereinheit nicht repräsentativ ist, d.h. keine Rückschlüsse auf den derzeitigen Zustand der Radlagereinheit zulässt. Aus diesem Grund können übliche Messsysteme aufgrund dieser Störquellen nur mit großen Messfehlern betrieben werden. Furthermore, the measuring systems mentioned can not recognize whether their respective measured value of a sensor can be assigned to the rolling bearing, or is still influenced by other units. For example, it is not possible to filter out interference frequencies that may be generated by the drive (eg motor, drive shaft or the like), since these vibrations usually penetrate into all wheel bearing units, whether driven or not. Such a source of interference could occur with the measuring systems according to The prior art can not be recognized. The same applies to wheel bearing units with brake assembly, which also lead to an increase in temperature of the wheel bearing and thus let the temperature sensor arranged there detect a measured values that is not representative of the wheel bearing unit, i. no conclusions on the current condition of the wheel bearing unit permits. For this reason, conventional measuring systems can only be operated with large measuring errors due to these sources of interference.
Aufgabenstellung task
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist daher ein Messsystem vorzuschlagen, welches verlässlich Störquellen ermitteln kann und gegebenenfalls Aussagen über das Lebensende eines Wälzlagers zulässt. The object of the invention is therefore to propose a measuring system which can reliably detect sources of interference and, if appropriate, permits statements about the end of life of a rolling bearing.
Die Aufgabe wird durch eine Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das zweite Messelement zur Überwachung der Messgröße an einer zweiten Messstelle in der Nähe des Wälzlagers vorgesehen ist, und beide Messelemente Auswirkungen einer Störquelle auf die Messgröße an den beiden Meßstellen überwachen, um die Störquelle zu identifizieren oder auszuschließen. The object is achieved by a wheel bearing unit of the type mentioned in that the second measuring element for monitoring the measured variable is provided at a second measuring point in the vicinity of the rolling bearing, and both measuring elements monitor effects of a source of interference on the measured variable at the two measuring points in order to identify or exclude the source of interference.
Erfindungsgemäß weist das Messsystem zur Überwachung eines Wälzlagers, insbesondere Radlagers, zwei Messelemente auf. Das erste Messelement befindet sich in der Nähe des Innenraums des Wälzlagers, des weiteren Wälzraum genannt. Der Wälzraum beinhaltet die Last tragende Wälzkörper und wird von einem oder mehreren Außen- und einem oder mehreren Innenringen begrenzt. Des Weiteren kann er auch von einer oder zwei Dichtungsanordnungen begrenzt werden, die das Wälzlager hauptsächlich in axialer Richtung abdichten. Unter einer Messstelle wird ein Ort verstanden, an welchem ein Messelement anbringbar ist, ohne eine Funktion des Wälzlagers zu beeinflussen. Dabei können lokal an einem Innenring, Außenring oder an einer Dichtungsanordnung Befestigungselemente vorgesehen sein, die das Messelement an der Messstelle halten. Eine Messstelle bezieht sich also im wesentlichen auf den Ort der Anordnung des Messelements, kann aber auch durch Befestigungsmittel gekennzeichnet sein. According to the invention, the measuring system for monitoring a rolling bearing, in particular wheel bearing, two measuring elements. The first measuring element is located near the interior of the rolling bearing, called further Wälzraum. The rolling space includes the load bearing rolling elements and is limited by one or more outer and one or more inner rings. Furthermore, it can also be limited by one or two sealing arrangements, which seal the rolling bearing mainly in the axial direction. A measuring point is understood to be a location at which a measuring element can be attached without influencing a function of the rolling bearing. In this case, fastening elements can be provided locally on an inner ring, outer ring or on a sealing arrangement, which hold the measuring element at the measuring point. A measuring point thus essentially refers to the location of the arrangement of the measuring element, but may also be characterized by fastening means.
Die erste Messstelle ist für das erste Messelement vorgesehen und wird dahingehend gewählt, dass die Messgröße des Innenraumes des Wälzlagers mög- liehst optimal messbar ist. Bei der Messgröße handelt es sich beispielsweise um eine Temperatur, ein Körperschall, eine Feuchtigkeit, eine Schmierstoffmenge, ein Schmierstoffzustand, eine Dehnung, eine Belastung, oder einen Abstand zwischen zwei, gegebenenfalls relativ zueinander drehbaren, Lagerteilen. Die Messelemente sind entsprechend der zu messenden Messgröße ausgeführt, so weist beispielsweise ein Temperaturmesselement einen temperaturabhängiges Widerstandselement auf, welches in einen Stromkreis angeordnet ist und dessen Spannung gemessen wird. Eine Dehnung oder eine Belastung kann durch einen Kraftmesselement detektiert werden, wie zum Bei- spiel durch so genannte Dehnungsmessstreifen (DMS). Für die anderen Messdaten gibt es entsprechende Messelemente bzw. Sensoren, die für die jeweilige Messgröße eingesetzt werden können. Mit dem ersten Messelement wird die Messgröße an einer ersten Messstelle in der Nähe des Wälzraumes über- wacht, wobei die erste Messstelle in der Nähe des Wälzraumes angeordnet ist. Damit sind vorwiegend Auswirkungen eines Wälzlagerbetriebes auf die Messgröße an der ersten Messstelle überwachbar. The first measuring point is provided for the first measuring element and is chosen such that the measured variable of the interior of the rolling bearing is optimally measurable. The measured variable is, for example, a temperature, a structure-borne noise, a moisture, a lubricant quantity, a lubricant state, an elongation, a load, or a distance between two bearing parts, which may be rotatable relative to one another. The measuring elements are designed according to the measured variable to be measured, for example, a temperature measuring element has a temperature-dependent resistance element, which is arranged in a circuit and whose voltage is measured. An elongation or a load can be detected by a force measuring element, as for example play through so-called strain gauges (DMS). For the other measured data, there are corresponding measuring elements or sensors that can be used for the respective measured variable. With the first measuring element, the measured variable is monitored at a first measuring point in the vicinity of the rolling space, wherein the first measuring point is arranged in the vicinity of the rolling space. Thus, predominantly effects of a rolling bearing operation on the measured variable at the first measuring point can be monitored.
Die Auswerteeinheit ist dazu vorgesehen das erste Signal des ersten Messelements und das zweite Signal des zweiten Messelements aufzunehmen und beide Signale miteinander zu vergleichen. Dies kann beispielsweise mittels einer oder mehrerer mathematischer Operationen geschehen, wobei ein Zwischen- oder Endergebnis im Vergleich mit Referenzdaten zu einer elektronischen Ausgabe oder einem akustischen Warnsignal oder einem vergleichbaren Signal führen können, falls die Auswertung der Auswerteeinheit ergeben hat, dass ein ernsthaftes Problem, wie z.B. das herannahende Lebensende des Wälzlagers, vorliegt. Durch die Auswertung der Auswerteeinheit können somit Störquellen ausgeschlossen bzw. eindeutig identifiziert werden, womit bereits Maßnahmen vor dem Ausfall des Wälzlagers eingeleitet werden können. The evaluation unit is provided to receive the first signal of the first measuring element and the second signal of the second measuring element and to compare the two signals with each other. This can be done for example by means of one or more mathematical operations, wherein an intermediate or final result can lead to an electronic output or an acoustic warning signal or a comparable signal compared to reference data, if the evaluation of the evaluation has revealed that a serious problem, such eg the approaching end of life of the rolling bearing is present. By evaluating the evaluation thus sources of interference can be excluded or clearly identified, which measures can be initiated before the failure of the bearing.
Erfindungsgemäß ist an einer zweiten Messstelle in der Nähe des Wälzraumes des Wälzlagers ein zweites Messelement zur Überwachung der Messgröße vorgesehen, um unterschiedlich intensive Auswirkungen einer Störquelle auf die Messgröße an den beiden Meßstellen zu überwachen. Beispielsweise kann unter einer Störquelle eine Bremsvorrichtung in Frage kommen, die in der Nähe eines Radlagers eine Wärmequelle aufgrund der Reibungserwärmung darstellt. Damit wird auch das Radlager aufgrund der meist sehr gut leitenden metallischen Bauteile des Wälzlagers aufgewärmt. Diese Wärmeenergie dringt bis in das Innere des Wälzlagers zum Wälzraum vor und wird auch von dem dorti- gen ersten Messelement detektiert. Da das zweite Messelement in der Nähe der Wärmequelle angeordnet ist, und deshalb vorwiegend die Auswirkungen der der Störquellen detektiert, kann aus der Kenntnis der Wärmeleitfähigkeit zwischen den beiden Messstellen eine Aussage getroffen werden, inwieweit der Messwert des ersten Messelements auf eine Erwärmung des Radlagers, beziehungsweise auf eine Erwärmung durch die Störquellen zurückgeht. Dabei ist durchaus möglich, dass beide Messelemente die Störquellen, als auch die Wärmequelle der Eigenerwärmung des Wälzlagers detektieren, jedoch ist eine Gewichtung der Messwerte aufgrund der unterschiedlichen Entfernung zur Störquelle erforderlich. Damit ist es möglich den so genannten Temperaturgradienten zwischen den beiden Messstellen zu messen und zu entscheiden, wie viel Wärmeenergie tatsächlich auf den Betrieb des Radlagers zurückzuführen ist und auch in welche Richtung die Wärme geleitet wird. Die Erfindung ist ent- sprechend nicht nur an Radlagern, sondern an jedem anderen Wälzlagertyp einsetzbar, bei dem eine Störquelle vorkommt. Maßgeblich ist, dass die Meßstellen der beiden Messelemente unterschiedliche Entfernungen von der Störquelle einnehmen, um einen aussagekräftigen Messwertunterschied hervorzurufen. According to the invention, a second measuring element for monitoring the measured variable is provided at a second measuring point in the vicinity of the rolling space of the rolling bearing in order to monitor different intensity effects of an interference source on the measured variable at the two measuring points. For example, under a source of interference, a braking device may be considered, which constitutes a heat source in the vicinity of a wheel bearing due to the friction heating. Thus, the wheel bearing is warmed up due to the usually very good conductive metallic components of the bearing. This thermal energy penetrates into the rolling space up to the interior of the rolling bearing and is also detected by the first measuring element there. Since the second measuring element is arranged in the vicinity of the heat source, and therefore mainly detects the effects of the sources of interference, a statement can be made from the knowledge of the thermal conductivity between the two measuring points, to what extent the measured value of the first measuring element is due to a heating of the wheel bearing, or to a heating by the interference sources. It is quite possible that both measuring elements detect the sources of interference, as well as the heat source of self-heating of the bearing, but a weighting of the measured values due to the different distance to the source of interference is required. This makes it possible to measure the so-called temperature gradient between the two measuring points and to decide how much heat energy is actually due to the operation of the wheel bearing and also in which direction the heat is conducted. The invention can accordingly be used not only on wheel bearings, but on any other type of rolling bearing in which a source of interference occurs. The decisive factor is that the measuring points of the two measuring elements occupy different distances from the interference source in order to produce a meaningful difference in measured values.
Eine Messgröße kann beispielsweise Köperschall sein. Dabei können Elemente eines Antriebs, wie z.B. eine Antriebswelle, ein Kreuzgelenk, ein Gleichlaufdrehgelenk oder der Motor eine Störquelle darstellen. Entsprechend andere Störquellen sind für die genannten Messgrößen ebenso bekannt. Handelt es sich bei der Messgröße um eine Feuchtigkeit, so könnte sich das zweite Messelement in einem ringförmigen Raum der Dichtungsanordnung befinden, der weniger intensiv abgedichtet ist, als der Wälzraum und somit eine Vorkammer darstellt. Es kann klar erkannt werden, wie viel Feuchtigkeit bereits durch die Dichtungsanordnung in das Innere des Wälzlagers vorgedrungen ist. Sind die gemessenen Feuchtigkeitsmesswerte sehr unterschiedlich, so kann davon ausgegangen werden, dass die Dichtungsanordnung weitgehend operabel ist. Haben Sie sich jedoch bis zu einem gewissen Grad angeglichen, so kann man daraus schließen, dass die Dichtungsanordnung nicht mehr dicht genug ist und ausgetauscht werden muss. Alternativ kann eine Voraussage durch die Aus- werteeinheit gemacht werden, wie lange das Wälzlager noch operabel sein wird. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste und zweite Messstelle zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerteil angeordnet sind, wobei die Lagerteile jeweils wenigstens eine Walzkörperlaufbahn ausbilden. Es ist auch möglich beide Messstellen innerhalb des Wälzraumes, oder die zweite Mess- stelle zumindest innerhalb der Dichtungsanordnung anzuordnen. Damit liegen beide Messstellen zwischen einem rotierenden Lagerteilen und einem feststehenden Lagerteil, wobei es sich hierbei um einen Außenring, einen Innenring oder einer Nabe handeln kann. Damit entsteht ein Wälzlager, welches Messstellen an den jeweils gegenüberliegenden Laufbahnen der Wälzkörper auf- weist und die in Bezug auf den Lagerbetrieb den gleichen Messwert detektie- ren. Dies liegt daran, dass die obere und untere Walzkörperlaufbahn im wesentlichen ähnlichen Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, so dass am äußeren und inneren Lagerteil gleiche Messbedingungen herrschen. Im Falle der Messgröße Temperatur weichen die gemessenen Temperaturmesswerte der beiden Messelemente dann voneinander ab, wenn von radial außen oder von radial innen die Auswirkungen einer Störquelle auf eines der beiden Messelemente stärker wirkt als auf das andere. Daran ist vorteilhaft, dass eine Wälzlagereinheit mit zwei Messelementen vorgefertigt werden kann und dazu in der Lage ist zu erkennen, ob eine erhöhte Temperatur vom Inneren des Wälzla- gers oder von außerhalb desselben herrührt. Entsprechendes gilt für andere Messgrößen. Unabhängig von der Messgröße kann das erste Lagerteil gegenüber dem zweiten Lagerteil drehbar und die erste Messstelle am ersten Lagerteil und die zweite Messstelle am zweiten Lagerteil angeordnet sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Messstelle in der Nähe der Störquelle angeordnet ist. Hierbei ist man nicht darauf beschränkt die Messstelle am Wälzlager vorzusehen, sondern kann die Messstelle auch in der Nähe der Störquellen selbst anordnen und mit der Auswerteeinheit per Kabel oder drahtlos verbinden. So ist es beispielsweise denkbar ein zweites Tempe- raturmesselement direkt auf eine Befestigung einer Bremsanordnung aufzubringen, oder ein Schallmesselement in die Nähe des Motors zu setzen oder andere Messelemente für andere Messgrößen in der Nähe der jeweiligen Störquelle zu befestigen. Vorteilhafterweise ist die Störquelle eine Bremsanordnung, eine Nabe, insbesondere Radnabe, oder ein Bestandteil des Antriebs. Zudem kann die Erfindung bei verschiedenen Wälzlagertypen eingesetzt werden, die in der Nähe von Störquellen angeordnet sind. A measured variable may be, for example, twill sound. In this case, elements of a drive, such as a drive shaft, a universal joint, a constant velocity joint or the engine can be a source of interference. Corresponding sources of interference are likewise known for the aforementioned measured quantities. If the measured quantity is a moisture, then the second measuring element could be located in an annular space of the sealing arrangement, which is less intensively sealed than the rolling space and thus represents an antechamber. It can be clearly recognized how much moisture has already penetrated through the seal assembly into the interior of the bearing. If the measured moisture measurement values are very different, it can be assumed that the seal arrangement is largely operable. However, if you have adjusted to a certain degree, then you can conclude that the seal assembly is no longer tight enough and must be replaced. Alternatively, a prediction can be made by the evaluation unit as to how long the rolling bearing will still be operable. In an advantageous embodiment, the first and second measuring point are arranged between a first and a second bearing part, wherein the bearing parts each form at least one rolling body track. It is also possible to arrange both measuring points within the rolling space or the second measuring point at least within the sealing arrangement. Thus, both measuring points between a rotating bearing parts and a fixed bearing part, which may be an outer ring, an inner ring or a hub. This results in a roller bearing which has measuring points on the respective opposing raceways of the rolling bodies and which detect the same measured value with respect to the bearing operation. This is because the upper and lower rolling body raceways are exposed to substantially similar operating conditions, so that the same measuring conditions prevail at the outer and inner bearing part. In the case of the measured variable temperature, the measured temperature measured values of the two measuring elements deviate from one another when the effects of an interference source acting more strongly on one of the two measuring elements from radially outside or radially inward than the other. It is advantageous that a rolling bearing unit can be prefabricated with two measuring elements and is able to detect whether an elevated temperature originates from the interior of the Wälzla- gers or from outside of it. The same applies to other parameters. Irrespective of the measured variable, the first bearing part can be rotatable relative to the second bearing part and the first measuring point can be arranged on the first bearing part and the second measuring point on the second bearing part. In an advantageous embodiment, the second measuring point is arranged in the vicinity of the source of interference. Here, one is not limited to provide the measuring point on the rolling bearing, but can even arrange the measuring point in the vicinity of the sources of interference and connect to the evaluation by cable or wirelessly. For example, it is conceivable to apply a second temperature measuring element directly to a mounting of a brake assembly, or to place a sound-measuring element in the vicinity of the motor or to fasten other measuring elements for other measured variables in the vicinity of the respective interference source. Advantageously, the source of interference is a brake assembly, a hub, in particular wheel hub, or a component of the drive. In addition, the invention can be used in various types of rolling bearings, which are arranged in the vicinity of sources of interference.
Vorteilhafterweise ist die Messgröße eine Temperatur, ein Körperschall, eine Feuchtigkeit, eine Schmierstoffmenge, ein Schmierstoffzustand, eine Torsion, eine Dehnung oder ein Abstand zwischen Wälzlagerteilen. Zudem ist es mög- lieh mehrere Messelemente unterschiedlichen Typs an einer Messstelle anzuordnen, so dass sowohl Temperaturwerte, Schallwerte etc. gleichzeitig messbar sind und auch der Auswerteeinheit zugeleitet werden, so dass mehrere Aussagen über das Wälzlager in Form einer Analyse getroffen werden können. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste und/oder das zweite Messelement in eine Dichtungsanordnung, insbesondere eine Kassettendichtung, des Wälzlagers integriert. Damit ergibt sich eine leichte Installierbarkeit zusammen mit der Kassettendichtung, die in axialer Richtung auf ein drehbares und ein statisches Lagerteil aufgepresst wird. Die Installation der beiden Mess- elemente kann somit auf der vergleichsweise leicht zu formenden Dichtungsanordnung geschehen anstatt auf einem schwer zu fertigenden Innenring, Außenringen oder ähnlichem. Advantageously, the measured variable is a temperature, a structure-borne sound, a moisture, a lubricant quantity, a lubricant state, a torsion, an elongation or a distance between rolling bearing parts. In addition, it is possible to arrange a plurality of measuring elements of different types at a measuring point, so that both temperature values, sound values etc. can be measured simultaneously and the evaluation unit is also forwarded, so that several statements about the rolling bearing can be made in the form of an analysis. In an advantageous embodiment, the first and / or the second measuring element is integrated into a sealing arrangement, in particular a cassette seal, of the rolling bearing. This results in easy installability together with the cassette seal, which is pressed in the axial direction on a rotatable and a static bearing part. The installation of the two measuring elements can thus take place on the comparatively easy-to-shape sealing arrangement instead of on a hard-to-manufacture inner ring, outer rings or the like.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste Messelement oder das zweite Messelement am drehbaren Teil der Dichtungsanordnung und das jeweils andere Messelement am statischen Teil der Dichtungsanordnung fest. Für das Messelement, das am drehbaren Lagerteil fest ist, lohnt sich oft eine drahtlose Verbindung zu Auswerteeinheit, die völlig drahtlos oder zumindest abschnittsweise drahtlos ausgeführt ist. Das Messelement auf dem feststehen- den Lagerteil lässt sich mit einem Kabel an die Auswerteeinheit anschließen. In Ausnahmefällen ist auch hier eine drahtlose Verbindung denkbar, wenn beispielsweise die Auswerteeinheit und der besagte Sensor auf unterschiedlichen Teilen befestigt sind, die sich während des Betriebes minimal gegeneinander verschieben können. Dies geschieht beispielsweise mit einem auf einem Achszapfen aufgesetzten Innenring, der sich gegenüber einer Auswerteeinheit auf dem Achszapfen verschieben kann. Folglich kann es vorteilhaft sein das Messsystem dazu vorzusehen, das erste und/oder zweite Signal drahtlos zur Auswerteeinheit zu übertragen. Zudem ergeben sich dadurch Vorteile bei der Installation, da Kabel in der Regel eine Fehlerquelle bei der Installation von Wälzlagern darstellen. Das erfindungsgemäße Messsystem ist zusammen mit Wälzlagern, insbesondere Radlagern, einsetzbar, wobei Wälzkörper in gegenüberliegenden Laufbahnen relativ zueinander drehbarer Lagerteile zum lasttragenden Abrollen vorgesehen sind. Jedoch ist es durchaus möglich, dass das zweite Messelement außerhalb des Wälzlagers angebracht wird, um eine Messgröße in der Nähe der Störquelle zu detektieren. In an advantageous embodiment, the first measuring element or the second measuring element on the rotatable part of the seal assembly and the respective other measuring element on the static part of the seal assembly is fixed. For the measuring element, which is fixed to the rotatable bearing part, often worth a wireless connection to evaluation, which is completely wireless or at least partially wireless. The measuring element on the fixed bearing part can be connected to the evaluation unit with a cable. In exceptional cases, a wireless connection is also conceivable here if, for example, the evaluation unit and the said sensor are mounted on different parts, which are minimally in contact with each other during operation can move. This happens, for example, with an inner ring placed on an axle journal, which can move relative to an evaluation unit on the axle journal. Consequently, it may be advantageous to provide the measuring system to transmit the first and / or second signal wirelessly to the evaluation unit. In addition, this results in advantages in the installation, as cables are usually a source of error in the installation of rolling bearings. The measuring system according to the invention can be used together with roller bearings, in particular wheel bearings, wherein rolling elements are provided in opposite raceways relative to each other rotatable bearing parts for load-bearing rolling. However, it is quite possible that the second measuring element is mounted outside the rolling bearing in order to detect a measured variable in the vicinity of the interference source.
Grundsätzlich ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Meßsystems in Wälzlagern mit Wälzkörpern möglich, die in gegenüberliegenden Laufbahnen relativ zueinander drehbarer Lagerteile zum lasttragenden Abrollen vorgesehen sind. Basically, the use of the measuring system according to the invention in rolling bearings with rolling elements is possible, which are provided in opposite raceways relative to each other rotatable bearing parts for load-bearing rolling.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfin dung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu ent nehmen. Further advantageous embodiments and preferred developments of the inven tion are the figure description and / or the dependent claims to take ent.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispielen näher beschrieben und erläutert. In the following the invention will be described and explained with reference to exemplary embodiments illustrated in the figures.
Es zeigen Fig. 1 ein erstes, in ein Radlager integriertes Messsystem 1 shows a first, integrated in a wheel bearing measuring system
Fig. 2 ein zweites, in ein Radlager mit einer Drehzahlmessanordnung integriertes Messsystem, und Fig. 3 ein drittes, nachrüstbares Meßsystem für ein Wälzlager. Fig. 2 shows a second, integrated in a wheel bearing with a speed measuring system measuring system, and Fig. 3 shows a third, retrofittable measuring system for a rolling bearing.
Ausführungsbeispiel embodiment
Beschreibung der Zeichnungen Description of the drawings
Fig. 1 zeigt ein erstes, in ein Radlager integriertes Messsystem. Fig. 1 shows a first, integrated in a wheel bearing measuring system.
Bei dem Radlager handelt es sich um ein Radlager für ein Nutzkraftfahrzeug mit einem Außenring 1 , einem Innenring 3 und unter Last abrollenden Wälzkörpern 2. Es handelt sich um ein zweireihiges Radlager, wobei nur die rechte Hälfte mit einer Wälzkörperreihe 2 in Schnittdarstellung abgebildet ist. Bei den Wälzkörpern 2 handelt es sich um Kegelrollen, die sich um eine Rotationsachse des Radlagers (nicht gezeigt) und ihre eigene Symmetrieachse 4 drehen. In the wheel bearing is a wheel bearing for a commercial vehicle with an outer ring 1, an inner ring 3 and rolling rolling elements under load 2. It is a double-row wheel bearing, with only the right half is shown with a row of rolling elements 2 in section. The rolling elements 2 are tapered rollers which rotate about an axis of rotation of the wheel bearing (not shown) and their own axis of symmetry 4.
Zwischen dem Außenring 1 und dem Innenring 3 ist eine Dichtungsanordnung eingepresst, die einen Träger 6 aufweist, der am drehbaren Außenring 1 fest ist und einen weiteren Ring 5 aufweist, der auf dem feststehenden Innenring 3 angeordnet ist. Between the outer ring 1 and the inner ring 3, a seal assembly is pressed, which has a carrier 6 which is fixed to the rotatable outer ring 1 and has a further ring 5 which is arranged on the fixed inner ring 3.
Der ein erster Sensor wird durch das erste Messelement 1 1 gebildet, welches am Innenring 3 anliegt und mit einer Auswerteeinheit 13 verbunden ist. Zwi- sehen dem Messelement 1 1 und der Auswerteeinheit 13 ist der Ring 5 angeordnet, wobei die Verbindungen zwischen Messelement 1 1 und Auswerteeinheit 13 durch axiale Löcher bewerkstelligt wird. Eine ähnliche Verbindung besteht zwischen der Auswerteeinheit 13 und dem Empfänger 16, der zur drahtlosen Verbindung der Auswerteeinheit 13 mit dem aus dem zweiten Messele- ment 10 und dem Übertragungselement 12 gebildeten zweiten Sensor vorgesehen ist. Auch der zweite Sensor hat über das zweite Messelement 10 direkten Kontakt mit dem Außenring 1 , womit beispielsweise ein Messwert, wie zum Beispiel eine Temperatur oder einen Körperschall, messbar ist. Zusätzlich ist die drahtlose Verbindung zwischen dem Übertragungselement 12 und dem Empfänger 16 zur Detektion des Abstandes des Außenrings 1 zum Innenring 3 messbar. Ein derartiger Abstand ist relevant für die so genannte End-of-Life Detektion, da sich bei so genannten Radabläufern der Außenring 1 vom Innenring 3 weg bewegt, wobei die Wälzkörper 2 aufgrund der entstandenen Reibungswärme derart plastisch verformt werden, dass die Lagerringe nicht mehr formschlüssig über die Wälzkörper 2 miteinander verbunden sind. The first sensor is formed by the first measuring element 1 1, which rests against the inner ring 3 and is connected to an evaluation unit 13. Intermediate see the measuring element 1 1 and the evaluation unit 13, the ring 5 is arranged, wherein the connections between the measuring element 1 1 and evaluation unit 13 is accomplished by axial holes. A similar connection exists between the evaluation unit 13 and the receiver 16, which is provided for the wireless connection of the evaluation unit 13 with the second sensor formed from the second measuring element 10 and the transmission element 12. The second sensor also has direct contact with the outer ring 1 via the second measuring element 10, with which, for example, a measured value, such as, for example, a temperature or structure-borne noise, can be measured. In addition, the wireless connection between the transmission element 12 and the receiver 16 for detecting the distance of the outer ring 1 to the inner ring 3 can be measured. Such a distance is relevant for the so-called end-of-life detection, since in so-called Radabläufern the outer ring 1 moves away from the inner ring 3, wherein the rolling elements 2 are plastically deformed due to the resulting frictional heat, that the bearing rings no longer positively are connected to each other via the rolling elements 2.
Bei der drahtlosen Verbindung handelt es sich bei dem Übertragungselement 12 beispielsweise um eine Antenne, die gegebenenfalls wie ein Transponder ausgeführt oder mit einem Transponder verbunden ist und drahtlos über eine Radiofrequenz vom Empfänger 16 mit Energie versorgt werden kann, wobei diese Energie gleichzeitig für die Detektion durch das Messelement 10 verwendbar ist. Über die gleiche Frequenz wird dann auch das Signal das Messelementes 10 an den Empfänger 16 übertragen. Die Messelemente 10,1 1 können hierbei zum Messen einer Temperatur vorgesehen sein, wobei beide Messelemente das gleiche Signal liefern, wenn die Temperatur innerhalb des Wälzlagers allein durch den Betrieb desselben bestimmt ist (keine Störquelle vorhanden). Dies liegt daran, dass der Außenring 1 und der Innenring 3 gleichermaßen durch die abrollenden Wälzkörper 2 er- wärmt werden und somit die Innenfläche des Außenrings 1 beziehungsweise die Außenfläche des Innenrings 3 in der Regel die gleiche Temperatur aufweisen. Dies ändert sich dann, wenn beispielsweise von einer am Außenring 1 befestigten Bremsscheibe (Störquelle) Wärme in das Wälzlager eintritt, die durch den Außenring 1 geleitet wurde. Dieser Wärmefluss ist insbesondere durch das Messelement 10, aber auch in geringerem Umfang durch das Messelement 1 1 messbar. Dieser Temperaturgradient zwischen den beiden Lagerringflächen wird durch das Messsystem detektiert und durch die Auswerteeinheit 13 ermittelt, indem die beiden Signale verglichen werden. Gegebenenfalls sind in der Ausgabeeinheit 13 Referenzdaten in einem Speichermedium abgespeichert, so dass erkennbar ist, wie heiß die Bremsscheibe in Abhängigkeit des gemessenen Temperaturgradienten ist. Die Referenzdaten sind in Kenntnis der Leitfähigkeit und des Abstandes zwischen der Bremsscheibe und dem Messelement 10 vor der Inbetriebnahme des abgebildeten Radlagers in Form von Eichmessungen ermittelt worden. In the wireless connection is in the transmission element 12, for example, an antenna that is optionally designed as a transponder or connected to a transponder and wirelessly can be powered by a radio frequency from the receiver 16 with energy, this energy at the same time for the detection of the measuring element 10 is usable. The signal is then also transmitted to the receiver 16 via the same frequency. The measuring elements 10, 1 may be provided for measuring a temperature, with both measuring elements providing the same signal when the temperature within the rolling bearing is determined solely by the operation thereof (no source of interference present). This is due to the fact that the outer ring 1 and the inner ring 3 are equally heated by the rolling elements 2 rolling off, and thus the inner surface of the outer ring 1 or the outer surface of the inner ring 3 generally have the same temperature. This changes when, for example, heat from a brake disk (interference source) attached to the outer ring 1 enters the rolling bearing, which has been passed through the outer ring 1. This heat flow can be measured in particular by the measuring element 10, but also to a lesser extent by the measuring element 11. This temperature gradient between the two bearing ring surfaces is detected by the measuring system and determined by the evaluation unit 13 by comparing the two signals. Possibly In the output unit 13 reference data are stored in a storage medium, so that it can be seen how hot the brake disk is as a function of the measured temperature gradient. The reference data have been determined in knowledge of the conductivity and the distance between the brake disc and the measuring element 10 before commissioning of the illustrated wheel bearing in the form of calibration measurements.
Es sei angemerkt, dass das elastische Teil 7 eine radiale Dichtlippe ausbildet, die an einem zylindrischen Teil des Ringes 5 dichtend anliegt und eine deutlich geringere Leitfähigkeit besitzt, als das Metall oder die Metalle, die zur Fertigung der Wälzkörper 2 und der Lagerringe 1 ,3 verwendet worden ist/sind. It should be noted that the elastic part 7 forms a radial sealing lip, which bears sealingly against a cylindrical part of the ring 5 and has a significantly lower conductivity than the metal or metals used to produce the rolling elements 2 and the bearing rings 1, 3 has been / are used.
Die Auswerteeinheit 13 weist ein Kabel 14 auf, an dessen Ende ein Stecker 15 befestigt ist, die es erlaubt die Auswerteeinheit 14 mit der Elektronik eines Lastkraftwagens zu verbinden. Über dieses Kabel 14 kann ein Warnsignal geleitet werden, welches eine zu heiße Bremsanordnung melden kann, aber auch ein insgesamt zu heiß gelaufenes Wälzlager. Ein Warnsignal kann von der Auswerteeinheit 13 selbst kreiert werden, oder von einem Element der Fahrzeugelektronik, wie beispielsweise einem Bordcomputer. The evaluation unit 13 has a cable 14, at the end of a plug 15 is attached, which allows the evaluation unit 14 to connect to the electronics of a truck. About this cable 14, a warning signal can be passed, which can report too hot a brake assembly, but also a total too hot running bearings. A warning signal can be created by the evaluation unit 13 itself, or by an element of the vehicle electronics, such as an on-board computer.
Das gezeigte Ausführungsbeispiel ist nicht auf eine Anordnung in einem Radlager beschränkt, sondern ist in einer Vielzahl von Wälzlagern einsetzbar, die zwischen Innen- (3) und Außenring 1 mit einer Dichtungsanordung, insbesondere mit einer Kassettendichtung abzudichten sind. Vorteilhafterweise kann diese Kassettendichtung, die das gesamte Messsystem aufweist, zusammen mit diesem in das Wälzlager eingepresst werden. The embodiment shown is not limited to an arrangement in a wheel bearing, but is used in a plurality of roller bearings, which are to be sealed between inner (3) and outer ring 1 with a sealing arrangement, in particular with a cassette seal. Advantageously, this cassette seal, which has the entire measuring system can be pressed together with this in the rolling bearing.
Die Messelemente 10,1 1 können auch als Schallsensoren ausgeführt sein, womit eine Störquelle, die radial außen, beziehungsweise radial innen, in Be- zug auf die Rotationsachse des Lagers liegt, als solche erkannt werden kann und deren unterschiedliche Auswirkungen auf die Messelemente 10,1 1 erfassbar sind. Beginnt beispielsweise die Temperatur an der Messstelle des Messelementes 10 zu steigen, ist damit zu rechnen, dass auch die Temperatur während der Messstelle des Messelements 1 1 in Abhängigkeit davon ansteigen wird. Wie schnell dies geschieht kann anhand eines physikalischen Modells unter Sig- nalverlaufes an den Messstellen ermittelt werden. Dieses Modell kann anhand des Wälzlager Aufbaus ermittelt werden, indem die Leitfähigkeit in der einzelnen Lagerbestandteile berücksichtigt werden. Damit kann stets zuverlässig eine Aussage über die Temperatur im Inneren des Wälzlagers, das heißt in der Nähe des Wälzkontakts, gewährleistet werden. The measuring elements 10, 1 can also be embodied as sound sensors, with which a source of interference, which lies radially outward or radially inward, with respect to the axis of rotation of the bearing, can be recognized as such and their different effects on the measuring elements 10, 1 1 are detectable. If, for example, the temperature at the measuring point of the measuring element 10 begins to rise, it is to be expected that the temperature during the measuring point of the measuring element 11 will also increase as a function of this. How fast this happens can be determined on the basis of a physical model under signal progression at the measuring points. This model can be determined from the rolling bearing design by taking into account the conductivity in each bearing component. This can always reliably a statement about the temperature inside the bearing, ie in the vicinity of the rolling contact, are ensured.
Idealerweise sind das Messelement 10 und das Messelement 1 1 dazu vorgesehen sowohl Temperatur als auch Schall zu detektieren. Damit können verschiedene Arten von Störquellen gleichzeitig erkannt, beziehungsweise deren Auswirkungen analysiert werden. Ideally, the measuring element 10 and the measuring element 1 1 are intended to detect both temperature and sound. Thus, different types of sources of interference can be detected at the same time, or their effects can be analyzed.
Sind die Messelemente dazu vorgesehen Schall zu detektieren, so kann leicht unterschieden werden, ob das LKW Radlager defekt ist, oder ob der Körperschall vom Reifen-Straße Kontakt herrührt, beziehungsweise von angetriebenen Achsen vom Getriebe oder von defekten Achsgelenken stammt. If the measuring elements are intended to detect sound, then it can be easily distinguished whether the truck wheel bearing is defective, or whether the structure-borne noise comes from tire-road contact, or comes from driven axles from the gearbox or from defective axle joints.
Fig. 2 zeigt ein zweites, in eine Drehzahlmessanordnung integriertes Messsystem. Fig. 2 shows a second, integrated in a speed measuring system measuring system.
Die Drehzahlmessanordnung besteht aus einem am drehbaren Außenring 25 befestigten Encoderring 20, der einen signalgebenden Bereich 24 aufweist. Der signalgebende Bereich 24 ist axial gegenüber einem Messelement 33 angeordnet, welches alternierende Nord- und Südpole des signalgebenden Bereichs 24 detektieren kann. Das Messelement 33 ist in einem Sensor 34 angeordnet, der ferner zur erfindungsgemäßen Detektion eines Temperaturgradien- ten vorgesehen ist. The speed measuring arrangement consists of an encoder ring 20 fastened to the rotatable outer ring 25, which has a signaling area 24. The signaling area 24 is arranged axially with respect to a measuring element 33, which can detect alternating north and south poles of the signaling area 24. The measuring element 33 is arranged in a sensor 34, which is also provided for the detection of a temperature gradient according to the invention.
Dazu weist der Sensor 34 eine Auswerteeinheit 31 auf, die mit einem Messelement 30 über ein Empfangselement 35 und auch über ein Kabel mit einem zweiten Messelement 32 verbunden ist. Die Messelemente 30, 32 sind zur Messung der Temperatur an ihren jeweiligen Messstellen vorgesehen. Die Messstelle des Messelements 30 befindet sich in einem Ring 22 einer Dichtungsanordnung, die noch einen Dichtungsring 21 mit einem elastischen Teil 23 aufweist. Damit befindet sich das Messelement 30 in einem ringförmigen Dichtungsraum zwischen einer radialen Dichtlippe und einer axialen Dichtlippe. Vorteilhafterweise wird das Messelement 30 dadurch geschützt, liegt aber dennoch nah genug am Empfangselement 35, wobei während des Wälzlagerbetriebes Temperaturdaten zwischen dem Messelement 30 und dem Empfangs- element 35 drahtlos übertragen werden. For this purpose, the sensor 34 has an evaluation unit 31, which with a measuring element 30 via a receiving element 35 and also via a cable with a second measuring element 32 is connected. The measuring elements 30, 32 are provided for measuring the temperature at their respective measuring points. The measuring point of the measuring element 30 is located in a ring 22 of a seal assembly, which still has a sealing ring 21 with an elastic member 23. Thus, the measuring element 30 is in an annular sealing space between a radial sealing lip and an axial sealing lip. Advantageously, the measuring element 30 is thereby protected, but is still close enough to the receiving element 35, wherein during the rolling bearing temperature data between the measuring element 30 and the receiving element 35 are transmitted wirelessly.
Somit wird der Sensor 34 für das drahtlose Aufnehmen von Wälzlagerdaten verwendet, wobei die Temperaturdaten bereits in der Auswerteeinheit 31 ausgewertet werden. Thus, the sensor 34 is used for the wireless recording of rolling bearing data, wherein the temperature data are already evaluated in the evaluation unit 31.
Die Messstelle 32 befindet sich in der Nähe eines Bremssattels und nimmt die Temperatur der Störquelle„Bremsanordnung" auf. Der so gewonnene Temperaturwert, wird mit dem Temperaturwert der Messstelle 30 verglichen, so dass erkennbar ist, ob die Wärme hauptsächlich vom Wälzlager oder von der Bremsanordnung generiert wird. The measuring point 32 is located in the vicinity of a caliper and absorbs the temperature of the "braking arrangement" source of interference. The temperature value obtained in this way is compared with the temperature value of the measuring point 30, so that it can be determined whether the heat is mainly from the rolling bearing or from the brake arrangement is generated.
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Messsystem mit einer bekannten Drehzahlanordnung kombinierbar, wobei keine zusätzlichen Installationsschritte für den Automobilhersteller notwendig sind. Die Dichtungsanordnung wird beispielsweise als Kassettendichtung geliefert und enthält bereits das Messelement 30. Entsprechendes gilt für den Sensor 34, der in der gleichen Weise installiert werden kann. Advantageously, the measuring system according to the invention can be combined with a known speed arrangement, wherein no additional installation steps for the car manufacturer are necessary. The seal assembly is supplied, for example, as a cassette seal and already contains the measuring element 30. The same applies to the sensor 34, which can be installed in the same way.
Fig. 3 zeigt ein nachrüstbares Meßsystem für ein Wälzlager 36, welches kom- plett in einen Sensor 39 integriert ist. Das Messelement 37 liegt näher am Wälzlager 36 und auch näher an dessen Wälzraum als das Messelement 38. Bei adäquater Kopplung den Sensors 39 an das Wälzlager 36 wird die Wirkung auf das Messelement 38 stets kleiner sein als auf das Messelement 37. Andere Schallquellen, wie z.B. der Motor oder der Reifen-Straße Kontakt wirken auf die Messelemente 37, 38 gleichmäßig ein, sodass eine Beschädigung des Wälzlagers 36 von anderen störenden Schallquellenquellen unterscheidbar ist. Entsprechendes gilt bei anderen Störquellen, wie z.B. einer Tempera- tur. FIG. 3 shows a retrofittable measuring system for a roller bearing 36, which is completely integrated in a sensor 39. The measuring element 37 is closer to the rolling bearing 36 and also closer to the rolling space than the measuring element 38. With adequate coupling of the sensor 39 to the rolling bearing 36, the effect on the measuring element 38 will always be smaller than on the measuring element 37th Other sources of sound, such as the engine or tire-road contact, act evenly on the gauges 37, 38, so that damage to the roller bearing 36 is distinguishable from other interfering sound source sources. The same applies to other sources of interference, such as a temperature.
Vorteilhaft ist, dass das in den Sensor 39 integrierte Messsystem leicht durch nachträglichen Einbau nachgerüstet werden kann. Dazu kann eine Auswerteeinheit im Sensor vorgesehen sein. Alternativ kann der Sensor 39 mit einer Auswerteeinheit per Kabel 40 verbunden werden. It is advantageous that the integrated measuring system in the sensor 39 can be easily retrofitted by retrofitting. For this purpose, an evaluation unit can be provided in the sensor. Alternatively, the sensor 39 can be connected to an evaluation unit by cable 40.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Messsystem für ein Wälzlager, insbesondere Radlager, welches zwei Sensoren aufweist, die es ermöglichen den Einfluss einer Störquelle bei der Ermittlung eines Messwertes für das Wälzlagerinnere zu erkennen und ein störungsfreies Messsignal zu generieren, welches Aussagen über den Betriebszustand des Wälzlagers oder dessen Lebensdauer zulässt. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einer Wälzlagereinheit der genannten Art beide Sensoren dazu vorgesehen sind unterschiedlich intensive Auswirkungen einer Störquelle auf die Messgröße an den beiden Meßstellen, auch Temperaturgradienten genannt, zu überwachen bzw. die Störquelle zu identifizieren oder auszuschließen. Die Erfindung kann bei Radlager und Getriebelager in Fahrzeugen aller Art, insbesondere bei Nutzfahrzeugen und Trailern eingesetzt werden. Denkbar ist auch der Einsatz bei Windkraftanlagen oder anderen Industrieanlagen mit hohen Stillstandskosten und großem Überwachungsbedarf. Bezugszeichenliste In summary, the invention relates to a measuring system for a rolling bearing, in particular wheel bearing, which has two sensors, which make it possible to detect the influence of a source of interference in the determination of a measured value for the rolling bearing interior and to generate a trouble-free measurement signal, which statements about the operating condition of the bearing or its life allows. This is achieved in that in a rolling bearing unit of the type mentioned both sensors are provided to monitor different intense effects of a source of interference on the measured variable at the two measuring points, also called temperature gradient, or to identify or exclude the source of interference. The invention can be used in wheel bearings and gearbox bearings in vehicles of all kinds, especially in commercial vehicles and trailers. Also conceivable is the use of wind turbines or other industrial plants with high downtime costs and large monitoring needs. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Außenring 36 WälzlagerOuter ring 36 Rolling bearings
Wälzkörper 37 MesselementRolling element 37 measuring element
Innenring 38 MesselementInner ring 38 measuring element
Rotationsachse 39 SensorRotation axis 39 sensor
Ring 40 KabelRing 40 cables
Dichtungsring sealing ring
Radiale Dichtlippe  Radial sealing lip
Messelement  measuring element
Messelement  measuring element
Übertragungselement  transmission element
Auswerteeinheit  evaluation
Kabel  electric wire
Stecker  plug
Empfänger  receiver
Signalgeber  signaler
Dichtungsring  sealing ring
Ring  ring
Elastisches Teil  Elastic part
Signalgebender Bereich  Signaling area
Außenring  outer ring
Messelement  measuring element
Auswerteeinheit  evaluation
Messelement  measuring element
Messelement  measuring element
Sensor  sensor
Empfangselement  receiving element

Claims

Patentansprüche claims
Messsystem zur Überwachung eines Wälzlagers, aufweisend: Measuring system for monitoring a rolling bearing, comprising:
- ein erstes Messelement (1 1 , 30) zur Überwachung einer Messgröße an einer ersten Messstelle, wobei die erste Messstelle in der Nähe des Wälzraumes des Wälzlagers oder im Wälzraum des Wälzlagers angeordnet ist und mittels des ersten Messelements (1 1 , 30) vorwiegend Auswirkungen eines Wälzlagerbetriebes auf die Messgröße überwachbar sind, - A first measuring element (1 1, 30) for monitoring a measured variable at a first measuring point, wherein the first measuring point in the vicinity of the rolling space of the rolling bearing or in the rolling space of the rolling bearing is arranged and by means of the first measuring element (1 1, 30) predominantly effects a rolling bearing operation can be monitored for the measured variable,
- eine Auswerteeinheit (31 ), die zur Auswertung eines ersten Signals des ersten Messelements (1 1 , 30) und eines zweiten Signals eines zweiten Messelements (10, 32) durch einen Vergleich der beiden Signale vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Messelement (10, 32) zur Überwachung der Messgröße an einer zweiten Messstelle in der Nähe des Wälzraumes des Wälzlagers o- der im Wälzraum des Wälzlagers vorgesehen ist, und beide Messelemente (10, 1 1 , 31 , 32) Auswirkungen einer Störquelle auf die Messgröße an den beiden Meßstellen überwachen, um die Störquelle zu identifizieren oder auszuschließen.  - An evaluation unit (31), which is provided for evaluating a first signal of the first measuring element (1 1, 30) and a second signal of a second measuring element (10, 32) by comparing the two signals, characterized in that the second measuring element (10, 32) for monitoring the measured variable at a second measuring point in the vicinity of the rolling space of the rolling bearing o- is provided in the rolling space of the rolling bearing, and both measuring elements (10, 1 1, 31, 32) effects of a source of interference on the measured variable Monitor the two measuring points to identify or exclude the source of interference.
Messsystem nach Anspruch 1 , wobei die erste und zweite Messstelle zwischen einem ersten (3) und einem zweiten Lagerteil (1 ) angeordnet sind, wobei die Lagerteile (13) jeweils wenigstens eine Walzkörperlaufbahn ausbilden. Measuring system according to claim 1, wherein the first and second measuring point between a first (3) and a second bearing part (1) are arranged, wherein the bearing parts (13) each form at least one rolling body track.
Messsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Lagerteil (3) gegenüber dem zweiten Lagerteil (1 ) drehbar ist und wobei die erste Messstelle am ersten Lagerteil (3) und die zweite Messstelle am zweiten Lagerteil (1 ) angeordnet ist. Measuring system according to claim 1 or 2, wherein the first bearing part (3) relative to the second bearing part (1) is rotatable and wherein the first measuring point on the first bearing part (3) and the second measuring point on the second bearing part (1) is arranged.
Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Messstelle in der Nähe der Störquelle angeordnet ist. Measuring system according to one of the preceding claims, wherein the second measuring point is arranged in the vicinity of the interference source.
Messsystem nach Anspruch 4, wobei die Störquelle eine Bremsanordnung, eine Nabe oder ein Bestandteil des Antriebs ist. Measuring system according to claim 4, wherein the source of interference is a brake assembly, a hub or a component of the drive.
Messsystem nach Anspruch 1 , wobei die Messgröße eine Temperatur, ein Körperschall, eine Feuchtigkeit, eine Schmierstoffmenge, ein Schmierstoffzustand, eine Torsion, eine Dehnung oder ein Abstand zwischen Wälzlagerteilen ist. Measuring system according to claim 1, wherein the measured variable is a temperature, a structure-borne sound, a humidity, a lubricant amount, a lubricant state, a torsion, an elongation or a distance between rolling bearing parts.
7. Messsystem nach Anspruch 1 , wobei das Messsystem dazu vorgesehen ist, das erste und/oder zweite Signal drahtlos zur Auswerteeinheit (31 ) zu übertragen. 7. Measuring system according to claim 1, wherein the measuring system is provided to transmit the first and / or second signal wirelessly to the evaluation unit (31).
8. Messsystem nach Anspruch 1 , wobei das Messsystem als Sensor (39) ausgeführt ist und ein erstes (37) und zweites Messelement (38) aufweist. 8. Measuring system according to claim 1, wherein the measuring system is designed as a sensor (39) and has a first (37) and second measuring element (38).
Dichtungsanordung, insbesondere eine Kassettendichtung, mit einem Messsystem nach Anspruch 1 , wobei der erste (1 1 , 30) und/oder der zweite Messelement (10, 32) in die Dichtungsanordnung des Wälzlagers integriert ist/sind. l O. Dichtungsanordung nach Anspruch 9, wobei das erste Messelement (1 1 ,30) oder das zweite Messelement (10, 32) am drehbaren Teil der Dichtungsanordnung und das jeweils andere Messelement (10,1 1 , 30, 32) am statischen Teil der Dichtungsanordnung fest ist. Wälzlager, insbesondere Radlager, mit einem Messsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 7 oder einer Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei Wälzkörper in gegenüberliegenden Laufbahnen relativ zueinander drehbarer Lagerteilen zum lasttragenden Abrollen vorgesehen sind. Sealing arrangement, in particular a cassette seal, with a measuring system according to claim 1, wherein the first (1 1, 30) and / or the second measuring element (10, 32) is / are integrated in the sealing arrangement of the rolling bearing. O. The sealing arrangement according to claim 9, wherein the first measuring element (11, 30) or the second measuring element (10, 32) on the rotatable part of the sealing arrangement and the respective other measuring element (10.1 1, 30, 32) on the static part the seal assembly is fixed. Rolling, in particular wheel bearing, with a measuring system according to one of the preceding claims 6 to 7 or a seal arrangement according to one of claims 9 or 10, wherein rolling elements are provided in opposite raceways relative to each other rotatable bearing parts for load-bearing rolling.
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