WO2012045487A1 - Wälzlager zum rotativen lagern eines maschinenelementes - Google Patents

Wälzlager zum rotativen lagern eines maschinenelementes Download PDF

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WO2012045487A1
WO2012045487A1 PCT/EP2011/058617 EP2011058617W WO2012045487A1 WO 2012045487 A1 WO2012045487 A1 WO 2012045487A1 EP 2011058617 W EP2011058617 W EP 2011058617W WO 2012045487 A1 WO2012045487 A1 WO 2012045487A1
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rolling
ring
rolling bearing
interior
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PCT/EP2011/058617
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Jens Heim
Robert Heuberger
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C19/386—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings in O-arrangement
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Definitions

  • the present invention relates to a rolling bearing for rotatively supporting a machine element with a sensor for measuring a mechanical load acting on the rolling bearing. From the measured values for the mechanical load, further characteristics, such. B. an angular momentum or a rotational speed of the bearing can be derived.
  • the rolling bearing may be, for example, a wheel bearing of a motor vehicle or a bearing of a transmission shaft.
  • DE 101 36 438 A1 shows a sensor arrangement which is suitable in a rolling bearing for detecting physical variables during the movement of the components guided in the rolling bearing.
  • the rolling bearing has an outer bearing shell, in which on diametrically opposite sides similar grooves, each with a strain gauge located therein are arranged.
  • DE 101 05 298 C1 shows a wheel bearing unit for measuring the contact forces between tires and road.
  • sensors are arranged to measure the forces acting in the wheel bearing forces. These sensors are positioned on the outside of the stationary ring part of the wheel bearing. Furthermore, sensors are arranged on carriers of a caliper to permanently detect the braking forces acting.
  • a rolling bearing which has sensor strips on a peripheral surface of at least one bearing ring.
  • the sensor strips are arranged on the outer circumference of the outer ring and have an active length, which is determined taking into account the distance between two adjacent rolling elements.
  • a bearing assembly in which a speed sensor is integrated.
  • the speed sensor is mounted in a recess in the bearing outer ring and protrudes into a bearing interior, where it faces a fixed to the bearing inner ring coding ring.
  • the speed sensor projects obliquely into the bearing outer ring and into the bearing interior, as a result of which the bearing arrangement for receiving the speed sensor does not have to be lengthened or only slightly extended axially.
  • DE 101 02 236 A1 shows an arrangement for detecting physical measured variables on a wheel bearing of a motor vehicle.
  • forces, torques, stresses and / or accelerations are measured at the wheel bearing of the motor vehicle.
  • a sensing device with which at least one of a rotatable component transferable to the wheel bearing physical measured variable can be detected.
  • Another device connected to the wheel bearing is provided to influence the rotational speed of the rotatable member.
  • the sensing device and the further device on the wheel bearing are arranged relative to one another in such a way that, when the rotational speed of the rotatable component is influenced by a force caused by the further device, a direct transmission of a part of this force from the further device to the sensing device is omitted.
  • the object of the present invention is to be able to measure the mechanical loads acting on a rolling bearing in their different forms, without being limited in particular to the measurement on a stationary outer race of the rolling bearing.
  • the rolling bearing according to the invention is used for rotative bearings of a machine element, for example, for storing a driven or a T / EP2011 / 058617
  • the rolling bearing according to the invention can also for rotati- ven storage of other machine elements, such as a shaft of a transmission, z. B. the transmission shaft of a motor vehicle transmission.
  • the rolling bearing initially comprises a first bearing ring and a rotatable relative to the first bearing ring second bearing ring. Between the first bearing ring and the second bearing ring, a bearing interior is formed, which has at least a first axial portion, in which rotatable rolling elements are arranged.
  • the rolling bearing of the invention resembles a conventional rolling bearing.
  • the rolling bearing according to the invention comprises at least one sensor for measuring a mechanical load acting on the rolling bearing, in particular for measuring a force or a torque, or a physical quantity derived from a force or from a torque, such as an angular momentum or a mechanical stress.
  • the measured or derived quantity can also be detected in relation to a time, for example, to determine a rotational speed of the rolling bearing by means of a periodic force-momentum measurement.
  • the further use of the detected time-related variable can be carried out alternatively or additionally to the further use of the acting mechanical load-representing size.
  • the sensor is used in particular for measuring strains which arise in the rolling bearing as a result of the mechanical load acting on the rolling bearing.
  • the senor is arranged in a second axial section of the bearing interior.
  • the second axial section of the bearing interior is different from the first axial section of the bearing interior, so that the first axial section of the bearing interior and the second axial section of the bearing interior are separate sections of the bearing interior.
  • the second axial section of the bearing interior serves to arrange the sensor so that no rolling elements are arranged in this second axial section of the bearing inner space.
  • the rolling bearing according to the invention may have further axial portions of the bearing interior, which result from the function for rotative bearings of the machine element.
  • the roller bearing according to the invention can have further axial sections. te of the bearing interior, in which further rolling elements are arranged.
  • axial portions of the bearing interior may be provided to limit the running of the rolling elements, for example by an axial portion of the bearing interior, in which a board is latestbil det.
  • the second axial portion of the bearing interior can, for. B. be arranged in the area of the board.
  • axial portions of the bearing interior may be provided to include a seal of the bearing interior.
  • the second axial portion of the bearing interior, in which the sensor is arranged an axial extension of a known from the prior art rolling bearing.
  • the second axial portion may be considered as an extension of the two bearing rings, for example as an extension of a bearing inner ring ,
  • One advantage of the rolling bearing according to the invention is that it allows diverse measurements of the mechanical loads acting on the roller bearing, for. B. acting on a stationary inner ring of a wheel bearing of a truck forces and torques. For example, this can be used to determine the static forces acting on the wheels of a motor vehicle. Also, a static weight determination on the wheels or on the axles of a trailer of a motor vehicle can be made possible.
  • the mechanical loads measured on a roller bearing according to the invention can be evaluated by further systems in order to be able to infer the various bearing loads, for example in the context of an end-of-life detection.
  • the sensor of the rolling bearing according to the invention is preferably formed by at least one strain gauge, which is fastened on a surface of the first bearing ring directed into the bearing inner space.
  • the fastening can take place, for example, by gluing or by laser beam welding. It is also possible to provide a plurality of strain gauges which are fastened on axial or circumferential sections of the surface of the first bearing ring or else on an upper surface of the second bearing ring directed into the bearing interior.
  • other re sensors which are suitable for measuring mechanical loads are used; For example, piezoceramic force sensors.
  • the measurement of mechanical loads for example, the resulting strain of the material of the bearing can also indirectly; For example, optically, whereby the direct measurement of the speed or speed is not yet a measurement of the mechanical load.
  • a temperature sensor is furthermore arranged in the second axial section of the bearing interior.
  • the temperature sensor is used to measure a bearing temperature and is preferably integrated together with the sensor for measuring a force acting on the rolling bearing mechanical load in a sensor unit.
  • the sensor unit can be used universally and variably for measurements in rolling bearings, for example for measuring a rotational speed and / or a wheel force and / or a temperature of the rolling bearing.
  • the temperature sensor may also be formed by a strain gauge.
  • the temperature sensor and the sensor for measuring a mechanical load acting on the roller bearing are preferably formed by the same strain gauge, which thereby also forms the sensor unit.
  • the sensor for measuring a mechanical load acting on the roller bearing can be provided for an electrical connection to an evaluation unit via a cable.
  • the sensor for measuring a mechanical load acting on the roller bearing, including the possibly existing temperature sensor is preferably designed for transmission of measured values by telemetry.
  • a transmission antenna required for telemetry is preferably integrated in the form of a ring antenna in one of the two bearing rings and arranged coaxially to this bearing ring.
  • the ring antenna can be arranged on an axial end face of the bearing ring, for example in an annular groove or in a seal of the rolling bearing. 2011/058617
  • the sensor for measuring a mechanical load acting on the rolling bearing is to be electrically connected to the transmitting antenna via a cable within the bearing ring.
  • the second axial section of the bearing interior is preferably arranged between the first axial section of the bearing interior and a third axial section of the bearing interior, so that the second axial section of the bearing interior with the sensor arranged there is located in an axially inner region of the bearing interior, whereby the sensor located at a sheltered position.
  • the third axial section of the bearing interior for example, further of the rolling elements can be arranged or a board can be designed to limit the path of the rolling elements.
  • this is designed as a double-row roller bearing.
  • the rolling elements in the first axial section of the bearing interior and the rolling elements in the third axial section of the bearing interior each form a row of the double-row rolling bearing.
  • Double row rolling bearings allow the absorption of large mechanical loads, such as occur in wheel bearings of a truck.
  • the second axial section is preferably arranged centrally between the two rows of rolling elements of the double-row rolling bearing.
  • the sensor is protected against external influences and allows the measurement of the mechanical loads occurring in a core region of the rolling bearing.
  • the second axial portion of the bearing interior can be made in two parts; in particular, if one of the two bearing rings is formed by two halves which collide at a coupling point. This coupling point can be arranged in the second axial portion of the bearing interior, whereby this is divided into two and the possibility results in arranging two of the sensors in the second axial section of the bearing interior.
  • this is designed as a wheel bearing for supporting a wheel of a motor vehicle.
  • the rolling bearing according to the invention when using the rolling bearing according to the invention as a wheel bearing of a motor vehicle arise for the extended measurement of mechanical loads important applications, such as the measurement of weight forces acting on the wheel.
  • the rolling elements of the rolling bearing according to the invention are preferably formed by tapered rollers, in particular in the embodiment as a wheel bearing.
  • the first bearing ring is preferably formed by a bearing inner ring, while the second bearing ring is formed by a bearing outer ring.
  • a wheel bearing of the bearing outer ring is preferably rotatably connected to a hub of the wheel connected, while the bearing inner ring is non-rotatably mounted on a pin.
  • the bearing outer ring may be formed integrally with the hub.
  • the first bearing ring may be formed by the bearing outer ring, while the second bearing ring is formed by the bearing inner ring.
  • the invention is not limited to which bearing ring is executed standing in the intended application.
  • the second axial portion of the bearing interior has an axial length, which is preferably determined taking into account an inner diameter of that of the two bearing rings, which forms the bearing inner ring.
  • the axial length is defined in the direction of the axis of the rolling bearing and can be understood in a view perpendicular to the axis of the rolling bearing as the width of the second axial portion of the bearing interior.
  • the inner diameter of the bearing inner ring is formed for example by the diameter of a bore in the bearing inner ring, which serves to receive a pin or a shaft.
  • the axial length of the second axial section of the Bearing interior is preferably at least as large as a tenth of the inner diameter of the bearing inner ring.
  • the axial length of the second axial section of the bearing interior is preferably at most as large as one third of the inner diameter of the bearing inner ring.
  • the axial length of the second axial section of the bearing interior is preferably at least 4 mm. insofar as one-tenth of the inner diameter of the bearing inner ring is greater than 10 mm, the axial length of the second axial section of the bearing interior is preferably at least 10 mm.
  • the described preferred axial lengths of the second axial portion of the bearing interior allow the arrangement of one or more of the sensors, which allow accurate measurements of the mechanical loads acting on the rolling bearing. For particular embodiments of the invention, the specified preferred limits can also be exceeded or fallen below.
  • the rolling bearing according to the invention is preferably designed such that the measured values of the sensor can be used to determine a rotational speed of the rolling bearing, a force acting on the rolling bearing and / or a temperature prevailing at the rolling bearing.
  • the rolling bearing according to the invention preferably comprises an evaluation unit, which is electrically connected to the sensor.
  • the evaluation unit may be formed as an integral part of the rolling bearing or be arranged outside of the rolling bearing.
  • the evaluation unit is preferably configured to determine the rotational speed of the rolling bearing, the force acting on the rolling bearing and / or the temperature prevailing at the rolling bearing.
  • the speed may in particular be the wheel speed of a wheel which is supported by the rolling bearing according to the invention designed as a wheel bearing.
  • the force acting on the rolling bearing may in particular be a wheel force which acts on the rolling bearing designed as a wheel bearing according to the invention via a wheel.
  • the temperature prevailing at the rolling bearing may in particular be a temperature in the bearing interior of the rolling bearing designed as a wheel bearing according to the invention.
  • the measurement of the speed of the rolling bearing, the force acting on the bearing and / or the prevailing at the rolling bearing temperature is preferably realized in such embodiments of the rolling bearing according to the invention, in which the sensor is formed by one or more strain gauges.
  • the strain gauge is dimensioned in its circumferential length preferably smaller than the spacing of the rolling elements, so that the rolling of each of the rolling elements leads to a further mechanical stress of the strain gauge, which leads to a measurement signal component, from which a speed pulse can be derived.
  • the measured values of the strain gages are to be evaluated accordingly for the measurement of the forces occurring at the rolling bearing.
  • the strain gauges are preferably arranged in those areas of the bearing, which are subject to little or no mechanical stress.
  • These strain gauges are preferably connected as a quarter bridge, so that the electrical resistance of the interconnected strain gauges is particularly dependent on the temperature.
  • FIG. 1 shows a bearing inner ring of a wheel bearing according to the invention in a perspective sectional view
  • FIG. 2 shows the bearing inner ring shown in FIG. 1 in a further sectional view
  • FIG. 3 shows a diagram of an axial length of a second axial section of the bearing inner ring shown in FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a bearing inner ring of a designed as a wheel bearing rolling bearing according to the invention in a perspective sectional view.
  • the wheel bearing may be formed, for example, as a wheel bearing of a truck.
  • the sectional plane of the view shown is in the axis of the wheel bearing.
  • Fig. 2 shows the same section in a front view.
  • the wheel bearing whose bearing inner ring is shown in FIGS. 1 and 2 is designed as a double-row tapered roller bearing, in which tapered rollers (not shown) act as rolling elements. Between a bearing outer ring (not shown) and the bearing inner ring, a bearing interior is formed, in which the tapered rollers are arranged. The outer surface of the bearing inner ring faces the bearing interior, while the inner circumferential surface of the bearing inner ring of receiving a rotationally fixed pin (not shown) is used.
  • the bearing inner ring has on its outer lateral surface first a first running surface 01, on which the tapered rollers of the first row are arranged.
  • the first running surface 01 is located in a first axial section of the bearing inner ring or the wheel bearing.
  • a first strain gauge 02 and a second strain gauge 03 are further attached on the outer surface of the bearing inner ring.
  • the first strain gauge 02 and the second strain gauge 03 are circumferentially applied to the outer surface of the bearing inner ring.
  • the first strain gauge 02 and the second strain gauge 03 are located in a second axial portion of the bearing inner ring and the wheel bearing.
  • the first strain gauge 02 and the second strain gauge 03 are in the bearing interior, so that they are formed in a second axial portion of the bearing interior.
  • the first strain gauge 02 and the second strain ⁇ measuring strip 03 are used to measure strains of the bearing inner ring, which arise due to mechanical loads on the bearing inner ring.
  • a second running surface 04 is further formed, on which the second row of tapered rollers is to be arranged.
  • the second running surface 04 is located in a third axial section of the bearing inner ring or the wheel bearing. Consequently, the second row tapered rollers are located in a third axial portion of the bearing interior, while the first row tapered rollers are disposed in the first axial portion of the bearing interior.
  • a coupling point 06 to which a first half 07 of the bearing inner ring and a second half 08 of the bearing inner ring abut each other.
  • two grooves 09 are formed, which serve to receive a clamp (not shown), which holds the two halves 07, 08 of the bearing inner ring together.
  • a groove 1 1 is formed, which serves to receive a sealing ring (not shown).
  • the two strain gauges 02, 03 allow the measurement of mechanical loads on both sides of the coupling point 06.
  • the bearing inner ring further has a first board 12, which is formed in a fourth axial portion of the bearing inner ring and the first tread 01 limited. Furthermore, the bearing inner ring on a second board 13, which is formed in a fifth axial portion of the bearing inner ring and limits the second tread 04.
  • FIG. 3 shows a diagram in which preferred limit values for the axial length of the second axial section of the bearing inner ring shown in FIG. 1 are shown.
  • an inner diameter of the bearing inner ring is plotted in mm.
  • the axial length of the second axial section of the bearing inner ring is plotted in mm.
  • a first graph 16 represents the preferred maximum value for the axial length of the second axial portion of the bearing inner race.
  • a second graph 17 represents the preferred minimum value for the axial length.
  • the axial lengths of the second axial section of the bearing inner ring and the second axial section of the bearing inner space are equal.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager zum rotativen Lagern eines Maschinenelementes mit einem Sensor (02; 03) zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung. Bei dem Wälzlager kann es sich beispielsweise um ein Radlager eines Kraftfahrzeuges oder um ein Lager einer Getriebewelle handeln. Das Wälzlager umfasst zunächst einen ersten Lagerring und einen gegenüber dem ersten Lagerring rotierbaren zweiten Lagerring. Zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring ist ein Lagerinnenraum ausgebildet, welcher mindestens einen ersten axialen Abschnitt aufweist, in welchem rotierbare Wälzkörper angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst mindestens einen Sensor (02; 03) zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung, insbesondere zur Messung einer Kraft oder eines Drehmomentes, bzw. einer von einer Kraft oder von einem Drehmoment abgeleiteten physikalischen Größe, wie beispielsweise ein Drehimpuls oder eine mechanische Spannung. Erfindungsgemäß ist der Sensor (02; 03) in einem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlager zum rotativen Lagern eines Maschinenelementes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager zum rotativen Lagern eines Maschinenelementes mit einem Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung. Aus den Messwerten für die mechanische Belastung können weitere Kennwerte, wie z. B. ein Drehimpuls oder eine Drehzahl des Wälzlagers abgeleitet werden. Bei dem Wälzlager kann es sich beispielsweise um ein Radlager eines Kraftfahrzeuges oder um ein Lager einer Getriebewelle handeln.
Die DE 101 36 438 A1 zeigt eine Sensoranordnung, die in einem Wälzlager zur Detektierung physikalischer Größen während der Bewegung der im Wälzlager geführten Bauteile geeignet ist. Das Wälzlager weist eine äußere Lagerschale auf, bei welcher auf diametral entgegen gesetzten Seiten gleichartige Nuten mit jeweils einem darin befindlichen Dehnungsmessstreifen angeordnet sind.
Die DE 101 05 298 C1 zeigt eine Radlagereinheit zum Messen der Kontaktkräfte zwischen Reifen und Straße. Am feststehenden Teil des Radlagers sind Sensoren angeordnet, um die im Radlager wirkenden Kräfte zu messen. Diese Sensoren sind auf der Außenseite des stehenden Ringteiles des Radlagers positioniert. Weiterhin sind Sensoren an Trägern eines Bremssattels angeordnet, um die wirkenden Bremskräfte permanent ermitteln zu können.
Aus der DE 10 2006 016 476 A1 ist ein Wälzlager bekannt, welches auf einer Umfangsfläche wenigstens eines Lagerringes Sensorstreifen aufweist. Die Sensorstreifen sind auf dem Außenumfang des Außenringes angeordnet und weisen eine aktive Länge auf, welche unter Berücksichtigung des Abstandes zweier benachbarten Wälzkörper festgelegt ist. P T/EP2011/058617
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Aus der US 5,085,519 ist eine Lageranordnung bekannt, in welche ein Geschwindigkeitssensor integriert ist. Der Geschwindigkeitssensor ist in einer Ausnehmung im Lageraußenring befestigt und ragt in einen Lagerinnenraum, wo er einem am Lagerinnenring befestigten Kodierring gegenübersteht. Der Geschwindigkeitssensor ragt schräg in den Lageraußenring und in den Lagerinnenraum hinein, wodurch die Lageranordnung zur Aufnahme des Geschwindigkeitssensors nicht oder nur unwesentlich axial verlängert sein muss.
Die DE 101 02 236 A1 zeigt eine Anordnung zur Erfassung physikalischer Messgrößen an einem Radlager eines Kraftfahrzeuges. Es werden insbesondere Kräfte, Drehmomente, Spannungen und/oder Beschleunigungen am Radlager des Kraftfahrzeuges gemessen. Es ist eine Sensiereinrichtung vorgesehen, mit welcher mindestens eine von einem drehbaren Bauteil auf das Radlager übertragbare physikalische Messgröße erfassbar ist. Eine weitere mit dem Radlager verbundene Einrichtung ist vorgesehen, um die Rotationsgeschwindigkeit des drehbaren Bauteils zu beeinflussen. Die Sensiereinrichtung und die weitere Einrichtung an dem Radlager sind relativ zueinander derart angeordnet, dass bei einer Beeinflussung der Rotationsgeschwindigkeit des drehbaren Bauteils durch eine von der weiteren Einrichtung hervorgerufenen Kraft ein direkter Ü- bertrag eines Teiles dieser Kraft von der weiteren Einrichtung zu der Sensiereinrichtung unterbleibt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die auf ein Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastungen in ihren unterschiedlichen Ausprägungen messen zu können, ohne dabei insbesondere auf die Messung an einem stehenden Außenring des Wälzlagers eingeschränkt zu sein.
Die genannte Aufgabe wird durch ein Wälzlager gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Wälzlager dient zum rotativen Lagern eines Maschinenelementes, beispielsweise zum Lagern eines angetriebenen oder eines T/EP2011/058617
3
nicht angetriebenen Rades eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines LKW oder eines PKW. Das erfindungsgemäße Wälzlager kann aber auch zum rotati- ven Lagern anderer Maschinenelemente, wie beispielsweise einer Welle eines Getriebes, z. B. der Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgeführt sein. Das Wälzlager umfasst zunächst einen ersten Lagerring und einen gegenüber dem ersten Lagerring rotierbaren zweiten Lagerring. Zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring ist ein Lagerinnenraum ausgebildet, welcher mindestens einen ersten axialen Abschnitt aufweist, in welchem rotierbare Wälzkörper angeordnet sind. Insoweit gleicht das erfindungsgemäße Wälzlager einem üblichen Wälzlager. Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst mindestens einen Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung, insbesondere zur Messung einer Kraft oder eines Drehmomentes, bzw. einer von einer Kraft oder von einem Drehmoment abgeleiteten physikalischen Größe, wie beispielsweise ein Drehimpuls oder eine mechanische Spannung. Die gemessene bzw. abgeleitete Größe kann auch in Bezug auf eine Zeit erfasst werden, um beispielsweise mithilfe einer periodischen Kraft- Impuls-Messung eine Drehzahl des Wälzlagers zu bestimmen. Die weitere Verwendung der erfassten zeitbezogenen Größe kann alternativ oder ergänzend zur weiteren Verwendung der die einwirkende mechani- sehe Belastung repräsentierenden Größe erfolgen. Der Sensor dient insbesondere zur Messung von Dehnungen, welche im Wälzlager infolge der auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung entstehen. Erfindungsgemäß ist der Sensor in einem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet. Der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes ist vom ersten axia- len Abschnitt des Lagerinnenraumes verschieden, sodass es sich bei dem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes und dem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes um getrennte Abschnitte des Lagerinnenraumes handelt. Der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes dient der Anordnung des Sensors, sodass in diesem zweiten axialen Abschnitt des Lagerin- nenraumes keine Wälzkörper angeordnet sind. Das erfindungsgemäße Wälzlager kann weitere axiale Abschnitte des Lagerinnenraumes aufweisen, welche sich aus der Funktion zum rotativen Lagern des Maschinenelementes ergeben. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Wälzlager weitere axiale Abschnit- te des Lagerinnenraumes aufweisen, in welchen weitere Wälzkörper angeordnet sind. Auch können weitere axiale Abschnitte des Lagerinnenraumes vorgesehen sein, um den Lauf der Wälzkörper zu begrenzen, beispielsweise durch einen axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes, in welchem ein Bord ausgebil- det ist. Der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes kann z. B. im Bereich des Bordes angeordnet sein. Auch können axiale Abschnitte des Lagerinnenraumes vorgesehen sein, um eine Dichtung des Lagerinnenraumes zu beinhalten. Jedenfalls stellt der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes, in welchem der Sensor angeordnet ist, eine axiale Verlängerung eines aus dem Stand der Technik bekannten Wälzlagers dar. Auch kann der zweite axiale Abschnitt als eine Verlängerung der beiden Lagerringe, beispielsweise als eine Verlängerung eines Lagerinnenringes angesehen werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Wälzlagers besteht darin, dass es vielfälti- ge Messungen der auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastungen erlaubt, z. B. der auf einen stehenden Innenring eines Radlagers eines LKW einwirkenden Kräfte und Drehmomente. Beispielsweise kann hierdurch eine Bestimmung der auf die Räder eines Kraftfahrzeuges statisch einwirkenden Gewichtskräfte erfolgen. Auch kann eine statische Gewichtsbestimmung an den Rädern bzw. an den Achsen eines Anhängers eines Kraftfahrzeuges ermöglicht werden. Die an einem erfindungsgemäßen Wälzlager gemessenen mechanischen Belastungen können durch weiterführende Systeme ausgewertet werden, um auf die verschiedenen Lagerbelastungen schließen zu können, beispielsweise im Rahmen einer End-of-Life-Erkennung.
Der Sensor des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist bevorzugt durch mindestens einen Dehnungsmessstreifen gebildet, welcher auf einer in den Lagerin- nenraum gerichteten Oberfläche des ersten Lagerringes befestigt ist. Das Befestigen kann beispielsweise durch ein Aufkleben oder durch ein Laserstrahl- schweißen erfolgen. Auch können mehrere Dehnungsmessstreifen vorgesehen sein, welche auf axialen oder umfänglichen Abschnitten der Oberfläche des ersten Lagerringes oder auch auf einer in den Lagerinnenraum gerichteten O- berfläche des zweiten Lagerringes befestigt sind. Alternativ können auch ande- re Sensoren, welche zur Messung mechanischer Belastungen geeignet sind, verwendet werden; beispielsweise piezokeramische Kraftsensoren. Die Messung mechanischer Belastungen, beispielsweise der dadurch bewirkten Dehnung des Materials des Wälzlagers kann auch indirekt; beispielsweise optisch erfolgen, wobei allein die unmittelbare Messung der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit noch keine Messung der mechanischen Belastung darstellt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist in dem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes weiterhin ein Tempe- ratursensor angeordnet. Der Temperatursensor dient zur Messung einer Lagertemperatur und ist bevorzugt gemeinsam mit dem Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung in eine Sensoreinheit integriert. Die Sensoreinheit ist universell und variabel für Messungen in Wälzlagern einsetzbar, beispielsweise zur Messung einer Drehzahl und/oder einer Radkraft und/oder einer Temperatur des Wälzlagers. Der Temperatursensor kann ebenfalls durch einen Dehnungsmessstreifen gebildet sein. Der Temperatursensor und der Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung sind bevorzugt durch denselben Dehnungsmessstreifen gebildet, welcher dadurch gleichfalls die Sensoreinheit bildet.
Der Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung einschließlich des ggf. vorhandenen Temperatursensors kann für einen elektrischen Anschluss an eine Auswerteeinheit über ein Kabel vorgesehen sein. Bevorzugt ist der Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager ein- wirkenden mechanischen Belastung einschließlich des ggf. vorhandenen Temperatursensors jedoch für eine Übertragung von Messwerten per Telemetrie ausgebildet. Somit muss kein Kabel von einem der Lagerringe zu einem diesen Lagerring aufnehmenden Maschinenelement geführt werden, sodass dieser Lagerring in Umfangsrichtung nicht fixiert werden muss. Eine für die Telemetrie erforderliche Sendeantenne ist bevorzugt in Form einer Ringantenne in einen der beiden Lagerringe integriert und koaxial zu diesem Lagerring angeordnet. Die Ringantenne kann an einer axialen Stirnfläche des Lagerringes, beispielsweise in einer Ringnut oder in einer Dichtung des Wälzlagers angeordnet sein. 2011/058617
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Der Sensor zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung einschließlich des ggf. vorhandenen Temperatursensors ist mit der Sendeantenne über ein Kabel innerhalb des Lagerringes elektrisch zu verbinden.
Der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes ist bevorzugt zwischen dem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes und einem dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet, sodass sich der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes mit dem dort angeordneten Sensor in einem axial innen liegenden Bereich des Lagerinnenraumes befindet, wodurch der Sensor an einer geschützten Position gelegen ist. Im dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes können beispielsweise weitere der Wälzkörper angeordnet sein oder ein Bord zur Begrenzung der Bahn der Wälzkörper ausgebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist dieses als doppelreihiges Wälzlager ausgeführt. Die Wälzkörper in dem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes und die Wälzkörper in dem dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes bilden jeweils eine Reihe des doppelreihigen Wälzlagers aus. Doppelreihige Wälzlager erlauben die Aufnahme großer mechanischer Belastungen, wie sie beispielsweise bei Radlagern eines Lastkraftwagens auftreten.
Der zweite axiale Abschnitt ist bevorzugt mittig zwischen den beiden Reihen der Wälzkörper des doppelreihig ausgeführten Wälzlagers angeordnet. Hierdurch ist der Sensor vor äußeren Einflüssen geschützt und erlaubt die Messung der in einem Kernbereich des Wälzlagers auftretenden mechanischen Belastungen. Auch kann der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes zweigeteilt ausgeführt sein; insbesondere, wenn einer der beiden Lagerringe durch zwei Hälften gebildet ist, welche an einer Kopplungsstelle zusammenstoßen. Diese Kopplungsstelle kann im zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet sein, wodurch dieser zweigeteilt ist und sich die Möglichkeit ergibt, zwei der Sensoren im zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes anzuordnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers ist dieses als Radlager zur Lagerung eines Rades eines Kraftfahrzeuges ausgebildet. Insbesondere bei der Nutzung des erfindungsgemäßen Wälzlagers als Radlager eines Kraftfahrzeuges ergeben sich für die erweiterte Messung mechanischer Belastungen wichtige Anwendungen, wie beispielsweise die Messung von Gewichtskräften, welche auf das Rad wirken. Die Wälzkörper des erfindungsgemäßen Wälzlagers sind insbesondere bei der Ausführung als Radlager bevorzugt durch Kegelrollen gebildet.
Der erste Lagerring ist bevorzugt durch einen Lagerinnenring gebildet, während der zweite Lagerring durch einen Lageraußenring gebildet ist. Bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Wälzlagers als Radlager ist der Lageraußenring bevorzugt drehfest mit einer Nabe des Rades verbindbar, während der Lagerinnenring drehfest auf einem Zapfen montierbar ist. Eine derartige Ausführung mit einem stehenden Innenring ist insbesondere bei Lastkraftwagen bevorzugt. Der Lageraußenring kann einstückig mit der Nabe ausgebildet sein. Alternativ kann auch der erste Lagerring durch den Lageraußenring gebildet sein, während der zweite Lagerring durch den Lagerinnenring gebildet ist. Auch ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, welcher Lagerring in der vorgesehenen Anwendung stehend ausgeführt ist.
Der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes besitzt eine axiale Länge, welche bevorzugt unter Berücksichtigung eines inneren Durchmessers desjenigen der beiden Lagerringe festgelegt ist, welcher den Lagerinnenring bildet. Die axiale Länge ist in Richtung der Achse des Wälzlagers definiert und kann bei einer Sichtweise senkrecht zur Achse des Wälzlagers auch als Breite des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes aufgefasst werden. Der innere Durchmesser des Lagerinnenringes ist beispielsweise durch den Durchmesser einer Bohrung im Lagerinnenring gebildet, welche der Aufnahme eines Zapfens oder einer Welle dient. Die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes ist bevorzugt mindestens so groß wie ein Zehntel des inneren Durchmessers des Lagerinnenringes. Weiterhin ist die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes bevorzugt höchstens so groß wie ein Drittel des inneren Durchmessers des Lagerinnenringes. Die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes beträgt bevorzugt mindestens 4 mm. insofern ein Zehntel des inneren Durchmessers des Lagerinnenringes größer als 10 mm ist, beträgt die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes bevorzugt mindestens nur 10 mm. Die beschriebenen bevorzugten axialen Längen des zweiten axialen Abschnitts des Lagerinnenraumes erlauben die Anordnung eines oder mehrerer der Sensoren, welche genaue Messungen der auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastungen ermöglichen. Für besondere Ausführungsformen der Erfindung können die angegebenen bevorzugten Grenzwerte auch über- bzw. unterschritten werden.
Das erfindungsgemäße Wälzlager ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die Messwerte des Sensors zur Bestimmung einer Drehzahl des Wälzlagers, einer auf das Wälzlager einwirkenden Kraft und/oder einer am Wälzlager vorherrschenden Temperatur verwendbar sind. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Wälzlager bevorzugt eine Auswerteeinheit, die elektrisch mit dem Sensor verbunden ist. Die Auswerteeinheit kann als integraler Bestandteil des Wälzlagers ausgebildet sein oder außerhalb des Wälzlagers angeordnet sein. Die Auswerteeinheit ist bevorzugt zur Bestimmung der Drehzahl des Wälzlagers, der auf das Wälzlager einwirkenden Kraft und/oder der am Wälzlager vorherrschenden Temperatur konfiguriert. Bei der Drehzahl kann es sich insbesondere um die Raddrehzahl eines Rades handeln, welches von dem als Radlager ausgebildeten erfindungsgemäßen Wälzlager gelagert wird. Bei der auf das Wälzlager einwirkenden Kraft kann es sich in sich insbesondere um eine Radkraft handeln, welche über ein Rad auf das als Radlager ausgebildete erfindungsgemäße Wälzlager einwirkt. Bei der am Wälzlager vorherrschenden Temperatur kann es sich insbesondere um eine Temperatur im Lagerinnenraum des als Radlager ausgebildeten erfindungsgemäßen Wälzlagers handeln. Die Messung der Drehzahl des Wälzlagers, der auf das Wälzlager einwirkenden Kraft und/oder der am Wälzlager vorherrschenden Temperatur ist bevorzugt bei solchen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wälzlagers verwirklicht, bei denen der Sensor durch einen oder durch mehrere Dehnungsmessstreifen gebildet ist. Für eine Messung der Drehzahl ist der Dehnungsmessstreifen in seiner umfänglichen Länge bevorzugt kleiner als der Abstand der Wälzkörper dimensioniert, sodass das Vorbeirollen eines jeden der Wälzkörper zu einer weiteren mechanischen Belastung des Dehnungsmessstreifens führt, die zu einer Messsignalkomponente führt, aus welcher ein Drehzahlimpuls ableitbar ist. Für die Messung der am Wälzlager auftretenden Kräfte sind die Messwerte der Dehnungsmessstreifen entsprechend auszuwerten. Für die Messung der am Wälzlager vorherrschenden Temperatur sind zumindest einige der Dehnungsmessstreifen bevorzugt in solchen Bereichen des Wälzlagers angeordnet, die keinen oder nur geringen mechanischen Belastungen unterliegen. Diese Dehnungsmessstreifen sind bevorzugt als Viertelbrücke verschaltet, sodass der elektrische Widerstand der verschalteten Dehnungsmessstreifen insbesondere von der Temperatur abhängig ist.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 : einen Lagerinnenring eines erfindungsgemäßen Radlagers in einer perspektivischen Schnittansicht;
Fig. 2: den in Fig. 1 gezeigten Lagerinnenring in einer weiteren Schnittansicht; und
Fig. 3: ein Diagramm einer axialen Länge eines zweiten axialen Abschnittes des in Fig. 1 gezeigten Lagerinnenringes. Fig. 1 zeigt einen Lagerinnenring eines als Radlager ausgeführten erfindungsgemäßen Wälzlagers in einer perspektivischen Schnittansicht. Das Radlager kann beispielsweise als Radlager eines Lastkraftwagens ausgebildet sein. Die Schnittebene der gezeigten Ansicht liegt in der Achse des Radlagers. Fig. 2 zeigt denselben Schnitt in einer Ansicht von vorn.
Das Radlager, dessen Lagerinnenring in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, ist als doppelreihiges Kegelrollenlager ausgeführt, bei welchem Kegelrollen (nicht gezeigt) als Wälzkörper fungieren. Zwischen einem Lageraußenring (nicht ge- zeigt) und dem Lagerinnenring ist ein Lagerinnenraum ausgebildet, in welchem die Kegelrollen angeordnet sind. Die äußere Mantelfläche des Lagerinnenringes ist dem Lagerinnenraum zugewandt, während die innere Mantelfläche des Lagerinnenringes der Aufnahme eines drehfesten Zapfens (nicht gezeigt) dient. Der Lagerinnenring weist auf seiner äußeren Mantelfläche zunächst eine erste Lauffläche 01 auf, auf welcher die Kegelrollen der ersten Reihe angeordnet sind. Die erste Lauffläche 01 befindet sich in einem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenringes bzw. des Radlagers. Auf der äußeren Mantelfläche des Lagerinnenringes sind weiterhin ein erster Dehnungsmessstreifen 02 und ein zweiter Dehnungsmessstreifen 03 befestigt. Der erste Dehnungsmessstreifen 02 und der zweite Dehnungsmessstreifen 03 sind auf die äußere Oberfläche des Lagerinnenringes umfänglich aufgebracht. Der erste Dehnungsmessstreifen 02 und der zweite Dehnungsmessstreifen 03 befinden sich in einem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenringes bzw. des Radlagers. Im zusam- mengebauten Zustand des Radlagers befinden sich der erste Dehnungsmessstreifen 02 und der zweite Dehnungsmessstreifen 03 in dem Lagerinnenraum, sodass sie in einem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes ausgebildet sind. Der erste Dehnungsmessstreifen 02 und der zweite Dehnungs¬ messstreifen 03 dienen der Messung von Dehnungen des Lagerinnenringes, welche aufgrund von mechanischen Belastungen des Lagerinnenringes entstehen. T EP2011/058617
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Auf der äußeren Mantelfläche des Lagerinnenringes ist weiterhin eine zweite Lauffläche 04 ausgebildet, auf welcher die zweite Reihe der Kegelrollen anzuordnen ist. Die zweite Lauffläche 04 befindet sich in einem dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenringes bzw. des Radlagers. Folglich befinden sich die Kegelrollen der zweiten Reihe in einem dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes, während die Kegelrollen der ersten Reihe in dem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet sind.
Im zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenringes befindet sich zwischen dem ersten Dehnungsmessstreifen 02 und dem zweiten Dehnungsmessstreifen 03 eine Kopplungsstelle 06, an welcher eine erste Hälfte 07 des Lagerinnenringes und eine zweite Hälfte 08 des Lagerinnenringes aneinander anschlagen. Auf der Innenseite des Lagerinnenringes sind zwei Nuten 09 ausgebildet, die der Aufnahme einer Klammer (nicht gezeigt) dienen, welche die beiden Hälften 07, 08 des Lagerinnenringes zusammenhält. Auf der Außenseite des Lagerinnenringes ist eine Nut 1 1 ausgebildet, welche der Aufnahme eines Dichtungsringes (nicht gezeigt) dient. Die beiden Dehnungsmessstreifen 02, 03 erlauben die Messung mechanischer Belastungen beiderseits der Kopplungsstelle 06. Der Lagerinnenring weist weiterhin einen ersten Bord 12 auf, welcher in einem vierten axialen Abschnitt des Lagerinnenringes ausgebildet ist und die erste Lauffläche 01 begrenzt. Ferner weist der Lagerinnenring einen zweiten Bord 13 auf, welcher in einem fünften axialen Abschnitt des Lagerinnenringes ausgebildet ist und die zweite Lauffläche 04 begrenzt.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem bevorzugte Grenzwerte für die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des in Fig. 1 gezeigten Lagerinnenrin- ges dargestellt sind. Auf der x-Achse des Diagramms ist ein innerer Durchmesser des Lagerinnenringes in mm aufgetragen. Auf der y-Achse des Diagramms ist die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenringes in mm aufgetragen. Ein erster Graph 16 stellt den bevorzugten maximalen Wert für die axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenringes dar. Ein zweiter Graph 17 stellt den bevorzugten minimalen Wert für die axiale Län- ge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenringes dar. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Radiager gleichen sich die axialen Längen des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenringes und des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes.
Bezugszeichenliste:
01 erste Lauffläche
02 erster Dehnungsmessstreifen
03 zweiter Dehnungsmessstreifen
04 zweite Lauffläche
05
06 Kopplungssteile
07 erste Hälfte des Lagerinnenringes 08 zweite Hälfte des Lagennnenringes
09 Nuten
10
1 1 Nut
12 erster Bord
13 zweiter Bord
14
15
16 erster Graph
17 zweiter Graph

Claims

Patentansprüche
Wälzlager zum relativen Lagern eines Maschinenelementes, umfassend einen ersten Lagerring und einen gegenüber dem ersten Lagerring rotierbaren zweiten Lagerring, wobei zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring ein Lagerinnenraum ausgebildet ist, der mindestens einen ersten axialen Abschnitt aufweist, in welchem Wälzkörper angeordnet sind, wobei das Wälzlager mindestens einen Sensor (02; 03) zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (02; 03) in einem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor durch einen Dehnungsmessstreifen (02; 03) gebildet ist, der auf einer in den Lagerinnenraum gerichteten Oberfläche des ersten Lagerringes befestigt ist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes weiterhin ein Temperatursensor angeordnet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (02; 03) zur Messung einer auf das Wälzlager einwirkenden mechanischen Belastung für eine Übertragung von Messwerten per Telemetrie ausgebildet ist, wobei eine für die Telemetrie erforderliche Sendeantenne in Form einer Ringantenne in einen der beiden Lagerringe integriert und koaxial zu dem Lagerring angeordnet ist.
5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes zwischen dem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes und einem dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes angeordnet ist.
6. Wälzlager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes weitere der Wälzkörper angeordnet sind.
7. Wälzlager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es doppelreihig ausgeführt ist, wobei die Wälzkörper in dem ersten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes und die Wälzkörper in dem dritten axialen Abschnitt des Lagerinnenraumes jeweils eine Reihe des doppelreihigen Wälzlagers bilden.
8. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes mittig zwischen den beiden Rei- hen der Wälzkörper angeordnet ist.
9. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als Radlager zur Lagerung eines Rades eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.
10. Wälzlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste La- gerring durch einen Lagerinnenring gebildet ist, und dass der zweite Lagerring durch einen Lageraußenring gebildet ist, wobei der Lageraußenring drehfest mit einer Nabe des Rades verbindbar ist, und wobei der La- gerinnenring drehfest auf einen Zapfen montierbar ist. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite axiale Abschnitt des Lagerinnenraumes eine axiale Länge besitzt, die zwischen einem Zehntel und einem Drittel eines inneren Durchmessers eines durch einen der beiden Lagerringe gebildeten Lagerinnenringes beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 1 , dadurch gekennzeichnet dass eine axiale Länge des zweiten axialen Abschnittes des Lagerinnenraumes mindestens 4 mm beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Auswerteeinheit umfasst, die mit dem Sensor (02; 03) elektrisch verbunden ist und zur Bestimmung einer Drehzahl des Wälzlagers konfiguriert ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Auswerteeinheit umfasst, die mit dem Sensor (02; 03) elektrisch verbunden ist und zur Bestimmung einer auf das Wälzlager einwirkenden Kraft konfiguriert ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Auswerteeinheit umfasst, die mit dem Sensor (02; 03) elektrisch verbunden ist und zur Bestimmung einer am Wälzlager vorherrschenden Temperatur konfiguriert ist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012215085A1 (de) 2012-08-24 2014-05-28 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Lagerring für ein Lager, insbesondere für ein Wälz- oder Gleitlager
DE102013221688A1 (de) 2013-10-25 2015-04-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Nutmutter und Anordnungen mit Nutmutter zur Messung physikalischer Größen

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5085519A (en) 1991-07-05 1992-02-04 The Timken Company Bearing assembly with speed sensor and process for assembling the same
US5140849A (en) * 1990-07-30 1992-08-25 Agency Of Industrial Science And Technology Rolling bearing with a sensor unit
DE10136438A1 (de) 2000-08-22 2002-03-07 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung in einem Wälzlager und Verfahren zur Auswertung des Sensorsignals
DE10102236A1 (de) 2001-01-19 2002-08-01 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Erfassung physikalischer Messgrößen, insbesondere an einem Radlager eines Kraftfahrzeuges
DE10105298C1 (de) 2001-02-02 2002-08-14 Fag Automobiltechnik Ag Radlagereinheit zum Messen der Kontaktkräfte zwischen Reifen und Straße
US6535135B1 (en) * 2000-06-23 2003-03-18 The Timken Company Bearing with wireless self-powered sensor unit
DE102006016476A1 (de) 2006-04-07 2007-11-08 Schaeffler Kg Wälzlager mit Sensor
US20080170817A1 (en) * 2005-05-10 2008-07-17 The Timken Company Bearing Assemly With Integrated Sensor System
EP2006653A1 (de) * 2006-03-08 2008-12-24 Ntn Corporation Lager für ein rad mit sensor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06100222B2 (ja) * 1988-02-12 1994-12-12 工業技術院長 転がり軸受
DE9422237U1 (de) * 1993-08-06 1999-05-20 Skf Ab Lasterfassendes Wälzlager
CN1080396C (zh) * 1996-09-13 2002-03-06 迪姆肯公司 带有传感器组件的轴承及结合体
AU2001250927A1 (en) * 2000-04-10 2001-10-23 The Timken Company Bearing assembly with sensors for monitoring loads
US6948856B2 (en) * 2000-11-06 2005-09-27 Nsk Ltd. Rolling bearing device and ring with sensor for the rolling bearing device
DE602005024368D1 (de) * 2004-02-18 2010-12-09 Ntn Toyo Bearing Co Ltd Lagervorrichtung für rad
JP4942665B2 (ja) * 2005-02-01 2012-05-30 ザ ティムケン カンパニー 保持器にマウントされたセンサを備える軸受
EP1995580A4 (de) * 2006-03-10 2011-10-05 Nsk Ltd Vorrichtung zur vorbelastungsmessung für eine doppelreihige wälzlagereinheit

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140849A (en) * 1990-07-30 1992-08-25 Agency Of Industrial Science And Technology Rolling bearing with a sensor unit
US5085519A (en) 1991-07-05 1992-02-04 The Timken Company Bearing assembly with speed sensor and process for assembling the same
US6535135B1 (en) * 2000-06-23 2003-03-18 The Timken Company Bearing with wireless self-powered sensor unit
DE10136438A1 (de) 2000-08-22 2002-03-07 Bosch Gmbh Robert Sensoranordnung in einem Wälzlager und Verfahren zur Auswertung des Sensorsignals
DE10102236A1 (de) 2001-01-19 2002-08-01 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Erfassung physikalischer Messgrößen, insbesondere an einem Radlager eines Kraftfahrzeuges
DE10105298C1 (de) 2001-02-02 2002-08-14 Fag Automobiltechnik Ag Radlagereinheit zum Messen der Kontaktkräfte zwischen Reifen und Straße
US20080170817A1 (en) * 2005-05-10 2008-07-17 The Timken Company Bearing Assemly With Integrated Sensor System
EP2006653A1 (de) * 2006-03-08 2008-12-24 Ntn Corporation Lager für ein rad mit sensor
DE102006016476A1 (de) 2006-04-07 2007-11-08 Schaeffler Kg Wälzlager mit Sensor

Also Published As

Publication number Publication date
US20130272636A1 (en) 2013-10-17
DE102010047928A1 (de) 2012-04-12
US8961022B2 (en) 2015-02-24

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