WO2015067249A1

WO2015067249A1 - Einbauelement zur aufnahme von messmitteln

Info

Publication number: WO2015067249A1
Application number: PCT/DE2014/200397
Authority: WO
Inventors: Jörg BAUER; Marco Frank; Armin Gerner; Bernd Wittmann; Christian Lehmann; Matthias Sperber
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: US10041820B2; CN105705809B; CN105705809A; DE102013018700A1; DE102013018700B4; US20160320215A1

Abstract

Einbauelement, aufweisend eine Welle (1) und ein Gehäuse (10), wobei das Gehäuse (10) eine Durchführung (125) für die Welle (1) aufweist, wobei die Welle (1) an ihren von außerhalb des Gehäuses (10) zugänglichen Wellenenden Verbindungsmittel (17, 18) zur drehfesten Verbindung mit Anschlußwellen aufweist, wobei das Gehäuse (10) mindestens einen Anschluss zur Befestigung an einer Anschlusskonstruktion (100) aufweist, wobei die Welle (1) gemeinsam mit dem Gehäuse (10) einen Messmittelraum (16) zur Aufnahme von Messmitteln begrenzt, wobei das Gehäuse (10) aus mindestens zwei lösbar miteinander verbundenen Gehäuseteilen (2, 20) gebildet ist, wobei die Gehäuseteile (2, 20) entlang ihres Umfangs vollumfänglich um die Welle (1) herum trennbar ausgeführt sind, um Zugang zu dem Messmittelraum (16) zu ermöglichen, wobei das Gehäuse (10) Lagersitze (8, 80) für Wellenlager aufweist, wobei die Wellenlager die Welle (1) gegenüber dem Gehäuse (10) drehbeweglich lagern.

Description

Bezeichnung der Erfindung Einbauelement zur Aufnahme von Messmitteln

Die Erfindung betrifft ein Einbauelement, aufweisend eine Welle und ein Gehäuse, sowie einen Antriebsstrang, beispielsweise einer Landmaschine oder eines Nutzfahrzeugs, versehen mit dem Einbauelement. Als Einbauelement ist im Sinne der Erfindung ein maschinenbauliches Teil zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, welches zur Integration zwischen bereits vorhandenen Maschinenteilen geeignet ist. Aus der Praxis ist bekannt, ein drehendes Teil, insbesondere eine Welle, mittels mindestens eines Lagers, insbesondere mittels eines Wälz- oder Gleitlagers, gegenüber einem Lagergehäuse drehbar zu lagern. Die Welle überträgt dabei in vielen Fällen ein Drehmoment, wobei die Forderung auftritt, das Drehmoment der Welle zu erfassen. Die Druckschrift EP 1398607 betrifft einen Sensor mit einer Welle, die drehfest mit einem magnetoelastischen Element gekoppelt ist. Der Momentenfluß wird teilweise durch das Element geleitet. Ein Gehäuse ist hier nicht gegeben. Der Sensor ist nicht ausreichend geschützt. Für maschinenbauliche Anwendungen in Schmutz, Spritzwasser, Staub und Schlamm ausgesetzten Arbeitsumgebungen, später als ,raue' Arbeitsumgebungen bezeichnet, beispielsweise in der Landmaschinentechnik oder in der Nutzfahrzeugtechnik, erscheinen viele vorbekannte Messapparaturen zur Drehmomenterfassung nach dem herkömmlichen Stand der Technik, beispielsweise nach der technischen Lehre der EP 1398607, nicht ausreichend stabil oder nicht langlebig genug. Diese mangelnde Stabilität oder die mangelnde Langlebigkeit zeigt sich beispielsweise dadurch, dass viele vorbekannten Messapparaturen nach einer hohen Anzahl an Betriebsstunden und/oder unter Einfluss hoher Lasten, mit welchen in der Landmaschinentechnik oder in der Nutzfahrzeugtechnik in der Regel zu rechnen ist, die wirkenden Beanspruchungen nicht ohne Funktionsbeeinträchtigung überstehen.

Der derzeitige Stand der Technik offenbart Lösungen, die zur Erfassung von Drehmomenten für Hochlastanwendungen geeignet sind. Die vorbekannten Messapparaturen zur Drehmomenerfassung sind als ein- oder beidseitigen Anflanschungen an eine Messwelle/Welle ausgestaltet.

Diesen Lösungen zur Erfassung von Messgrößen ist gemein, dass jeweils die berührungslose Erfassung der Messgrößen an Wellen gewährleistet wird.

Darüberhinaus ist die bauliche Integration dieser Lösungen an die bestehende Anwendung, beispielsweise an das Fahrgestell oder an die Karosserie einer Landmaschine oder eines Nutzfahrzeugs, oder an vorgegebene Anschlusskonstruktionen, nicht einfach herzustellen, da keine geeigneten Anschlüsse hierfür vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung Basierend auf dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bisherigen Stand der Technik baulich zu verbessern. Es soll ein Einbauelement zur Aufnahme von Messmitteln weitergebildet werden.

Beschreibung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Einbauelement gemäß Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Einbauelement weist eine Welle und ein Gehäuse auf, wobei das Gehäuse eine Durchführung für die Welle aufweist. Unter einer Durchführung sind vorzugsweise zwei Durchführungsöffnungen im Gehäuse zu verstehen, durch die die Welle gesteckt wird.

Die Erfindung sieht ferner vor, dass das Gehäuse mindestens einen Anschluss zur Befestigung an einer Anschlusskonstruktion aufweist, wobei die Welle gemeinsam mit dem Gehäuse einen Messmittelraum zur Aufnahme von Messmitteln begrenzt. Das Gehäuse des erfindungsgemäßen Einbauelementes ist aus mindestens zwei lösbar miteinander verbundenen Gehäuseteilen gebildet, wobei die Gehäuseteile entlang ihres Umfangs vollumfänglich um die Welle herum trennbar, insbesondere zerstörungsfrei trennbar, ausgeführt sind, um Zugang zu dem Messmittelraum zu ermöglichen.

Diese Trennbarkeit der Gehäuseteile bietet den wesentlichen Vorteil, dass eine Austauschbarkeit der Messmittel im Messmittelraum gegeben wird. Unter Austauschbarkeit ist die Entnahme und das Einsetzen von Messmitteln, sog. Sensorkomponenten oder kurz: Sensoren genannt, zu verstehen.

Diese Austauschbarkeit ermöglicht in der Praxis immense Vorteile gegenüber herkömmlichen Einbauelementen: Diese Austauschbarkeit ermöglicht es dem Anwender des erfindungsgemäßen Einbauelementes beispielsweise, dass Sensoren nachträglich in das Einbauelement eingebracht werden. Der Messmittelraum kann quasi mit Messmitteln .nachbestückt' werden. Darüber hinaus können bereits verwendete Sensoren, die etwaige Beschädigungen oder Ausfallerscheinungen im Feld zeigen, problemlos durch neue Sensoren oder durch Messmittel mit anderen Eigenschaften oder mit verbesserten Eigenschaften, ersetzt werden.

Die vorgenannte Welle weist an ihren von außerhalb des Gehäuses zugänglichen Wellenenden ferner Verbindungsmittel zur drehfesten Verbindung mit Anschlußwellen auf. Vorteilhafterweise können diese Verbindungsmittel durch formschlüssige Mitnehmer gebildet sein. Beispielsweise kann die Welle als Keilwelle ausgeführt sein. Eine alternative Ausgestaltung sieht die Verwendung von Passfedern als Verbindungsmittel zur drehfesten Verbindung mit Anschlußwellen vor. Vorteilhafterweise können jedoch auch alternative Verbindungsmittel verwendet werden, sofern diese alternativen Mittel geeignet sind, eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Welle und Anschlußwelle(n) herzustellen.

Für die drehbewegliche Lagerung der vorgenannten Welle in dem Gehäuse ist das Gehäuse mit Lagersitzen versehen, die Wellenlager aufnehmen. Die Welle des erfindungsgemäßen Einbauelementes ist vorzugsweise als Messwelle ausgebildet. Im Messmittelraum können Messmittel zur berührungslosen Erfassung wenigstens einer an der Messwelle zu messenden physikalischen Messgröße vorgesehen sein. Unter Lagersitzen sind beispielsweise zylindrische Aussparungen oder Bohrungen zu verstehen, die geeignet sind, ein Wellenlager formschlüssig aufzunehmen. Auch eine Aufnahme eines Wellenlagers in dem Lagersitz unter mechanischer Spannung ist denkbar und im Sinne der Erfindung. Dabei kann der Außenring des Wellenlagers unter Spannung stehend in den Lagersitz gepresst werden, was den Vorteil bietet, dass ein Verrutschen des Lagerringes im Lagersitz unterbunden werden kann.

Jeweils ein Gehäuseteil kann jeweils einen Lagersitz für ein Wellenlager aufweisen, wobei das Wellenlager einen Innenring und einen Außenring und zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnete Wälz- oder Gleitkörper umfasst, wobei der Außenring in dem Lagersitz gelagert ist. Dieser Lagersitz zur Aufnahme des Wellenlagers ist vorteilhafterweise in einen der Gehäuseteile eingearbeitet. Die beiden Gehäuseteile können weiterhin jeweils einen Befestigungsflansch aufweisen, wobei vorteilhafterweise zwischen den Befestigungsflanschen wenigstens eine Schnittstelle angeordnet sein kann. Merkmale und Ausprägung dieser Schnittstelle werden später diskutiert.

Mindestens eines der Gehäuseteile kann einen radial äußeren Befestigungsflansch zum Befestigen an einer Anschlusskonstruktion aufweisen, was den Vorteil bietet, dass durch einfaches Anschrauben mittels herkömmlicher Befestigungsmittel, insbesondere mittels Schrauben, der Einbau des Einbauelementes ermöglicht wird. Das aufwändige Herstellen von Schweissverbindungen kann somit vermieden werden. Die Wellenlager des erfindungsgemäßen Einbauelementes können vorteilhafterweise einen Innenring und einen Außenring aufweisen, zwischen denen Wälz- oder Gleitkörper, beispielsweise in Laufbahnen, abwälzen. Unter Innenring und Außenring sind dabei Wellenlagerringe, kurz: .Lagerringe', zu verstehen. Als Material/Werkstoff für einen Lagerring ist vorteilhafterweise Lagerstahl vorgesehen. In einer alternativen Ausführungsform sind die Lagerringe aus korrosionsbeständigerem Metallwerkstoff gefertigt, beispielsweise aus Halbedelstahl.

Um ein Wellenlager gegen axiales Verschieben zu sichern, hat sich die Verwendung von Sicherungsringen als vorteilhaft erwiesen: Ein Sicherungsring kann die axiale Positionierung des Gehäuses des Einbauelementes dadurch bewirken, indem dieser Sicherungsring zwischen dem Gehäuseteil und dem Außenring eines Wellenlagers eingebracht ist. Weitere Sicherungsringe können den axialen Zusammenhalt des erfindungsgemäßen Einbauelementes dadurch bewirken, dass diese weiteren Sicherungsringe jeweils zwischen einem Innenring eines Wellenlagers und der Welle eingebracht sind. Durch das funktionale Zusammenwirken mehrerer Sicherungsringe können die Wellenlager in axialer Richtung gegen Verschieben gesichert werden.

Der Messmittelraum kann Messmittel zur Messung verschiedener physikalischer Messgrößen vorzugsweise des Drehmomentes, der Drehzahl und Drehrichtung und/oder der Temperatur, aufnehmen. Die Messung des Drehmomentes der Welle kann beispielsweise über die Wirkprinzipien der Magnetostriktion erfolgen. Unter Magnetostriktion ist dabei eine Deformation magnetischer, insbesondere ferromagnetischer, Stoffe infolge eines angelegten magnetischen Feldes zu verstehen. Die Drehzahl- und die Drehrichtungsmessung hingegen kann magnetisch, alternativ induktiv oder optisch erfolgen. Die Messung der Temperatur kann mittels eines Temperatursensors erfolgen, beispielsweise mittels eines Heiß- oder Kaltleiters oder mittels eines Thermoelementes, erfolgen.

Durch die Bereitstellung dieses Raumes für Messmittel zur Erfassung von Messgrößen bietet sich der Vorteil, dass ein Vorhalt für das berührungslose Messen verschiedener physikalischer Größen geschaffen wird. Dadurch, dass dieser Messmittelraum durch das Gehäuse des Einbauelementes begrenzt wird, werden in diesem Messmittelraum befindliche Messmittel vorteilhafterweise vor gehäuse externen Einflüssen geschützt.

In einer weiteren Ausgestaltungsform ist die Erfindung dergestalt weitergebildet, dass das Gehäuse des erfindungsgemäßen Einbauelementes durch das Einbeziehen von weiteren Elementen der Anschlusskonstruktion gebildet wird. Dann begrenzt die Welle gemeinsam mit dem Gehäuse und gemeinsam mit der Anschlusskonstruktion den vorgenannten Messmittelraum zur Aufnahme von Messmitteln.

Die einfache Austauschbarkeit der Messmittel bietet einen großen Vorteil des erfindungsgemäßen Einbauelementes. Diese Austauschbarkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Gehäuseteile voneinander lösbar sind.

Ein weiterer Vorteil ist die Vorteil fertigungsoptimierte Formgestaltung des erfindungsgemäßen Einbauelementes. Diesem Vorteil der fertigungsoptimierten Formgestaltung ist insbesondere auch die Verwendung baugleicher Teile zuzuordnen, welche im Sinne der vorliegenden Erfindung ist, und nachfolgend beschrieben wird.

Durch die Verwendung weitestgehend baugleicher Gehäuseteile kann eine einfache Montage/Demontage des Einbauelementes ermöglicht werden, da sich bei Verwendung weitestgehend baugleicher Gehäuseteile die Anzahl der mechanischen Kopplungsmöglichkeiten reduziert und somit auch die Möglichkeiten fehlerhafter mechanischer Kopplung von Gehäuseteilen reduzieren. Mindestens zwei Gehäuseteile des erfindungsgemäßen Einbauelementes können vorteilhafterweise exakt baugleich sein, was den vorgenannten Vorteil der fertigungsoptimierten Formgestaltung realisiert. Exakt baugleich ausgeführte Gehäuseteile lassen sich beispielsweise sequentiell in ein- und demselben Werkzeug, beispielsweise unter Verwendung nur einer Gussform, fertigen. Eine zweite, unterschiedlich ausgestaltete, Gussform kann dadurch eingespart werden, woraus Kostenvorteile resultieren. Eine mögliche Ausgestaltungsform sieht die Verwendung von zwei exakt baugleichen Gehäuseteilen vor, welche jeweils einen einstückig angeformten Befestigungsflansch aufweisen.

Die Gehäuseteile können vorteilhafterweise jeweils einen zylinderförmigen Mantel aufweisen, wobei die Gehäuseteile an einander zugewandten Stirnseiten der zylinderförmigen Mäntel miteinander verbunden sind. Alternativ kann zwischen diesen Gehäuseteilen ein Mittelteil des Gehäuses angeordnet sein, der aus einer rein zylinderförmigen Struktur gebildet sein kann. Weiterhin alternativ ist mindestens ein Gehäuseteil durch eine hohlzylindrische Struktur gebildet und weist einen Befestigungsflansch auf. Als Befestigungsflansch ist dabei eine, auf die Wellenachse bezogen überwiegend radial, auskragende Struktur zu verstehen, die geeignet ist, an einer benachbarten Anschlußkonstruktion befestigt zu werden, beispielsweise mittels ringförmig angeordneten Schrauben befestigt zu werden.

In einer weiteren Ausgestaltungsform kann der Befestigungsflansch als separates Teil ausgeführt sein, das mit dem Gehäuseteil verbunden sein kann.

Das Gehäusebauteil oder beide Gehäusebauteile kann/können aus Baustahl oder aus Lagerstahl bestehen. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Gehäusebauteil oder sind die Gehäusebauteile aus Leichtbaumaterial gefertigt, beispielsweise aus Legierungen mit Aluminium-Anteilen oder aus Kunststoffmaterial. Auch die Verwendung von hochbelastbaren Verbundmaterialen, beispielsweise von Faserverbundwerkstoffen, ist denkbar und im Sinne der vorliegenden Erfindung.

In einer weiteren, vorteilhaften, Ausgestaltungsform des Gehäuses bestehen mehrere Gehäuseteile aus einem korrosionsbeständigem Metallwerkstoff, beispielsweise aus Halbedelstahl. Ebenso ist es im Sinne des erfindungsgemäßen Einbauelementes denkbar, dass mehrere Teile des Einbauelementes mit einer korrosionshemmenden Schicht oder mit einem korrosionshemmenden Lack versehen sind. Im Sinne der Korrosionsbeständigkeit ist auch die Verzinkung eines oder mehrerer Gehäuseteile des Einbauelementes im Sinne der Erfindung. In einer weiteren, alternativen, Ausgestaltungsform des Gehäuses sind mehrere Gehäuseteile mit einer extrem dünnen, galvanisch aufgebrachten Schicht, beschichtet. Beispielsweise ist eine solche Beschichtung unter dem Handelsnamen .Corrotect' bekannt.

Große Gewichtsvorteile ergeben sich, wenn mehrere Gehäuseteile des erfindungsgemäßen Einbauelementes in Leichtbauweise ausgeführt sind. Unter Leichtbauweise ist die Verwendung von Gehäusewerkstoffen mit geringer spezifischer Masse zu verstehen, beispielsweise mit geringerer spezifischer Masse als herkömmlicher Stahl.

An einer umlaufenden Trennfuge zwischen den Gehäuseteilen können Positioniermittel, angebracht sein, um die beiden Gehäuseteile verdrehsicher aneinander zu fixieren. Ein solches Positioniermittel kann vorteilhafterweise die Relativverdrehung eines Gehäuseteiles gegenüber dem lösbar verbundenen anderen Gehäuseteil verhindern. Ein solches Positioniermittel kann beispielsweise als Spannhülse ausgeführt sein, wobei diese Spannhülse aus federndem Werkstoff bestehen kann und unter Kraftaufwand in axial korrespondierende Bohrungen beider Gehäuseteile eingebracht werden kann. Vor dem Einbringen in die Bohrungen kann die Spannhülse quer zu deren Achse mittels einer Presskraft, beispielsweise mit der Hand, zusammengedrückt werden. Sobald diese Spannhülse in die Bohrung eingeführt ist kann die Presskraft weggenommen werden, wodurch die Spannhülse radial gegen die Bohrungsinnenwände presst, um aufgrund der Federeigenschaft ihres Werkstoffes ihre ursprüngliche Ausdehnung zurückzuerlangen. Durch diese Pressung ergibt sich ein Kraftschluss der Spannhülse mit jedem Gehäuseteil, in welches die Spannhülse eingebracht ist. Da dieser Kraftschluss in beiden Gehäuseteilen wirkt, wird durch diesen Kraftschluss eine Fixierung der beiden Gehäuseteile aneinander bewirkt. In einer alternativen Ausgestaltungsform kann das Positioniermittel ausgeführt sein als eine klauenförmige Verzahnung, welches die eine Verdrehsicherung der beiden Gehäuseteile gegeneinander durch Klauen erzeugt, ähnlich dem Prinzip einer Klauenkupplung. Dann greifen zwei oder mehr Fortsätze an sich gegenüberliegenden Enden der Gehäuseteile formschlüssig ineinander und verhindern aufgrund dieses Formschlusses eine Relativverdrehung des einen Gehäuseteiles gegenüber dem lösbar verbundenen anderen Gehäuseteil.

In einer zweiten alternativen Ausgestaltungsform ist das Positioniermittel als abgesetzte Kante ausgebildet. Die Wirkweise als Verdrehsicherung ist auch in jener Ausgestaltungsform gegeben. In einer dritten alternativen, Ausgestaltungsform, kann das Positioniermittel mehrteilig ausgebildet sein, vorzugsweise nach dem ,Nut-und Feder'-Prinzip ausgestaltet sein, wobei Nuten in das axiale Ende eines Gehäuseteiles eingearbeitet sind und Federn in das gegenüberliegenden axiale Ende des zweiten Gehäuseteiles eingearbeitet sind. Gemäß dem Nut- und Feder-Prinzip ergibt sich ein Formschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil, wodurch eine Relativverdrehung eines Gehäuseteiles gegenüber dem gegenüberliegenden Gehäuseteil verhindert wird.

In einer vierten alternativen Ausgestaltungsform ist das Positioniermittel zweiteilig ausgebildet und umfasst ein Steckelement und eine Ausnehmung. Die Wirkweise als Verdrehsicherung ist auch in jener Ausgestaltungsform gegeben.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Trennfuge zwischen den Gehäuseteilen gegen gehäuse externe Einflüsse wie Staub, Schmutz, Fremdpartikel, od. dgl. abgedichtet wird. Vorteilhafterweise erfolgt die Abdichtung der Trennfuge mittels Verklebung oder mittels Einbringung einer Dichtschnur entlang der Trennfuge. Bei dem Lösen der Gehäuseteile wird zwar eine derartige Verklebung gegebenenfalls zerstört, die Gehäuseteile können dennoch zerstörungsfrei an der Trennfuge gelöst werden.

Um weiteren Schutz gegenüber Umwelteinflüssen zu bieten, kann ein Wellenlager vorteilhafterweise zur Gehäuseumgebung mittels einer oder mehrerer Dichtungen abgedichtet sein. Dies ist vorteilhaft, um die Anwendbarkeit der Erfindung in rauer Arbeitsumgebung zu ermöglichen. Durch die Abdichtung kann verhindert werden, dass Staub, Schmutz oder Feuchtigkeit in das Gehäuseinnere dringen kann. Beispielsweise haben sich diese Dichtungen überwiegend aus NBR- oder Kautschuk- Werkstoffen als zweckmäßig erwiesen. Wahlweise können mehrere Dichtungen, gegebenenfalls gemeinsam mit vor Feuchtigkeit schützenden Fettpaketen, vor das Wellenlager angebracht werden. Die Dichtungen können ein- oder mehrteilig sein und eine oder mehrere Dichtlippen aufweisen. Eine vorteilhafte Einsatzform der Dichtung bietet die Spaltdichtung zur Abdichtung des Lagerspaltes des Wellenlagers. Eine Dichtung kann darüber hinaus als Labyrinthdichtung oder als Kassettendichtung ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung der Dichtung als Metalldichtung, da diese aufgrund des Metallmaterials eine gegenüber dem Kautschuk- oder NBR-Material erhöhte Standzeit aufweist und daher für raue Arbeitsumgebungen gut geeignet ist. Dementsprechend können sog. ,Nilos-Ringe' als Dichtungen verwendet werden.

In einer sehr vorteilhaften Ausbildung ist ein Lagerring des bereits beschriebenen Wellenlagers direkt in ein Gehäuseteil integriert und der Lagersitz ist durch diesen integrierten Lagerring gebildet. Dann wälzen die Wälz- oder Gleitkörper direkt gegen das Gehäuseteil ab. Das Wellenlager ist dann jedoch weiterhin durch einen Innenring gebildet, welcher an der Welle befestigt ist oder befestigbar ist. Durch diese Maßnahme kann eine schnellere Montage erfolgen, da der Außenring des Wellenlagers gänzlich entfällt.

Das Gehäuse des Einbauelements kann vorteilhafterweise wenigstens eine Schnittstelle zum Anschluss an einen in dem Messmittelraum einbaubaren Sensor zur Übermittlung einer physikalischen Messgröße aufweisen. Diese Schnittstelle wurde bereits weiter oben erwähnt. Sie kann vorteilhafterweise mit einer gehäuse externen elektrischen Auswerteeinheit oder mit einem elektronischen Steuergerät, leitungslos oder leitungsgebunden, elektrisch gekoppelt werden.

Vorteilhafterweise kann die Schnittstelle ausgebildet sein als eine elektrische Kontaktierung, welche die elektrische Kopplung der Auswerteeinheit oder des Steuergerätes mit dem vorgenannten, im Messmittelraum vorgesehenen, Messmittel herstellt. Die Auswerteeinheit bzw. das Steuergerät kann beispielsweise über Busleitungen, alternativ über diskrete Leitungen, mit dem Messmittel verbunden sein. Die Verbindung zu der Auswerteeinheit oder zu dem Steuergerät kann durch einen Datenbus erfolgen. In einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform ist diese Schnittstelle als ein, beispielsweise mehrpoliger, elektrischer Steckkontakt ausgebildet.

Eine bevorzugte alternative Ausführungsform sieht die Ausbildung der Schnittstelle als Kabelausleitung vor. Als Kabelausleitung im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass eine elektrische Leitung, welche ein- oder mehradrig sein kann, direkt aus dem Gehäuseinneren des erfindungsgemäßen Einbauelementes herausgeführt sein kann, wobei sich der elektrische Steckkontakt dann nicht in Gehäusenähe, sondern erst am Ende dieser elektrischen Leitung befindet.

Durch die vorbeschriebene Kabelausleitung ergeben sich weitere Vorteile: Zum Einen kann der elektrische Steckkontakt entfernt des Gehäuses vorgesehen sein, idealerweise in einer geschützteren Arbeitsumgebung. Daraus resultiert, dass der elektrische Steckkontakt in einer günstigeren IP-Schutzklasse ausgeführt werden kann als in gehäusenaher Umgebung, welche eine hohe IP-Schutzklasse, beispielsweise IP65 od. dgl., erfordern würde. Infolge der geringeren Schutzklasse kann der elektrische Steckkontakt platzsparender ausgeführt werden. Zum Anderen sind elektrische Steckkontakte in geringerer IP-Schutzklasse häufig kostengünstiger.

Das erfindungsgemäße Einbauelement kann in einem Antriebsstrang, beispielsweise in einem Antriebsstrang einer Landmaschine oder Nutzfahrzeugs, eingebaut sein, wobei die Welle des Einbauelementes drehfest ankoppelbar ist an eine Welle des Antriebsstrangs. Es ist an jedem Wellenende des erfindungsgemäßen Einbauelementes ein Wellenende des Antriebsstranges ankoppelbar. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Einbauelement in geschnittener Perspektive;

Fig. 2 das Einbauelement aus Fig. 1 im Vollschnitt, jedoch mit angedeuteter

Anschlusskonstruktion;

Fig. 3 eine Variation des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in einer

Schnittdarstellung wie in Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Variation des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in einer

Schnittdarstellung wie in Fig. 2;

Fig. 5 eine zweite Variation des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 in einer

Schnittdarstellung wie in Fig. 2;

Fig. 6 beispielhaft zwei Positioniermittel, angebracht jeweils an einem

Gehäuseteil eines erfindungsgemäßen Einbauelementes. Zwei beispielhafte Gehäuseteile sind jeweils in Draufsicht und in Seitenansicht dargestellt.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Fig. 1 und die Fig. 2 zeigen ein erfindungsgemäßes Einbauelement gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels in jeweils geschnittener Perspektive, wobei in Fig. 1 die Anschlusskonstruktion 100 nicht dargestellt ist. Dargestellt sind jeweils zwei weitestgehend baugleiche Gehäusebauteile 2 , 20 eines Gehäuses 10 ein- und desselben erfindungsgemäßen Einbauelementes.

Die beiden Gehäuseteile 2 , 20 hausen einen Messmittelraum 16 ein. Der Messmittelraum 16 wird in Fig. 1 vollständig durch ein Sensorgehäuse 1 15 eingenommen. Eine Schnittstelle 15 ermöglicht den Zugang vom Gehäuseäußeren zum Messm ittel, welches (nicht sichtbar) innerhalb des Sensorgehäuses 1 15 liegt. Die Gehäuseteile 2 , 20 sind in ihrem Mittelbereich, an einer Trennfuge 7 aneinander gefügt.

Die Gehäusebauteile 2 , 20 sind aus Leichtbaumaterial gefertigt, im diskutierten Beispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 aus einer aluminiumhaltigen Legierung. Durch das Gehäuse 10 führt die Welle 1 , welche innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Fig. 1 deutet darüber hinaus ein zwischen den Gehäuseteilen 2 , 20 eingebrachtes Messmittel an.

Das Gehäuse 10 in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und Fig. 2 weist integrierte Wellenlager 5 , 50 auf, die als Rillenkugellager ausgebildet sind. Diese Rillenkugellager sind jeweils aus einem Innenring 12 , 120 und aus einem Aussenring 1 1 , 1 10 gebildet. Zwischen diesen Ringen 1 1 , 12 , 1 10 , 120 wälzen Kugeln 9 , 90 ab. Das Gehäuse 10 ist mit seinen zylindrischen Mantelabschnitten, bestehend aus den beiden Gehäusebauteilen 2 , 20 koaxial um die Welle 1 angeordnet. Diese Welle 1 ist aus Stahl gefertigt und fungiert als Messwelle, an der physikalische Messgrößen erfasst werden. Die Erfassung dieser physikalische Messgrößen erfolgt durch das Messmittel im Inneren des Sensorgehäuses 1 15. Dieses Messmittel dient vorliegend zur Messung des Drehmomentes, der Drehzahl und Drehrichtung und der Temperatur der Welle 1 . Der Messmittelraum 16, in Fig. 2 als gestrichelte Flächen ober- und unterhalb der Welle 1 dargestellt, wird von dem Gehäuse 10 des Einbauelementes umgeben. Axial zu beiden Seiten dieses Messmittelraumes 16 befinden sich die Lagersitze 8 , 80 der Wellenlager 5 , 50. Der Messmittelraum 16 bildet in diesem Ausführungsbeispiel eine um die Welle 1 umlaufende Ringkammer. Die Gehäusebauteile 2 , 20 haben Befestigungsflansche 3. Diese sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 baugleich als Vierlochflansche ausgeführt und ermöglichen das Befestigen des Einbauelementes mit einer benachbarten Anschlusskonstruktion 100. Es sind jeweils nur zwei Bohrlöcher 4 , 40 sichtbar. Die Befestigung des Einbauelementes an einer benachbarten Anschlusskonstruktion 100 erfolgt mittels nicht abgebildeten Schrauben. Diese Schrauben werden durch die Bohrungen 4 , 40 des Flansches 3 durchgeführt und mit der Anschlusskonstruktion 100 verschraubt. Aus Fig. 1 und Fig. 2 ist ferner gut ersichtlich, dass die Welle 1 zu beiden axialen Seiten des Gehäuses 10 an benachbarte Wellenteile anschliessbar ist. Hier für sind an den Wellenenden Verbindungsmittel 17 , 18 vorgesehen. Diese Verbindungsmittel 17 , 18 sind als Keilwellenprofile in die Enden der Welle 1 eingearbeitet. Die Welle 1 kann als Vollwelle oder Hohlwelle ausgeführt sein. Die vorgenannten Verbindungsmittel 17 , 18 dienen zur drehfesten Fixierung der Welle 1 an einer Anschlußwelle.

Das linksseitige Wellenlager 5 ist als sogenanntes Festlager ausgestaltet. Das rechtsseitige Wellenlager 50 ist als sogenanntes Loslager ausgestaltet. Dies ist an der Position des Sicherungsrings 150 erkennbar.

Es sind in Fig. 2 weitere Sicherungsringe dargestellt. Ein Sicherungsring 135 bewirkt die axiale Positionierung des Gehäuses 10 des Einbauelementes. Dieser Sicherungsring 135 ist zwischen dem Gehäuseteil 2 und dem Außenring 1 1 eingebracht. Weitere Sicherungsringe 140 , 150 dienen dem axialen Zusammenhalt des erfindungsgemäßen Einbauelementes dadurch, dass beide Sicherungsringe 140 , 150 jeweils zwischen Innenring 12 , 120 und Welle 1 eingebracht sind. Durch das funktionale Zusammenwirken aller Sicherungsringe 135 , 140 , 150 sind beide Wellenlager gegen Verschieben in axialer Richtung gesichert. Ein weiterer Sicherungsring 143 ist ebenfalls zwischen Welle 1 und dem Innenring 12 des ersten Wellenlagers 5 eingebracht. Dieser Sicherungsring 143 sichert zusammen mit dem Sicherungsring 140 den Innenring 12 gegen axiales Verschieben. Dadurch wird das erste Wellenlager 5 als Festlager festgelegt.

In Fig. 1 , als auch in Fig. 2 gut ersichtlich sind ferner Spannhülsen 14a vorgesehen, die als Positioniermittel 14 eine einwandfreie Positionierung der Gehäuseteile zueinander ermöglichen. Durch diese Spannhülsen 14a werden zwei Effekte erreicht: Erstens werden die beiden Gehäusehälften 2 , 20 kraftschlüssig aneinandergefügt, da sich die Spannhülsen nur unter Kraftaufbringung in die dafür vorgesehenen Bohrlöcher einbringen lassen, wodurch eine Fixierung der Gehäusehälften 2 , 20 aneinander erfolgt. Zweitens wird die erste Gehäusehälfte 2 gegen Relativverdrehung mit der zweiten Gehäusehälfte 20 um die Wellenachse gesichert.

Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 3 und Fig. 5 zeigen beispielhafte Variationen der Befestigungsflansche der Gehäuseteile des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 sind die Verbindungsmittel 17 , 18 der Welle 1 sind wie im Ausführungsbeispiel Fig.1 beschrieben ausgeführt und wurden aus Gründen der Einfachheit nicht mehr abgebildet.

Fig. 3 zeigt jeweils zwei baugleiche Gehäuseteile 21 , 210 inklusive der Befestigungsflansche 31 . Die Befestigungsflansche 31 sind einstückig mit den Gehäuseteilen 21 , 210 gebildet. Sie ermöglichen das Befestigen des Einbauelementes an einer jeweils benachbarten Anschlusskonstruktion 105 mittels Befestigungsmitteln 19. Diese Befestigungsmittel 19 sind als Schrauben mit zugehörigen Schraubenmuttern ausgeführt. Die Anschlusskonstruktion 105 ist beidseitig .oberhalb und unterhalb, des Einbauelementes abgebrochen dargestellt. Bei dieser Anschlusskonstruktion 105 nach diesem Ausführungsbeispiel Fig. 3 handelt es sich um ein Maschinenteil des Fahrgestells. Die Befestigung der Befestigungsmittel 19 an dem Einbauelement erfolgt an dafür vorgesehenen Anschlüssen (nicht dargestellt). Durch Stecken der Schrauben 19 in die Anschlüsse (nicht dargestellt) und Verbinden der Schraubenenden mit der Anschlusskonstruktion 105 wird die Befestigung hergestellt. Die Gehäuseteile 21 , 210 werden unter Last durch die Befestigungsmittel 19 axial begrenzt und zusammengehalten. Der Zugang zum Gehäuseinneren von der gehäuseäußeren Seite erfolgt über die Schnittstelle 95, welche als Öffnung im Gehäuse 200 dargestellt ist. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 zeigt ebenfalls eine Variation, entbehrt jedoch der Befestigungsflansche. Statt dessen sind die Befestigungsmittel hier ebenfalls als Schrauben 190 mit Muttern ausgeführt, in das Vollmaterial der baugleichen Gehäuseteile 22 , 220 eingesteckt. Die Schraubenkörper der Schrauben 190 penetrieren diese Gehäuseteile 22 , 220. Die Gehäuseteile 22 , 220 werden durch die Schrauben 190 axial begrenzt und zusammengehalten. Nicht dargestellt ist, dass mehr als zwei Schrauben 190 verwendet werden. Die Schrauben 190 sind ringkreisförmig um die Welle angeordnet dergestalt, dass das Gehäuse 300 durch einen Schraubenring mit der Anschlusskonstruktion 105 verbunden ist. Der Zugang zum Inneren des Gehäuses 300 von Seiten des Gehäuseäußeren erfolgt ebenfalls, wie in Fig. 3, über eine Schnittstelle 96. In Fig. 4 ist eine linksangelegte Befestigung des erfindungsgemäßen Einbauelements an der Anschlusskonstruktion 105 gezeigt. Eine Rechtsseitige Anlegung des Einbauelements ist nicht gegeben, d.h. das Einbauelements ist in dieser Ausführungsvariante rechtsseitig frei.

Von allen Ausführungsvarianten zeigt nur das Ausführungsbeispiel in Fig. 5 die mittige Befestigung der Gehäuseteile 23 , 230 an einer Anschlusskonstruktion, die als M ittel konsole 107 ausgebildet ist. Diese Mittel konsole 107 wird über separate Befestigungsmittel (nicht dargestellt) zwischen den baugleichen Befestigungsflanschen 33 form- und/oder kraftschlüssig geklemmt. Die Gehäuseteile 23 , 230 weisen zwar gleiche Flanschdurchmesser 70 auf, sind aber nicht baugleich. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Messmittelraum 163 nicht nur durch die Gehäuseteile 23 , 230 alleine begrenzt, sondern auch durch die Mittelkonsole 107.

Ergänzend zu den Ausführungsvarianten zeigen Fig. 6a und Fig. 6b beispielhaft die Verwendung verschiedenartiger Positioniermittel 141 , 142a , 142b, wobei die Positioniermittel direkt in das Gehäuseteil eingearbeitet sind. In der alternativen Ausgestaltungsform nach Fig. 6a ist das Positioniermittel 141 ausgeführt als eine abgesetzte Kante, die eine Verdrehsicherung bietet, wenn zwei baugleiche Gehäuseteile aneinander lösbar gefügt sind. In der alternativen Ausgestaltungsform nach Fig. 6b hingegen ist das Positioniermittel 142 zweiteilig gebildet aus einer Ausnehmung 142a und aus einem Steckelement 142b. Die Ausnehmung 142a ist in das axiale Ende eines Gehäuseteiles eingearbeitet und ist formschlüssig verbindbar mit dem Steckelement 142b des gegenüberliegenden Gehäuseteiles. Mit Verbindung ergibt sich Formschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil, wodurch eine Relativverdrehung eines Gehäuseteiles gegenüber dem gegenüberliegenden Gehäuseteil verhindert wird. Bezugszahlenliste

1 Welle

2 Gehäuseteil 90 Wälz- oder Gleitkörper

3 Befestigungsflansch 95 Schnittstelle

4 Anschluss 96 Schnittstelle

5 Wellenlager 97 Schnittstelle

6 Dichtung 100 Anschlusskonstruktion

7 Trennfuge 105 Anschlusskonstruktion

8 Lagersitz 107 Mittelkonsole

9 Wälz- oder Gleitkörper 1 10 Außenring

10 Gehäuse 1 15 Sensorgehäuse

11 Außenring 20 Innenring

12 Innenring 125 Durchführung

14 Positioniermittel 130 Durchführungsöffnung

14a Spannhülse 135 Sicherungsring

15 Schnittstelle 140 Sicherungsring

16 Messmittelraum 141 Positioniermittel

17 Verbindungsmittel 142a Ausnehmung

18 Verbindungsmittel 142b Steckelement

19 Befestigungsmittel 143 Sicherungsring

20 Gehäuseteil 150 Sicherungsring

21 Gehäuseteil 161 Messmittelraum

22 Gehäuseteil 162 Messmittelraum

23 Gehäuseteil 163 Messmittelraum

31 Befestigungsflansch 190 Befestigungsmittel

33 Befestigungsflansch 191 Befestigungsmittel

40 Anschluss 200 Gehäuse

50 Wellenlager 210 Gehäuseteil

60 Dichtung 220 Gehäuseteil

70 Flanschdurchmesser 230 Gehäuseteil

71 Trennfuge 300 Gehäuse

80 Lagersitz 400 Gehäuse Patentansprüche

Einbauelement, aufweisend eine Welle (1 ) und ein Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400),

wobei das Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) eine Durchführung (125) für die Welle (1 ) aufweist,

wobei die Welle (1 ) an ihren von außerhalb des Gehäuses (10 , 200 , 300 , 400) zugänglichen Wellenenden Verbindungsmittel (17 , 18) zur drehfesten

Verbindung mit Anschlußwellen aufweist,

wobei das Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) mindestens einen Anschluss zur Befestigung an einer Anschlusskonstruktion (100 , 105 , 107) aufweist, wobei die Welle (1 ) gemeinsam mit dem Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) einen Messmittelraum (16 , 161 , 162 , 163) zur Aufnahme von Messmitteln begrenzt, wobei das Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) aus mindestens zwei lösbar miteinander verbundenen Gehäuseteilen (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) gebildet ist,

wobei die Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) entlang ihres Umfangs vollumfänglich um die Welle (1 ) herum trennbar ausgeführt sind, um Zugang zu dem Messmittelraum (16 , 161 , 162 , 163) zu ermöglichen, wobei das Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) Lagersitze (8 , 80) für Wellenlager (5 , 50) aufweist,

wobei die Wellenlager (5 , 50) die Welle (1 ) gegenüber dem Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) drehbeweglich lagern.

Einbauelement nach Anspruch 1 , wobei die Welle (1 ) durch eine Messwelle gebildet ist, wobei im Messmittelraum (16 , 161 , 162 , 163) Messmittel zur berührungslosen Erfassung wenigstens einer an der Messwelle zu messenden physikalischen Messgröße vorgesehen sind.

Einbauelement nach Anspruch 1 , wobei die mindestens zwei Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) baugleich sind.

Claims

Einbauelement nach Anspruch 1 oder 3, wobei die Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) jeweils einen Lagersitz (8 , 80) für ein Wellenlager (5 , 50) aufweisen, wobei das Wellenlager (5 , 50) einen Innenring (12 , 120) und einen Außenring (1 1 , 1 10) und zwischen dem Innenring und dem Außenring

angeordnete Wälz- oder Gleitkörper (9 , 90) umfasst, wobei der Außenring (1 1 , 1 10) in dem Lagersitz (8 , 80) gelagert ist.

Einbauelement nach Anspruch 4, wobei das Wellenlager (5 , 50) zur Gehäuseumgebung mittels einer Dichtung abgedichtet ist.

Einbauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das

Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) wenigstens eine Schnittstelle (15 , 95 , 96 , 97) zum Anschluss an einen in dem Messmittelraum (16 , 161 , 162 , 163)

einbaubaren Sensor zur Übermittlung einer physikalischen Messgröße aufweist.

Einbauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei

die Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) jeweils einen

zylinderförmigen Mantel aufweisen, wobei die Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) an einander zugewandten Stirnseiten der zylinderförmigen Mäntel miteinander verbunden sind.

Einbauelement nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei

mindestens eines der Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) einen radial äußeren Befestigungsflansch (3 , 30 , 31 , 33 , 310 , 330) zum Befestigen an einer Anschlusskonstruktion (100 , 105) und den Lagersitz (8 , 80) zur

Aufnahme des Wellenlagers aufweist.

Einbauelement nach den Ansprüchen 5 und 8, wobei

die beiden Gehäuseteile (2 , 20 , 21 , 22 , 23 , 210 , 220 , 230) jeweils einen Befestigungsflansch (3 , 30 , 31 , 33 , 310 , 330) aufweisen, und wobei zwischen den Befestigungsflanschen (3 , 30 , 31 , 33 , 310 , 330) die wenigstens eine Schnittstelle (15 , 95 , 96 , 97) angeordnet ist.

10. Einbauelement nach Anspruch 1 , wobei die Welle (1 ) gemeinsam mit dem Gehäuse (10 , 200 , 300 , 400) und gemeinsam mit der Anschlusskonstruktion (100 ,105) den Messmittelraum (16 , 161 , 162 , 163) zur Aufnahme von

Messmitteln begrenzt.

1 1 . Einbauelement nach Anspruch 1 , wobei ein Wellenlager (5 , 50) durch

Sicherungsringe (135 , 140 , 143 , 150) gegen axiales Verschieben gesichert ist. 12. Einbauelement nach Anspruch 1 , wobei ein Positioniermittel (14 , 141 , 142a , 142b) die Relativverdrehung eines Gehäuseteiles (2 , 21 , 22 , 23) gegenüber dem lösbar verbundenen anderen Gehäuseteil (20 , 210 , 220 , 230) verhindert.

13. Antriebsstrang, beispielsweise einer Landmaschine oder eines Nutzfahrzeugs, mit dem Einbauelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (1 ) drehfest ankoppelbar ist an eine Welle des Antriebsstrangs.