WO2018219379A1 - Wälzlageranordnung für ein getriebe - Google Patents

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WO2018219379A1
WO2018219379A1 PCT/DE2018/100332 DE2018100332W WO2018219379A1 WO 2018219379 A1 WO2018219379 A1 WO 2018219379A1 DE 2018100332 W DE2018100332 W DE 2018100332W WO 2018219379 A1 WO2018219379 A1 WO 2018219379A1
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outer ring
ring
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Benedikt Neugebauer
Jens Heim
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16C19/38Bearings 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
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • GPHYSICS
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    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/31Wind motors

Definitions

  • the invention relates to a rolling bearing assembly for a transmission, which is provided in particular for a wind turbine, comprising a rolling bearing with an outer ring, an inner ring and a plurality of rolling between outer ring and inner ring rolling elements, wherein the outer ring and / or the inner ring at least one sensor element for detecting and monitoring a state variable.
  • the invention further relates to a wind turbine with the aforementioned rolling bearing assembly, as well as the use of the rolling bearing assembly in a wind turbine.
  • sensors for measuring different state variables, such as vibrations, temperatures and speeds are used for condition monitoring of transmission elements.
  • the sensors are usually mounted in easily accessible places on the gear housing and connected with cables to an evaluation device in which the signals are further processed.
  • a component with a material recess and a material element which contains at least one sensor.
  • the material element is frictionally fitted into the material recess and closes off the material recess at least on one side.
  • the sensor is intended to measure the forces acting on the component and in particular the deformations of the component.
  • the object of the present invention is to further develop a rolling bearing assembly for a transmission.
  • An inventive rolling bearing assembly for a transmission of a wind turbine comprises a rolling bearing with an outer ring, an inner ring and a plurality of between the outer ring and inner ring rolling rolling elements, wherein the outer ring and / or the inner ring at least one sensor element for detecting and monitoring a state variable, wherein the at least one sensor element comprises a force measuring bolt with at least one strain gauge, wherein the at least one sensor element directly in a power flow path of the state variable is positioned, wherein the state quantity is at least one bearing preload of the rolling bearing.
  • the force measuring pin of the sensor element is preferably made mechanically and preferably formed of a metallic material.
  • the metallic material has in particular the same coefficient of expansion as the material of the inner ring and / or the outer ring. Consequently, the metallic material is preferably a bearing steel.
  • the force measuring pin is for example cylindrical, wherein alternative geometries are conceivable.
  • the at least one strain gauge for example, glued to a defined surface of the force measuring bolt or applied by means of a coating, wherein the at least one strain gauge is arranged for example on an end face and / or a side surface of the force measuring bolt.
  • a strain gauge arranged on the end face of the force measuring bolt can measure, for example, strain-induced resistance changes as a result of compression.
  • the rolling bearing arrangement according to the invention can also be provided for a main bearing, in particular for a main bearing of a shaft.
  • Rolling is especially designed as a tapered roller bearing.
  • the rolling bearing can also be designed as a cylindrical roller bearing or other rolling bearing.
  • the sensor measured values of the force measuring pins are a measure of the bearing preload.
  • the bearing preload is sometimes an influencing parameter for the life of a rolling bearing. For example, a lifetime calculation during operation of the Warehouse be carried out under the inclusion of the actual prevailing bearing preload and carried out a constantly updated forecast of imminent bearing damage.
  • the term force flow path describes the course of the introduced into the bearing system of the rolling bearing assembly biasing force, which is generated for example by tightening a screw on the bearing ring.
  • the biasing force is supported on the housing of the transmission, wherein the at least one sensor element on one of the prestressed components, such as the inner ring, the outer ring or an Anstell- ring is radially arranged to detect strain-induced changes in resistance.
  • the biasing force may be further supported on the surrounding structure of the rolling bearing assembly, such as a shaft or a bearing housing.
  • the sensor element can be arranged on another prestressed component of the rolling bearing arrangement.
  • the at least one sensor element is at least partially received in a respective radial recess of the inner ring and / or the outer ring.
  • the recess is designed to be complementary to the geometry of the force measuring bolt, so that a frictional and positive connection is formed between the force measuring bolt introduced into the recess and the inner wall of the recess.
  • the force measuring pin can be glued positively in the recess.
  • the respective recess is formed on the inner peripheral surface of the inner ring.
  • the simplified cable routing of the at least one strain gauge to a signal processing device or a receiver for transmitting the measured data is advantageous.
  • the transmission can be done both wired and wireless.
  • the energy supply of the strain gauge can be done for example by means of rechargeable battery or the so-called energy harvesting.
  • Energy Harvesting generates energy from vibrations, air currents, rotational energy, temperature differences or light.
  • the power supply can also be inductive or capacitive.
  • three recesses are formed with a respective sensor element received therein on a peripheral surface of the inner ring and / or the outer ring uniformly distributed.
  • the recesses are formed with a respective sensor element received therein at an angle of 120 ° to each other on the circumference of the inner ring and / or the outer ring uniformly distributed. Further, it is also conceivable to distribute more or less sensor elements on the peripheral surface of the inner ring and / or the outer ring uniformly or non-uniformly.
  • the at least one sensor element is arranged on a positioning ring.
  • the adjusting ring has a respective radially formed recess for at least partially receiving the at least one sensor element.
  • the adjusting ring comes axially on the roller bearing, in particular on the inner ring or on the outer ring to the plant and can be bolted to produce a pre-clamping force.
  • the bearing preload force can be measured and monitored.
  • the at least one strain gauge is formed by a coating.
  • the strain gauge is designed as a thin-film sensor, which is preferably protected by a additionally applied to the strain gauge protective layer from mechanical effects.
  • the coating for forming the strain gauge is processed for example by means of laser.
  • the outer ring and / or the inner ring at least two sensor elements for temperature compensation.
  • the temperature compensation takes place directly on the force measuring pin.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic sectional view of a partially illustrated transmission with a device according to the invention for detecting and monitoring a storage system according to a first embodiment, a schematic perspective view of a sensor element according to the invention, and Figure 3 is a simplified schematic sectional view of a partially illustrated transmission with a device according to the invention for detecting and monitoring a Storage system according to a second embodiment.
  • a rolling bearing assembly according to the invention 1 according to a first embodiment for a transmission - not shown here - wind turbine a roller bearing 3 with an outer ring 4, an inner ring 5 and a plurality of rolling between outer ring 4 and inner ring 5 rolling elements 6.
  • the inner ring has a sensor element 9 for detecting and monitoring a state variable.
  • the sensor element 9 is positioned directly in a force flow path of the state variable, wherein the state variable is a biasing force of the inner ring 5.
  • the sensor element 9 is received in a radial recess 10 of the inner ring 5, wherein the recess 10 is formed on the inner peripheral surface of the inner ring 5.
  • a sensor element 9 can also be arranged on the outer ring 4 of the roller bearing 3, wherein the sensor element 9 detects the bias of the outer ring 4.
  • the sensor element 9 comprises a force measuring pin 7 with two strain gauges 8.
  • the strain gauges 8 are thin-film sensors and formed as a coating on the force measuring pin 7.
  • the force measuring pin 7 is cylindrical, wherein the recess 10 shown in Figure 1 is complementary to the force measuring pin 7 is formed.
  • One of the two strain gauges 8 is arranged on an end face 13 of the force measuring bolt 7, wherein the other Strain gauges 8 arranged on a circumferential surface 14 of the force measuring bolt 7.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the rolling bearing arrangement 1, wherein the sensor element 9 is arranged on a positioning ring 11, and the sensor element 9 is introduced radially into a recess 12 of the positioning ring 11.
  • the adjusting ring 1 1 comes axially to the inner ring 5 of the rolling bearing 3 to the plant and is axially biased by a screw 15.
  • the sensor element 9 can be used to measure a bearing preload in the rolling bearing 3, in particular on the inner ring 5 and / or on the outer ring 4.

Abstract

Wälzlageranordnung (1) für ein Getriebe (2) einer Windkraftanlage, umfassend ein Wälzlager (3) mit einem Außenring (4), einem Innenring (5) und einer Vielzahl von zwischen Außenring (4) und Innenring (5) abrollender Wälzkörper (6), wobei der Außenring (4) und/oder der Innenring (5) mindestens ein Sensorelement (9) zur Erfassung und Überwachung einer Zustandsgröße aufweisen, wobei das mindestens eine Sensorelement (6) einen Kraftmessbolzen (7) mit mindestens einem Dehnungsmessstreifen (8) umfasst, wobei das mindestens eine Sensorelement (9) unmittelbar in einem Kraftflusspfad der Zustandsgröße positioniert ist, wobei die Zustandsgröße zumindest eine Lagervorspannung des Wälzlagers (3) ist.

Description

Wälzlageranordnung für ein Getriebe
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung für ein Getriebe, das insbesondere für eine Windkraftanlage vorgesehen ist, umfassend ein Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring und einer Vielzahl von zwischen Außenring und Innenring abrollender Wälzkörper, wobei der Außenring und/oder der Innenring mindestens ein Sensorelement zur Erfassung und Überwachung einer Zustandsgröße aufweisen. Die Erfindung betrifft ferner eine Windkraftanlage mit der zuvor genannten Wälzlageranordnung, sowie die Verwendung der Wälzlageranordnung in einer Windkraftanlage.
Bei Getrieben von Windkraftanlagen werden zur Zustandsüberwachung von Getriebeelementen Sensoren zur Messung unterschiedlicher Zustandsgrößen, wie beispielsweise Schwingungen, Temperaturen und Drehzahlen verwendet. Die Sensoren sind in der Regel an gut zugänglichen Stellen am Getriebegehäuse angebracht und mit Ka- beln an einer Auswerteeinrichtung angeschlossen, in der die Signale weiterverarbeitet werden.
Aus der DE 10 201 1 087 471 A1 ist ein Bauteil mit einer Materialausnehmung und einem Materialelement bekannt, das zumindest einen Sensor enthält. Das Materialele- ment ist in die Materialausnehmung kraftschlüssig eingepasst und schließt die Materialausnehmung wenigstens einseitig bündig ab. Der Sensor ist dazu vorgesehen, die auf das Bauteil wirkenden Kräfte und insbesondere die Verformungen des Bauteils zu messen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Wälzlageranordnung für ein Getriebe weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung für ein Getriebe einer Windkraftanlage umfasst ein Wälzlager mit einem Außenring, einem Innenring und einer Vielzahl von zwischen Außenring und Innenring abrollender Wälzkörper, wobei der Außenring und/oder der Innenring mindestens ein Sensorelement zur Erfassung und Überwachung einer Zustandsgröße aufweisen, wobei das mindestens eine Sensorelement einen Kraftmessbolzen mit mindestens einem Dehnungsmessstreifen umfasst, wobei das mindestens eine Sensorelement unmittelbar in einem Kraftflusspfad der Zustandsgröße positioniert ist, wobei die Zustandsgröße zumindest eine Lagervorspannung des Wälzlagers ist.
Der Kraftmessbolzen des Sensorelements wird bevorzugt mechanisch gefertigt und vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet. Der metallische Werkstoff weist insbesondere den gleichen Ausdehnungskoeffizient auf wie der Werkstoff des Innenrings und/oder des Außenrings. Mithin ist der metallische Werkstoff vorzugsweise ein Lagerstahl. Ferner ist der Kraftmessbolzen beispielsweise zylinderförmig ausgebildet, wobei auch alternative Geometrien denkbar sind. Der mindestens eine Dehnungsmessstreifen wird beispielsweise auf eine definierte Oberfläche des Kraftmessbolzens geklebt oder mittels einer Beschichtung aufgetragen, wobei der mindestens eine Dehnungsmessstreifen beispielsweise an einer Stirnfläche und/oder einer Seitenfläche des Kraftmessbolzens angeordnet ist. Durch einen an der Seitenfläche des Kraftmessbolzens angeordneten Dehnungsmessstreifen sind beispielsweise temperaturinduzierte Widerstandsänderungen messbar. Ein an der Stirnfläche des Kraftmessbolzens angeordneter Dehnungsmessstreifen kann beispielsweise deh- nungsinduzierte Widerstandsänderungen infolge von Stauchung messen.
Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung kann alternativ auch für eine Hauptlage- rung, insbesondere für eine Hauptlagerung einer Welle vorgesehen werden. Das
Wälzlager ist insbesondere als Kegelrollenlager ausgebildet. Ferner kann das Wälzlager aber auch als Zylinderrollenlager oder anderes Wälzlager ausgebildet sein.
Durch permanentes oder intermittierendes Erfassen der Sensormesswerte der Kraft- messbolzen während des Betriebs können beispielsweise Rückschlüsse auf die aktuell vorliegende Vorspannung der Wälzlageranordnung gezogen werden. Mithin sind die Sensormesswerte der Kraftmessbolzen ein Maß für die Lagervorspannung. Die Lagervorspannung ist mitunter ein Einflussparameter für die Lebensdauer eines Wälzlagers. Beispielsweise kann eine Lebensdauerberechnung während des Betriebes des Lagers unter Einbeziehung der tatsächlich vorherrschenden Lagervorspannung durchgeführt werden und eine ständig aktualisierte Prognose über einen drohenden Lagerschaden erfolgen. Der Begriff Kraftflusspfad beschreibt den Verlauf der in das Lagersystem der Wälzlageranordnung eingebrachten Vorspannkraft, die beispielsweise durch das Anziehen einer Schraube am Lagerring erzeugt wird. Die Vorspannkraft stützt am Gehäuse des Getriebes ab, wobei das mindestens eine Sensorelement an einem der vorgespannten Bauteile, wie beispielsweise dem Innenring, dem Außenring oder einem Anstell- ring radial angeordnet ist, um dehnungsinduzierte Widerstandsänderungen zu detek- tieren. Die Vorspannkraft kann sich ferner an der Umgebungskonstruktion der Wälzlageranordnung, beispielsweise einer Welle oder einem Lagergehäuse abstützen. Alternativ kann das Sensorelement an einem anderen vorgespannten Bauteil der Wälzlageranordnung angeordnet werden.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Sensorelement zumindest teilweise in einer jeweiligen radialen Aussparung des Innenrings und/oder des Außenrings aufgenommen. Die Aussparung ist komplementär zur Geometrie des Kraftmessbolzens ausgebildet, sodass eine kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung zwischen dem in die Aussparung eingebrachten Kraftmessbolzen und der Innenwandung der Aussparung gebildet wird. Alternativ kann der Kraftmessbolzen formschlüssig in die Aussparung eingeklebt werden.
Bevorzugt ist die jeweilige Aussparung an der Innenumfangsfläche des Innenrings ausgebildet. Vorteilhaft ist die vereinfachte Kabelführung des mindestens einen Dehnungsmessstreifens zu einer Signalverarbeitungsvorrichtung oder einem Empfänger zur Übermittlung der gemessenen Daten. Die Übermittlung kann sowohl kabelgebunden als auch kabellos erfolgen. Bei kabelloser Übermittlung kann die Energieversorgung des Dehnungsmessstreifens beispielsweise mittels wieder aufladbarer Batterie oder dem sogenannten Energy Harvesting erfolgen. Beispielsweise wird beim Energy Harvesting Energie aus Schwingungen, Luftströmungen, Rotationsenergie, Temperaturunterschiede oder Licht erzeugt. Alternativ kann die Energieversorgung auch induktiv oder kapazitiv erfolgen. Des Weiteren bevorzugt sind drei Aussparungen mit einem jeweiligen darin aufgenommenen Sensorelement an einer Umfangsfläche des Innenrings und/oder des Außenrings gleichmäßig verteilt ausgebildet. Mit anderen Worten sind die Aussparungen mit einem jeweiligen darin aufgenommenen Sensorelement unter einem Winkel von 120° zueinander am Umfang des Innenrings und/oder des Außenrings gleichmäßig verteilt ausgebildet. Ferner ist es auch denkbar mehr oder weniger Sensorelemente an der Umfangsfläche des Innenrings und/oder des Außenrings gleichmäßig oder ungleichmäßig zu verteilen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine Sensorelement an einem Anstellring angeordnet. Bevorzugt weist der Anstellring eine jeweilige radial ausgebildete Ausnehmung zur zumindest teilweisen Aufnahme des mindestens einen Sensorelements auf. Der Anstellring kommt axial am Wälzlager, insbesondere am Innenring oder am Außenring zur Anlage und kann zur Erzeugung einer Vor- Spannkraft verschraubt werden. Mit dem im Anstellring angeordneten Sensorelement lässt sich beispielsweise die Lagervorspannkraft messen und überwachen.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der mindestens eine Dehnungsmessstreifen durch eine Beschichtung ausgebildet ist. Insbesondere ist der Dehnungsmessstreifen als Dünnschichtsensor ausgebildet, der vorzugsweise durch eine zusätzlich auf den Dehnungsmessstreifen aufgebrachte Schutzschicht vor mechanischen Einwirkungen geschützt wird. Die Beschichtung zur Ausbildung des Dehnungsmessstreifens wird beispielsweise mittels Laser bearbeitet. Bevorzugt weist der Außenring und/oder der Innenring mindestens zwei Sensorelemente zur Temperaturkompensation auf. Die Temperaturkompensation erfolgt direkt auf den Kraftmessbolzen. Beispielsweise kann durch die Anordnung der Dehnungsmessstreifen an der Stirnfläche und der Seitenfläche des Kraftmessbolzens und einer gemeinsamen Verschaltung der Dehnungsmessstreifen in einer Halbbrücke die durch den Temperatureinfluss hervorgerufene Störung ausgeschlossen werden.
Im Folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Zeichnungen, in welcher gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Hierbei zeigt eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines teilweise dargestellten Getriebes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung und Überwachung eines Lagersystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Sensorelements, und Figur 3 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines teilweise dargestellten Getriebes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung und Überwachung eines Lagersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Gemäß Figur 1 umfasst eine erfindungsgemäße Wälzlageranordnung 1 nach einer ersten Ausführungsform für ein Getriebe einer - hier nicht dargestellten - Windkraftanlage ein Wälzlager 3 mit einem Außenring 4, einem Innenring 5 und einer Vielzahl von zwischen Außenring 4 und Innenring 5 abrollender Wälzkörper 6. Der Innenring 5 weist ein Sensorelement 9 zur Erfassung und Überwachung einer Zustandsgröße auf. Das Sensorelement 9 ist unmittelbar in einem Kraftflusspfad der Zustandsgröße positioniert, wobei die Zustandsgröße eine Vorspannkraft des Innenrings 5 ist. Das Sensorelement 9 ist in einer radialen Aussparung 10 des Innenrings 5 aufgenommen, wobei die Aussparung 10 an der Innenumfangsfläche des Innenrings 5 ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend kann ein Sensorelement 9 auch an dem Außenring 4 des Wälz- lagers 3 angeordnet sein, wobei das Sensorelement 9 die Vorspannung des Außenrings 4 erfasst.
Nach Figur 2 umfasst das Sensorelement 9 einen Kraftmessbolzen 7 mit zwei Dehnungsmessstreifen 8. Die Dehnungsmessstreifen 8 sind Dünnschichtsensoren und als Beschichtung auf dem Kraftmessbolzen 7 ausgebildet. Der Kraftmessbolzen 7 ist zylinderförmig ausgebildet, wobei die in Figur 1 dargestellte Aussparung 10 komplementär zum Kraftmessbolzen 7 ausgebildet ist. Einer der beiden Dehnungsmessstreifen 8 ist an einer Stirnfläche 13 des Kraftmessbolzens 7 angeordnet, wobei der andere Dehnungsmessstreifen 8 an einer Umfangsfläche 14 des Kraftmessbolzens 7 angeordnet.
In Figur 3 ist eine zweite Ausführungsform der Wälzlageranordnung 1 dargestellt, wo- bei das Sensorelement 9 an einem Anstellring 1 1 angeordnet ist, und wobei das Sensorelement 9 radial in eine Ausnehmung 12 des Anstellrings 1 1 eingebracht ist. Der Anstellring 1 1 kommt axial an dem Innenring 5 des Wälzlagers 3 zur Anlage und wird mittels einer Schraube 15 axial vorgespannt. Alternativ kann das Sensorelement 9 genutzt werden, um eine Lagervorspannung im Wälzlager 3, insbesondere am Innen- ring 5 und/oder am Außenring 4 zu messen.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel. Weitere Ausführungsbeispiele oder Weiterbildungsmöglichkeiten gehen insbesondere aus den Ansprüchen und der Beschreibung hervor.
Bezuqszeichenliste
Wälzlageranordnung
Getriebe
Wälzlager
Außenring
Innenring
Wälzkörper
Kraftmessbolzen
Dehnungsmessstreifen
Sensorelement
Aussparung
Anstellring
Ausnehmung
Stirnfläche
Umfangsfläche
Schraube

Claims

Patentansprüche
1 . Wälzlageranordnung (1 ) für ein Getriebe (2) einer Windkraftanlage, umfassend ein Wälzlager (3) mit einem Außenring (4), einem Innenring (5) und einer Vielzahl von zwischen Außenring (4) und Innenring (5) abrollender Wälzkörper (6), wobei der Außenring (4) und/oder der Innenring (5) mindestens ein Sensorelement (9) zur Erfassung und Überwachung einer Zustandsgröße aufweisen, wobei das mindestens eine Sensorelement (6) einen Kraftmessbolzen (7) mit mindestens einem Dehnungsmess- streifen (8) umfasst,
wobei das mindestens eine Sensorelement (9) unmittelbar in einem Kraftflusspfad der Zustandsgröße positioniert ist, wobei die Zustandsgröße zumindest eine Lagervorspannung des Wälzlagers (3) ist,
und wobei das mindestens eine Sensorelement (9) zumindest teilweise in einer jeweiligen radialen Aussparung (10) des Innenrings (5) und/oder des Außenrings (4) aufgenommen ist,
oder wobei das mindestens eine Sensorelement (9) an einem Anstellring (1 1 ) angeordnet ist.
2. Wälzlageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Aussparung (10) an der Innenumfangs- fläche des Innenrings (5) ausgebildet ist.
3. Wälzlageranordnung (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass drei Aussparungen (10) mit einem jeweiligen darin aufgenommenen Sensorelement (9) an einer Umfangsfläche des Innenrings (5) und/oder des Außenrings (4) gleichmäßig verteilt ausgebildet sind.
4. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellring (1 1 ) eine jeweilige radial ausgebildete Ausnehmung (12) zur zumindest teilweisen Aufnahme des mindestens einen Sensorelements (9) aufweist.
5. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Dehnungsmessstreifen (8) durch eine Beschichtung ausgebildet ist.
6. Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (4) und/oder der Innenring (5) mindestens zwei Sensorelemente (9) zur Temperaturkompensation aufweist.
7. Windkraftanlage, umfassend eine Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Verwendung der Wälzlageranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Windkraftanlage.
PCT/DE2018/100332 2017-05-30 2018-04-11 Wälzlageranordnung für ein getriebe WO2018219379A1 (de)

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DE102017111745.8A DE102017111745A1 (de) 2017-05-30 2017-05-30 Wälzlageranordnung für ein Getriebe
DE102017111745.8 2017-05-30

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020259741A1 (de) * 2019-06-25 2020-12-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rollenlageranordnung zum bestimmen von belastungen
WO2021026267A1 (en) * 2019-08-06 2021-02-11 Regal Beloit America, Inc. Load sensing bearing with integrated sensor module

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4092281A4 (de) * 2020-01-13 2023-10-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensorvorrichtung und lagerbauteil
DE102020114431A1 (de) * 2020-05-29 2021-03-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Werkzeughalter und Verfahren zur Drehbearbeitung eines Werkstücks

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011085258A1 (de) * 2011-10-26 2013-05-02 Aktiebolaget Skf Lagerring, Lagerringsegment, Lager und Verfahren zur Einstellung einer Vorspannung eines Wälzlagers
DE102011087471A1 (de) 2011-11-30 2013-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bauteil mit Sensor zur Messung seiner Belastung
DE102013221942A1 (de) * 2013-10-29 2015-04-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Messung einer Vorspannkraft und Lageranordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102014204025A1 (de) * 2014-03-05 2015-09-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bauteil mit einem wenigstens einen Sensor aufweisenden Messelement

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5488871A (en) * 1994-02-16 1996-02-06 The Timken Company Bearing adjustment using compressive force sensor
NL1016756C2 (nl) * 2000-11-30 2002-05-31 Skf Eng & Res Centre Bv Meetelement voor het meten van radiale en/of axiale krachten op een lager.
JP2004084739A (ja) * 2002-08-26 2004-03-18 Koyo Seiko Co Ltd 軸受装置およびセンシングシステム
JP2007286002A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Nsk Ltd 軸受装置
JP2008240915A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Jtekt Corp 転がり軸受装置
WO2013152850A1 (de) * 2012-04-13 2013-10-17 Eolotec Gmbh Lageranordnung sowie verfahren zur einstellung der vorspannung einer lageranordnung
DE102012224423A1 (de) * 2012-12-27 2014-07-03 Senvion Se Bauteilanordnung, Montageverfahren und Betriebsverfahren
WO2014154257A1 (en) * 2013-03-27 2014-10-02 Aktiebolaget Skf Bearing device including a clamping ring with embedded sensor
ITTO20130625A1 (it) * 2013-07-23 2015-01-24 Skf Ab Sistema di misura della temperatura di un cuscinetto di rotolamento in una boccola ferroviaria e metodo associato
DE102014204539B4 (de) * 2014-03-12 2016-02-11 Aktiebolaget Skf Verfahren zur Bestimmung der Vorspannung in einem Wälzlager und Wälzlager
CN106525424B (zh) * 2016-10-27 2018-12-21 安徽江淮汽车集团股份有限公司 轴承刚度及起动摩擦力矩的综合测量装置及测量方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011085258A1 (de) * 2011-10-26 2013-05-02 Aktiebolaget Skf Lagerring, Lagerringsegment, Lager und Verfahren zur Einstellung einer Vorspannung eines Wälzlagers
DE102011087471A1 (de) 2011-11-30 2013-06-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bauteil mit Sensor zur Messung seiner Belastung
DE102013221942A1 (de) * 2013-10-29 2015-04-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Messung einer Vorspannkraft und Lageranordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE102014204025A1 (de) * 2014-03-05 2015-09-10 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bauteil mit einem wenigstens einen Sensor aufweisenden Messelement

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020259741A1 (de) * 2019-06-25 2020-12-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Rollenlageranordnung zum bestimmen von belastungen
WO2021026267A1 (en) * 2019-08-06 2021-02-11 Regal Beloit America, Inc. Load sensing bearing with integrated sensor module
US11306775B2 (en) 2019-08-06 2022-04-19 Regal Beloit America, Inc. Load sensing bearing with integrated sensor module
CN114556066A (zh) * 2019-08-06 2022-05-27 雷勃美国公司 具有集成传感器模块的载荷感测轴承
EP4010672A4 (de) * 2019-08-06 2023-10-04 Regal Beloit America, Inc. Lastmessungslager mit integriertem sensormodul

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