DE102017112342A1

DE102017112342A1 - Measuring device for a bearing arrangement, bearing arrangement with the measuring device and method for producing the measuring device

Info

Publication number: DE102017112342A1
Application number: DE102017112342.3A
Authority: DE
Inventors: Horst Brehm; Eduard Beresch; Jens Heim; Martin Stürzenberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-12-20

Abstract

Wälzlager mit einer Kraftmesseinrichtung werden insbesondere bei Lagerungen eingesetzt, deren Lagerkräfte beispielsweise als Indikator für die Auslastung der mit der Lagerung in Verbindung stehenden Bauelemente dienen. Hierzu sind Dehnungsmessstreifen bekannt, die zur Kraftbestimmung aufgeklebt werden.
Hierzu wird eine Messeinrichtung 5 für eine Lageranordnung 1, mit einem Messring 6, wobei der Messring 6 als ein Wälzlagerring ausgebildet ist und eine Laufbahn 6a aufweist, wobei der Messring 6 eine Hauptachse definiert, mit einem Dehnungssensor 7 zur Erfassung einer Verformung des Messrings 6, wobei der Dehnungssensor 7 mit dem Messring 6 verbunden ist, vorgeschlagen, wobei der Dehnungssensor 7 auf der Laufbahn 6a des Messrings 6 angeordnet ist, sodass eine Verformung der Laufbahn 6a detektierbar ist.

Rolling bearings with a force measuring device are used in particular for bearings whose bearing forces are used, for example, as an indicator of the utilization of associated with the storage components. For this purpose, strain gauges are known, which are adhered for determining the force.
For this purpose, a measuring device 5 for a bearing assembly 1, with a measuring ring 6, wherein the measuring ring 6 is formed as a rolling bearing ring and a raceway 6a, wherein the measuring ring 6 defines a major axis, with a strain sensor 7 for detecting a deformation of the measuring ring 6, wherein the strain sensor 7 is connected to the measuring ring 6 is proposed, wherein the strain sensor 7 is arranged on the raceway 6a of the measuring ring 6, so that a deformation of the raceway 6a is detectable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung für eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Lageranordnung mit der Messeinrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Messeinrichtung.The invention relates to a measuring device for a bearing assembly having the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a bearing assembly with the measuring device and a method for producing the measuring device.

Wälzlager mit einer Kraftmesseinrichtung werden insbesondere bei Lagerungen eingesetzt, deren Lagerkräfte beispielsweise als Indikator für die Auslastung der mit der Lagerung in Verbindung stehenden Bauelemente dienen. Hierzu sind Dehnungsmessstreifen bekannt, die zur Kraftbestimmung aufgeklebt werden. Als Kraftmesslager werden Standardwälzlager bezeichnet, die zur Kraftmessung z. B. mit den Dehnungsmessstreifen versehen werden. Diese werden insbesondere auf den Außenring des Wälzlagers in dafür vorgesehene Umlaufnuten geklebt. Die Funktionsweise beruht darauf, dass durch die im Lager abgestützte Kraft in den Lagerringen Verformungen verursacht werden, welche sich auf die Dehnungsmessstreifen übertragen und somit aufgrund einer erzeugten Widerstandsänderungen ausgewertet werden können.Rolling bearings with a force measuring device are used in particular for bearings whose bearing forces are used, for example, as an indicator of the utilization of associated with the storage components. For this purpose, strain gauges are known, which are adhered for determining the force. As a force measuring standard bearings are referred to the force measurement z. B. be provided with the strain gauges. These are glued in particular on the outer ring of the bearing in designated recirculating grooves. The mode of operation is based on the fact that deformations are caused in the bearing rings by the force supported in the bearing, which deformations can be transmitted to the strain gauges and thus can be evaluated on the basis of generated resistance changes.

Beispielsweise werden derartige Kraftmesslager in der Kraftfahrzeugtechnik zur Bestimmung von Lastzuständen in Kraftübertragungsbauteilen eingesetzt. Ferner finden Kraftmesslager zur Bestimmung verschleißabhängiger Kräfte auch in Werkzeugmaschinen Anwendung um somit z.B. eine Aussage auf den Verschleißzustand der Werkzeuge treffen zu können.For example, such force measuring bearings are used in automotive technology for the determination of load conditions in power transmission components. Furthermore, force measuring bearings for the determination of wear-dependent forces are also used in machine tools, for example by to be able to make a statement on the state of wear of the tools.

Die Druckschrift DE 27 46 937 C2 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine Einrichtung zum Messen von Kräften mit Hilfe mindestens einem Wälzlager, dessen Außen- und/oder Innenring mit mindestens zwei an verschiedenen Stellen des Lagers angeordneten Dehnungsmesstreifen versehen ist, die als Aufnehmer für die zu messenden Kräfte dienen und deren Widerstandsänderung einzeln erfasst und durch Verstärker verstärkt werden.The publication DE 27 46 937 C2 , which probably forms the closest prior art, describes a device for measuring forces by means of at least one roller bearing whose outer and / or inner ring is provided with at least two arranged at different locations of the bearing strain gauges, which serve as a pick-up for the measured Serve forces and their resistance change individually detected and amplified by amplifiers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messeinrichtung für eine Lageranordnung vorzuschlagen, welche in großer Stückzahl herstellbar ist und zugleich ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist.The invention has for its object to provide a measuring device for a bearing assembly, which can be produced in large quantities and at the same time has improved performance.

Diese Aufgabe wird durch eine Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Lageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie einem Verfahren zu Herstellung der Messeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.This object is achieved by a measuring device with the features of claim 1, a bearing assembly having the features of claim 6 and a method for producing the measuring device with the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and / or the accompanying figures.

Gegenstand der Erfindung ist eine Messeinrichtung, welche für eine Lageranordnung ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Messeinrichtung dient insbesondere zur Erfassung einer Belastung bzw. einer Kraft, welche auf die Lageranordnung wirkt. Beispielsweise dient die Messeinrichtung zur Messung der Radaufstandskraft eines Fahrzeuges. Beispielsweise kann die Messeinrichtung hierzu in mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden, wobei der über die Messeinrichtung ermittelte Messwert, z.B. als Umkippschutz oder als Eingangsgröße für Traktionsmodelle genutzt werden kann.The invention relates to a measuring device which is designed and / or suitable for a bearing arrangement. The measuring device is used in particular for detecting a load or a force which acts on the bearing assembly. For example, the measuring device is used to measure the wheel contact force of a vehicle. For example, the measuring device can be used for this purpose in mobile machines, wherein the measured value determined via the measuring device, e.g. can be used as anti-tipping or as input for traction models.

Die Messeinrichtung weist einen Messring auf, wobei der Messring als ein Wälzlagerring ausgebildet ist und eine Laufbahn aufweist. Insbesondere ist der Messring als ein äußerer oder ein innerer Wälzlagerring ausgebildet. Besonders bevorzugt ist eine Lauffläche der Laufbahn mechanisch geglättet. Beispielsweise wird die Lauffläche durch Honen und/oder Schleifen und/oder polieren mechanisch geglättet. Der Messring definiert insbesondere mit seiner Rotationsachse und/oder seiner Mittelachse die Hauptachse.The measuring device has a measuring ring, wherein the measuring ring is designed as a rolling bearing ring and has a raceway. In particular, the measuring ring is designed as an outer or an inner rolling bearing ring. Particularly preferably, a running surface of the raceway is mechanically smoothed. For example, the tread is mechanically smoothed by honing and / or grinding and / or polishing. The measuring ring defines in particular with its axis of rotation and / or its central axis the main axis.

Die Messeinrichtung weist einen Dehnungssensor zur Erfassung einer Verformung des Messrings auf. Insbesondere dient der Dehnungssensor zur Ermittlung einer Axialkraft, welche vorzugsweise in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse wirkt. Beispielsweise ist die Axialkraft durch die Radaufstandskraft erzeugt. Prinzipiell kann der Dehnungssensor als ein Dehnungsmesstreifen ausgebildet sein. Bevorzugt jedoch ist der Dehnungssensor als eine Sensorschicht ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Sensorschicht folienlos ausgebildet. In einer anderen Nomenklatur wird ein derartiger Dehnungssensor auch als „Sensotect“-Sensor bezeichnet.The measuring device has a strain sensor for detecting a deformation of the measuring ring. In particular, the strain sensor serves to determine an axial force, which preferably acts in the axial direction with respect to the main axis. For example, the axial force is generated by the Radaufstandskraft. In principle, the strain sensor can be designed as a strain gauge. Preferably, however, the strain sensor is designed as a sensor layer. Particularly preferably, the sensor layer is formed without a foil. In another nomenclature, such a strain sensor is also referred to as a "Sensotect" sensor.

Der Dehnungssensor ist mit dem Messring verbunden. Prinzipiell kann der Dehnungssensor stoffschlüssig, beispielsweise über eine Klebeverbindung, mit dem Messring verbunden sein. Besonders bevorzugt jedoch ist der Dehnungssensor, insbesondere die Sensorschicht, direkt auf den Messring aufgeschichtet. Im Speziellen ist die Sensorschicht als ein Dünnschichtsystem oder ein Dickschichtsystem ausgebildet.The strain sensor is connected to the measuring ring. In principle, the expansion sensor can be materially connected, for example via an adhesive connection, with the measuring ring. However, the strain sensor, in particular the sensor layer, is particularly preferably stacked directly on the measuring ring. Specifically, the sensor layer is formed as a thin film system or a thick film system.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Dehnungssensor auf der Laufbahn des Messrings angeordnet ist, sodass eine Verformung der Laufbahn detektierbar ist. Bevorzugt ist somit die Laufbahn des Messrings als eine Messfläche ausgebildet. Insbesondere dient der Dehnungssensor zur Erfassung einer stauchenden und/oder einer dehnenden Verformung der Laufbahn. Vorzugsweise ist der Dehnungssensor hierzu unmittelbar auf die Lauffläche der Laufbahn aufgetragen. Der Dehnungssensor kann sich in Umlaufrichtung über die gesamte Lauffläche erstrecken. Alternativ kann sich der Dehnungssensor abschnittsweise in Umlaufrichtung erstrecken, sodass mindestens zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als acht voneinander beabstandete Sensorabschnitte gebildet sind. Insbesondere sind die Sensorabschnitte in Umlaufrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet.In the context of the invention it is proposed that the strain sensor is arranged on the raceway of the measuring ring, so that a deformation of the raceway is detectable. The raceway of the measuring ring is thus preferably designed as a measuring surface. In particular, the strain sensor is used to detect a upsetting and / or a stretching deformation of the raceway. For this purpose, the strain sensor is preferably applied directly to the running surface of the raceway. The strain sensor may extend in the circumferential direction over the entire tread. Alternatively, the strain sensor may extend in sections in the circumferential direction, so that at least two, preferably more than four, in particular more than eight spaced apart sensor sections are formed. In particular, the sensor sections are uniformly spaced in the circumferential direction.

Der Messring ist bevorzugt elastisch verformbar. Die Verformung der Laufbahn wird somit unmittelbar auf den Dehnungssensor übertragen und kann aufgrund der im Dehnungssensor erzeugten Widerstandsänderung ausgewertet werden. Hierzu ist der Dehnungssensor beispielsweise signaltechnisch mit einer Auswerteelektronik verbunden.The measuring ring is preferably elastically deformable. The deformation of the track is thus transmitted directly to the strain sensor and can be evaluated due to the resistance change generated in the strain sensor. For this purpose, the strain sensor is, for example, signal-wise connected to an evaluation.

Bevorzugt wird in einem ersten Verfahrensschritt eines Herstellungsverfahrens des Messrings, ein Wälzlagerringrohling ausgewählt, wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Laufbahn des Wälzlagerrohlings mechanisch geglättet wird, sodass der Wälzlagerring gebildet ist. In einem dritten Verfahrensschritt wird der Dehnungssensor auf die Laufbahn, insbesondere auf die Lauffläche, des Messrings aufgebracht, sodass der Messring gebildet ist. Beispielsweise können weitere Verfahrensschritte wie z.B. Härten, Beschichten etc. im Rahmen des Herstellungsverfahrens durchgeführt werden.Preferably, in a first method step of a manufacturing method of the measuring ring, a roller bearing ring blank is selected, wherein in a second method step, the track of the rolling bearing blank is mechanically smoothed, so that the rolling bearing ring is formed. In a third method step, the strain sensor is applied to the raceway, in particular to the running surface of the measuring ring, so that the measuring ring is formed. For example, further process steps such as e.g. Hardening, coating, etc. are carried out in the context of the manufacturing process.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass ein bereits fertig produzierter Lagerring derart abgeändert bzw. modifiziert wird, dass er als Messring genutzt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Lauffläche der Laufbahn bereits eine für den Dehnungssensor nötige Oberflächengüte aufweist. Durch die sehr glatte Oberfläche kann somit das Betriebsverhalten des Dehnungssensors deutlich verbessert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass derartige Wälzlagerringe bereits in hoher Stückzahl und sehr günstig gefertigt werden können. Somit ist der komplette Fertigungsprozess, vom Einkauf des Rohmaterials, über die Rohlingserstellung bis zur Fertigteilprüfung kostentechnisch optimiert.The advantage of the invention is, in particular, that an already finished bearing ring is modified or modified so that it can be used as a measuring ring. This is particularly advantageous since the running surface of the track already has a surface quality necessary for the strain sensor. Due to the very smooth surface thus the operating behavior of the strain sensor can be significantly improved. Another advantage is that such rolling bearing rings can be made in high numbers and very low. Thus, the entire production process, from the purchase of raw material, through the blank production to the precast inspection, is cost-optimized.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Messring mindestens oder genau einen ersten und einen zweiten Anlageabschnitt zur Anlage an mindestens oder genau einem benachbarten Bauteil auf. Insbesondere ist der Messring in einer Grobform als ein Hohlzylinder ausgebildet. Bei einer Ausgestaltung als äußerer Wälzlagerring ist somit die Laufbahn in die Zylindermantelinnenfläche und bei einer Ausgestaltung als innerer Wälzlagerring in die Zylindermantelaußenfläche eingebracht. Besonders bevorzugt weist der Messring genau drei Anlageabschnitte auf, wobei der erste und der zweite Anlageabschnitt durch die beiden gegenüberliegenden Kreisringflächen und ein dritter Anlageabschnitt vorzugsweise durch eine der Laufbahn abgewandten Mantelfläche gebildet ist.In a preferred embodiment of the invention, the measuring ring at least or exactly on a first and a second contact portion for abutment on at least or exactly one adjacent component. In particular, the measuring ring is formed in a coarse form as a hollow cylinder. In one embodiment as an outer rolling bearing ring thus the raceway is introduced into the cylinder jacket inner surface and in one embodiment as an inner rolling bearing ring in the outer cylinder surface. Particularly preferably, the measuring ring has exactly three contact sections, wherein the first and the second contact section is formed by the two opposing annular surfaces and a third contact section preferably by a lateral surface facing away from the raceway.

Der Messring weist mindestens oder genau einen Trennabschnitt zur Bildung eines Freibereichs auf, sodass bei einer Belastung des Messrings eine Verformung der Laufbahn verstärkt wird. Insbesondere ist der Trennabschnitt durch einen Materialabtrag und/oder einen Materialauftrag gebildet. Bei einer Belastung, insbesondere einer Axialbelastung, der Lageranordnung wird vorzugsweise der Messring und somit die Laufbahn elastisch verformt. In einem unbelasteten Zustand des Messrings ist der Freibereich als ein Luftspalt zwischen dem Messring und dem benachbarten Bauteil ausgebildet. In einem belasteten Zustand ist der Messring derart verformt, dass aufgrund der Belastung der Freibereich vergrößert oder verkleinert wird. Bevorzugt erfährt der Messring, insbesondere die Laufbahn, in Folge der Axialkraft eine Stauchung in axialer Richtung in Bezug auf Hauptachse.The measuring ring has at least or exactly one separating section to form a free region, so that deformation of the raceway is enhanced when the measuring ring is loaded. In particular, the separating section is formed by a material removal and / or a material application. At a load, in particular an axial load, the bearing assembly is preferably the measuring ring and thus the track elastically deformed. In an unloaded state of the measuring ring, the free area is formed as an air gap between the measuring ring and the adjacent component. In a loaded state, the measuring ring is deformed in such a way that due to the load the free area is increased or decreased. Preferably, the measuring ring, in particular the track, as a result of the axial force undergoes a compression in the axial direction with respect to the main axis.

Der Trennabschnitt ist mindestens oder genau zwischen dem ersten und dem zweiten Anlageabschnitt angeordnet. Insbesondere erstreckt sich der Trennabschnitt in axialer und/oder radialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse vollständig oder zumindest abschnittsweise über die gesamte Baubreite bzw. Bauhöhe des Messrings. Alternativ oder optional ergänzend kann der Trennabschnitt auch zwischen dem ersten und dem dritten und/oder zwischen dem zweiten und dem dritten Anlageabschnitt angeordnet sein. Alternativ kann der Trennabschnitt auch anstelle von einem der Anlageabschnitte angeordnet sein.The separating section is arranged at least or exactly between the first and the second contact section. In particular, the separating section extends in the axial and / or radial direction with respect to the main axis completely or at least in sections over the entire width or height of the measuring ring. Alternatively or optionally additionally, the separating section can also be arranged between the first and the third and / or between the second and the third contact section. Alternatively, the separating section may also be arranged instead of one of the contact sections.

In einer ersten konstruktiven Realisierung ist der Trennabschnitt als eine in Umlaufrichtung in Bezug auf die Hauptachse verlaufende Trennkontur ausgebildet. Insbesondere wird die Trennkontur in einem weiteren Verfahrensschritt des Herstellungsverfahrens durch den Materialabtrag gebildet. Dabei kann die Trennkontur durch Trennen, beispielsweise Fräsen und/oder Drehen etc., gebildet werden. Insbesondere ist die Trennkontur auf der dem benachbarten Bauteil zugewandten Seite des Messrings angeordnet. Bevorzugt wird durch den dadurch entstehenden Luftspalt der Trennabschnitt gebildet.In a first constructive realization of the separating portion is formed as a running in the direction of rotation with respect to the main axis separating contour. In particular, the separating contour is formed by the material removal in a further method step of the production method. In this case, the separating contour can be formed by separating, for example, milling and / or turning, etc. In particular, the separating contour is arranged on the side of the measuring ring facing the adjacent component. The separating section is preferably formed by the resulting air gap.

Durch den Materialabtrag bzw. die Trennkontur ist der Messring derart geschwächt, sodass insbesondere der Verformungswiderstand des Messrings reduziert ist. Im Speziellen ist die Trennkontur auf einer der Laufbahn gegenüberliegenden radialen Seite angeordnet, wobei insbesondere der Verformungswiderstand in axialer Richtung reduziert ist. Beispielsweise ist die Trennkontur als eine Fase und/oder eine Nut und/oder eine Vertiefung und/oder eine Hohlkehle ausgebildet.The material removal or the separating contour of the measuring ring is so weakened, so that in particular the deformation resistance of the measuring ring is reduced. In particular, the separating contour is arranged on a radial side opposite the raceway, wherein in particular the deformation resistance in the axial direction is reduced. For example, the separating contour is formed as a chamfer and / or a groove and / or a depression and / or a groove.

In einer weiteren alternativen oder optional ergänzenden Umsetzung ist der erste und/oder der zweite Anlageabschnitt als mehrere in Umlaufrichtung in Bezug auf die Hauptachse beabstandete Erhöhungen ausgebildet. Insbesondere wird die Erhöhung in einem weiteren Verfahrensschritt des Herstellungsverfahrens durch den Materialauftrag gebildet. Insbesondere sind die Erhöhungen auf der dem benachbarten Bauteil zugewandten Seite des Messrings angeordnet. Bevorzugt wird durch den dadurch entstehenden Luftspalt ein weiterer Freibereich gebildet. Im Speziellen sind die Erhöhungen in einem radialen Randbereich der Messeinrichtung angeordnet und erstrecken sich vorzugsweise in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptachse. Beispielsweise weist der Messring mehr als zwei, vorzugsweise mehr als vier, im Speziellen mehr als acht derartiger Erhöhungen auf.In a further alternative or optionally supplementary implementation, the first and / or the second abutment portion is formed as a plurality of circumferentially spaced apart in relation to the main axis increases. In particular, the increase in a further method step of the production method is formed by the material application. In particular, the elevations are arranged on the side of the measuring ring facing the adjacent component. Preferably, a further open area is formed by the resulting air gap. In particular, the elevations are arranged in a radial edge region of the measuring device and preferably extend in the axial direction with respect to the main axis. For example, the measuring ring has more than two, preferably more than four, in particular more than eight such elevations.

Die Erhöhungen können beispielsweise durch Umformen oder Auftragschweißen gebildet werden. Durch den Materialauftrag kann der Messring derart strukturiert werden, sodass insbesondere im Bereich der Erhöhung eine punktuelle Krafteinleitung in den Messring erfolgt, welche zu einer Verformung der Laufbahn führt. Beispielsweise weist die Erhöhungen eine kegelförmige oder eine kegelstumpfförmige Kontur auf.The elevations can be formed, for example, by forming or build-up welding. By the application of material, the measuring ring can be structured such that, in particular in the region of the increase, a punctual introduction of force into the measuring ring takes place, which leads to a deformation of the raceway. For example, the elevations have a conical or a frusto-conical contour.

In einer weiteren bevorzugten Konkretisierung ist die Laufbahn als eine Laufrille ausgebildet ist. Insbesondere ist der Wälzlagerring für ein Kugellager, insbesondere ein Rillenkugellager oder ein Schrägkugellager, ausgebildet und/oder geeignet. Besonders bevorzugt weist die Laufbahn eine polierte Oberfläche auf.In a further preferred concretization, the raceway is designed as a raceway groove. In particular, the rolling bearing ring is designed and / or suitable for a ball bearing, in particular a deep groove ball bearing or an angular ball bearing. Particularly preferably, the track has a polished surface.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit der Messeinrichtung wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Die Lageranordnung ist beispielsweise Bestandteil eines Fahrwerks oder einer Werkzeugmaschine. Die Lageranordnung weist eine Welle, als das benachbarte Bauteil, auf. Vorzugsweise ist die Welle als eine Vollwelle ausgebildet. Insbesondere ist die Welle angetrieben, wobei die Welle in einem Betriebszustand um eine Drehachse rotiert. Bevorzugt definiert die Welle mit ihrer Rotationsachse die Drehachse. Die Welle weist eine Wellenschulter auf. Insbesondere wird die Wellenschulter durch einen abgesetzten Bereich der Welle gebildet.Another object of the invention relates to a bearing assembly with the measuring device as this has already been described above. The bearing assembly is for example part of a chassis or a machine tool. The bearing assembly has a shaft, as the adjacent component on. Preferably, the shaft is formed as a solid shaft. In particular, the shaft is driven, wherein the shaft rotates in an operating state about a rotation axis. The shaft preferably defines the axis of rotation with its axis of rotation. The shaft has a shaft shoulder. In particular, the wave shoulder is formed by a stepped portion of the shaft.

Die Lageranordnung weist einen Stützabschnitt auf. Insbesondere ist die Welle relativ zu dem Stützabschnitt bewegbar, wobei der Stützabschnitt stationär verbleibt. Der Stützabschnitt kann beispielsweise als Bestandteil eines Gehäuses ausgebildet sein. Der Stützabschnitt weist eine Stützschulter auf. Insbesondere sind die Wellenschulter und die Stützschulter in radialer Richtung gegengerichtet.The bearing assembly has a support portion. In particular, the shaft is movable relative to the support portion, wherein the support portion remains stationary. The support portion may be formed, for example, as part of a housing. The support section has a support shoulder. In particular, the shaft shoulder and the support shoulder are directed in the radial direction.

Die Lageranordnung weist eine Lagereinrichtung zur Lagerung der Welle, als ein weiteres benachbartes Bauteil, auf. Die Lagereinrichtung dient insbesondere zur axialen und/oder radialen Lagerung der Welle gegenüber dem Stützabschnitt, wobei sich die Welle hierzu radial über die Lagereinrichtung an dem Stützabschnitt abstützt. Die Lagereinrichtung ist beispielsweise als ein Kegelrollenlager oder ein Kugellager oder ein Schrägkugellager oder ein Zylinderrollenlager ausgebildet.The bearing assembly has a bearing device for supporting the shaft, as a further adjacent component on. The bearing device serves in particular for the axial and / or radial mounting of the shaft relative to the support section, the shaft being supported radially on the support section for this purpose via the bearing device. The bearing device is designed for example as a tapered roller bearing or a ball bearing or an angular contact ball bearing or a cylindrical roller bearing.

Der Stützabschnitt, die Lagereinrichtung und die Messeinrichtung sind koaxial zu der Drehachse angeordnet. Insbesondere bilden die Hauptachse und die Drehachse eine gemeinsame Achse. Die Messeinrichtung und die Lagereinrichtung sind in axialer Richtung, in Bezug auf die Drehachse, gesehen zwischen der Wellenschulter und der Stützschulter angeordnet. Vorzugsweise sind die Messeinrichtung und die Lagereinrichtung in axialer Richtung formschlüssig zwischen den beiden Schultern angeordnet, sodass die Axialkraft über die Lagereinrichtung und die Messeinrichtung zwischen der Wellenschulter und dem Stützabschnitt übertragbar und durch die Messeinrichtung erfassbar ist. Somit ist die Welle in axialer Richtung über die Messeinrichtung, insbesondere den Messring, und die Lagereinrichtung an dem Stützabschnitt abgestützt. Bei einer Axialbelastung der Welle verläuft die Axialkraft entlang eines Kraftweges, wobei der Kraftweg insbesondere von der Welle bzw. die Wellenschulter über den Messring und die Lagereinrichtung zu der Stützschulter bzw. den Stützabschnitt.The support section, the bearing device and the measuring device are arranged coaxially with the axis of rotation. In particular, the main axis and the axis of rotation form a common axis. The measuring device and the bearing device are arranged in the axial direction, with respect to the axis of rotation, between the shaft shoulder and the support shoulder. Preferably, the measuring device and the bearing device are arranged in the axial direction positively between the two shoulders, so that the axial force on the bearing device and the measuring device between the shaft shoulder and the support portion is transferable and detectable by the measuring device. Thus, the shaft in the axial direction via the measuring device, in particular the measuring ring, and the bearing device is supported on the support portion. In an axial load of the shaft, the axial force along a force path, wherein the force path in particular from the shaft or the shaft shoulder via the measuring ring and the bearing means to the support shoulder or the support portion.

In einer ersten Ausführung der Erfindung ist der Messring als ein separates Bauteil ausgebildet. Insbesondere sind der Messring und die Lagereinrichtung in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Die Lagereinrichtung liegt vorzugsweise einerseits an einer der beiden Schultern und andererseits an der Messeinrichtung an, wobei die Messeinrichtung an der anderen Schulter anliegt. Prinzipiell kann die Messeinrichtung einerseits an einem Außenring der Lagereinrichtung und andererseits an der Stützschulter anliegen, wobei der Messring als der äußere Wälzlagerring ausgebildet ist. Bevorzugt jedoch liegt die Messeinrichtung einerseits an einem Innenring der Lagereinrichtung und andererseits an der Wellenschulter an, wobei der Messring als der innere Wälzlagerring ausgebildet ist.In a first embodiment of the invention, the measuring ring is formed as a separate component. In particular, the measuring ring and the bearing device are arranged one behind the other in the axial direction. The storage device is preferably located on the one hand on one of the two shoulders and on the other hand on the measuring device, wherein the measuring device rests against the other shoulder. In principle, the measuring device can abut on the one hand on an outer ring of the bearing device and on the other hand on the support shoulder, wherein the measuring ring is formed as the outer roller bearing ring. Preferably, however, the measuring device rests on the one hand on an inner ring of the bearing device and on the other hand on the shaft shoulder, wherein the measuring ring is formed as the inner roller bearing ring.

In einer alternativen Ausführung der Erfindung ist der Messring unmittelbar mit dem Innenring oder dem Außenring der Lagereinrichtung verbunden. Insbesondere sind der Messring und der Außenring einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Lagerstahl geschmiedet, miteinander verbunden. Der Messring bildet einen Bord der Lagereinrichtung. Insbesondere bilden der Innenring oder der Außenring zusammen mit dem Messring ein gemeinsames Bauteil, sodass der Messring vorzugsweise ein Bestandteil der Lagereinrichtung ist. Alternativ kann der Messring auch als das separate Bauteil ausgebildet sein, wobei der Bord in dem Messring integriert ist.In an alternative embodiment of the invention, the measuring ring is directly connected to the inner ring or the outer ring of the bearing device. In particular, the measuring ring and the Outer ring in one piece, for example, forged from a common bearing steel, connected together. The measuring ring forms a shelf of the storage facility. In particular, the inner ring or the outer ring together with the measuring ring form a common component, so that the measuring ring is preferably a component of the bearing device. Alternatively, the measuring ring can also be designed as the separate component, wherein the board is integrated in the measuring ring.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lagereinrichtung als ein Schräglager ausgebildet, wobei bei der Axialbelastung der Lageranordnung eine zu der Axialkraft direkt proportional axiale Bordkraft erzeugt ist. Die Wälzlager des Schräglagers stützen sich, insbesondere bei der Axialbelastung, an dem Bord des Innenrings bzw. des Messrings ab, sodass die Bordkraft an dem Bord des Lagereinrichtung erzeugt ist. Bevorzugt ist das Schräglager als ein Kegelrollenlager ausgebildet.In a further development of the invention, the bearing device is designed as an angular bearing, wherein in the axial load of the bearing assembly to the axial force directly proportional axial on-board force is generated. The rolling bearings of the angular bearing are based, in particular in the axial load, on the board of the inner ring or the measuring ring, so that the on-board force is generated on the board of the bearing device. Preferably, the angular contact bearing is designed as a tapered roller bearing.

Der Messring ist zur Erfassung der axialen Bordkraft ausgebildet. Insbesondere ist die Trennkontur auf einer der Lagereinrichtung zugewandten Seite angeordnet, wobei sich die Trennkontur derart in axialer und/oder in radialer Richtung erstreckt, sodass ausschließlich die axiale Bordkraft die Laufbahn des Messrings verformt. Vorzugsweise ist der Messring hierzu in Umlaufrichtung in Bezug auf die Hauptachse geschlitzt ausgeführt, sodass die umlaufende Trennkontur gebildet ist. Somit ist die Bordkraft isoliert von der Axialkraft ermittelbar. Die Erfassung der Bordkraft hat den Vorteil, dass die Bordkraft einen genaueren Messwert als die reine Axialkraft am Innenring liefert, da die Axialkraft am Innenring mit einer größeren Reibung zwischen dem Innenring und der Welle behaftet ist.The measuring ring is designed to detect the axial on-board force. In particular, the separating contour is arranged on a side facing the bearing device, wherein the separating contour extends in the axial and / or in the radial direction, so that only the axial on-board force deforms the raceway of the measuring ring. For this purpose, the measuring ring is preferably slotted in the direction of rotation with respect to the main axis, so that the peripheral separating contour is formed. Thus, the on-board force can be determined in isolation from the axial force. The detection of the on-board force has the advantage that the on-board force provides a more accurate reading than the pure axial force on the inner ring, since the axial force on the inner ring with a greater friction between the inner ring and the shaft is afflicted.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Messeinrichtung wie diese bereits zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Insbesondere umfasst das Verfahren mindestens die Verfahrensschritte, Material des Messrings abtragen zur Erzeugung der Trennkontur und/oder Material auf Messring auftragen zur Erzeugung der Erhöhung sowie Aufbringen des Dehnungssensors auf die Laufbahn. Insbesondere dient das Verfahren zur Herstellung eines sensorisierten Wälzlagerrings, als der Messring.Another object of the invention is a method for producing the measuring device as it has already been described above or according to one of the preceding claims. In particular, the method comprises at least the method steps, ablate the material of the measuring ring for generating the separating contour and / or apply material to measuring ring for generating the increase and applying the strain sensor to the track. In particular, the method for producing a sensorized rolling bearing ring, as the measuring ring.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 in einer schematischen Darstellung eine Lageranordnung mit einer Messeinrichtung als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 bis 9 in gleicher Darstellung wie 1 die Lageranordnung mit alternativen Ausführungsformen der Messeinrichtung.

Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the invention. Showing:

1 in a schematic representation of a bearing assembly with a measuring device as a first embodiment of the invention;
2 to 9 in the same representation as 1 the bearing assembly with alternative embodiments of the measuring device.

Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding or identical parts are each provided with the same reference numerals in the figures.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Lageranordnung 1, welche beispielsweise für eine Werkzeugmaschine oder ein Fahrwerk einer Arbeitsmaschine ausgebildet ist. Die Lageranordnung 1 weist eine Welle 2, eine Lagereinrichtung 3, einen Stützabschnitt 4 sowie eine Messeinrichtung 5 auf. 1 shows a schematic representation of a bearing assembly 1 , which is designed for example for a machine tool or a chassis of a work machine. The bearing arrangement 1 has a wave 2 , a storage facility 3 , a support section 4 as well as a measuring device 5 on.

Die Welle 2 ist über die Lagereinrichtung 3 relativ zu dem Stützabschnitt 4 drehbar gelagert. Beispielsweise rotiert die Welle 2 in einem Betrieb um eine Drehachse D, wobei der Stützabschnitt 4 stationär zu der Welle 2 verbleibt. Beispielsweise ist der Stützabschnitt 4 Bestandteil eines Gehäuses oder als Gehäuse ausgebildet, wobei der Stützabschnitt 4 in einer Grobform als ein Hohlzylinder ausgebildet sein kann. Die Welle 2 ist zumindest abschnittsweise in dem Stützabschnitt 4 aufgenommen bzw. durch den Stützabschnitt 4 umschlossen.The wave 2 is about the storage facility 3 relative to the support section 4 rotatably mounted. For example, the shaft rotates 2 in an operation about a rotation axis D, wherein the support portion 4 stationary to the shaft 2 remains. For example, the support section 4 Part of a housing or formed as a housing, wherein the support portion 4 may be formed in a coarse form as a hollow cylinder. The wave 2 is at least partially in the support section 4 taken up or through the support section 4 enclosed.

Die Welle 2 ist als eine Vollwelle ausgebildet, wobei sich die Lagereinrichtung 3 einerseits in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse D an einem Außenumfang der Welle 2 und andererseits an einem Innenumfang des Stützabschnitts 4 abstützt. Beispielsweise sind die Lagereinrichtung 3, der Stützabschnitt 4 sowie die Messeinrichtung 5 koaxial und/oder konzentrisch zu der Drehachse D angeordnet.The wave 2 is formed as a solid shaft, wherein the bearing device 3 on the one hand in the radial direction with respect to the axis of rotation D on an outer circumference of the shaft 2 and on the other hand on an inner periphery of the support portion 4 supported. For example, the storage facility 3 , the support section 4 as well as the measuring device 5 arranged coaxially and / or concentrically with the axis of rotation D.

Die Welle 2 weist eine Wellenschulter 2a und der Stützabschnitt 4 eine Stützschulter 4a auf. Die Wellenschulter 2a erstreckt sich dabei radial in Richtung des Stützabschnitts 4 und die Stützschulter 4a radial in Richtung der Welle 2. Die Lagereinrichtung 3 und die Messeinrichtung 5 sind in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse D gesehen hintereinander zwischen den beiden Schultern 2a, 4a, formschlüssig aufgenommen.The wave 2 has a wave shoulder 2a and the support section 4 a support shoulder 4a on. The wave shoulder 2a extends radially in the direction of the support portion 4 and the supporting shoulder 4a radially in the direction of the shaft 2 , The storage facility 3 and the measuring device 5 are seen in the axial direction with respect to the axis of rotation D one behind the other between the two shoulders 2a . 4a , positively received.

Die Messeinrichtung 5 weist einen Messring 6 und einen Dehnungssensor 7 auf. Der Messring 6 ist als ein innerer Wälzlagerring ausgebildet, welcher für ein Kugellager ausgebildet und/oder geeignet ist. Dabei weist der Messring 6 eine Laufbahn 6a auf, welche als eine Laufrille mit einer halbrunden Kontur ausgebildet ist. Die Laufbahn 6a weist bevorzugt eine polierte Lauffläche auf, wobei die Lauffläche eine höhere Oberflächengüte als die restliche Oberfläche des Messrings 6 aufweist. Der Dehnungssensor 7 ist beispielsweise als eine folienlose Sensorschicht ausgebildet, welche auf die Laufläche der Laufbahn 6a aufgeschichtet ist. Beispielsweise ist der Dehnungssensor 7 in Umlaufrichtung in Bezug auf die Drehachse D vollständig auf die Lauffläche der Laufbahn 6a aufgetragen.The measuring device 5 has a measuring ring 6 and a strain sensor 7 on. The measuring ring 6 is formed as an inner rolling bearing ring, which is designed and / or suitable for a ball bearing. The measuring ring points 6 a career 6a on, which is designed as a track groove with a semicircular contour. The career 6a preferably has a polished tread, wherein the tread has a higher surface quality than the remaining surface of the measuring ring 6 having. The strain sensor 7 is For example, formed as a foilless sensor layer, which on the running surface of the raceway 6a is piled up. For example, the strain sensor 7 in the direction of rotation with respect to the axis of rotation D completely on the tread of the raceway 6a applied.

Ferner weist der Messring 6 einen ersten, zweiten und dritten Anlageabschnitt 6b, c, d auf. Der erste und der zweite Anlageabschnitt 6b, c ist jeweils durch eine kreisringförmige Seitenfläche des Messrings 6 gebildet, welche sich jeweils in einer Radialeben in Bezug auf die Drehachse D erstrecken. Der dritte Anlageabschnitt 6d ist durch die innere Mantelfläche des Messrings 2 gebildet.Furthermore, the measuring ring 6 a first, second and third abutment section 6b , c, d on. The first and the second plant section 6b , c is in each case by an annular side surface of the measuring ring 6 formed, each extending in a radial plane with respect to the axis of rotation D. The third investment section 6d is through the inner surface of the measuring ring 2 educated.

Die Lagereinrichtung 3 ist als ein Kegelrollenlager ausgebildet, wobei die Lagereinrichtung 3 mehrere zwischen einem Außenring 8 und einem Innenring 9 abwälzende Wälzkörper 10, insbesondere Kegelrollen, aufweist. Der Innenring 9 weist auf einer dem Messring 6 zugewandten Seite einen Bord 9a auf, wobei die Wälzkörper 10 an dem Bord 9a anlaufen. Der Außenring 8 liegt an dem Stützabschnitt 4 und insbesondere in axialer Richtung an der Stützschulter 4a an. Der Innenring 9 liegt an der Welle 2 an und stützt sich insbesondere in axialer Richtung über den Messring 6 an der Wellenschulter 2a ab. Der Messring 6 liegt dabei in axialer Richtung in Bezug auf die Drehachse D einerseits mit dem ersten Anlageabschnitt 6b an der Wellenschulter 2a und andererseits mit dem zweiten Anlageabschnitt 6c an dem Innenring 9 an. In radialer Richtung liegt der Messring 6 mit dem dritten Anlageabschnitt 6d an dem Außenumfang der Welle 2 an.The storage facility 3 is designed as a tapered roller bearing, wherein the bearing device 3 several between an outer ring 8th and an inner ring 9 rolling rolling elements 10 , in particular tapered rollers. The inner ring 9 points to a measuring ring 6 facing side a board 9a on, with the rolling elements 10 on the board 9a start. The outer ring 8th lies on the support section 4 and in particular in the axial direction on the support shoulder 4a at. The inner ring 9 lies on the wave 2 and supports in particular in the axial direction over the measuring ring 6 at the wave shoulder 2a from. The measuring ring 6 lies in the axial direction with respect to the axis of rotation D on the one hand with the first contact section 6b at the wave shoulder 2a and on the other hand with the second abutment section 6c on the inner ring 9 at. In the radial direction is the measuring ring 6 with the third plant section 6d on the outer circumference of the shaft 2 at.

Bei einer Axialbelastung der Lageranordnung 1 wirkt eine Axialkraft F1 auf die Wellenschulter 2a, wobei die Axialkraft F1 in Richtung der Stützschulter 4a wirkt. Beispielsweise ist die Axialbelastung durch die Radaufstandskraft erzeugt. Die Axialkraft F1 verläuft dabei entlang eines Kraftweges, welcher von der Welle 2 über den Messring 6 auf Lagereinrichtung 3 und somit auf den Stützabschnitt 4 verläuft. At an axial load of the bearing assembly 1 An axial force F1 acts on the shaft shoulder 2a , wherein the axial force F1 in the direction of the support shoulder 4a acts. For example, the axial load is generated by the wheel contact force. The axial force F1 runs along a force path, which of the shaft 2 over the measuring ring 6 on storage facility 3 and thus on the support section 4 runs.

Durch die Axialbelastung wird der Messring 6 mit der Axialkraft F1 beaufschlagt, wodurch sich der Messring 6 verformt. Dadurch erfährt die Laufbahn 6a eine Stauchung, welche durch den Dehnungssensor 7 detektiert wird. Bereits bei kleinsten Verformungen der Laufbahn 6a ändert sich der ein Widerstand des Dehnungssensors 7, sodass beispielsweise ein Sensorsignal an eine Auswerteelektronik übermittelt wird.Due to the axial load, the measuring ring 6 subjected to the axial force F1, causing the measuring ring 6 deformed. As a result, learns the career 6a a compression caused by the strain sensor 7 is detected. Even with the smallest deformations of the raceway 6a the resistance of the strain sensor changes 7 , so that, for example, a sensor signal is transmitted to an evaluation.

Die 2 bis 8 zeigen die Lageranordnung 1 aus 1, mit alternativen Ausführungsformen der Messeinrichtung 5. Der Messring 6 weist hierzu in allen Ausführungsformen einen Trennabschnitt 6e zur Bildung eines Freibereichs zwischen dem Messring 6 und der Welle 2 und/oder der Lagereinrichtung 3 auf. Der Trennabschnitt 6e ist dabei als eine umlaufende Trennkontur ausgebildet, wobei die Trennkontur einen Materialabtrag gebildet wird. Aufgrund des Trennabschnitts 6e ist der Messring 6 im Bereich des Trennabschnitts 6e geschwächt, sodass der Verformungswiderstand des Messrings 6 reduziert ist und die Verformung der Laufbahn 6a verstärkt ist.The 2 to 8th show the bearing arrangement 1 out 1 , with alternative embodiments of the measuring device 5 , The measuring ring 6 has for this purpose in all embodiments a separating section 6e to form a free space between the measuring ring 6 and the wave 2 and / or the storage facility 3 on. The separation section 6e is designed as a circumferential separating contour, wherein the separating contour is formed a material removal. Due to the separation section 6e is the measuring ring 6 in the area of the separating section 6e weakened, so that the deformation resistance of the measuring ring 6 is reduced and the deformation of the raceway 6a is reinforced.

2 zeigt eine erste Ausführungsvariante des Messrings 6, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Messring 6 zur Bildung des Trennabschnitts 6e schräg angefast ist. Der Trennabschnitt 6e erstreckt sich dabei, zwischen dem zweiten und dem dritten Anlageabschnitt 6b, d. Beispielsweis ist der Trennabschnitt 6e mittels eines Fasenfräsers erzeugt. 2 shows a first embodiment of the measuring ring 6 , In the embodiment shown, the measuring ring 6 for forming the separation section 6e is chamfered at an angle. The separation section 6e extends between the second and the third contact section 6b , d. For example, the separation section 6e generated by a bevel cutter.

3 zeigt eine zweite Ausführungsvariante des Messrings 6, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Messring 6 zur Bildung des Trennabschnitts 6e innen frei gedreht ist. Der Trennabschnitt 6e erstreckt sich in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Anlageschnitt 6b, c über die gesamte axiale Baubreite des Messrings 6. Somit ist der Messring 6 in radialer Richtung von der Welle 2 beabstandet, wobei der dritte Anlageabschnitt 6d entfernt ist. In radialer Richtung erstreckt sich der Trennabschnitt 6e insbesondere in einem Randbereich des Messrings 6 so weit, dass der zweite Anlageabschnitt 6c ausschließlich im Bereich des Bords 9e anliegt. 3 shows a second embodiment of the measuring ring 6 , In the embodiment shown, the measuring ring 6 for forming the separation section 6e inside is turned freely. The separation section 6e extends in the axial direction between the first and the second plant section 6b , c over the entire axial width of the measuring ring 6 , Thus, the measuring ring 6 in the radial direction of the shaft 2 spaced, wherein the third abutment section 6d is removed. In the radial direction, the separating section extends 6e in particular in an edge region of the measuring ring 6 so far that the second plant section 6c exclusively in the area of the board 9e is applied.

4 zeigt eine dritte Ausführungsvariante des Messrings 6, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Messring 6 zur Bildung des Trennabschnitts 6e innen rund frei gedreht ist. Der Trennabschnitt 6e erstreckt sich in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Anlageabschnitt 6b, c, sodass jeweils in einem axialen Randbereich ein schmaler Steg gebildet ist. Somit weist der Messring 6 in einem Längsschnitt entlang der Drehachse D eine klammerartige Form auf, wobei sich der Messring 6 beidseitig in einem Randbereich über den dritten Anlageabschnitt 6d radial an der Welle 2 abstützt. 4 shows a third embodiment of the measuring ring 6 , In the embodiment shown, the measuring ring 6 for forming the separation section 6e inside is turned around freely. The separation section 6e extends in the axial direction between the first and the second contact portion 6b , c, so that in each case in an axial edge region, a narrow web is formed. Thus, the measuring ring 6 in a longitudinal section along the axis of rotation D a clamp-like shape, with the measuring ring 6 on both sides in an edge region over the third contact section 6d radially on the shaft 2 supported.

5 zeigt eine vierte Ausführungsform des Messrings 6, wobei der Messring in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein innerer Wälzlagerring eines Schrägkugellagers ausgebildet ist. Die Laufbahn 6a ist axial in Richtung des Innenrings 9 durch einen weiteren Bord begrenzt und liegt mit diesem an dem Innenring 9 insbesondere mit dem zweiten Anlageabschnitt 6c im Bereich des Bords 9a an. 5 shows a fourth embodiment of the measuring ring 6 , Wherein the measuring ring is formed in the embodiment shown as an inner rolling bearing ring of an angular contact ball bearing. The career 6a is axially in the direction of the inner ring 9 bounded by another board and lies with this on the inner ring 9 in particular with the second contact section 6c in the area of the board 9a at.

Zur Bildung des Trennabschnitts 6e ist der Messring 6 beispielsweise durch einen vertikalen Abplattfräser erzeugt, wodurch eine in axialer Richtung geschwungene Kontur gebildet ist. In einer Grobform betrachtet ergibt sich somit ein von dem dritten Anlageabschnitt 6d in Richtung des Innenrings 9 divergierend verlaufender Freibereich, wobei der Messring 6 lediglich randseitig im Bereich der Wellenschulter 2a mit dem dritten Anlageabschnitt 6d an der Welle 2 anliegt. Der zweite Anlageabschnitt 6c liegt zumindest im Bereich des Bords 9e in axialer Richtung an dem Innenring 9 an.To form the separation section 6e is the measuring ring 6 for example, generated by a vertical flattening cutter, whereby a curved contour in the axial direction is formed. When viewed in a rough form, this results in one of the third contact section 6d in the direction of the inner ring 9 divergent free space, wherein the measuring ring 6 only at the edge in the area of the shaft shoulder 2a with the third plant section 6d on the shaft 2 is applied. The second plant section 6c lies at least in the area of the board 9e in the axial direction on the inner ring 9 at.

6 zeigt eine fünfte Ausführungsvariante des Messrings 6, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Messring 6 zur Bildung des Trennabschnitts 6e eine konkave Umfangsnut aufweist. Der Trennabschnitt 6e erstreckt sich in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Anlageabschnitt 6b, c, sodass jeweils in dem axialen Randbereich des Messrings 6 ein schmaler Steg gebildet ist, wobei sich der Messring 6 beidseitig in dem Randbereich über den dritten Anlageabschnitt 6d radial an der Welle 2 abstützt. 6 shows a fifth embodiment of the measuring ring 6 , In the embodiment shown, the measuring ring 6 for forming the separation section 6e has a concave circumferential groove. The separation section 6e extends in the axial direction between the first and the second contact portion 6b , c, so that in each case in the axial edge region of the measuring ring 6 a narrow bridge is formed, with the measuring ring 6 on both sides in the edge region over the third contact section 6d radially on the shaft 2 supported.

In der gezeigten Ausführungsform ist der Bord 9a in dem Messring 6 integriert. Beispielsweise können der Messring 6 und der Innenring 9 als eine gemeinsame Baueinheit ausgebildet sein, wobei der Messring 6 und der Innenring 9 als zwei separate Bauteile ausgebildet sind. Zur Bildung der Lagereinrichtung 3 liegt der Messring 6 hierzu formschlüssig in axialer Richtung an dem Innenring 9 an, sodass der Wälzkörper 10 axial an dem Bord 9a des Messrings 6 anläuft.In the embodiment shown, the board 9a in the measuring ring 6 integrated. For example, the measuring ring 6 and the inner ring 9 be formed as a common structural unit, wherein the measuring ring 6 and the inner ring 9 are formed as two separate components. To form the storage facility 3 lies the measuring ring 6 this positive fit in the axial direction of the inner ring 9 on, so that the rolling element 10 axially on the board 9a of the measuring ring 6 starts.

7 zeigt eine fünfte Ausführungsvariante des Messrings 6, wobei in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Messring 6 zur Bildung des Trennabschnitts 6e in Umlaufrichtung Bereich des Bords 9a geschlitzt ist. Durch die auf die Lagereinrichtung 3 wirkende Axialbelastung stützt sich der Wälzkörper 10 an dem Bord 9a ab, wobei eine auf das Bord 9a wirkende Bordkraft F2 erzeugt ist. Die Bordkraft F2 ist dabei direkt proportional zu der Axialkraft F1. Die Messeinrichtung 5 ist zur Erfassung dieser Bordkraft F2 ausgebildet, wobei der Trennabschnitt 6e den zweiten Anlageabschnitt 6c in radialer Richtung derart unterteilt, sodass die Bordkraft F2 isoliert von der Axialkraft F1 auf den Messring 6 übertragbar ist. Dabei wirkt ausschließlich oder zumindest überwiegend die Bordkraft F2 auf die Laufbahn 6a, sodass eine durch die Bordkraft F2 erzeugt Verformung durch den Dehnungssensor 7 detektiert und die Bordkraft F2 ermittelt wird. Die ermittelte Bordkraft F2 ist genauer als die reine Axialkraft F1 am Innenring 9, da die Axialkraft F2 am Innenring 9 mit einer größeren Reibung zwischen Innenring 9 und Welle 2 behaftet ist. 7 shows a fifth embodiment of the measuring ring 6 , In the embodiment shown, the measuring ring 6 for forming the separation section 6e in the circumferential direction area of the board 9a slotted. Through the on the storage facility 3 acting axial load is supported by the rolling elements 10 on the board 9a off, with one on the board 9a acting on-board force F2 is generated. The on-board force F2 is directly proportional to the axial force F1 , The measuring device 5 is to capture this on-board force F2 formed, wherein the separating portion 6e the second plant section 6c divided in the radial direction so that the on-board force F2 isolated from the axial force F1 on the measuring ring 6 is transferable. The on-board power acts exclusively or at least predominantly F2 on the career path 6a so that one by the on-board force F2 generates deformation by the strain sensor 7 detected and the on-board force F2 is determined. The determined on-board force F2 is more accurate than the pure axial force F1 on the inner ring 9 because the axial force F2 on the inner ring 9 with a greater friction between inner ring 9 and wave 2 is afflicted.

8 zeigt in ähnlicher Weise wie 7 die Erfassung der Bordkraft F2, wobei der Bord 9a wie bereits in 6 beschrieben in dem Messring 6 integriert ist. Der Trennabschnitt 6e unterteilt dabei den zweiten Anlageabschnitt 6c derart, sodass die Bordkraft F2 direkt über den Bord 9a auf die Laufbahn 6a wirkt und diese verformt. 8th shows in a similar way as 7 the recording of the on-board force F2 , where the board 9a as already in 6 described in the measuring ring 6 is integrated. The separation section 6e divided thereby the second investment section 6c such that the on-board force F2 directly over the board 9a on the career path 6a acts and this deformed.

9 zeigt ein weitere mögliche Ausführungsform die Lageranordnung 1 mit der Messeinrichtung 5. Der Messring 6 weist zur Bildung des Trennabschnitts 6e mehrere in Umlaufrichtung in Bezug auf die Drehachse D angeordnete Erhöhungen 11 auf. Beispielsweise weist der Messring 6 in drei Erhöhungen 11 auf, welche gelichmäßig voneinander in Umlaufrichtung an der dem Innenring 9 zugwandten Seite des Messrings 6 angeordnet sind. Der Messring 6 liegt somit ausschließlich mit den Erhöhungen 11 an dem Innenring 9 an, sodass der zweite Anlageabschnitt 6c durch die Erhöhungen 11 gebildet ist. Aufgrund der Erhöhungen 11 ist zwischen dem Messring 6 und dem Innenring 9 der Freibereich bzw. ein Luftspalt, als der Trennabschnitt 6e, gebildet. Bei der Axialbelastung der Lageranordnung 1 erfolgt im Bereich der Erhöhung 11 eine punktuelle Krafteinleitung durch die Axialkraft F1 in den Messring 6, sodass die Laufbahn 7 verformt wird. Die Erhöhungen 11 sind beispielsweise durch einen Materialauftrag gebildet. 9 shows another possible embodiment, the bearing assembly 1 with the measuring device 5 , The measuring ring 6 indicates the formation of the separation section 6e several in the direction of rotation with respect to the axis of rotation D arranged elevations 11 on. For example, the measuring ring 6 in three increments 11 on which gelichmäßig each other in the direction of rotation of the inner ring 9 zugwandten side of the measuring ring 6 are arranged. The measuring ring 6 thus lies exclusively with the increases 11 on the inner ring 9 so that the second plant section 6c through the elevations 11 is formed. Because of the increases 11 is between the measuring ring 6 and the inner ring 9 the clearance or an air gap, as the separation section 6e , educated. In the axial load of the bearing assembly 1 takes place in the area of increase 11 a selective application of force by the axial force F1 in the measuring ring 6 so the career 7 is deformed. The raises 11 are formed for example by a material order.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lageranordnungbearing arrangement
22: Wellewave
2a2a: Wellenschultershaft shoulder
33: LagereinrichtungStorage facility
44: SützabschnittSützabschnitt
4a4a: Stützschultersupporting shoulder
55: Messeinrichtungmeasuring device
66: MessringMessring
6a6a: Laufbahncareer
6b6b: erster Anlageabschnittfirst investment section
6c6c: zweiter Anlageabschnittsecond plant section
6d6d: dritter Anlageabschnittthird investment section
6e6e: Trennabschnittseparating section
77: Dehnungssensorstrain sensor
88th: Außenringouter ring
99: Innenringinner ring
9a9a: Bordshelf
1010: Wälzkörperrolling elements
1111: Erhöhungincrease

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 2746937 C2 [0004]DE 2746937 C2 [0004]

Claims

Messeinrichtung (5) für eine Lageranordnung (1), mit einem Messring (6), wobei der Messring (6) als ein Wälzlagerring ausgebildet ist und eine Laufbahn (6a) aufweist, wobei der Messring (6) eine Hauptachse definiert, mit einem Dehnungssensor (7) zur Erfassung einer Verformung des Messrings (6), wobei der Dehnungssensor (7) mit dem Messring (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dehnungssensor (7) auf der Laufbahn (6a) des Messrings (6) angeordnet ist, sodass eine Verformung der Laufbahn (6a) detektierbar ist.Measuring device (5) for a bearing arrangement (1), with a measuring ring (6), wherein the measuring ring (6) is formed as a rolling bearing ring and a raceway (6a), wherein the measuring ring (6) defines a major axis, with a strain sensor (7) for detecting a deformation of the measuring ring (6), wherein the strain sensor (7) with the measuring ring (6) is connected, characterized in that the strain sensor (7) on the track (6a) of the measuring ring (6) is arranged , so that a deformation of the raceway (6a) is detectable.

Messeinrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) mindestens einen ersten und einen zweiten Anlageabschnitt (6b, c) zur Anlage an mindestens einem benachbarten Bauteil aufweist, wobei der Messring (6) einen Trennabschnitt (6e) zur Bildung eines Freibereichs aufweist, wobei der Trennabschnitt (6e) zwischen dem ersten und dem zweiten Anlageabschnitt (6b, c) angeordnet ist, sodass bei einer Belastung des Messrings (6) der Verformungswiderstand reduziert ist.Measuring device (5) according to Claim 1 , characterized in that the measuring ring (6) at least a first and a second abutment portion (6b, c) for abutment with at least one adjacent component, wherein the measuring ring (6) has a separating portion (6e) for forming a free area, wherein the Separating portion (6 e) between the first and the second abutment portion (6 b, c) is arranged, so that upon a load of the measuring ring (6), the deformation resistance is reduced.

Messeinrichtung (5) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennabschnitt (6e) als eine in Umlaufrichtung in Bezug auf die Hauptachse verlaufende Trennkontur ausgebildet ist.Measuring device (5) according to Claim 2 , characterized in that the separating portion (6e) is formed as a running in the circumferential direction with respect to the main axis separating contour.

Messeinrichtung (5) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Anlageabschnitt (6b, c) als mehrere in Umlaufrichtung in Bezug auf die Hauptachse beabstandete Erhöhungen (11) ausgebildet sind.Measuring device (5) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the first and / or the second abutment portion (6b, c) as a plurality of circumferentially spaced in relation to the main axis elevations (11) are formed.

Messeinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbahn (6a) als eine Laufrille ausgebildet ist.Measuring device (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the raceway (6a) is formed as a raceway groove.

Lageranordnung (1) mit der Messeinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Welle (2), wobei die Welle (2) eine Wellenschulter (2a) aufweist, und wobei die Welle (2) eine Drehachse (D) definiert, einen Stützabschnitt (4), wobei der Stützabschnitt (4) eine Stützschulter (4a) aufweist, und eine Lagereinrichtung (3) zur Lagerung der Welle (2), wobei sich die Welle (2) radial über die Lagereinrichtung (3) an dem Stützabschnitt (4) abstützt, wobei der Stützabschnitt (4), die Lagereinrichtung (3) und die Messeinrichtung (5) koaxial zu der Drehachse (D) angeordnet sind, und wobei die Messeinrichtung (5) und die Lagereinrichtung (3) in axialer Richtung gesehen zwischen der Wellenschulter (2a) und der Stützschulter (4a) angeordnet sind, sodass eine Axialkraft (F1) über die Lagereinrichtung (3) und die Messeinrichtung (5) zwischen der Welle (2) und dem Stützabschnitt (4) übertragbar und durch die Messeinrichtung (5) erfassbar ist.Bearing arrangement (1) with the measuring device (5) according to one of the preceding claims, characterized by a shaft (2), wherein the shaft (2) has a shaft shoulder (2a), and wherein the shaft (2) defines an axis of rotation (D) a support portion (4), the support portion (4) having a support shoulder (4a), and bearing means (3) for supporting the shaft (2), the shaft (2) extending radially beyond the support means (3) on the shaft Supporting portion (4) is supported, wherein the support portion (4), the bearing device (3) and the measuring device (5) are arranged coaxially to the rotation axis (D), and wherein the measuring device (5) and the bearing device (3) in the axial direction seen between the shaft shoulder (2a) and the support shoulder (4a) are arranged so that an axial force (F1) via the bearing device (3) and the measuring device (5) between the shaft (2) and the support portion (4) transferable and by the Measuring device (5) can be detected.

Lageranordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messring (6) als ein separates Bauteil ausgebildet ist, wobei der Messring (6) einerseits an der Lagereinrichtung (3) und andererseits an einer der beiden Schultern anliegt.Bearing arrangement (1) according to Claim 6 , characterized in that the measuring ring (6) is formed as a separate component, wherein the measuring ring (6) rests on the one hand on the bearing device (3) and on the other hand on one of the two shoulders.

Lageranordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (3) einen Innenring (9) und einen Außenring (8) aufweist, wobei der Messring (6) unmittelbar mit dem Innenring (9) oder dem Außenring (8) verbunden ist, und wobei der Messring (6) zugleich einen Bord (9a) der Lagereinrichtung (3) bildet.Bearing arrangement (1) according to Claim 6 or 7 , characterized in that the bearing device (3) has an inner ring (9) and an outer ring (8), wherein the measuring ring (6) is directly connected to the inner ring (9) or the outer ring (8), and wherein the measuring ring ( 6) at the same time forms a shelf (9a) of the bearing device (3).

Lageranordnung (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (3) als ein Schräglager ausgebildet ist, wobei bei einer Axialbelastung eine zu der Axialkraft (F1) direkt proportional axiale Bordkraft (F2) erzeugt ist, und wobei der Messring (6) zur Erfassung der axialen Bordkraft (F2) ausgebildet ist.Bearing arrangement (1) according to one or more of Claims 5 to 7 , characterized in that the bearing device (3) is formed as an angular bearing, wherein at an axial load to the axial force (F1) directly proportional axial on-board force (F2) is generated, and wherein the measuring ring (6) for detecting the axial on-board force ( F2) is formed.

Verfahren zur Herstellung des Messrings (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: - Auswahl eines geeigneten Wälzlagerringrohlings; - mechanisches Glätten der Lauffläche der Laufbahn (6a); - Aufbringen des Dehnungssensors (7) auf die Laufbahn (6a), sodass der Messring (6) gebildet wird.Method for producing the measuring ring (6) according to one of the preceding claims, comprising the steps: - Selection of a suitable rolling bearing race blank; - mechanical smoothing of the tread of the raceway (6a); - Applying the strain sensor (7) on the raceway (6a), so that the measuring ring (6) is formed.