DE4218949A1 - Radial or axial bearing with force measurement - connects bearing ring directly, or roller bearing indirectly via intermediate member, with force measuring film sensor. - Google Patents

Radial or axial bearing with force measurement - connects bearing ring directly, or roller bearing indirectly via intermediate member, with force measuring film sensor.

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DE4218949A1
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Uwe Dipl Ing Richter
Peter Dr Ing Dr Tenberge
Joachim Dipl Ing Engelmann
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TENBERGE, PETER, PROF. DR., 90766 FUERTH, DE
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INA Waelzlager Schaeffler OHG
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Abstract

An axial or radial bearing has at least one bearing ring which guides rollers and contains a force measurement device. The bearing ring is directly connected, or the roller bearing indirectly connected via an intermediate element, to a sensor element. The sensor element is a force measurement foil capable of detecting all types of force loading. The force measurement foil has two polymer layers, one with electrodes and the other with a resistance attached. The sensor element (10a,10b) can be set into an inner (13) or an outer (14) ring. USE/ADVANTAGE - For use in machines or during manufacture of cables, wires and paper to ensure constant tension and hence quality. Bearing is cheap to make, suitable for mass production, easy to use and enables accurate measurement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, das mit einer Kraftmeßeinrich­ tung versehen ist, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a rolling bearing with a Kraftmeßeinrich device is provided, in particular according to the preamble of claim 1.

Anwendungsfälle für Kraftmeßlager sind z. B. Maschinen zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Drähten, Seilen, Papier- oder Gewebebahnen, bei denen zur Sicherung einer gleichbleibenden Qualität eine konstante Spannung über die mit Wälzlagern versehenen Walzen erreicht werden muß.Applications for force measuring bearings are e.g. B. Manufacturing machines and further processing of wires, ropes, paper or fabric webs, where to ensure a constant quality a constant Tension can be achieved via the rollers provided with roller bearings got to.

Weiter werden Kraftmeßlager in der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt, z. B. zur Bestimmung von Lastzuständen in Kraftübertragungsbauteilen.Force measuring bearings are also used in automotive engineering, e.g. B. to determine load conditions in power transmission components.

Kraftmeßlager finden auch in Werkzeugmaschinen Anwendung, die mit Überwachungssystemen versehen sind, z. B. in Form von Dehnungsmeß­ streifen, mit denen verschleißabhängige Kräfte bestimmt werden, über die eine Aussage auf den Verschleißzustand der Werkzeuge erfolgen kann.Force measurement bearings are also used in machine tools that work with Surveillance systems are provided, e.g. B. in the form of strain gauges strips with which wear-dependent forces are determined a statement about the state of wear of the tools can.

Als Kraftmeßlager werden Standardwälzlager bezeichnet, die für Kraft­ messungen, z. B. mit Dehnungsmeßstreifen präpariert werden, die ins­ besondere auf dem Außenring des Wälzlagers in dafür vorgesehene Um­ laufnuten geklebt werden. Die funktionsweise beruht darauf, daß durch die im Lager abgestützte Kraft in den Lagerringen Verformungen ver­ ursacht werden. Diese übertragen sich auf die Dehnungsmeßstreifen und erzeugen Widerstandsänderungen, die mit einer Brückenschaltung ausge­ wertet werden. Am laufenden Kraftmeßlager entsteht am Brückenausgang eine Wechselspannung, deren Effektivwert proportional der angreifenden Kraft ist. Standard roller bearings are called force measuring bearings, which are for force measurements, e.g. B. be prepared with strain gauges, the ins special on the outer ring of the rolling bearing in designated order grooves are glued. The functionality is based on the fact that the force supported in the bearing deforms in the bearing rings be caused. These are transferred to the strain gauges and generate resistance changes that are made with a bridge circuit be evaluated. The running force measurement bearing is created at the bridge exit an AC voltage, the RMS value proportional to the attacking Strength is.  

Nachteilig sind Dehnungsmeßstreifen nur einsetzbar zur Bestimmung von Auswirkungen von Kräften auf Bauteile, die eine Dehnung, Stauchung oder Torsion bewirken. Eine Messung von Kräften punktuell unter der Laufbahn ist mit Dehnungsmeßstreifen nachteilig nur bei rotierenden Bauteilen möglich. Weiter bedarf die Anbringung von Dehnungsmeßstrei­ fen eine genaue und sorgfältige Handhabung und verursacht damit eine kostenintensive Anbringung.Disadvantageously, strain gauges can only be used to determine Effects of forces on components that cause elongation, compression or cause torsion. A measurement of forces selectively under the Career with strain gauges is disadvantageous only for rotating ones Components possible. Furthermore, the application of strain gauges is required exact and careful handling and thus causes one costly installation.

Aus der DE-OS 27 46 937 ist ein Kraftmeßlager bekannt, bei dem in der Hauptbelastungszone der Lagerringe zwei Dehnungsmeßstreifen in Um­ fangsrichtung eines der Lagerringe angeordnet sind. Beide Dehnungsmeß­ streifen sind zu einer Halbbrücke zusammengeschaltet und bewirken bei Belastung ein doppelt so hohes Ausgangssignal. Dies wird dadurch bewirkt, daß in der Belastungszone des Lagerringes unter einem Wälz­ körper eine Materialdehnung und zwischen den Wälzkörpern eine Mate­ rialstauchung entsteht. Die bekannte Ausführung ist gedacht für den Einsatz von Wälzlagern, die mit einer hohen Drehzahl umlaufen und damit pro Zeiteinheit viele Spannungsamplituden an das mit dem Deh­ nungsmeßstreifen in Verbindung stehende Meßsystem liefern. Nachteilig bietet dieses bekannte Kraftmeßlager keine Möglichkeit, kurzzeitige Laständerungen exakt zu bestimmen, weil diese wenigen relativ hohen Spitzenwerte stark integriert werden.From DE-OS 27 46 937 a force measuring bearing is known, in which Main strain zone of the bearing rings two strain gauges in um catch direction of one of the bearing rings are arranged. Both strain gauges strips are interconnected to form a half-bridge and contribute to Output twice the output signal. This will be causes in the load zone of the bearing ring under a roller a material expansion and a mate between the rolling elements rial upsetting arises. The well-known version is intended for the Use of rolling bearings that rotate at a high speed and thus many voltage amplitudes per unit of time to the one with the deh Supply measuring strips related measuring system. Disadvantageous this well-known force measuring bearing offers no possibility of short-term Determine load changes exactly because these few are relatively high Peak values are strongly integrated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftmeßeinrichtung zu schaffen, die einen geringen Fertigungsaufwand erfordert, eine ein­ fache Handhabung ermöglicht, sich durch eine vielfältige Anwendbarkeit auszeichnet und für einen Großserieneinsatz geeignet ist, eine genaue Messung gewährleistet, kostengünstig einsetzbar ist und vorgegebenen Einbauverhältnissen angepaßt werden kann.The invention has for its object to a force measuring device create, which requires low manufacturing costs, a easy handling enables itself through a wide range of applications distinguished and is suitable for large series use, an accurate Measurement guaranteed, inexpensive to use and predetermined Installation conditions can be adjusted.

Eine weitere Aufgabenstellung besteht darin, eine mit einem Wälzlager in Verbindung stehende Kraftmeßeinrichtung zu schaffen, in der weite­ re, die Meßeinrichtung betreffende Bauteile integriert sind.Another task is one with a rolling bearing to create related force measuring device in the distance re, components related to the measuring device are integrated.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 19 gelöst. This object is achieved with the characterizing parts of claims 1 and 19 solved.  

Die erfindungsgemäße Kraftmeßeinrichtung stellt ein als Kraftmeßfolie ausgebildetes Sensorelement dar, das vorteilhaft mit einer Profildicke zwischen 0,02 bis 0,7 mm einsetzbar ist. Die Kraftmeßfolie kann in unterschiedlichen geometrischen Formen gestaltet sein und damit den Einbauverhältnissen angepaßt werden, d. h. die Kraftmeßfolie ist in beliebig ausgebildete Ausnehmungen an Wälzlagern oder in mit Wälz­ lagern in Verbindung stehenden bzw. das ganze Lager umschließende Zwischenglieder einsetzbar. Die erfindungsgemäße Kraftmeßeinrichtung ist vorteilhaft mit herkömmlichen Serienwälzlagern kombinierbar, wobei diese innerhalb der Wälzlagerkontur, insbesondere in einer Nut, einge­ bracht werden kann. Die Kraftmeßfolie stellt weiter eine robuste, problemlos einsetzbare, kostengünstige, eine hohe Standzeit aufweisen­ de Kraftmeßeinrichtung dar, die für viele Anwendungsfälle von Wälz­ lagern einsetzbar ist, und die sich insbesondere für den Großserien­ einsatz eignet. Damit kann die erfindungsgemäße Kraftmeßfolie bedingt durch den geringen Einbauraum und der Meßgenauigkeit, insbesondere in der KFZ-Technik eingesetzt werden, die einen Bedarf an einfachen, robusten Kraftmeßlagern hat. In vorteilhafter Weise ist die Kraftmeß­ folie in Schaltgetrieben einsetzbar zur indirekten Drehmomenterfassung über eine Kraft-Bestimmung an den Lagerungen der Getriebewellen, wodurch beispielsweise eine selbsttätige Schaltung von Automatikgetrie­ ben optimiert werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Sensorelement ist vorteilhaft die durch bzw. über eine Getriebewelle geleitete Leistung wie auch Leistungsänderung bestimmbar.The force measuring device according to the invention is set as a force measuring film formed sensor element, which advantageously with a profile thickness between 0.02 and 0.7 mm can be used. The force gauge can in different geometric shapes and thus the Installation conditions are adjusted, d. H. the load cell is in any recesses on roller bearings or in with roller store related or enclose the whole camp Intermediate links can be used. The force measuring device according to the invention can be advantageously combined with conventional series roller bearings, whereby this within the rolling bearing contour, in particular in a groove can be brought. The force measuring foil also provides a robust, easy to use, inexpensive, have a long service life de Force measuring device, which for many applications of rolling storage can be used, and which is particularly suitable for large series use. The force measuring foil according to the invention can thus be conditioned due to the small installation space and the measuring accuracy, especially in automotive technology that meet the need for simple, robust force measuring bearings. The force measurement is advantageous foil used in manual gearboxes for indirect torque measurement via a force determination on the bearings of the gear shafts, which, for example, enables automatic transmission of automatic transmissions ben can be optimized. With the sensor element according to the invention advantageously the power conducted through or via a gear shaft as well as change in performance can be determined.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Kraftmeßfolie sowohl zur Erfas­ sung einer statischen als auch einer dynamischen Kraftmessung verwend­ bar. Die Kraftmeßfolie ist weiter unabhängig von der Einbaulage, d. h. in axialer und in radialer Richtung für eine Kraftmessung einsetzbar, wobei die Kraftbeaufschlagung direkt oder indirekt erfolgen kann. Vorteilhaft ist die Folie so aufgebaut, daß diese keinen weiteren Einbauschutz bedarf, sondern z. B. unmittelbar zwischen zwei kraft­ beaufschlagte Bauteile einsetzbar ist.The force measuring foil according to the invention is advantageous both for detection solution of a static as well as a dynamic force measurement bar. The force measuring film is also independent of the installation position, i. H. can be used in the axial and radial direction for force measurement, the force can be applied directly or indirectly. The film is advantageously constructed in such a way that it does not have another Installation protection is required, but e.g. B. immediately between two forces acted upon components can be used.

Die in das erfindungsgemäße Kraftmeßlager integrierte Kraftmeßfolie, die auch als Foliensensor zu bezeichnen ist, besteht aus zwei zusam­ menlaminierten Polymerlagen, wobei die eine Lage mit kammartig inein­ andergreifenden Elektroden beschichtet ist, und auf der anderen Lage ein Widerstandsmaterial aufgebracht ist. Wird der Sensor mit einer Kraft beaufschlagt, so schließt das Widerstandsmaterial die Elektroden mehr oder weniger parallel. Mit zunehmender Druckbelastung nimmt der Widerstand definiert ab. Die druckabhängige Widerstandsänderung kann mit Hilfe einer Auswerteelektronik genau bestimmt werden.The force measuring foil integrated in the force measuring bearing according to the invention, which can also be called a film sensor, consists of two together menlaminierter polymer layers, the one layer with comb-like  other electrodes is coated, and on the other layer a resistance material is applied. If the sensor with a When the force is applied, the resistance material closes the electrodes more or less parallel. With increasing pressure load the Resistance defines. The pressure-dependent change in resistance can can be precisely determined with the help of evaluation electronics.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Kraftmeß­ folie eine hohe Standzeit aufweist und gegenüber einem Feedback von Ton- bzw. Oberwellenfrequenzen immun ist. Da die Kraftmeßfolie aus zwei zusammenlaminierten Polymerlagen besteht, wobei die mit den Elektroden und den Widerstandsmaterial beschichteten Seiten in der Mitte zusammenliegen, so daß die Kontaktfinger durch das Widerstands­ material parallel geschaltet werden, ist die Kraftmeßfolie wirksam geschützt gegenüber Feuchtigkeit und Chemikalien. Weiter ist die Kraftmeßeinrichtung wirksam einsetzbar in einem breiten Temperaturbe­ reich von -30° bis 170°C, der damit dem Temperaturbereich vergleich­ bar ist, in welchem Wälzlager eingesetzt werden können.Another advantage is that the force measurement according to the invention film has a long service life and a feedback from Sound or harmonic frequencies is immune. Because the force measuring film consists of two laminated polymer layers, the one with the Electrodes and the resistance material coated sides in the Center together so that the contact fingers pass through the resistor If the material is connected in parallel, the load cell is effective protected against moisture and chemicals. That is further Force measuring device can be used effectively in a wide temperature range range from -30 ° to 170 ° C, which thus compares the temperature range bar in which rolling bearings can be used.

Vorteilhaft ermöglicht das erfindungsgemäße Kraftmeßlager eine Kraft­ aufteilung, indem die Kraftmeßfolie flächig mit dem Gehäuse, z. B. in einer Nut eingefügt ist, und diese dadurch definiert bzw. kraftbe­ grenzt beaufschlagt wird. Damit ist eine vorbestimmbare Kraftbegren­ zung für die Kraftmeßfolie möglich, bei der z. B. das Gehäuse mit dem größeren Kraftanteil beaufschlagt wird zum Schutz des Sensorelementes vor einer Überbelastung oder Zerstörung.The force measuring bearing according to the invention advantageously enables a force division by the force measuring sheet flat with the housing, for. B. in a groove is inserted, and this defines or Kraftbe limits is applied. This is a predeterminable force limit tongue for the force measuring foil possible in the z. B. the housing with the A larger proportion of force is applied to protect the sensor element before an overload or destruction.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemäße Sensor­ element in einem Innenring oder einem Außenring des Wälzlagers einge­ lassen, wodurch sich vorteilhaft die äußere Kontur des Wälzlagers nicht verändert. Dazu bietet es sich an, eine radiale Nut im Außenring oder Innenring des Wälzlagers einzubringen zur Aufnahme des Sensor­ elementes oder dieses in eine axiale Ausnehmung des Innen- oder Außen­ ringes des Wälzlagers einzusetzen.In one embodiment of the invention, the sensor according to the invention is element inserted in an inner ring or an outer ring of the rolling bearing can, which advantageously the outer contour of the rolling bearing not changed. It is advisable to do this with a radial groove in the outer ring or insert the inner ring of the rolling bearing to accommodate the sensor element or this in an axial recess of the inside or outside insert ring of the rolling bearing.

Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit der Erfindung sieht vor, das Sensorelement als Axialscheibe auszubilden, beispielsweise als Kreis­ ringscheibe, welche axial zwischen einem Wälzlager und einem Wellen- oder Gehäuseabschnitt einsetzbar ist. Dabei bietet es sich an, die Axialscheibe der Kontur des Wälzlagerinnen- bzw. Außenringes anzupas­ sen.Another design option of the invention provides that To design the sensor element as an axial disk, for example as a circle  washer, which is axially between a rolling bearing and a shaft or housing section can be used. It makes sense to do that Adjust the axial disc of the contour of the inner or outer ring of the rolling bearing sen.

Alternativ kann dazu erfindungsgemäß ein Sensorelement zur Anwendung kommen, welches hülsenförmig auf den Außenring des Wälzlagers angeord­ net oder in die Innenbohrung des Wälzlager-Innenringes eingesetzt ist.Alternatively, according to the invention, a sensor element can be used come, which is arranged sleeve-shaped on the outer ring of the rolling bearing net or inserted into the inner bore of the rolling bearing inner ring.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorelement in eine Buchse integriert, die den radialen Abstand zwischen dem Außen­ ring des Wälzlagers und einem Gehäuse bzw. dem Innenring und einer Welle überbrückt. Vorteilhaft bieten diese Lösungen die Verwendung eines Serien-Wälzlagers an, ohne eine mechanische Nachbearbeitung eines Lagerringes zur Einbringung des erfindungsgemäßen Sensorelemen­ tes.In a further embodiment of the invention, the sensor element is in a bushing integrates the radial distance between the outside ring of the rolling bearing and a housing or the inner ring and one Wave bridged. These solutions advantageously offer the use of a series rolling bearing without mechanical reworking a bearing ring for introducing the sensor element according to the invention tes.

In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind die Sensorelemente sektionsweise radial auf den Außenumfang des Wälzlagers oder auf der zur Welle gerichteten Innenseite des Wälzlagers angeord­ net. Durch die Einbringung verschiedener Sensorelemente, die mit einer zentralen Auswertelektronik verbunden werden, kann eine genaue fehler­ kompensierte Signalerfassung erfolgen verbunden mit einer Vergleichs­ möglichkeit zur Bestimmung der Hauptbeanspruchungsrichtung des Wälz­ lagers. Die Genauigkeit der Kraftmessung kann weiter verbessert wer­ den, indem die Sensorelemente im Wechsel zwischen dem Lagerinnen- und dem Lageraußenring angeordnet sind und dabei gleiche Winkelfenster abgedeckt werden.In a further embodiment of the inventive concept, the Radial section of sensor elements on the outer circumference of the rolling bearing or arranged on the inside of the rolling bearing facing the shaft net. By introducing various sensor elements with a Central evaluation electronics can be connected to an accurate error compensated signal acquisition is carried out in connection with a comparison possibility to determine the main direction of stress of the rolling camp. The accuracy of the force measurement can be further improved the by the sensor elements alternating between the bearing and the bearing outer ring are arranged and the same angular window be covered.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Sensorelement auch in eine Kraftmeßdose einsetzbar, wodurch ein kraftbegrenzter Einbau des Sen­ sorelementes möglich ist, um so dieses vor einer Überbeanspruchung zu sichern. Vorzugsweise ist dazu ein Aufbau vorgesehen, bei dem die Kraftmeßfolie vor äußeren Einflüssen und vor unzulässig hohen Kraft­ beaufschlagungen geschützt ist.The sensor element according to the invention is advantageously also in a Load cell can be used, which means that the Sen sorelementes is possible, so this before overuse to back up. For this purpose, a structure is preferably provided in which the Force measuring foil against external influences and against impermissibly high force is protected.

Die vielfältigen Variationsmöglichkeiten unterstreichend ist das Sensorelement für die Kraftmessung bei Verwendung eines als Axial­ scheibe ausgebildeten Zwischengliedes vorteilhaft, in eine axiale, kreisringförmige Ausnehmung einsetzbar, die durch eine einfache, kostengünstige mechanische Bearbeitung hergestellt werden kann. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß beispielsweise punktuell auf einer Seitenfläche des Zwischengliedes mehrere Sensorelemente angeord­ net sind. Diese können verschiedenartig geometrisch ausgebildet und in das Zwischenglied eingefügt sein. Dabei bietet es sich an, die Kraft­ meßfolie, das Sensorelement, z. B. kreisringförmig, quadratisch, in einer Rechtecksform, wie auch in einer beliebig anderen Gestaltung auszuführen. Die Erfindung sieht weiter vor, ein oder mehrere Sensor­ elemente im oder am Zwischenglied anzuordnen. Das Zwischenglied ist vorteilhaft mit einer Drehsicherung versehen zur Vermeidung einer Beschädigung des Sensorelementes und der Verbindungskabel, dabei hat das Verbindungskabel die Aufgabe, zwischen dem Sensorelement und einer Auswertelektronik eine Verbindung zu schaffen.This is underscoring the wide range of variations  Sensor element for force measurement when using as an axial disc-shaped intermediate member advantageous, in an axial, circular recess can be used, which is simple, inexpensive mechanical processing can be produced. A Another embodiment provides that, for example, selectively a plurality of sensor elements arranged on a side surface of the intermediate member are not. These can be of various geometrical designs and in the pontic must be inserted. It offers itself, the strength measuring foil, the sensor element, e.g. B. circular, square, in a rectangular shape, as well as in any other design to execute. The invention further provides one or more sensors to arrange elements in or on the pontic. The pontic is advantageously provided with a rotation lock to avoid a Damage to the sensor element and the connecting cable the connecting cable the task between the sensor element and one Evaluation electronics to create a connection.

Ein weiterer Gedanke der Erfindung sieht die Ausbildung eines Zwi­ schengliedes vor, welches zwei Segmente aufweist, die auf den zuein­ ander gerichteten Seiten mit zumindest einer übereinstimmenden Aus­ nehmung versehen ist zur Aufnahme eines Sensorelementes, das so wirk­ sam geschützt eingesetzt ist.Another idea of the invention provides for the formation of a Zwi limb, which has two segments that point to each other other facing pages with at least one matching Aus Acceptance is provided for receiving a sensor element that works so sam is used protected.

Ein aus zwei Segmenten gebildetes Zwischenglied kann weiter ausgestal­ tet werden durch eine Anordnung, bei der zumindest ein Segment am benachbarten Segment radial geführt ist und ein oder beide zueinander axial verschiebbar sind, wodurch eine auftretende Axialkraft aus­ schließlich auf das von den Segmenten eingeschlossene Sensorelement übertragen werden kann zur Bestimmung der Axialkraft.An intermediate member formed from two segments can be further configured be tet by an arrangement in which at least one segment on adjacent segment is guided radially and one or both to each other are axially displaceable, whereby an axial force occurs finally on the sensor element enclosed by the segments can be transferred to determine the axial force.

Alternativ sind die Segmente erfindungsgemäß auch so zu gestalten, daß nach Erreichung einer vorgegebenen Axialverschiebung diese zur Anlage kommen und so das eingeschlossene Sensorelement mit einer dosierten bzw. kraftbegrenzten Axialkraft beaufschlagbar ist.Alternatively, the segments can also be designed according to the invention in such a way that after reaching a predetermined axial displacement this to the system come and so the enclosed sensor element with a dosed or force-limited axial force can be applied.

In einer weiteren Ausgestaltung des Zwischengliedes sind die das Sensorelement einschließenden Segmente vorgespannt eingesetzt. Vor­ teilhaft kann durch diese Vorspannung ein Schalt-Nullweg erreicht werden, wodurch eine schnellere Ansprechzeit des als Kraftmeßfolie ausgebildeten Sensorelementes erreichbar ist. Die so eingesetzte Kraftmeßfolie entbindet den Anwender vorteilhaft davon, bei einem Austausch des Sensorelementes eine Neukalibrierung oder signalkor­ rigierende Eingriffe vornehmen zu müssen.In a further embodiment of the intermediate link, these are the Pre-stressed segments including sensor element. Before  This zero voltage can partially achieve a switching zero travel be, resulting in a faster response time than that of a load cell trained sensor element is accessible. The so used Force measuring foil advantageously relieves the user from having one Exchange of the sensor element a recalibration or signal transducer to have to carry out rigorous interventions.

Die Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung unter­ streichend ist weiter ein Sensorelement vorgesehen, das neben einer Meßwerterfassung weiter mit einer Meßwertaufbereitung versehen ist. Vorteilhaft sieht der Erfindungsgedanke vor, das ein Mikroprozessor mit dem Sensorelement eine Einheit bildet, um so für spezielle Ein­ baufälle von Wälzlagern, beispielsweise unmittelbar bei Erreichen oder Überschreiten von Kraft-Grenzwerten eine Sicherheitssteuerung selbst­ tätig zu aktivieren, oder auf KFZ-Automatgetriebe übertragen, ein selbsttätiges Schalten auslöst.The miniaturization of the force measuring device according to the invention a sensor element is also provided which, in addition to a Measured value acquisition is further provided with a measured value preparation. The idea of the invention advantageously provides for a microprocessor forms a unit with the sensor element, so for special one construction cases of rolling bearings, for example immediately upon reaching or A safety controller itself exceeds force limit values actively activate, or transferred to automotive automatic transmission, a triggers automatic switching.

Zur Meßwertübertragung zwischen den Sensorelement (Kraftmeßfolie) und einer Auswertelektronik dienen Verbindungskabel mit geringen Leitungs­ querschnitten, die vorteilhaft durch geringe Ausnehmungen bzw. Bohrun­ gen geführt werden können und so eine wenig Bauraum beanspruchende, geschützte Leitungsverlegung möglich ist.For transmission of measured values between the sensor element (force measuring foil) and evaluation electronics are used for connecting cables with small lines cross sections, which are advantageous due to small recesses or bores can be guided and thus take up little space, protected wiring is possible.

Bei Verwendung eines rotierenden Sensorelementes ist weiter erfin­ dungsgemäß ein Schleifkontakt vorgesehen, über den eine Signalüber­ tragung von der Kraftmeßfolie zur Meßwertaufbereitung erfolgen kann.If a rotating sensor element is used, further inventions are made According to the invention, a sliding contact is provided, via which a signal via can be carried out from the force measuring foil for processing the measured values.

Erfindungsgemäß ist weiter eine berührungslose Übertragung der vom Sensorelement ausgelösten Signale vorgesehen, sowohl für rotierend als auch für lagefixiert angeordnete Sensorelemente.According to the invention is further a contactless transmission of the Sensor element triggered signals are provided, both for rotating and also for sensor elements arranged in a fixed position.

Vorteilhaft kann das Sensorelement, die Kraftmeßfolie, verschieden­ artig in eine Nut oder Ausnehmung eingefügt werden, d. h. lose einge­ legt oder geklebt werden. Dem Anwender sind damit vielseitige Möglich­ keiten gegeben.The sensor element, the force measuring foil, can advantageously be different be inserted into a groove or recess, d. H. loosely turned on lays or be glued. This gives the user a wide range of options given.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung von verschiedenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen:Further features of the invention are the subject of the following  Description as well as the graphic representation of various Embodiments. Show it:

Fig. 1a bis 5b in einem Halbschnitt ein Radialwälzlager in Verbindung mit unterschiedlich angeordneten bzw. ein­ gesetzter Sensorelementen; Fig. A radial roller bearing arranged in connection with different 1a to 5b in a half-section or a set of sensor elements;

Fig. 1a ein im Lageraußenring eingefügtes die Außenkontur des Lagers nicht überschreitendes Sensorelement; FIG. 1a inserted in the bearing outer ring, the outer contour of the bearing does not border sensor element;

Fig. 1b ein im Lagerinnenring eingesetztes Sensorelement; FIG. 1b is inserted in a bearing inner ring sensor element;

Fig. 2a ein axial im Außenring des Radialwälzlagers integrier­ tes, die Außenkontur nicht überschreitendes Sensor­ element; FIG. 2a shows an axially outer ring of the radial rolling bearing inte tes, the outer contour not border sensor element;

Fig. 2b ein axial im Innenring eingefügtes Sensorelement; FIG. 2b shows an axially inserted in the inner ring sensor element;

Fig. 3a ein im Lageraußenring seitlich eingesetztes Sensor­ element; Fig. 3a, a side inserted in the outer bearing ring sensor element;

Fig. 3b ein seitlich am Lagerinnenring angesetztes Sensorele­ ment; FIG. 3b ment a laterally translated to the bearing inner ring Sensorele;

Fig. 4a eine das Wälzlager radial umgebende Buchse verbunden mit einem im Lageraußenring eingesetzten Sensorele­ ment; Fig. 4a a radially surrounding bushing connected to a sensor element used in the bearing outer ring;

Fig. 4b eine zwischen dem Lagerinnenring und einer Achse ein­ gebaute Buchse und ein Sensorelement, welches im La­ gerinnenring integriert ist; Fig. 4b a built between the bearing inner ring and an axis bushing and a sensor element which is integrated in the La gerinnenring;

Fig. 5a ein auf dem Außenring eingesetztes, die axiale Breite des Lagers überdeckendes Sensorelement, welches von einer Buchse umgeben ist; Figure 5a is an inserted on the outer ring, the axial width of the bearing-masking sensor element which is surrounded by a bushing.

Fig. 5b ein den radialen Abstand zwischen einer Achse und einem Lagerring überbrückendes Sensorelement; Fig. 5b the radial distance between an axle and a bearing ring bridging sensor element;

Fig. 6a ein mit dem Außenring drehbar angeordnetes Sensorele­ ment; FIG. 6a, a rotatably mounted to the outer ring Sensorele ment;

Fig. 6b ein im Unterschied zu Fig. 6a drehstarr angeordnetes Sensorelement zwischen dem Lageraußenring und einem Gehäuse; FIG. 6b shows, in contrast to FIG. 6a, a rotationally rigidly arranged sensor element between the bearing outer ring and a housing;

Fig. 7 ein als Kraftmeßdose ausgebildetes Zwischenglied, in das ein Sensorelement als Axialscheibe eingefügt ist; Fig. 7 is designed as a load cell intermediate member, in which a sensor element is inserted as a thrust washer;

Fig. 8 eine Variante zu dem in Fig. 7 dargestellten Zwischenglied mit einer Kraftbegrenzung; FIG. 8 shows a variant of the intermediate link shown in FIG. 7 with a force limitation;

Fig. 9 in einer vergrößerten Darstellung das Detail "Z" aus Fig. 8; FIG. 9 shows an enlarged illustration of the detail "Z" from FIG. 8;

Fig. 10a ein axial am Zwischenglied angesetztes Sensorelement; FIG. 10a is an axially translated on the intermediate member sensor element;

Fig. 10b ein Sensorelement, das axial in einer zur Mitte des Zwischengliedes zeigenden Ausnehmung eingesetzt ist; Fig. 10b is a sensor element which is axially inserted in a pointing towards the center of the intermediate member recess;

Fig. 11a ein Zwischenglied in Form einer Scheibe mit einer örtlichen axialen Ausnehmung; Figure 11a, an intermediate member in the form of a disc having a local axial recess.

Fig. 11b eine Variante zu der in 11a gezeigten Sensorelement- Anordnung.11b shows a variant of the sensor element arrangement shown in FIG. 11a.

Fig. 12a bis 15b zeigen unterschiedliche Ausführungen von Zwischengliedern, die jeweils aus zwei Segmenten ge­ bildet werden, die mittig ein Sensorelement einschlie­ ßen; Fig. 12a to 15b show different versions of intermediate members, each of which is formed from two segments, which include a sensor element in the middle;

Fig. 16 eine kombinierte Radial-Axiallagerung, bei der zwi­ schen dem Axiallager und einem Wellenabsatz ein Sen­ sorelement als axiale Scheibe vorgesehen ist; FIG. 16 is a combined radial-thrust bearing, wherein the thrust bearing Zvi and a shaft shoulder a Sen rule sorelement as axial disc is provided;

Fig. 17 eine Lagerung, bei der das Sensorelement zwischen dem Axiallager und dem Gehäuse eingefügt ist; Figure 17 is a storage in which the sensor element is inserted between the thrust bearing and the housing.

Fig. 18 eine Lagerung, bei der unterschiedlich zu Fig. 17 ein mit dem Gehäuse drehbares Sensorelement eingesetzt ist; . FIG. 18 is a bearing to a rotatable Fig housing with the sensor element is used in the different 17;

Fig. 19 ein in der Seitenansicht im Schnitt dargestelltes Radialwälzlager, bei dem innerhalb der Kontur des Lageraußenrings Sensorelemente eingefügt sind; FIG. 19 is a shown in the side sectional view of the radial rolling bearing, wherein the sensor elements are inserted within the contour of the bearing outer ring;

Fig. 20 eine Variante zur Fig. 19 bei der die Sensorelemente im Lagerinnenring angeordnet sind. Fig. 20 shows a variant of Fig. 19 in which the sensor elements are arranged in the bearing inner ring.

Ein erstes Ausführungsbeispiel (Fig. 1a) zeigt ein Radialwälzlager 8 in Form eines Kugellagers, versehen mit dem Innenring 13 und dem Außenring 14, die über Wälzkörper 9 in Verbindung stehen. Radial im Außenring 14, die Außenkontur nicht überschreitend ist das Sensor­ element 10a eingefügt. Eine Signalübertragung der vom Sensorelement 10a erfolgten Meßwerterfassung erfolgt über Verbindungskabel 19 zu einer in Fig. 1a nicht dargestellten Meßwertaufbereitung.A first exemplary embodiment ( FIG. 1a) shows a radial roller bearing 8 in the form of a ball bearing, provided with the inner ring 13 and the outer ring 14 , which are connected via roller bodies 9 . Radially in the outer ring 14 , the outer contour does not exceed the sensor element 10 a. A signal transmission of the measured value acquisition carried out by the sensor element 10 a takes place via connecting cable 19 to a measured value processing not shown in FIG. 1a.

Im Unterschied zu Fig. 1a ist in Fig. 1b ein im Innenring des Radi­ allagers 8 eingesetztes Sensorelement 10b vorgesehen, das ebenfalls über Verbindungskabel 19 verfügt. Die in den Fig. 1a und 1b einge­ setzten Sensorelemente 10a, 10b dienen zur Erfassung von Radialkräf­ ten, die in bzw. über das Radiallager 8 eingeleitet werden.In contrast to FIG. 1a 1b inserted in the inner ring of the Radi allagers 8 sensor element 10 is shown in Fig. B provided which also has connection cable 19. The sensor elements 10 a, 10 b used in FIGS . 1 a and 1 b are used for detecting radial forces which are introduced into or via the radial bearing 8 .

Zur Erfassung von Axialkräften dienen die in den Fig. 2a, 2b darge­ stellten Sensorelemente 10c, 10d, die abweichend voneinander im Außen­ ring 14 oder im Innenring 13 des Radialwälzlagers 8 eingesetzt sind und ebenfalls die äußere Kontur des Radiallagers 8 nicht oder nur unwesentlich überschreitend eingefügt sind.To detect axial forces serve presented in FIGS. 2a, 2b Darge sensor elements 10 c, 10 d, the differing ring in the outer each other 14 or in the inner ring 13 of the radial roller bearing 8 are inserted and also the outer contour of the radial bearing 8 is not, or only insignificantly inserted beyond.

Die Fig. 3a zeigt ein axial seitlich am Außenring 14 angefügtes Sensorelement 10e, das innerhalb der Kontur des Radiallagers 8 an­ geordnet ist. Eine Variante dazu stellt Fig. 3b dar, in der das Sensorelement 10f am Innenring 13 ebenfalls axial die gesamte Anlage­ fläche des Innenrings 13 abdeckend angefügt ist. FIG. 3a shows an axially laterally interposed on the outer ring 14 sensor element 10 e, which is arranged within the contour of the radial bearing 8 at. A variant thereof, Fig. 3b illustrates, in which the sensor element 10 f on the inner ring 13 likewise axially the entire contact surface of the inner ring is attached covering 13.

Aus der Fig. 4a geht eine Buchse 26 hervor, die einen radialen Abstand zwischen dem Außenring 14 des Radiallagers 8 und dem Gehäuse 3 über­ brückt und gleichzeitig das Sensorelement 10g vollständig axial über­ deckt.From Fig. 4a a sleeve shows 26 that a radial distance between the outer ring 14 of the radial bearing 8 and the housing 3 via bridged and at the same time the sensor element is 10 g fully axially overlaps.

Fig. 4b zeigt eine zwischen dem Innenring 13 des Radiallagers 8 und der Achse 5 eingesetzte Buchse 25, durch die das Sensorelement 10h eingeschlossen ist. Durch die in den Fig. 4a und 4b dargestellten Lösungen ergibt sich vorteilhaft eine vormontierbare Kraftmeßeinrich­ tung, bei der das Sensorelement allseitig geschützt montierbar ist. FIG. 4b shows a between the inner ring 13 of the radial bearing 8 and the axis 5 inserted bushing 25, through which the sensor element is enclosed 10 h. The solutions shown in FIGS . 4a and 4b advantageously result in a preassembled Kraftmeßeinrich device in which the sensor element can be mounted protected on all sides.

Aus den Fig. 5a bis 5b ist die Kombination von Serien-Wälzlagern in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Kraftmeßeinrichtung dargestellt, d. h. die Sensorelemente sind auf den Lagerringen des Radiallagers 8 angebracht, ohne das diese eine mechanische Bearbeitung zur Aufnahme des Sensorelementes aufweisen.The combination of series rolling bearings in connection with the force measuring device according to the invention is shown in FIGS . 5a to 5b, ie the sensor elements are mounted on the bearing rings of the radial bearing 8 without these having mechanical processing for receiving the sensor element.

Fig. 5a zeigt ein Sensorelement 10i, das den Außenumfang des Außen­ rings 14 umschließt und in eine Buchse 26 eingesetzt ist, die gemein­ sam den radialen Abstand zwischen dem Außenring 14 und dem Gehäuse 3 überbrücken. In Fig. 5b befindet sich ein Sensorelement 10j zwischen dem Innenring 13 und der Achse 5, wobei das Sensorelement 10j die gesamte axiale Breite des Innenrings 13 überdeckt. Fig. 5a shows a sensor element 10 i, which surrounds the outer circumference of the outer ring 14 and is inserted into a bushing 26 which bridge the radial distance between the outer ring 14 and the housing 3 . In Fig. 5b is a sensor element 10 j between the inner ring 13 and the axis 5, wherein the sensor element 10 j the entire axial width of the inner ring 13 covers.

Ein mit dem Gehäuse 3 und dem Außenring 14 rotierendes Sensorelement 10k zeigt Fig. 6a. Das drehfest zwischen dem Gehäuse 3 und dem Außen­ ring 14 eingepaßte Sensorelement 10k ist auf einer Seite des Radial­ lagers 8 mit einer Abkantung versehen, an der ein Schleifkontakt 21 für die Verbindungskabel 19 vorgesehen ist. Ein drehstarr eingebautes Sensorelement 10l zwischen dem Außenring 14 und dem Gehäuse 3 zeigt dagegen Fig. 6b. A sensor element 10 k rotating with the housing 3 and the outer ring 14 is shown in FIG. 6a. The rotationally fixed between the housing 3 and the outer ring 14 fitted sensor element 10 k is provided on one side of the radial bearing 8 with a bevel on which a sliding contact 21 is provided for the connecting cable 19 . A torsionally rigid sensor element 10 l between the outer ring 14 and the housing 3 , on the other hand, is shown in FIG. 6b.

Fig. 7 zeigt das Zwischenglied 18, welches gebildet wird aus den Axialscheiben 34, 35 und einem auf dem radialen Außenumfang beide Axialscheiben verbindenden Bügel 31. Die Axialscheibe 35 ist im Be­ reich der radialen Innenseite mit einer Überlappung 32 versehen, die in eine Ausnehmung der Axialscheibe 34 greift. Die Axialscheiben 34, 35 weisen auf der zueinander gerichteten Innenseite eine Ausnehmung auf zur Aufnahme des Sensorelementes 20a und bilden somit eine Kraft­ meßdose 12. Fig. 7 shows the intermediate member 18, which is formed from the thrust washers 34, 35 and a connecting on the radially outer periphery of both axial discs bracket 31. The thrust washer 35 is rich in the radial inside with an overlap 32 which engages in a recess of the thrust washer 34 . The axial disks 34 , 35 have a recess on the inner side facing each other for receiving the sensor element 20 a and thus form a load cell 12 .

In Fig. 8 ist das Zwischenglied 24 abgebildet, das ähnlich der Fig. 6 mit Axialscheiben 34, 35 versehen ist, die jeweils wechselseitig eine Überlappung 32, 33 aufweisen, mit der die benachbarte Axialschei­ be radial und axial überdeckt wird und gemeinsam verschnappt wird. Auf der mittig zueinander gerichteten Seite der Axialscheiben 34, 35 ist eine Ausnehmung zur Aufnahme des Sensorelementes 20b vorgesehen. Das Zwischenglied 24 ist ebenfalls als Kraftmeßdose 12 ausgelegt, wobei das Sensorelement 20b kraftbegrenzt eingesetzt ist, d. h. nach Über­ windung einer Axialverschiebung der Axialscheiben 34, 35, - in Folge eines Kraftaufbaus - die dem Maß des Spaltes 36 entspricht, kommt es zu einer Anlage beider Axialscheiben und damit zu einer begrenzten, stark verringerten weiteren Druckbeaufschlagung des Sensorelementes 20b, bei einem weiteren Druckanstieg, in Abhängigkeit der Werkstoffe­ lastizitäten.In Fig. 8, the intermediate member 24 is shown, which is provided similar to Fig. 6 with axial disks 34 , 35 , each of which alternately have an overlap 32 , 33 , with which the adjacent axial disk be covered radially and axially and is snapped together. On the centrally mutually facing side of the thrust washers 34, 35 a recess for receiving the sensor element 20 is provided b. The intermediate member 24 is also designed as a load cell 12 , wherein the sensor element 20 b is used with limited force, ie after overcoming an axial displacement of the axial disks 34 , 35 , - as a result of a build-up of force - which corresponds to the size of the gap 36 , there is a system both axial disks and thus to a limited, greatly reduced further pressurization of the sensor element 20 b, with a further pressure increase, depending on the materials, the load capacities.

In Fig. 9 ist durch eine vergrößerte Darstellung des Details "Z" die Lage des Spaltes 36 weiter verdeutlicht. Das Sensorelement 20b ist danach so angeordnet, daß dieses zunächst der gesamten Kraftbeauf­ schlagung ausgesetzt ist. Nach Überwindung des Spaltmaßes 36 kommt es zur Anlage der Axialscheiben 34, 35 und damit zu einer Aufteilung der Kraft, falls diese weiter ansteigt.The position of the gap 36 is further illustrated in FIG. 9 by an enlarged representation of the detail "Z". The sensor element 20 b is then arranged so that it is initially exposed to the entire force. After overcoming the gap dimension 36 , the axial disks 34 , 35 come into contact and thus a division of the force if this increases further.

Ein seitlich ganzflächig an der Axialscheibe 27 angefügtes Sensor­ element 20c zeigt die Fig. 10a, das mit radial nach außen gerichteten Verbindungskabel 19 versehen ist. Aus der Fig. 10b ist eine Axial­ scheibe 27 entnehmbar, bei der das ebenfalls axial angefügte Sensor­ element 20d radial von einem mit der Axialscheibe 27 verbundenen Ansatz umschlossen ist. A laterally over the entire surface of the element to thrust washer 27 is interposed sensor 20 c, FIG. 10a, which is provided with radially outwardly directed connecting cable 19. From Fig. 10b, an axial disc 27 can be removed, in which the likewise axially attached sensor element 20 d is radially surrounded by an approach connected to the axial disc 27 .

Die Fig. 11a und 11b zeigen jeweils die Anordnung eines Sensorele­ mentes 20e, 20f und einer axialen Ausnehmung 17 eingebracht in die Axialscheibe 27. Gemäß Fig. 11a ist das Sensorelement 20e im mitt­ leren Bereich der Axialscheibe 27 eingebracht. Aus Fig. 11b ist die Anordnung des Sensorelementes 20f dargestellt, welches axial bis zur Umfangsfläche der Axialscheibe 27 reichend eingesetzt ist. Figs. 11a and 11b respectively show the arrangement of a Sensorele mentes 20 e, 20 f and an axial recess 17 inserted in the axial disc 27th Referring to FIG. 11a, the sensor element 20 is introduced in the mid-e-sized area of the axial disc 27th The arrangement of the sensor element 20 f is shown in FIG. 11 b, which is inserted axially up to the circumferential surface of the axial disk 27 .

Die Fig. 12a bis 15b zeigen jeweils zwei Segmente, die axial zu­ sammengefügt sind und die ein Sensorelement einschließen. FIGS. 12a to 15b each show two segments which are axially joined together and which include a sensor element.

Fig. 12a zeigt das Zwischenglied 42, welches gebildet wird durch die Segmente 28, 29, die mit je einer gegenläufig angebrachten Abwinkelung versehen sind, die in Richtung des benachbarten Segmentes zeigen und an diesem anliegen. Die Abwinklung bewirkt die Bildung eines kreis­ ringförmigen Hohlraumes, in der das Sensorelement 20g eingefügt ist. Das Zwischenglied 43 gemäß Fig. 12b setzt sich zusammen aus dem Segment 28, das einseitig eine axiale Ausnehmung zur Aufnahme des Sensorelementes 20h aufweist, dem sich seitlich das Segment 29 in Form einer Axialscheibe anschließt. Fig. 12a shows the intermediate member 42 , which is formed by the segments 28 , 29 , which are each provided with an oppositely attached bend, which point in the direction of the adjacent segment and bear against it. The bend causes the formation of a circular annular cavity in which the sensor element 20 g is inserted. The intermediate member 43 according to FIG. 12b is composed of the segment 28 , which has an axial recess on one side for receiving the sensor element 20 h, which is laterally followed by the segment 29 in the form of an axial disk.

Aus der Fig. 13a geht das Zwischenglied 44 hervor, bei dem das Seg­ ment 37 auf der radialen Innenseite eine Abwinkelung zum benachbarten Segment aufweist, die zur axialen Führung des Segmentes 38 dient. Eine Aussparung im Segment 37 dient zur Aufnahme des Sensorelementes 20i, das radial von der Abwinkelung des Segmentes 37 bis über die Mitten­ zone des Segmentes 38 reicht. Bei dem Zwischenglied 45 in Fig. 13b weist das Segment 37 eine Abwinkelung im radial äußeren Bereich auf, die als Axialführung des Segmentes 38 dient, welche als durchgehende Axialscheibe ausgebildet ist. Von der Abwinkelung des Segmentes 37 ausgehend radial nach innen gerichtet, ist in einer kreisringförmigen Ausnehmung das Sensorelement 20j eingesetzt.From Fig. 13a, the intermediate member 44 is produced, in which the Seg ment 37 has a bend on the radially inside to the adjacent segment that serves for axial guidance of the segment 38th A recess in the segment 37 serves to receive the sensor element 20 i, which extends radially from the bending of the segment 37 to the middle zone of the segment 38 . In the intermediate member 45 in FIG. 13b, the segment 37 has an angled portion in the radially outer region, which serves as an axial guide for the segment 38 , which is designed as a continuous axial disk. Starting from the bend of the segment 37 , directed radially inwards, the sensor element 20 j is inserted in an annular recess.

Die Fig. 14a, 14b zeigen die Zwischenglieder 46, 47, in die Sensor­ elemente 20k, 20l eingesetzt sind, deren axiale Anlagefläche überein­ stimmt mit der der Segmente 38. In beiden Abbildungen ist das Segment 38 mit dem zugehörigen Sensorelement 20k, 20l auf dem Schenkel des abgewinkelten benachbarten Segmentes 37 geführt. Die Abwinkelung ist dabei in Fig. 14a an dem nach innen gerichteten Ende und in Fig. 14b an dem nach außen gerichteten Ende angeordnet.K Figs. 14a, 14b show the intermediate members 46, 47, elements in the sensor 20, 20 are inserted l, the axial abutment surface match is consistent with that of the segments 38. In both figures, the segment 38 with the associated sensor element 20 k, 20 l is guided on the leg of the angled adjacent segment 37 . The bend is arranged in Fig. 14a at the inward end and in Fig. 14b at the outward end.

Aus der Fig. 15a gehen zwei im Querschnitt L-förmig gestaltete Seg­ mente 37, 38 hervor, die radial versetzt und entgegengesetzt zusammen­ gefügt sind, zur Bildung einer gegenseitigen Axialführung, wobei die Segmente 37, 38 das Sensorelement 20m einschließen und gemeinsam das Zwischenglied 48 bilden.Two go in cross section is L-shaped in FIG. 15a designed Seg elements 37, 38 projecting radially displaced and oppositely are joined together to form a mutual axial guide, the segments 37, 38, the sensor element include 20 m and share the intermediate member 48 form.

In Fig. 15b ist das Zwischenglied 49 abgebildet, bei dem das Sensor­ element 20l ausschließlich in einer radialen Ausnehmung im Segment 37 eingefügt ist. Das benachbarte Segment 38 ist auf dem Außenumfang mit einer das Segment 37 überdeckenden Abwinkelung versehen.In Fig. 15b, the intermediate member 49 is shown, in which the sensor element 20 l is inserted exclusively in a radial recess in the segment 37 . The adjacent segment 38 is provided on the outer circumference with an angle covering the segment 37 .

In Fig. 16 ist die Lagerung einer Welle 4 im Gehäuse 3 dargestellt, wobei die Lagerung das Radiallager 8 und das Axiallager 7 umfaßt. Zur Axialkraftbestimmung ist das Sensorelement 20o eingesetzt, das als kreisringförmige Axialscheibe ausgeführt ist und das an der Schulter 39 der Welle 4 anliegt. Zwischen den Wälzkörpern 9 des Axiallagers 7 und dem Sensorelement 20o ist die Axialscheibe 27 eingesetzt, welche mit einer in die Schulter 39 reichenden Verdrehsicherung 16 versehen ist.In Fig. 16, the mounting of a shaft 4 is shown in the housing 3, wherein the bearing comprises a radial bearing 8 and the thrust bearing. 7 To determine the axial force, the sensor element 20 o is used, which is designed as an annular axial disk and which bears against the shoulder 39 of the shaft 4 . Between the rolling elements 9 of the axial bearing 7 and the sensor element 20 o, the axial disk 27 is inserted, which is provided with an anti-rotation device 16 extending into the shoulder 39 .

Als eine Alternative zu dem in Fig. 16 eingesetzten Sensorelement 20o zeigt Fig. 17 ein zwischen dem Lagergehäuse 11 und dem Gehäuse 3 eingesetztes Sensorelement 20p.As an alternative to that employed in Fig. 16 sensor element 20 o. Figure 17 shows a between the bearing housing 11 and the housing 3 employed sensor element 20 p.

In Fig. 18 ist ein mit dem Gehäuse 3 rotierendes Sensorelement 20o abgebildet. Zur Signalübertragung vom Sensorelement 20g zu den Ver­ bindungsleitungen 19 dient der Schleifringkontakt 21. Die Radial- und Axiallagerung zwischen der Achse 5 und dem Gehäuse 3 entspricht anson­ sten der in den Fig. 16, 17 gezeigten Lösungen.In Fig. 18 a rotating with the housing 3, sensor element 20 is depicted o. The slip ring contact 21 serves for signal transmission from the sensor element 20 g to the connecting lines 19 . The radial and axial bearing between the axis 5 and the housing 3 otherwise corresponds to most of the solutions shown in FIGS . 16, 17.

Die sektionsweise im Außenring 14 oder im Innenring 13 eingebrachten Sensorelemente 30a, 30b zeigen die Fig. 19 und 20. Die Sensorele­ mente sind dabei die Außenkontur des Radiallagers 8 nicht überschrei­ tend in den Lagerringen eingefügt und können sich dabei über die gesamte axiale Breite des Radiallagers 8 erstrecken oder auch örtlich in die Tragfläche eingelassen sein. Vorzugsweise ist die Anordnung der Sensorelemente 30a bzw. 30b so vorgesehen, daß gleiche Winkelfenster "α" über den Umfang des Radiallagers 8 abgedeckt werden. Erfindungs­ gemäß bietet es sich an, das wechselweise Sensorelemente 30a, 30b mit gleichen Winkelfenstern vorgesehen sind, die in einem Radiallager 8 eingefügt werden.The sections in the outer ring 14 or in the inner ring 13 sensor elements 30 a, 30 b shown in FIGS. 19 and 20. The sensor elements are the outer contour of the radial bearing 8 not exceeding tend inserted in the bearing rings and can thereby over the entire axial width of the radial bearing 8 extend or be let in locally in the wing. The arrangement of the sensor elements 30 a and 30 b is preferably provided such that the same angular window “α” is covered over the circumference of the radial bearing 8 . According to the invention, it makes sense that alternate sensor elements 30 a, 30 b are provided with the same angular windows that are inserted in a radial bearing 8 .

BezugszeichenReference numerals

 3 Gehäuse
 4 Welle
 5 Achse
 7 Axiallager
 8 Radiallager
 9 Wälzkörper
10 Sensorelement (axial)
11 Lagergehäuse
12 Kraftmeßdose
13 Innenring
14 Außenring
16 Drehsicherung
17 Ausnehmung
18 Zwischenglied
19 Verbindungskabel
20 Sensorelement (radial)
21 Schleifringkontakt
22 Segment
23 Segment
24 Zwischenglied
25 Buchse (innen)
26 Buchse (außen)
27 Axialscheibe
28 Segment
29 Segment
30 Sensorelement
31 Bügel
32 Überlappung
33 Überlappung
34 Axialscheibe
35 Axialscheibe
36 Spalt
37 Segment
38 Segment
39 Schulter
42 Zwischenglied
43 Zwischenglied
44 Zwischenglied
45 Zwischenglied
46 Zwischenglied
47 Zwischenglied
48 Zwischenglied
49 Zwischenglied
3 housing
4 wave
5 axis
7 thrust bearings
8 radial bearings
9 rolling elements
10 sensor element (axial)
11 bearing housing
12 load cell
13 inner ring
14 outer ring
16 anti-rotation lock
17 recess
18 pontic
19 connecting cables
20 sensor element (radial)
21 slip ring contact
22 segment
23 segment
24 pontic
25 socket (inside)
26 socket (outside)
27 axial washer
28 segment
29 segment
30 sensor element
31 bracket
32 overlap
33 overlap
34 axial washer
35 axial washer
36 gap
37 segment
38 segment
39 shoulder
42 pontic
43 pontic
44 pontic
45 pontic
46 pontic
47 pontic
48 pontic
49 pontic

Claims (21)

1. Wälzlager ausgebildet als Axial- oder Radiallager, versehen mit zumindest einem Lagerring zur Führung von Wälzkörpern, das eine Kraft­ meßeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring unmittelbar oder das Wälzlager mittelbar über ein Zwischenglied mit einem Sensorelement (10a bis 10l; 20a bis 20o; 30a, 30b), ausgebildet als eine alle Arten von Kraftbeaufschlagungen erfassende Kraftmeßfo­ lie, in Verbindung steht.1. Rolling bearing designed as an axial or radial bearing, provided with at least one bearing ring for guiding rolling bodies, which has a force measuring device, characterized in that the bearing ring directly or the rolling bearing indirectly via an intermediate member with a sensor element ( 10 a to 10 l; 20 a to 20 o; 30 a, 30 b), formed as a Kraftmeßfo lie covering all types of force, is connected. 2. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft­ meßfolie zwei zusammengefügte Polymerlagen umfaßt, wobei eine Polymer­ lage mit Elektroden und die weitere mit einem Widerstand bestückt sind.2. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the force Measuring film comprises two polymer layers, one polymer layer with electrodes and the other with a resistor are. 3. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einen Innenring (13) oder Außenring (14) eingelassenes Sensorelement (10a bis 10h) Anwendung findet.3. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that in an inner ring ( 13 ) or outer ring ( 14 ) embedded sensor element ( 10 a to 10 h) is used. 4. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwi­ schenglied eine Axialscheibe (27) Anwendung findet, die zwischen einem Axiallager (7) und dem Sensorelement (20o) eingesetzt ist.4. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that an intermediate disc ( 27 ) is used as the intermediate member, which is used between an axial bearing ( 7 ) and the sensor element ( 20 o). 5. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenring (14) und einem Gehäuse (3) oder zwischen einem Innenring (13) und einer Welle das Sensorelement (10i, 10k, 10l) angeordnet ist.5. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that between the outer ring ( 14 ) and a housing ( 3 ) or between an inner ring ( 13 ) and a shaft, the sensor element ( 10 i, 10 k, 10 l) is arranged. 6. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Außenring (14) radial umschließende, das Sensorelement (10i) führende Buchse (26) vorgesehen ist. 6. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that a radially enclosing the outer ring ( 14 ), the sensor element ( 10 i) leading bushing ( 26 ) is provided. 7. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwi­ schen dem Innenring (13) und der Welle (4) oder einer Achse (5) einge­ setzte Buchse (25) vorgesehen ist.7. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that an inter mediate the inner ring ( 13 ) and the shaft ( 4 ) or an axis ( 5 ) inserted bushing ( 25 ) is provided. 8. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sektions­ weise radial auf dem Innenring (13) oder dem Außenring (14) Sensor­ elemente (30a, 30b) angeordnet sind.8. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that sections, radially on the inner ring ( 13 ) or the outer ring ( 14 ) sensor elements ( 30 a, 30 b) are arranged. 9. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Axialscheiben (34, 35) gebildete Kraftmeßdose (12) vorgesehen ist, in die das Sensorelement (20a, b) integriert ist.9. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that a load cell ( 12 ) formed from axial disks ( 34 , 35 ) is provided, into which the sensor element ( 20 a, b) is integrated. 10. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in eine Ausnehmung einer Axialscheibe (27) das Sensor­ element eingefügt ist.10. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element is inserted into a recess of an axial disc ( 27 ). 11. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein gegen Verdrehen gesichertes Zwischenglied eingesetzt ist, das mit dem Sensorelement in Verbindung steht.11. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized records that an intermediate member secured against rotation is inserted which is connected to the sensor element. 12. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein aus den Segmenten (28, 29) zusammengefügtes, das Sensorelement (20g, 20h) einschließendes Zwischenglied (42, 43) Anwen­ dung findet.12. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that one of the segments ( 28 , 29 ) joined together, the sensor element ( 20 g, 20 h) including intermediate member ( 42 , 43 ) is used. 13. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Segmente (37, 38) aufweisendes, das Sensorele­ ment (20i bis 20n) einschließendes Zwischenglied (44 bis 49) einge­ setzt ist, wobei zumindest ein Segment vom benachbarten Segment radial geführt und zumindest ein Segment axial verschiebbar ist.13. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that one of the segments ( 37 , 38 ), the sensor element ( 20 i to 20 n) including the intermediate member ( 44 to 49 ) is inserted, at least one segment from adjacent segment is guided radially and at least one segment is axially displaceable. 14. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die das Sensorelement (20g, 20n) einschließenden Segmen­ te (28, 29) nach Erreichen einer vorgegebenen Axialverschiebung zur Anlage kommen. 14. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 20 g, 20 n) including Segmen te ( 28 , 29 ) come to rest after reaching a predetermined axial displacement. 15. Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmen­ te und das Sensorelement vorgespannt, kraftschlüssig in Verbindung stehen.15. Rolling bearing according to claim 1, characterized in that the segments te and the sensor element biased, non-positive connection stand. 16. Wälzlager, ausgebildet als Axial- oder Radiallager, versehen mit zumindest einem Lagerring zur Führung von Wälzkörpern, das eine Kraft­ meßeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensorelement eingesetzt ist, das neben einer Meßwertaufnahme weiter mit einer Meßwertaufbereitung versehen ist.16. Rolling bearings, designed as axial or radial bearings, provided with at least one bearing ring for guiding rolling elements, which is a force Has measuring device, characterized in that a sensor element is used, which in addition to a measured value recording with a Measurement value preparation is provided. 17. Wälzlager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Sen­ sorelement mit einem Mikroprozessor eine Einheit bildet.17. Rolling bearing according to claim 16, characterized in that the Sen sensor element forms a unit with a microprocessor. 18. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Meßwertübertragung zwischen dem Sensor­ element und einer Meßwertaufbereitung Verbindungskabel (19) vorgesehen sind.18. Rolling bearing according to one of the preceding claims 1 to 17, characterized in that connecting cables ( 19 ) are provided for the measured value transmission between the sensor element and a measured value preparation. 19. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein sich drehendes Sensorelement (10k, 20g) eingesetzt ist, wobei die Verbindungskabel (19) über einen Schleifkontakt (21) verfügen.19. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that a rotating sensor element ( 10 k, 20 g) is used, the connecting cable ( 19 ) having a sliding contact ( 21 ). 20. Wälzlager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine berührungslose Übertragung der vom Sensorelement (10a bis 10l; 20a bis 20g; 30a, 30b) ausgelösten Signale vorgesehen ist.20. Rolling bearing according to one of the preceding claims, characterized in that a non-contact transmission of the sensor element ( 10 a to 10 l; 20 a to 20 g; 30 a, 30 b) is provided signals. 21. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß das Sensorelement (10a bis 10l, 20a bis 20g, 30a, 30b) lose oder fest in eine Nut oder Ausnehmung im Lagerring oder im Zwischen­ glied eingefügt ist.21. Rolling bearing according to one of claims 1 to 19, characterized in that the sensor element ( 10 a to 10 l, 20 a to 20 g, 30 a, 30 b) loose or fixed in a groove or recess in the bearing ring or in between link is inserted.
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