PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60012112T2 20.01.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001102995
Titel WÄLZLAGER MIT VORRICHTUNG ZUR MESSDATENERFASSUNG
Anmelder SNR Roulements, Annecy, FR
Erfinder PEILLOUD, Fernand, F-74540 Alby-sur-Cheran, FR;
BOCHET, Alain, F-76600 Seynod, FR;
DESBIOLLES, Pascal, F-74570 Thorens-Glières, FR
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 20457 Hamburg
DE-Aktenzeichen 60012112
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 31.05.2000
EP-Aktenzeichen 009388745
WO-Anmeldetag 31.05.2000
PCT-Aktenzeichen PCT/FR00/01511
WO-Veröffentlichungsnummer 0000075673
WO-Veröffentlichungsdatum 14.12.2000
EP-Offenlegungsdatum 30.05.2001
EP date of grant 14.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.01.2005
IPC-Hauptklasse G01P 3/44
IPC-Nebenklasse G01P 3/487   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft den technischen Bereich der Lager mit einem drehenden, Impulse erzeugenden Mittel, dem so genannten „Codierer" und einer Erfassungsvorrichtung, dem so genannten „Sensor", der es ermöglicht, eine Information zu erhalten wie beispielsweise die Drehzahl, die Winkelposition und die Drehrichtung eines mit einem derartigen Lager mit eingebautem Codierer ausgestatteten Wälzlagers.

Derartige Wälzlager können beispielsweise bei Kraftfahrzeugrädern mit Antiblockiersystem eingesetzt werden.

Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Lager mit eingebautem Magnetcodierer, wobei der funktionsmäßig zugeordnete Sensor des Typs Magnetoresistenz oder Hallsonde ist.

Mit „Hallsonde" bezeichnet man hier Sensoren mit mindestens einem empfindlichen Element, im allgemeinen einen Halbleiter in Form einer Platte, bei dem, wenn er von einem Strom I durchlaufen wird, wobei er ferner mit einer Induktion B beaufschlagt wird, die mit dem Strom einen Winkel &thgr; bildet, in einer senkrecht zum Strom I und zur Induktion B verlaufenden Richtung eine Spannung V der Wertigkeit V=K.I.B sind auftritt, wobei K „Hall-Konstante" genannt wird, und charakteristisch für das Material und die Geometrie des empfindlichen Elements ist, wobei K mit der Temperatur schwankt.

Mit „Magnetoresistenz" bezeichnet man hier einen gegenüber der Intensität eines Magnetfelds empfindlichen Varistor, anders ausgedrückt, einen Widerstand aus halbleitendem Material, deren ohmscher Wert schwankt, wenn die Intensität eines Magnetfelds schwankt.

Die Hallsonden werden als aktive Sensoren betrachtet, weil die gelieferte Information mit einer Elektromotorkraft verbunden ist.

Wenn diese Hallsonden benutzt werden für die Positions- oder Bewegungsübersetzung, ist der die Induktion erzeugende Magnet der Erprobungskörper, auf den der zu messende Primärwert wirkt, der die sekundäre Messgröße ändert, und zwar konventionell die normale Komponente der Induktion, Messgröße, gegenüber der die Sonde unmittelbar empfindlich ist.

Aus dem Stand der Technik kennt man bereits zahlreiche Ausgestaltungen von Lagern mit eingebautem Magnetcodierer und Sensor des Typs Hallsonde oder Magnetoresistenz.

Man kann beispielsweise auf die folgenden Unterlagen Bezug nehmen:

– Patentanträge in Frankreich Nr. 2 667 947, 2 669 432, 2 669 728, 2 671 633, 2 678 691, 2 678 692, 2 690 989, 2 693 272, 2 694 082, 2 702 567, 2 710 985, 2 718 499;

– europäische Patentanträge Nr. 375 019, 420 040, 420 041, 438 624, 487 405, 488 853, 498 298, 518 157, 521 789, 522 933, 531 924, 557 931, 557 932, 647 851, 693 689, 701 132, 701 133, 714 029, 745 857, 751 311, 753 679, 767 385.

Man kann ebenfalls beispielsweise auf die folgenden, von der Antragstellerin stammenden Unterlagen Bezug nehmen:

– Patentanträge in Frankreich Nr. 2 639 689, 2 640 706, 2 645 924, 2 730 283, 2 732 458, 2 717 266, 2 701 298;

– europäische Patentanträge Nr. 371 836, 376 771, 484 195, 394 083, 607 719, 616 219, 619 438, 631 140, 652 438, 671 628, 725 281, 735 348.

Die Unterlage EP 0 443 940 beschreibt ein Lager, das die Erfassung der Drehrichtung und der Drehzahl einer Lenkwelle ermöglicht. Dieses Lager weist einen drehbaren länglichen Innenring auf, um ein Codierelement aufzunehmen, dessen Magnetfeld von auf einem demontierbaren Träger angeordneten Hallsonden erfasst wird.

Die Unterlage EP 0 652 438 beschreibt eine Dichtung, die auf den festen Ring eines Lagers montiert und mit Informations-Hallsonden ausgestattet ist. Das Lager besteht ferner aus einem drehenden Ring, der ein Codierelement trägt, das vor den Sensoren vorbeilaufen kann.

Die Unterlage EP 0 869 365 beschreibt ein mit einem Drehzahlsensor ausgestattetes Lager. Ein an dem drehenden Innenring befestigter ringförmiger Codierer erzeugt ein Magnetfeld, das von auf einem demontierbaren Träger angeordneten Hallsonden erfasst wird.

Wenn man sowohl die Drehzahl des Innenrings oder des Außenrings des Lagers als auch die Drehrichtung dieses Rings kennen möchte, ist es bekannt, über zwei um 90° elektrisch Phasen verschobene Signale zu verfügen, um die Drehrichtung zu definieren.

Aus Klarheitsgründen wird hier darauf hingewiesen, dass zwei sinusförmige Signale mit gleicher Frequenz als in Quadratur bezeichnet werden, wenn diese Signale um &pgr;/2 oder 90° oder auch um einen viertel Zyklus phasenverschoben sind, d.h. wenn eines der Signale seinen Spitzenwert aufweist, während das andere durch Null läuft.

So beschreibt beispielsweise die von der Antragstellerin stammende Unterlage FR-A-2 599 794 ein Wälzlager oder Lager mit Informationssensor, das ein festes Element umfasst, das bei einer Ausführungsform zwei Hallsonden oder Magnetoresistenzen aufweist, die winkelförmig durch ein Intervall von n + 0,5n getrennt sind, wobei n die Länge eines Magnets ist.

Die Unterlage EP-A-395 783 beschreibt ein Wälzlager mit Sensor zur Messung der Drehzahl und/oder des Drehwinkels mit einer oder mehreren Hallsonden.

Bei den Vorrichtungen des oben genannten Typs kommen die phasenverschobenen Signale von zwei empfindlichen Hall-Elementen oder Magnetoresistenzen, die in einem definierten und festen Abstand zueinander auf einem Substrat oder direkt auf Silizium angebracht sind, wobei dieser Abstand vom Codierer abhängig ist.

Aufgrund des von dem Prinzip des Sensors selbst definierten Abstands zwischen den Elementen, wenn der Polabstand nicht geeignet ist, sind die von den empfindlichen Elementen kommenden Digitalsignale nicht in Quadratur.

Demnach weisen die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik die folgenden Nachteile auf:

  • – der Pollängenbereich, also der mit einem Dual-Sensor (d.h. mit zwei empfindlichen Elementen) nutzbare Codierbereich, dessen Pollänge fest ist, wird durch die Toleranz der Quadratur der digitalen Ausgangssignale begrenzt;
  • – bei einer dem Abstand zwischen den Elementen entsprechenden Pollänge ist die Toleranz bezüglich der Ausgangssignale Funktion der Technologie des Sensors und der Anordnungspräzision der empfindlichen Elemente;
  • – im Fall eines Dual-Sensors, der analogische Signale in Verbindung mit einem in der Unterlage WO-97/01660 oder in der Unterlage FR-97/12033 beschriebenen Interpolationsprinzip liefert, begrenzt die erforderliche Präzision bezüglich der Quadratur der analogischen Signale die Verwendung eines derartigen Sensors mit Magnetcodierern, deren Polabstand genau dem Abstand zwischen den Elementen entspricht.

Diese Nachteile erfordern eine spezifische Montage der Position der Sensoren für jede Lagergröße.

Die Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung der Drehrichtung eines mobilen Rings eines Lagers, wobei diese Vorrichtung ebenfalls die Erfassung der Winkelposition und der Drehzahl des besagten Rings ermöglicht, wobei die besagte Vorrichtung für mehrere Lagergrößen einsetzbar ist.

Zu diesem Zweck ist ihr Gegenstand ein mit einer Informationserfassungsvorrichtung ausgestattetes Lager mit einem mobilen Ring und einem festen Ring, bei dem ein ringförmiges, magnetische Impulse erzeugendes Mittel dem mobilen Ring und eine Erfassungsvorrichtung dieser Impulse dem festen Ring zugeordnet ist, bei dem die Erfassungsvorrichtung mehr als zwei fluchtende, in gleichem Abstand zueinander angeordnete empfindliche Elemente umfasst, die einem Substrat zugeordnet sind, und mit Positioniermitteln des Substrats, die die empfindlichen Elemente im Luftspaltabstand zum ringförmigen, magnetische Impulse erzeugenden Mittel anordnen können.

Die empfindlichen Elemente sind in eine Sonde integriert, die ebenfalls die Verarbeitungselektronik der von den empfindlichen Elementen erfassten Signale beinhaltet. Die Sonde kann dabei eine integrierte Schaltung, beispielsweise des Typs ASIC bilden.

Bei einer Ausführungsform liegt das Substrat in Form einer IC-Karte des Typs PCB vor.

Bei einer anderen Ausführungsform liegt das Substrat in Form einer flexiblen Polymerfolie vor.

Die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung der Erfassungsvorrichtung ist dem Substrat beigeordnet. Die Erfassungsvorrichtung umfasst demnach die Sonde, das Substrat und die Eingangs/Ausgangsverdrahtung.

Die Positioniermittel des Substrats umfassen ein ringförmiges, in Bezug auf das Lager koaxiales Teil, in dem eine radiale prismatische Rille ausgebildet ist, die das Substrat aufnehmen kann. Das ringförmige Teil umfasst eine Aufnahme, die sich beispielsweise in einer in Bezug auf den festen Ring des Lagers radialen Erweiterung des ringförmigen Teils befindet und vorgesehen ist, um die Eingangs/Ausgangsverdrahtung der Erfassungsvorrichtung aufzunehmen.

Bei einer Variante weist das ringförmige Teil eine radiale Erweiterung in Form eines Flansches auf, um die Befestigung des Lagers an einem Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen.

Das ringförmige Teil ist beispielsweise über eine zweite in Bezug auf das Lager koaxiale Muffe mit dem festen Ring verbunden, die unter Kraftanwendung auf den festen Ring montiert ist.

Bei einer Variante umfasst die Muffe eine axiale Erweiterung, die dem Außendurchmesser des festen Rings angepasst ist, und ist mit einer radialen Erweiterung in Form eines Flansches realisiert, um die Befestigung des Lagers an einem Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen.

Eine Folie kann dicht in einer konzentrischen Auflagefläche der Auflage und an der Außenseite der Muffe montiert sein, um das Substrat vor eventuellen Aggressionen zu schützen.

Bei einer Ausführung umfasst die Eingangs/Ausgangsverdrahtung der Erfassungsvorrichtung einen Steckverbinder, beispielsweise einen Stecker.

Bei einer anderen Ausführung umfasst die Eingangs/Ausgangsverdrahtung ein Mehrdrahtkabel.

Das Impulse erzeugende Mittel ist ein ringförmiges Teil aus mit Ferritpartikeln verstärktem Synthetikmaterial, das von einer Mehrzahl von angrenzenden Bereichen mit umgekehrter Magnetisierung eines gegebenen Bereichs in Bezug auf die beiden an diesen angrenzenden Bereiche gebildet wird.

Das Impulse erzeugende Mittel wird in fester Verbindung von einer in Bezug auf das Lager koaxialen Muffe getragen, die unter Kraftanwendung auf den mobilen Ring montiert ist. Eine Dichtungsvorrichtung kann mittels einer dynamischen Dichtung realisiert werden, deren Ansatz der Außenseite des ringförmigen Teils beigeordnet ist, und deren reibende Lippe sich elastisch an einem äußeren Ende der besagten Drehmuffe abstützt.

Der Durchmesser der Dichtung ist kleiner als derjenige des Lagers, wobei die Dichtung, bei einem gleichen Bohrungsdurchmesser des Lagers, beispielsweise aus einer Reihe von genormten Lagern mit kleineren Außendurchmessern gewählt wird.

Die fluchtenden empfindlichen Elemente werden beispielsweise in der Gruppe der Hallsonden, der Magnetoresistenzen, der Riesen-Magnetoresistenzen gewählt.

Die Erfassungsvorrichtung umfasst eine gerade Anzahl 2N von empfindlichen Elementen, die in mindestens zwei Untereinheiten unterteilt ist, beispielsweise umfasst sie eine Anzahl, die ein Vielfaches von vier 4P empfindlichen Elementen und in vier Untereinheiten unterteilt ist.

Die Auswahl der Anzahl empfindlicher Elemente für die Herstellung der Untereinheiten empfindlicher Elemente erfolgt über die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung, per Programmierung des Typs EEPROM, Zener Zapping oder dergleichen.

Die Sonde integriert Addiermittel und Umschaltmittel, um ab von jedem der empfindlichen Elemente erfassten Signalen mindestens zwei analogische Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung in Phasenquadratur zu bilden.

Die Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung werden durch Subtraktion erhalten, so dass die kontinuierliche Komponente des von ringförmigen Mittel erzeugten Magnetfelds ausgeschieden wird.

Die analogischen Signale werden verstärkt, um Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung von identischer Amplitude zu erhalten. Die Sonde integriert ebenfalls eine Interpolationsvorrichtung der von den empfindlichen Elementen erfassten analogischen Signale, um digitale Signale mit einer höheren Auflösung als diejenige des Codierers zu liefern. Die Interpolation und/oder Verstärkung der Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung erfolgt in der Sonde über die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung.

Demnach erfolgt die Anpassung der Erfassungsvorrichtung an verschiedene Pollängen des Codierers nach der Montage der Erfassungsvorrichtung am Lager.

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen:

1 eine schematische Darstellung der Sonde sowie des von dem Sensor am Eingang erfassten Magnetfelds und der am Ausgang der Erfassungsvorrichtung gelieferten analogischen Signale zeigt;

2 eine teilweise Ansicht im Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Lagers mit Informationssensor, ausgestattet mit einer einen Stecker umfassenden radialen Erweiterung, zeigt;

3 eine teilweise Ansicht von hinten nach Schnitt AA der ersten, in 2 dargestellten Ausführungsform zeigt;

4 eine teilweise Ansicht im Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Lagers mit Informationssensor, ausgestattet mit einem axialen Eingang/Ausgang per Mehrdrahtkabel, zeigt;

5 eine teilweise Ansicht im Längsschnitt einer ersten Variante der ersten oder zweiten Ausführungsform des Lagers mit Informationssensor zeigt, in der die mit dem festen Ring verbundene Muffe eine radiale Erweiterung in Form eines Befestigungsflansches aufweist;

6 eine teilweise Ansicht im Längsschnitt einer zweiten Variante der ersten oder zweiten Ausführungsform eines Lagers mit Informationssensor zeigt, in der die mit dem festen Ring verbundene Muffe in Form eines eine Hülse umfassenden Befestigungsflansches realisiert ist;

7 eine teilweise Ansicht im Schnitt einer dritten Variante der ersten oder zweiten Ausführungsform eines Lagers mit Informationssensor zeigt, in der das das Substrat tragende ringförmige Teil eine radiale Erweiterung in Form eines Befestigungsflansches aufweist;

8 eine teilweise Ansicht von hinten nach Schnitt AA der dritten Variante der ersten oder zweiten Ausführungsform eines in 7 dargestellten Lagers mit Informationssensor zeigt;

9 eine teilweise Ansicht im Längsschnitt einer dritten Ausführungsform eines Lagers mit Informationssensor zeigt, in der das Substrat in Form einer flexiblen Isolierfolie vorliegt;

10 eine teilweise Ansicht von hinten der dritten Ausführungsform des in 11 dargestellten Lagers mit Informationssensor zeigt;

11 eine teilweise Ansicht im Längsschnitt einer Variante der dritten Ausführungsform eines Lagers mit Informationssensor zeigt, in der das das Substrat tragende ringförmige Teil eine radiale Erweiterung in Form eines Befestigungsflansches aufweist;

12 eine teilweise Ansicht von hinten und teilweise nach Schnitt AA der Variante der dritten Ausführungsform eines in 11 dargestellten Lagers mit Informationssensor zeigt.

Ein Lager 1 umfasst typischerweise einem mobilen Ring 2 und einen festen Ring 3, die durch rollende Körper 4 getrennt sind, die während der Drehung in gleichem Abstand gehalten werden.

Das Lager 1 ist mit einer Informationserfassungs-vorrichtung 5 wie beispielsweise bezüglich der Winkelposition, der Drehzahl und der Drehrichtung des mobilen Rings ausgestattet.

Die Informationserfassungsvorrichtung 5 umfasst ein dem mobilen Ring 2 beigeordnetes, magnetische Impulse erzeugendes Mittel 6, den so genannten Codierer, und eine dem festen Ring 3 beigeordnete Erfassungsvorrichtung 7 dieser Impulse, den so genannten Sensor.

Der Codierer 6 umfasst eine gerade Anzahl von Polen. Der mehrpolige Magnetcodierer kann beispielsweise ein ringförmiges Teil aus mit Bariumferrit- oder Strontiumferrit-Partikeln verstärktem Synthetikmaterial sein, oder aus einem anderen harten ferromagnetischen Material bestehen, das aus einer Mehrzahl von angrenzenden Bereichen mit umgekehrter Magnetisierungsrichtung eines gegebenen Bereichs in Bezug auf die beiden an diesen angrenzenden Bereiche gebildet wird.

Die Pollänge Lp des Codierers 6 ist definiert als die Länge eines im betrachteten Leserradius gemessenen Magnetpols.

Bei einer derartigen Ausgestaltung kann man davon ausgehen, dass die von dem Codierer 6 gelieferte magnetische Induktion am betrachteten Luftspalt sinusförmig ist.

Die Erfassungsvorrichtung 7 umfasst eine beispielsweise durch Schweißen angebrachte Sonde 9 auf einem Substrat 8, der den Halt der Sonde 9 in Position gegenüber dem Codierer 6 gewährleistet, und die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11.

Die Sonde 9 weist die Form einer monolithischen elektronischen Schaltung auf, die auf Silizium einerseits eine gerade Anzahl 2N (N>1) empfindlicher Elemente 40 des Typs Magnetoresistenz oder Hallsonde und andererseits die Verarbeitungselektronik der von den empfindlichen Elementen 40 erfassten Signale integriert. Die Sonde 9 ist in einem Gehäuse CMC, beispielsweise des Typs TSSOP20 eingebettet.

Die empfindlichen Elemente 40 sind in gleichem Abstand d zueinander angeordnet, wobei sich diese Elemente etwa entlang einer Geraden befinden, beispielsweise können die empfindlichen Elemente 40 auf einem Kreisbogen angeordnet sein, der einer Geraden angenähert sein kann.

Diese Anordnung definiert einen Steg 10 von empfindlichen Elementen 40 von einer Länge gleich (2N-1)d.

Die Sonde 9 umfasst ebenfalls die elektronische Schaltung zur Verarbeitung der von den empfindlichen Elementen 40 kommenden analogischen Signale, um Signale in perfekter Quadratur zu erhalten, um Informationen wie beispielsweise die Drehzahl und/oder die Drehrichtung und/oder den Drehwinkel des mehrpoligen Magnetcodierers und demzufolge die Drehzahl und/oder die Drehrichtung und/oder den Drehwinkel des Rings 2 des diesen Codierer 6 tragenden Lagers 1.

Die Sonde 9 bildet eine personalisierte integrierte Schaltung für eine spezifische Applikation, Schaltung, die zuweilen mit dem Begriff ASIC (Application Specific Integrated Circuit) bezeichnet wird, um sich auf die integrierte Schaltung zu beziehen, die teilweise oder komplett dem Bedarf entsprechend konzipiert wird.

Das Substrat 8 umfasst elektrische Anschlussmittel, um die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 der Erfassungsvorrichtung 7 mit dem Substrat 8 zu verbinden. Über die Eingangs/Ausgangsverdrahtung 11 kann man insbesondere die von der Sonde 9 gelieferten Informationen empfangen und die Programmierung der besagten Sonde 9 durchführen.

Das Substrat 8, beispielsweise in Form einer IC-Karte des Typs PCB, ermöglicht den elektrischen Anschluss der Ausgangslaschen der Sonde 9 an die Eingangs/Ausgangsverdrahtung 11. Das Substrat 8 wird beispielsweise aus einem starren Material des Typs FR4 oder in Form einer flexiblen Polymerfolie des Typs Kapton hergestellt.

Im Hinblick auf die Verwendung der Erfassungsvorrichtung 7 mit verschiedenen Lagergrößen, müssen die gelieferten Signale über einen breiten Pollängenbereich des Codierers 6 in perfekter Quadratur sein.

Bei einer in 1 dargestellten Ausführungsform der Sonde 9 sind 4P empfindliche Elemente 40 in die Sonde 9 in vier Quadranten von P empfindlichen Elementen 40 (P=6) integriert.

Vier Addiermittel 12 bzw. Addierschaltungen, wie beispielsweise ein Verstärker, sind ebenfalls in die Sonde 9 integriert. Die empfindlichen Elemente 40 eines jeden Quadranten sind jeweils an eines der Addiermittel 12 angeschlossen, um die Summierung der von den empfindlichen Elementen 9 kommenden Signale zu gewährleisten.

Somit erhält man vier Summensignale:

– S1 = Se1 + ... + Se4P;

– S2 = Se(p+1) + ... + Se2P;

– S'1 = Se2P+1 + ... + Se3P

– S'2 = Se3P+1 + ... + Se4P.

Eine elektronische Schaltung 13, beispielsweise auf der Basis von addierenden und umkehrenden Verstärkern, ist in die Sonde 9 integriert, um folgende Signalkombinationen zu bilden:

SIN = (S1 – S2) – (S'1 – S'2)

COS = (S1 + S2) – (S'1 + S'2).

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform integriert die Sonde 9 ebenfalls eine Interpolationsvorrichtung 41. Die gelieferten Signale SIN und COS sind elektrisch mit der Interpolationsvorrichtung 41 verbunden, so dass die analogischen Signale SIN und COS am Ausgang in digitale Signale umgewandelt werden.

Die Quadratur der Signale SIN und COS beträgt stets 90°, bei jeder beliebigen, vom Sensor 7 aus gesehenen Pollänge Lp.

Andererseits wird davon ausgegangen, dass das magnetische Offset über sämtliche empfindliche Elemente 40 gleichförmig ist, wobei die Signale SIN und COS dieses Offset nicht aufweisen, da sie durch Subtraktion erhalten werden.

Im Hinblick auf die Verwendung einer Interpolationsvorrichtung 41, die die Auflösung der Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung 7 erhöht, müssen die analogischen Signale SIN und COS ferner die gleiche Amplitude aufweisen, bevor sie interpoliert werden können.

Wenn die Pollänge LP gleich einer von 2Pd definierten Bezugslänge Lpo ist, haben die Signale SIN und COS die gleiche Amplitude. Das ist jedoch nicht der Fall, wenn die Pollänge Lp sich von der Bezugslänge Lpo unterscheidet.

Bei einer ersten Ausführungsvariante, und wenn Lpo größer ist als Lp, besteht ein Mittel zur Vergrößerung der Anzahl von verwendbaren Pollängen darin, die Länge des Stegs 10 auf 2M der 2N benutzten Elemente (wobei M kleiner ist als N) durch Programmierung, beispielsweise des Typs EEPROM oder ZENER ZAPPING, zu reduzieren.

Mit EEPROM wird hier ein elektrisch löschbarer, neu programmierbarer Speicher bezeichnet, dessen Zellen jeweils beispielsweise von einem Transistor MNOS oder DIFMOS oder dergleichen gebildet werden, mit Lese- und Schreibtransistoren, wobei die von Transistoren MOS abgeleiteten Transistoren MNOS (Metal Nitride Oxide Semiconductor) einen Halbleiterspeicher bilden.

Unter Zener zapping versteht man konventionell die Zener-Anpassung, d.h. eine Korrektur des eventuellen Fehlers der von einem Entscanner für ein vorgegebenes binäres Eingangswort gelieferten Spannung, durch selektives Kurzschließen von Zener-Dioden, die in umgekehrter Richtung polarisiert sind und von konstanten Stromquellen mit wachsender Intensität versorgt werden, wobei die so erhaltene Gesamtspannung der Schaltung die an den Klemmen eines Widerstands erforderliche Korrekturspannung erzeugt.

Bei einer zweiten Ausführungsvariante kann man eines der beiden Signale SIN oder COS in Bezug auf das andere elektronisch verstärken, um für diese beiden Signale wieder eine identische Amplitude zu erhalten.

Bei einer Ausführungsform zur Abgleichung der Amplituden wird die Anzahl der verwendeten empfindlichen Elemente 40 zunächst durch Programmierung eingestellt, danach werden die Amplituden mit einem Verstärkungsmittel des Signals SIN und/oder COS elektronisch abgeglichen.

Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Abgleichung der Amplituden und demnach die Anpassung des Sensors 7 an verschiedene Pollängen über die Eingangs/Ausgangsverdrahtung 11 nach der Montage der Erfassungsvorrichtung 7 am Lager 1.

Nach dieser Programmierung der Erfassungsvorrichtung 7 entsprechend der Pollänge werden die analogischen Signale SIN und COS mit der Interpolationsvorrichtung 41 interpoliert, um digitale Signale zu liefern, ab denen man Informationen wie Drehzahl, Drehrichtung und/oder Drehwinkel der mehrpoligen Magnetcodierers 6 und demzufolge die Drehzahl, die Drehrichtung und/oder den Drehwinkel des Rings 2 des diesen Codierer 6 tragendes Lagers 1 erhalten kann.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Sonde 9 (nicht dargestellt) ist die Einheit von 2N empfindlichen Elementen 40 in zwei Untereinheiten von N empfindlichen Elementen 40 unterteilt.

Wie bei der vorherigen Ausführung sind Addier- und Umschaltmittel vorgesehen, um am Ausgang der Erfassungsvorrichtung 7 die beiden Signale S1 + S2 und S1 – S2 zu liefern.

Diese beiden Signale befinden sich in perfekter Phasenquadratur.

Wie bei der vorherigen Ausführung kann das Abgleichen der Amplituden entweder durch Programmierung oder durch elektronische Verstärkung des einen oder anderen Signals erfolgen.

Die in diesen beiden Ausführungsformen beschriebene Erfassungsvorrichtung 7 kann demnach für mehrere Lagergrößen verwendet werden, da sie sich durch Programmierung und/oder Amplitudenabgleich an einen weiten Bereich Pollängen anpasst. Die Erfassungsvorrichtung 7, d.h. zumindest die Sonde 9, das Substrat 8 und die Eingangs/Ausgangsverdrahtung 11, kann demnach für mehrere Lagergrößen 1 gleichzeitig verwendet werden.

Beispielsweise eine Erfassungsvorrichtung 7 mit:

Einem Steg 10 von 3.45 mm aus 24 empfindlichen Elementen 40, durch Programmierung einstellbar auf 3 verschiedene Längenebenen,

und

einer Amplitudenabgleichungsstufe mit 13 Einstellschritten, die gegenüber einem Codierer 6 mit 32 Perioden pro Umdrehung über eine Weite des Magnetsignals von mehr als einer Periode bis weniger als eine halbe Periode funktioniert,

ermöglicht eine Wahl von 78 Leserradien zwischen 9.750 mm und 48.954 mm.

Der Leserradius R1 ist definiert als der Abstand zur Messachse zwischen der Rotationsachse des Lagers 1 und dem Steg 10 empfindlicher Elemente 40.

Wenn die Erfassungsvorrichtung 7 unter den gleichen Bedingungen vor einem Codierer mit 64 Perioden benutzt wird, kommen 78 Leserradien R1 zwischen 19.51 mm und 87.96 mm in Frage.

Im allgemeinen ist eine gleiche Sonde 9 in der Lage, über Pollängen de Codierers 6 LPmax von mehr als 25% der Länge des Stegs 10 zu arbeiten, bei dem alle empfindlichen Elemente 40 bis zu Pollängen LPmin gleich etwa 25% der Länge des Stegs 10 aktiv sind, wobei das verarbeitete Magnetsignal dann etwas mehr als einer Periode des Magnetsignals, d.h. etwas mehr als zwei Pollängen entspricht. Das Verhältnis LPmax/LPmin beträgt demnach etwa 5, daher eine Anpassung der Sonde an einen Bereich Leserradien im gleichen Verhältnis R1max/R1min = 5.

Dieses Anpassungsvermögen ermöglicht die Verwendung einer gleichen Sonde 9 für eine große Anzahl von Lagern einer gleichen Lagerreihe. Demnach braucht nur eine einzige Ausgestaltung der Erfassungsvorrichtung 7 gewählt zu werden, wobei das Substrat 8 dem festen Ring 3 des einen oder anderen Lagers einer genormten Lagerreihe in einer etwa identischen Situation in Bezug auf den Außendurchmesser des besagten Lagers beigeordnet ist.

2 bis 12 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines mit einer erfindungsgemäßen Informationserfassungsvorrichtung ausgestatteten Lagers.

In diesen Figuren ist eine Längsachse X in die Rotationsachse des Lagers übergehend dargestellt.

Die Begriffe axial, längs, vorne und hinten sind in Bezug auf diese Achse definiert.

Eine radiale oder quere Richtung ist in einer zur Achse X senkrechten Ebene definiert.

Eine interne Lokalisierung befindet sich in der Nähe der X-Achse, während sich eine externe Lokalisierung in einem Abstand zur X-Achse befindet.

Bei den dargestellten Ausführungsformen ist der mobile Ring 2 der Innenring des Lagers 1 und der Außenring 3 ist fest.

Konventionell weist der Innenring 2 eine Bohrung und eine vordere und hintere Seitenfläche auf.

Der Außenring 3 weist eine Außenfläche und eine vordere und hintere Seitenfläche auf.

Bei den dargestellten Ausführungen umfasst die Informationserfassungsvorrichtung 5 drei Elemente, die vor ihrer Montage am Lager 1 unabhängig sind:

  • – eine Muffe 15, die so genannte Codierertragmuffe, die das magnetische Impulse erzeugende Mittel 6 drehbar trägt;
  • – Positioniermittel des Substrats 8 in Form eines ringförmigen Teils 16;
  • – eine zweite Muffe 17, die zur Verbindung des ringförmigen Teils 16 mit dem Lager 1 dient.

Die beiden Muffen 15, 17 und das ringförmige Teil 16 bestehen vorzugsweise aus Metallmaterial.

Die Codierertragmuffe 15 nach Achse X weist die gleiche Bohrung auf wie der mobile Ring 2 des Lagers 1. Die Codierertragmuffe 15 ist beispielsweise unter Kraftanwendung an der vorderen Fläche des mobilen Rings 2 montiert, so dass sie drehbar mit ihm verbunden ist.

Ein ringförmiger Codierer 6 ist an der Außenfläche der Codierertragmuffe 15 durch Verkleben oder dergleichen montiert. Der Codierer 6 weist beispielsweise eine Mehrzahl von angrenzenden Bereichen auf, wobei jeder Bereich eine in Bezug auf die beiden an ihn angrenzenden Bereiche eine umgekehrte Polarität besitzt.

Die zweite Muffe 17, ebenfalls nach Achse X, ist beispielsweise unter Kraftanwendung an der vorderen Fläche des Außenrings 3 montiert, so dass sie mit ihm verbunden ist.

Die Bohrung der Muffe 17 ist vorgesehen, um nicht mit der Rotation des Codierers 6 zu interferieren.

Bei den dargestellten Ausführungsformen umfasst die Muffe 17 eine axiale Erweiterung, deren Außenfläche die Außenfläche des Außenrings 3 verlängert.

Die axiale Erweiterung ist lang genug, um sich jenseits einer den Codierer 6 enthaltenden radialen Ebene zu verlängern. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht der axialen Erweiterung, eine Schutzfunktion des Codierers 6 gegen eventuelle externe Aggressionen zu erfüllen.

Die Hauptfunktion der Muffe 17 besteht darin, die Befestigung des festen Rings 3 des Lagers 1 des das Substrat 8 der Erfassungsvorrichtung 7 tragenden ringförmigen Teils 16.

Das ringförmige Teil 16 hat einen Außendurchmesser, der demjenigen des Außenrings 3 entspricht, und einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Innenrings 2 entspricht.

Das ringförmige Teil 16 weist demnach eine hintere Seitenfläche und eine vordere Seitenfläche auf, die sich zwischen seinem Innendurchmesser und seinem Außendurchmesser erstrecken, und zwei Flächen, jeweils innen und außen, die sich axial zwischen den beiden Seitenflächen erstrecken.

Eine prismatische Rille 18 nach einer senkrecht zu X verlaufenden Achse ist in der hinteren Seitenfläche des ringförmigen Teils 16 vorgesehen. Die prismatische Rille 18 ist vorgesehen, um das Substrat 8 aufzunehmen, wobei das Substrat 8 beispielsweise in die prismatische Rille 18 eingeklebt ist.

Die nach der X-Achse gemessene Tiefe der prismatischen Rille 18 ist derart, dass sich die empfindlichen Elemente 40 in einer radialen Ebene vor der die hintere Seitenfläche des ringförmigen Teils 16 enthaltenden Ebene befinden. Anders ausgedrückt, die Tiefe der prismatischen Rille 18 ist größer als die Dicke der die empfindlichen Elemente 40 integrierenden Sonde 9.

Das Substrat 8 ist so in der prismatischen Rille 18 befestigt, dass die in die Sonde 9 integrierten empfindlichen Elemente 40 nach einer Senkrechten in Bezug auf einen durch die X-Achse verlaufenden Radius, in einem Luftspaltabstand des ringförmigen Mittels 6 und gegenüber demselben angeordnet sind.

Die Herstellung der Verbindung des ringförmigen Teils 16 an der Muffe 17 ermöglicht demnach, das ringförmige Teil 16 mit seiner hinteren Seitenfläche mit dem festen Ring 3 des Lagers 1 zu verbinden, indem man die empfindlichen Elemente 40 in einem Luftspaltabstand zum ringförmigen Mittel 6 und gegenüber demselben positioniert.

Zu diesem Zweck weist die Muffe 17 die Form eines Befestigungsflansches auf, an dem die Position des ringförmigen Teils 16 eingestellt wird. Ein an der vorderen Fläche des Befestigungsflansches realisierter Abschnitt 25 ist demnach vorgesehen, um sich in eine an der hinteren Seitenfläche des ringförmigen Teils 16 gebildete konzentrische Auflagefläche einzufügen, um das ringförmige Teil 16 an der Muffe 17 zu befestigen.

Die Montage des Lagers mit Informationssensor 1 erfolgt, indem man zunächst die Codierertragmuffe 15 mit dem mobilen Ring 2 und dann die zweite Muffe 17 mit dem festen Ring 3 verbindet. Das das Substrat 8 tragende ringförmige Teil 16 wird danach mit der zweiten Muffe 17 verbunden.

Der Innendurchmesser des ringförmigen Teils 16 ist so vorgesehen, dass das ringförmige Teil 16 nicht mit der Codierertragmuffe 15 in Kontakt tritt.

Aus Handhabungsgründen ist die Länge nach der X-Achse der Codierertragmuffe 15 etwa gleich derjenigen der von der zweiten Muffe 17 und dem ringförmigen Teil 16 gebildeten Einheit.

Die Montage des Substrats 8 in die prismatische Rille 18 ist so vorgesehen, dass sich bei einer genormten Lagerreihe der Steg 10 empfindlicher Elemente 40, bis auf einen Feineinstellungsschritt, im gleichen Abstand zum Außendurchmesser des Lagers befindet. Bei dieser Ausgestaltung wird die Abweichung zwischen dem Außendurchmesser des Lagers und dem Außendurchmesser des Codierers 6 sowie die Dicke der zweiten Muffe 17 bei jeder beliebigen Größe des betrachteten Lagers konstant gehalten, so dass sich der Steg 10 empfindlicher Elemente 40 stets im Luftspaltabstand und gegenüber dem Codierer 6 befindet.

Bei einer Ausführungsform eines Informationserfassungslagers kann es sich als erforderlich erweisen, eine Dichtung zwischen dem festen Ring 3 und dem mobilen Ring 2 des Lagers 1 vorzusehen.

An der hinteren Seitenfläche des Lagers 1 wird die Dichtheit von einer ersten Lippendichtung 19 gewährleistet, die der Größe des Lagers 1 entspricht.

An der vorderen Seitenfläche des Lagers 1 muss eine Dichtheit zwischen der vorderen Seitenfläche des ringförmigen Teils 16 und der Codierertragmuffe 15 hergestellt werden. Diese Dichtheit wird mittels einer dynamischen Dichtung 20 hergestellt, deren Gummiansatz in einen an der vorderen Seitenfläche des ringförmigen Teils 16 vorgesehen Hals 20a eingelassen ist, und deren Reibungslippe 20b sich elastisch auf das Ende der Außenfläche der Codierertragmuffe 15 abstützt.

Aus Kompaktheitsgründen des Lagers 1 ist die dynamische Dichtung 20 kleiner als diejenige des Lagers 1.

Die Dichtung 19 kann bei einem gleichen Bohrungsdurchmesser des Lagers 1 aus einer Reihe von genormten Lagern mit kleineren Durchmessern gewählt werden.

Beispielsweise ist ein Lager 1 6300 der Durchmesserreihe 3 der Norm ISO 15. 1998 „Lager – Radiallager – Abmessungen, Gesamtplan" mit einer Bohrung von 10 mm und einem Außendurchmesser von 35 mm, ausgestattet mit einer erfindungsgemäßen Informationserfassungsvorrichtung 5, mit einer Dichtung 20 ausgerüstet, die identisch ist mit derjenigen, die für ein Lager 6200 mit einer Bohrung von 10 mm und einem Außendurchmesser von 30 mm der Durchmesserreihe 2 derselben Norm vorgesehen ist.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung in Bezug auf die Figuren der verschiedenen Besonderheiten der dargestellten Ausführungsformen des Informationserfassungslagers 1.

Bei der ersten in 2 und 3 dargestellten Ausführungsform ist eine radiale, sich nach der Achse der prismatischen Rille 18 erstreckende Erweiterung an der Außenfläche des ringförmigen Teils 16 vorgesehen.

Bei dieser Ausführungsform besteht das Substrat 8 vorzugsweise aus einem starren Isoliermaterial. Die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 befindet sich in der Nähe des den empfindlichen Elementen 40 gegenüberliegenden Endes des Substrats 8.

Die radiale Erweiterung 16a verlängert sich gegenüber des Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 und nach vorne in axialer Richtung, um eine Aufnahme 21 zu bilden, die einerseits einen Teil des die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 integrierenden Substrats 8 und andererseits die Eingangs/Ausgangsverdrahtung 11 selbst aufzunehmen.

Die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 der Erfassungsvorrichtung 7 umfasst einen in einer lokalen Erweiterung der Aufnahme 21 angeordneten Stecker 22, wobei der Stecker 22 über Stifte 23 elektrisch an das Substrat 8 angeschlossen ist.

Die Aufnahme 21 besteht aus einer axialen Bohrung in der radialen Erweiterung 16a. Die Bohrung weist zwei aufeinander folgende Durchmesser auf, wovon der eine das Substrat 8 und der andere den Stecker 22 aufnehmen kann (siehe 2).

Eine Folie 24 ist dichtend in die Bohrung in der Nähe des Substrats 8 und an der Außenfläche der Muffe 17 montiert, um die Erfassungsvorrichtung 7 vor eventuellen Aggressionen zu schützen. Die Folie 24 ist beispielsweise dichtend in eine konzentrische Auflage der Aufnahme 21 montiert.

Bei der in 4 dargestellten zweiten Ausführungsform ist ebenfalls eine Aufnahme 21 in einer radialen Erweiterung 16a des ringförmigen Teils 16 vorgesehen.

Wie bei der vorherigen Ausführungsform besteht das Substrat 8 vorzugsweise aus einem starren Isoliermaterial, befindet sich die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 in der Nähe des Endes des den empfindlichen Elementen 40 gegenüberliegenden Substrats 8, und die Aufnahme 21 erstreckt sich gegenüber der Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11.

Die Aufnahme 21 kann einerseits einen Teil des die Eingangs/Aus gangsverdrahtung 11 integrierenden Substrats 8 und andererseits die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 selbst aufnehmen.

Die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 der Erfassungsvorrichtung 7 umfasst flexible, an das Substrat 8 angeschlossene Leiter 30. Die flexiblen Leiter 30 sind Bestandteil eines flexiblen Mehrleiterkabels 31 mit Schirmung 32.

Die Aufnahme 21 ist vorgesehen, um in ihrem vorderen Teil das flexible Kabel 31 auszunehmen, indem sie es mit Hilfe einer Stopfenbuchse 33 festhält, die ebenfalls die Dichtheit der Durchführung des Kabels 31 gewährleistet.

Die Schirmung 32 des flexiblen Kabels 31 ist elektrisch mit der Metallmasse des ringförmigen Teils 18 verbunden, und zwar mittels einer Metallkabeltülle 34, die mit einer im Inneren der Aufnahme 21 vorgesehenen Mutter 35 befestigt ist.

Im hinteren Teil der Aufnahme 21, der das Substrat 8 enthält, sind die flexiblen Leiter 30 so an das Substrat 8 angeschlossen, dass die Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung 7 zugänglich gemacht werden.

Die Aufnahme 21 kann gegebenenfalls mit einem polymerisierten isolierenden Harz gefüllt sein.

Bei diesen beiden Ausführungsformen kann der Abstand zwischen dem Steg 10 empfindlicher Elemente 40 und der Achse der Aufnahme 21 für verschiedene Lager einer genormten Reihe konstant gehalten werden.

Im Zusammenhang mit 5 bis 8 werden nachfolgend drei Varianten dieser Ausführungsformen beschrieben. In diesen Figuren ist die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 nicht dargestellt, da sie entweder einen Stecker 22 oder ein Mehrdrahtkabel 31 umfassen kann.

Bei einer ersten Variante weist die mit dem festen Ring 3 des Lagers 1 verbundene Muffe 17 eine radiale Erweiterung 17a in Form eines Flansches auf, um die Befestigung des Lagers an einem nicht dargestellten Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen (siehe 5).

Löcher 17b ermöglichen die Durchführung von Klemmmitteln des Flansches 17a gegen das besagte Gestellt oder Gehäuse.

Bei einer in 6 dargestellten zweiten Variante ist der Befestigungsflansch 17a axial über den Außendurchmesser des Außenrings 3 des Lagers 1 durch eine Hülse 26 verlängert, die auf den Außendurchmesser des besagten Rings 3 eingestellt ist.

Beispielsweise wird der Außendurchmesser der Hülse 26 aus einer Durchmesserreihe der vorgenannten Norm ISO 15-1998 gewählt.

Bei einer dritten Variante weist das das Substrat 8 tragende ringförmige Teil 16 eine radiale Erweiterung 16a in Form eines Flansches auf, um die Befestigung des Lagers I an einem nicht dargestellten Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen (siehe 7).

Löcher 16b ermöglichen die Durchführung von Klemmmitteln des Flansches 16a gegen das besagte Gestell oder Gehäuse.

Bei dieser Variante ist das ringförmige Teil 16 über ein Schulterstück 31 auf die Muffe 17 zentriert, das konzentrisch zur an der Muffe 17 vorgesehenen Rotationsachse angeordnet ist (siehe 8).

Bei der dritten Ausführungsform eines in 9 bis 12 dargestellten Informationserfassungslagers 1 ist das Substrat 8 eine flexible isolierende Folie.

An der Außenfläche des ringförmigen Teils 16 ist eine radiale Erweiterung 16a vorgesehen, die sich nach der Achse der prismatischen Rille 18 erstreckt.

Die prismatische Rille 18 verlängert sich in der radialen Erweiterung, so dass das Substrat 8 auf einer etwas größeren Fläche befestigt wird als in dem Fall, in dem die prismatische Rille 18 nur an der hinteren Seitenfläche des ringförmigen Teils 16 ausgebildet ist.

Der äußere Teil der radialen Erweiterung 16a endet in einer Vertiefung 36, die das Substrat 8 aufnehmen soll. Die Vertiefung 36 ist vorteilhaft mit einem isolierenden Harz gefüllt, das um das Substrat 8 herum polymerisiert ist, um es festzuhalten.

Bei der in 9 und 18 dargestellten Ausführungsform sind auf den Innenflächen der Vertiefung 36 zwei Zinkungen 37 vorgesehen, um die mechanische Festigkeit der Vorrichtung zu verstärken.

An der der die empfindlichen Elemente 9 aufnehmenden Fläche gegenüberliegenden Fläche 8a ist das Substrat 8 mit einer an die Metallmasse des ringförmigen Teils 16 angeschlossenen Schirmungsmetallfolie ausgestattet.

Die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung 11 der Erfassungsvorrichtung umfasst einen Stecker 22, der direkt an dem Teil des den empfindlichen Elementen 9 gegenüberliegenden Substrats 8 angeschlossen ist.

Die zwischen den empfindlichen Elementen 9 und dem Stecker 22 gemessene Länge des Substrats 8 ist etwas größer als bei den beiden vorherigen Ausführungsformen. Diese Charakteristik, verbunden mit der Flexibilität des Substrats 8, ermöglicht beispielsweise einen direkten Anschluss des Steckers 22 an die Signalverarbeitungsvorrichtung.

Als Variante dieser dritten, in 11 und 12 dargestellten Ausführungsform, weist das das Substrat 8 tragende Teil 16 eine radiale Erweiterung in Form eines Flansches 16a auf, um die Befestigung des Lagers 1 an einem nicht dargestellten Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen.

Die Löcher 16b ermöglichen die Durchführung von Spannmitteln des Flansches 16a gegen das besagte Gestell oder Gehäuse.

Außen an dem ringförmigen Teil 16 wird die Rille 18 durch eine Vertiefung 36 verlängert, die den Einsatz eines verformbaren Metallträgers 39 von geringer Dicke ermöglicht.

Dieser Metallträger 39 kann vom Benutzer des Informationserfassungslagers 1 beliebig ausgebildet werden.

An der Vertiefung 36 sind Schulterstücke 36a vorgesehen, um das Anbringen einer Verschlussfolie zu ermöglichen und so das Füllen der Vertiefung 36 mit einem polymerisierbaren Harz zu erleichtern.


Anspruch[de]
  1. Lager (1), ausgestattet mit einer Informationserfassungsvorrichtung (5) mit einem mobilen Ring (2) und einem festen Ring (3), bei dem ein ringförmiges, magnetische Impulse erzeugendes Mittel (6) dem mobilen Ring (2) und eine Erfassungsvorrichtung dieser Impulse (7) dem festen Ring (3) zugeordnet ist, bei dem die Erfassungsvorrichtung (7) empfindliche Elemente (40) umfasst, die einem Substrat (8) zugeordnet sind, wobei das besagte Lager Positioniermittel des Substrats (8) umfasst, die die empfindlichen Elemente (40) im Luftspaltabstand zum ringförmigen, magnetische Impulse erzeugenden Mittel (6) anordnen können, wobei das besagte Lager dadurch gekennzeichnet ist, dass es mehr als zwei empfindliche Elemente (40) aufweist, die fluchtend und in gleichem Abstand zueinander angeordnet sind.
  2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die empfindlichen Elemente (40) in eine Sonde (9) integriert sind.
  3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (9) ebenfalls die Verarbeitungselektronik der von den empfindlichen Elementen (40) erfassten Signale beinhaltet.
  4. Lager nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (9) eine integrierte Schaltung beispielsweise des Typs ASIC bildet.
  5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (8) in Form einer IC-Karte des Typs PCB vorliegt.
  6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (8) in Form einer flexiblen Polymerfolie vorliegt.
  7. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (7) eine Eingangs-/Ausgangsverdrahtung (11) umfasst, die dem Substrat (8) beigeordnet ist.
  8. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (7) die Sonde (9), das Substrat (8) und die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung (11) umfasst.
  9. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniermittel des Substrats (8) ein ringförmiges, in Bezug auf das Lager (1) koaxiales Teil (16) umfassen, in dem eine radiale prismatische Rille (18) ausgebildet ist, die das Substrat (8) aufnehmen kann.
  10. Lager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Teil (16) eine Aufnahme (21) umfasst, die vorgesehen ist, um die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung (11) der Erfassungsvorrichtung (7) aufzunehmen.
  11. Lager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahme (21) für die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung (11) in einer in Bezug auf den festen Ring (3) des Lagers (1) radialen Erweiterung (16a) des ringförmigen Teils (16) befindet.
  12. Lage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Teil (16) eine radiale Erweiterung (16a) in Form eines Flansches aufweist, um die Befestigung des Lagers (1) an einem Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen.
  13. Lager nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Teil (16) über eine zweite in Bezug auf das Lager (1) koaxiale Muffe (17) mit dem festen Ring (3) verbunden ist, die unter Kraftanwendung auf den festen Ring (3) montiert ist.
  14. Lager nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (17) eine axiale Erweiterung umfasst, die dem Außendurchmesser des festen Rings (3) angepasst ist.
  15. Lager nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (17) mit einer radialen Erweiterung (17a) in Form eines Flansches realisiert ist, um die Befestigung des Lagers (1) an einem Gestell oder Gehäuse zu ermöglichen.
  16. Lager nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Folie (24) dicht in einer konzentrischen Auflagefläche der Aufnahme (21) und an der Außenseite der Muffe (17) montiert ist, um das Substrat (8) vor eventuellen Aggressionen zu schützen.
  17. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung (11) der Erfassungsvorrichtung (7) einen Steckverbinder, beispielsweise einen Stecker (22) umfasst.
  18. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangs-/Ausgangsverdrahtung (11) der Erfassungsvorrichtung (7) ein Mehrdrahtkabel (30) umfasst .
  19. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulse erzeugende Mittel (6) ein ringförmiges Teil aus mit Ferritpartikeln verstärktem Synthetikmaterial ist, das von einer Mehrzahl von angrenzenden Bereichen mit umgekehrter Magnetisierung eines gegebenen Bereichs in Bezug auf die beiden an diesen angrenzenden Bereiche gebildet wird.
  20. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulse erzeugende Mittel (6) in fester Verbindung von einer in Bezug auf das Lager (1) koaxialen Muffe (15) getragen wird, die unter Kraftanwendung auf den mobilen Ring (2) montiert ist.
  21. Lager nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dichtungsvorrichtung umfasst, die mittels einer dynamischen Dichtung (20) realisiert ist, deren Ansatz der Außenseite des ringförmigen Teils (16) beigeordnet ist, und deren reibende Lippe sich elastisch an einem äußeren Ende der besagten Drehmuffe (15) abstützt.
  22. Lager nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Dichtung (19) kleiner ist als derjenige des Lagers (1) .
  23. Lager nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (19), bei einem gleichen Bohrungsdurchmesser des Lagers (1), aus einer Reihe von genormten Lagern mit kleineren Außendurchmessern gewählt wird.
  24. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die fluchtenden empfindlichen Elemente (40) in der Gruppe der Hallsonden, der Magnetoresistenzen, der Riesen-Magnetoresistenzen gewählt werden.
  25. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (7) eine gerade Anzahl 2N von empfindlichen Elementen (40) umfasst, die in mindestens zwei Untereinheiten unterteilt ist.
  26. Lager nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung (7) eine Anzahl, die ein Vielfaches von vier 4P empfindlichen Elementen (40) und in vier Untereinheiten unterteilt ist.
  27. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (9) Addiermittel und Umschaltmittel integriert, um ab von jedem der empfindlichen Elemente (40) erfassten Signalen mindestens zwei analogische Ausgangssignale der Erfassungsvorrichtung (7) in Phasenquadratur zu bilden.
  28. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (9) eine Interpolationsvorrichtung (41) der von den empfindlichen Elementen (40) erfassten analogischen Signale integriert.
Es folgen 10 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com