DE102012202522A1 - Sensorlager - Google Patents

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DE102012202522A1
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Andreas Bierlein
Rainer Mayer
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Erfindungsgemäß wird ein Sensorlager angegeben, mit welchem Betriebszustände innerhalb eines Wälzlagers 1 erfasst und an einen Signalempfänger 20 übertragen werden. Um dies zu realisieren, wird der Käfig 9 eines Wälzlagers 1 nicht vollständig mit Wälzkörpern 4 bestückt und stattdessen in den wälzkörperfreien Taschen 12 Messaufnehmer 14 eingesetzt, die laufend den Abstand A zwischen den Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 2, 3 ermitteln und über eine Kommunikationseinrichtung 19 an eine Empfangsvorrichtung 21 übermitteln.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung befasst sich mit Sensorlagern, insbesondere mit solchen Sensorlagern, die eine innerhalb des Lagers selbst angeordnete Sensoreinrichtung aufweisen, welche die innerhalb des Lagers auftretenden Zustände erfasst und an einen außerhalb des Lagers angeordneten Empfänger überträgt.
  • Die Erfindung befasst sich mit Sensorlagern, insbesondere mit solchen Sensorlagern, die eine innerhalb des Lagers selbst angeordnete Sensoreinrichtung aufweisen, welche die innerhalb des Lagers auftretenden Zustände erfasst und an einen außerhalb des Lagers angeordneten Empfänger überträgt.
  • Ein gattungsmäßiges Sensorlager entsprechend dem Oberbegriff ist aus DE 69412390 bekannt. Dieses dort gezeigte Sensorlager, welches gleichzeitig auch den nächstliegenden Stand der Technik bildet, umfasst ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, welcher den Innenring koaxial umgibt, und Wälzkörpern. Die Ringe sind an ihren einander zugewandten Flächen mit Laufbahnen versehen, auf denen die zwischen den Ringen angeordneten Wälzkörper abrollen. Ferner ist ein im Wesentlichen runder Käfig vorgesehen, welcher in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Taschen aufweist, in die die zwischen den Ringen angeordneten Wälzkörper eingesetzt sind. Diese gegenseitige durch den Käfig realisierte Beabstandung der Wälzkörper voneinander ist wesentlich, wenn man die Reibung des Wälzlagers gering halten will. Ferner weist das Sensorlager gemäß DE 69412390 einen Messaufnehmer auf, welcher über eine Kommunikationseinrichtung mit einem Signalempfänger im Datenaustausch steht.
  • Der Messaufnehmer ist in einem Wälzkörper angeordnet und wie die übrigen Wälzkörper dieses Wälzlagers in einer Tasche des Käfigs eingesetzt. Wird nun das Wälzlager in Rotation versetzt, rollt auch der Wälzkörper, welcher mit dem Messaufnehmer versehen ist, ebenso wie die übrigen Wälzkörper dieses Wälzlagers über die Laufbahnen diesesWälzlagers ab. Mit anderen Worten, der Wälzkörper, in welchem der Messaufnehmer angeordnet ist, ist im Wesentlichen den anderen Wälzkörpern des jeweiligen Wälzlagers sehr ähnlich und verhält sich ebenso wie diese.
  • Im Einzelnen ist der Wälzkörper, welcher mit dem Messaufnehmer versehen ist und welcher im Folgenden als Messrolle bezeichnet wird, mit einer Bohrung versehen, welche das Messequipment aufnimmt. Die Ermittlung der jeweiligen Belastung des Lagers ist so realisiert, dass der oder die Messaufnehmer mit der Innenwandung der Bohrung der Messrolle in Verbindung stehen. Unter Wirkung der auf das Wälzlager wirkenden Belastung erfährt zumindest die Messrolle eine mehr oder minder große Verformung, welche dann von dem oder den Messaufnehmern innerhalb der Messrolle detektiert wird.
  • Wenngleich die Auswertung der Daten von dem oder den Messaufnehmer(n) Rückschlüsse auf die Belastung und den Zustand des Wälzlagers erlauben, wird als nachteilig empfunden, dass durch den ständigen Kontakt der hohlen Messrolle mit den Laufbahnen, diese – ebenso wie auch die übrigen Wälzkörper dieses Lagers – abnutzen. Nimmt man hinzu, dass auch die Laufbahnen während eines Lagerlebens abnutzen, kann vorkommen, dass die für aussagekräftige Zustandsangaben erforderliche Verformung der Messrolle sich während eines Lagerlebens nicht mehr hinreichend verändert. Außerdem wird als nachteilig empfunden, dass die Messrolle, wegen ihrer durch die Bohrung hervorgerufenen Schwächung gegenüber einer Vollrolle eine geringere Federkonstante hat und somit einem größeren, das Messergebnis verfälschenden Verschleiß unterworfen ist.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zurunde ein Sensorlager anzugeben, welches die Nachteile im Satnd der Technik vermeidet und welches über die Lebenszeit des Lagers zuverlässige Messwerte liefert.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind den Ansprüchen 2 bis 7 entnehmbar.
  • Folgt gemäß Anspruch 1 die Gesamtanzahl der im Käfig vorhandenen Taschen und die Gesamtanzahl der in die Taschen eingesetzten Wälzkörper der Beziehung nT = nW – x, wobei nT für die Gesamtanzahl der Taschen, nW für die Gesamtanzahl der Wälzkörper steht und x eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 ist, werden von Wälzkörpern freie Taschen bereitgestellt, die die Integration von drehfest mit dem Käfig verbundenen Messaufnehmern in enger räumlicher Beziehung zu den übrigen, „tragenden“ Wälzkörpern des Wälzlagers ermöglichen.
  • Schon an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der Begriff der Gesamtanzahl der Wälzkörper bzw. der Gesamtanzahl der Taschen einem Wert entspricht, der sich bei üblicher Konstuktion der sich anhand der Anforderungen nach der Konstruktion eines Wälzlagers ergibt. Dies schließt auch Standardlager ein, die für eine Vielzahl von Anwendungen entwickelt worden sind und eine vorgegebene Anzahl von Wälzkörpern und Taschen haben.
  • Einem Sensorlager gemäß Anspruch 1 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem gegebenen Wälzlager, dessen Käfig eine vorgegebene Gesamtanzahl nT Taschen aufweist, im Hinblick auf die Gesamtsteifigkeit des Wälzlagers eine Vollbestückung des Wälzlagers mit Wälzkörpern notwendig ist. Wenngleich dieser Effekt, welcher das Weglassen von Wälzkörpern zum Gegenstand hat, schon bei Wälzlagern mit einem Teilkreisdurchmesser zwischen 1000 und 1600 mm zu verzeichnen ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Teilkreisdurchmesser des Wälzlagers größer 1600mm ist, weil bei Wälzlagern dieser Dimension die übrigen Wälzkörper wegen ihrer Größe und ihrer Eigenschaften sehr gut geeignet sind, ein oder mehrere „Fehlstellen“ bei der Bestückung des Käfigs aufzufangen. Wie leicht einzusehen ist, sollte in jedem Fall sichergestellt sein, dass bei mehr als einer „Fehlstelle“, worunter eine nicht mit einem Wälzkörper bestückte Tasche eines Käfigs verstanden wird, diese „Fehlstellen“ nicht an unmittelbar in Umfangsrichtung beabstandeten Taschen vorgesehen werden. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn bei zwei oder mehr „Fehlstellen“ den jeweiligen „Fehlstellen“ immer ein „tragender“, zwischen den Laufbahnen abrollender Wälzkörper direkt gegenüber (d.h. einen Winkel von 180° einnehmenden Abstand) angeordnet ist.
  • Dadurch dass der oder die Messaufnehmer drehfest an oder in den „Freistellen“ des Käfigs mit diesem verbunden sind, ohne dass sich der Messaufnehmer an den Lagerringen abrollt, wird eine größere Messgenauigkeit erreicht, da der Messaufnehmer keinem Verschleiß unterliegt.
  • Dies nicht nur deshalb, weil entsprechend Anspruch 4 die Abstandsmessung zwischen den Lageringen berührungslos erfolgt, indem beispielsweise der Messaufnehmer Sende- und Empfangsdioden zur Abstandsmessung umfasst. Ist gemäß Anspruch 3 der jeweilige Messaufnehmer mit wenigstens einem federbelasteten Messfühler versehen, der sich an der Laufbahn des Innen- oder des Außenrings abstützt und bei Rotation des Käfigs an der jeweiligen Laufbahn entlanggleitet, kann trotz des körperlichen Kontakts des Messtasters zu einer der Laufbahnen ein das Messergebnis verfälschender Verschleiß vernachlässigt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Gegensatz zum Stand der Technik keine Umformung des Messaufnehmers erforderlich ist und die Federn der federbelasteten Messtaster zur weiteren Verschleißminderung sehr weich ausgebildet werden können. Schon an dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass sehr vorteilhaft ist, wenn zumindest das mit der jeweiligen Laufbahn in körperlichem Kontakt stehende Ende des jeweiligen Messfühlers im Vergleich zu der Laufbahn aus einem verschleißfesteren Werkstoff hergestellt. Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn darüber hinaus zur weiteren Verschleißminderung das mit der jeweiligen Laufbahn in körperlichem Kontakt stehende Ende gerundet, beispielsweise als Kugelabschnitt, ausgebildet ist.
  • Ist entsprechend Anspruch 2 der jeweilige Messaufnehmer geeignet, den Abstand zwischen den Lagerringen zu erfassen, lassen sich sehr genaue Aussagen über die Belastung des jeweiligen Wälzlagers und seinen Verschleiß machen. Wird beispielsweise ein Wälzlager im Neuzustand einer Belastung ausgesetzt, verformen sich unter der Belastung nicht nur die Wälzkörper, sondern die Wälzkörper federn auch leicht in die Laufbahnen der Lagerringe ein. Dadurch ergibt sich zwangsläufig auch eine Abstandsreduzierung zwischen den Laufbahnen von Innen- und Außenring, die als Aussagewert für die Lagerbelastung herangezogen werden kann. Ist das Wälzlager schon einige Zeit im Einsatz, reduziert sich durch die Abnutzung der Laufbahnen der Abstand zwischen den Laufbahnen weiter. Diese weitere Reduktion kann als Maß zur Bestimmung des Lagerverschleißes herangezogen werden.
  • Da der Messaufnehmer nach der Erfindung den Käfig als Fixpunkt hat, von welchem sich beispielsweise entsprechend Anspruch 3 (oder Anspruch 4) einer der Messfühler in Richtung der Laufbahn des Innenrings und ein anderer Messfühler sich in Richtung der Laufbahn des Außenrings erstrecken kann, sind im Gegensatz zum Stand der Technik nach der Erfindung auch nach Innen- und Außenring getrennte Verschleißaussagen möglich.
  • Nur der Vollständigkeit halber sei schon dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass mittels der erfindungsgemäßen Anordnung nicht nur der Abstand zwischen den Lagerringen erfasst werden kann, sondern auch der Verschleiß der Wälzkörper ermittelt werden kann, indem beispielsweise (um in Anspruch 3 zu bleiben) ein Messfühler des Messaufnehmers sich in Richtung eines dem Messaufnehmer benachbarten Wälzkörpers erstreckt und bei Rotation dieses Wälzkörpers an dessen Mantelfläche entlanggleitet oder auf dieser abrollen.
  • Ist gemäß Anspruch 5 der Messaufnehmer mit einem Generator gekoppelt und umfasst der Generator ein Antriebsrad, welches entweder mit einer der Laufbahnen oder einem der Wälzkörper in körperlichem Kontakt steht, lässt sich in sehr einfacher Weise eine Stromversorgung für den Messaufnehmer und die Kommunikationsanordnung bereitstellen. Hierbei ist ganz besonders vorteilhaft, dass die Stromerzeugung innerhalb des Lagers erfolgt. Dies nicht nur deshalb, weil diese Ausbildung auf entsprechende Schleifkontakte verzichtet, sondern auch deshalb, weil diese Ausbildung keine besonderen Vorkehrungen außerhalb des Wälzlagers bzw. an der Anschlußkonstruktion erforderlich macht.
  • Um sicherzustellen, dass das Antriebsrad keinen Lagerverschleiß hervorruft, gleichwohl aber auch bei Abnutzung des Antriebsrades immer sichergestellt ist, dass das Antriebsrad zum Antrieb des Generators immer im körperlichen Kontakt mit einer oder beiden Laufbahnen oder dem jeweiligen Wälzkörper bleibt, ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 6 das jeweilige Antriebsrad zumindest mit einem Kreisring versehen, ist der mit der oder den Laufbahnen oder einem Wälzkörper in körperlichem Kontakt steht, und dieser Kreisring aus einem Material gebildet ist, welches gegenüber dem Material seines jeweiligen Reibpartners eine verminderte Härte aufweist, und welches sich bei Anlage am jeweiligen Reibpartner elastisch verformt.
  • Eine ganz besonders elegante und einfache Art der Stromerzeugung bei einem mit dem Messaufnehmer gekoppelten Generator ist gemäß Anspruch 7 gegeben, wenn der Generator mindestens eine Spule und mindestens einen Permanentmagneten umfasst und der oder die Permanentmagnete an einem der Lagerringe und die Spule oder Spulen am Käfig angeordnet sind. Wird bei einem so ausgestatteten Wälzlager beispielsweise eine von diesem Wälzlager drehbar gelagerte Welle in Rotation versetzt, induzieren die an der oder den Spulen vorbeigeführten Permanentmagnete einen Strom, der zur Spannungsversorgung des Messaufnehmers und der Kommunikationsanordnung verwendet werden kann. Da bei in Rotation befindlichen, käfiggeführten Wälzlagern der Käfig gegenüber dem sich drehenden Lagerring eine andere Relativgeschwindigkeit hat, ist es gleichgültig, an welchem der beiden Lagerringe die Permanentmagnete angeordnet werden.
  • Schließlich sei noch ausgeführt, dass es vorteilhaft ist, wenn noch eine Pufferbatterie vorhanden ist, die ebenfalls vom Generator geladen wird. In diesem Fall ist es dann der Pufferbatterie möglich, auch bei stillstehendem Wälzlager Messwerte zu generieren bzw. in einem Speicher des Messaufnehmers abgelegte Messwerte auszulesen und drahtlos an einen Empfänger zu senden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch ein Wälzlager;
  • 2 ein Segment eines Käfigs;
  • 3 einen Schnitt durch ein Wälzlager gemäß der Erfindung;
  • 4 eine Vergrößerung des Details BB von 4;
  • 5 einen Messfühler;
  • 6 eine Fortbildung einer Anordnung gemäß 4;
  • 7 eine Vergrößerung des Details AA gemäß 5;
  • 8 einen berührungslosen Generator; und
  • 9 einen von einen Antriebsrad angetriebenen Generator.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
  • In 1 ist ein Wälzlager 1 gezeigt. Dieses Wälzlager 1 wird von einem Innenring 2, einem den Innenring 2 koaxial umgebenden Außenring 3 und Wälzkörpern 4 gebildet. Dieses Wälzlager 1 ist in die Bohrung 5 einer Anschlußkonstruktion 6 eingesetzt. Der Innenring 2 wird von einer Welle 7 durchdrungen. Zur drehbaren Lagerung der Welle 7 in der Anschlusskonstruktion 6 sind die Wälzkörper 4 zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 4 angeordnet und rollen, wenn die Welle 7 in Rotation versetzt ist, an den Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 3 ab.
  • Im in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind elf Wälzkörper 4 zwischen den Lagerringen 2, 3 angeordnet, so dass mithin die Anzahl der Wälzkörper 4 dieses Lagers NW = 11 beträgt.
  • Bei dem in 1 gezeigten Wälzlager 1 sind die Wälzkörper 4 käfiggeführt. Dazu ist im radialen Abstand zwischen den Lagerringen 2, 3 ein rohrförmiger Käfig 9 eingesetzt, von welchem die in den ihn eingesetzten Wälzkörper 4 in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1 in gegenseitigem Abstand gehalten werden.
  • Nähere Einzelheiten zu einem Käfig 9 sind in 2 gezeigt. Auch wenn in 2 lediglich ein Segment 9.1 eines Käfigs 9 gezeigt ist, weiß der Fachmann schon allein mit Rücksicht auf etwa EP 1408248 , dass durch Zusammenfügen mehrerer dieser Segmente 9.1 ein kreisförmiger Käfig 9 entsteht. Nur der Vollständigkeit halber sei daauf hingewiesen, dass der Käfig 9 in einem anderen – nicht dargestellten – Ausführungsbeispiel auch als einstückiger Käfig ausgebildet sein kann. Deutlich ist der Darstellung gemäß 2 entnehmbar, dass das Segment 9.1 und damit auch der fertiggestellte Käfig 9 im Wesentlichen von zwei Ringen 10.1, 10.2 und einer Mehrzahl von Stegen 11 gebildet ist, die sich in axialer Richtung zwischen den beiden Ringen 10.1, 10.2 erstrecken. Durch diese Geometrie des Käfigs 9 werden zwischen den Ringen 10.1, 10.2 und den Stegen 11 Taschen 12 zur Aufnahme von Wälzkörpern 4 bereitgestellt. Sind die Wälzkörper 4 in die Taschen 12 des Käfigs 9 eingesetzt, ergeben sich Verhältnisse, die in 1 gezeigt sind. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass in 1 durch die gewählte Darstellungsform von dem Käfig 9 lediglich die die Wälzkörper 4 in Umfangsrichtung des Wälzlagers 1 auf Abstand haltenden Stege 11 sichtbar sind.
  • Deutlich ist der Darstellung gemäß 1 aber entnehmbar, dass die Anzahl nT der Taschen 12 der Anzahl NW der Wälzkörper 4 entspricht, weil des sich um ein vollbestücktes Wälzlager 1 handelt.
  • In 3 ist ein Wälzlager 1 gemäß der Erfindung gezeigt. Abweichend zu dem Wälzlager 1 gemäß 1 sind zwischen den Lagerringen 2, 3 fünfundzwanzig Wälzkörper 4 angeordnet, so dass die Anzahl der Wälzkörper 4 dieses Lagers nW = 25 beträgt. Diese Wälzkörper 4 sind in Taschen 12 des Käfigs 9 eingesetzt und werden von den Stegen 11 in Umfangsrichtung in gegenseitigem Abstand gehalten. Wie der Darstellung gemäß 3 deutlich entnehmbar ist, sind in dem dort gezeigten Käfig 9 sechsundzwanzig Taschen 12 vorgesehen, so dass die Anzahl der Taschen 12 dieses Wälzlagers 1 nT = 26 beträgt bzw. anders ausgedrückt der Beziehung nW = nT – 1 folgt. Die keinen Wälzkörper 4 aufnehmende Tasche 12.1, welche auch im Zusammenhang mit dieser Anmeldung als „Fehlstelle“ bezeichnet ist, ist mit einem Messaufnehmer 13 bestückt, auf den später noch näher eingegangen wird. Die Detailzeichnung AA gemäß 3 zeigt einem weiteren Messaufnehmer 13’. Soll das Wälzlager 1 gemäß 3 mit einen weiteren Messaufnehmer 13’ versehen werden, muss eine weitere „Fehlstelle“ geschaffen werden, indem ein in einer Tasche 12 platzierter Wälzkörper 4 entfernt und durch einen weiteren Messaufnehmer 13’ ersetzt wird. Um sicherzustellen, dass immer ein tragender mit den Lagerringen 2, 3 in körperlichem Kontakt stehender Wälzkörper 4 einer „Fehlstelle“ im Abstand von 180° gegenüberliegt, kann durch Entfernung eines der Wälzkörper 4’ eine geeignete, zur Abnahme eines weiteren Messaufnehmers 13’ bestimmte weitere „Fehlstelle“ geschaffen werden. Würde tatsächlich ein Wälzkörper 4’ gegen einen weiteren Messaufnehmer 13’ ersetzt (angedeutet durch den Doppelpfeil) würde sich in dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel die Beziehung von Taschen 12 zu Wälzkörpern 4 auf nW = nT – 2 verändern.
  • In 4 ist das Detail BB gemäß 3 vergrößert dargestellt. Wie der Darstellung gemäß 4 entnehmbar ist, ist der Messaufnehmer 13 in einer Tasche 12 des Käfigs 9 eingesetzt. An dem Messaufnehmer 13 sind zwei federbelastete Messfühler 14 angebracht, die sich radial in Richtung der Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 2, 3 erstrecken und mit ihren Enden 15 an den Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 2, 3 aufstehen. Einzelheiten eines solchen Messfühlers 14 sind in 5 gezeigt. Dieser Darstellung ist entnehmbar, dass der Messfühler 14 in einer Hülse 16 angeordnet ist. Außerdem ist in die Hülse 16 eine Feder 17 eingesetzt, welche den Messfühler 14 im unbelasteten Zustand in Pfeilrichtung P1 drückt. Das Ende 15 des Messfühlers 14 ist gerundet ausgebildet und ist aus einem Werkstoff hergestellt, welcher gegenüber dem Werkstoff der Laufbahn 8 von Innenund Außenring 2, 3 eine höhere Verschleißfestigkeit hat.
  • Rotiert nun der Messaufnehmer 14 gemäß 4 zusammen mit dem Käfig 9 in Pfeilrichtung P2, gleiten die beiden Messfühler 14 auf den Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 2, 3 und messen dabei kontinuierlich den Abstand A zwischen Innen- und Außenring 2, 3. Dabei wird der Messfühler 14 in Richtung des Doppelpfeils P“ in 5 hin und her bewegt. Wird diese Bewegung bzw. die Abstandsänderung auf eine entsprechende im Inneren des Messaufnehmers 14 angebrachte Elektronik 18 übertragen, können diese Daten von einer mit der Elektronik 18 in Verbindung stehende Kommunikationseinrichtung 19 an einen Signalempfänger 20 übertragen werden.
  • In 6 ist eine der 4 ähnliche Anordnung gezeigt. Diese unterscheidet sich von der Anordnung gemäß 4 allein dadurch, dass der Messaufnehmer 13 mit optischen Sende- und Empfangsvorrichtungen 21 (7) versehen ist, welche den Abstand A zwischen Innen- und Außenring 2, 3 berührungslos ermitteln.
  • Um die Elektronik 18 und die Kommunikationseinrichtung 19 mit Strom zu versorgen, sind in den 8 und 9 entsprechende Generatoren 22 vorgesehen.
  • In 8 wird dieser Generator 22 dadurch gebildet, dass der Bord 23 eines Außenrings 3 mit einem Permanentmagneten 24 versehen ist. In den Käfig 9 ist eine Spule 25 eingesetzt. Dreht sich entsprechend 1 die Welle 7 in dem Wälzlager 1, dreht sich zwangsläufig auch der Käfig 9 dieses Wälzlagers 1. Diese Drehung D des Käfigs 9 wird zur Stromversorgung des Messaufnehmers 13 ausgenutzt. Streicht nämlich die Spule 25 an dem Permanentmagneten 24 vorbei, wird ein Strom in die Spule 25 induziert. Dieser Strom speist eine im Messaufnehmer 13 angeordnete Pufferbatterie 26. An diese Pufferbatterie 26 sind dann die Elektronik 18 und die Kommunikationseinrichtung 19 als Verbraucher angeschlossen.
  • Im Gegensatz zu 8 ist in 9 ein Generator 22 im Inneren des Messabnehmers 13 untergebracht. Dieser Generator 22 wird von einem Antriebsrad 27 angetrieben, welches sich wie ein normaler Wälzkörper 4 verhält und auch ebenso auf den Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 2, 3 abrollt, wenn etwa die gelagerte Welle 7 in Rotation versetzt wird (1). Deutlich ist der Darstellung gemäß 9 entnehmbar, dass das Antriebsrad 27 mit einem Kreisring 28 aus Gummi versehen ist. Auch hat das Antriebsrad 27 zusammen mit dem Kreisring 28 einen Durchmesser, welcher etwas größer ist als der Abstand A zwischen den Laufbahnen 8 von Innen- und Außenring 2, 3. Dies und die Weichheit des Kreisrings gegenüber den Laufbahnen 8 der Lageringe 2, 3 hat zur Folge, dass die Berührungsflächen 29 des Kreisrings 28 mit dem Innen- bzw. Außenring 2, 3 leicht elastisch abgeplattet wird. Diese Abplattung bewirkt, dass auch nach langer Lagerlaufzeit der Generator 22 immer noch sicher angetrieben wird.
  • Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass in den 8 und 9 auf die Darstellung von Messfühlern 13 bzw. von Sende- und Empfangseinrichtungen 21 verzichtet wurde.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Wälzlager
    2
    Innenring
    3
    Außenring
    4
    Wälzkörper
    5
    Bohrung
    6
    Anschlusskonstruktion
    7
    Welle
    8
    Laufbahnen
    9
    Käfig
    10
    Ring
    11
    Steg
    12
    Tasche
    13
    Messaufnehmer
    14
    Messfühler
    15
    Ende
    16
    Hülse
    17
    Feder
    18
    Elektronik
    19
    Kommunikationseinrichtung
    20
    Signalempfänger
    21
    Sende- und Empfangseinrichtung
    22
    Generator
    23
    Bord
    24
    Permanentmagnet
    25
    Spule
    26
    Pufferbatterie
    27
    Antriebsrad
    28
    Kreisring
    29
    Berührungsfläche
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 69412390 [0003, 0003]
    • EP 1408248 [0034]

Claims (7)

  1. Sensorlager mit einem Wälzlager (1), umfassend einen Innenring (2), einen Außenring (3), welcher den Innenring (2) koaxial umgibt, und Wälzkörpern (4), wobei die Lagerringe (2, 3) Laufbahnen (8) aufweisen, auf denen die zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörper (4) abrollen, mit einem im Wesentlichen runden Käfig (9), welcher in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Taschen (12) aufweist, die geeignet sind, die zwischen den Lagerringen (2, 3) angeordneten Wälzkörper (4) aufzunehmen, mit mindestens einem Messaufnehmer (13), zur Messung der auf die Wälzkörper (4) wirkenden Kräfte, und mit einer Kommunikationseinrichtung (19), welche einen Datenaustausch zwischen dem Messaufnehmer (13) und einem Signalempfänger (20) erlaubt, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtanzahl der im Käfig (9) vorhandenen Taschen (12) und die Gesamtanzahl der in die Taschen (12) eingesetzten Wälzkörper (4) der Beziehung nT = nW – x folgt, wobei nT für Gesamtanzahl der Taschen (12), nW für die Gesamtanzahl der Wälzkörper (4) steht und x eine ganze Zahl zwischen 1 und 4 ist, und dass in der oder den von Wälzkörpern (4) freien Taschen (12) der oder die Messaufnehmer (13) drehfest mit dem Käfig (9) verbunden sind.
  2. Sensorlager nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Messaufnehmer (13) zumindest geeignet ist, den gegenseitigen Abstand A der Laufbahnen (8) zwischen Innen- und Außenring (2, 3) zu ermitteln.
  3. Sensorlager nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Messaufnehmer (13) wenigstens einen federbelasteten Messfühler (14) aufweist, der sich zumindest an der Laufbahn (8) des Innen- oder des Außenrings (2, 3) abstützt und bei Rotation des Käfigs (9) an der oder den jeweiligen Laufbahnen (8) entlanggleitet oder auf der Laufbahn (8) abrollt
  4. Sensorlager nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A zwischen den Laufbahnen (8) von Innen- und Außenring (2, 3) berührungslos vom Messaufnehmer (13) erfasst wird.
  5. Sensorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Messaufnehmer (13) mit einem Generator (22) gekoppelt ist und dass der Generator (22) ein Antriebsrad (27) umfasst, welches entweder mit einer oder beiden Laufbahnen (8) oder einem der Wälzkörper (4) in körperlichem Kontakt steht.
  6. Sensorlager nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (27) zumindest einen Kreisring (28) umfasst, mit welchem das Antriebsrad (27) mit der oder den Laufbahnen (8) oder den Wälzkörpern (4) in körperlichem Kontakt steht, und dass der Kreisring (28) aus einem Material gebildet ist, welches gegenüber dem Material der Laufbahn(en) (8) oder der Wälzkörper (4) eine verminderte Härte aufweist und welches sich bei Anlage an der oder den Laufbahnen (8) oder dem Wälzkörper (4) elastisch verformt.
  7. Sensorlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Messaufnehmer (13) mit einem Generator (22) gekoppelt ist, und dass der Generator (22) mindestens eine Spule (25) und mindestens einen Permanentmagneten (24) umfasst, wobei der oder die Permanentmagnete (24) an einem der Lageringe (2, 3) und die Spule oder Spulen (25) am Käfig (9) angeordnet sind.
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