DE102014212028A1

DE102014212028A1 - Einrichtung zur Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung

Info

Publication number: DE102014212028A1
Application number: DE102014212028.4A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kempe; Matthias Herbrich; Dagmar Münch
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-12-24

Abstract

Einrichtung zur Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung an einem Wälzlager, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine piezoelektrische Folie (100) aus Polyvinylidenflourid (PVDF) aufweist, um die Einrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung an einem Wälzlager.
Aus der EP 0 983 934 B1 ist ein Drehmomentsensor bekannt für eine untere Trägeranordnung eines Fahrrads, wobei der Drehmomentsensor eine untere Trägerachse aufweist, die folgendes umfasst: ein Achsenstützteil zum Stützen der Achse zur Drehung um eine Stützachse, wobei das Achsenstützteil eine erste Sensorbefestigungsstelle aufweist; und einen ersten Drucksensor zum Anordnen an der ersten Sensorbefestigungsstelle. Der erste Drucksensor umfasst ein erstes Widerstandselement, dessen Widerstand sich in Antwort auf eine Druckkraft ändert. Die erste Sensorbefestigungsstelle ist auf einer äußeren Umfangsfläche des Achsenstützteils angebracht.
Aus der WO 2011/098388 A1 ist ein elektrisches Fahrrad bekannt, umfassend: einen Kurbeltrieb mit Pedalen, einer Tretwelle und einem Tretlager mit einem Innenring, einem Außenring und dazwischen angeordneten Wälzkörpern zur Lagerung der Tretwelle; einen elektrischen Antrieb zum Antreiben des Fahrrads; eine Steuereinheit zur Steuerung des elektrischen Antriebs; einen Kraftsensor, welcher am Tretlager angeordnet ist und welcher mit der Steuereinheit verbunden ist, um eine durch einen Fahrer auf den Kurbeltrieb ausgeübte Kraft am Tretlager zu erfassen, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, den elektrischen Antrieb, basierend auf einem durch den Kraftsensor aufgenommenen Wert der Lagerkraft zu steuern. Der Kraftsensor umfasst eine Druckmesskammer, einen Drucksensor, welcher an der Druckmesskammer angeordnet ist, und ein Zusatzlager, in welchem der Außenring des Tretlagers gelagert ist, wobei der Außenring des Tretlagers in eine lineare Richtung beweglich gelagert ist, sodass bei einer Krafteinwirkung auf das Tretlager eine Verschiebung des Außenrings auftritt, welche eine Druckänderung in der Druckmesskammer verursacht. Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Kraftsensor ein am Außenring angeordneter Piezosensor oder Dehnungsmessstreifen ist. Die Steuereinheit ist ausgelegt, den elektrischen Antrieb derart anzusteuern, dass der elektrische Antrieb eine Antriebskraft bereitstellt, sodass, unabhängig von einer Pedalbetätigung durch den Fahrer, immer eine vorbestimmte konstante Gesamtantriebskraft vorhanden ist, oder dass der elektrische Antrieb eine Antriebskraft bereitstellt, welche immer einem vorbestimmten prozentualen Anteil einer durch den Fahrer aufgebrachten Antriebskraft entspricht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Einrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll ein Aufwand reduziert werden. Insbesondere soll ein Kostenaufwand reduziert werden. Insbesondere soll eine Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung mit erhöhter Sicherheit ermöglicht werden. Insbesondere soll eine Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung mit reduziertem Zeitaufwand ermöglicht werden.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Einrichtung zur Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung an einem Wälzlager, wobei die Einrichtung eine piezoelektrische Folie aus Polyvinylidenflourid (PVDF) aufweist.
Das Wälzlager kann ein Wälzlager eines Fahrrads sein. Das Wälzlager kann eine Antriebswelle sein. Das Wälzlager kann ein Tretlager sein. Das Wälzlager kann ein Radlager sein. Das Wälzlager kann ein Pedallager sein. Das Wälzlager kann Wälzkörper aufweisen. Die Wälzkörper können Kugeln sein. Die Wälzkörper können Rollen sein. Die Wälzkörper können Nadeln sein. Die Wälzkörper können bei einem Betrieb des Wälzlagers umlaufen. Das Wälzlager kann einen Käfig für die Wälzkörper aufweisen. Das Wälzlager kann eine radial innere Lauffläche für die Wälzkörper aufweisen. Die radial innere Lauffläche kann mithilfe eines Innenrings gebildet sein. Die radial innere Lauffläche kann mithilfe einer Lagerwelle gebildet sein. Das Wälzlager kann eine radial äußere Lauffläche für die Wälzkörper aufweisen. Die radial äußere Lauffläche kann mithilfe eines Außenrings gebildet sein. Die radial äußere Lauffläche kann mithilfe eines Lagergehäuses gebildet sein. Das Wälzlager kann einstellbar sein. Das Wälzlager kann in das Lagergehäuse eingepresst sein. Das Wälzlager kann in das Lagergehäuse eingeschraubt sein.
Das Fahrrad kann ein Elektrofahrrad sein. Das Fahrrad kann einen elektrischen Antrieb aufweisen. Mithilfe des elektrischen Antriebs kann ein teilweiser oder ausschließlicher Antrieb des Fahrrads ermöglicht sein. Das Fahrrad kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zum Steuern des elektrischen Antriebs dienen. Die Steuereinrichtung kann Signaleingänge und Signalausgänge aufweisen. Das Fahrrad kann wenigstens einen elektrischen Energiespeicher aufweisen. Der wenigstens eine elektrische Energiespeicher kann zur Energieversorgung des elektrischen Antriebs dienen.
Die Folie kann polarisiert sein. Die Folie kann als Kraftaufnehmer dienen. Mithilfe der Folie kann ein elektrisches Signal erzeugbar sein. Das elektrische Signal kann zu einer aufgebrachten Kraft proportional sein. Das elektrische Signal kann als Eingangssignal für die Steuereinrichtung dienen.
Die Folie kann eine Strukturierung aufweisen. Die Strukturierung kann linienförmige Abschnitte aufweisen. Die Strukturierung kann parallele Abschnitte aufweisen. Linienförmige und/oder parallele Abschnitte der Strukturierung können sich quer zu einer Umlaufrichtung der Wälzkörper erstrecken. Die linienförmigen und/oder parallelen Abschnitte der Strukturierung können bei einem Betrieb des Wälzlagers von den Wälzkörpern überrollt werden.
Die Strukturierung kann Abschnitte unterschiedlicher Breite aufweisen. Die Strukturierung kann erste Abschnitte mit einer ersten Breite aufweisen. Die Strukturierung kann zweite Abschnitte mit einer zweiten Breite aufweisen. Die zweite Breite kann größer als die erste Breite sein. Es können jeweils ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt abwechselnd angeordnet sein. Es können jeweils ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt voneinander einen ersten Abstand aufweisen. Es können jeweils ein erster Abschnitt und ein zweiter Abschnitt ein Abschnittspaar bilden. Abschnittspaare können jeweils voneinander einen zweiten Abstand aufweisen. Der zweite Abstand kann größer als der erste Abstand sein. Über eine Granularität der Strukturierung kann eine zum sicheren Berechnen einer Drehzahl und/oder einer Drehrichtung benötigte Zeit eingestellt sein.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Drehzahlmessung und Drehrichtungserkennung mit PVDF-Sensorfolien. Eine piezoelektrische PVDF-Folie kann zur Erkennung von Drehzahl und/oder Drehrichtung genutzt werden. Dazu kann eine strukturierte PVDF-Folie in einem Lagerbereich mit Kraftwirkung eingebracht werden. Die Folie kann eine derartige Ausprägung aufweisen, dass eine Drehzahl und eine Drehrichtung gemessen werden können, sobald eine Kugel/Nadel eines Lagers über diesen Bereich läuft.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein Aufwand, insbesondere ein Kostenaufwand, reduziert. Eine Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung ist mit erhöhten Sicherheit ermöglicht. Eine Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung ist mit reduziertem Zeitaufwand ermöglicht.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Die Figur zeigt schematisch und beispielhaft eine piezoelektrische PVDF-Folie zur Drehzahlmessung und Drehrichtungserkennung an einem Sensortretlager eines Elektrofahrrads.
Die PVDF-Folie 100 weist eine Strukturierung mit linienförmigen parallelen Abschnitten, wie 102, 104 auf. Die Strukturierung weist breite Abschnitte, wie 102, und schmale Abschnitte, wie 104, auf. Zwischen den Abschnitten 102, 104 ist jeweils ein schmaler Abstand, wie 106, angeordnet. Die Abschnitte 102, 104 bilden jeweils ein Abschnittspaar, wie 108. Zwischen den Abschnittspaaren 108 ist jeweils ein breiter Abstand, wie 110, angeordnet. Die Abschnitte 102, 104 sind entsprechenden Drehwinkeln 112 des Tretlagers 114 zugeordnet.
Die PVDF-Folie 100 ist an dem Tretlager 114 derart angeordnet, dass die Abschnitte 102, 104 bei einem Betrieb des Tretlagers 114 in Pfeilrichtung a überrollt werden. Dabei wird ein Kraftsignal mit entsprechenden Maxima und Minima ausgegeben, aus dem eine Drehzahl und eine Drehrichtung ermittelt werden können.
Bezugszeichenliste

100: PVDF-Folie
102: Abschnitt
104: Abschnitt
106: Abstand
108: Abschnittspaar
110: Abstand
112: Drehwinkel
114: Tretlager

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

EP 0983934 B1 [0002]
WO 2011/098388 A1 [0003]

Claims

Einrichtung zur Drehzahlmessung und/oder Drehrichtungserkennung an einem Wälzlager, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung eine piezoelektrische Folie (100) aus Polyvinylidenflourid (PVDF) aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (100) eine Strukturierung aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung Abschnitte (102, 104) unterschiedlicher Breite aufweist.
Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2–3, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Granularität der Strukturierung eine zum sicheren Berechnen einer Drehzahl und/oder einer Drehrichtung benötigte Zeit eingestellt ist.