DE102015202129A1 - Electronic module assembly for installation in a cylindrical space and rolling bearing assembly - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronikmodulanordnung (01) zum Einbau in einen zylindrischen Bauraum. Die erfindungsgemäße Elektronikmodulanordnung umfasst einen an den Durchmesser des zylindrischen Bauraums angepassten hohlzylindrischen Träger (02), einen in Umfangsrichtung im Träger (02) angeordneten elektrischen Leiter (04) sowie eine im Träger (02) angeordnete aneinandergereihte Anzahl von Elektronikmodulen (05). Die einzelnen Elektronikmodule (05) sind mittels elektrischen Leiters (04) elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch miteinander verbunden.The present invention relates to an electronic module assembly (01) for installation in a cylindrical space. The electronic module arrangement according to the invention comprises a hollow cylindrical support (02) adapted to the diameter of the cylindrical installation space, an electrical conductor (04) arranged circumferentially in the support (02) and a number of electronic modules (05) arranged in the support (02). The individual electronic modules (05) are electrically connected to one another by means of an electrical conductor (04) and preferably also mechanically.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektronikmodulanordnung zum Einbau in einen zylindrischen Bauraum. The present invention relates to an electronic module assembly for installation in a cylindrical space.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Elektronikmodulanordnung bezieht sich auf Anwendungen, bei denen Elektronikmodule, die unterschiedliche Funktionen realisieren können, in zylindrischen Bauräumen mit unterschiedlichen Durchmessern eingebaut werden sollen. Der Bauraum ist hierbei durch die Parameter Innendurchmesser, Außendurchmesser und Höhe eindeutig beschrieben. Ein Elektronikmodul ist definiert durch seine äußere Geometrie, seine Kontaktierung und Funktionalität. Elektronikmodule sind im Sinne der Erfindung gleichartig, wenn sie in den Parametern Geometrie und Kontaktierung identisch sind, während sie sich in ihrer Funktionalität jedoch in der Regel unterscheiden. Elektronikmodule sind beispielsweise Sensoren, Aktuatoren, Signalverarbeitungseinrichtungen und Datenspeicherungseinrichtungen.The field of application of the electronic module arrangement according to the invention relates to applications in which electronic modules which can realize different functions are to be installed in cylindrical installation spaces with different diameters. The space is clearly described here by the parameters inner diameter, outer diameter and height. An electronic module is defined by its external geometry, its contacting and functionality. Electronic modules are similar in the sense of the invention, if they are identical in the parameters geometry and contacting, while they differ in their functionality, however, in the rule. Electronic modules are, for example, sensors, actuators, signal processing devices and data storage devices.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden elektrische Messeinrichtungen bzw. zusätzliche Elektronikkomponenten zum Einbau in zylindrische Bauräume, beispielsweise in Wälzlager, üblicherweise für eine vordefinierte Größe entwickelt und eingesetzt. Ihre Formgebung ist insbesondere vom Durchmesser des Bauraums abhängig. Dies hat den großen Nachteil, dass für einen bestimmten Bauraumdurchmesser entwickelte Lösungen nicht bei anderen Bauraumdurchmessern eingesetzt werden können. Für unterschiedliche Bauraumdurchmesser müssen daher unterschiedliche Lösungen vorgehalten werden.According to the current state of the art, electrical measuring devices or additional electronic components for installation in cylindrical installation spaces, for example in rolling bearings, usually developed and used for a predefined size. Their shape is particularly dependent on the diameter of the space. This has the great disadvantage that solutions developed for a specific space diameter can not be used in other installation space diameters. For different installation space diameter therefore different solutions must be kept.
Die
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Elektronikmodulanordnung zum Einbau in einen zylindrischen Bauraum zur Verfügung zu stellen, welche aufwandsarm an unterschiedliche Bauraumdurchmesser angepasst werden kann. Die Elektronikmodulanordnung soll sich mit wenig Aufwand in den Bauraum einbauen lassen, die einzelnen Elektronikmodule sollen entsprechend ihrer Funktionalität im Bauraum positionierbar sein. Des Weiteren soll auch eine Wälzlageranordnung mit einer eingebauten Elektronikmodulanordnung zur Verfügung gestellt werden.The object of the present invention is to provide an electronic module arrangement for installation in a cylindrical installation space, which can be adapted to different installation space diameters with little effort. The electronic module assembly should be installed with little effort in the space, the individual electronic modules should be positioned according to their functionality in the space. Furthermore, a rolling bearing arrangement with a built-in electronic module arrangement should also be made available.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient eine Elektronikmodulanordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1.To achieve the object of the invention is an electronic module assembly according to the appended claim. 1
Die erfindungsgemäße Elektronikmodulanordnung zum Einbau in einen zylindrischen Bauraum umfasst einen an den Durchmesser des zylindrischen Bauraums angepassten hohlzylindrischen Träger, einen in Umfangsrichtung im Träger angeordneten elektrischen Leiter sowie eine im Träger angeordnete, in Umfangsrichtung verteilte Anzahl von Elektronikmodulen. Die Elektronikmodule sind mittels des elektrischen Leiters elektrisch und vorzugsweise auch mechanisch miteinander verbunden.The electronic module assembly according to the invention for installation in a cylindrical space comprises a matched to the diameter of the cylindrical space hollow cylindrical carrier, an arranged circumferentially in the carrier electrical conductor and arranged in the carrier, distributed in the circumferential direction number of electronic modules. The electronic modules are connected by means of the electrical conductor electrically and preferably also mechanically.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass durch Verwendung eines, einen zylindrischen Bauraum einnehmenden Trägers, eines und vor allem mehrere Elektronikmodule in einem zylindrischen Bauraum aufwandsarm angeordnet werden können. Der Träger übernimmt dabei ausschließlich die Aufgabe der mechanischen Befestigung der Elektronikmodule relativ zur Rotationsachse des zylindrischen Bauraums. Erfindungsgemäß kann eine feste örtliche Positionierung der Elektronikmodule relativ zum Träger in allen Freiheitsgraden realisiert werden. Des Weiteren wird eine einfache Anpassung an unterschiedliche Bauraumdurchmesser ermöglicht. Hierzu ist lediglich eine Anpassung des Trägers an den jeweiligen Bauraum erforderlich. Die werthaltigen und entwicklungsaufwendigen Elektronikmodule bleiben dagegen in ihrer Geometrie, Kontaktierung und Funktionalität unverändert, wodurch sie in zahlreichen Produktvarianten Verwendung finden können. Erfindungsgemäß kann damit ein modulares System für vielfältige Einsatzzwecke zur Verfügung gestellt werden. So können an die üblicherweise vorliegenden Bauräume angepasste Träger mit verschiedenen Durchmessern vorgehalten werden, welche bedarfsweise mit gleichartigen, mittels des elektrischen Leiters verbundenen Elektronikmodulen kombiniert werden können. Als besonders günstig hat sich in diesem Zusammenhang die Verwendung eines flexiblen elektrischen Leiters erwiesen, welcher aufgrund seiner Flexibilität problemlos an unterschiedliche Trägerdurchmesser anpassbar ist. Alternativ können jedoch auch an unterschiedliche Trägerdurchmesser angepasste starre elektrische Leiter vorgehalten werden. A significant advantage of the solution according to the invention is the fact that by using one, a cylindrical space occupied carrier, one and especially several electronic modules can be arranged with little effort in a cylindrical space. The carrier assumes only the task of mechanical attachment of the electronic modules relative to the axis of rotation of the cylindrical space. According to the invention, a fixed local positioning of the electronic modules relative to the carrier in all degrees of freedom can be realized. Furthermore, a simple adaptation to different installation space diameters is made possible. For this purpose, only an adaptation of the carrier to the respective space is required. By contrast, the value-added and development-intensive electronic modules remain unchanged in their geometry, contacting and functionality, which means that they can be used in numerous product variants. According to the invention, a modular system can thus be made available for a variety of purposes. Thus, adapted to the usually existing space adapted carrier with different diameters, which can if necessary be combined with similar, connected by means of the electrical conductor electronic modules. Particularly favorable in this context, the use of a flexible electrical conductor has been found, which due to its flexibility is easily adaptable to different carrier diameter. Alternatively, however, adapted to different carrier diameter rigid electrical conductors can be kept.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Elektronikmodule quaderförmig ausgebildet. Alle Kanten des Quaders sind vorzugsweise kleiner als 15 mm, wobei keine Einschränkung auf Elektronikmodule in dieser Größe erfolgen soll. Es sind bedarfsweise durchaus auch größere Elektronikmodule möglich. According to an advantageous embodiment, the electronic modules are cuboid. All edges of the cuboid are preferably smaller than 15 mm, with no restriction on electronic modules of this size. There are, if necessary, even larger electronic modules possible.
Die Elektronikmodule weisen auf einer ihre Stirnflächen elektrische Kontaktstellen auf. Die elektrischen Kontaktstellen besitzen nach einer vorteilhaften Ausführungsform einen quadratischen Querschnitt. Sie bestehen vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff. Die elektrischen Kontaktstellen können auch mittels einer auf die Stirnfläche des Elektronikmoduls aufgebrachten elektrisch leitenden Beschichtung realisiert sein. Über ein Verbindungselement aus einem elektrisch leitenden Werkstoff sind die elektrischen Kontaktstellen der Elektronikmodule mit elektrischen Kontaktstellen des elektrischen Leiters elektrisch verbunden. Das Verbindungselement wird vorzugsweise als metallische Legierung (Silber-Zinn-Lot), Komposit in einer organischen Matrix (Leitkleber) oder als Einzelmetall (Bonddraht) realisiert. The electronic modules have electrical contact points on one of their faces. The electrical contact points according to an advantageous embodiment have a square cross-section. They are preferably made of an electrically conductive material. The electrical contact points can also be realized by means of an applied on the end face of the electronic module electrically conductive coating. Via a connecting element made of an electrically conductive material, the electrical contact points of the electronic modules are electrically connected to electrical contact points of the electrical conductor. The connecting element is preferably realized as a metallic alloy (silver-tin solder), composite in an organic matrix (conductive adhesive) or as a single metal (bonding wire).
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der elektrische Leiter mehrere übereinander gestapelte elektrisch leitende und elektrisch nicht leitende Schichten auf. Die Schichten sind zweckmäßigerweise mittels Folien realisiert. Sie besitzen bevorzugt eine Dicke < 500 µm, wobei bedarfsweise auch andere Schichtdicken möglich sind.According to an advantageous embodiment, the electrical conductor has a plurality of electrically conductive and electrically non-conductive layers stacked on top of each other. The layers are expediently realized by means of films. They preferably have a thickness <500 microns, where necessary, other layer thicknesses are possible.
Als günstig hat es sich erwiesen, den elektrischen Leiter mittels einer adhäsiven Schicht an den Elektronikmodulen zu befestigen. Die adhäsive Schicht wird vorzugsweise über einen geeigneten Klebstoff realisiert.As low it has proven to attach the electrical conductor by means of an adhesive layer on the electronic modules. The adhesive layer is preferably realized by means of a suitable adhesive.
Eine vorteilhafte Ausführungsform verwendet einen Träger aus Kunststoff. Es ist jedoch auch ein geeigneter anderer Werkstoff möglich. Produkte aus Kunststoff lassen sich bekanntlich preiswert und aufwandsarm fertigen.An advantageous embodiment uses a carrier made of plastic. However, it is also a suitable other material possible. It is known that plastic products can be produced inexpensively and with little effort.
Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe dient weiterhin auch eine Wälzlageranordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 10. Die erfindungsgemäße Wälzlageranordnung umfasst ein Wälzlager mit zwei konzentrischen Lagerringe, zwischen denen Wälzkörper in einem Wälzkörperraum angeordnet sind, sowie eine im Wälzlagerbauraum angeordnete Elektronikmodulanordnung der oben beschriebenen Art. To solve the object of the invention also serves a rolling bearing assembly according to the accompanying
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:Preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Show it:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Im Träger
Die einzelnen Elektronikmodule
Die in den
Der elektrische Leiter
Die Kontaktstellen
Die Anordnung der elektrischen Kontaktstellen
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- Elektronikmodulanordnung Electronics module assembly
- 0202
- Träger carrier
- 0303
- Innenwand des Trägers Inner wall of the carrier
- 0404
- elektrischer Leiter electrical conductor
- 0505
- Elektronikmodul electronic module
- 0606
- 0707
- Aufnahme admission
- 0808
- elektrisch leitende Schichten electrically conductive layers
- 0909
- Schutzschichten protective coatings
- 1010
- adhäsive Schicht adhesive layer
- 1111
- 1212
- elektrische Kontaktstellen des elektrischen Leiters electrical contact points of the electrical conductor
- 1313
- elektrisches Verbindungselement electrical connection element
- 1414
- elektrische Kontaktstellen des Elektronikmoduls electrical contact points of the electronic module
- 1515
- Stirnfläche des Elektronikmoduls Face of the electronic module
- aa
- Kantenlänge der Kontaktstellen des Elektronikmoduls Edge length of the contact points of the electronic module
- pp
- Kantenlänge + Abstand zwischen zwei Kontaktstellen Edge length + distance between two contact points
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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