DE102017129374A1 - Sensor bearing assembly and encoder unit for this - Google Patents
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Abstract
Sensorlageranordnung (01) umfassend einen ersten Lagerring (04), an dem mindestens eine Sensoreinheit (07) angeordnet ist, einen zweiten Lagerring (03), an dem eine der mindestens einen Sensoreinheit (07) gegenüberliegende Encodereinheit (08) angeordnet ist, sowie zwischen den Lagerringen (03, 04) angeordnete Wälzkörper (06). Die Lagerringe (03, 04) sind zueinander koaxial angeordnet und zueinander rotierbar, wobei die Sensoreinheit (07) und die Encodereinheit (08) axial seitlich an den Lagerringen (03, 04) angeordnet sind. Weiter weist die Encodereinheit (08) axial innen zu den Lagerringen (03, 04) Durchgangslöcher (02) auf, die dazu ausgebildet sind, einen Schmiermitteldurchfluss zum/vom Lagerinneren zu ermöglichen.Sensor bearing assembly (01) comprising a first bearing ring (04) on which at least one sensor unit (07) is arranged, a second bearing ring (03) on which one of the at least one sensor unit (07) opposite encoder unit (08) is arranged, and between the bearing rings (03, 04) arranged rolling elements (06). The bearing rings (03, 04) are arranged coaxially with one another and are rotatable relative to one another, the sensor unit (07) and the encoder unit (08) being arranged axially laterally on the bearing rings (03, 04). Next, the encoder unit (08) has axially inside the bearing rings (03, 04) through holes (02) which are adapted to allow a lubricant flow to / from the bearing interior.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorlageranordnung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Encodereinheit mit Durchgangslöchern für eine Sensorlageranordnung.The present invention relates to a sensor bearing assembly. Furthermore, the invention relates to an encoder unit with through holes for a sensor bearing assembly.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Wälzlageranordnungen mit integrierten Sensoreinrichtungen, auch als Sensorlager bekannt, realisieren nicht nur die primäre Lagerfunktion sondern dienen darüber hinaus zum Erfassen unterschiedlicher Lagerzustandsgrößen, wie beispielsweise Drehzahl, Temperatur und Drehwinkel. Die Sensoreinrichtungen umfassen Sensoren und Signalgeber, welche auf einander gegenüberliegenden Flächen von Außen- und Innenring angeordnet sind. Die Abstände zwischen Sensor und Signalgeber sollten zur Erzielung einer guten Messqualität möglichst gering sein. Dies ist vor allem bei kleineren Lagerdurchmessern problematisch, da der Öldurchfluss durch die an das Wälzlager angebaute Sensoreinrichtung und den geringen Luftspalt zwischen Sensor und Signalgeber stark behindert ist. Bei der Fettschmierung ergeben sich ebenfalls Probleme, weil das Wälzlager von der Seite der Sensoreinrichtung aus nur schlecht mit Fett durchdrungen werden kann. Eine Schmierung bzw. Nachschmierung der bekannten Sensorlager ist somit erschwert oder gar nicht möglich. Die derzeit verfügbaren Sensorlager sind überwiegend lebensdauergeschmierte Rillenkugellager, für welche keine Nachschmierung vorgesehen ist. Zur Lebensdauerschmierung werden vor allem Fette eingesetzt. Andere Lagertypen, wie beispielsweise Kegelrollen,- Zylinderrollen- oder Pendelrollenlager werden zumeist mit Öl geschmiert und müssen daher in der Regel nachgeschmiert werden. Bei Ausrüstung der nicht auf Lebensdauer geschmierten Lagertypen mit Sensoreinrichtungen sollte daher die Durchlässigkeit für das Schmiermedium gewährleistet sein.Rolling bearing arrangements with integrated sensor devices, also known as sensor bearings, not only realize the primary bearing function but also serve to detect different bearing state variables, such as speed, temperature and angle of rotation. The sensor devices comprise sensors and signal transmitters, which are arranged on opposite surfaces of outer and inner ring. The distances between the sensor and the signal generator should be as low as possible in order to achieve a good measurement quality. This is problematic, especially with smaller bearing diameters, since the oil flow is severely hampered by the attached to the rolling bearing sensor device and the small air gap between the sensor and signal generator. In the case of grease lubrication problems also arise because the rolling bearing can only be penetrated with fat from the side of the sensor device. Lubrication or relubrication of the known sensor bearings is thus difficult or impossible. The currently available sensor bearings are mainly lifetime-lubricated deep groove ball bearings, for which no relubrication is provided. For lifetime lubrication, especially fats are used. Other types of bearings, such as tapered rollers, cylindrical roller bearings or spherical roller bearings, are usually lubricated with oil and therefore usually require relubrication. When fitting the non-life lubricated bearing types with sensor devices, the permeability of the lubricating medium should therefore be ensured.
Die
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Schmiermitteldurchfluss in einer Lageranordnung mit einer integrierten Sensoreinrichtung weitgehend unabhängig von dem Abstand zwischen einem Signalgeber und einem Sensor der Sensoreinrichtung zu ermöglichen.The object of the present invention is to enable an improved lubricant flow in a bearing arrangement with an integrated sensor device largely independent of the distance between a signal transmitter and a sensor of the sensor device.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch eine Sensorlageranordnung gemäß dem beigefügten Anspruch 1 und durch eine Encodereinheit mit Durchgangslöchern für die Sensorlageranordnung gemäß dem Anspruch 10.According to the invention the object is achieved by a sensor bearing arrangement according to the appended claim 1 and by an encoder unit with through-holes for the sensor bearing arrangement according to claim 10.
Die erfindungsgemäße Sensorlageranordnung umfasst einen ersten Lagerring und einen zweiten Lagerring sowie dazwischen befindliche Wälzkörper. Die Lagerringe sind zueinander koaxial angeordnet und zueinander rotierbar. An dem ersten Lagerring ist mindestens eine Sensoreinheit angeordnet. Bevorzugt ist die Sensoreinheit an einer Seitenfläche des Lagers bzw. des ersten Lagerrings angeordnet. Alternativ bevorzugt ist die Sensoreinheit auf einem Sensorträger angeordnet, welcher an dem ersten Lagerring anbringbar ist. An dem zweiten Lagerring ist eine Encodereinheit angeordnet, die der mindestens einen Sensoreinheit gegenüberliegt. Die Encodereinheit und die Sensoreinheit sind also axial seitlich an den Lagerringen angeordnet. Weiter weist die Encodereinheit axial innen zu den Lagerringen Durchgangslöcher auf. Die Durchgangslöcher sind dazu ausgebildet, dass ein Schmiermitteldurchfluss zum/vom Lagerinneren ermöglicht ist.The sensor bearing arrangement according to the invention comprises a first bearing ring and a second bearing ring as well as rolling bodies located therebetween. The bearing rings are arranged coaxially with each other and rotatable to each other. At least one sensor unit is arranged on the first bearing ring. Preferably, the sensor unit is arranged on a side surface of the bearing or of the first bearing ring. Alternatively preferably, the sensor unit is arranged on a sensor carrier, which can be attached to the first bearing ring. At the second bearing ring, an encoder unit is arranged, which is opposite to the at least one sensor unit. The encoder unit and the sensor unit are thus arranged axially laterally on the bearing rings. Furthermore, the encoder unit has through holes axially inwardly of the bearing rings. The through holes are designed to allow lubricant flow to / from the bearing interior.
Die erfindungsgemäße Sensorlageranordnung ermöglicht also einen Schmiermitteldurchfluss mit einer einfachen konstruktiven Modifikation der Encodereinheit. Das Schmiermittel weist bevorzugt eine hohe Fließfähigkeit und eine geringe Oberflächenspannung auf. Als Schmiermittel kann Öl zum Einsatz kommen. Alternativ kann Fett als Schmiermittel verwendet werden. Somit ist die Nachschmierung oder der ständige Schmiermitteldurchfluss, wie bei einer Ölbadschmierung, auch für nicht lebensdauergeschmierte Sensorlager möglich. Auf diese Weise wird ein Trockenlauf des Lagers, welcher zum Ausfall des Lagers führen könnte, wirksam verhindert.The sensor bearing assembly according to the invention thus enables a lubricant flow with a simple design modification of the encoder unit. The lubricant preferably has a high flowability and a low surface tension. As a lubricant, oil can be used. Alternatively, grease can be used as a lubricant. Thus, relubrication or constant lubricant flow, as in oil bath lubrication, is also possible for non-lifetime-lubricated sensor bearings. In this way, dry running of the bearing, which could lead to failure of the bearing, effectively prevented.
Die Sensorlageranordnung erlaubt weiterhin das Erfassen von Messdaten mittels Sensor und Encoder, da der Abstand zwischen beiden Bauteilen beibehalten wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensorlageranordnung ist, dass die Anordnung betreffend den Schmiermitteldurchfluss im Wesentlichen wartungsfrei ist.The sensor bearing assembly also allows the acquisition of measurement data by means of sensor and encoder, since the distance between the two components is maintained. Another advantage of the sensor bearing arrangement according to the invention is that the arrangement with respect to the lubricant flow is substantially maintenance-free.
Die Durchgangslöcher können während der Fertigung der Encodereinheit durch Stanzen eingebracht werden. So ist vorteilhaft es, dass keine Zusatzelemente zur Ermöglichung des Schmiermitteldurchflusses benötigt werden. Hierdurch können Zusatzkosten durch weitere Bauteile, wie beispielsweise Distanzringe, eingespart werden. Die Lösung erfordert keinen zusätzlichen Bauraum und ist wartungsfrei.The through holes can be introduced during the manufacture of the encoder unit by punching. So it is advantageous that no additional elements to enable the lubricant flow are needed. As a result, additional costs can be saved by other components, such as spacers. The solution requires no additional space and is maintenance-free.
In einer Ausführungsform sind die Durchgangslöcher an der Encodereinheit gleichmäßig über den Umfang der Encodereinheit verteilt ausgebildet. Die Anzahl und/oder Größe der eingebrachten Durchgangslöcher verhält sich beispielsweise proportional zu dem Durchmesser der Encodereinheit und somit auch proportional zu dem Durchmesser des Lagers. Bei Lagern mit größerem Durchmesser stehen daher eine größere Anzahl von Durchgangslöcher und/oder größere Durchgangslöcher zur Verfügung als bei Lagern mit kleinerem Durchmesser, wodurch auch bei größeren Lagern ein guter Schmiermitteldurchfluss gewährleistet werden kann. In one embodiment, the through holes are formed on the encoder unit distributed uniformly over the circumference of the encoder unit. The number and / or size of the introduced through holes behaves, for example, proportionally to the diameter of the encoder unit and thus also proportional to the diameter of the bearing. For larger diameter bearings, therefore, a larger number of through holes and / or larger through holes are available than for smaller diameter bearings, which can ensure good lubricant flow even with larger bearings.
In einer Ausführungsform ist die Encodereinheit unmittelbar an dem zweiten Lagerring angeordnet.In one embodiment, the encoder unit is arranged directly on the second bearing ring.
In einer Ausführungsform ist die Encodereinheit als magnetische Encodereinheit ausgebildet. So kann die Encodereinheit als Encoder eine magnetisierbare Elastomerbeschichtung aufweisen. Eine solche Beschichtung ist einfach aufzubringen und kann mit unterschiedlichen Materialien angewendet werden. Dies ermöglicht für die Encodereinheit das für den Einsatz der Sensorlageranordnung optimale Material zu nutzen.In one embodiment, the encoder unit is designed as a magnetic encoder unit. Thus, the encoder unit can have as an encoder a magnetizable elastomer coating. Such a coating is easy to apply and can be applied with different materials. This makes it possible for the encoder unit to use the optimum for the use of the sensor bearing assembly material.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Encodereinheit als einteiliges Bauteil, insbesondere als ein einteiliges Blechumformteil, ausgebildet. Eine Ausbildung als Blechumformteil ist besonders effektiv und kostengünstig bei der Herstellung. Insbesondere in Kombination mit einer magnetisierbaren Elastomerbeschichtung ergeben sich große Freiheitsgrade bei der Ausgestaltung der Encodereinheit.In a further embodiment, the encoder unit is formed as a one-piece component, in particular as a one-piece sheet-metal forming part. An education as Blechumformteil is particularly effective and inexpensive to manufacture. Especially in combination with a magnetizable elastomer coating, large degrees of freedom result in the design of the encoder unit.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Encodereinheit als zumindest zweiteiliges Bauteil, nämlich als ein Adapter und als ein Encoderring ausgebildet. Der Adapter ist axial zwischen dem zweiten Lagerring und dem Encoderring angeordnet, um den Encoderring mittelbar an den zweiten Lagerring anzuordnen. Insbesondere kann der Encoderring als Blechumformteil ausgebildet sein, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen. In einer Fortbildung der Ausführungsform weist der Adapter die Durchgangslöcher auf. Eine zweiteilige Ausführung der Encodereinheit ermöglicht eine noch einfachere Anpassung der gesamten Sensorik auf unterschiedliche Lagergrößen. So können beispielsweise für eine bestimmte Größenspanne einfache und kostengünstige Adapter hergestellt werden, die auf die Durchmesser des jeweiligen Lagerrings exakt ausgebildet sind. Wohingegen die aufwendigeren und teureren, gegebenfalls beschichteten, Encoderringe in einer einheitlichen Größe gefertigt werden können.In an alternative embodiment, the encoder unit is designed as an at least two-part component, namely as an adapter and as an encoder ring. The adapter is arranged axially between the second bearing ring and the encoder ring, to arrange the encoder ring indirectly to the second bearing ring. In particular, the encoder ring may be formed as a sheet metal forming part, with the advantages described above. In an embodiment of the embodiment, the adapter has the through holes. A two-part version of the encoder unit allows an even easier adaptation of the entire sensor system to different bearing sizes. Thus, for example, for a certain size range simple and inexpensive adapter can be made, which are precisely formed on the diameter of the respective bearing ring. Whereas the more expensive and expensive, optionally coated, encoder rings can be made in a uniform size.
In einer Ausführungsform ist der erste Lagerring als Außenring ausgebildet und der zweite Lagerring als Innenring ausgebildet.In one embodiment, the first bearing ring is formed as an outer ring and the second bearing ring is formed as an inner ring.
In einer Ausführungsform ist der erste Lagerring ein nicht-rotierbarer Lagerring und der zweite Lagerring ein rotierbarer Lagerring. So kann die Encodereinheit auch auf dem nicht-rotierbaren Lagerring drehfest angeordnet sein, wobei der andere Lagerring rotiert und die Sensoreinheit aufweist.In one embodiment, the first bearing ring is a non-rotatable bearing ring and the second bearing ring is a rotatable bearing ring. Thus, the encoder unit can also be arranged non-rotatably on the non-rotatable bearing ring, wherein the other bearing ring rotates and has the sensor unit.
Weiter von der Erfindung umfasst ist eine Encodereinheit, die zum Einsatz in einer Sensorlageranordnung ausgebildet ist, wobei die Sensorlageranordnung einen ersten Lagerring, an dem mindestens eine Sensoreinheit angeordnet ist, und einen zweiten Lagerring, an dem die Encodereinheit angeordnet ist, umfasst. Die Lagerringe sind zueinander rotierbar und miteinander koaxial angeordnet. Die Sensoreinheit und die Encodereinheit sind axial seitlich an den Lagerringen angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Encodereinheit Durchgangslöchern an ihrem Umfang auf, die dazu vorgesehen sind, einen Schmiermitteldurchfluss zum/vom Lagerinneren zu ermöglichen.Also included in the invention is an encoder unit which is designed for use in a sensor bearing arrangement, wherein the sensor bearing arrangement comprises a first bearing ring, on which at least one sensor unit is arranged, and a second bearing ring, on which the encoder unit is arranged. The bearing rings are rotatable relative to each other and arranged coaxially with each other. The sensor unit and the encoder unit are arranged axially laterally on the bearing rings. According to the invention, the encoder unit has through holes on its circumference, which are provided to allow a lubricant flow to / from the bearing interior.
Weiterhin gilt für die Encodereinheit das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sensorlageranordnung Beschriebene mit allen dort genannten Ausführungsformen.Furthermore, the same applies to the encoder unit described in connection with the sensor bearing assembly according to the invention with all embodiments mentioned there.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further advantages and details of the present invention will become apparent from the following description of two embodiments, with reference to the drawings.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Schnittansicht einer Sensorlageranordnung mit einer einteiligen Encodereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform; -
2 eine Schnittansicht einer Sensorlageranordnung mit einer zweiteiligen Encodereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform.
-
1 a sectional view of a sensor bearing assembly with a one-piece encoder unit according to a first embodiment; -
2 a sectional view of a sensor bearing assembly with a two-part encoder unit according to a second embodiment.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Die Sensorlageranordnung
Die Sensoreinheit
Die Encodereinheit
Die Ausführungsformen nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- SensorlageranordnungSensor bearing arrangement
- 0202
- DurchgangslochThrough Hole
- 0303
- zweiter Lagerringsecond bearing ring
- 0404
- erster Lagerringfirst bearing ring
- 0505
- Adapteradapter
- 0606
- Wälzkörperrolling elements
- 0707
- Sensoreinheitsensor unit
- 0808
- Encodereinheitencoder unit
- 0909
- Encoderringencoder ring
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |