DE102021112949A1 - Wälzlageranordnung - Google Patents

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Alexander Schamin
Verena Arenz
Daniel Brehm
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung (4) mit einem Innenring (5) und einem Außenring (6) sowie einer Mehrzahl von zwischen dem Innenring (5) und Außenring (6) wälzend in einem Käfig (7) geführten Wälzkörpern (8), sowie einer ersten Sensoranordnung (9) zur Bestimmung einer ersten Rotationswinkellage eines ersten Sensortargets und einer zweiten Sensoranordnung (10) zur Bestimmung einer zweiten Rotationswinkellage eines zweiten Sensortargets, sowie einer Steuereinheit (13), welche eingerichtet ist, ein die erste Rotationswinkellage repräsentierendes erstes Sensorsignal (11) und ein die zweite Rotationswinkellage repräsentierendes zweites Sensorsignal (12) zu verarbeiten, wobei das erste Sensortarget an dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung (9) drehenden Innenring (5) oder Außenring (6) angeordnet ist und das zweite Sensortarget an dem sich relativ zur zweiten Sensoranordnung (10) drehenden Käfig (7) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung mit einem Innenring und einem Außenring sowie einer Mehrzahl von zwischen dem Innenring und Außenring wälzend in einem Käfig geführten Wälzkörpern, sowie einer ersten Sensoranordnung zur Bestimmung einer ersten Rotationswinkellage eines ersten Sensortargets und einer zweiten Sensoranordnung zur Bestimmung einer zweiten Rotationswinkellage eines zweiten Sensortargets, sowie einer Steuereinheit, welche eingerichtet ist, ein die erste Rotationswinkellage repräsentierendes erstes Sensorsignal und ein die zweite Rotationswinkellage repräsentierendes zweites Sensorsignal zu verarbeiten.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lager und Systeme sind in verschiedenen Ausführungsformen bereits bekannt. Aus der EP 2 644 921 A1 ist beispielsweise ein System bekannt, umfassend ein drehfestes Teil und ein relativ zu dem drehfesten Teil drehbares rotierendes Teil und ein Lager, umfassend einen Innenring und einen Außenring, wobei der Außenring drehfest mit dem drehfesten Teil verbunden ist und der Innenring drehfest mit dem rotierenden Teil verbunden ist. Ein Problem des zitierten Systems ist es, dass eine Absolutpositionsbestimmung der Drehlage nicht möglich ist. Insbesondere ist es mit diesem System auch nicht möglich, absolute Drehlagen bei mehr als einer vollständigen Umdrehung des rotierenden Teils zu bestimmen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Wälzlageranordnung mit einer integrierten Absolutpositionsbestimmung der Drehlage des rotierenden Teils bei mehr als einer vollständigen Umdrehung des rotierenden Teils bereitzustellen. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die kostengünstig zu fertigen ist und besonders montagefreundlich ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung mit einem Innenring und einem Außenring sowie einer Mehrzahl von zwischen dem Innenring und Außenring wälzend in einem Käfig geführten Wälzkörpern, sowie einer ersten Sensoranordnung zur Bestimmung einer ersten Rotationswinkellage eines ersten Sensortargets und einer zweiten Sensoranordnung zur Bestimmung einer zweiten Rotationswinkellage eines zweiten Sensortargets, sowie einer Steuereinheit, welche eingerichtet ist, ein die erste Rotationswinkellage repräsentierendes erstes Sensorsignal und ein die zweite Rotationswinkellage repräsentierendes zweites Sensorsignal zu verarbeiten, wobei das erste Sensortarget an dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung drehenden Innenring oder Außenring angeordnet ist und das zweite Sensortarget an dem sich relativ zur zweiten Sensoranordnung drehenden Käfig angeordnet ist.
  • Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine Absolutpositionsbestimmung der Drehlage des rotierenden Lagerrings auch für Drehwinkel größer als 360°ermöglicht wird. Ein hierbei erfindungswesentlicher Kerngedanke der vorgeschlagenen Lösung ist es, zwei Rotationswinkellagen zur Bestimmung der absoluten Drehlage des rotierenden Lagerrings heranzuziehen.
  • Würde man lediglich Rotationswinkellagen mit dem gleichen Bezug zueinander erfassen, wie beispielsweise die Erfassung einer Rotationswinkellage von Innenzum Außenring, so erhält man lediglich eine Absolutwinkelinformation innerhalb einer vollständigen Umdrehung von 360°. Um Winkellagen auch für mehrere Umdrehungen absolut zu erfassen, wird erfindungsgemäß ein weiteres Bezugssystem verwendet, was zum Innen- bzw. Außenring bevorzugt mit einer gewissen Übersetzung läuft. Bei der erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung kann dieses weitere Bezugssystem beispielsweise durch den Wälzkörpersatz und/oder einen Käfig bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die Käfigdrehzahl etwa halb so hoch wie die von den drehenden Lagerringen konstruktionsbedingt gewählt sein. Die entsprechende Übersetzung zwischen den drehenden Lagerringen und dem Käfig kann beispielsweise durch den Teilkreis und den Wälzkörperdurchmesser beeinflusst und eingestellt werden.
  • Für eine gute Wiederholgenauigkeit der Messergebnisse kann in bevorzugter Weise das Wälzlager eine Vorspannung aufweisen, um einen unerwünschten Schlupf zu verhindern. Um die Genauigkeit weiter zu erhöhen kann in bevorzugter Weise auch ein zweiter Referenzsensor verwendet werden.
  • Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu ermöglichen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung und/oder Lagerung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.
  • Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers abrollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering. Ein Wälzlager kann ein- oder mehrreihig ausgebildet sein.
  • Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wo-bei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
  • Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.
  • Die Innenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der Innenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Innenringlaufbahn die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
  • Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.
  • Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.
  • Die Außenringlaufbahn kann zur Aufnahme und/oder Führung von Wälzkörpern eine Profilierung aufweisen. Hierdurch werden die Wälzkörper beispielsweise in einer definierten Weise in bzw. auf der Außenringlaufbahn geführt. Ferner können durch die geometrische Ausgestaltung der profilierten Außenringlaufbahnen auch die axiale und radiale Kraftaufnahme des Wälzlagers beeinflusst werden.
  • Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.
  • Rollenförmige Wälzkörper können beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe der symmetrischen Pendelrollen, der asymmetrischen Pendelrollen, der Zylinderrollen, der Nadelrollen und/oder der Kegelrollen.
  • Wälzkörper können in einem Käfig oder durch Wälzkörperdistanzstücke geführt und voneinander beabstandet sein. Es ist grundsätzlich auch denkbar, ein käfigloses Wälzlager auszubilden, welches auch als vollrolliges Wälzlager bezeichnet wird. Bei vollrolligen Wälzlagern können sich benachbarte Wälzkörper kontaktieren.
  • Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.
  • Die Wälzlageranordnung weist ferner eine Steuereinheit auf. Eine Steuereinheit weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinheit ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.
  • Innerhalb der Steuereinheit können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinheit eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinheit wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.
  • Die Steuereinheit kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinheit übermittelten Signale enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinheit einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.
  • Eine Steuereinheit kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.
  • Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinheit wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinheit zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Sensortarget als ein drehfest mit dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung drehenden Innenring oder Außenring verbundenes Flügelrad ausgebildet ist. Ein Flügelrad ist insbesondere ein ringscheibenartiger als Sensortraget fungierender Körper, welcher auch gelegentlich als Blechschnitt, Schlitzblech oder auch Lochblech bezeichnet wird.
  • Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das zweite Sensortarget als am Käfig ausgeformte magnetisierte Abschnitte ausgebildet ist. Beispielsweise kann ein Kunststoffkäfig mit magnetisierten oder magnetisierbaren Metallpartikeln verwendet werden, wobei dann bevorzugt als Sensor ein Hall- oder GMR-Sensor eingesetzt werden kann.
  • Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das zweite Sensortarget als am Käfig ausgeformte sich periodisch über den Umfang des Käfigs wiederholend ausgebildete Bauteilstrukturen ausgebildet ist. Ein beispielsweise derart strukturierter Käfigrücken kann bevorzugt durch einen metallbeschichteten Kunststoffkäfig oder durch Metallkäfig mit einer entsprechenden „Berg-Tal“-Struktur ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass ein Magnetsensor die Abstandsänderung der erhabenen Flächen während der Rotation erfasst. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es in diesem Zusammenhang auch vorgesehen sein, dass das zweite Sensortarget als eine über den Umfang des Käfigs kontinuierlich rampenförmig ansteigende Bauteilstruktur ausgebildet ist. Bei einem derartigen Käfig ist beispielsweise die Verwendung eines Induktivsensors denkbar, der die Abstandsänderung misst
  • Grundsätzlich wäre es auch möglich, das zweite Sensortarget auch mit einer beliebigen Kombination aus magnetisierten Abschnitten und Bauteilstrukturen zu versehen.
  • Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die erste Sensoranordnung und die zweite Sensoranordnung an einer Stirnseite der Wälzlageranordnung angeordnet sind, wodurch ein einfacher elektrischer und mechanischer Anschluss erreicht werden kann.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die erste Sensoranordnung an einer ersten Stirnseite und die zweite Sensoranordnung an einer zweiten Stirnseite der Wälzlageranordnung angeordnet ist. Diese Anordnung ist stabiler gegen die Magnetfeldbeeinflussung der beiden Messverfahren.
  • Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die erste Sensoranordnung einen Induktionssensor sowie die zweite Sensoranordnung einen Induktionssensor und/oder Magnetfeldsensor umfasst.
  • Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Absolut-Rotationswinkelposition des in der Wälzlageranordnung drehbar gelagerten Bauteils zwischen 0-720° beträgt. Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Wälzlageranordnung ein Positionserfassungssystem für ein Lenksystem eines Kraftfahrzeugs bildet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 eine erste Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
    • 2 eine zweite Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
    • 3 eine dritte Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
    • 4 eine vierte Ausführungsform einer Wälzlageranordnung in einer schematischen Axialschnittansicht,
    • 5 drei verschiedene Käfige in jeweils einer perspektivischen Darstellung, und
    • 6 ein Kraftfahrzeug mit einem Lenksystem in einer schematischen Blockschaltansicht.
  • Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Wälzlageranordnung 4 mit einem Innenring 5 und einem Außenring 6 sowie einer Mehrzahl von zwischen dem Innenring 5 und Außenring 6 wälzend in einem Käfig 7 geführten Wälzkörpern 8.
  • In dem Innenring 5 ist das als Welle ausgebildete Bauteil 14 drehfest aufgenommen, während der Außenring 6 seinerseits drehfest in einer Anbindungsstruktur fixiert ist. Somit dreht sich der Innenring 4 mit der Welle relativ zum drehfesten Außenring 6.
  • Die Wälzlageranordnung 4 besitzt eine erste Sensoranordnung 9 zur Bestimmung einer ersten Rotationswinkellage eines ersten Sensortargets und einer zweiten Sensoranordnung 10 zur Bestimmung einer zweiten Rotationswinkellage eines zweiten Sensortargets. Eine Steuereinheit 13 ist eingerichtet, ein die erste Rotationswinkellage repräsentierendes erstes Sensorsignal 11 und ein die zweite Rotationswinkellage repräsentierendes zweites Sensorsignal 12 derart zu verarbeiten, dass die absolute Winkellage des sich drehenden Innenrings 4 bzw. der Welle ermittelbar ist. Die Steuereinheit 13 stellt dann ein die absolute Winkelposition repräsentierendes Ausgangssignal 15 bereit.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das erste Sensortarget an dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung 9 drehenden Innenring 5 und das zweite Sensortarget an dem sich relativ zur zweiten Sensoranordnung 10 drehenden Käfig 7 angeordnet. Somit drehen sich die beiden Sensortargets mit einer voneinander verschiedenen Drehgeschwindigkeit, wodurch eine Absolutlagebestimmung über eine volle Umdrehung hinaus ermöglicht wird.
  • In dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Sensortarget als ein Flügelrad 16 ausgebildet, welches in axialer Richtung an der vom Wälzlager 4 abgewandten Stirnseite 20 angeordnet ist. Die erste Sensoranordnung 9 und die zweite Sensoranordnung 10 befinden sich auf einer gemeinsamen ringförmigen Platine, auf der sie radial zueinander versetzt abgeordnet sind.
  • Die erste Sensoranordnung 9 und die zweite Sensoranordnung 10 sind an einer Stirnseite 20 der Wälzlageranordnung 4 angeordnet. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die erste Sensoranordnung 9 an einer ersten Stirnseite 20 und die zweite Sensoranordnung 10 an einer zweiten Stirnseite 21 der Wälzlageranordnung 4 angeordnet sind, so wie es in den Ausführungsbeispielen der 2 und 4 wiedergegeben ist.
  • In der in der 2 gezeigten Ausgestaltungsvariante ist das Flügelrad 16 in axialer Richtung zwischen der ersten Sensoranordnung 9 und den Lagerringen 5,6 angeordnet und drehfest mit dem Innenring 5 oder der Welle 14 verbunden. 4 zeigt einer Abwandlung der in der 2 gezeigten Konfiguration, bei der die erste Sensoranordnung 9 an einer ersten Stirnseite 20 und die zweite Sensoranordnung 10 an einer zweiten Stirnseite 21 der Wälzlageranordnung 4 angeordnet sind, die Sensoranordnungen 9,10 aber auch wie in der 2 drehfest mit dem Innenring 5 oder der Welle 14 gekoppelt sind.
  • Wie in der 3 abgebildet, kann das erste Sensortarget auch an dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung 9 drehenden Außenring 6 angeordnet sein, während sich das zweite Sensortarget an dem sich relativ zur zweiten Sensoranordnung 10 drehenden Käfig befindet. In dieser als Außenläufer konfigurierten Wälzlageranordnung 4 steht somit der Innenring 4 fest, während sich der Außenring mit dem Flügelrad 16 dreht. In diesem Fall können die Sensorsignale 11,12 kabellos zur Steuereinheit 13 übertragen werden.
  • Das erste Sensortarget ist in den gezeigten Ausführungsformen der 1-4 als ein drehfest mit dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung 9 drehenden Innenring 5 oder Außenring 6 verbundenes Flügelrad 16 ausgebildet. Die erste Sensoranordnung 9 ist als ein Induktionssensor und die zweite Sensoranordnung 10 als ein Induktionssensor und/oder Magnetfeldsensor ausgebildet.
  • In der 5 sind verschiedene Ausführungsbeispiele für das am Käfig 7 ausgebildete zweite Sensortarget gezeigt. 5A zeigt das zweite Sensortarget als am Käfig 7 ausgeformte magnetisierte Abschnitte 17. Das zweite Sensortarget kann auch als am Käfig 7 ausgeformte sich periodisch über den Umfang des Käfigs 7 wiederholend ausgebildete Bauteilstrukturen 18 ausgebildet sein, wie es in der 5B gezeigt ist. Auch ist es möglich, dass das zweite Sensortarget als eine über den Umfang des Käfigs 7 kontinuierlich rampenförmig ansteigende Bauteilstruktur 19 ausgebildet ist, so wie es der entnommen werden kann.
  • Bei den in den und gezeigten Käfigen 7 entspricht die Anzahl der Magnetpolpaaren oder der Berg-Tal Paare folgenden Formeln: n mP = 2 * n iP + / 1,
    Figure DE102021112949A1_0001
    wobei
    nmP= Anzahl der Magnetpolpaaren oder der Berg-Tal Paare und
    niP= Anzahl der Polpaare (Anzahl der Flügel) bei einer induktiven inkrementalen Sensoranordnung 9,10.
  • Die dargestellten Käfige 7 der , korrelieren mit einer 3- oder einer 2-polpaarigen induktiven inkrementalen Sensoranordnung 9,10.
  • Schließlich zeigt die 6, dass die Wälzlageranordnung 4 ein Positionserfassungssystem 1 für ein Steer-By-Wire Lenksystem 2 eines Kraftfahrzeugs 3 bilden kann. Das Positionserfassungssystem 1 kann dabei den Einschlagwinkel des Lenkrads und/oder die Winkelstellung eines Lenkaktuators erfassen, dabei ist die Absolut-Rotationswinkelposition des in der Wälzlageranordnung 4 drehbar gelagerten Bauteils 14 zwischen 0-720° beträgt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sensoranordnung
    2
    Lenksystem
    3
    Kraftfahrzeug
    4
    Wälzlageranordnung
    5
    Innenring
    6
    Außenring
    7
    Käfig
    8
    Wälzkörpern
    9
    Sensoranordnung
    10
    Sensoranordnung
    11
    Sensorsignal
    12
    Sensorsignal
    13
    Steuereinheit
    14
    Bauteil
    15
    Ausgangssignal
    16
    Flügelrad
    17
    Abschnitte
    18
    Bauteilstrukturen
    19
    Bauteilstruktur
    20
    Stirnseite
    21
    Stirnseite
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2644921 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Wälzlageranordnung (4) mit einem Innenring (5) und einem Außenring (6) sowie einer Mehrzahl von zwischen dem Innenring (5) und Außenring (6) wälzend in einem Käfig (7) geführten Wälzkörpern (8), sowie einer ersten Sensoranordnung (9) zur Bestimmung einer ersten Rotationswinkellage eines ersten Sensortargets und einer zweiten Sensoranordnung (10) zur Bestimmung einer zweiten Rotationswinkellage eines zweiten Sensortargets, sowie einer Steuereinheit (13), welche eingerichtet ist, ein die erste Rotationswinkellage repräsentierendes erstes Sensorsignal (11) und ein die zweite Rotationswinkellage repräsentierendes zweites Sensorsignal (12) zu verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensortarget an dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung (9) drehenden Innenring (5) oder Außenring (6) angeordnet ist und das zweite Sensortarget an dem sich relativ zur zweiten Sensoranordnung (10) drehenden Käfig (7) angeordnet ist.
  2. Wälzlageranordnung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sensortarget als ein drehfest mit dem sich relativ zur ersten Sensoranordnung (9) drehenden Innenring (5) oder Außenring (6) verbundenes Flügelrad (16) ausgebildet ist.
  3. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensortarget als am Käfig (7) ausgeformte magnetisierte Abschnitte (17) ausgebildet ist.
  4. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensortarget als am Käfig (7) ausgeformte sich periodisch über den Umfang des Käfigs (7) wiederholend ausgebildete Bauteilstrukturen (18) ausgebildet ist.
  5. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sensortarget als eine über den Umfang des Käfigs (7) kontinuierlich rampenförmig ansteigende Bauteilstruktur (19) ausgebildet ist.
  6. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoranordnung (9) und die zweite Sensoranordnung (10) an einer Stirnseite (20) der Wälzlageranordnung (4) angeordnet sind.
  7. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoranordnung (9) an einer ersten Stirnseite (20) und die zweite Sensoranordnung (10) an einer zweiten Stirnseite (21) der Wälzlageranordnung (4) angeordnet ist.
  8. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolut-Rotationswinkelposition des in der Wälzlageranordnung (4) drehbar gelagerten Bauteils (14) zwischen 0-720° beträgt.
  9. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sensoranordnung (9) einen Induktionssensor sowie die zweite Sensoranordnung (10) einen Induktionssensor und/oder Magnetfeldsensor umfasst.
  10. Wälzlageranordnung (4) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlageranordnung (4) ein Positionserfassungssystem (1) für ein Lenksystem (2) eines Kraftfahrzeugs (3) bildet.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2644921A1 (de) 2012-03-28 2013-10-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlageranordnung mit Messaufnehmer und Messgeber am drehbaren Lagerring eines in einem Lagergehäuse aufgenommenen Wälzlagers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2644921A1 (de) 2012-03-28 2013-10-02 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzlageranordnung mit Messaufnehmer und Messgeber am drehbaren Lagerring eines in einem Lagergehäuse aufgenommenen Wälzlagers

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