DE102021112952A1 - Sensor bearing with shielding ring - Google Patents
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Abstract
Kombinierte Sensor- und Lagereinrichtungen werden eingesetzt, um in Traktionsmaschinen die Funktionen „Lagern“ und „Messen“ montagegerecht und bauraumoptimiert durchzuführen. Durch die kombinierten Sensor- und Lagereinrichtungen können diese in einem Arbeitsgang montiert werden. Zudem sind diese oftmals kompakter als die Anordnung von einer Messeinrichtung neben einer Lagereinrichtung.Es wird ein Sensorlager 1 für die Winkelerfassung von einer Welle in einer Traktionsmaschine vorgeschlagen, mit einer Fixierhülse 3, mit einer Wälzlagereinrichtung 4, wobei die Wälzlagereinrichtung 4 einen Innenring 5 sowie einen Außenring 6 und eine Mehrzahl zwischen Innenring 5 und Außenring 6 abwälzende Wälzkörper 7 aufweist, wobei der Außenring 6 mit der Fixierhülse 3 verbunden ist und der Innenring 5 mit der Welle verbindbar ist, wobei die Wälzlagereinrichtung 4 medienoffen ausgebildet und/oder ölgeschmiert ist, mit einem Sensorrotor 12, wobei der Sensorrotor 12 mit dem Innenring 5 drehfest verbunden ist, mit einer induktiven Sensorik 8 zur Winkelerfassung des Sensorrotors 12, wobei die Sensorik 8 in der Fixierhülse 3 angeordnet ist und wobei der Sensorrotor 12 zwischen der Sensorik 8 und der Wälzlagereinrichtung 4 angeordnet ist, mit einem metallischen Abschirmring 19 zur Abschirmung der Sensorik 8 vor Störungen, wobei der Abschirmring 19 zwischen den Wälzkörpern 7 und dem Sensorrotor 12 angeordnet ist, um die Sensorik 8 vor Störungen durch die Wälzkörper 7 abzuschirmen.Combined sensor and storage devices are used to carry out the "storage" and "measurement" functions in traction machines in an installation-friendly and space-optimized manner. Thanks to the combined sensor and storage devices, they can be assembled in one operation. In addition, these are often more compact than the arrangement of a measuring device next to a bearing device. A sensor bearing 1 for the angle detection of a shaft in a traction machine is proposed, with a fixing sleeve 3, with a roller bearing device 4, with the roller bearing device 4 having an inner ring 5 and a Outer ring 6 and a plurality of rolling elements 7 rolling between inner ring 5 and outer ring 6, with outer ring 6 being connected to fixing sleeve 3 and inner ring 5 being connectable to the shaft, with rolling bearing device 4 being open to media and/or oil-lubricated, with a Sensor rotor 12, with the sensor rotor 12 being non-rotatably connected to the inner ring 5, with an inductive sensor system 8 for detecting the angle of the sensor rotor 12, with the sensor system 8 being arranged in the fixing sleeve 3 and with the sensor rotor 12 being arranged between the sensor system 8 and the roller bearing device 4 is, with a metallic shielding ring 19 to the A Shielding of the sensor system 8 from interference, with the shielding ring 19 being arranged between the rolling bodies 7 and the sensor rotor 12 in order to shield the sensor system 8 from faults caused by the rolling bodies 7 .
Description
Die Erfindung betrifft ein Sensorlager mit einem Abschirmring mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a sensor bearing with a shielding ring having the features of the preamble of claim 1.
Kombinierte Sensor- und Lagereinrichtungen werden eingesetzt, um in Traktionsmaschinen die Funktionen „Lagern“ und „Messen“ montagegerecht und bauraumoptimiert durchzuführen. Durch die kombinierten Sensor- und Lagereinrichtungen können diese in einem Arbeitsgang montiert werden. Zudem sind diese oftmals kompakter als die Anordnung von einer Messeinrichtung neben einer Lagereinrichtung.Combined sensor and storage devices are used to carry out the "storage" and "measurement" functions in traction machines in an assembly-friendly and space-optimized manner. Thanks to the combined sensor and storage devices, they can be assembled in one operation. In addition, these are often more compact than the arrangement of a measuring device next to a storage device.
Die Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Sensorlager vorzuschlagen, welches eine verbesserte Meßleistung aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Sensorlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is the object of the invention to propose a sensor bearing which has an improved measurement performance. This problem is solved by a sensor bearing with the features of claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims, the following description and the attached figures.
Gegenstand der Erfindung ist ein insbesondere ringförmiges Sensorlager, welches für eine Winkelerfassung von einer Welle in einer Traktionsmaschine geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Sensorlager funktioniert insbesondere als ein Resolver, insbesondere als ein Winkelresolver. Besonders bevorzugt ist das Sensorlager ausgebildet, eine absolute Winkelerfassung von einem Drehwinkel der Welle durchführen zu können. Bei weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das Sensorlager ausgebildet, eine inkrementelle Winkelerfassung von einem Drehwinkel der Welle durchzuführen. Insbesondere kann aus der Winkelerfassung eine Drehzahl abgeleitet werden.The subject matter of the invention is a sensor bearing, in particular a ring-shaped one, which is suitable and/or designed for detecting the angle of a shaft in a traction machine. The sensor bearing functions in particular as a resolver, in particular as an angle resolver. The sensor bearing is particularly preferably designed to be able to carry out an absolute angle detection of a rotation angle of the shaft. In less preferred embodiments, the sensor bearing is configured to perform an incremental angle detection of an angle of rotation of the shaft. In particular, a speed can be derived from the angle detection.
Das Sensorlager ist für eine Traktionsmaschine von einem Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet. Insbesondere ist die Traktionsmaschine ein Elektroantrieb von dem Fahrzeug. Besonders bevorzugt dient die Traktionsmaschine dazu, ein Hauptdrehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen. Bei der Welle kann es sich prinzipiell um eine beliebige Welle in dem Antriebsstrang der Traktionsmaschine zwischen Elektromotor und Fahrzeugrad handeln. Besonders bevorzugt ist die Welle jedoch als eine Rotorwelle ausgebildet. Insbesondere ist die Welle und/oder das Sensorlager in einem insbesondere getriebeölgeschmierten Getrieberaum der Traktionsmaschine angeordnet. Ein optionaler Gegenstand der Erfindung wird durch eine Traktionsmaschine und/oder ein Fahrzeug mit der Traktionsmaschine und mit dem Sensorlager gebildet.The sensor bearing is suitable and/or designed for a traction machine of a vehicle. In particular, the traction machine is an electric drive from the vehicle. The traction machine is particularly preferably used to provide a main torque for the vehicle. In principle, the shaft can be any shaft in the drive train of the traction machine between the electric motor and the vehicle wheel. However, the shaft is particularly preferably designed as a rotor shaft. In particular, the shaft and/or the sensor bearing is/are arranged in a transmission chamber of the traction machine that is in particular lubricated with transmission oil. An optional subject matter of the invention is formed by a traction machine and/or a vehicle with the traction machine and with the sensor bearing.
Das Sensorlager weist eine Fixierhülse auf. Die Fixierhülse ist insbesondere als ein Metallbauteil ausgebildet. Die Fixierhülse ist in der Grundform ringförmig und/oder hohlzylinderförmig ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Fixierhülse einstückig realisiert. Beispielsweise ist die Fixierhülse als ein Blechformteil realisiert. Die Fixierhülse hat zum einen die Funktion Komponenten des Sensorlagers zu umschließen und zum anderen eine Kopplung mit einer Wälzlagereinrichtung zu schaffen.The sensor bearing has a fixing sleeve. The fixing sleeve is designed in particular as a metal component. The basic shape of the fixing sleeve is ring-shaped and/or hollow-cylindrical. The fixing sleeve is particularly preferably realized in one piece. For example, the fixing sleeve is implemented as a shaped sheet metal part. On the one hand, the fixing sleeve has the function of enclosing components of the sensor bearing and, on the other hand, of creating a coupling with a roller bearing device.
Das Sensorlager weist eine bzw. die Wälzlagereinrichtung auf. Die Wälzlagereinrichtung weist einen Innenring und einen Außenring sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring und Außenring abwälzende Wälzkörper auf. Bevorzugt sind die Wälzkörper als Kugeln realisiert. Der Außenring ist mit der Fixierhülse insbesondere drehfest verbunden. Bevorzugt weisen der Außenring und die Fixierhülse einen gleichen Außendurchmesser auf. Besonders bevorzugt ist der Außenring in der Traktionsmaschine stationär und/oder drehfest angeordnet bzw. anordbar. Der Innenring ist dagegen mit der Welle verbindbar, insbesondere verbunden. Im Betrieb rotiert somit der Innenring gemeinsam mit der Welle.The sensor bearing has a roller bearing device. The rolling bearing device has an inner ring and an outer ring as well as a plurality of rolling elements rolling between the inner ring and the outer ring. The rolling bodies are preferably implemented as balls. The outer ring is in particular non-rotatably connected to the fixing sleeve. The outer ring and the fixing sleeve preferably have the same outside diameter. Particularly preferably, the outer ring is or can be arranged in the traction machine in a stationary and/or non-rotatable manner. The inner ring, on the other hand, can be connected, in particular connected, to the shaft. During operation, the inner ring thus rotates together with the shaft.
Es ist vorgesehen, dass die Wälzlagereinrichtung medienoffen, insbesondere getriebeöloffen, ausgebildet und/oder ölgeschmiert ist. Beispielsweise ist der Wälzkörperraum der Wälzlagereinrichtung auf mindestens einer Seite dichtungsfrei ausgebildet und/oder zur Schmierung mit Getriebeöl geöffnet.It is provided that the roller bearing device is open to media, in particular open to transmission oil, and/or is oil-lubricated. For example, the rolling body space of the rolling bearing device is designed without a seal on at least one side and/or is open for lubrication with gear oil.
Das Sensorlager weist eine induktive Sensorik zur Winkelerfassung der Welle und/oder des Innenrings auf. Nachdem Welle und Innenring gemeinsam rotieren ist diese Drehzahl gleich. Die Sensorik umfasst eine Platine, wobei auf der Platine mindestens ein Sensor angeordnet ist. Die Platine weist bevorzugt eine Kreisringform auf. Der Sensor wird beispielsweise durch eine Sende- und/oder Empfangsantennenstruktur und einer digitalen Datenverarbeitungseinrichtung, wie z.B. einem ASIC gebildet.The sensor bearing has an inductive sensor system for detecting the angle of the shaft and/or the inner ring. After the shaft and inner ring rotate together, this speed is the same. The sensor system comprises a circuit board, with at least one sensor being arranged on the circuit board. The circuit board preferably has the shape of a circular ring. The sensor is formed, for example, by a transmitting and/or receiving antenna structure and a digital data processing device such as an ASIC.
Das Sensorlager umfasst einen Sensorrotor, welcher mit der Welle und/oder mit dem Innenring, bevorzugt mit dem Innenring, drehfest verbunden ist, wobei der Sensor bzw. die Sensorik eine Information des Sensorrotors messen kann. Der Sensorrotor ist zwischen der Sensorik und der Wälzlagereinrichtung angeordnet.The sensor bearing includes a sensor rotor, which is non-rotatably connected to the shaft and/or to the inner ring, preferably to the inner ring, with the sensor or the sensor system being able to measure information from the sensor rotor. The sensor rotor is arranged between the sensor system and the roller bearing device.
Das Sensorlager weist einen metallischen Abschirmring zur Abschirmung der Sensorik vor Störungen auf. Insbesondere ist der Abschirmring ausgebildet, die Sensorik vor Störungen aus der Umgebung der Wälzlagereinrichtung und/oder des Sensorlagers zu schützen. Der Abschirmring erstreckt sich insbesondere in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse des Sensorlagers. Der Abschirmring ist vorzugsweise als eine konturierte Blechringscheibe ausgebildet.The sensor bearing has a metallic shielding ring to shield the sensors from interference. In particular, the shielding ring is designed to protect the sensor system from interference from the surroundings of the roller bearing device and/or the sensor bearing. The shielding ring extends in particular in a radial plane to the main axis of rotation of the sensor bearing. The shielding ring is preferably designed as a contoured sheet metal ring disk.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Abschirmring zwischen den Wälzkörpern und dem Sensorrotor angeordnet ist, um die Sensorik vor Störungen durch die Wälzkörper abzuschirmen.In the context of the invention, it is proposed that the shielding ring is arranged between the rolling bodies and the sensor rotor in order to shield the sensor system from interference from the rolling bodies.
Während im bekannten Stand der Technik ein derartiger Abschirmring zur Abschirmung von Störungen aus der Umgebung der Sensor- und Lagereinrichtung offenbart wird, so dass dieser gemäß der Offenbarung an dem Lager auf der dem Sensor abgewandten Seite angeordnet werden soll, wird abweichend davon vorgeschlagen, dass erfindungsgemäß der Abschirmring axial zwischen den Wälzkörpern und dem Sensorrotor angeordnet ist und somit die Sensorik vor Störungen durch die Wälzkörper schützt. Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass nicht nur die Umgebung von dem Sensorlager zu Störungen bei der Sensorik führen kann, sondern dass auch die Wälzkörper in der Wälzlagereinrichtung eine Störquelle darstellen. Insbesondere wenn die Wälzkörper gleitend durchrutschen führt dies dazu, dass die relative Winkelstellung zwischen dem Sensorrotor und den aneinandergereihten Wälzkörpern verschoben wird. Nachdem die induktive Sensorik die Induktivität oder deren Güte durch eine Lageänderung relativ zu einem leitfähigen und/oder ferromagnetischen Teil misst, führt eine Änderung der relativen Winkelstellung zwischen dem Sensorrotor und den aneinandergereihten Wälzkörpern zu einer Veränderung in dem Meßsignal. Dadurch, dass der metallische Abschirmring zwischen den Wälzkörpern und dem Sensorrotor angeordnet ist, können die dadurch verursachten Störungen wirksam abgeschirmt werden. Hieraus ergibt sich bei einer Betrachtungsweise eine verbesserte Meßleistung. Bei einer anderen Betrachtungsweise kann der axiale Abstand zwischen dem Sensorrotor und den Wälzkörper verkleinert werden, ohne dass die Störungen durch die Wälzkörper die Messgenauigkeit verschlechtern, so dass über die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein bauraumoptimiertes Sensorlager ohne Dichtung vorgeschlagen wird.While the known prior art discloses such a shielding ring for shielding interference from the environment of the sensor and bearing device, so that it is to be arranged according to the disclosure on the bearing on the side facing away from the sensor, it is proposed, deviating from this, that according to the invention the shielding ring is arranged axially between the rolling elements and the sensor rotor and thus protects the sensors from interference from the rolling elements. The invention is based on the consideration that not only the surroundings of the sensor bearing can lead to disturbances in the sensor system, but that the rolling elements in the rolling bearing device also represent a source of disturbance. In particular, when the rolling elements slip through in a sliding manner, this has the effect that the relative angular position between the sensor rotor and the rolling elements lined up next to one another is shifted. After the inductive sensor system measures the inductance or its quality by changing the position relative to a conductive and/or ferromagnetic part, a change in the relative angular position between the sensor rotor and the row of rolling elements leads to a change in the measurement signal. Due to the fact that the metallic shielding ring is arranged between the rolling elements and the sensor rotor, the interference caused by this can be effectively shielded. From one perspective this results in improved measurement performance. Another way of looking at it is that the axial distance between the sensor rotor and the rolling bodies can be reduced without the disturbances caused by the rolling bodies impairing the measuring accuracy, so that a space-optimized sensor bearing without a seal is proposed via the configuration according to the invention.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung schließt der Abschirmring einen Wälzkörperraum der Wälzlagereinrichtung ab. Genauer betrachtet ist es bevorzugt, dass der Abschirmring einen Ausgangsringspalt des Wälzkörperraums in axialer Draufsicht radial außen und/oder radialinnen überdeckt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die induktive Detektion der Wälzkörper durch die Sensorik minimiert ist. Insbesondere weist der Abschirmring eine Kreisringform auf.In a preferred development of the invention, the shielding ring closes off a rolling body space of the rolling bearing device. More precisely, it is preferred that the shielding ring covers an exit ring gap of the rolling body space radially on the outside and/or radially on the inside in an axial plan view. This ensures that the inductive detection of the rolling elements by the sensors is minimized. In particular, the shielding ring has the shape of a circular ring.
Konstruktiv ist es bevorzugt, dass der Abschirmring am Außenring festgelegt ist. Nachdem der Außenring in der Anwendung der stationäre Lagerpartner ist, muss der Abschirmring nicht mit rotiert werden, sondern kann ebenfalls stationär verbleiben. Besonders bevorzugt ist der Abschirmring von dem Innenring durch einen Ringspalt beabstandet und/oder ist kontaktlos angeordnet. Der Ringspalt ist dabei so bemessen, dass der Wälzkörperraum in axialer Draufsicht von dem Abschirmring überdeckt ist, der Abstand jedoch bevorzugt größer als zum Beispiel bei einer Öldichtung gewählt ist.Structurally, it is preferred that the shielding ring is fixed to the outer ring. Since the outer ring is the stationary bearing partner in the application, the shielding ring does not have to be rotated as well, but can also remain stationary. The shielding ring is particularly preferably spaced apart from the inner ring by an annular gap and/or is arranged without contact. The annular gap is dimensioned in such a way that the rolling body space is covered by the shielding ring in an axial plan view, but the distance is preferably selected to be larger than, for example, in the case of an oil seal.
Besonders einfach kann das Sensorlager realisiert werden, wenn der Sensorrotor auf den Innenring aufgeklemmt und/oder aufgepresst ist. Beispielsweise weist der Sensorrotor einen Sensorkragen auf, wobei der Sensorkragen einen axialen Hülsenabschnitt bildet und wobei der Sensorrotor am Innenumfang oder an einem Außenumfang des Innenrings angeordnet ist.The sensor bearing can be implemented in a particularly simple manner if the sensor rotor is clamped and/or pressed onto the inner ring. For example, the sensor rotor has a sensor collar, with the sensor collar forming an axial sleeve section and with the sensor rotor being arranged on the inner circumference or on an outer circumference of the inner ring.
Bevorzugt ist der axiale Abstand zwischen dem Abschirmring und dem Sensorrotor größer als der Abstand zwischen dem Sensorrotor der Sensorik. Diese bevorzugte Ausgestaltung berücksichtigt, dass die Sensorik den Sensorrotor, insbesondere die Sensormarkierungen, messtechnisch erfassen soll, jedoch die Störeinflüsse durch die Wälzkörper minimiert werden sollen. Dadurch, dass der Sensorrotor außermittig zwischen dem Abschirmring und der Sensorik in Richtung der Sensorik angeordnet ist, wird zum einen die messtechnische Erfassung des Sensorrotors durch die Sensorik verbessert und zum andern werden die Störeinflüsse durch die Wälzkörper verkleinert.The axial distance between the shielding ring and the sensor rotor is preferably greater than the distance between the sensor rotor of the sensor system. This preferred embodiment takes into account that the sensors are intended to measure the sensor rotor, in particular the sensor markings, but the interference from the rolling bodies is to be minimized. Due to the fact that the sensor rotor is arranged eccentrically between the shielding ring and the sensor system in the direction of the sensor system, the metrological detection of the sensor rotor by the sensor system is improved on the one hand and the interference from the rolling elements is reduced on the other.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschirmring als ein Kunststoffring mit eingebettetem Metallgewebe oder eingebetteten Metallpartikeln ausgebildet. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschirmring als ein Abschirmblech ausgebildet. Somit ist der Abschirmring als ein Blechformteil realisiert, welches zum einen kostengünstig hergestellt werden kann und zum anderen mechanisch in einfacher und bekannter Weise an dem Außenring befestigbar ist. Es ist jedoch bevorzugt, dass bei den Ausgestaltungen keine Öldichtfunktion umgesetzt wird.In one possible embodiment of the invention, the shielding ring is designed as a plastic ring with embedded metal fabric or embedded metal particles. In an alternative embodiment of the invention, the shielding ring is designed as a shielding plate. The shielding ring is thus implemented as a shaped sheet metal part, which on the one hand can be produced inexpensively and on the other hand can be fastened mechanically to the outer ring in a simple and known manner. However, it is preferable that no oil sealing function is implemented in the configurations.
Bei einer möglichen Realisierung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensorrotor Aussparungen aufweist, wobei die Sensorik ausgebildet ist, die Aussparungen als Sensormarkierungen induktiv zu detektieren. Besonders bevorzugt sind die Aussparungen als Randaussparungen realisiert.In one possible implementation of the invention, it is provided that the sensor rotor has cutouts, with the sensor system being designed to inductively detect the cutouts as sensor markings. The cutouts are particularly preferably implemented as edge cutouts.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die Sensormarkierungen und/oder ein Messbereich der Sensorik in dem gleichen radialen Bereich oder zumindest radial überlappend wie der Wälzkörperraum und/oder die Wälzkörper angeordnet. Bei dieser Weiterbildung wird somit für die messtechnische Erfassung der Sensormarkierungen ein größtmöglicher Durchmesser gewählt, so dass die Meßauflösung aufgrund des Durchmessers besonders hoch ist, ohne jedoch die radiale Baugröße des Sensorlagers zu vergrößern. Insbesondere definiert der Außenring einen maximalen Durchmesser auch für die Sensorik.In a preferred development of the invention, the sensor markings and/or a measuring area of the sensor system are arranged in the same radial area or at least radially overlapping as the rolling element space and/or the rolling elements. In this development, the largest possible diameter is selected for the metrological detection of the sensor markings, so that the measurement resolution is particularly high due to the diameter, but without increasing the radial size of the sensor bearing. In particular, the outer ring also defines a maximum diameter for the sensors.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Diese zeigen:
-
1 eine schematische dreidimensionale Längsschnittdarstellung von einem Sensorlager als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 eine schematische dreidimensionale Darstellung von dem Sensorlager in der1 , wobei einige Komponenten zeichnerisch unterdrückt sind; -
3 a, b jeweils in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung zwei weitere Ausführungsbeispiele des Sensorlagers.
-
1 a schematic three-dimensional longitudinal sectional view of a sensor bearing as an embodiment of the invention; -
2 a schematic three-dimensional representation of the sensor bearing in FIG1 , with some components graphically suppressed; -
3a, b each in a schematic, three-dimensional representation of two further exemplary embodiments of the sensor bearing.
Die
Das Sensorlager 1 weist eine Fixierhülse 3 auf, wobei die Fixierhülse 3 als ein Blechformteil ausgebildet ist. Das Sensorlager 1 weist eine Wälzlagereinrichtung 4, insbesondere Radialwälzlagereinrichtung, mit einem Innenring 5 und einem Außenring 6 sowie eine Mehrzahl zwischen Innenring 5 und Außenring 6 abwälzenden Wälzkörpern 7 ausgebildet als Kugeln auf. Der Innenring 5 kann drehfest mit der Welle verbunden werden. Der Außenring 6 ist mit der Fixierhülse 3 verbunden, um die selbsthaltende Baugruppe zu bilden. Die Fixierhülse 3 ist auf den Außenring 6 aufgeschoben. Hierfür weist dieser eine umlaufende Aufnahmeschulter 9 auf. Beispielsweise kann die Fixierhülse 3 klemmend und/oder aufgepresst auf dem Außenring 6 angeordnet sein.The sensor bearing 1 has a fixing
Das Sensorlager 1 weist eine Sensorik 8 zur Winkelerfassung der Welle und/oder des Innenrings 5 auf, wobei die Sensorik 8 als eine induktive Sensorik ausgebildet ist. Die Sensorik 8 ist in einer Ringform ausgebildet und in der Fixierhülse 3 angeordnet. Die Fixierhülse 3 weist einen Hohlzylinderabschnitt 10 und einen Deckelabschnitt 11 auf. Der Hohlzylinderabschnitt 10 ist koaxial zu der Hauptdrehachse H angeordnet und sitzt zumindest abschnittsweise auf dem Außenring 6. Der Deckelabschnitt 11 ist in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse H, wobei die Sensorik 8 in axialer Richtung an dem Hohlzylinderabschnitt 10 und in axialer Richtung an dem Deckelabschnitt 11 anliegt.The sensor bearing 1 has a
Das Sensorlager weist einen Sensorrotor 12 auf, wobei der Sensorrotor 12 einen Kragenabschnitt 13 und einen Scheibenabschnitt 14 aufweist. Der Kragenabschnitt 13 ist holzylinderförmig ausgebildet und verläuft koaxial zu der Hauptdrehachse H. Der Kragenabschnitt 13 ist mit seinem Außenumfang auf einem Axialabschnitt 15 des Innenrings 5 aufgeschoben, insbesondere aufgepresst, so dass der Sensorrotor 12 mit dem Innenring 5 drehfest verbunden ist. Der Scheibenabschnitt 14 verläuft in einer Radialebene zu der Hauptdrehachse H und weist Sensormarkierungen 16 auf, welche als Randaussparungen realisiert sind, wie sich dies aus der
Wie sich aus den
Allerdings wurde festgestellt, dass die Wälzkörper 7 eine Störgröße für die Messung der Winkelstellung des Sensorrotors 12 durch die Sensorik 8 darstellen. Die Wälzkörper 7 sind ebenfalls aus Metall gefertigt und werden somit von der Sensorik 8 mitdetektiert. Insbesondere für den Fall, dass die Wälzkörper 7 nicht abrollen, sondern abgleiten, verschiebt sich eine relative Winkelposition zwischen dem Sensorrotor 12 und den aneinandergereihten Wälzkörpern 7, wobei diese Relativverschiebung eine Störgröße für die Sensorik 8 bildet.However, it was found that the rolling
Um die Sensorik 8 vor den genannten Störungen durch die Wälzkörper 7 abzuschirmen, weist das Sensorlager 1 einen metallischen Abschirmring 19 auf, wobei der Abschirmring 19 die Form einer metallischen Dichtung einnimmt. Der Abschirmring 19 ist als ein Blechformteil ausgebildet und an dem Außenring 6 festgelegt. Dafür weist der Außenring 6 eine Dichtungsschulter 20 auf, wobei der Abschirmring 19 mit seinem Außenumfang in die Dichtungsschulter 20 eingepresst ist. In order to shield the
Der Innenumfang des Abschirmrings 19 ist kontaktfrei, getrennt durch einen Ringspalt, zu dem Innenring 5 angeordnet. Zur Erhöhung der mechanischen Steifigkeit kann der Abschirmring 19 in dem gezeigten Längsschnitt eine Vertiefung zwischen Innenumfang und Außenumfang aufweisen.The inner circumference of the shielding
Betrachtet man gedanklich den Abschirmring 19 und die Wälzlagereinrichtung 4 in axialer Draufsicht, so überlappt der Abschirmring 19 mit dem Außenring 6. Ferner überlappt der Abschirmring 19 mit dem Innenring 5. Die Wälzlagereinrichtung 4 bildet einen Wälzkörperraum, wobei dieser einen Ausgangsringspalt, insbesondere einen minimalen Ausgangsringspalt aufweist. Es ist vorgesehen, dass der Abschirmring 19 einen größeren Außendurchmesser als der Ausgangsringspalt sowie einen kleineren Innendurchmesser als der Ausgangsringspalt aufweist. Damit wird erreicht, dass ausgehend von der Sensorik 8 mit der Meßrichtung in Richtung der Wälzkörper 7 diese durch den Abschirmring sicher abgeschirmt sind. Durch den metallischen Abschirmring 19 werden die Wälzkörper 7 für die Sensorik 8 quasi ausgeblendet oder verdeckt und stellen damit keine oder zumindest nur verringerte Störgrößen dar.If one considers the shielding
Die Wälzlagereinrichtung 4 weist ferner einen Käfig 21 zur Führung der Wälzkörper 7 auf, wobei der Käfig 21 einen umlaufenden Seitenring 22 aufweist, auf der anderen Seite ist der Käfig 21 seitenringfrei ausgebildet. Der Seitenring 22 ist auf der der Sensorik 8 zugewandten Seite der Wälzkörper 7 angeordnet und bildet eine weitere Abschirmung der Wälzkörper von der Sensorik 8.The
Die Wälzlagereinrichtung 4 ist ansonsten dichtungsfrei ausgebildet. Insbesondere ist der Wälzkörperraum der Wälzlagereinrichtung 4 nach außen frei geöffnet. Dies ist notwendig, damit die Wälzlagereinrichtung 4 durch Getriebeöl ausreichend geschmiert werden kann.The
Die
Die
Bei dem Ausführungsbeispiel in der
Bei allen drei Ausführungsbeispielen ist zu erkennen, dass ein Abstand zwischen dem Abschirmring 19 und dem Sensorrotor 12 größer ausgebildet ist als der Abstand zwischen dem Sensorrotor 12 und der Sensorik 8. Diese Gemeinsamkeit unterstreicht nochmals die Idee, das Sensorlager 1 so auszulegen, dass die Erfassung des Sensorrotors 12, insbesondere der Sensormarkierungen 16, möglichst genau erfolgt und die Abschirmung von Störeinflüssen durch die Wälzkörper 7 auch durch einen größeren Abstand zwischen Sensorrotor 12 und Abschirmring 19 verstärkt wird.In all three exemplary embodiments it can be seen that a distance between the shielding
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Sensorlagersensor bearing
- 22
- Durchgangsöffnungpassage opening
- 33
- Fixierhülsefixing sleeve
- 44
- Wälzlagereinrichtungroller bearing device
- 55
- Innenringinner ring
- 66
- Außenringouter ring
- 77
- Wälzkörperrolling elements
- 88th
- Sensoriksensors
- 99
- Aufnahmeschulterrecording shoulder
- 1010
- Hohlzylinderabschnitthollow cylinder section
- 1111
- Deckelabschnittcover section
- 1212
- Sensorrotorsensor rotor
- 1313
- Kragenabschnittcollar section
- 1414
- Scheibenabschnittslice section
- 1515
- Axialabschnittaxial section
- 1616
- Sensormarkierungensensor markings
- 1717
- Platinecircuit board
- 1818
- Sensorsensor
- 1919
- Abschirmringshielding ring
- 2020
- Dichtungsschultersealing shoulder
- 2121
- KäfigCage
- 2222
- Seitenringside ring
- 2323
- Duroplastmantelthermoset jacket
- 2424
- Sensorträgersensor carrier
- 2525
- Deckellid
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2019/063095 A1 [0003]WO 2019/063095 A1 [0003]
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-
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WO2019063095A1 (en) | 2017-09-29 | 2019-04-04 | HELLA GmbH & Co. KGaA | Bearing, comprising an inner ring, an outer ring and a sensor, and system, comprising such a bearing |
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