DE112004001732T5 - Drahtloses Sensorsystem und Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor - Google Patents

Drahtloses Sensorsystem und Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor Download PDF

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Masatoshi Mizutani
Norihiko Sasaki
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Abstract

Drahtloses Sensorsystem, welches aufweist:
eine oder eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten, einschließlich eines Sensorabschnitts zum Erfassen einer Zielgröße,
eines Sensorsignalsendeabschnitts zur Übertragung eines vom Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals per Funk
und eines Stromempfangsabschnitts zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk zum Betreiben des Sensorabschnitts und des Sensorsignalsendeabschnitts;
einen Sensorsignalempfangsabschnitt zum Empfangen des vom Sensorsignalsendeabschnitt übertragenen Sensorsignals;
sowie einen Stromsendeabschnitt zur Übertragung einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk an den Stromempfangsabschnitt;
wobei die drahtlose Sensoreinheit einen Digitalisierungsabschnitt zum Digitalisieren des vom Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals aufweist und der Sensorsignalsendeabschnitt das digitalisierte Sensorsignal überträgt.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses Sensorsystem, das in verschiedenen Maschinen und Ausrüstungen und in Radtraglagerbaugruppen vorgesehen ist, die in Kraftfahrzeugen montiert sind, um verschiedene Sensorsignale, beispielsweise Erfassungssignale, per Funk zu übertragen, die auf die Umdrehungszahl schließen lassen.
  • ALLGEMEINER HINTERGRUND
  • Es ist gut bekannt, dass Kraftfahrzeuge und verschiedene Industriemaschinen und -ausrüstungen mit einer Vielfalt von Sensoren zum Erfassen von Zielgrößen wie beispielsweise der Zahl von Umdrehungen, von Temperaturen und Schwingungen versehen sind, sodass diese erfassten Parameter zur Steuerung und Beobachtung des Status dieser Kraftfahrzeuge und Industriemaschinen und -ausrüstungen verwendet werden können. Ausgangssignale der Sensoren werden im Allgemeinen durch Überwachungssysteme und Drähte übertragen, doch stößt man beim Einrichten von Montagearten für diese Überwachungssysteme und Drähte häufig auf Schwierigkeiten. Unter diesen Umständen wird gegenwärtig das drahtlose Sensorsystem benutzt, bei dem Erfassungssignale durch Verwendung elektromagnetischer Wellen übertragen werden. Darin verwendete Sender („transmitter") sind allgemein mit einer kompakten Batterie versehen.
  • Außerdem ist in dem ABS (Antiblockierbremssystem), bei dem die Umdrehungszahl eines Fahrzeugrads von einem Umdrehungssensor erfasst wird, um die Bremsung des Kraftfahrzeugs steuern zu können, das drahtlose System vorgeschlagen worden, bei dem zur Verwendung eines möglichen Unfalls, der durch Beschädigung der Sensorverdrahtung in einem Radkasten herbeigeführt werden könnte, und ferner, um Montagekosten zu minimieren, die Verwendung von sich zwischen dem Fahrzeugrad und der Fahrzeugkarosseriestruktur erstreckenden Kabelsätzen eliminiert worden, und stattdessen ein Umdrehungssensor eingesetzt worden, dessen Erfassungssignale in Form von elektromagnetischen Wellen übertragen werden. (Siehe hierzu die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002- 151090.) In einem beispielhaften Umdrehungssensorsystem dieser Art wird ein mehrpoliger, rotierender Stromgenerator („rotary electric generator") verwendet, um die Lieferung einer elektrischen Leistung für die Sensoren und einer elektrischen Leistung für die Sendegeräte zu realisieren, sowie die Erfassung der Zahl von Umdrehungen mithilfe einer Eigengenerierung der elektrischen Leistung zu erreichen, sodass es in kompakter Größe, ohne die Notwendigkeit die elektrische Leistung von der Fahrzeugkarosseriestruktur zu den Umdrehungssensoren liefern zu müssen, zusammengebaut werden kann. (Siehe hierzu die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002-55113.)
  • Außerdem offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-146196 die Verwendung einer Selbstdiagnoseschaltung in einem Umdrehungssensor, der in eine Radtraglagerbaugruppe eingebaut ist, die einen darin verwendeten Umdrehungssensor für drahtlose Übertragung aufweist, wobei die Lieferung einer elektrischen Leistung zu den Sensoren und zu einem Funkwellensender („radio wave transmitter") durch einen Stromgenerator ausgeführt wird, der gegenwärtig als Umdrehungssensor dient, doch wurde ebenso die drahtlose Lieferung einer elektrischen Leistung von einer Fremdleistungsquelle aus erwähnt.
  • Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-58976 offenbart die Übertragung der Sensorsignale in digitalisierter Form. Als Stromquelle kommt darin eine Batterie oder ein Stromgenerator zum Einsatz.
  • Im drahtlosen Sensorsystem, das, wie oben besprochen, die Batterie als Stromquelle verwendet, ist die Batterie auf eine spezifische Lebensdauer begrenzt, und folglich ist Ersatz der Batterie erforderlich, wenn der darin gespeicherte Strom verbraucht ist, und das kompliziert die Aufrechterhaltung der Batterielebensdauer. Es involviert außerdem ein mit der Entsorgung der Batterie verbundenes Umweltproblem.
  • Beim Umdrehungssensorsystem, das die selbsterzeugte elektrische Leistung, wie oben besprochen, verwendet, wäre die Erfassung bei einer äußerst geringen Geschwindigkeit annähernd an einen Stillstand instabil, obwohl es bei einer Geschwindigkeit von ca. 10 km/h stabil arbeiten würde, die in den Betriebsbereich des ABS-Systems fällt, da die Erzeugung der elektrischen Leistung nur stattfindet, wenn und nachdem sich das Fahrzeugrad dreht. Außerdem lässt sich das System nicht zum Erfassen einer Zielgröße neben der Umdrehung, beispielsweise Temperatur oder dergleichen, verwenden.
  • Ferner ist im drahtlosen Stromversorgungssystem die Übertragung einer großen elektrischen Leistung für die Stromversorgung erforderlich, da die Effizienz (Wirkungsgrad) – im Vergleich zu der Leistung, die durch den Ruhestromkreis und die Drähte fließt, und der Erzeugung der elektrischen Leistung mithilfe des Stromgenerators – gering ist. Aber kontinuierliches Übertragen der großen elektrischen Leistung verursacht, wegen Ausfall der Lieferung der elektrischen Leistung, ein Problem, nämlich, dass der Stromverbrauch des Systems als Ganzes die Tendenz hat sich zu erhöhen.
  • Das drahtlose Sensorsystem erfordert, wie oben besprochen, eine stabile Sicherstellung der elektrischen Leistung.
  • Andererseits ist im drahtlosen Sensorsystem das per Funk zu übertragende Sensorsignal gegen Einflüsse empfindlich, die durch Störgeräusche oder Rauschen verursacht werden. Auch mangelt es an Systemzuverlässigkeit. Zum Beispiel, da im oben erwähnten System, das in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2003-146196 offenbart ist, die Lieferung elektrischer Leistung per Funk ausgeführt wird, kann die elektrische Leistung jederzeit zur Verfügung stehen, doch besteht ein Problem, indem das Sensorsignal gegenüber Einflüssen empfindlich ist, die durch die Störung herbeigeführt werden. Wo eine Mehrzahl drahtloser Sensoreinheiten verwendet wird, ist es außerdem nicht nur notwendig, die Übertragungsfrequenz des Sensorsignals für jede der drahtlosen Sensoreinheiten zu ändern, sondern es wird auch eine Mehrzahl von Signalempfangsschaltungen, eine für die jeweilige spezielle Übertragungsfrequenz des Sensorsignals, benötigt. Die zur drahtlosen Lieferung der elektrischen Leistung benutzten elektromagnetischen Wellen lassen sich leicht in unmodulierte elektromagnetische Wellen umwandeln. Um aber in so einem Fall eine Störung zwischen den elektromagnetischen Wellen für die Stromversorgung und den elektromagnetischen Wellen für die Übertragung der Sensorsignale zu vermeiden, muss eine verschiedene Frequenz für jede der elektromagnetischen Wellen für die Stromversorgung und die elektromagnetischen Wellen für die Übertragung der Sensorsignale benutzt werden, oder es muss eine verschiedene Polarisationsebene für jede der elektromagnetischen Wellen für die Stromversorgung und die elektromagnetischen Wellen für die Übertragung der Sensorsignale verwendet werden.
  • Im in der oben erwähnten japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2003-58976 offenbarten System ist das Sensorsignal, da es vor der Übertragung digitalisiert wird, gegen den durch die Störung verursachten Einfluss beständig, aber es involviert ähnliche Probleme, wie oben besprochen, weil eine Batterie oder ein Stromerzeuger als Stromquelle zum Einsatz kommt.
  • Wie oben besprochen, stößt man beim drahtlosen Sensorsystem im Zusammenhang mit der Sicherstellung der Stromversorgung und Zuverlässigkeit der Sensorsignale auf zahlreiche Probleme.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein drahtloses Sensorsystem und eine Lagerbaugruppe leichten Gewichts und kompakter Struktur mit eingebautem drahtlosen Sensor bereitzustellen, die ein solches drahtloses Sensorsystem verwendet, bei dem das Sensorsignal von Störungen kaum beeinträchtigt wird und deshalb eine größere Zuverlässigkeit aufweist, und das sich in Leichtbauweise und in der Struktur kompakt, zusammen mit dem Stromversorgungssystem, herstellen lässt, und in dem eine Verbindung jederzeit möglich ist.
  • Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein drahtloses Sensorsystem und eine Lagerbaugruppe leichten Gewichts und kompakter Struktur mit eingebautem drahtlosen Sensor bereitzustellen, die ein solches drahtloses Sensorsystem verwendet, in dem, selbst wenn die drahtlose Stromversorgung instabil wird, die Sensorausgangsleistung stabil erzielt werden kann, und das wirksam ist, eine Stromeinsparung zu erzielen.
  • Ein drahtloses Sensorsystem nach einem ersten Aufbau der vorliegenden Erfindung, das eine oder eine Mehrzahl drahtloser Sensoreinheiten (4A, 4B), einschließlich eines Sensorabschnitts (6A, 6B) zum Erfassen einer Zielgröße (Erfassungsobjekt) aufweist, einen Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) zum Übertragen eines vom Sensorabschnitt (6A, 6B) ausgegebenen Sensorsignals per Funk und einen Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk zum Betreiben des Sensorabschnitts (6A, 6B) und des Sensorsignalsendeabschnitts (9A, 9B), sowie einen Sensorsignalempfangsabschnitt (13) zum Empfangen des vom Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) übertragenen Sensorsignals und einen Stromsendeabschnitt (12) zum Übertragen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk an den Stromempfangsabschnitt (8A, 8B), wobei die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) einen Digitalisierungsabschnitt (7) zum Digitalisieren des vom Sensorabschnitt (6A, 6B) ausgegebenen Sensorsignals aufweist, und der Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) das digitalisierte Sensorsignal überträgt.
  • Gemäß dem oben beschriebenen Aufbau wird das Sensorsignal, da es vor Übertragung vom Digitalisierungsabschnitt (7) digitalisiert wird, von einer Störung kaum beeinträchtigt, was zu erhöhter Zuverlässigkeit des Systems als Ganzes führt. Außerdem, da der Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) zum Empfangen der elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk vorgesehen ist, besteht keine Notwendigkeit, weder irgendeine primäre Batterie noch den Stromgenerator als Stromquelle für sowohl den Sensorabschnitt (6A, 6B) als auch den Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) zu verwenden, und die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) kann in Leichtbauweise und in der Struktur kompakt hergestellt werden. Es ist kein Ersatz der Batterie erforderlich, und daher lässt sich die Wartung leicht bewältigen. Außerdem ist Erfassung, im Gegensatz zum System, das den Stromgenerator verwendet, jederzeit möglich, ohne auf eine Zeit während der Umdrehung beschränkt zu sein.
  • Im drahtlosen Sensorsystem der oben beschriebenen ersten Konstruktion könnte die Mehrzahl der drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) vorgesehen sein, und der Sensorsignalempfangsabschnitt (13) könnte geeignet sein, das Sensorsignal vom Sensorabschnitt (6A, 6B) zu empfangen, das von jeder der drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) übertragen wird.
  • Bei dieser Konstruktion lässt sich, da die jeweils von den drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) ausgegebenen Sensorsignale vom gemeinsamen Sensorsignalempfangsabschnitt (13) empfangen werden können, das drahtlose Sensorsystem als Ganzes in der Struktur vereinfachen.
  • Im drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen ersten Aufbau könnte der Stromsendeabschnitt (12) in einer Sensorsignalempfangseinheit (5) vorgesehen sein, die den Sensorsignalempfangsabschnitt (13) aufweist.
  • Obwohl der Stromsendeabschnitt (12) und der Sensorsignalempfangs abschnitt (13) separat voneinander vorgesehen sein können, ist das gemeinsame Vorsehen der beiden in der gemeinsamen Sensorsignalempfangseinheit (5) wirksam, das System zu vereinfachen.
  • Das drahtlose Sensorsystem nach dem oben beschriebenen ersten Aufbau könnte eines Typs sein, bei dem die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) eine Mehrzahl von Sensoren (6a, 6b, 6c) aufweist, die jeweilige Teile des Sensorabschnitts (6A, 6B) bilden. Diese mehrfachen Sensoren (6a bis 6c) können entweder zur Erfassung von Zielgrößen derselben Art oder zur Erfassung verschiedener Zielgrößen verwendet werden.
  • Da sich Sensorsignale von diesen mehrfachen Sensoren (6a bis 6c) vom gemeinsamen Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) übertragen lassen, während sie die mehrfachen Zielgrößen erfassen können, lässt sich bei diesem Aufbau die Struktur vereinfachen und kompakt machen.
  • Im drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen ersten Aufbau könnte ein Sensor, der den Sensorabschnitt (6A, 6B) bildet, einer aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem Umdrehungssensor, einem Beschleunigungssensor, einem Schwingungssensor, einem Temperatursensor, einem Lastsensor, einem Drehmomentsensor oder einem Vorlastsensor für eine Lagerbaugruppe sein.
  • Wo die Zielgrößen ein erfasstes Umdrehungssignal, Last, Drehmoment, Beschleunigung usw. einschließen, können nicht nur eine Steuerung beispielsweise für die Umdrehung von Maschinen erzielt werden, die die Lagerbaugruppe verwenden, sondern beliebige andere Steuerungen ausgeführt werden. Wo die Zielgrößen Temperatur, Schwingung und Vorlast an der Lagerbaugruppe einschließen, lässt sich eine Kontrolle von Problemen, die in der Lagerbaugruppe auftreten, Zustandskontrolle und Lebensdauerkontrolle erreichen.
  • Außerdem könnte im drahtlosen Sensorsystem nach dem ersten Aufbau einer der Sensorabschnitte (6A, 6B) einen Umdrehungssensor aufweisen, der aus einem Impulsring (17) und einem Magnetsensor (18) eines Magnet-Reluktant-Typs, der dem Impulsring gegenüberstehend angeordnet ist, besteht.
  • Da der Magnetsensor eines Magnet-Reluktant-Typs bei Erhöhung seines Widerstands wirksam ist, den Stromverbrauch zu minimieren, lässt er sich besonders vorteilhaft zur Erzielung der drahtlosen Stromversorgung einsetzen.
  • In so einem Fall könnte der Umdrehungssensor ein Mittel zum Generieren von Impulsen sein, wobei das vom Digitalisierungsabschnitt (7) digitalisierte Sensorsignal ein Signal ist, das auf die Periode oder das Intervall von Impulsen schließen lässt.
  • Wo die Ausgangsleistung vom Umdrehungssensor in Form einer Impulsfolge ausgegeben wird, macht es die Digitalisierung des Impulsperiodensignals leicht möglich, das Sensorsignal zu digitalisieren.
  • In dem oben beschriebenen ersten Aufbau, wo einer der Sensorabschnitte (6A, 6B) ein Umdrehungssensor ist, könnte solch ein Umdrehungssensor ein Mittel zum Generieren von zwei oder mehreren Impulsen verschiedener Phasen sein. In so einem Fall könnte das vom Digitalisierungsabschnitt (7) digitalisierte Sensorsignal ein Signal sein, das auf die Periode der Impulse und eine Umdrehungsrichtung schließen lässt.
  • Wenn sich die Umdrehungsrichtung erfassen lässt, kann eine hochentwickelte Steuerung realisiert werden, und zu steuernde Parameter können zunehmen. In diesem Fall macht das Hinzufügen des die Umdrehungsrichtung anzeigenden Signals zum Periodensignal möglich, sowohl die Zahl von Umdrehungen als auch die Umdrehungsrichtung mit einer minimierten Anzahl von Bits zu übertragen.
  • In dem oben beschriebenen ersten Aufbau, wo die mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) eingesetzt sind, könnte jede der drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) so eingerichtet sein, dass dem Sensorsignalabschnitt (9A, 9B) ermöglicht wird, zusätzlich zum Sensorsignal ein identifizierendes Signal zu übertragen, das auf die individuelle drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) schließen lässt.
  • Außerdem, wo die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) die mehrfachen Sensoren als Sensorabschnitt (6A, 6B) aufweist, könnte die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) so eingerichtet sein, dass sie zusätzlich zum Sensorsignal eine Identifizierungsnummer überträgt, die auf den individuellen Sensor schließen lässt, der einen Teil des Sensorabschnitts (6A, 6B) bildet.
  • Wenn das Sensorsignal digitalisiert ist, lässt sich die Identifizierungsnummer für jede der drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) leicht übertragen, und die mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) lassen sich mit den elektromagnetischen Wellen der einzelnen Frequenz identifizieren, und deshalb kann die Systemkonstruktion vereinfacht werden. Wo der Sensorabschnitt (6A, 6B) jeder der drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, ermöglicht das Hinzufügen der Identifizierungsnummer, die auf den entsprechenden Sensor schließen lässt, einen solchen Sensor leicht und zuverlässig zu identifizieren.
  • Im drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen ersten Aufbau könnte der Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) das Sensorsignal mithilfe eines Spreizspektrum-Kommunikationsschemas („spread spectrum communication scheme") übertragen.
  • Wo die Übertragung mithilfe des Spreizspektrum-Kommunikationsschemas ausgeführt wird, lässt sich die Unterscheidung des Sensorsignals leicht anhand der elektromagnetischen Wellen treffen, die zum Übertragen der elektrischen Leistung per Funk verwendet werden. Dabei handelt es sich um kontinuierliche Signale unmodulierter Wellen, was zu einer Steigerung der Zuverlässigkeit des Systems führt. Außerdem macht es die Übertragung des Sensorsignals mithilfe des Spreizspektrum-Kommunikationsschemas möglich die elektromagnetischen Wellen desselben Frequenzbereichs für die Übertragung des Sensorsignals und ebenso für die Übertragung der elektrischen Leistung zu verwenden, und daher können dieselben Hochfrequenzkomponenten, beispielsweise bei Antennen, benutzt werden, was zu einer Kostensenkung führt.
  • Eine Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensorsystem nach dem ersten Aufbau ist eine Lagerbaugruppe, an welche die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) montiert ist, die im drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen ersten Aufbau verwendet wird. Die oben erwähnte Lagerbaugruppe könnte beispielsweise eine Rollenlagerbaugruppe (Wälzlagerbaugruppe) sein, die ein äußeres Bauelement, ein inneres Bauelement und eine Mehrzahl von Rollelementen aufweist, die zwischen den äußeren und inneren Bauelementen angeordnet sind.
  • Bei dieser Konstruktion kann die Montage des Sensorabschnitts (6A, 6B), des Sensorsignalsendeabschnitts (9A, 9B) und des Stromempfangsabschnitts (8A, 8B) an die Lagerbaugruppe diese Lagerbaugruppe intelligent machen, das Verdrahtungssystem vereinfachen und es in der Bauweise leicht und in der Struktur kompakt machen, und dennoch kann die Bereitstellung des Digitalisierungsabschnitts (7) das Sensorsignal gegen durch Störungen verursachte Beeinflussung robust (beständig) machen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit des Sensorsignals erhöhen.
  • In der mit einem drahtlosen Sensorsystem versehenen Lagerbaugruppe könnte einer der Sensoren, die den jeweiligen Teil des Sensorabschnitts (6A, 6B) bilden, ein Vorlastsensor für die Lagerbaugruppe sein. In so einem Fall könnten die Vorlast an der Lagerbaugruppe überwacht und Gegenmaßnahmen hinsichtlich Problemen mit der Vorlast ergriffen werden, die die Lebensdauer der Lagerbaugruppe erheblich beeinträchtigen würden.
  • Im in die Lagerbaugruppe eingebauten, drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen ersten Aufbau könnte die oben erwähnte Lagerbaugruppe eine Radtraglagerbaugruppe zum drehbaren Halten (Tragen) eines Fahrzeugrads in Bezug auf eine Fahrzeugkarosseriestruktur sein, wobei die Baugruppe ein äußeres Bauelement mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement mit Laufbahnen, die mit den oben erwähnten Laufbahnen fluchten und eine Mehrzahl von Reihen von Rollelementen aufweisen, die zwischen den Laufbahnen im äußeren Bauelement bzw. den Laufbahnen im inneren Bauelement angeordnet sind.
  • Bei dieser Konstruktion ist es möglich die Radtraglagerbaugruppe intelligent zu machen und, obwohl die Notwendigkeit der Verwendung eines Kabelsatzes zwischen dem Fahrzeugrad und der Fahrzeugkarosseriestruktur eliminiert werden kann, lassen sich die durch die Erhöhung der Zuverlässigkeit des Sensorsignals herbeigeführte Kontrollzuverlässigkeit und eine Erhöhung des Sicherheitsfaktors erzielen.
  • Das drahtlose Sensorsystem nach einem zweiten Aufbau der vorliegenden Erfindung weist eine oder eine Mehrzahl drahtloser Sensoreinheiten (4A, 4B), einschließlich eines Sensorabschnitts (6A, 6B) zum Erfassen einer Zielgröße auf, einen Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) zum Übertragen eines vom Sensorabschnitt (6A, 6B) ausgegebenen Sensorsignals per Funk und einen Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk zum Betreiben des Sensorabschnitts (6A, 6B) und des Sensorsignalsendeabschnitts (9A, 9B), sowie einen Sensorsignalempfangsabschnitt (13) zum Empfangen des vom Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) übertragenen Sensorsignals und einen Stromsendeabschnitt (12) zum Übertragen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk an den Stromempfangsabschnitt (8A, 8B), wobei die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) eine Stromspeichervorrichtung (27) zum Speichern der vom Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) empfangenen elektrischen Leistung aufweist. Die oben erwähnte Speichervorrichtung (27) könnte entweder in Form eines Kondensators oder eines Akkumulators (sekundäre Batterie) eingesetzt werden. Übertragung und Empfang des Sensorsignals und der elektrischen (Betriebs-)Leistung könnten, neben der Verwendung elektromagnetischer Wellen durch andere Medien, magnetische Kopplung, Lichtwellen, Infrarotstrahlen, Ultraschallwellen oder ein anderes Medium durchgeführt werden, da sie drahtlos realisiert werden kann.
  • Gemäß diesem Aufbau besteht keine Notwendigkeit, entweder eine primäre Batterie oder den Stromgenerator als Stromquelle des Sensorabschnitts (6A, 6B) und des Sensorsignalsendeabschnitts (9A, 9B) einzusetzen, da Vorkehrung getroffen ist, dass der Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) die elektrische Leistung per Funk empfängt, und daher kann die drahtlose Sensoreinheit (4A, 2B) in der Struktur leicht und kompakt konstruiert werden. Da kein Ersetzen der Batterie erforderlich ist, lässt sich auch die Wartung leicht ausführen. Außerdem kann, da die Speichervorrichtung (27) wie beispielsweise der Kondensator oder die sekundäre Batterie zum Speichern der vom Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) empfangenen elektrischen Leistung eingesetzt wird, ein ungenutzter Teil der vom Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) empfangenen elektrischen Leistung während normaler Zeiten gespeichert werden und während der Zeit, wo die drahtlose Stromversorgung instabil ist, kann die im Kondensator oder in der sekundären Batterie gespeicherte elektrische Leistung zum Betreiben des Sensorabschnitts (6A, 6B) und des Sensorsignalsendeabschnitts (9A, 9B) verwendet werden. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, eine große elektrische Leistung auf kontinuierlicher Basis in Erwartung der Instabilität der drahtlosen Stromversorgung zu übertragen, und daher lässt sich der Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems minimieren. Wo der Kondensator als Stromspeichervorrichtung (27) zum Einsatz kommt, wird der Kondensator mit einer ausreichend großen Kapazität gewählt, um die Instabilität in der Stromversorgung im Wesentlichen zu eliminieren. Selbst wo die sekundäre Batterie verwendet wird, könnte diese eine Kapazität sein, die ausreichend ist, die Instabilität in der drahtlosen Stromversorgung zu kompensieren. Daher könnte diese Batterie, im Vergleich zur Verwendung der primären Batterie, leicht und in der Größe kompakt sein, und außerdem wäre kein Ersatz der Batterie erforderlich.
  • Eine mit dem drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen zweiten Aufbau versehene Lagerbaugruppe könnte eines Typs sein, der eine Rollenlagerbaugruppe, die ein inneres Bauelement, ein äußeres Bauelement, eine Mehrzahl von Rollelementen, die zwischen dem inneren Bauelement und dem äußeren Bauelement angeordnet sind, aufweist und an der das drahtlose Sensorsystem nach dem zweiten Aufbau montiert ist, das mit einer Stromspeichervorrichtung (27) wie beispielsweise einem Kondensator oder einer sekundären Batterie zum Speichern der vom Stromempfangsabschnitt (8A, 8B) empfangenen elektrischen Leistung versehen ist.
  • Bei diesem Aufbau kann die Montage des Sensorabschnitts (6A, 6B), des Sensorsignalsendeabschnitts (9A, 9B) und des Stromempfangsabschnitts (8A, 8B) an die Lagerbaugruppe diese Lagerbaugruppe intelligent machen, obwohl sie hinsichtlich Gewicht leicht und größenbezogen kompakt konstruiert ist, und das Verdrahtungssystem kann vereinfacht werden, und dennoch stellt das Bereitstellen der Speichervorrichtung (27) wie beispielsweise des Kondensators oder der sekundären Batterie eine stabile Sicherung der Stromversorgung sicher, wobei folglich der Stromverbrauch minimiert wird.
  • In der Lagerbaugruppe nach dem oben beschriebenen zweiten Aufbau mit eingebautem drahtlosen Sensor, könnte der oben erwähnte Sensor betreibbar („operable") sein, als Zielgröße eine Umdrehung der Rollenlagerbaugruppe, eine Temperatur, Beschleunigung, Last, ein Drehmoment oder eine Lagervorlast zu erfassen.
  • Wenn das Objekt der Erfassung beispielsweise Umdrehung einer Rollenlagerbaugruppe, Beschleunigung, Last oder Drehmoment ist, kann die Umdrehungsüberwachung einer Maschine mit der darin verwendeten Lagerbaugruppe oder jede andere Steuerung ausgeführt werden. Wenn das Objekt der Erfassung andererseits Temperatur, Schwingung oder Lagervorlast ist, kann die Überwachung einer Störung in der Lagerbaugruppe, Zustandskontrolle und Lebensdauerkontrolle ausgeführt werden.
  • Außerdem könnte in der Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensorsystem nach dem oben beschriebenen zweiten Aufbau die Rollenlagerbaugruppe eine Radtraglagerbaugruppe zum drehbaren Tragen eines Fahrzeugrads in Bezug auf eine Fahrzeugkarosseriestruktur sein, die ein äußeres Bauelement mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement mit Laufbahnen, die jeweils mit den oben erwähnten Laufbahnen fluchten und eine Mehrzahl von Reihen von Rollelementen aufweist, die zwischen den Laufbahnen im äußeren Bauelement bzw. den Laufbahnen im inneren Bauelement angeordnet sind.
  • Bei dieser Konstruktion ist es möglich, die Radtraglagerbaugruppe intelligent zu machen und, obwohl sich die Notwendigkeit der Verwendung irgendeines Kabelsatzes zwischen dem Fahrzeugrad und der Fahrzeugkarosseriestruktur eliminieren lässt, kann die elektrische Leistung stabil zum Sensorabschnitt (6A, 6B) und auch zum Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) geliefert werden, wobei sich eine stabile Kontrolle erzielen und der Verbrauch der per Funk gelieferten elektrischen Leistung sich minimieren lässt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Auf jeden Fall wird die vorliegende Erfindung, anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen, klarer verständlich werden. Die Ausführungsbeispiele und die Zeichnungen sind aber nur für den Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung vorgesehen, und sollen in keiner Weise als den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränkend erachtet werden. In den beigefügten Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen benutzt, um gleiche Komponenten überall in den Ansichten zu bezeichnen.
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das eine konzeptionelle Struktur eines drahtlosen Sensorsystems nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein Blockschaltbild, der Details einer Innenstruktur eines Digitalisierungsabschnitts zeigt, der im drahtlosen Sensorsystem nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird;
  • 3A ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Umdrehungssensor einer Sensoreinheit zeigt, der im drahtlosen Sensorsystem nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
  • 3B ist ein Diagramm, das jeweilige Wellenformen von durch den Umdrehungssensor erzeugten Ausgangsimpuls zeigt;
  • 3C ist ein Blockschaltbild, der die Details der Innenstruktur einer modifizierten Form des Digitalisierungsabschnitts zeigt;
  • 4 ist eine Längsschnittansicht einer Lagerbaugruppe, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel angewandt wird;
  • 5 ist eine Längsschnittansicht einer Radtraglagerbaugruppe, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel angewandt wird;
  • 6 ist eine Längsschnittansicht einer modifizierten Form der Radtraglagerbaugruppe, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel angewandt wird;
  • 7 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren modifizierten Form der Radtraglagerbaugruppe, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel angewandt wird, und
  • 8 ist ein Blockschaltbild, der eine konzeptionelle Struktur des drahtlosen Sensorsystems nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BESTES VERFAHREN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Das drahtlose Sensorsystem nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ausführlich, mit spezieller Bezugnahme auf die 1, beschrieben. Das darin gezeigte drahtlose Sensorsystem weist eine Mehrzahl drahtloser Sensoreinheiten 4A und 4B und eine Sensorsignalempfangseinheit 5 für die Lieferung einer elektrischen Leistung per Funk an jede der mehrfachen, drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B und auch zum Empfangen jeweiliger Sensorsignale per Funk von den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B auf. Die Zahl der drahtlosen Sensoreinheiten ist nicht speziell begrenzt, und es können eine oder drei oder mehr drahtlose Sensoreinheiten verwendet werden, aber im hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind zwei drahtlose Sensoreinheiten im Einsatz gezeigt.
  • Jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B weist einen Sensorabschnitt 6A oder 6B, einen Digitalisierungsabschnitt 7 zum Umwandeln eines vom entsprechenden Sensorabschnitt 6A oder 6B ausgegebenen Sensorsignals in ein digitales Sensorsignal, einen Sensorsignalsendeabschnitt 9A oder 9B zur Übertragung des digitalisierten Sensorsignals per Funk, einen Stromempfangsabschnitt 8A oder 8B zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung, die per Funk übertragen worden ist, und eine Stromversorgungsschaltung 10 auf.
  • Jeder der Sensorabschnitte 6A und 6B könnte einen oder eine Mehrzahl von Sensoren aufweisen. Der jeden dieser Sensorabschnitte 6A und 6B bildende Sensor könnte ein Umdrehungssensor, ein Beschleunigungssensor, ein Temperatursensor, ein Schwingungssensor, ein Lastsensor, ein Drehmomentsensor oder ein Vorlastsensor zum Erfassen einer Vorlast in einer Lagerbaugruppe sein.
  • Die Stromversorgungsschaltung 10 ist eine Schaltung, die betreibbar ist, eine elektrische Leistung, die durch den entsprechenden Stromempfangsabschnitt 8A oder 8B empfangen worden ist, jeweils zum entsprechenden Sensorabschnitt 6A oder 6B, zum entsprechenden Digitalisierungsabschnitt 7 und zum entsprechenden Sensorsignalsendeabschnitt 9A oder 9B zu liefern. Diese Stromversorgungsschaltung 10 könnte, obwohl nicht gezeigt, einen Kondensator und eine sekundäre Batterie zum Speichern der empfangenen elektrischen Leistung und eine Ladeschaltung dafür aufweisen.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 weist einen Sensorsignalempfangsabschnitt 13 zum Empfangen eines von jedem der Sensorsignalabschnitte 9A und 9B in der drahtlosen Sensoreinheit 4A und 4B übertragenen Sensorsignals und einen Stromsendeabschnitt 12 zum Übertragen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk an jeden der Stromempfangsabschnitte 8A und 8B in den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B auf.
  • Übertragung und Empfang zwischen den Sensorsignalsendeabschnitten 9A und 9B und dem Sensorsignalempfangsabschnitt 13 sowie zwischen dem Stromsendeabschnitt 12 und den Stromempfangsabschnitten 8A und 8B könnten mithilfe von elektromagnetischen Wellen, Lichtwellen, Infrarotstrahlen, Ultraschallwellen oder magnetischer Kopplung ausgeführt werden.
  • Der Stromsendeabschnitt 12 macht beispielsweise von elektromagnetischen Wellen Gebrauch, bei denen es sich um kontinuierliche, unmodulierte Wellen handelt. Wo die drahtlose Stromversorgung durch den Gebrauch elektromagnetischer Wellen ausgeführt wird, weist jeder der Stromempfangsabschnitte 8A und 8B eine Abstimmschaltung sowie eine Detektor- und Gleichrichtschaltung auf.
  • Wie darin gezeigt, haben beispielsweise jedes Sensorsignal und die elektrische Leistung, beide per Funk geliefert, verschiedene Frequenzen in Bezug aufeinander, und außerdem haben die mehrfachen verwendeten Sensorsignale verschiedene Frequenzen in Bezug aufeinander. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel hat die per Funk gelieferte elektrische Leistung eine durch f1 bezeichnete Frequenz und die Sensorsignale haben jeweilige durch f2 und f3 bezeichnete Frequenzen. Aber die Frequenz jedes Sensorsignals und das der per Funk gelieferten elektrischen Leistung kann dieselbe sein, in welchem Fall das Sensorsignal mithilfe der Spreizspektrum-Kommunikationstechnik, wie sie später beschrieben wird, übertragen werden muss.
  • Jeder der Digitalisierungsabschnitte 7 weist beispielsweise einen Datenselektor 7a, einen Datenumsetzer 7b und einen Signalprozessor 7c, wie in 2 gezeigt, auf. Der Datenselektor 7a wird eingesetzt, wo jeder der Sensorabschnitte 6A und 6B eine Mehrzahl von Sensoren 6a, 6b und 6c aufweist, und ist betreibbar, Daten zu selektieren, die jeweils einzeln von den Sensoren 6a, 6b und 6c zugeführt werden, sodass der Datenumsetzer 7b eines dieser Daten(pakete) empfangen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verwendung einer Mehrzahl von Sensoren 6a bis 6c gezeigt, und diese Sensoren 6a bis 6c sind jeweils als ein Umdrehungssensor, ein Temperatursensor und ein Schwingungssensor gezeigt. Die vom Datenselektor 7a durchgeführte Datenauswahl könnte entweder zyklisch, beispielsweise mittels eines Zeitgebers, oder als Reaktion auf einen Schaltbefehl erzielt werden.
  • Der Datenumsetzer 7b dient dazu, ein eingegebenes analoges Signal in ein digitales Signal umzusetzen.
  • Der Signalprozessor 7c ist, wo die mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B im Zusammenhang mit dem gemeinsamen Sensorsignalempfangsabschnitt 13 (1) verwendet werden, betreibbar, eine für jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B unverwechselbare Identifizierungsnummer anzuwenden. Wo nur eine drahtlose Sensoreinheit zum Einsatz kommt, ist keine Identifizierungsnummer erforderlich. Außerdem ist dieser Signalprozessor 7c, wo jeder der Sensorabschnitte 6A und 6B in der jeweiligen drahtlosen Sensoreinheit 4A und 4B die mehrfachen Sensoren 6a bis 6c aufweist, betreibbar, eine Identifizierungsnummer anzuwenden, die erforderlich ist, einen der Sensoren 6a bis 6c zu identifizieren. Diese Identifizierungsnummern für die drahtlosen Sensoreinheiten und die Identifizierungsnummern für die Sensoren werden dem zu übertragenden Sensorsignal hinzugefügt. Dieser Signalprozessor 7c könnte ein Redundanzbit aufweisen, d.h. beispielsweise einen Fehlerkonekturcode hinzugefügt aufweisen.
  • Ein vom Digitalisierungsabschnitt 7 digitalisiertes Signal wird per Funk vom entsprechenden Sensorsignalsendeabschnitt 9A oder 9B mittels elektromagnetischer Wellen der vorbestimmten Frequenzen f1 und f2 übertragen. Diese Übertragung könnte, wie vorstehend erwähnt, durch Verwendung anderer Mittel neben ektromagnetischen Wellen, wie Lichtwellen, Infrarotstrahlen, Ultraschallwellen oder magnetischer Kopplung, ausgeführt werden.
  • Übertragungen von den Sensorsignalsendeabschnitten 9A und 9B werden beispielsweise mithilfe der Spreizspektrum-Kommunikationstechnik ausgeführt. Das diesbezügliche System könnte entweder das Frequenzsprungmodulationssystem ("frequency hopping spread spectrum system") oder das Direktsequenz-Spreizspektrumsystem ("direct sequence spread spectrum system") sein.
  • Die Sensorsignalsendeabschnitte 9A und 9B könnten ihre Sensorsignale auf einer Timesharing-Basis in der Reihenfolge der jeweiligen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B übertragen. Außerdem könnten Vorkehrungen getroffen werden, dass ein Anforderungsbefehl für Datenkommunikation von einem Kommunikationsanforderungssendegerät ("communication request transmitter", nicht gezeigt), das in der Sensorsignalempfangseinheit 5 vorgesehen ist, der Reihe nach zu den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B gespeist werden kann, und dass eine der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B, egal welche den Anforderungsbefehl von der Sensorsignalempfangseinheit empfangen hat, das Sensorsignal übertragen kann. Wo die Übertragung auf der Timesharing-Basis oder als Reaktion auf den Anforderungsbefehl stattfindet, kann Kommunikation zwischen der Sensorsignalempfangseinheit 5 und den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B ohne Störung stattfinden, obwohl die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B dieselbe Übertragungsfrequenz verwenden. Außerdem können, wo die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B die jeweiligen Sensorsignale mit den hinzugefügten, unverwechselbaren Identifizierungsnummern übertragen, die Sensorsignale von diesen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B individuell identifiziert werden.
  • Die Spreizspektrumkommunikation ist gegen Störeinfluss und Funkstörung robust und folglich kann, obwohl Funkwellen einer Frequenz, die in denselben Frequenzbereich wie jene der elektrische Leistung übertragenden elektromagnetischen Wellen fallen, die kontinuierliche, unmodulierte Wellen sind, eine ausreichende Zuverlässigkeit gesichert werden. Bei Verwendung der elektromagnetischen Wellen derselben Frequenz können dieselben Hochfrequenzkomponenten beispielweise für Komponenten, wie Antennen, in den Stromempfangsabschnitten 8A and 8B und den Sensorsignalsendeabschnitten 9A und 9B eingesetzt werden, was zu einer Kostensenkung bei den Komponenten führt.
  • Außerdem könnte eine unverwechselbare Frequenz der das Sensorsignal übertragenden elektromagnetischen Wellen für jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B festgelegt werden, und der Sensorsignalempfangsabschnitt 13 der Sensorsignalempfangseinheit 5 könnte einen individuellen Empfänger (nicht gezeigt) aufweisen, welcher der Frequenz entspricht, die für jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B unverwechselbar ist.
  • Jeder der Sensorsignalsendeabschnitte 9A und 9B könnte eines Typs sein, bei dem die Übertragung des Sensorsignals mit einer Trägerwelle ausgeführt wird, die beispielsweise mittels ASK (Amplitude Shift Keying/Amplitudenumtastung), FSK (Frequency Shift Keying/Frequenzumtastung), PSK (Phase Shift Keying/Phasenumtastung) oder QPSK (Quadrature PSK/Quadratur-Differenzphasenumtastung) digital moduliert wird.
  • Nach dem drahtlosen Sensorsystem des vorstehenden Aufbaus braucht weder eine primäre Batterie noch ein Stromgenerator als Stromquelle für die Sensorabschnitte 6A und 6B sowie für die Sensorsignalsendeabschnitte 9A und 9B eingesetzt zu werden, da sich die elektrische (Betriebs-)Leistung per Funk an jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B liefern lässt, und demzufolge können die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B kompakt und gewichtsbezogen leicht konstruiert werden. Die Beseitigung der Notwendigkeit des Batterieersatzes erleichtert die Wartung. Außerdem ist Kommunikation, im Gegensatz zur Stromerzeugung, jederzeit möglich.
  • Ferner, da die Sensorsignale vom jeweiligen Digitalisierungsabschnitt 7 vor Übertragung digitalisiert werden, kann sich die Zuverlässigkeit des Systems erhöhen, ohne dass es stark von den Störungen beeinträchtigt wird. Da es die Digitalisierung der Sensorsignale leicht macht, die identifizierenden Nummern der jeweiligen Sensoreinheiten 4A und 4B zu übertragen und die mehrfachen Sensoreinheiten 4A und 4B individuell mit den elektromagnetischen Wellen derselben Frequenz identifiziert werden können, lässt sich die Systemkonstruktion vereinfachen. Wo jeder der Sensorabschnitte 6 der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B die mehrfachen Sensoren 6a bis 6c aufweist, und wenn die identifizierten Nummern jeweils auf diese Sensoren 6a bis 6c angewandt werden, lässt sich die Identifizierung jedes dieser Sensoren 6a bis 6c leicht erzielen.
  • Wo das digitalisierte Sensorsignal mit dem Spreizspektrum-Kommunikationssystem übertragen wird, lässt sich eine Trennung von den elektrische Leistung übertragenden elektromagnetischen Wellen leicht treffen, bei denen es sich um kontinuierliche unmodulierte Wellen handelt, was zu einer Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems führt. Außerdem macht es die Übertragung der Sensorsignale mithilfe des Spreizspektrum- Kommunikationssystems möglich, Funkwellen desselben Frequenzbereichs wie jene für Übertragung und Stromversorgung zu verwenden, und daher lassen sich Komponenten gemeinsam nutzen, was zu Kostensenkung führt.
  • Ein Beispiel einer Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel angewandt ist, wird jetzt unter spezieller Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B sind an jeweiligen Lagerbaugruppen 51 und 52 montiert, und die Funktion der einzigen Sensorempfangseinheit 5 ist, eine elektrische Leistung per Funk an jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B zu liefern und auch das Sensorsignal von jeder der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B zu empfangen. Die Rollenlagerbaugruppen 51 und 52 sind jene, die an verschiedenen Stellen in der Maschinenausrüstung 53 installiert sind. Die Maschinenausrüstung ist beispielsweise eine Förderstraße, z.B. ein Rollenförderer oder ein Bandförderer, und eine Rotationswelle 59 wie beispielsweise eine Welle, die als eine Transportwalze oder eine Bandantriebswalze Verwendung findet, ist drehbar von jeder der Lagerbaugruppen 51 und 52 getragen. Jede der Lagerbaugruppen 51 und 52 ist in Form einer Rollenlagerbaugruppe, die eine Reihe von Rollelementen 56 aufweist, die zwischen einem inneren Läufer („race") 54 und einem äußeren Läufer 55 angeordnet und mit einem Dichtelement 58 versehen sind. Die Rollelemente 56 in jeder der Lagerbaugruppen 51 und 52 werden von einem Rollenhalter 57 gehalten. Der innere Läufer 54 und der äußere Läufer 55 entsprechen einem inneren Bauelement und einem äußeren Bauelement, auf die in den beigefügten Ansprüchen Bezug genommen wird. Die Sensorsignalempfangseinheit 5 ist entfernt von den Lagerbaugruppen 51 und 52 positioniert.
  • Der Sensorabschnitt 6A einer Sensoreinheit 4A der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B, die an jeweiligen Lagerbaugruppen 51 und 52 montiert sind, ist in Form eines Umdrehungssensors, während der Sensorabschnitt 6B der anderen Sensoreinheit 4B der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B in Form eines Sensors ist, der geeignet ist, eine andere Zielgröße als die Umdrehung zu erfassen, beispielsweise könnte er ein Temperatursensor, ein Schwingungssensor, ein Beschleunigungssensor, ein Lastsensor, ein Drehmomentsensor oder ein Vorlastsensor der Lagerbaugruppe sein. Durch Erfassen jeweiliger Zustände der Lagerbaugruppen 51 und 52 können sie, mit diesen daran befestigten Sensorabschnitten, zur Fehlersuche der Lagerbaugruppen 51 und 52 und zur Überwachung von Anlagenstraßen verwendet werden.
  • Die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B erhalten eine jeweilige identifizierende Nummer und strahlen entsprechende Sensorsignale mit hinzugefügter Identifizierungsnummer aus. Wo jeder der Sensorabschnitte 6A und 6B dieser drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, müssen Vorbereitungen getroffen werden, dass diese Sensoren jeweilige Sensorsignale mit jeweiligen hinzugefügten Identifizierungsnummern abgeben können.
  • Der Sensorabschnitt 6A, der als Umdrehungssensor dient, weist einen Impulsring 17 und ein magnetisches Sensorbauelement 18 auf, das dem Impulsring 17 gegenüberstehend montiert ist. Der Impulsring 17 ist eines Typs, der eine zyklische Änderung in einer auf den Impulsring 17 umfangsbezogenen Richtung aufweist und ist beispielsweise wie ein Magnet, der magnetisiert ist, eine Mehrzahl sich ändernder magnetischer Polen zu haben, die in einer umfangsbezogenen Richtung davon eingesetzt sind, oder der wie ein magnetischer Ring ist, der Zahnrädern ähnlich Kerben aufweist. Das Magnetsensorbauelement 18 erfasst eine zyklische magnetische Änderung in der umfangsbezogenen Richtung des Impulsrings 17, um eine Umdrehung des inneren Läufers 54 und des äußeren Läufers 55 in Bezug aufeinander zu erfassen, und gibt anschließend ein Umdrehungssignal aus. Während dieses Umdrehungssignal in Form einer Impulsfolge ist, werden die zyklischen Daten der Impulsfolge vom entsprechenden Digitalisierungsabschnitt 7 (in 1 gezeigt) vor Übertragung digitalisiert. Das Magnetsensorbauelement 18 ist ein Magnetfeldsensor und könnte in Form eines Magnetowiderstandssensors (allgemein als "MR-Sensor bezeichnet) oder eines aktiven magnetischen Sensors wie beispielsweise eines Hall-Element-Sensors, eines Fluxgate-Magnetsensors oder eines MI-Sensors eingesetzt werden.
  • Das Magnetsensorbauelement 18 könnte an zwei Punkten angeordnet sein, die im Wesentlichen einen Phasenabstand von 90° voneinander in Bezug auf den Zyklus der magnetischen Änderung in der umfangsbezogenen Richtung des Impulsrings 17, wie beispielsweise in der 3A gezeigt, aufweisen, sodass die Umdrehungsrichtung erfasst werden kann, und zusätzlich zu den zyklischen Daten außerdem Daten über die Umdrehungsrichtung übertragen werden können. In so einem Fall können die Umdrehungssignale in Form von zwei Impulsen (Phase A und Phase B), die im Wesentlichen mit einem Abstand von 90°, wie beispielsweise in 3B gezeigt, voneinander verschoben sind, vom Magnetsensorbauelement 18 bzw. 18 ausgegeben werden. Die Erfassung der Umdrehungsrichtung lässt sich erzielen, wenn ein im Digitalisierungsabschnitt 7 eingebauter Drehrichtungsdetektor 7d, wie beispielsweise in der 3C gezeigt, die zwei Impulsfolgen miteinander vergleicht. Ein Prozess, Daten von den Impulsfolgen über die zyklische Periode T zu erhalten, wird beispielsweise im Datenumsetzer 7B ausgeführt. Diese Daten über die Zyklusperiode werden verarbeitet, damit sie zusammen mit den Daten über die Umdrehungsrichtung mittels des Signalprozessors 7c gesammelt werden.
  • Das Magnetsensorbauelement 18 wird bevorzugt in Form eines Magnetowiderstandstyps eingesetzt. Der Magnetsensor des Magnetowiderstandstyps ist wirksam, den Stromverbrauch zu minimieren, wenn der Widerstand einen hohen Wert hat, und lässt sich vorteilhaft einsetzen, die drahtlose Lieferung der elektrischen Leistung zu erzielen.
  • Nach der Lagerbaugruppe, die wie oben beschrieben den eingebauten drahtlosen Sensor aufweist, macht der Einbau der Sensorabschnitte 6A und 6B die jeweiligen Lagerbaugruppen 51 und 52 intelligent, und drahtlose Übertragung der Sensorsignale und der elektrischen Leistung ermöglicht es, das Verdrahtungssystem zu vereinfachen. Ferner kann das System, da die Sensorsignale nach dem Digitalisieren übertragen worden sind, robust gegen die Störungen sein und daher erhöhte Zuverlässigkeit aufweisen.
  • Eine Anwendung des drahtlosen Sensorsystems nach dem vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel an einer Radtraglagerbaugruppe für ein Kraftfahrzeug ist in 5 gezeigt. Die veranschaulichte Radtraglagerbaugruppe 33 weist ein äußeres Bauelement 1 mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement 2 mit Laufbahnen, die mit den oben beschriebenen Laufbahnen fluchten, und zwischen den Laufbahnen im äußeren Bauelement 1 und den Laufbahnen im inneren Bauelement 2 angeordnete Doppelreihen von Rollelementen 3 auf und ist so eingerichtet, dass sie ein Fahrzeugrad in Bezug auf eine Fahrzeugkarosseriestruktur drehbar tragen kann. Die darin gezeigte Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines Typs der vierten Generation, in der das innere Bauelement 2 aus einer Nabenachse 2A und einem äußeren Läufer 15a eines Gleichlaufgelenks 15 besteht, wobei die Laufbahnen im inneren Bauelement 2 jeweils in der Nabenachse 2A und dem äußeren Läufer 15a des Gleichlaufgelenks ausgebildet sind.
  • Eine der drahtlosen Sensoreinheiten, beispielsweise die drahtlose Sensoreinheit 4A, ist am äußeren Bauelement 1 der Radtraglagerbaugruppe 33 montiert. Die in der 1 gezeigte andere drahtlose Sensoreinheit 4B könnte nicht verwendet oder könnte als andere Möglichkeit in einem Fahrzeugrad, separat von der Radtraglagerbaugruppe 33, beispielsweise zum Erfassen des Reifendrucks verwendet werden.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4A weist, als ein einzelnes Sensorbauelement, das den Sensorabschnitt 6A bildet, einen Umdrehungssensor 6Aa auf. Dieser Umdrehungssensor 6Aa besteht aus einem Impulsring 17 und einem Magnetsensorbauelement 18, das dem Impulsring 17 gegenüberstehend angeordnet ist. Der Impulsring 17 ist eines Typs, der eine zyklische Änderung in einer auf den Impulsring 17 umfangsbezogenen Richtung aufweist und ist beispielsweise so wie ein Magnet, der magnetisiert ist, eine Mehrzahl von sich ändernden magnetischen Polen zu haben, die in einer umfangsbezogenen Richtung davon eingesetzt sind oder der wie ein magnetischer Ring ist, der Kerben (serrations) ähnlich Getriebezähnen aufweist. Das Magnetsensorbauelement 18 erfasst eine zyklische magnetische Änderung in der umfangsbezogenen Richtung des Impulsrings 17, um dadurch eine Umdrehung eines der inneren und äußeren Bauelemente 2 und 1 in Bezug auf das andere der inneren und äußeren Bauelemente 2 und 1 aufeinander zu erfassen, und gibt anschließend ein Umdrehungssignal aus. Obwohl dieses Umdrehungssignal in Form einer Impulsfolge ist, werden die Zyklusdaten der Impulsfolge vor Übertragung digitalisiert. Das Magnetsensorbauelement 18 ist ein Magnetfeldsensor und könnte in Form eines Magnetowiderstandssensors (allgemein als "MR-Sensor" bezeichnet) oder eines aktiven magnetischen Sensors wie beispielsweise eines Hall-Element- Sensors, eines Fluxgate-Magnetsensors oder eines MI-Sensors eingesetzt werden. Das Magnetsensorbauelement 18 könnte an zwei Punkten angeordnet sein, die im Wesentlichen einen Phasenabstand von 90° voneinander in Bezug auf den Zyklus der magnetischen Änderung in der umfangsbezogenen Richtung des Impulsrings 17, wie beispielsweise in der 3A gezeigt, aufweisen, sodass die Umdrehungsrichtung erfasst werden kann und zusätzlich zu den Zyklusdaten außerdem Daten über die Umdrehungsrichtung übertragen werden können.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4A ist von einer einteiligen Struktur, in der eine Schaltungsbox 24 und eine Sensoreinrichtung 23 integriert sind, wobei der Schaltungskasten 24 in einer Außenfläche des äußeren Bauelements 1 angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 23 befindet sich in einer radialen Bohrung, die im äußeren Bauelement 1 ausgebildet ist, um mit einem ringförmigen Lagerraum zu kommunizieren, der zwischen den inneren und äußeren Bauelementen 2 und 1 begrenzt ist. Im Schaltungskasten 24 sind eine Kommunikationseinheit, einschließlich des Stromempfangsabschnitts 8A und des Sensorsignalsendeabschnitts 9A, der Digitalisierungsabschnitt 7 und die Stromversorgungsschaltung 10, sämtlich in 1 gezeigt, eingebaut, und das Magnetsensorbauelement 18 ist in der Sensoreinrichtung 23 angeordnet. Die Sensoreinrichtung 23 enthält als einen anderen Sensor, der einen weiteren Teil des Sensorabschnitts 6A bildet, ein Sensorbauelement 22, das fähig ist, andere Informationen als die über die Umdrehung zu erfassen. Dieses Sensorbauelement 22 könnte beispielsweise ein Temperatursensor, ein Schwingungssensor, ein Lastsensor oder ein Vorlastsensor sein.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 ist an der Fahrzeugkarosseriestruktur montiert. Beispielsweise könnte sie in einem Radkasten angebracht sein, der Teil der Fahrzeugkarosserie bildet. Das von der Sensorsignalempfangseinheit 5 empfangene Sensorsignal wird an eine in der Fahrzeugkarosseriestruktur angeordnete elektrische Kontrolleinheit (ECU) geliefert, die das Kraftfahrzeug als Ganzes steuert und wird für verschiedene Steuerungen und Abnormalitätsüberwachung verwendet.
  • Der Umdrehungssensor 6Aa weist den Impulsring 17 und das Magnetsensorbauelement 18 zur Erfassung von Umdrehungen auf und kann die Umdrehung bis auf Nullgeschwindigkeit erfassen, da er eine elektrische Leistung per Funk erhält, und außerdem lässt er sich beispielsweise mit einem Antiblockierbremssystem und/oder einer Antischlupfregelung verwenden. Durch Erfassen der Umdrehungsrichtung lässt er sich zur Rückroll-/Vorrollkontrolle (Auto-Hold-Funktion) für beispielsweise eine Steuerung, die dem Erfassen von Rückwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs während Bergfahrt bzw. Vorwärtsbewegung während Talfahrt entspricht, verwenden.
  • Mit dem anderen Sensorbauelement 22 wie beispielsweise einem Lastsensor oder einem Temperatursensor kann ein anderer Parameter als die Umdrehung erfassen werden, und daher lässt sich die Lagerbaugruppe funktionell intelligent einrichten. Deshalb ist es möglich, diesen für die Fehlersuche der Lagerbaugruppe und auch für die verschiedenen automatischen Kontrollen und Steuerungen zu verwenden.
  • Wenn, wie vorstehend beschrieben, das drahtlose Sensorsystem der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der Radtraglagerbaugruppe 33 verwendet wird, kann die Radtraglagebaugruppe 33 intelligent gemacht werden, und eine kombinierte Verwendung der drahtlosen Übertragung der Sensorsignale und einer drahtlosen Lieferung der elektrischen Leistung bewirkt das Eliminieren der Verwendung eines Kabelsatzes, der sich zwischen dem Fahrzeugrad und der Fahrzeugkarosseriestruktur erstrecken würde, um eine höchst zuverlässige Fahrzeugkontrolle durch Digitalisierung der Sensorsignale zu erzielen.
  • 6 veranschaulicht eine Anwendung des drahtlosen Sensorsystems nach dem vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel an einer Radtraglagerbaugruppe eines anderen Typs. Diese Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines Typs der dritten Generation, bei der das innere Bauelement 2 aus einer Nabenachse 2A und einem inneren Läufersegment 2B besteht, das extern an einem Ende der Nabenachse 2A montiert ist, wobei die Laufbahnen im inneren Bauelement 2 an den peripheren Oberflächen in der Nabenachse 2A bzw. am inneren Läufersegment 2B ausgebildet sind. Das Gleichlaufgelenk 15 weist einen äußeren Läufer 15a mit einem Wellenteil auf, das in eine axiale Bohrung der Nabenachse 2A eingeschoben und mittels einem Mutterelement fest daran gesichert ist.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4A ist an einem Ende des äußeren Bauelements 1 montiert. Der Sensorteil 6A der drahtlosen Sensoreinheit 4A weist einen Umdrehungssensor 6Aa auf, der seinerseits einen am inneren Bauelement 2 montierten Impulsring 17 und ein Magnetsensorelement 18 aufweist, das dem Impulsring 17 gegenüberliegend angeordnet ist. Der Impulsring 17 könnte in Form eines mehrpoligen Magneten oder dergleichen sein. Dieser Impulsring 17 ist als Teil eines Dichtelements vorgesehen, das zum Abdichten eines ringförmigen Lagerraums benutzt wird, der zwischen dem äußeren Bauelement 1 und dem inneren Bauelement 2 begrenzt ist. Das Magnetsensorelement 18 könnte in Form eines Magnetowiderstandssensors oder eines Hall-Element-Sensors sein. Andere bauliche Merkmale ähneln im Wesentlichen jenen, die mit Bezugnahme auf die 3 gezeigt und beschrieben sind.
  • 7 veranschaulicht eine Anwendung des drahtlosen Sensorsystems nach dem vorher beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel an einer Radtraglagerbaugruppe eines weiteren anderen Typs. Diese Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines Typs der dritten Generation und wird zum drehbaren Tragen eines angetriebenen Fahrzeugrads verwendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die drahtlose Sensoreinheit 4A an einer Abdeckung 25 angebracht, die zum Abdecken eines Lagerendes verwendet wird. Die drahtlose Sensoreinheit 4A weist einen Sensorabschnitt 6A in Form eines Umdrehungssensors 6Aa auf, der aus einem Impulsring 17 und einem Magnetsensorelement 18 besteht. Der Sensorabschnitt 6A weist das Magnetsensorelement 18 auf, dessen freies Ende in eine in der Abdeckung 25 ausgebildete Bohrung eingeschoben ist und einen Schaltungskasten 24 auf, der an einer Außenfläche der Abdeckung 25 montiert ist. Andere bauliche Merkmale dieses Ausführungsbeispiels gleichen im Wesentlichen jenen, die mit Bezugnahme auf die 6 gezeigt und beschrieben sind. Es ist zu beachten, dass das innere Läufersegment 2B mit der Nabenachse 2A durch einen gecrimpten Teil 100 durch Crimpen jenen Endes der Nabenachse 2A starr verbunden ist.
  • 8 veranschaulicht das drahtlose Sensorsystem nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das drahtlose Sensorsystem nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel ähnelt dem des ersten Ausführungsbeispiels, außer dass im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel kein durch „7" identifizierter Digitalisierungsabschnitt verwendet wird. Außerdem wird statt der Stromversorgungsschaltung 10, die in jeder der drahtlosen Sensoreinheiten im ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, ein Stromversorgungsabschnitt 20, der die Stromempfangsabschnitte 8A oder 8B aufweist, zum Empfangen der per Funk übertragenen elektrischen (Betriebs-)Leistung verwendet. Andere bauliche Merkmale sind im Wesentlichen denen ähnlich, die im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben sind.
  • Jeder der Stromversorgungsabschnitte 20 dient als Mittel zur Lieferung einer vom Stromempfangsabschnitt 8A oder 8B empfangenen elektrischen Leistung an den jeweiligen Sensorabschnitt 6A oder 6B und den jeweiligen Sensorsignalsendeabschnitt 9A oder 9B und weist eine Speichervorrichtung 27 zum Speichern eines Teils der empfangenen ungenutzten elektrischen Leistung und eine Ladeschaltung 21 zum Aufladen der Speichervorrichtung 27 auf. Die Speichervorrichtung 27 kann in Form eines Kondensators oder einer sekundären Batterie (Akku) sein. Wo der Kondensator als Speichervorrichtung 27 verwendet wird, sollte der Kondensator vorzugsweise eines Typs sein, der eine elektrische Leistung speichern kann, die groß genug ist, Instabilität der drahtlosen Stromversorgung zu kompensieren. Wo die drahtlose elektrische Stromversorgung mithilfe von elektromagnetischen Wellen ausgeführt wird, weist jeder der Stromempfangsabschnitte 8A und 8B eine Abstimmschaltung sowie eine Detektor- und Gleichrichtschaltung auf.
  • Nach dem drahtlosen Sensorsystem des vorstehenden Aufbaus kann, da die Speichervorrichtung 27 zum Speichern der von den Stromempfangsabschnitten 8A bzw. 8B empfangenen elektrischen Leistung eingesetzt wird, ein Teil der elektrischen Leistung, die von den Stromempfangsabschnitten 8A und 8B, während normalen Bedingungen, d.h. während eines stabilen Zustands, empfangen wird, in der entsprechenden Speichervorrichtung 27 gespeichert werden, sodass zu der Zeit, wo die drahtlose Stromversorgung instabil ist, die in der Speichervorrichtung 27 gespeicherte elektrische Leistung zum Betreiben der Sensorabschnitte 6A und 6B und der Sensorsignalsendeabschnitte 9A und 9B verwendet werden kann. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, eine große elektrische Leistung auf kontinuierlicher Basis vom Stromsendeabschnitt 12, in Erwartung der Instabilität der drahtlosen Stromversorgung, zu übertragen, und daher lässt sich der Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems minimieren. Außerdem lässt sich, da die drahtlose Stromversorgung sowie der Empfang der drahtlosen Sensorsignale von der gemeinsamen Sensorsignalempfangseinheit 5 zu den mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B ausgeführt wird, das drahtlose Sensorsystem als Ganzes im Aufbau vereinfachen.
  • Das drahtlose Sensorsystem nach dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel kann gleichermaßen auf die in der 4 gezeigte und beschriebene Lagerbaugruppe angewandt werden, um sie zu einer Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor zu machen.
  • Gemäß dieser Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor bewirkt der Einbau der Sensorabschnitte 6A und 6B nicht nur, die entsprechenden Lagerbaugruppen 51 und 52 intelligent zu machen und die drahtlose Übertragung der Sensorsignale und der elektrischen Leistung das Verdrahtungssystem zu vereinfachen, sondern die Bereitstellung der Speichervorrichtung wie Kondensatoren oder sekundäre Batterien ermöglicht auch, dass eine stabile Stromversorgung erzielt wird. Deshalb besteht keine Notwendigkeit, eine große elektrische Leistung in Erwartung der Instabilität der drahtlosen Stromversorgung zu übertragen, und daher lässt sich der Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems minimieren.
  • Außerdem kann das drahtlose Sensorsystem nach dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel gleichermaßen auf die in der 5 gezeigte und beschriebene Radtraglagerbaugruppe angewandt werden, um sie zu einer Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor zu machen.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann, bei Anwendung des drahtlosen Sensorsystems auf die Radtraglagerbaugruppe 33, die Radtraglagerbaugruppe 33 als intelligentes Lager eingerichtet und die Notwendigkeit eines Kabelsatzes zwischen dem Fahrzeugrad und der Fahrzeugkarosseriestruktur eliminiert werden. Die Bereitstellung der Speichervorrichtung 27, wie in der 8 gezeigt, ermöglicht eine zuverlässige Stromversorgung zum Sensorabschnitt 6A und zum Sensorsignalsendeteil 9A, um dadurch die Kontrolle zu stabilisieren und überdies den Verbrauch der per Funk gelieferten elektrischen Leistung zu minimieren. Mit anderen Worten, es besteht keine Notwendigkeit, eine große elektrische Leistung in Erwartung der Instabilität der drahtlosen Stromversorgung zu übertragen, und daher lässt sich der Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems minimieren. Dies führt seinerseits zu einer Verbesserung der Meilenzahl (Mileage).
  • Außerdem lässt sich das drahtlose Sensorsystem nach dem zweiten Ausführungsbeispiel auf eine Radtraglagerbaugruppe anwenden, die mit Bezugnahme auf eine beliebige der 6 und 7 gezeigt und beschrieben ist, um sie zu einer Radtraglagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor zu machen.
  • Außer auf die verschiedenen Radtraglagerbaugruppen, kann die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf Industriemaschinen, Werkzeugmaschinen und Fördermaschinen zur Erzielung drahtloser Erfassung eines Erfassungsobjekts in verschiedenen Lagern und/oder anderen darin verwendeten Positionen angewandt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Drahtloses Sensorsystem, bei dem das Sensorsignal kaum von einer Störung beeinträchtigt wird und deshalb eine größere Zuverlässigkeit aufweist, wobei das System gewichtsbezogen leicht und hinsichtlich Aufbau, einschließlich des Stromversorgungssystems, kompakt konstruiert werden kann und bei dem eine Verbindung jederzeit möglich ist, und einer Lagerbaugruppe leichten Gewichts und kompakten Aufbau mit eingebautem drahtlosen Sensor, die ein solches drahtloses Sensorsystem verwendet. Dieses drahtlose Sensorsystem weist eine drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) und eine Sensorsignalempfangseinheit (5) auf. Die drahtlose Sensoreinheit (4A, 4B) weist einen Sensorabschnitt (6A, 6B) zum Erfassen eines Erfassungsobjekts, einen. Digitalisierungsabschnitt (7) zum Digitalisieren eines Sensorsignals davon und einen Sensorsignalsendeabschnitt (9A, 9B) auf.

Claims (18)

  1. Drahtloses Sensorsystem, welches aufweist: eine oder eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten, einschließlich eines Sensorabschnitts zum Erfassen einer Zielgröße, eines Sensorsignalsendeabschnitts zur Übertragung eines vom Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals per Funk und eines Stromempfangsabschnitts zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk zum Betreiben des Sensorabschnitts und des Sensorsignalsendeabschnitts; einen Sensorsignalempfangsabschnitt zum Empfangen des vom Sensorsignalsendeabschnitt übertragenen Sensorsignals; sowie einen Stromsendeabschnitt zur Übertragung einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk an den Stromempfangsabschnitt; wobei die drahtlose Sensoreinheit einen Digitalisierungsabschnitt zum Digitalisieren des vom Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals aufweist und der Sensorsignalsendeabschnitt das digitalisierte Sensorsignal überträgt.
  2. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl der drahtlosen Sensoreinheiten vorgesehen ist und wobei der Sensorsignalempfangsabschnitt geeignet ist, das Sensorsignal vom Sensorabschnitt zu empfangen, das von jeder der drahtlosen Sensoreinheiten übertragen wird.
  3. Das drahtlose Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Stromsendeabschnitt in einer Sensorsignalempfangseinheit vorgesehen ist, die den Sensorsignalempfangsabschnitt aufweist.
  4. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Sensoreinheit eine Mehrzahl von Sensoren aufweist, die jeweils Teile des Sensorabschnitts bilden.
  5. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei ein den Sensorabschnitt bildender Sensor mindestens einen Sensor aus der Gruppe bestehend aus einem Umdrehungssensor, einem Beschleunigungssensor, einem Schwingungssensor, einem Temperatursensor, einem Lastsensor, einem Drehmomentsensor oder einem Vorlastsensor für eine Lagerbaugruppe aufweist.
  6. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei einer der Sensorabschnitte einen Umdrehungssensor aufweist, der einen Impulsring und einen Magnetsensor eines Magnetowiderstandstyps umfasst, der dem Impulsring gegenüberstehend angeordnet ist.
  7. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 6, wobei. der Umdrehungssensor ein Mittel zum Generieren von Impulsen ist, und wobei das vom Digitalisierungsabschnitt digitalisierte Sensorsignal ein Signal ist, das auf die Periode der Impulse schließen lässt.
  8. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 6, wobei der Umdrehungssensor ein Mittel zum Generieren von zwei oder mehreren Impulsen verschiedener Phasen ist, und wobei das vom Digitalisierungsabschnitt digitalisierte Sensorsignal ein Signal ist, das auf die Periode der Impulse und eine Umdrehungsrichtung schließen lässt.
  9. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei jede der drahtlosen Sensoreinheiten eingerichtet ist, dem Sensorsignalsendeabschnitt zu ermöglichen, zusätzlich zum Sensorsignal ein Identifizierungssignal zu übertragen, das auf eine einzelne drahtlose Sensoreinheit schließen lässt.
  10. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 4, wobei die drahtlose Sensoreinheit eingerichtet ist, zusätzlich zum Sensorsignal eine Identifizierungsnummer zu übertragen, die auf einen einzelnen Sensor schließen lässt, der einen Teil des Sensorabschnitts bildet.
  11. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensorsignalsendeabschnitt das Sensorsignal mittels eines Spreizspektrum-Kommunikationsschemas überträgt.
  12. Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensorsystem, das eine drahtlose Sensoreinheit aufweist, die im drahtlosen Sensorsystem nach Anspruch 1 verwendet wird, wobei die drahtlose Sensoreinheit an einer Lagerbaugruppe montiert ist.
  13. Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensorsystem nach Anspruch 12, wobei einer der Sensoren, die einen jeweiligen Teil des Sensorabschnitts bilden, ein Vorlastsensor für die Lagerbaugruppe ist.
  14. Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor nach Anspruch 12, wobei die Lagerbaugruppe ein äußeres Bauelement mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement mit Laufbahnen, die mit den Laufbahnen im äußeren Bauelement fluchten, und eine Mehrzahl von Rollelementreihen aufweist, die jeweils zwischen den Laufbahnen im äußeren Bauelement und den Laufbahnen im inneren Bauelement angeordnet sind, wobei die Baugruppe eine Radtraglagerbaugruppe zum drehbaren Tragen eines Fahrzeugrads relativ zu einer Fahrzeugkarosseriestruktur ist.
  15. Drahtloses Sensorsystem, welches aufweist: eine oder eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten, einschließlich eines Sensorabschnitts zum Erfassen einer Zielgröße, eines Sensorsignalsendeabschnitts zur Übertragung eines vom Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals per Funk und eines Stromempfangsabschnitts zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk zum Betreiben des Sensorabschnitts und des Sensorsignalsendeabschnitts; einen Sensorsignalempfangsabschnitt zum Empfangen des vom Sensorsignalsendeabschnitt übertragenen Sensorsignals; und einen Stromsendeabschnitt zur Übertragung einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk an den Stromempfangsabschnitt; wobei die drahtlose Sensoreinheit eine Stromspeichervorrichtung, wie beispielsweise einen Kondensator oder eine sekundäre Batterie, zum Speichern der vom Stromempfangsabschnitt empfangenen elektrischen Leistung aufweist.
  16. Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor, die eine Rollenlagerbaugruppe, die ein inneres Bauelement, ein äußeres Bauelement, eine Mehrzahl von zwischen dem inneren Bauelement und dem äußeren Bauelement angeordneten Rollelementen und das drahtlose Sensorsystem nach Anspruch 15 sowie eine Stromspeichervorrichtung wie beispielsweise einen Kondensator oder eine sekundäre Batterie zum Speichern der vom Stromempfangsabschnitt empfangenen elektrischen Leistung aufweist.
  17. Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor nach Anspruch 16, wobei der Sensor zum Erfassen der folgenden Zielgröße betreibbar ist: Umdrehung der Rollenlagerbaugruppe, Temperatur, Beschleunigung, Last, Drehmoment oder Lagervorlast.
  18. Lagerbaugruppe mit eingebautem drahtlosen Sensor nach Anspruch 16, wobei die Rollenlagerbaugruppe ein äußeres Bauelement mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement mit Laufbahnen, die mit den jeweiligen oben erwähnten Laufbahnen fluchten, und eine Mehrzahl von Rollelementen, die jeweils zwischen den Laufbahnen im äußeren Bauelement und den Laufbahnen im inneren Bauelement angeordnet sind, aufweist, wobei die Rollenlagerbaugruppe eine Radtraglagerbaugruppe zum drehbaren Tragen eines Fahrzeugrads in Bezug auf eine Fahrzeugkarosseriestruktur ist.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016709A1 (de) * 2006-04-08 2007-10-11 Festo Ag & Co. Vorrichtung zur Überwachung und/oder Regelung der Bewegung einer fluidischen Komponente in einem fluidischen System
DE102010020759A1 (de) * 2010-05-17 2011-11-17 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Sensierter Wälzkörper
DE102011085415A1 (de) * 2011-10-28 2013-05-02 Aktiebolaget Skf Anordnung zweier rotierender Bauteile
DE102014015129A1 (de) * 2014-10-14 2016-04-14 Wabco Gmbh Verfahren zur Identifikation einer Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung, Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung und Fahrzeug mit wenigstens einer Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung
DE102019125667A1 (de) * 2019-08-08 2021-02-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radanordnung für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einer Radanordnung und Verfahren zur Ansteuerung eines Fahrzeugs auf Basis von radbezogenen Daten
DE102021124968A1 (de) 2021-09-27 2023-03-30 INNIRION GmbH Messeinheit und Messsystem

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4849549B2 (ja) * 2006-12-15 2012-01-11 独立行政法人産業技術総合研究所 無線式センサシステム、生体の健康管理システム
CN103226029A (zh) * 2013-03-20 2013-07-31 杭州休普电子技术有限公司 光能无线传感器
JPWO2020218004A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2757267B2 (ja) * 1990-07-06 1998-05-25 山武ハネウエル株式会社 流速計
JPH0810232A (ja) * 1994-06-29 1996-01-16 Casio Comput Co Ltd 生体情報処理システム
JPH1010141A (ja) * 1996-04-26 1998-01-16 Toyota Motor Corp 磁気式回転検出装置
JP2002364661A (ja) * 2001-06-11 2002-12-18 Nsk Ltd 軸受の予圧測定方法及びスピンドルユニット
JP2003146196A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Nsk Ltd 車輪用回転速度検出装置
JP2003151063A (ja) * 2001-11-16 2003-05-23 Honda Motor Co Ltd タイヤ監視システム
JP2003187368A (ja) * 2001-12-14 2003-07-04 Ntn Corp 車両用軸受装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006016709A1 (de) * 2006-04-08 2007-10-11 Festo Ag & Co. Vorrichtung zur Überwachung und/oder Regelung der Bewegung einer fluidischen Komponente in einem fluidischen System
DE102010020759A1 (de) * 2010-05-17 2011-11-17 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Sensierter Wälzkörper
DE102010020759B4 (de) * 2010-05-17 2018-05-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensierter Wälzkörper
DE102011085415A1 (de) * 2011-10-28 2013-05-02 Aktiebolaget Skf Anordnung zweier rotierender Bauteile
DE102011085415B4 (de) * 2011-10-28 2013-07-18 Aktiebolaget Skf Anordnung zweier rotierender Bauteile
DE102014015129A1 (de) * 2014-10-14 2016-04-14 Wabco Gmbh Verfahren zur Identifikation einer Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung, Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung und Fahrzeug mit wenigstens einer Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung
DE102019125667A1 (de) * 2019-08-08 2021-02-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Radanordnung für ein Fahrzeug, Fahrzeug mit einer Radanordnung und Verfahren zur Ansteuerung eines Fahrzeugs auf Basis von radbezogenen Daten
DE102021124968A1 (de) 2021-09-27 2023-03-30 INNIRION GmbH Messeinheit und Messsystem

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