DE112008002341B4

DE112008002341B4 - Rotationssensoreinheit

Info

Publication number: DE112008002341B4
Application number: DE112008002341.7T
Authority: DE
Inventors: Shoji Itomi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2028-08-23
Also published as: JP2009053093A; US20110127997A1; WO2009028407A1; DE112008002341T5; JP5086003B2; US8339127B2; CN101772693B; CN101772693A

Abstract

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Rotationssensoreinheit, die ein Gehäuse, in das der äußere Laufring eines Wälzlagers eingesetzt ist, eine Welle, die von diesem Wälzlager getragen wird, und einen Magnet-Winkelcodierer zum Erfassen der Drehung der Welle umfasst, das Magnet-Sensorelement gegenüber einem externen magnetischen Feld abzuschirmen, ohne dass eine spezielle Magnetabschirmungs-Abdeckung oder das Gehäuse erforderlich ist, wobei gleichzeitig Verschiebung der Magnetsensoreinheit und des Winkelcodierers relativ zueinander verhindert wird.Eine Abdeckung 2 wird an das Gehäuse 2 gedrückt, um den äußeren Laufring 11 des Wälzlagers 1 zu schieben und so eine Vorlast auf das Lager 1 auszuüben und die Steifigkeit des Lagers zu verbessern und damit Unwucht der Welle 3 zu verhindern. Ein Winkelcodierer 42 wird von dieser Welle 3 getragen, und ein Magnet-Sensorelement 41 wird von der Abdeckung 6 getragen, die an das Gehäuse 2 gedrückt wird. Damit ist es möglich, Verschiebung des Magnet-Sensorelementes 41 und des Winkelcodierers 42 relativ zueinander zu verhindern. Die Welle 3, die Abdeckung 6 und der äußere Laufring 11 usw. bestehen aus einem weichen magnetischen Material, um einen magnetisch abgeschirmten Raum zwischen einer axialen Endfläche der Welle 3 und der Abdeckung 6 auszubilden, wobei das Magnet-Sensorelement 41 in dem magnetisch abgeschirmten Raum angebracht ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationssensoreinheit, die einen Magnet-Winkelcodierer zum Erfassen der Drehung einer Welle enthält.
Technischer Hintergrund
Die am häufigsten eingesetzten Rotationssensoreinheiten dieses Typs enthalten ein Gehäuse, in das der äußere Laufring eines Wälzlagers eingesetzt ist, eine Welle, die von dem Wälzlager getragen wird, sowie einen Magnet-Winkelcodierer, mit dem die Drehung der Welle erfasst wird. Wenn ein Magnet-Winkelcodierer als ein Rotationssensor eingesetzt wird und Magnetflüsse eines externen Magnetfeldes in das Magnet-Sensorelement des Magnet-Winkelcodierers eindringen, verringert sich seine Messgenauigkeit.
Daher ist das Magnet-Sensorelement normalerweise in einer magnetischen Abschirmung angebracht (Patentdokument 1).
Beispielsweise enthält die in Patentdokument 1 offenbarte Rotationssensoreinheit eine Welle, deren eines Ende aus einem Gehäuse vorsteht, ein doppeltes Lager, das die Welle trägt, einen Winkelcodierer, der am Außenumfang der Welle an ihrem aus dem Gehäuse vorstehenden Abschnitt angebracht ist, sowie ein Magnet-Sensorelement, das von dem Gehäuse an seinem einen Ende so getragen wird, dass es dem Winkelcodierer radial zugewandt ist. Die Rotationssensoreinheit enthält des Weiteren eine Magnetabschirmungs-Abdeckung, die das Gehäuse, das Magnet-Sensorelement und den Winkelcodierer umschließt, sowie eine schützende Abdeckung, die die Magnetabschirmungs-Abdeckung umschließt. Da die Welle von dem Doppellager getragen wird, ist es möglich, Verschiebung des Magnet-Sensorelementes und des Winkelcodierers relativ zueinander zu verhindern. Die schützende Abdeckung hat einen steifen Aufbau, um das Magnet-Sensorelement, die Leiterplatte usw. von außen zu schützen. Da die schützende Abdeckung und die Magnetabschirmungs-Abdeckung separat voneinander vorhanden sind, kann die schützende Abdeckung aus einem leichten, nicht magnetischen Material, wie beispielsweise Aluminium-Druckguss, bestehen, um die Produktivität zu erhöhen.
Wenn die Magnetabschirmungs-Abdeckung weggelassen wird, kann die schützende Abdeckung aus einem starren ferromagnetischen Material, beispielsweise Gusseisen, bestehen, um die schützende Abdeckung auch als eine Magnetabschirmung einzusetzen.
Patentdokument 1: JP-Patentveröffentlichung JP S62 - 229 026 A
Offenbarung der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Bei einer Rotationssensoreinheit mit einer schützenden Abdeckung, wie der in Patentdokument 1 offenbarten ist es, da das Magnet-Sensorelement durch die schützende Abdeckung geschützt werden kann, mitunter notwendig, dass nicht nur die schützende Abdeckung, sondern auch das Gehäuse aus Aluminium-Druckguss oder Kunststoff besteht. Wenn jedoch das Gehäuse aus einem nicht magnetischen Material, wie beispielsweise Kunststoff oder Aluminium, besteht, treten Magnetflüsse eines externen Magnetfelds durch das Gehäuse hindurch und verringern so die Messgenauigkeit des Magnet-Winkelcodierers unter dem Einfluss des externen Magnetfelds.
Des Weiteren ist es, wenn die schützende Abdeckung weggelassen wird, oder wenn die schützende Abdeckung und das Gehäuse aus einem nicht magnetischen Material bestehen, erforderlich, eine spezielle Magnetabschirmungs-Abdeckung bereitzustellen, wodurch die Anzahl von Einzelteilen zunimmt. Insbesondere wenn die schützende Abdeckung weggelassen wird und das Gehäuse aus einem nicht magnetischen Material besteht, ist es notwendig, eine große Magnetabschirmungs-Abdeckung bereitzustellen, die einen erheblichen Installationsraum benötigt, wodurch wiederum die Größe der gesamten Rotationssensoreinheit zunimmt. Des Weiteren werden heutzutage kleinere Magnet-Winkelcodierer eingesetzt, und es ist erforderlich, Verschiebung der Magnetsensoreinheit und des Winkelcodierers relativ zueinander zu minimieren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Rotationssensoreinheit, die ein Gehäuse, in das der äußere Laufring eines Wälzlagers eingesetzt ist, eine Welle, die von diesem Wälzlager getragen wird, und einen Magnet-Winkelcodierer zum Erfassen der Drehung der Welle umfasst, das Magnet-Sensorelement gegenüber dem externen Magnetfeld abzuschirmen, ohne dass eine spezielle Magnetabschirmungs-Abdeckung oder das Gehäuse erforderlich ist, wobei gleichzeitig Verschiebung des Magnet-Sensorelementes und des Winkelcodierers relativ zueinander verhindert wird.
Mittel zum Erfüllen der Aufgabe
Um diese Aufgabe zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung eine Rotationssensoreinheit, die ein Gehäuse, in das ein äußerer Laufring eines Wälzlagers eingesetzt ist, eine Welle, die von dem Wälzlager getragen wird, und einen Magnet-Winkelcodierer umfasst, mit dem die Drehung der Welle erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationssensor des Weiteren eine Abdeckung enthält, die einer axialen Endfläche der Welle zugewandt ist und axial an ein Ende des Gehäuses gedrückt wird, wobei die Abdeckung axial auf eine Endfläche des äußeren Laufrings des Wälzlagers drückt und so eine Vorlast auf das Wälzlager ausübt, dadurch, dass der Magnet-Winkelcodierer einen Winkelcodierer, der von der Welle getragen wird, sowie ein Magnet-Sensorelement enthält, das von der Abdeckung getragen wird und zwischen der Abdeckung und der einen axialen Endfläche der Welle angeordnet ist, dadurch, dass die Abdeckung, die Welle und der äußere Laufring aus einem magnetischen Material bestehen und ein magnetisch abgeschirmter Raum durch die Abdeckung, die eine axiale Endfläche der Welle und den äußeren Laufring gebildet wird, in dem das Magnet-Sensorelement angebracht ist.
Das heißt, da vorgesehen ist, dass die Abdeckung an das eine Ende des Gehäuses gedrückt wird, schiebt die Abdeckung axial eine Endfläche des äußeren Laufrings und übt so eine Vorlast auf das Wälzlager aus. Indem eine Vorlast auf das Wälzlager ausgeübt wird, ist es möglich, die Steifigkeit des Lagers zu erhöhen und so Unwucht der Welle zu verhindern.
Da der Winkelcodierer des Magnet-Winkelcodierers von der Welle getragen wird, deren Unwucht verhindert wird, und da das Magnet-Sensorelement des Magnet-Winkelcodierers von der Abdeckung getragen wird, die an das Gehäuse gedrückt wird, ist es möglich, Verschiebung des Magnet-Sensorelementes und des Winkelcodierers relativ zueinander zu verhindern.
Indem die Abdeckung so angeordnet wird, dass sie der einen Endfläche der Welle zugewandt ist, wird ein Raum zwischen der Abdeckung und der einen Endfläche der Welle gebildet. Da die Abdeckung auf die eine Endfläche des äußeren Laufrings drückt, um eine Vorlast auf das Lager auszuüben, wird der Raum zwischen der Abdeckung und der einen Endfläche der Welle von der Abdeckung und dem äußeren Laufring umschlossen. So wird, wenn die Abdeckung, die Welle und der äußere Laufring aus einem nicht magnetischen Material bestehen, ein magnetisch abgeschirmter Raum durch die Abdeckung, die Welle und den äußeren Laufring gebildet, in den Magnetflüsse eines externen Magnetfeldes nicht direkt eintreten können.
Wenn sich das Magnet-Sensorelement in diesem magnetisch abgeschirmten Raum befindet, ist es möglich, das Magnet-Sensorelement gegenüber einem externen magnetischen Feld abzuschirmen, ohne dass eine spezielle magnetische Abschirmabdeckung oder das Gehäuse erforderlich ist.
Vorzugsweise bestehen der innere Laufring des Wälzlagers und die Wälzelemente, die zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring angeordnet sind, aus einem magnetischen Material.
Da der innere Laufring und die Wälzelemente aus einem magnetischen Material bestehen, werden Magnetflüsse eines externen magnetischen Feldes auch durch den inneren Laufring und die Wälzelemente aufgefangen, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass sie das Lager durchdringen und direkt in den Raum zwischen der Abdeckung und einer Endfläche der Welle eindringen. Damit ist es möglich, einen größeren magnetisch abgeschirmten Raum auszubilden.
Magnetflüsse des externen magnetischen Feldes können in den ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring des Wälzlagers von seinem anderen axialen Ende her so eindringen, dass sie relativ zu einer radialen Ebene zu dem anderen axialen Ende hin geneigt sind. Wenn der innere Laufring und die Wälzelemente aus einem nicht magnetischen Material bestehen, können Magnetflüsse durch sie hindurchtreten und direkt in den Raum zwischen der Abdeckung und der einen Endfläche der Welle eindringen. Eine Möglichkeit, dies zu verhindern, bestünde darin, die Breite des äußeren Laufrings zu vergrößern. Jedoch bedeutet Vergrößerung der Breite des äußeren Laufrings, dass sein Gewicht zunimmt, was nicht vorteilhaft ist. Wenn der innere Laufring und die Wälzelemente aus einem magnetischen Material bestehen, ist es möglich, mit dem inneren Laufring oder dergleichen magnetische Flüsse eines externen Magnetfeldes aufzufangen, die möglicherweise in den ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring mit einem Neigungswinkel eintreten. Magnetische Flüsse, die von den Wälzelementen aufgefangen worden sind, werden zu dem inneren und dem äußeren Laufring umgeleitet, da die Wälzelemente aufgrund der auf das Wälzlager ausgeübten Vorlast in Kontakt mit dem inneren und dem äußeren Laufring gehalten werden.
Sofern Messung mit dem Magnet-Winkelcodierer nicht beeinträchtigt wird, bestehen keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Art des/der Wälzlager/s, der Anzahl von Wälzlagern, die in dem Gehäuse angebracht sind und der Struktur des Doppellagers, das eine Vielzahl von Wälzlagern umfasst.
Die magnetischen Materialien, die die Welle, die Abdeckung, den äußeren Laufring, den inneren Laufring und die Wälzelemente bilden, sind möglicherweise bezüglich der physikalischen Eigenschaften nicht identisch miteinander, sondern können in Abhängigkeit von den funktionalen Anforderungen für die jeweiligen Elemente voneinander verschiedene physikalische Eigenschaften haben. Zu diesen magnetischen Materialien gehören Eisen, Siliziumstahl, Permalloy, Sendust, Permendur und Weichferrit.
Um eine Vorlast auszuüben, kann die Abdeckung direkt an die eine Endfläche des äußeren Laufrings gedrückt werden oder kann an die eine Endfläche des äußeren Laufrings über einen durchgehenden ringförmigen Abstandshalter gedrückt werden, der dazwischen angeordnet ist.
Wenn die Abdeckung direkt an die eine Endfläche des äußeren Laufrings gepresst wird und die eine Endfläche der Welle sowie die Fläche der Abdeckung, die der einen Endfläche der Welle zugewandt ist, parallel zueinander sind, ist es schwierig, einen ausreichend großen magnetisch abgeschirmten Raum zwischen ihnen auszubilden. In diesem Fall ist es, indem eine Vertiefung wenigstens in der einen Endfläche der Welle oder der Fläche der Abdeckung, die der einen Endfläche der Welle zugewandt ist, ausgebildet wird, möglich, den Abstand zwischen diesen einander gegenüberliegenden Flächen zu vergrößern, um so den Raum zwischen ihnen zu vergrößern.
Wenn jedoch der Aufwand zum Ausbilden einer derartigen Vertiefung vermieden werden soll, kann ein Abstandshaltering, der aus einem magnetischen Material besteht, zwischen der einen Endfläche des äußeren Laufrings und der Abdeckung angeordnet werden.
Ein derartiger Abstandshaltering trennt die eine Endfläche der Welle von der Abdeckung und vergrößert so den oben erwähnten Raum. Dies ermöglicht es, die eine Endfläche der Welle und die Fläche der Abdeckung, die der einen Endfläche zugewandt ist, als einfache ebene Flächen auszubilden, die problemlos ausgebildet werden können.
So kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da der magnetisch abgeschirmte Raum unabhängig von dem Gehäuse ausgebildet werden kann, das Gehäuse entweder aus einem magnetischen Material oder einem nicht magnetischen Material bestehen, und des Weiteren kann das Gehäuse geschlossen sein oder eine Öffnung aufweisen.
Insbesondere wenn das Gehäuse aus einem Kunststoff oder Aluminium besteht, kann das Gewicht des Gehäuses reduziert werden. Es versteht sich, dass der hier verwendete Begriff „Aluminium“ auch Aluminiumlegierungen einschließt.
Das Gehäuse und die Abdeckung bestehen normalerweise aus dem gleichen Material. Wenn jedoch nur die Abdeckung aus einem magnetischen Material besteht, das schwerer ist als Aluminium oder Kunststoff, während das Gehäuse aus einem Kunststoff oder Aluminium besteht, ist es möglich, den magnetisch abgeschirmten Raum auszubilden, ohne das Gewicht der Rotationssensoreinheit übermäßig zu erhöhen.
Das Gehäuse kann nur dann aus einem Kunststoff oder Aluminium bestehen, wenn keine starken äußeren Kräfte auf das Gehäuse wirken. In diesem Fall ist es nicht notwendig, kohlenstoffreichen Stahl mit hoher Festigkeit als das Material für die Abdeckung einzusetzen.
Damit ist es möglich, als das Material für die Abdeckung ein kaltgewalztes Stahlblech oder ein Walzstahlmaterial für allgemeine strukturelle Zwecke einzusetzen.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestehen bei einem Rotationssensor, der ein Gehäuse, in das der äußere Laufring eines Wälzlagers eingesetzt ist, eine Welle, die von dem Wälzlager getragen wird und einen Magnet-Winkelcodierer zum Erfassen der Drehung der Welle umfasst, eine Abdeckung zum Ausüben einer Vorlast auf das Wälzlager, der äußere Laufring und die Welle aus einem magnetischen Material, so dass ein magnetisch abgeschirmter Raum zwischen der Abdeckung und einer axialen Endfläche der Welle ausgebildet wird. Wenn das Magnet-Sensorelement in diesem Raum angebracht wird, ist es möglich, das Magnet-Sensorelement gegenüber einem externen Magnetfeld abzuschirmen, ohne dass eine spezielle Magnetabschirmungsabdeckung oder das Gehäuse erforderlich ist.
Figurenliste

1 ist eine Gesamt-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Gesamt-Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform.

Bezugszeichenliste

1, 5: Wälzlager
2: Gehäuse
3: Welle
4: Magnet-Winkelcodierer
6, 6': Abdeckung
7: Schraube
8: Dichtungsring
9a: Öldichtung
9b: Abweisring
10: Abstandshaltering
11: Äußerer Laufring
12: Innerer Laufring
13: Wälzelement
14: Dichtung
21: Anbringungsflansch
22: Schulter
41: Magnet-Sensorelement
42: Winkelcodierer
43: Leiterplatte
61: Radial außen liegender Abschnitt
62: Vertiefter Abschnitt
63: Durchgangsloch

Beste Ausführungsweise der Erfindung
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Axialschnittansicht der gesamten Rotationssensoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Rotationssensoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform umfasst, wie in 1 gezeigt, ein Gehäuse 2, in das ein äußerer Laufring 11 eines Wälzlagers 1 eingesetzt ist, eine Welle 3, die von dem Wälzlager 1 getragen wird, sowie einen Magnet-Winkelcodierer 4 zum Erfassen der Drehung der Welle 3.
Ein weiteres Wälzlager 5, das zusammen mit dem Wälzlager 1 ein Doppellager bildet, ist zwischen dem Gehäuse 2 und der Welle 3 angebracht. Angesichts des Trägheitswiderstandes sind die Wälzlager 1 und 5 beide Kugellager mit Dichtungen.
Das Gehäuse 2 weist einen Anbringungsflansch 21 an seinem Außenumfang auf, so dass das Gehäuse an einer anderen Vorrichtung angeschraubt werden kann, nachdem die Rotationssensoreinheit montiert worden ist.
Die Rotationssensoreinheit der ersten Ausführungsform soll mit einer separaten Verkleidung vor äußeren Kräften geschützt werden oder unter Bedingungen eingesetzt werden, in denen das Gehäuse nie durch äußere Kräfte zerstört wird. So wird das Gehäuse 2 durch Spritzgießen aus einem Harz hergestellt, so dass das Gehäuse leichter ist und einfacher hergestellt werden kann und keine größere Festigkeit aufweisen muss. Das Gehäuse 2 kann jedoch auch aus Aluminium bestehen.
Die Welle 3, der äußere und der innere Laufring 11 und 12 des Wälzlagers 1 und Wälzelemente 13, die zwischen dem äußeren und dem inneren Laufring 11 und 12 angeordnet sind, bestehen aus einem weichen magnetischen Material, um Magnetisierung beispielsweise der Welle 3 zu verhindern. Ein derartiges weiches magnetisches Material kann ein weiches magnetisches Eisenmaterial sein.
Das Wälzlager 1 enthält Dichtungen 14, die jeweils einen Abstandplattenabschnitt haben, der sich von einem Anbringungsende aus erstreckt, das in eine Dichtungsnut pressgepasst ist, die in dem äußeren Laufring 11 ausgebildet ist. Der Abschirmplattenabschnitt jeder Dichtung 14 besteht aus einem weichen magnetischen Material, so dass Magnetflüsse eines äußeren magnetischen Feldes nicht durch die Abstandplattenabschnitte der Dichtungen 14 hindurchtreten können. Die Abschirmplattenabschnitte der Dichtungen 14 können weiche magnetische Edelstahlplatten sein.
Eine Lageranbringungsöffnung ist an einem Ende des Gehäuses 2 ausgebildet und mit einer Abdeckung 6 abgedeckt, die axial an eine Endfläche des Gehäuses 2 gepresst wird. Die Abdeckung 6 weist eine axiale Fläche auf, die einen radial außen liegenden Abschnitt 61 umfasst, der an die eine Endfläche des Gehäuses 2 und die eine Endfläche des äußeren Laufrings 11 gepresst wird, sowie einen vertieften Abschnitt 62, der axial der einen Endfläche der Welle 3 und dem inneren Laufring 12 zugewandt ist und gegenüber dem radial außen liegenden Abschnitt 61 axial verschoben ist. Der radial außen liegende Abschnitt 61 der Abdeckung 6 ist an dem Gehäuse 2 mit Schrauben 7 befestigt. In diesem Zustand ist der vertiefte Abschnitt 62 der Abdeckung axial der einen Endfläche der Welle 3 zugewandt, wobei ein Raum zwischen der Abdeckung 6 und der Welle 3 verbleibt, in dem der Magnet-Winkelcodierer 4 angebracht werden kann.
In Anbetracht der oben erwähnten Einsatzbedingungen besteht die Abdeckung 6 aus kaltgewalztem Stahlblech, um anstelle starker Festigkeit die Formbarkeit zu verbessern.
Indem der radial außen liegende Abschnitt 61 der Abdeckung 6 mit den Schrauben 7 an die eine Endfläche des Gehäuses 2 gedrückt wird, wird die eine Endfläche des äußeren Laufrings 11 über die gesamte Fläche axial an den radial außen liegenden Abschnitt 61 gedrückt. Dadurch wird durch eine Schulter 22 des Gehäuses 2, einen Abstandshalter 4a der Welle 3 und die Abdeckung 6 eine Vorlast an fester Position auf die Wälzlager 1 und 5 ausgeübt. Die Vorlast verstärkt die Steifigkeit der Wälzlager 1 und 5 und verhindert so Unwucht der Welle 3.
Die andere Endfläche der Welle 3 steht aus einer Welleneinführöffnung vor, die am anderen Ende des Gehäuses 2 ausgebildet ist, und kann so mit einer Drehwelle einer externen Vorrichtung verbunden werden.
Ein Dichtungsring 8 bildet eine Dichtung zwischen dem radial außen liegenden Abschnitt 61 der Abdeckung 6 und dem Gehäuse 2. Eine Öldichtung 9a und ein Abweisring 9b bilden eine Dichtung zwischen der Welleneinführöffnung des Gehäuses 2 und der Welle 3.
Der Magnet-Winkelcodierer umfasst ein Magnet-Sensorelement 41, einen Winkelcodierer 42 und eine Leiterplatte 43, die das Sensorelement 41 trägt. Der Magnet-Winkelcodierer 4 kann eine bekannte Vorrichtung sein, mit der beispielsweise der Drehwinkel, die Drehposition, die Drehgeschwindigkeit oder die Anzahl von Umdrehungen der Welle 3 gemessen wird. In der ersten Ausführungsform ist das Magnet-Sensorelement 41 von dem Typ, der eine Änderung von zwei Gruppen von Magnetflüssen erfasst, die eine Phasendifferenz von 90° zueinander haben, und der den Drehwinkel berechnet. Der Winkelcodierer 42 ist von dem Typ, der Nord- und Südpole enthält, die in der Umfangsrichtung abwechselnd magnetisiert sind.
Das Magnet-Sensorelement 41 wird von der Abdeckung 6 getragen, indem die Leiterplatte 43 am Boden des vertieften Abschnitts 62 der Abdeckung 6 befestigt wird. Das heißt, die plane Rückseite der Leiterplatte 43 wird von der radialen planen Fläche des vertieften Abschnitts 62 so getragen, dass das Magnet-Sensorelement 41 in der axialen Richtung gewandt ist. Die Leiterplatte 43 wird an dem vertieften Abschnitt 62 der Abdeckung 6 angeschraubt und ist gegenüber der Abdeckung 6 isoliert.
Der Winkelcodierer 42 ist an der einen Endfläche der Welle 3 mit einer Anbringungsbefestigung so befestigt und gelagert, dass seine Drehachse mit der Drehachse der Welle 3 mit einer Anbringungsbefestigung übereinstimmt. Um die Form zu vereinfachen, ist die eine Endfläche der Welle 3 eine sich radial erstreckende plane Fläche.
Wenn der Winkelcodierer 42 an der Welle 3 befestigt ist und die Abdeckung 6, die die Leiterplatte 43 trägt, an die eine Endfläche des Gehäuses 2 gepresst wird, sind die Abschnitte des Magnet-Sensorelementes für die erste bzw. die zweite Phase des Magnet-Sensorelementes 41 so positioniert, dass sie der magnetisierten Fläche des Winkelcodierers 42 mit einer Phasendifferenz von 90° zueinander zugewandt sind. In diesem Zustand werden, da der Winkelcodierer 42 von der Welle 3 getragen wird, deren Unwucht verhindert wird, und das Magnet-Sensorelement 41 von der Abdeckung 6 getragen wird, die an das Gehäuse 2 gepresst wird, das Magnet-Sensorelement 41 und der Codierer 44 zu keiner Zeit zueinander verschoben.
Verdrahtung 44 der Leiterplatte 43 erstreckt sich durch ein in dem vertieften Abschnitt 62 ausgebildetes Loch 63 hindurch nach außen. Das Durchgangsloch 63 ist mit einem Füllstoff verschlossen. Um die Leiterplatte 43 zu isolieren, darf der Füllstoff nicht aus einem magnetischen Material bestehen. Das Durchgangsloch 63 kann eine magnetische Abschirmung erhalten, indem das Loch 63 zunächst mit einem Füllstoff mit isolierenden Eigenschaften und dann mit einem Füllstoff gefüllt wird, dem magnetisches Pulver beigemischt ist.
Bei der Rotationssensoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform kommen, da eine Vorlast auf die Wälzlager 1 und 5 ausgeübt wird, indem auf die Abdeckung 6 gedrückt wird, der radial außen liegende Abschnitt 61 der Abdeckung 6 und die Endfläche des äußeren Laufrings 11 über ihren gesamten Umfang in Kontakt miteinander. Da der Raum, der zwischen dem vertieften Abschnitt 62 der Abdeckung 6 und der einen Endfläche der Welle 3 ausgebildet ist, von dem radial außen liegenden Abschnitt 61 der Abdeckung 6 und dem äußeren Laufring 11 umgeben ist, wird dieser Raum gegenüber den Magnetflüssen eines externen Magnetfeldes mit Ausnahme der Magnetflüsse abgeschirmt, die über das Loch 63 in den Raum eindringen können. Das Magnet-Sensorelement 41 ist in diesem magnetisch abgeschirmten Raum angeordnet. Bei der Rotationssensoreinheit gemäß der ersten Ausführungsform ist es, da der magnetisch abgeschirmte Raum durch die Abdeckung 6, die erforderlich ist, um eine Vorlast auszuüben, und die Welle 3 sowie den äußeren Laufring 11 gebildet wird, die grundlegende Elemente der Rotationssensoreinheit sind, möglich, das Magnet-Sensorelement 41 gegenüber einem externen Magnetfeld abzuschirmen, ohne dass eine separate spezielle magnetische Abschirmungsabdeckung erforderlich ist oder das Gehäuse 2 dafür benötigt wird.
Was Magnetflüsse des externen Magnetfeldes angeht, die sich dem Wälzlänger vom anderen axialen Ende desselben her nähern, so werden diese Magnetflüsse von dem inneren Laufring 12, der aus einem magnetischen Material besteht, und auch durch den Abschirmplattenabschnitt der Dichtung 14 aufgefangen. Des Weiteren werden, selbst wenn derartige Magnetflüsse in den inneren Raum des Wälzlagers 1 über einen kleinen Dichtungsspalt zwischen der Dichtung 14 und dem inneren Laufring 12 eindringen, da der Dichtungsspalt der Dichtung, die aus einem magnetischen Material besteht, der Schulter des inneren Laufrings 12 zugewandt ist, diese Magnetflüsse durch den inneren Laufring 12 aufgefangen. Daher können Magnetflüsse eines externen magnetischen Feldes nie direkt über das Wälzlager 1 in dem Raum eindringen, der zwischen der Abdeckung 6 und der einen Endfläche der Welle 3 ausgebildet ist.
Selbst wenn die Dichtungen 14 weggelassen werden oder die Abschirmplattenabschnitte der jeweiligen Dichtungen 14 nicht aus einem magnetischen Material bestehen, werden, wenn der innere Laufring 12 und die Wälzelemente 13 aus einem magnetischen Material bestehen, Magnetflüsse eines externen magnetischen Feldes, die in den ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring 11 und 12 so eindringen können, dass sie zum anderen axialen Ende hin relativ zu einer radialen Ebene geneigt sind, durch die Wälzelemente 13, die sich um die Welle herum drehen, sowie durch den inneren Laufring aufgefangen, und sie dringen nie direkt in den Raum zwischen der Abdichtung 6 und der einen axialen Endfläche der Welle 3 ein. Magnetflüsse des externen Magnetfeldes, die axial zwischen dem inneren und dem äußeren Laufring 11 und 12 hindurchtreten, können zwischen den Wälzelementen 13 hindurchtreten, die sich um die Welle herum drehen. Da jedoch derartige Magnetflüsse direkt in die Abdeckung eindringen, treten sie nie direkt in den Raum zwischen der Abdeckung 6 und der einen axialen Endfläche der Welle 3 ein.
Selbst wenn das Gehäuse 2 aus einem weichen magnetischen Material besteht, ist es möglich, sein Gewicht zu reduzieren, indem zahlreiche Durchgangslöcher ausgebildet werden, die sich in seiner Dickenrichtung erstrecken. Unabhängig von der Anordnung derartiger Durchgangslöcher kann ein magnetisch abgeschirmter Raum durch die Abdeckung 6, die Welle 3 und den äußeren Laufring 11 gebildet werden.
Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In dieser Beschreibung werden nur die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform und nicht die Übereinstimmungen mit der ersten Ausführungsform beschrieben.
Die Rotationssensoreinheit der zweiten Ausführungsform weist eine Abdeckung 6' auf, deren gegenüberliegende Seitenfläche, die der Welle 3 axial zugewandt ist, eine einzelne radiale plane Fläche umfasst, so dass die Abdeckung 6' leichter ausgebildet werden kann.
Ein Abstandshaltering 10 ist zwischen der gegenüberliegenden Seitenfläche der Abdeckung 6' und der einen Endfläche des äußeren Laufrings 11 angeordnet. Der Abstandshaltering 10 ist ein durchgehendes ringförmiges Element, dessen Außenumfang in den Innenumfang des Gehäuses 2 eingepasst ist. Die erste Endfläche des Abstandshalterings 10 liegt über den gesamten Umfang seiner einen Endfläche axial an dem äußeren Laufring 11 an. Die gegenüberliegende Seitenfläche der Abdeckung 6' liegt über den gesamten Umfang ihrer zweiten Endfläche axial an dem Abstandshaltering 10 an. So ist es möglich, einen Installationsraum für das Magnet-Sensorelement 41 und andere Elemente auszubilden, obwohl die eine Endfläche der Welle 3 und die gegenüberliegende Seitenfläche der Abdeckung 6' beide radiale plane Flächen umfassen.
Indem die Abdeckung 6' an das Gehäuse 2 gedrückt wird, wird der Abstandshaltering 10 geschoben, so dass der äußere Laufring 11 durch die Abdeckung 6' über den Abstandshaltering 10 geschoben wird. Dadurch wird eine Vorlast fester Position auf die Wälzlager 1 und 5 ausgeübt. In diesem Zustand umgibt der Abstandshaltering 10 den Raum, der zwischen der Abdeckung 6' und der einen axialen Endfläche der Welle 3 gebildet wird. Der Abstandshaltering 10 besteht aus einem weichen magnetischen Material. So kann bei der Rotationssensoreinheit der zweiten Ausführungsform die Abdeckung 6' einfach ausgebildet werden, und es ist dennoch möglich, mit der Abdeckung 6', der Welle 3, dem Abstandshaltering 10 usw. einen magnetisch abgeschirmten Raum auszubilden.
Der Abstandshaltering 10 ist erforderlich, um eine Vorlast beispielsweise auf das Wälzlager 1 auszuüben. So kann die Rotationssensoreinheit der zweiten Ausführungsform auch das Magnet-Sensorelement 41 gegenüber dem externen Magnetfeld abschirmen, ohne dass eine spezielle magnetische Abschirmungsabdeckung über das Gehäuse erforderlich ist.

Claims

Rotationssensoreinheit, die ein Gehäuse (2), in das ein äußerer Laufring (11) eines Wälzlagers (1) eingesetzt ist, eine Welle (3), die von dem Wälzlager (1) getragen wird, und einen Magnet-Winkelcodierer (4) umfasst, mit dem die Drehung der Welle (3) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationssensoreinheit des Weiteren eine Abdeckung (6, 6') enthält, die einer axialen Endfläche der Welle (3) zugewandt ist und axial an ein Ende des Gehäuses (2) gedrückt wird, wobei die Abdeckung (6, 6') axial auf eine Endfläche des äußeren Laufrings (11) des Wälzlagers (1) drückt und so eine Vorlast auf das Wälzlager (1) ausübt, der Magnet-Winkelcodierer (4) einen Winkelcodierer (42), der von der Welle (3) getragen wird, sowie ein Magnet-Sensorelement (41) enthält, das von der Abdeckung (6, 6') getragen wird und zwischen der Abdeckung (6, 6') und der einen axialen Endfläche der Welle (3) angeordnet ist, die Abdeckung (6, 6'), die Welle (3) und der äußere Laufring (11) aus einem magnetischen Material bestehen, und ein magnetisch abgeschirmter Raum durch die Abdeckung (6, 6'), die eine axiale Endfläche der Welle (3) und den äußeren Laufring (11) gebildet wird, in dem das Magnet-Sensorelement (41) angebracht ist, so dass Magneteinflüsse eines externen Magnetfeldes nicht direkt eintreten können.
Rotationssensoreinheit nach Anspruch 1, wobei das Wälzlager (1) des Weiteren einen inneren Laufring (12) und Wälzelemente (13) umfasst, die zwischen dem inneren Laufring (12) und dem äußeren Laufring (11) angeordnet sind, und der innere Laufring (12) und die Wälzelemente (13) aus einem magnetischen Material bestehen.
Rotationssensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren einen Abstandshaltering (10) umfasst, der zwischen der einen Endfläche des äußeren Laufrings (11) und der Abdeckung (6, 6') angeordnet ist und aus einem magnetischen Material besteht.
Rotationssensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gehäuse (2) aus einem Kunststoff oder Aluminium besteht.
Rotationssensoreinheit nach Anspruch 4, wobei die Abdeckung (6, 6') aus kaltgewalztem Stahlblech oder einem Walzstahlmaterial für allgemeine strukturelle Zwecke besteht.
Rotationssensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wälzlager (1) ein Kugellager ist, die Rotationssensoreinheit des Weiteren eine Dichtung (14) umfasst, die ein Anbringungsende umfasst, das in eine Dichtungsnut in dem äußeren Laufring (11) des Wälzlagers (1) pressgepasst ist, die Dichtung (14) des Weiteren einen Abschirmplattenabschnitt umfasst, der sich von dem Anbringungsende zu einem distalen Ende der Dichtung (14) erstreckt, der Abschirmplattenabschnitt aus einem magnetischen Material gemacht ist, der innere Laufring (12) des Wälzlagers (1) aus einem magnetischen Material gemacht ist und eine Schulter aufweist, und ein Dichtungsspalt durch den inneren Laufring (12) und den Abschirmplattenabschnitt so definiert wird, dass er der Schulter des inneren Laufrings (12) zugewandt ist.