EP3391059A2 - Device for detecting the rotational speed of a wheel set shaft for rail vehicles - Google Patents

Device for detecting the rotational speed of a wheel set shaft for rail vehicles

Info

Publication number
EP3391059A2
EP3391059A2 EP16829232.4A EP16829232A EP3391059A2 EP 3391059 A2 EP3391059 A2 EP 3391059A2 EP 16829232 A EP16829232 A EP 16829232A EP 3391059 A2 EP3391059 A2 EP 3391059A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pole wheel
pulse generator
webs
support ring
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16829232.4A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Youssef Moujeb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3391059A2 publication Critical patent/EP3391059A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/443—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed mounted in bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/20—Details
    • B61F15/22—Sealing means preventing entrance of dust or leakage of oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/80—Labyrinth sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/042—Housings for rolling element bearings for rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings
    • F16J15/4472—Labyrinth packings with axial path
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • F16C19/383—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone
    • F16C19/385—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings
    • F16C19/386—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers with tapered rollers, i.e. rollers having essentially the shape of a truncated cone with two rows, i.e. double-row tapered roller bearings in O-arrangement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/10—Railway vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
    • F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
    • F16C35/063—Fixing them on the shaft

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the rotational speed of a wheelset for rail vehicles according to the preamble of claim 1.
  • DE 41 37 546 C2 discloses a method and a device for determining the actual travel speed in rail vehicles, wherein a donor system is arranged on a vehicle axle, and wherein the donor system is connected to a microprocessor which calculates a simulated vehicle speed.
  • the encoder system consisting of a pole wheel and a pulse generator, is arranged on the front side on a wheel of a wheel axle.
  • EP 1 529 709 B2 describes the construction of a wheel set for rail vehicles.
  • DE 41 38 867 A1 describes a rail vehicle axle arrangement with an integrated detector for detecting the rotational speed, which is arranged in the region of a labyrinth seal.
  • EP 2 186 705 A1 discloses an instrumented roller bearing for rail vehicles and a corresponding assembly method.
  • Object of the present invention is to develop a cost-effective device for detecting the speed of a wheelset for rail vehicles, which also reduces the space requirement and saves weight compared to the prior art.
  • the device specified in claim 1 is proposed.
  • Optional advantageous embodiments of the invention arise wholly or partly from the dependent claims.
  • the device according to the invention for detecting the rotational speed of a wheelset for rail vehicles comprises a sensor device, fixed parts, rotating parts for rotation about a rotation axis of the axle, and a roller bearing, wherein the roller bearing has a bearing inner ring, a bearing outer ring and a plurality of arranged therebetween rolling elements.
  • the bearing inner ring is rotatably connected to a rotating part and the bearing outer ring with a fixed part.
  • the sensor device has a pole wheel and a pulse generator, wherein the pulse generator is arranged on a fixed part.
  • the flywheel is non-contact directly opposite the pulser with a rotating part fixedly connected.
  • a support ring which supports the bearing inner ring of the rolling bearing.
  • the device according to the invention is characterized in that the support ring together with a fixed part in the form of a housing part forms a labyrinth seal, wherein the support ring has a plurality of webs, wherein the housing part has further webs, wherein the webs and the other webs below Formation of a meandering labyrinth gap are formed interlocking, and wherein either the pole is disposed on the support ring or one of the webs is designed as a flywheel
  • the inventive device has the advantage that separate sealing components omitted and also the pole can be omitted as an additional component. This saves manufacturing and assembly costs as well as weight and space.
  • a meander-shaped labyrinth gap in the sense of the invention is a meandering gap, in the course of which a 180 ° turn is made at least twice, but in particular at least three times.
  • Intermediate layers, which arise, for example, in cohesive connections, are not considered as machine elements. Thus, in particular cohesive or non-positive connections are conceivable.
  • the pole wheel can be pressed or glued on the rotary part. Both variants are possible and represent a direct and immediate connection between the rotor and rotating part.
  • the pulse generator is preferably attached to the housing part. But other fixed parts are also suitable for mounting the pulse generator.
  • the pole wheel can be designed differently.
  • the pole wheel is designed as a perforated disc with holes, wherein the holes may have any shape, in particular a circular or an angular shape.
  • the holes are arranged at the same distance one behind the other in the circumferential direction.
  • the orifice plate may for example consist of ferromagnetic material, so that the space between perforated disc and pulse generator changed by the holes of the perforated disc with respect to the magnetic properties.
  • the pole wheel may also be formed on the pole wheel, such as recesses or recesses of any shapes with open or closed contours.
  • the change in the magnetic properties depends on the speed of the wheelset shaft and forms a pulse shape. These pulse-shaped changes are detected by the pulse generator and forwarded by means of a data line to an evaluation unit.
  • the evaluation unit processes the pulse-shaped changes and outputs the speed of the wheelset shaft. It is thus an inductive scanning of the pulse generator.
  • the pole wheel can also have magnetized elements. That is, on the pole wheel, a plurality of magnetized elements are arranged, which also change the magnetic properties of the space between magnetized elements of the flywheel and pulse generator. This in turn means that the flywheel itself is not made of ferromagnetic material, but rather magnetized ele elements are applied to this.
  • the magnetized elements may, for example, be permanent magnets.
  • a pole wheel with optical recognition elements is conceivable. That is, the pole wheel has a plurality of optical detection elements whose rotation is detected by the pulse generator and processed in the evaluation unit connected behind it and thus the speed is output. These optical recognition elements may for example have a color coding or have a reflective surface.
  • the pulse generator can be designed as a transmitter and receiver. It is also conceivable that the receiver is formed on the pole wheel.
  • the flywheel is arranged in a first variant on or on a rotary part, here the support ring.
  • the support ring is designed as a pole wheel.
  • the flywheel is integrated directly into the support ring and is not an additional part. This can be produced for example by means of milling.
  • the support ring with its webs forms a labyrinth seal with the other webs of the housing part, wherein a web of the support ring is designed as a pole.
  • the webs and the further webs are preferably aligned perpendicular to the axis of rotation AR of the wheelset shaft. This simplifies the assembly of the device.
  • one of the webs of the support ring is designed as a pole wheel, which is arranged facing away from the rolling bearing.
  • the sensor device is remote from the rolling bearing and thus arranged largely protected against contamination or damage.
  • a web of the support ring is designed as a pole wheel, which is arranged between two further webs of the support ring.
  • the sensor device is optimally protected both against influences from the sides of the rolling bearing as well as from the surroundings.
  • different angular positions of the pulse generator and the non-contact opposite pole wheel are conceivable.
  • the pulse generator is directed perpendicular to the pole wheel, in particular on the holes, magnets or detection elements.
  • the pulse generator and the pole wheel, starting from the axis of rotation are aligned axially relative to one another. That is, the pulse wheel connects to the flywheel axially without contact, wherein the pulse generator is arranged parallel to the axis of rotation.
  • the pulser and the pole wheel are radially aligned with each other, starting from the axis of rotation.
  • the pulse generator is arranged radially outside of the pole wheel and, for example, the holes, magnets or detection elements of the pole wheel on the outer circumference of a rotary member, such as axle cap, support ring or web of a seal, are arranged.
  • the pulse generator is arranged obliquely to the axis of rotation of the rotating parts.
  • the holes, magnets or detection elements are also arranged on the flywheel in an inclined position, preferably at an angle of 30 ° to 60 °, in particular 45 °, to the axis of rotation, so that the pulse generator is aligned perpendicular to these.
  • Rotational parts are generally understood to mean all rotatively movable parts, such as wheelset shaft, bearing inner ring of the rolling bearing, axle cap and support ring.
  • fixed parts are understood, for example, bearing outer ring of the bearing, housing parts and fixed cover that perform no rotational movement.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention with diagonal scanning of a rotor arranged on an axle cap
  • FIG. 2 shows an embodiment of a device according to the invention with axial scanning of a rotor arranged on an axle cap
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention with axial scanning of a rotor arranged on an axle cap
  • FIG. 4 shows an embodiment of a device according to the invention with radial scanning of a rotor arranged on an axle cap
  • Figure 5 shows an embodiment of an inventive device with axial
  • Figure 6 shows an embodiment of a device according to the invention with radial
  • Figure 7 shows an embodiment of an inventive device with axial
  • Figure 8 shows an embodiment of a device according to the invention with radial
  • a non-inventive device 1 for detecting the rotational speed of a Radsatzwelle 2 is shown for rail vehicles.
  • the device 1 is arranged at one end of the wheelset shaft 2, which has an axis of rotation A R , and comprises a sensor device 3, a plurality of stationary parts 4, a plurality of rotary parts 5 and a roller bearing 6 which couples the stationary parts 4 with the rotary parts 5.
  • the roller bearing 6 has a split bearing inner ring 7, a bearing outer ring 8 and a plurality of rolling elements 9 arranged between them in two rows, which are designed here as cylindrical rollers, on.
  • the bearing inner ring 7 has on the outer circumference raceways 10, in which roll the rolling elements 9, and is pressed onto the axle 2. However, it is also possible that the rolling elements roll directly on the wheelset shaft.
  • the bearing outer ring 8 also has two raceways 10 at its inner circumference, in which the rolling elements 9 roll.
  • a seal 11 is arranged axially next to the roller bearing 6 on both sides.
  • an axle cap 12 is provided at the end of the axle 2.
  • the sensor device 3 has a pole wheel 13 and a pulse generator 14, wherein the pole wheel 13, which is formed here as a perforated disc with holes 15, is pressed onto the axle cap 12.
  • the bearing outer ring 8 is fixedly connected to a housing part 16.
  • the bearing outer ring can also be formed directly as a housing part.
  • a cover 17 is fastened by means of screws 18, which surrounds the rotating end of the axle 2 and thus also the axle cap 12 and the pole wheel 13 applied thereon.
  • the cover 17 has a through hole 19 into which the pulse generator 14 is inserted.
  • the pulse generator 14 and its bore 19 are arranged in the cover 17 such that the pulse generator 14 is aligned perpendicular to the holes 15 of the pole wheel 13.
  • the pulse generator 14 and the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged at an angle ⁇ of 45 ° to the axis of rotation A R. Furthermore, the pole wheel 13 and the pulse generator 14 are arranged contactless to each other.
  • the pulse generator 14 forwards via a data line 20 the detected values to an evaluation unit, not shown, which further processes these values and outputs the speed of the wheelset shaft 2.
  • FIGS. 2, 3 and 4 show further embodiments of the device 1 which are not according to the invention.
  • the embodiment in FIG. 2 differs from FIG. 1 in that the pole wheel 13 has an L-shape in cross-section, wherein a part the L-shape surrounds the outer circumference of the axle cap 12 and the other part of the L-shape encloses the end face of the axle cap 12.
  • the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the end face of the axle cap 12.
  • the pulse generator 14, starting from the axis of rotation A R axially aligned. That is, this is an axial, non-contact scanning of the pole wheel 13th
  • the pole wheel 13 is fastened only on the outer circumference of the axle cap 12.
  • the other part of the L-shape of the pole wheel 13 extends radially outward.
  • the holes 15 are arranged.
  • the pulse generator 13 is thus offset radially outwardly compared to FIG.
  • it is furthermore an axial, non-contact scanning of the pole wheel 13.
  • the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the outer circumference of the axle cap 12. Furthermore, the pulse generator 14 is arranged perpendicular to the outer circumference of the axle cap 12 at the level of the holes 15 in the lid 17.
  • this embodiment is a radial, non-contact sensing of the pole wheel 13.
  • FIGS. 5 and 6 each show an embodiment of a device 1 according to the invention for detecting the rotational speed of a wheelset shaft 2 for rail vehicles.
  • the same reference numerals as in Figures 1 to 4 denote the same elements.
  • the structure differs from the embodiment of FIG. 1 in that the pole wheel 13 is arranged on a support ring 21 instead of on the axle cap 12.
  • the support ring 21 has three webs 22a, 22b, 22c, is mounted on the axle 2 and supports the bearing inner ring 7 from.
  • the housing part 16 has two further webs 16a, 16b, wherein the webs 22a, 22b, 22c and the other webs 16a, 16b are arranged interlocking and form a labyrinth seal 1 1 with a meander-shaped labyrinth gap 1 1 a.
  • the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the end face of the support ring 21 facing away from the bearing inner ring 7.
  • the pulse generator 14 is aligned at the height of the holes 15 of the pole wheel 13 in the axial direction and in a housing part, which is not shown here, fixed Untitled.
  • the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the outer circumference of the support ring 21.
  • the vertically aligned pulse generator 13 is arranged in a corresponding bore 19 of the housing part 16.
  • FIGS. 7 and 8 differ from FIGS. 5, 6 in that the support ring 21 is a web 22a, 22b of the labyrinth seal 11 designed as a pole wheel 13. That is, pole wheel 13 is integrated directly into the support ring 21.
  • Fig. 7 is an axial, non-contact scanning of the integrated into the web 22 a pole wheel 13.
  • the web 22 a is located protected on the rolling bearing 6 opposite side of the support ring 21st
  • the pulse generator 14 is arranged in a housing part, not shown, and aligned in the axial direction.
  • the pulse generator 14 in the housing part 16 which is connected to the bearing outer ring 8, fixed and aligned in the radial direction.
  • the sensor device 3 is optimally protected both against influences from the sides of the rolling bearing 6 as well as from the environment.

Landscapes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)

Abstract

The invention relates to a device (1) for detecting the rotational speed of a wheel set shaft (2) for rail vehicles, comprising a sensor device (3), fixed parts (4), rotating parts (5) and a rolling bearing (6), wherein the rolling bearing (6) comprises a bearing inner ring (7), which is connected in a rotationally fixed manner to a rotating part (5, 2, 12, 21), a bearing outer ring (8), which is connected in a rotationally fixed manner to a fixed part (4, 16, 17), and a plurality of interposed rolling bodies (9). According to the invention, the sensor device (3) has a pole wheel (13) and a pulse generator (14), wherein the pulse generator (14) is arranged on a fixed part (4, 16, 17) and the pole wheel (13) is arranged contactlessly opposite the pulse generator (14) and is directly connected to a rotating part (5, 2, 12, 21) in a rotationally fixed manner.

Description

Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle für Schienenfahrzeuge  Device for detecting the rotational speed of a wheel set shaft for rail vehicles
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle für Schienenfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . The invention relates to a device for detecting the rotational speed of a wheelset for rail vehicles according to the preamble of claim 1.
In der DE 41 37 546 C2 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit bei Schienenfahrzeugen offenbart, wobei auf einer Fahrzeugachse ein Gebersystem angeordnet ist, und wobei das Gebersystem an einen eine nachgebildete Fahrzeuggeschwindigkeit errechnenden Mikroprozessor angeschlossen ist. Das Gebersystem, bestehend aus einem Polrad und einem Impulsgeber, ist dabei stirnseitig an einem Rad einer Radachse angeordnet. DE 41 37 546 C2 discloses a method and a device for determining the actual travel speed in rail vehicles, wherein a donor system is arranged on a vehicle axle, and wherein the donor system is connected to a microprocessor which calculates a simulated vehicle speed. The encoder system, consisting of a pole wheel and a pulse generator, is arranged on the front side on a wheel of a wheel axle.
Weitere Druckschriften in denen ein Sensor, der aus einem Polrad und einem Impulsgeber besteht, offenbart ist, sind beispielsweise DE 10 2005 001 404 A1 und Further documents in which a sensor, which consists of a pole wheel and a pulse generator, disclosed, for example, DE 10 2005 001 404 A1 and
DE 42 42 392 A1. In der EP 1 529 709 B2 ist des Weiteren der Aufbau eines Radsatzes für Schienenfahrzeuge beschrieben. DE 42 42 392 A1. In addition, EP 1 529 709 B2 describes the construction of a wheel set for rail vehicles.
Die DE 41 38 867 A1 beschreibt eine Schienenfahrzeug-Achsanordnung mit integrier- tem Detektor für die Erfassung der Drehzahl, der im Bereich einer Labyrinthdichtung angeordnet ist. DE 41 38 867 A1 describes a rail vehicle axle arrangement with an integrated detector for detecting the rotational speed, which is arranged in the region of a labyrinth seal.
Die EP 2 186 705 A1 offenbart ein instrumentiertes Wälzlager für Schienenfahrzeuge und ein entsprechendes Montageverfahren. EP 2 186 705 A1 discloses an instrumented roller bearing for rail vehicles and a corresponding assembly method.
Die DE 697 32 183 T3 beschreibt ein Lager mit einem Sensormodul. Die US 2003/0231014 A1 offenbart eine Messanordnung für die Laufparameter eines Bahnlagers. DE 697 32 183 T3 describes a bearing with a sensor module. US 2003/0231014 A1 discloses a measuring arrangement for the running parameters of a railroad warehouse.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle für Schienenfahrzeuge zu entwickeln, die zusätzlich im Vergleich zum Stand der Technik den Platzbedarf reduziert und Gewicht einspart. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird die im Anspruch 1 angegebene Vorrichtung vorgeschlagen. Optionale vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich ganz oder teilweise aus den abhängigen Ansprüchen. Object of the present invention is to develop a cost-effective device for detecting the speed of a wheelset for rail vehicles, which also reduces the space requirement and saves weight compared to the prior art. To achieve the object of the invention, the device specified in claim 1 is proposed. Optional advantageous embodiments of the invention arise wholly or partly from the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle für Schienenfahrzeuge umfasst eine Sensorvorrichtung, feststehende Teile, Rotationsteile zur Rotation um eine Rotationsachse der Radsatzwelle, sowie ein Wälzlager, wobei das Wälzlager einen Lagerinnenring, einen Lageraußenring sowie eine Vielzahl da- zwischen angeordneter Wälzkörper aufweist. Der Lagerinnenring ist mit einem Rotationsteil und der Lageraußenring mit einem feststehenden Teil drehfest verbunden. Des Weiteren weist die Sensorvorrichtung ein Polrad und einen Impulsgeber auf, wobei der Impulsgeber an einem feststehenden Teil angeordnet ist. Das Polrad ist berührungslos gegenüberliegend vom Impulsgeber unmittelbar mit einem Rotationsteil dreh- fest verbunden. Unter unmittelbar wird jegliche Verbindung des Polrads mit einem Rotationsteil verstanden, bei der keine Hilfsmittel in Form von Maschinenelementen verwendet werden. Weiterhin ist ein Stützring vorhanden, welcher den Lagerinnenring des Wälzlagers abstützt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Stützring zusammen mit einem feststehenden Teil in Form eines Ge- häuseteils eine Labyrinthdichtung ausbildet, wobei der Stützring eine Mehrzahl an Stegen aufweist, wobei das Gehäuseteil weitere Stege aufweist, wobei die Stege und die weiteren Stege unter Ausbildung eines mäanderförmigen Labyrinthspalts ineinandergreifend ausgebildet sind, und wobei entweder das Polrad auf dem Stützring angeordnet ist oder einer der Stege als Polrad ausgebildet ist Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, dass separate Dichtungsbauteile entfallen und auch das Polrad als zusätzliches Bauteil entfallen kann. Dies spart Her- stellungs- und Montagekosten sowie Gewicht und Platz ein. The device according to the invention for detecting the rotational speed of a wheelset for rail vehicles comprises a sensor device, fixed parts, rotating parts for rotation about a rotation axis of the axle, and a roller bearing, wherein the roller bearing has a bearing inner ring, a bearing outer ring and a plurality of arranged therebetween rolling elements. The bearing inner ring is rotatably connected to a rotating part and the bearing outer ring with a fixed part. Furthermore, the sensor device has a pole wheel and a pulse generator, wherein the pulse generator is arranged on a fixed part. The flywheel is non-contact directly opposite the pulser with a rotating part fixedly connected. Immediately is understood to be any connection of the pole wheel with a rotary part, in which no aids in the form of machine elements are used. Furthermore, a support ring is present, which supports the bearing inner ring of the rolling bearing. The device according to the invention is characterized in that the support ring together with a fixed part in the form of a housing part forms a labyrinth seal, wherein the support ring has a plurality of webs, wherein the housing part has further webs, wherein the webs and the other webs below Formation of a meandering labyrinth gap are formed interlocking, and wherein either the pole is disposed on the support ring or one of the webs is designed as a flywheel The inventive device has the advantage that separate sealing components omitted and also the pole can be omitted as an additional component. This saves manufacturing and assembly costs as well as weight and space.
Ein mäanderförmiger Labyrinthspalt ist im Sinne der Erfindung ein schlängelnd verlau- fender Spalt, in dessen Verlauf mindestens zweimal, insbesondere aber mindestens dreimal, eine 180°-Wendung vollzogen wird. Zwischenschichten, die zum Beispiel bei stoffschlüssigen Verbindungen entstehen, werden nicht als Maschinenelemente angesehen. Es sind somit insbesondere stoffschlüssige oder auch kraftschlüssige Verbindungen denkbar. A meander-shaped labyrinth gap in the sense of the invention is a meandering gap, in the course of which a 180 ° turn is made at least twice, but in particular at least three times. Intermediate layers, which arise, for example, in cohesive connections, are not considered as machine elements. Thus, in particular cohesive or non-positive connections are conceivable.
Beispielsweise kann das Polrad auf dem Rotationsteil aufgepresst oder aufgeklebt sein. Beide Varianten sind möglich und stellen eine direkte und unmittelbare Verbindung zwischen Polrad und Rotationsteil dar. For example, the pole wheel can be pressed or glued on the rotary part. Both variants are possible and represent a direct and immediate connection between the rotor and rotating part.
Der Impulsgeber ist bevorzugt an dem Gehäuseteil befestigt. Aber auch andere feststehende Teile eigenen sich zur Befestigung des Impulsgebers. The pulse generator is preferably attached to the housing part. But other fixed parts are also suitable for mounting the pulse generator.
Das Polrad kann unterschiedlich ausgeführt werden. Beispielsweise ist das Polrad als Lochscheibe mit Löchern ausgebildet, wobei die Löcher eine beliebige Form, insbesondere eine Kreisform oder eine eckige Form, aufweisen können. Die Löcher sind dabei mit gleichem Abstand zueinander in Umfangsrichtung hintereinander angeord- net. Dabei kann die Lochscheibe beispielsweise aus ferromagnetischem Material bestehen, so dass sich der Raum zwischen Lochscheibe und Impulsgeber durch die Löcher der Lochscheibe hinsichtlich der magnetischen Eigenschaften verändert. The pole wheel can be designed differently. For example, the pole wheel is designed as a perforated disc with holes, wherein the holes may have any shape, in particular a circular or an angular shape. The holes are arranged at the same distance one behind the other in the circumferential direction. In this case, the orifice plate may for example consist of ferromagnetic material, so that the space between perforated disc and pulse generator changed by the holes of the perforated disc with respect to the magnetic properties.
Es können auch anstatt der Löcher andere Maßverkörperungen auf dem Polrad aus- gebildet sein, wie zum Beispiel Rücksprünge oder Aussparungen beliebiger Formen mit offenen oder geschlossenen Konturen. Die Veränderung der magnetischen Eigenschaften ist abhängig von der Drehzahl der Radsatzwelle und bildet sich pulsförmig aus. Diese pulsförmigen Änderungen werden vom Impulsgeber erfasst und mittels einer Datenleitung an eine Auswerteeinheit weitergeleitet. Die Auswerteeinheit verarbei- tet die pulsförmigen Änderungen und gibt die Drehzahl der Radsatzwelle aus. Es handelt sich dabei somit um ein induktives Abtasten des Impulsgebers. Instead of the holes, other dimensional standards may also be formed on the pole wheel, such as recesses or recesses of any shapes with open or closed contours. The change in the magnetic properties depends on the speed of the wheelset shaft and forms a pulse shape. These pulse-shaped changes are detected by the pulse generator and forwarded by means of a data line to an evaluation unit. The evaluation unit processes the pulse-shaped changes and outputs the speed of the wheelset shaft. It is thus an inductive scanning of the pulse generator.
Des Weiteren kann das Polrad auch magnetisierte Elemente aufweisen. Das heißt, auf dem Polrad ist eine Vielzahl an magnetisierten Elementen angeordnet, die ebenfalls die magnetischen Eigenschaften des Raumes zwischen magnetisierten Elementen des Polrads und Impulsgeber verändern. Das bedeutet wiederum, dass das Polrad selbst nicht aus ferromagnetischem Material besteht, sondern magnetisierte Ele- mente auf dieses aufgebracht sind. Die magnetisierten Elemente können beispielsweise Permanentmagnete sein. Furthermore, the pole wheel can also have magnetized elements. That is, on the pole wheel, a plurality of magnetized elements are arranged, which also change the magnetic properties of the space between magnetized elements of the flywheel and pulse generator. This in turn means that the flywheel itself is not made of ferromagnetic material, but rather magnetized ele elements are applied to this. The magnetized elements may, for example, be permanent magnets.
Als weitere Ausführungsform ist auch ein Polrad mit optischen Erkennungselementen denkbar. Das heißt, das Polrad weist mehrere optische Erkennungselemente auf, deren Drehung von dem Impulsgeber erfasst und in der dahinter geschalteten Auswerteeinheit verarbeitet wird und somit die Drehzahl ausgegeben wird. Diese optischen Erkennungselemente können beispielsweise eine Farbkodierung besitzen oder eine reflektierende Oberfläche aufweisen. Der Impulsgeber kann dabei als Sender und Empfänger ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass der Empfänger an dem Polrad ausgebildet ist. As a further embodiment, a pole wheel with optical recognition elements is conceivable. That is, the pole wheel has a plurality of optical detection elements whose rotation is detected by the pulse generator and processed in the evaluation unit connected behind it and thus the speed is output. These optical recognition elements may for example have a color coding or have a reflective surface. The pulse generator can be designed as a transmitter and receiver. It is also conceivable that the receiver is formed on the pole wheel.
Ferner gibt es verschiedeneAusführungsvarianten des Polrads. Das Polrad ist bei einer ersten Variante auf oder an einem Rotationsteil, hier dem Stützring, angeordnet. Bei einer zweiten Variante ist der Stützring als Polrad ausgebildet. Das bedeutet, dass das Polrad direkt in dem Stützring integriert ist und kein Zusatzteil darstellt. Dies kann beispielsweise mittels Fräsen hergestellt werden. Dabei bildet der Stützring mit seinen Stegen eine Labyrinthdichtung mit den weiteren Stegen des Gehäuseteils aus, wobei ein Steg des Stützrings als Polrad ausgebildet ist. Die Stege und die weiteren Stege sind dabei bevorzugt senkrecht zur Rotationsachse AR der Radsatzwelle ausgerichtet. Die vereinfacht die Montage der Vorrichtung. Further, there are various embodiments of the pole wheel. The flywheel is arranged in a first variant on or on a rotary part, here the support ring. In a second variant, the support ring is designed as a pole wheel. This means that the flywheel is integrated directly into the support ring and is not an additional part. This can be produced for example by means of milling. In this case, the support ring with its webs forms a labyrinth seal with the other webs of the housing part, wherein a web of the support ring is designed as a pole. The webs and the further webs are preferably aligned perpendicular to the axis of rotation AR of the wheelset shaft. This simplifies the assembly of the device.
Besonders bevorzugt ist es, wenn einer der Stege des Stützrings als Polrad ausgebildet ist, der dem Wälzlager abgewandt angeordnet ist. Dadurch ist die Sensorvorrich- tung vom Wälzlager abgewandt und damit vor Verschmutzung oder Beschädigung weitgehend geschützt angeordnet. It is particularly preferred if one of the webs of the support ring is designed as a pole wheel, which is arranged facing away from the rolling bearing. As a result, the sensor device is remote from the rolling bearing and thus arranged largely protected against contamination or damage.
Insbesondere ist ein Steg des Stützrings als Polrad ausgebildet, der sich zwischen zwei weiteren Stegen des Stützrings angeordnet befindet. Damit ist die Sensorvorrichtung sowohl vor Einflüssen von Seiten des Wälzlagers als auch von Seiten der Umge- bung optimal geschützt. Des Weiteren sind auch verschiedene Winkellagen des Impulsgebers und des berührungslos gegenüberliegenden Polrads denkbar. Der Impulsgeber ist dabei senkrecht auf das Polrad, insbesondere auf dessen Löcher, Magnete oder Erkennungselemente, gerichtet. Beispielsweise sind der Impulsgeber und das Polrad, ausgehend von der Rotationsachse, axial zueinander ausgerichtet. Das heißt, an das Polrad schließt axial berührungslos der Impulsgeber an, wobei der Impulsgeber parallel zur Rotationsachse angeordnet ist. In particular, a web of the support ring is designed as a pole wheel, which is arranged between two further webs of the support ring. Thus, the sensor device is optimally protected both against influences from the sides of the rolling bearing as well as from the surroundings. Furthermore, different angular positions of the pulse generator and the non-contact opposite pole wheel are conceivable. The pulse generator is directed perpendicular to the pole wheel, in particular on the holes, magnets or detection elements. For example, the pulse generator and the pole wheel, starting from the axis of rotation, are aligned axially relative to one another. That is, the pulse wheel connects to the flywheel axially without contact, wherein the pulse generator is arranged parallel to the axis of rotation.
Bei einem weiteren Beispiel sind der Impulsgeber und das Polrad, ausgehend von der Rotationsachse, radial zueinander ausgerichtet. Das bedeutet, dass der Impulsgeber radial außerhalb des Polrads angeordnet ist und beispielsweise die Löcher, Magnete oder Erkennungselemente des Polrads am Außenumfang eines Rotationsteils, wie zum Beispiel Achskappe, Stützring oder Steg einer Dichtung, angeordnet sind. In another example, the pulser and the pole wheel are radially aligned with each other, starting from the axis of rotation. This means that the pulse generator is arranged radially outside of the pole wheel and, for example, the holes, magnets or detection elements of the pole wheel on the outer circumference of a rotary member, such as axle cap, support ring or web of a seal, are arranged.
Des Weiteren ist es möglich, dass der Impulsgeber schräg zur Rotationsachse der Rotationsteile angeordnet ist. Vorzugsweise ist zwischen Rotationsachse und Impuls- geber ein Winkel zwischen 30° und 60°, insbesondere 45°, vorhanden. Die Löcher, Magnete oder Erkennungselemente sind dabei ebenfalls auf dem Polrad in Schrägstellung, vorzugsweise in einem Winkel von 30° bis 60°, insbesondere 45°, zur Rotationsachse angeordnet, so dass der Impulsgeber senkrecht zu diesen ausgerichtet ist. Furthermore, it is possible that the pulse generator is arranged obliquely to the axis of rotation of the rotating parts. Preferably, an angle between the rotational axis and the pulse encoder between 30 ° and 60 °, in particular 45 °, is present. The holes, magnets or detection elements are also arranged on the flywheel in an inclined position, preferably at an angle of 30 ° to 60 °, in particular 45 °, to the axis of rotation, so that the pulse generator is aligned perpendicular to these.
Unter Rotationsteilen werden allgemein alle rotativ beweglichen Teile, wie zum Beispiel Radsatzwelle, Lagerinnenring des Wälzlagers, Achskappe und Stützring, verstanden. Unter feststehenden Teile werden beispielsweise Lageraußenring des Wälzlagers, Gehäuseteile sowie feststehende Deckel verstanden, die keine rotative Bewegung durchführen. Rotational parts are generally understood to mean all rotatively movable parts, such as wheelset shaft, bearing inner ring of the rolling bearing, axle cap and support ring. By fixed parts are understood, for example, bearing outer ring of the bearing, housing parts and fixed cover that perform no rotational movement.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Merkmalskombinationen und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung sowie aus den Zeichnungen. Diese zeigen in: Further details, features, combinations of features and effects on the basis of the invention will become apparent from the following description of preferred, exemplary embodiments of the invention and from the drawings. These show in:
Figur 1 eine Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung mit diagonaler Abtastung eines auf einer Achskappe angeordneten Polrads, Figur 2 eine Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung mit axialer Abtastung eines auf einer Achskappe angeordneten Polrads, FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention with diagonal scanning of a rotor arranged on an axle cap, FIG. 2 shows an embodiment of a device according to the invention with axial scanning of a rotor arranged on an axle cap,
Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung mit axialer Abtastung eines auf einer Achskappe angeordneten Polrads, FIG. 3 shows a further embodiment of a device according to the invention with axial scanning of a rotor arranged on an axle cap,
Figur 4 eine Ausführungsform einer nicht erfindungsgemäßen Vorrichtung mit radialer Abtastung eines auf einer Achskappe angeordneten Polrads, FIG. 4 shows an embodiment of a device according to the invention with radial scanning of a rotor arranged on an axle cap,
Figur 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit axialer Figure 5 shows an embodiment of an inventive device with axial
Abtastung eines auf einem Stützring angeordneten Polrads,  Scanning a rotor arranged on a support ring,
Figur 6 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit radialer Figure 6 shows an embodiment of a device according to the invention with radial
Abtastung eines auf einem Stützring angeordneten Polrads,  Scanning a rotor arranged on a support ring,
Figur 7 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit axialer Figure 7 shows an embodiment of an inventive device with axial
Abtastung eines im Stützring integrierten Polrads,  Scanning a flywheel integrated in the support ring,
Figur 8 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit radialer Figure 8 shows an embodiment of a device according to the invention with radial
Abtastung eines im Stützring integrierten Polrads.  Sampling of a rotor integrated in the support ring.
In der Fig. 1 ist eine nicht erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle 2 für Schienenfahrzeuge dargestellt. Die Vorrichtung 1 ist an einem Ende der Radsatzwelle 2, die eine Rotationsachse AR aufweist, angeordnet und umfasst eine Sensorvorrichtung 3, mehrere feststehende Teile 4, mehrere Rotationsteile 5 sowie ein Wälzlager 6, das die feststehenden Teile 4 mit den Rotationsteilen 5 koppelt. Das Wälzlager 6 weist einen geteilten Lagerinnenring 7, einen Lageraußenring 8 sowie eine Vielzahl dazwischen in zwei Reihen angeordnete Wälzkörper 9, die hier als Zylinderrollen ausgebildet sind, auf. Der Lagerinnenring 7 weist am Außenumfang Laufbahnen 10 auf, in denen die Wälzkörper 9 abrollen, und ist auf der Radsatzwelle 2 aufgepresst. Es ist allerdings auch möglich, dass die Wälzkörper direkt auf der Radsatzwelle abrollen. Der Lageraußenring 8 weist an seinem Innenum- fang ebenfalls zwei Laufbahnen 10 auf, in denen die Wälzkörper 9 abrollen. In Fig. 1, a non-inventive device 1 for detecting the rotational speed of a Radsatzwelle 2 is shown for rail vehicles. The device 1 is arranged at one end of the wheelset shaft 2, which has an axis of rotation A R , and comprises a sensor device 3, a plurality of stationary parts 4, a plurality of rotary parts 5 and a roller bearing 6 which couples the stationary parts 4 with the rotary parts 5. The roller bearing 6 has a split bearing inner ring 7, a bearing outer ring 8 and a plurality of rolling elements 9 arranged between them in two rows, which are designed here as cylindrical rollers, on. The bearing inner ring 7 has on the outer circumference raceways 10, in which roll the rolling elements 9, and is pressed onto the axle 2. However, it is also possible that the rolling elements roll directly on the wheelset shaft. The bearing outer ring 8 also has two raceways 10 at its inner circumference, in which the rolling elements 9 roll.
Ausgehend von der Rotationsachse AR ist axial neben dem Wälzlager 6 beidseitig jeweils eine Dichtung 11 angeordnet. Axial außerhalb des abgedichteten Wälzlagers 6 ist an dem Ende der Radsatzwelle 2 eine Achskappe 12 vorgesehen. Auf dieser Achskappe 12 ist ein Teil der Sensorvorrichtung 3 befestigt. Die Sensorvorrichtung 3 weist ein Polrad 13 sowie einen Impulsgeber 14 auf, wobei das Polrad 13, das hier als Lochscheibe mit Löchern 15 ausgebildet ist, auf der Achskappe 12 aufgepresst ist. Starting from the axis of rotation A R , a seal 11 is arranged axially next to the roller bearing 6 on both sides. Axially outside the sealed rolling bearing 6, an axle cap 12 is provided at the end of the axle 2. On this axle cap 12, a part of the sensor device 3 is attached. The sensor device 3 has a pole wheel 13 and a pulse generator 14, wherein the pole wheel 13, which is formed here as a perforated disc with holes 15, is pressed onto the axle cap 12.
Der Lageraußenring 8 ist mit einem Gehäuseteil 16 fest verbunden. Der Lageraußen- ring kann allerdings auch direkt als Gehäuseteil ausgebildet sein. An der Stirnseite des Gehäuseteils 16 ist ein Deckel 17 mittels Schrauben 18 befestigt, der das rotierende Ende der Radsatzwelle 2 und somit auch die Achskappe 12 und das darauf aufgebrachte Polrad 13 umschließt. Der Deckel 17 weist eine durchgehende Bohrung 19 auf, in die der Impulsgeber 14 eingeschoben ist. Der Impulsgeber 14 sowie dessen Bohrung 19 sind in dem Deckel 17 derart angeordnet, dass der Impulsgeber 14 senkrecht zu den Löchern 15 des Polrads 13 ausgerichtet ist. Der Impulsgeber 14 sowie die Löcher 15 des Polrads 13 sind in einem Winkel α von 45° zur Rotationsachse AR angeordnet. Des Weiteren sind das Polrad 13 und der Impulsgeber 14 zueinander berührungslos angeordnet. The bearing outer ring 8 is fixedly connected to a housing part 16. However, the bearing outer ring can also be formed directly as a housing part. On the front side of the housing part 16, a cover 17 is fastened by means of screws 18, which surrounds the rotating end of the axle 2 and thus also the axle cap 12 and the pole wheel 13 applied thereon. The cover 17 has a through hole 19 into which the pulse generator 14 is inserted. The pulse generator 14 and its bore 19 are arranged in the cover 17 such that the pulse generator 14 is aligned perpendicular to the holes 15 of the pole wheel 13. The pulse generator 14 and the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged at an angle α of 45 ° to the axis of rotation A R. Furthermore, the pole wheel 13 and the pulse generator 14 are arranged contactless to each other.
Der Impulsgeber 14 leitet über eine Datenleitung 20 die erfassten Werte an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit weiter, die diese Werte weiterverarbeitet und die Drehzahl der Radsatzwelle 2 ausgibt. The pulse generator 14 forwards via a data line 20 the detected values to an evaluation unit, not shown, which further processes these values and outputs the speed of the wheelset shaft 2.
In den Fig. 2, 3 und 4 sind weitere nicht erfindungsgemäße Ausführungsformen der Vorrichtung 1 dargestellt. Die Ausführungsform in Fig. 2 unterscheidet sich hierbei von Fig. 1 darin, dass das Polrad 13 im Querschnitt eine L-Form aufweist, wobei ein Teil der L-Form den Außenumfang der Achskappe 12 und der andere Teil der L-Form die Stirnseite der Achskappe 12 umschließt. Die Löcher 15 des Polrads 13 sind dabei an der Stirnseite der Achskappe 12 angeordnet. Somit ist auch der Impulsgeber 14, ausgehend von der Rotationsachse AR, axial ausgerichtet. Das heißt, es handelt sich hierbei um eine axiale, berührungslose Abtastung des Polrads 13. FIGS. 2, 3 and 4 show further embodiments of the device 1 which are not according to the invention. The embodiment in FIG. 2 differs from FIG. 1 in that the pole wheel 13 has an L-shape in cross-section, wherein a part the L-shape surrounds the outer circumference of the axle cap 12 and the other part of the L-shape encloses the end face of the axle cap 12. The holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the end face of the axle cap 12. Thus, the pulse generator 14, starting from the axis of rotation A R , axially aligned. That is, this is an axial, non-contact scanning of the pole wheel 13th
In der Fig. 3 ist im Vergleich zu Fig. 2 das Polrad 13 nur an dem Außenumfang der Achskappe 12 befestigt. Der andere Teil der L-Form des Polrads 13 erstreckt sich radial nach außen. In dem abstehenden Teil der L-Form des Polrads 13 sind die Löcher 15 angeordnet. Der Impulsgeber 13 ist somit im Vergleich zu Fig. 2 radial nach außen versetzt. Es handelt sich somit weiterhin wie in Fig. 2 um eine axiale, berührungslose Abtastung des Polrads 13. In FIG. 3, in comparison to FIG. 2, the pole wheel 13 is fastened only on the outer circumference of the axle cap 12. The other part of the L-shape of the pole wheel 13 extends radially outward. In the protruding part of the L-shape of the pole wheel 13, the holes 15 are arranged. The pulse generator 13 is thus offset radially outwardly compared to FIG. Thus, as in FIG. 2, it is furthermore an axial, non-contact scanning of the pole wheel 13.
In der Fig. 4 sind im Vergleich zu Fig. 2 die Löcher 15 des Polrads 13 an dem Außen- umfang der Achskappe 12 angeordnet. Des Weiteren ist der Impulsgeber 14 senkrecht zum Außenumfang der Achskappe 12 auf Höhe der Löcher 15 in dem Deckel 17 angeordnet. Somit handelt es sich bei dieser Ausführungsform um eine radiale, berührungslose Abtastung des Polrads 13. In FIG. 4, in comparison to FIG. 2, the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the outer circumference of the axle cap 12. Furthermore, the pulse generator 14 is arranged perpendicular to the outer circumference of the axle cap 12 at the level of the holes 15 in the lid 17. Thus, this embodiment is a radial, non-contact sensing of the pole wheel 13.
In der Fig. 5 und Fig. 6 ist jeweils eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle 2 für Schienenfahrzeuge dargestellt. Gleiche Bezugszeichen wie in den Figuren 1 bis 4 kennzeichnen gleiche Elemente. Der Aufbau unterscheidet sich zu der Ausführungsform aus Fig. 1 darin, dass das Polrad 13 statt auf der Achskappe 12 auf einem Stützring 21 angeordnet ist. Der Stützring 21 weist drei Stege 22a, 22b, 22c auf, ist auf der Radsatzwelle 2 aufgebracht und stützt den Lagerinnenring 7 ab. Das Gehäuseteil 16 weist zwei weitere Stege 16a, 16b auf, wobei die Stege 22a, 22b, 22c und die weiteren Stege 16a, 16b ineinandergreifend angeordnet sind und eine Labyrinthdichtung 1 1 mit einem mäan- derförmigen Labyrinthspalt 1 1 a ausbilden. In der Fig. 5 sind die Löcher 15 des Pol- rads 13 an der zum Lagerinnenring 7 abgewandten Stirnseite des Stützrings 21 angeordnet. Der Impulsgeber 14 ist dabei auf Höhe der Löcher 15 des Polrads 13 in axialer Richtung ausgerichtet und in einem Gehäuseteil, das hier nicht dargestellt ist, befes- tigt. In der Fig. 6 hingegen sind die Löcher 15 des Polrads 13 am Außenumfang des Stützrings 21 angeordnet. Der dazu senkrecht ausgerichtete Impulsgeber 13 ist in einer entsprechenden Bohrung 19 des Gehäuseteils 16 angeordnet. FIGS. 5 and 6 each show an embodiment of a device 1 according to the invention for detecting the rotational speed of a wheelset shaft 2 for rail vehicles. The same reference numerals as in Figures 1 to 4 denote the same elements. The structure differs from the embodiment of FIG. 1 in that the pole wheel 13 is arranged on a support ring 21 instead of on the axle cap 12. The support ring 21 has three webs 22a, 22b, 22c, is mounted on the axle 2 and supports the bearing inner ring 7 from. The housing part 16 has two further webs 16a, 16b, wherein the webs 22a, 22b, 22c and the other webs 16a, 16b are arranged interlocking and form a labyrinth seal 1 1 with a meander-shaped labyrinth gap 1 1 a. In FIG. 5, the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the end face of the support ring 21 facing away from the bearing inner ring 7. The pulse generator 14 is aligned at the height of the holes 15 of the pole wheel 13 in the axial direction and in a housing part, which is not shown here, fixed Untitled. In contrast, in FIG. 6, the holes 15 of the pole wheel 13 are arranged on the outer circumference of the support ring 21. The vertically aligned pulse generator 13 is arranged in a corresponding bore 19 of the housing part 16.
Die Fig. 7 und Fig. 8 unterscheiden sich zu den Fig. 5, 6 darin, dass der Stützring 21 ein Steg 22a, 22b der Labyrinthdichtung 11 als Polrad 13 ausgebildet ist. Das heißt, dass Polrad 13 ist direkt in den Stützring 21 integriert. In Fig. 7 handelt es sich um eine axiale, berührungslose Abtastung des in den Steg 22a integrierten Polrads 13. Der Steg 22a befindet sich geschützt angeordnet auf der dem Wälzlager 6 abgewandten Seite des Stützrings 21 . Hierfür ist der Impulsgeber 14 in einem nicht dargestellten Gehäuseteil angeordnet und in axialer Richtung ausgerichtet. In der Fig. 8 hingegen ist der Impulsgeber 14 in dem Gehäuseteil 16, das mit dem Lageraußenring 8 verbunden ist, befestigt und in radialer Richtung ausgerichtet. Es handelt sich dabei um eine radiale, berührungslose Abtastung des in den Steg 22b integrierten Polrads 13. Dabei sind in den Steg 22b auf seiner dem Impulsgeber 14 zugewandten Fläche hier Zähne gefräst, die eine Abtastung durch den Impulsgeber 14 ermöglichen. Der Steg 22b ist zwischen zwei weiteren Stegen 22a, 22c des Stützrings 21 angeordnet. Damit ist die Sensorvorrichtung 3 sowohl vor Einflüssen von Seiten des Wälzlagers 6 als auch von Seiten der Umgebung optimal geschützt. FIGS. 7 and 8 differ from FIGS. 5, 6 in that the support ring 21 is a web 22a, 22b of the labyrinth seal 11 designed as a pole wheel 13. That is, pole wheel 13 is integrated directly into the support ring 21. In Fig. 7 is an axial, non-contact scanning of the integrated into the web 22 a pole wheel 13. The web 22 a is located protected on the rolling bearing 6 opposite side of the support ring 21st For this purpose, the pulse generator 14 is arranged in a housing part, not shown, and aligned in the axial direction. In contrast, in FIG. 8, the pulse generator 14 in the housing part 16, which is connected to the bearing outer ring 8, fixed and aligned in the radial direction. It involves a radial, non-contact scanning of the integrated into the web 22b Polrads 13. Here, in the web 22b on its side facing the pulse generator 14 here teeth milled, which allow scanning by the pulse generator 14. The web 22 b is arranged between two further webs 22 a, 22 c of the support ring 21. Thus, the sensor device 3 is optimally protected both against influences from the sides of the rolling bearing 6 as well as from the environment.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vorrichtung 1 device
2 Radsatzwelle  2 wheelset shaft
3 Sensorvorrichtung  3 sensor device
4 feststehendes Teil  4 fixed part
5 Rotationsteil  5 rotating part
6 Wälzlager  6 rolling bearings
7 Lagerinnenring  7 bearing inner ring
8 Lageraußenring  8 bearing outer ring
9 Wälzkörper  9 rolling elements
10 Laufbahn  10 career
1 1 Dichtung, Labyrinthdichtung  1 1 seal, labyrinth seal
1 1 a mäanderförmiger Labyrinthspalt  1 1 a meandering labyrinth gap
12 Achskappe  12 axle cap
13 Polrad  13 pole wheel
14 Impulsgeber  14 pulse generator
15 Loch des Polrads  15 hole of the pole wheel
16 Gehäuseteil  16 housing part
16a, 16b weitere Stege  16a, 16b more bridges
17 Deckel  17 lid
18 Schraube  18 screw
19 Bohrung für Impulsgeber  19 bore for pulse generator
20 Datenleitung  20 data line
21 Stützring  21 support ring
22a, 22b, 22c Steg der Dichtung  22a, 22b, 22c web of the seal
AR Rotationsachse AR rotation axis
α Winkellage des Impulsgebers ausgehend von der Rotationsachse α Angular position of the pulse generator starting from the axis of rotation

Claims

Patentansprüche claims
1 . Vorrichtung (1 ) zum Erfassen der Drehzahl einer Radsatzwelle (2) für Schienenfahrzeuge, umfassend eine Sensorvorrichtung (3), feststehende Teile (4), Rotationsteile (5) zur Rotation um eine Rotationsachse AR der Radsatzwelle (2), sowie ein Wälzlager (6), wobei das Wälzlager (6) einen Lagerinnenring (7), der mit einem Rotationsteil (5, 2, 12) drehfest verbunden ist, einen Lageraußenring (8), der mit einem feststehenden Teil (4, 16, 17) drehfest verbunden ist, sowie eine Vielzahl dazwischen angeordneter Wälzkörper (9) aufweist, wobei die Sensorvorrichtung (3) ein Polrad (13) und einen Impulsgeber (14) aufweist und der Impulsgeber (14) an einem feststehenden Teil (4, 16, 17) angeordnet ist, wobei das Polrad (13) berührungslos gegenüberliegend vom Impulsgeber (14) unmittelbar mit einem Rotationsteil (5, 2, 12, 21 ) drehfest verbunden ist, und wobei ein Stützring (21 ) vorhanden ist, welcher den Lagerinnenring (7) des Wälzlagers (6) abstützt, 1 . Device (1) for detecting the rotational speed of a wheelset shaft (2) for rail vehicles, comprising a sensor device (3), fixed parts (4), rotating parts (5) for rotation about an axis of rotation AR of the axle (2), and a roller bearing (6 ), wherein the rolling bearing (6) has a bearing inner ring (7) which is rotatably connected to a rotary member (5, 2, 12), a bearing outer ring (8) which is rotatably connected to a fixed part (4, 16, 17) , and a plurality of interposed rolling elements (9), wherein the sensor device (3) has a flywheel (13) and a pulse generator (14) and the pulse generator (14) is arranged on a fixed part (4, 16, 17), wherein the pole wheel (13) is non-rotatably connected directly to a rotation part (5, 2, 12, 21) without contact, and a support ring (21) is provided, which supports the bearing inner ring (7) of the roller bearing (6 ),
dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (21 ) zusammen mit einem feststehenden Teil (4, 16, 17) in Form eines Gehäuseteils (16) eine Labyrinthdichtung (1 1 ) ausbildet, wobei der Stützring (21 ) eine Mehrzahl an Stegen (22a, 22b, 22c) aufweist, wobei das Gehäuseteil (16) weitere Stege (16a, 16b) aufweist, wobei die Stege (22a, 22b, 22c) und die weiteren Stege (16a, 16b) unter Ausbildung eines mäanderförmigen Labyrinthspalts (1 1 a) ineinandergreifend ausgebildet sind, und wobei entweder das Polrad (13) auf dem Stützring (21 ) angeordnet ist oder einer der Stege (22a, 22b, 22c) als Polrad (13) ausgebildet ist.  characterized in that the support ring (21) together with a fixed part (4, 16, 17) in the form of a housing part (16) forms a labyrinth seal (1 1), wherein the support ring (21) has a plurality of webs (22a, 22b , 22c), wherein the housing part (16) further webs (16a, 16b), wherein the webs (22a, 22b, 22c) and the other webs (16a, 16b) to form a meandering labyrinth gap (1 1 a) interlocking are formed, and wherein either the pole wheel (13) on the support ring (21) is arranged or one of the webs (22a, 22b, 22c) is designed as a pole wheel (13).
2. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (13) auf dem Stützring (21 ) aufgepresst ist. 2. Device (1) according to claim 1, characterized in that the pole wheel (13) on the support ring (21) is pressed.
3. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (13) auf dem Stützring (21 ) aufgeklebt ist. 3. Device (1) according to claim 1, characterized in that the pole wheel (13) is glued to the support ring (21).
4. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (13) als Lochscheibe ausgebildet ist. 4. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pole wheel (13) is designed as a perforated disc.
5. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (13) magnetisierte Elemente aufweist. 5. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the pole wheel (13) has magnetized elements.
6. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (22a, 22b, 22c) und die weiteren Stege (16a, 16b) senkrecht zur Rotationsachse AR ausgerichtet sind. 6. Device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the webs (22a, 22b, 22c) and the further webs (16a, 16b) are aligned perpendicular to the axis of rotation AR.
7. Vorrichtung (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass einer der Stege (22a, 22b) des Stützrings (21 ) als Polrad (13) ausgebildet ist, der dem Wälzlager (6) abgewandt angeordnet ist. 7. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the webs (22a, 22b) of the support ring (21) as a pole wheel (13) is formed, which is arranged facing away from the rolling bearing (6).
8. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (14) und das Polrad (13), ausgehend von der Rotationsachse (AR), axial zueinander ausgerichtet sind. 8. Device (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pulse generator (14) and the pole wheel (13), starting from the axis of rotation (AR), are axially aligned with each other.
9. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (14) und das Polrad (13), ausgehend von der Rotationsachse (AR), radial zueinander ausgerichtet sind. 9. Device (1) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pulse generator (14) and the pole wheel (13), starting from the rotation axis (AR), are aligned radially to each other.
10. Vorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulsgeber (14) in einem Winkel (a) von 45° zur Rotationsachse (AR) der Rotationsteile (5, 2, 12, 21 ) angeordnet ist. 10. Device (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pulse generator (14) at an angle (a) of 45 ° to the rotation axis (AR) of the rotary parts (5, 2, 12, 21) is arranged ,
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