WO2010012277A1 - Wälzlager mit einer magneteinrichtung - Google Patents

Wälzlager mit einer magneteinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2010012277A1
WO2010012277A1 PCT/DE2009/001074 DE2009001074W WO2010012277A1 WO 2010012277 A1 WO2010012277 A1 WO 2010012277A1 DE 2009001074 W DE2009001074 W DE 2009001074W WO 2010012277 A1 WO2010012277 A1 WO 2010012277A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic
rolling
bearing
magnetic flux
bearing according
Prior art date
Application number
PCT/DE2009/001074
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rink
Sergej Mensch
Frank Benkert
Original Assignee
Schaeffler 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 Kg filed Critical Schaeffler Kg
Publication of WO2010012277A1 publication Critical patent/WO2010012277A1/de

Links

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
    • 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
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/32—Balls
    • 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
    • F16C41/004—Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators
    • 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
    • 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
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors

Definitions

  • the invention is in the field of mechanical engineering and electrical engineering. It deals specifically with measuring equipment and electric generators, which can be constructed in the structural context with rolling bearings and space-saving allow the construction of sensor devices, generators or electric motors in conjunction with bearings.
  • Rolling bearings are preferably installed in the art where the guidance of a movement, both a rotational and a translational movement at medium to high loads as low friction, durable and low-wear is to be built.
  • the rotationally symmetric Have cross-sections and can roll between two bearing elements such as two bearing rings.
  • Such bearings are often associated with a sensor for monitoring, which allows speed measurements and also allows the detection of irregularities in the movement of the bearing, which can be made aware of bearing damage early on.
  • a sensor for monitoring which allows speed measurements and also allows the detection of irregularities in the movement of the bearing, which can be made aware of bearing damage early on.
  • Such a device is known for example from WO 2008/014766 A1.
  • magnetic components communicate on a bearing cap with those that are moved with a rotating bearing part, whereby a voltage is induced, which is used for the operation of a sensor as a useful voltage. It is a generator integrated in the bearing parts.
  • JP 2008-180686 A published on 07 August 2008, describes a wheel bearing with a sensor for detecting the mechanical load on a vehicle wheel.
  • the wheel bearing is designed as a double-row angular contact ball bearing and has a magnetic flux device, which has a on the Au Ssenring of the wheel bearing attached magnetic flux generator, for example, a coil which surrounds a core of a magnetizable material, and a magnetic detector, so that a magnetic circuit is formed.
  • the core of the spool is attached to the outer ring and radially aligned with the inner ring.
  • the magnetic circuit is formed between the outer ring, the magnetic flux generator, the magnetic detector, a gap between the detector and the inner ring, the body of the inner ring and the rolling element between the inner and the outer ring and across the gap and on the Kon- closed contact surfaces of rolling elements on raceways on the inner and outer ring.
  • the magnetic detector detects the magnetic flux in the gap, the radial dimension of which changes as mechanical loading of the wheel bearing occurs. Further, the detector detects the changing magnetic flux in the circuit as the pressure ellipse changes, which is formed between the rolling element and the two raceways on the two bearing rings.
  • a further coil may be provided.
  • JP 2008-180346 A published on 07 August 2008, describes a wheel bearing with a sensor for detecting the mechanical load on a vehicle wheel.
  • the wheel bearing is designed as a double-row angular contact ball bearing and has a magnetic flux device, which comprises a fixed to the outer ring of the wheel bearing magnetic flux generator, such as a coil surrounding a magnetizable material, and a magnetic detector, so that a magnetic circuit is formed.
  • the magnetic circuit is formed between the outer ring, the magnetic flux generator, the magnetic detector, the gap between the detector and the inner ring, the body of the inner ring and the rolling element between the inner and the outer ring.
  • the magnetic detector detects the magnetic flux in the gap whose gap width changes in the radial direction, in particular under mechanical load of the wheel bearing.
  • the detector detects the changing magnetic flux in the circle as the pressure ellipse formed between the rolling element and the two raceways on the two bearing rings changes.
  • the gap is filled by a magnetic fluid.
  • a magnetic flux generator at least one permanent magnet is provided.
  • a coil is provided which surrounds a core of a magnetizable material, said core being arranged on the outer bearing ring and projecting radially in the direction of the inner bearing ring.
  • JP 2008-180686 A and JP 2008-180346 A each show a magnetic circuit which is closed between the inner and the outer ring, wherein one of the two bearing rings is rotatably arranged with respect to the other bearing ring.
  • JP 2008-174067 A published July 31, 2008, describes a wheel bearing with a sensor for detecting the mechanical load on a vehicle wheel.
  • the wheel bearing is designed as a double-row angular contact ball bearing and has a magnetic flux device which comprises a magnetic flux generator fixed to the outer ring of the wheel bearing, for example a coil which surrounds a core of a magnetizable material, and a magnetic detector, so that a magnetic Circle is formed.
  • the magnetic flux generator is attached to the outer ring and has a radial, on the inner ring, and an axial, directed to the Wälz- body section.
  • the magnetic flux generator is disposed at the axial portion and formed as a permanent magnet or as a coil surrounding the axial portion of a magnetizable material.
  • the magnetic field detector is disposed directly on the outer ring at the radial portion.
  • the magnetic circuit is connected via the outer ring, the radial and the axial section of the magnetic flux generator, the gap between the axial section and the rolling element, the Body of the rolling element and the pressure ellipse between the rolling element and the outer ring closed. If a mechanical load occurs in the wheel bearing, the gap between the axial section and the rolling element and the pressure ellipse changes.
  • the present invention is based on the background of the prior art, the task of creating a rolling bearing with an improved magnetic device in the simplest possible and cost-effective design.
  • the invention is based on a magnetic flux guide on a bearing element, for example, a bearing ring of a radial or thrust bearing, wherein at least one magnetic circuit is provided with a pole piece from which the magnetic flux exits at least partially in the form of a leakage flux.
  • the pole piece is located in the region of the movement path of the rolling elements of the roller bearing, so that at least one magnetically active and / or conductive, in particular soft magnetic rolling element, the pole piece passes during movement of the bearing and thus temporarily (temporally) changes the magnetic flux in the flux guide.
  • a voltage is induced in the electrical winding, which can be further processed, rectified and stored either for the purpose of conversion into electrical energy or in a sensor device as information about the passage of a Rolling elements can be further processed.
  • a sensor device for example, the rotational speed of the bearing or, more precisely, the rotational speed of the bearing cage or the rolling bodies can be determined.
  • the induced voltage can also be used by, on the one hand, generating a useful voltage that is used to operate a sensor device and, on the other hand, that the detected magnetic flux change is used as the input signal of the sensor device.
  • a permanent magnet can be provided in the flux conducting device and / or a self-exciting coil can be provided as a winding around / on elements of the flux conducting device.
  • the magnetic flux guide forms a magnetic circuit which is closed by one or more rolling elements in a certain position of the rolling elements on the movement path.
  • the magnetic flux resistance is changed in this position of the rolling elements, so that the magnetic flux changes with time, with the result of a voltage induction.
  • the rolling elements must be made for this purpose of a magnetically active and / or conductive material, such as a soft iron. It is also conceivable that the rolling elements consist of a hard-magnetic, in particular magnetized material, whereby they themselves are able to temporarily generate a magnetic flux in the magnetic circuit or in the flux-conducting device.
  • a magnetically active and / or conductive material such as a soft iron.
  • the rolling elements consist of a hard-magnetic, in particular magnetized material, whereby they themselves are able to temporarily generate a magnetic flux in the magnetic circuit or in the flux-conducting device.
  • a hard-magnetic, in particular magnetized material whereby they themselves are able to temporarily generate a magnetic flux in the magnetic circuit or in the flux-conducting device.
  • such a design involves the problem that due to the rotation of the rolling elements, the direction of the magnetic flux is not necessarily predictable, so that must be expected, for example, in a sensor device with changing voltage directions.
  • roller-shaped rolling bodies are used, they can be magnetized in the direction of the longitudinal axis of the roller, so that the magnetic flux direction of the generated magnetic flux in the flux-conducting device can be predicted.
  • the magnetic flux guide can form one or more magnetic circuits either on only one side of the trajectory of the rolling elements or on both sides of the trajectory, whereby one or more rolling elements can be inserted simultaneously into the magnetic circuit.
  • the magnetic device has one or more circuit boards, which each have magnetic flux-conducting elements in the form of a coating and at least one electrically conductive winding surrounding a flux-conducting element.
  • the magnetic device is very easy to insert between two bearing elements and can be attached as a whole to one of the bearing elements.
  • the magnetic device is also easy to produce industrially on a large scale with low tolerances.
  • the board is produced as a laminated plate in the etching process.
  • the lamination may partially consist of an electrically conductive material, partly with a magnetically conductive, in particular soft-magnetic, material which can be etched in an etching process for shaping corresponding guide elements or flux-conducting elements.
  • a magnetically conductive, in particular soft-magnetic, material which can be etched in an etching process for shaping corresponding guide elements or flux-conducting elements.
  • the desired shape is determined by painting the parts to be preserved before the etching process.
  • Such a board may for example also be flexible, in particular to form a hollow cylinder, so that it can be introduced between two bearing rings of a radial bearing.
  • such a board can be inserted for example in a thrust bearing or a linear bearing.
  • the magnetic flux device to extend on both sides of the trajectory of the rolling elements, so also several boards can be combined and pushed from different sides into the bearing space.
  • the magnetic flux guide to a bearing element or in the form of part of the bearing element, that in the manufacture of the bearing element in this corresponding grooves are introduced, which later with the flux-conducting material, for example in the form of a magnetic powder or a paste or a correspondingly shaped solid, are filled.
  • the use of other joining methods such as soldering or welding to attach the flux-guiding elements to a bearing conceivable.
  • a non-magnetic cage for the rolling elements can advantageously be provided, but the presence of a cage is not necessary for the functioning of the invention. Even a cage made of magnetically conductive material is possible with sufficiently large air gap between the pole piece and the cage.
  • an electronic module for processing the induced electrical voltage or energy is provided between the bearing elements in the immediate vicinity of the magnetic flux conducting device, in particular between a plurality of pole shoes.
  • the electronic module may include, for example, a rectifying device for converting into a direct current, an energy storage device in the form of a capacitor, accumulator, a coil, etc. or a processing device for sensory impulses and optionally also to detect a sensor to corresponding measured variables from the rolling bearing.
  • the electronic module can either be mounted on a bearing element in addition to the magnetic flux-conducting devices, or it can be integrated into it using a printed circuit board or placed on it, for example, as an ASIC.
  • the magnetic device is to be used by sensors, then the amplitude of the induced voltage and its course can be evaluated, which can be concluded from the magnetic flux.
  • at least one rolling element and / or a pole piece can be equipped with special magnetic properties, such as particularly high permeability, so that when passing this reference rolling element in front of a pole piece or any rolling element before the reference pole piece enters a particularly large flow change.
  • the evaluation can then provide a follow-up of the remaining rolling elements on their magnetic properties, with a calibration takes place at each bearing rotation on the particular Wälz stresses.
  • the evaluation of the signals can also provide a zero position determination of the determined flow profile or the induced voltage, whereby the algorithm is particularly simple. If a gradient function is linearly interpolated or calculated iteratively, an absolute bearing position between two rolling element passages can be determined on the basis of this function, if the number / distance of the magnetically active rolling elements is known. Particularly simple is a speed determination of the bearing and the rolling elements.
  • a magnet or a magnetic doping can also be provided on the bearing element moving relative to the magnetic device, which generates an additional flux and can therefore be used to determine a reference position of the bearing.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that one or more magnets are arranged at a distance from each other on the circumference of a bearing ring and are surrounded together by a circulating on the circumference of the bearing winding coil.
  • This embodiment leads to a simple construction with a technically usable level of induction voltage.
  • the construction also has the advantage that the bearing interior is shielded from external influences by the magnet device.
  • the construction can be advantageously combined with a gap or lip seal.
  • the magnet device comprises a ring with attached thereto at regular intervals magnet, wherein the ring is inserted as a clamping ring in a circumferential groove on the circumference of a bearing ring.
  • Magnets on the cage between the rolling elements can strengthen or weaken the magnetic flux and thus cause a larger flux change, which in turn leads to a higher induction voltage.
  • the invention also relates in this context to a method for operating a rolling bearing in which a sensor, in particular a winding on a magnetic circuit or a magnetic field sensor detects the magnetic flux passing through a single rolling element and a mechanical load condition of the rolling element from the detected magnetic flux determined.
  • a sensor in particular a winding on a magnetic circuit or a magnetic field sensor detects the magnetic flux passing through a single rolling element and a mechanical load condition of the rolling element from the detected magnetic flux determined.
  • the air gap between the rolling element and pole piece changes under axial load
  • the contact surface between the rolling element / raceway This is particularly effective if at least one of the bearing rings is formed magnetically conductive.
  • the magnetic flux can be detected by means of a Hall sensor with a very narrow design in the magnetic circuit or retroactively via the induced voltage by means of a sector winding.
  • the magnet device may also be encapsulated with a plastic.
  • a temperature detection of the magnetic device can also be provided.
  • the temperature can be measured indirectly by the coil resistance or a thermocouple. This is advantageous in order to take into account the temperature dependence of the magnetic flux change.
  • FIG. 1 shows schematically a view of a magnetic device with rolling elements
  • Figure 2 shows a cross section through a radial bearing with a magnetic device
  • FIG. 3 shows a cross section through a thrust bearing with a magnetic device
  • FIG. 4 shows a plan view of a printed circuit board with a magnet device
  • FIG. 5 shows a three-dimensional view of a curved circuit board with a magnet device
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention in a sectional view
  • FIG. 7 shows the embodiment from FIG. 6 in a schematic partial view
  • FIG. 8 enlarges a section of FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a schematic cross section through a further exemplary embodiment
  • FIG. 10 shows a schematic cross section through a modification to the exemplary embodiment from FIG. 9,
  • FIG. 11 shows a schematic cross section through a further modification to the exemplary embodiments from FIGS. 9 and 10,
  • FIG. 12 shows a schematic cross section through a further exemplary embodiment of the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 11,
  • FIGS. 13 shows a schematic cross section through a further exemplary embodiment to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 12
  • FIG. 14 shows a schematic cross section through a further exemplary embodiment to the exemplary embodiments illustrated in FIGS. 1 to 13,
  • Figure 15 shows a schematic cross section through a in a seal integrated embodiment
  • FIG. 16 shows a schematic cross section through a modified exemplary embodiment of FIG. 15,
  • FIG. 17 shows a schematic cross section through a further exemplary embodiment of FIGS. 1 to 16, wherein the right-hand partial image enlarges the section 'X' of the left partial image
  • FIG. 18 shows a schematic cross section of a first modification to the exemplary embodiment shown in FIG. 17, wherein the right partial image enlarges the section 'X' of the left partial image,
  • FIG. 19 shows a schematic cross section of a second modification to the exemplary embodiment shown in FIGS. 17, 18, wherein the right partial image enlarges the detail X 'of the left partial image
  • FIG. 20 shows a schematic cross section of a third modification to that in FIGS. 17, 18 and 19 illustrated embodiment, wherein the right part of the image shows the detail, X 'of the left partial image enlarged.
  • Figure 1 shows a view of a magnetic device with magnetic flux-conducting elements 1, 2, which form a magnetic circuit on both sides of the movement path 3 of rolling elements 4, 5.
  • pole pieces 6, 7, 8, 9 are formed, at which a magnetic flux emerges, so that there, when no rolling element is in front of the respective pole piece, there is an increased magnetic resistance.
  • a further coil may be provided, which serves for the self-excitation of the magnetic circuit.
  • the self-excitation can be reduced in this case, in order to reduce the energy yield and thus the braking effect on the bearing.
  • FIG. 2 shows a corresponding radial bearing with an outer ring 16 and an inner ring 17, which respectively form the bearing elements.
  • the magnetic device 1, 2 is shown schematically, as well as the troughs 18 for the rolling elements and the rolling elements 4 itself.
  • FIG. 3 shows a bearing constructed in a similar manner in a cross section, the two bearing rings 19, 20 forming a thrust bearing.
  • FIG. 4 schematically shows, in a plan view, a printed circuit board 21 on which the magnetic device 22 with corresponding flux-conducting elements in the form of thin material webs is formed as a thin layer.
  • These may for example consist of a permeable soft magnetic powder bound by a plastic.
  • This material can either be printed on the board or it can be applied in the form of a lamination, which is then partially removed in an etching process to leave the required flux guide elements.
  • FIG. 4 shows a bonded-on permanent magnet 23 which generates the flow in the corresponding circle.
  • such a permanent magnet can also be produced by applying to the board a hard-magnetic, possibly powdery material which is subsequently magnetized.
  • a curved plate 21 is shown, which can be pushed, for example, into the intermediate space between the bearing rings of a radial bearing and which for this purpose must first be bent into a hollow cylindrical shape.
  • Such a board can either be inserted from one side into the bearing space or two boards can be pushed from both sides towards the trajectory of the rolling elements and then mounted on a bearing ring.
  • FIG. 5 also shows an electronic module 26 which is connected to the windings 24, 25 and which has, for example, a signal processing device for processing measuring signals, for example for measuring the rotational speed of the bearing or the moving speed of the rolling bodies.
  • a signal processing device for processing measuring signals, for example for measuring the rotational speed of the bearing or the moving speed of the rolling bodies.
  • such a module can also be used in connection with the embodiment in FIGS. 6 to 8.
  • the cage speed can be measured directly and from this, if necessary, taking into account the rolling kinematics of the rolling elements and a slip and the speed of the bearing can be determined.
  • a rectification device may also be provided in the module 26 in order to obtain a DC voltage and, for example, also an energy store in the form of a capacitor, coil or accumulator.
  • FIG. 6 shows a partial section through a radial bearing with an inner ring 30 and an outer ring 31, wherein on the outer ring, the magnetic device 32 is fixed in the form of a circumferential ring 33 with L-shaped cross section and with tooth-like attached magnet 34.
  • the north-south direction of the magnets is indicated by the arrow 35 in FIG. 36 denotes a winding coil revolving around the entire outer ring, thus surrounding all circumferentially arranged magnets 34 and their magnetic flux. In the coil 36, therefore, the flux changes which occur in the magnetic circuits when the rolling elements 37 pass cause a summed induced voltage which can be used for measurement and / or power generation purposes.
  • the rolling elements can have the same distance from each other as the magnets 34, so that all
  • FIG. 7 shows the magnetic device 32 in a view from the bearing inside, the magnets 34 being recognizable on the inside.
  • the coil 36 is also shown schematically.
  • FIG. 8 shows, enlarged and somewhat more detailed, a section of the magnetic device with the L-shaped ring 33, which may be used as an example
  • Clamping ring can also be mounted in a circumferential groove on the outer ring or, if appropriate, on the inner ring or is constructively designed as part of a bearing element.
  • FIG. 9 shows a schematic cross section through a modified embodiment of FIG. 1 or FIG. 6.
  • Attached to an outer ring 41 is a magnet device which has a radially extending partial section 42 of a flux guide element 43 and an axially extending central section at the partial section 42 Part 44 includes.
  • the radial portion 42 includes a narrow gap 45 with the inner ring 40 a.
  • the axial section 44 includes with the rolling element 46 a gap 47 a.
  • a permanent magnet 48 is arranged.
  • the flux guide 43 is thus formed substantially T-shaped, in particular, the radial portion 42 has a pointing to the inner ring 40 portion between the axial portion 44 and the inner ring 40, which forms the additional gap 45 with the inner ring 40 at its end.
  • the flux-conducting element 43 thus has two pole shoes, namely on the end section of the axial section 44 facing the rolling elements 46 and on the end section of the radial section section 42 pointing towards the inner ring 40.
  • the first magnetic circuit is closed by the outer ring 41, the radial section 42 adjoining the outer ring 41, the axial section 44, the permanent magnet 48 and the rolling element 46 via the gap 47 formed with the rolling element 46.
  • a magnetic sensor 49 is arranged, which detects the magnetic flux in this first magnetic circuit.
  • the second magnetic circuit is closed by the permanent magnet 48 via the gap 47 with the rolling element 46, the inner ring 40 with the gap 45 to the end portion of the radial section 42.
  • a magnetic sensor 50 is arranged, which detects the magnetic flux in the gap 45 to the inner ring 40.
  • the design of the flux guide 43 for forming the gap 45 with the inner ring 40 and the gap 47 with the rolling element 46 allows independent detection of radial and axial loads.
  • the pressure angle in the bearing can also be determined.
  • Figure 10 shows a modification to the embodiment of Figure 9, wherein like reference numerals designate the same or comparable in their technical effect elements.
  • the difference from the embodiment of FIG. 9 is that a self-exciting coil 51 is provided to provide the magnetic field of the two magnetic circuits.
  • the self-exciting coil 51 surrounds the axial section 44 which has the pole piece ending in the region of the path of movement of the rolling element 46 at its end section and which forms part of both magnetic circuits. se is.
  • the magnetic sensors 50, 49 are respectively arranged at the end sections of the sections 44, 42 and thus in close proximity to the gaps 45, 47 whose magnetic fluxes change.
  • the magnetic sensors 49, 50 are each designed as Hall sensors.
  • the sensor 50 which detects the magnetic flux in the gap 45 to the inner ring 40, as a coil formed around the pointing to the inner ring 40 portion of the radial Part section 42 is wound.
  • the sensor 49 which detects the magnetic flux between the axial portion 44 and the rolling element 46 via the gap 47, is formed as a further coil which surrounds the portion of the radial portion 42 facing the outer ring 41.
  • the magnetic field of the two magnetic circuits is provided by a permanent magnet 48 which is arranged in the axial section 44 common to both magnetic circuits, it being understood that the permanent magnet 48 can also be replaced or supplemented by a self-excitation coil as shown in FIG.
  • Figure 12 shows a schematic cross section through a further embodiment in which an inner ring 60 is rotatably mounted to a fixed outer ring 61.
  • a flux guide 63 is arranged, which has an L-shaped cross-section and a radial, pointing to the inner ring 60 radial portion 62 and an axial, pointing to a rolling element 66 portion 64, wherein at one end of the axial portion 64th a permanent magnet 68 is fastened, so that a pole shoe is formed.
  • a gap 67 is formed between the perma Magnetic magnets 68 and the rolling element 66.
  • a magnetic circuit is formed which, starting from the permanent magnet 68 via the gap 67, the body of the rolling element 66 via the pressure ellipse with the raceway on the outer ring 61, the body of the outer ring 61, the radial portion 62 and the axial portion 64th back to the permanent magnet 68 is closed.
  • a winding coil 69 is provided which is fixedly arranged on the outer ring 61 and on the magnetic device 63.
  • the winding coil 69 runs along the circumference of the outer ring 61 and surrounds the pole shoe illustrated in FIG. 12 with the permanent magnet 68 as well as further pole shoes, not shown, which also enclose a gap with the rolling elements.
  • the magnetic flux changes as the respective rolling element passes this gap, analogously to the gap 67 shown in FIG.
  • a voltage is induced which corresponds to the simultaneous change of the magnetic fluxes through all the gaps on all the pole shoes.
  • the individual pole shoes are magnetically insulated from one another, for example by a sufficient distance in the circumferential direction.
  • the winding coil 69 is particularly suitable for power generation, especially when the distance of the pole pieces in the circumferential direction is matched to the distance successive rolling elements.
  • a magnetic element 70 whose magnetic field is superimposed on the magnetic field present in the magnetic circuit and is detected by the winding coil 69, is fixedly arranged on the rotating inner ring 60.
  • the magnetic element 70 may be formed as a permanent magnet or as a magnetically conductive part, which is the radial Operaab- section 62 of the flux guide extends in the direction of the inner ring 60 and leaves a narrow gap 71 to the axial portion 64.
  • the magnetic field of the magnetic element 70 which varies with the bearing speed of the inner ring 60, overlaps the magnetic field in the magnetic circuit which is variable with the number of revolutions of the rolling element so that the voltage induced in the winding coil 69 has at least two different frequencies, both a conclusion on the bearing speed and on the WälzSystemumlaufbaum (or on the cage speed, when the rolling elements are cage-guided) allows. Both speeds or frequencies can be detected and correlated, so that a bearing slip is recognizable.
  • the winding coil 69 is arranged on the one, right side of the roller bodies 66. It is understood that another coil may be provided on the other, left side. This further coil may be formed as a further winding coil or as a coil which surrounds a pole shoe additionally mounted on the left side.
  • FIG. 13 shows a schematic cross section through an exemplary embodiment with an inner ring 80, an outer ring 81, which is rotationally fixed with respect to the inner ring 80, and a flux guide 83, which has a radial, pointing to the inner ring 80 portion 82 and an axial, on a rolling element 86th pointing portion 84 includes, wherein the axial portion 84 forms a gap 87 with the rolling body 86 and the axial portion 84 is formed as in the movement path of the rolling element 86 ending pole piece.
  • a magnetic field is generated by a first winding coil 89 as soon as the first winding coil 89 is energized, wherein the first winding coil 89 is circumferentially disposed in the circumferential direction of the outer ring 81 and in the axial portion 84 causes a magnetic flux through the gap 87, the body of the rolling element 86, the contact ellipse between the rolling body 86 and the Outer ring 81, the body of the outer ring 81 and the radial portion 82 of the flux guide 83 includes a magnetic circuit.
  • a change in the magnetic flux in the magnetic circuit is detected by means of a second winding coil 90, in which a voltage is induced.
  • the second winding coil 90 runs, axially offset with respect to the rolling body 86 outwardly, substantially parallel to the first winding coil 89.
  • the number of windings per coil can deviate from that for the second winding coil 90 for the first winding coil 89, so that it is possible to transform the amplitude of the voltage taken from the second winding coil 90 voltage.
  • a further pair of winding coils can also be provided on the other side of the raceway of the rolling elements 86, ie on the left side of the rolling element 86 in FIG. 13.
  • a voltage is then induced whose sign depends on whether the axial extent of the gap 87 increases or decreases.
  • a pole piece may be provided which forms a further magnetic circuit, said further magnetic circuit detects the radial and / or axial load at the location of this pole piece while the second winding coil 90 provides an axial load averaged over the entire circumference of the outer ring 81.
  • FIG. 14 shows an inner ring 100, an outer ring 101 and a flux-conducting element 103, which has a partial section 102 extending radially from the outer ring 101.
  • an axially extending portion 104 is arranged, which comprises a first, to a rolling body 106 extending portion and a second, extending away from the rolling body 106 portion.
  • a permanent magnet 108 is arranged, so that a magnetic circuit is formed, which extends over the radial portion 102, which extends to the rolling body 106 portion of the axial portion 104, a gap 107 between the end portion of the axial portion 104, the body of the rolling element 106 and via the contact ellipse of the rolling element 106 is closed with the outer ring 101 via the body of the outer ring 101.
  • a coil 109 detects the magnetic flux in the region of the gap 107 to the rolling body 108 as a measuring coil.
  • the above-described magnetic circuit is formed as a first pitch of a magnetic measuring system.
  • the magnetic measuring system comprises a second partial circle, which is separated from the radial partial section 102, the section of the axial partial section 104 facing away from the rolling element 106, a central section arranged parallel to the radial partial section 102.
  • Pensations zone 111 is formed of a magnetizable material and a portion of the body of the outer ring 101.
  • the compensation path 111 is fixedly connected to the outer ring 101 as well as to an end portion of the axial section 104 pointing away from the rolling element 106.
  • the second pitch circle is likewise acted upon by the permanent magnet 108 arranged in the radial section 102, the magnetic field of which is thus divided between the two pitch circles.
  • the magnetic flux in the first pitch circle containing the gap 107 is in a fixed, defined relationship with the magnetic flux in the second pitch circle.
  • a magnetic auxiliary sensor 112 in particular a Hall sensor, is arranged, which detects the magnetic flux in the second pitch circle.
  • the compensation path 111 is surrounded by a compensation coil 113.
  • the measuring coil 109 in the first pitch circuit is connected to a control control device which controls the current through the compensation coil 113.
  • the magnetic field or the magnetic flux in the gap 107 in the first pitch circle is determined in such a way that the compensation coil 113 carries a current whose magnetic field compensates for the magnetic field in the compensation gap 111 that originates in the permanent magnet 108.
  • the disappearance of the magnetic field on the compensation path 111 is detected by the auxiliary sensor 112.
  • the detection of the magnetic flux shown in Figure 14 by means of the compensation coil 113 may also be provided for the case that the gap between the radial portion 102nd and the inner ring 100 is formed so that the sensor 45 shown in FIG. 9 is replaced by the compensation coil 113. It is further understood that both the gap 107 to the rolling body and a gap to the inner ring with only one compensation coil 113 can be detected.
  • FIG. 15 shows a magnetic device integrated in a gasket.
  • the magnetic device comprises a flux guide element 123 which is produced as a bent sheet metal section of a magnetically conductive material, especially a deep-drawn part.
  • the flux guide element 123 comprises a substantially radially extending partial section 122 whose brazed end section 133 is fixed in a receiving groove 134 of an outer ring 121.
  • the flux guide 123 further includes an axially extending portion 124, the end portion 134 of which is in turn bent radially toward an inner ring 120 to form an improved abutment surface to a permanent magnet 128, which in an imaginary extension of the axial portion 124 at its radially bent end portion 134 rests flat.
  • the magnetically conductive material of the radial portion 122 abuts the material of the body of the outer ring 121, so that the magnetic circuit between the body of the outer ring 121 via the radial portion 122 and the axial portion 124 of the flux guide 123 can form the permanent magnet 128 via a gap 127 in the rolling elements 126.
  • the change in the magnetic flux across the gap 127 is detected by means of a winding coil (not shown) circulating along the inner circumferential surface of the outer ring 121.
  • the winding coil is accommodated in a coil support 129, which is made of a non-magnetic material, in particular of a plastic.
  • the coil support 129 has a U-shaped cross-section, in which along the circumference of the outer ring 121 rotating winding coil of an electrical conductor is inserted.
  • the permanent magnet 128 is arranged radially substantially centrally between the two mutually facing lateral surfaces of the inner ring 120 and the outer ring 121.
  • the plastic seal 130 bridges the distance between the permanent magnet 128 and the axial section 124 of the flux guide 123 and the inner circumferential surface of the inner ring 120, wherein a sealing gap 131 is maintained. It is understood that the plastic seal 130 may also include a sealing lip, which rests as a lip seal on the inner circumferential surface of the inner ring 120. It is further understood that the permanent magnet 128 can obtain its permanent magnetization only after its inclusion in the sealing element of the seal by being exposed to a strong magnetic field.
  • FIG. 16 shows, like FIG. 15, a sealing element with a first flux guide element 123a, whose radial section 122a with a caulked end section 133 is fixed to an outer ring 121 in a receiving groove 134, so that the material of the first flux guide element 123a contacts the material of the outer ring 121 comes.
  • the first flux guide 123a further comprises an axial portion 124a, at the axially facing end portion 132, a permanent magnet 128 is applied.
  • a first coil support 129a which is U-shaped in cross-section, a winding coil circulating along the circumference of the outer ring 121, which is not shown pictorially, is accommodated.
  • a second flux guide element 123b is provided, whose radial section 122b is substantially in alignment with the radial section 122a of the first flux guide element 123a is aligned.
  • the second flux guide 123b further includes an axial portion 124b which abuts flat against the axial portion 124a of the first flux guide 123a and is in contact with the permanent magnet 128.
  • a second coil support 129b is provided, which receives a second winding coil, not shown pictorially.
  • An axially abherter end portion 135 of the radial portion 122 b of the second flux guide 123 b is provided with an encapsulation, which forms a portion of a sealing lip to the inner circumferential surface of the inner ring 120.
  • the first flux guide 123a forms, together with the permanent magnet 128 and the rolling element 126 and the outer ring 121, the magnetic circuit described above with reference to FIG.
  • the second flux guide 123b forms with the permanent magnet 128, the rolling element 126 and the inner ring 120, a further magnetic circuit, both magnetic circuits are used to generate energy. Even if the end portion of the radial portion 122b of the second flux guide 123b maintains a greater distance from the inner ring 120, the additional magnetic circuit provides a gain of approximately 50% in energy.
  • each of the two magnetic circuits has its own flux-conducting element 123a, b. It should be understood that both circuits may have a common flux guide extending radially from the outer ring 121 to near the inner ring 120 and from which extends a single axial subelement which is in contact with the common permanent magnet 128 of the two magnetic circuits.
  • the rolling element was in each case designed as a ball, although fundamentally In addition, any other shape of the rolling element may be suitable.
  • the rolling elements each have a blunt-conical shape and rolls on the lateral surface of the respective bearing rings. The symmetry and thus the axis of rotation of the rolling body forms an angle to the imaginary axis of rotation of the bearing.
  • the rolling elements in this case has two end surfaces through which the magnetic circuit can be closed.
  • FIG. 17 shows an inner ring 140, an outer ring 141 and a flux guiding element 143, which is shown enlarged as a section 'X' in the right-hand part of FIG.
  • the flux guide element 143 has a radial section 142, which is radial relative to the roller bearing axis, and an axial section 144, so that the flux guide element 143 has a substantially L-shaped appearance and points to the rolling element 146.
  • the flux guide 143 forms with the center of the circular end face 156 of the rolling element 146 a gap 147, so that the gap 147 is arranged substantially in the imaginary extension of the symmetry axis and thus the extension of the axis of rotation of the blunt-conical rolling element 146.
  • the end face of the axial section portion 144 is chamfered, so that the gap 147 maintains the same distance to the surface of the end face 156 along its extension.
  • the end face 156 is the larger of the two end faces of the blunt-conical rolling element 146.
  • the radial section 142 of the flux guide 143 is attached directly to the inner circumferential surface of the inner ring 140 so that the magnetic flux from the body of the inner ring 140 in the radial portion 142 of the Flußleitelements 143 is little impeded.
  • the flux guide 143 further includes a permanent magnet 153 disposed in the axial portion 144 near the branch to the radial portion 142, and as the magnetic sensor 149, a coil surrounding the radial portion 142.
  • a magnetic circuit is closed, starting from the permanent magnet 153 via the axial section 144 and the gap 147 to the end face 156 of the rolling element 146, through the body of the rolling element 146 to the contact ellipse with the raceway on the inner ring 140, via the radial section 144 back to the permanent magnet 153.
  • the magnetic circuit rotates around a rim on the inner ring 140, on which the outer portion of the end face 156 and thus the blunt-conical rolling elements 146 is guided.
  • the magnetic circuit is formed within a cage and unaffected by the cage, the cage being provided for guiding the rolling elements 146.
  • acting forces change in particular the contact ellipse to the inner ring 140 and thus the flux in the magnetic circuit, which can be detected by the magnetic sensor 149.
  • acting forces can affect the width of the gap 147, so that the axial forces are detected.
  • the flux guide element 143 was arranged on the inner ring 140. It is understood that the flux guide can also be arranged on the outer ring 141.
  • the magnetic circuit across the end face 156 which is the larger of the two end faces of the rolling element 146, was closed. It is understood that the magnetic circuit can also be closed via the smaller of the two end faces, upper over both end faces of the rolling body. It is further understood that a first magnetic circuit over the first and a second magnetic circuit via the second end face of the rolling element 146 can be closed.
  • FIG. 18 shows an inner ring 140 and an outer ring 141 as well as a rolling element 146 with a flux guide element 143, which has a radial partial section 142 and an axial partial section 144.
  • the flux guide element 143 has a further axial section 150 so that the flux guide element 143 is substantially U-shaped.
  • a permanent magnet 153 is arranged on an end of the axial section 144 facing towards the center of the larger end face 156 of the two end faces of the blunt-conical rolling element, so that a gap 147 is formed between the permanent magnet 153 and the surface of the end face 156 the width of the gap 147 is substantially constant.
  • the permanent magnet 153 is angled relative to the axial extension of the axial section 144 and aligned with the axis of rotation of the rolling element 146.
  • the flux guide 143 rests with the further axial portion 150 on the end face 151 of the outer ring 141 and is attached to this end face 151 so that the magnetic flux is little impeded at the interface formed.
  • a magnetic sensor 149 is a winding coil which extends along the circumference of the outer ring 141 on its end face 151 and is enclosed by the further axial section 150 and the radial section 142 of the flux guide element 143.
  • FIG. 19 shows a modification of the exemplary embodiment shown in FIG. 17 in particular, the flux-conducting element 143 having a substantially L-shaped form and being fastened to the inner ring 140.
  • the magnetic field of the magnetic circuit is not provided by a permanent magnet, but by a powered self-exciting coil 152 whose magnetic field generates a magnetization in the radial section 142, which passes through the axial section 144 via the gap 147 in the Carcass of the rolling element 146 occurs.
  • the change in the magnetic flux in the magnetic circuit is detected by a magnetic sensor 149 embodied as a coil, the coil of the magnetic sensor 149 detecting the radial component. section 142 of the flux guide 143 surrounds.
  • FIG. 20 shows a modification, in particular, to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 18 and shows a flux guide element 143 which is approximately U-shaped in cross-section and which is fastened with a further axial section 150 on an end face 151 of the outer ring 141.
  • the magnetic field of the magnetic circuit is provided by a self-exciting coil 152, the self-exciting coil 152 being circumferentially arranged along the entire periphery of the outer ring 141 and thus substantially parallel to the coil 149 of the sensor.
  • the self-exciting coil 152 is surrounded by an annular magnetic field which partially passes through the flux-conducting element 143 and causes magnetization in the flux-conducting element 143 which provides the magnetic field for the magnetic circuit.
  • a coil in particular a coil surrounding the pole piece or circulating around the coil coil 69, 89, was provided to detect the change in the magnetic flux in the circuit.
  • the respective coil may be formed as an inductance of a series or parallel resonant circuit, provided that a capacitor and an ohmic resistance is additionally provided. If the magnetic flux through the coil changes as the rolling elements pass the pole piece, this corresponds to a change in the inductance, so that the resonant frequency of the resonant circuit changes. In this way, inductances can be detected very quickly.
  • a reference resonant circuit may be provided whose resonant frequency is remains changed, but is subject to the same thermal stress as the resonant circuit with the coil for detecting the magnetic flux.
  • the influence of a temperature change can be eliminated, especially a change in the ohmic resistance in the resonant circuit and the reference resonant circuit, if the current carrier of both resonant circuits consist of the same material or of materials whose resistance to temperature increase to the same extent a change experiences.
  • it may be provided to couple the inductance of the coil with a reference inductance of the reference resonant circuit and to match.
  • the inductance of the coil which detects the change in the magnetic flux in the magnetic circuit, can also be used to cause a magnetic field of a strength by means of a first current pulse, which induces an eddy current in the rolling elements whose magnetic field is in turn detected by the coil. wherein the induced eddy current depends on the distance of the coil, especially the gap, to the rolling body or to the bearing ring.
  • the invention allows the space-saving arrangement of a magnetic device in a warehouse, which can serve either sensory purposes or the conversion of mechanical energy into electrical energy.
  • the rolling elements themselves are used as magnetically active elements which open and close a magnetic circuit or, if they are hard magnetic and magnetized, a time-varying, additional flow in the respective magnetic circuit can be actively generated by the moving rolling elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager mit Wälzkörpern (4,5), die zwischen zwei Lagerelementen (16, 17, 19, 20, 30, 31 ), insbesondere Lagerringen oder Lagerschienen, bewegbar sind und mit einer Magneteinrichtung, die wenigstens eine an einem Lagerelement befestigte magnetische Flussleiteinrichtung (1, 2, 33), aufweist, welche wenigstens einen im Bereich der Bewegungsbahn der Wälzkörper endenden Polschuh (6, 7, 8, 9, 33, 34) aufweist, wobei wenigstens ein Wälzkörper magnetisch aktiv, insbesondere magnetisch leitfähig ausgebildet und wobei die magnetische Flussleiteinrichtung eine elektrische Wicklung (12, 13, 14, 15, 36) zur induktiven Spannungserzeugung aufweist. Im Zuge der Bewegung des Lagers öffnen und schließen die Wälzkörper einen magnetischen Kreis, wodurch in den vorgesehen Wicklungen eine nutzbare Spannung induziert wird.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Wälzlager mit einer Magneteinrichtung
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und der Elektrotech- nik. Sie befasst sich speziell mit Messeinrichtungen und elektrischen Generatoren, die im baulichen Zusammenhang mit Wälzlagern aufgebaut werden können und platzsparend den Aufbau von Sensoreinrichtungen, Generatoren oder Elektromotoren in Verbindung mit Lagern erlauben.
Wälzlager werden in der Technik vorzugsweise dort eingebaut, wo die Führung einer Bewegung, sowohl einer rotatorischen als auch einer translatorischen Bewegung bei mittleren bis hohen Belastungen möglichst reibungsarm, dauerhaft und verschleißarm aufgebaut werden soll.
Als Wälzkörper kommen dabei Kugeln, Kegel, Walzen, Spindeln, Nadeln oder Tonnen oder ähnliche Körper in Frage, die rotationssymmetrische Querschnitte aufweisen und zwischen zwei Lagerelementen wie beispielsweise zwei Lagerringen abrollen können.
Solche Lager werden oft mit einer Sensorik zur Überwachung verbunden, die Drehzahlmessungen ermöglicht und auch den Nachweis von Unregelmäßigkeiten bei der Bewegung des Lagers erlaubt, wodurch frühzeitig auf Lagerschäden aufmerksam gemacht werden kann. Eine derartige Einrichtung ist beispielsweise aus der WO 2008/014766 A1 bekannt. Dort kommunizieren magnetische Bauteile auf einem Lagerdeckel mit solchen, die mit einem ro- tierenden Lagerteil bewegt werden, wodurch eine Spannung induziert wird, die für den Betrieb eines Sensors als Nutzspannung verwendet wird. Es handelt sich dabei um einen in die Lagerteile integrierten Generator.
Aus der EP 0402240 A1 ist in Verbindung mit einem Wälzlager der Aufbau eines Elektromotors mit auf die Lagerringe verteiltem Stator und Rotor bekannt.
Aus der EP 0397309 ist ein Sensorring bekannt, der gleichzeitig den Innenring eines Radiallagers bildet.
Den drei vorgenannten Lösungen aus dem Stand der Technik ist gemeinsam, dass jeweils Teile, die auf einem Lagerring befestigt sind, mit anderen Bauteilen, die auf dem jeweils anderen Lagerring befestigt sind, wechselwirken, wodurch verwertbare Signale erzeugt werden.
JP 2008-180686 A, offengelegt am 07. August 2008, beschreibt ein Radlager mit einem Sensor zur Erfassung der mechanischen Belastung für ein Fahrzeugrad. Das Radlager ist als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet und weist eine magnetische Flussvorrichtung auf, die einen an dem Au- ßenring des Radlagers befestigten magnetischen Flusserzeuger, beispielsweise eine Spule, die einen Kern aus einem magnetisierbaren Material umgibt, sowie einen magnetischen Detektor umfasst, so dass ein magnetischer Kreis gebildet wird. Der Kern der Spule ist an dem Außenring befestigt und radial, auf den Innenring hin, ausgerichtet. Der magnetische Kreis wird zwischen dem Außenring, dem magnetischen Flusserzeuger, dem magnetischen Detektor, einem Spalt zwischen dem Detektor und dem Innenring, dem Korpus des Innenrings und dem Wälzkörper zwischen dem Innen- und dem Außenring ausgebildet und über den Spalt hinweg sowie über die Kon- taktflächen von Wälzkörpern auf Laufbahnen an dem Innen- bzw. Außenring geschlossen. Der magnetische Detektor erfasst den magnetischen Fluss in dem Spalt, dessen radiale Abmessung sich ändert, wenn eine mechanische Belastung des Radlagers auftritt. Weiter erfasst der Detektor den sich ändernden magnetischen Fluss in dem Kreis, wenn sich die Druckellipse än- dert, die zwischen dem Wälzkörper und den beiden Laufbahnen an den beiden Lagerringen ausgebildet wird. Als magnetischer Detektor kann eine weitere Spule vorgesehen sein.
JP 2008-180346 A, offengelegt am 07. August 2008, beschreibt ein Radla- ger mit einem Sensor zur Erfassung der mechanischen Belastung für ein Fahrzeugrad. Das Radlager ist als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet und weist eine magnetische Flussvorrichtung auf, die einen an dem Außenring des Radlagers befestigten magnetischen Flusserzeuger, beispielsweise eine Spule, die ein magnetisierbares Material umgibt, sowie einen magnetischen Detektor umfasst, so dass ein magnetischer Kreis gebildet wird. Der magnetische Kreis wird zwischen dem Außenring, dem magnetischen Flusserzeuger, dem magnetischen Detektor, dem Spalt zwischen dem Detektor und dem Innenring, dem Korpus des Innenrings und dem Wälzkörper zwischen dem Innen- und dem Außenring ausgebildet. Der magnetische Detektor erfasst den magnetischen Fluss in dem Spalt, dessen Spaltbreite sich in radialer Richtung ändert, insbesondere bei mechanischer Belastung des Radlagers. Weiter erfasst der Detektor den sich ändernden magnetischen Fluss in dem Kreis, wenn sich die Druckellipse ändert, die zwischen dem Wälzkörper und den beiden Laufbahnen an den beiden Lagerringen ausgebildet wird. Der Spalt wird durch ein magnetisches Fluid ausgefüllt. Als magnetischer Flusserzeuger ist mindestens ein Permanentmagnet vorgesehen. Als Detektor ist eine Spule vorgesehen, die einen Kern aus einem magnetisierbaren Material umgibt, wobei dieser Kern an dem äußeren Lagerring angeordnet ist und radial in Richtung auf den inneren Lagerring vorsteht.
Die Schriften JP 2008-180686 A sowie JP 2008-180346 A zeigen jeweils einen magnetischen Kreis, der zwischen dem Innen- und dem Außenring geschlossen wird, wobei einer der beiden Lagerringe bezüglich des anderen Lagerrings drehbar angeordnet ist.
JP 2008-174067 A, offengelegt am 31. Juli 2008, beschreibt ein Radlager mit einem Sensor zur Erfassung der mechanischen Belastung für ein Fahrzeugrad. Das Radlager ist als zweireihiges Schrägkugellager ausgebildet und weist eine magnetische Flussvorrichtung auf, die einen an dem Außen- ring des Radlagers befestigten magnetischen Flusserzeuger, beispielsweise eine Spule, die einen Kern aus einem magnetisierbaren Material umgibt, sowie einen magnetischen Detektor umfasst, so dass ein magnetischer Kreis gebildet wird. Der magnetische Flusserzeuger ist an dem Außenring befestigt und weist einen radial, auf den Innenring, und einen axial, auf den Wälz- körper gerichteten Abschnitt auf. Der magnetische Flusserzeuger ist an dem axialen Abschnitt angeordnet und als Permanentmagnet oder als Spule ausgebildet, die den axialen Abschnitt aus einem magnetisierbaren Material umgibt. Der Magnetfelddetektor ist unmittelbar an dem Außenring an dem radialen Abschnitt angeordnet. Der magnetische Kreis wird über den Außen- ring, den radialen und den axialen Abschnitt des magnetischen Flusserzeugers, den Spalt zwischen dem axialen Abschnitt und dem Wälzkörper, das Korpus des Wälzkörpers und die Druckellipse zwischen dem Wälzkörper und dem Außenring geschlossen. Tritt eine mechanische Belastung in dem Radlager auf, ändert sich der Spalt zwischen dem axialen Abschnitt und dem Wälzkörper sowie die Druckellipse.
Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit einer verbesserten Magneteinrichtung in möglichst einfacher und kostengünstiger Bauform zu schaffen.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung geht dabei von einer magnetischen Flussleiteinrichtung an einem Lagerelement, beispielsweise einem Lagerring eines Radial- oder Axiallagers aus, wobei mindestens ein magnetischer Kreis mit einem Polschuh vorausgesetzt ist, aus dem der magnetische Fluss wenigstens teilweise in Form eines Streuflusses austritt.
Erfindungsgemäß befindet sich der Polschuh im Bereich der Bewegungsbahn der Wälzkörper des Wälzlagers, so dass wenigstens ein magnetisch aktiver und/oder leitfähiger, insbesondere weichmagnetischer Wälzkörper, bei Bewegung des Lagers den Polschuh passiert und damit den magnetischen Fluss in der Flussleiteinrichtung vorübergehend (zeitlich) verändert.
Durch den geänderten Fluss wird in der elektrischen Wicklung eine Spannung induziert, die entweder zum Zwecke der Wandlung in elektrischer Energie weiter verarbeitet, gleichgerichtet und gespeichert werden kann oder die in einer Sensoreinrichtung als Information über das Passieren eines Wälzkörpers weiter verarbeitet werden kann. Im Sinne einer Sensoreinrichtung kann hierdurch beispielsweise die Drehzahl des Lagers oder noch genauer die Drehzahl des Lagerkäfigs oder der Wälzkörper bestimmt werden.
Die induzierte Spannung kann auch dadurch verwendet werden, dass einerseits eine Nutzspannung erzeugt wird, die zum Betrieb einer Sensoreinrichtung verwendet wird und dass andererseits die detektierte Magnetflussände- rung als Eingangssignal der Sensoreinrichtung genutzt wird.
Zur Erzeugung eines magnetischen Flusses kann in der Flussleiteinrichtung entweder ein Permanentmagnet vorgesehen sein und/oder es kann eine Selbsterregungsspule als Wicklung um/an Elemente der Flussleiteinrichtung vorgesehen sein.
Die magnetische Flussleiteinrichtung bildet einen magnetischen Kreis, der durch einen oder mehrere Wälzkörper in einer bestimmten Position der Wälzkörper auf der Bewegungsbahn geschlossen wird. Damit wird der magnetische Flusswiderstand in dieser Position der Wälzkörper geändert, so dass der magnetische Fluss sich entsprechend zeitlich ändert, mit der Folge einer Spannungsinduktion.
Die Wälzkörper müssen zu diesen Zweck aus einem magnetisch aktiven und/oder leitenden Stoff, beispielsweise einem Weicheisen bestehen. Es ist auch denkbar, dass die Wälzkörper aus einen hartmagnetischen, insbesondere magnetisierten Werkstoff bestehen, wodurch sie selbst in der Lage sind, in dem magnetischen Kreis beziehungsweise in der Flussleiteinrichtung einen magnetischen Fluss vorübergehend zu erzeugen. Eine derartige Gestaltung bringt jedoch das Problem mit sich, dass aufgrund der Rotation der Wälzkörper die Richtung des magnetischen Flusses nicht notwendigerweise vorhersagbar ist, so dass beispielsweise bei einer Sensoreinrichtung mit wechselnden Spannungsrichtungen gerechnet werden muss.
Werden walzenförmige Wälzkörper eingesetzt, so können diese in Richtung der Längsachse der Walze magnetisiert sein, so dass die Magnetflussrichtung des erzeugten magnetischen Flusses in der Flussleiteinrichtung vorher- sagbar ist.
Die magnetische Flussleiteinrichtung kann einen/oder mehrere magnetische^) Kreis(e) entweder auf nur einer Seite der Bewegungsbahn der Wälzkörper bilden oder auf beiden Seiten der Bewegungsbahn, wobei ein oder mehrere Wälzkörper gleichzeitig in den magnetischen Kreis eingefügt werden können.
Es können dann auch beispielsweise auf beiden Seiten der Bewegungsbahn Permanentmagnete in der Flussleiteinrichtung vorgesehen sein.
Vorteilhaft kann auch vorgesehen sein, dass die Magneteinrichtung eine oder mehrere Platinen aufweist, die jeweils magnetische Flussleitelemente in Form einer Beschichtung sowie wenigstens eine elektrisch leitende, ein Flussleitelement umgebende Wicklung aufweisen.
Damit ist die Magneteinrichtung sehr einfach zwischen zwei Lagerelemente einschiebbar und kann als Ganze an einem der Lagerelemente befestigt werden. Die Magneteinrichtung ist zudem einfach industriell in großem Maßstab mit geringen Toleranzen herstellbar. Beispielsweise ist es vorteilhaft denkbar, dass die Platine als kaschierte Platte im Ätzverfahren hergestellt ist.
Dabei kann die Kaschierung teilweise in einem elektrisch leitenden Material, teilweise mit einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen, Material bestehen, das in einem Ätzverfahren zur Ausformung von entsprechenden Leitelementen beziehungsweise Flussleitelementen ätzbar ist. In bekannter Weise wird durch Lackieren der Teile, die erhalten bleiben sollen, vor dem Ätzvorgang die gewünschte Form festgelegt.
Eine derartige Platine kann beispielsweise auch biegsam sein, insbesondere zu einem Hohlzylinder formbar, so dass sie zwischen zwei Lagerringe eines Radiallagers einfϋhrbar ist.
In flacher Form kann eine derartige Platine beispielsweise in ein Axiallager oder ein Linearlager eingeschoben werden.
Soll die Magnetflusseinrichtung sich auf beiden Seiten der Bewegungsbahn der Wälzkörper erstrecken, so können auch mehrere Platinen kombiniert und von verschiedenen Seiten in den Lagerzwischenraum geschoben werden.
Alternativ ist auch denkbar, die magnetischen Flussleitelemente an ein Lagerelement zu kleben oder in der Art als Teil des Lagerelementes auszubilden, dass bei der Herstellung des Lagerelementes in dieses entsprechende Nuten eingebracht werden, die später mit dem flussleitenden Material, beispielsweise in Form eines magnetischen Pulvers oder einer Paste oder auch eines entsprechend geformten Festkörpers, gefüllt werden. Zudem ist natürlich auch die Anwendung anderer Fügeverfahren wie beispielsweise Löten oder Schweißen zur Befestigung der Flussleitelemente an einem Lagerele- ment denkbar.
Vorteilhaft kann zudem ein nicht magnetischer Käfig für die Wälzkörper vorgesehen sein, jedoch ist das Vorhandensein eines Käfigs für das Funktionie- ren der Erfindung nicht notwendig. Auch ein Käfig aus magnetisch leitfähigem Material ist bei genügend grossem Luftspalt zwischen Polschuh und Käfig möglich.
Zudem kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zwischen den Lagerelemen- ten in unmittelbarer Nähe der Magnetflussleiteinrichtung insbesondere zwischen mehreren Polschuhen ein Elektronikmodul zur Verarbeitung der induzierten elektrischen Spannung bzw. Energie vorgesehen ist.
Das Elektronikmodul kann beispielsweise eine Gleichrichteinrichtung zur Umformung in einen Gleichstrom, eine Energiespeichereinrichtung in Form eines Kondensators, Akkumulators, einer Spule usw. oder eine Verarbeitungseinrichtung für sensorische Impulse enthalten und gegebenenfalls auch einen Sensor um entsprechende Messgrößen aus dem Wälzlager zu erfassen. Das Elektronikmodul kann entweder zusätzlich zu den magnetischen Flussleiteinrichtungen auf einem Lagerelement befestigt werden oder es kann bei Verwendung einer Platine in diese integriert oder auf diese beispielsweise als ASIC aufgesetzt sein.
Soll die Magneteinrichtung sensorisch genutzt werden, so kann die Amplitu- de der induzierten Spannung sowie deren Verlauf ausgewertet werden, die auf den magnetischen Fluss rückschließen lässt. Beispielsweise kann auch wenigstens ein Wälzkörper und/oder ein Polschuh mit besonderen magnetischen Eigenschaften ausgestattet sein, wie besonders hoher Permeabilität, so dass bei Passieren dieses Referenz-Wälzkörpers vor einem Polschuh oder eines beliebigen Wälzkörpers vor dem Referenz- Polschuh eine besonders große Flussänderung eintritt. Die Auswertung kann dann eine Mitverfolgung der übrigen Wälzkörper über ihre magnetischen Eigenschaften vorsehen, wobei eine Kalibrierung bei jeder Lagerumdrehung über den besonde- ren Wälzkörper stattfindet.
Die Auswertung der Signale kann auch eine Nullstellenbestimmung des ermittelten Flussverlaufs bzw. der induzierten Spannung vorsehen, wodurch der Algorithmus besonders einfach wird. Wird eine Verlaufsfunktion linear interpoliert bzw. iterativ berechnet, so kann unter Zugrundelegen dieser Funktion auch eine absolute Lagerposition zwischen 2 Wälzkörperpassagen bestimmt werden, wenn die Zahl/der Abstand der magnetisch aktiven Wälzkörper bekannt ist. Besonders einfach ist eine Drehzahlbestimmung des Lagers und der Wälzkörper.
Es ist auch eine Fourieranalyse als Auswertungsmethode zur Bestimmung der Drehzahl denkbar, wenn die Zahl/der Abstand der magnetisch aktiven Wälzkörper bekannt ist.
Zusätzlich zu den durch die Bewegung der Wälzkörper erzeugten Flußänderungen kann auch an dem sich gegenüber der Magneteinrichtung bewegenden Lagerelement ein Magnet oder eine magnetische Dotierung vorgesehen sein, die einen zusätzlichen Fluß erzeugt uns damit zur Ermittlung einer Referenzposition des Lagers herangezogen werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein oder mehrere Magnete mit Abstand zueinander am Umfang eines Lagerrings angeordnet und gemeinsam von einer am Umfang des Lagers umlaufenden Wicklungsspule umgeben sind. Diese Ausgestaltung führt zu einer einfachen Konstruktion mit einem technisch gut verwendbaren Niveau der Induktionsspannung. Die Konstruktion hat außerdem den Vorteil, dass das Lagerinnere von äußeren Einflüssen durch die Magneteinrichtung abgeschirmt wird.
Die Konstruktion kann vorteilhaft auch mit einer Spalt- oder Lippendichtung kombiniert werden.
Es kann dabei außerdem vorgesehen sein, dass die Magneteinrichtung einen Ring mit an diesem in regelmäßigen Abständen befestigten Magneten aufweist, wobei der Ring als Spannring in eine am Umfang eines Lagerrings umlaufende Nut einlegbar ist. Dies führt zu einer einfachen Montierbarkeit und auch zur Nachrüstbarkeit von Lagern mit einer Magneteinrichtung. Zu- dem können Fertigungstoleranzen aufgenommen werden.
Auf dem Käfig zwischen den Wälzkörpern können Magnete den magnetischen Fluss verstärken oder schwächen und somit eine größere Flussänderung hervorrufen, die wiederum zu einer höheren Induktionsspannung führt.
Zudem ist eine Belastungserkennung durch die Änderung des magnetischen Widerstandes des magnetischen Kreises bei Belastung des Lagers möglich.
Die Erfindung bezieht sich in diesem Rahmen auch auf ein Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers, bei dem ein Sensor, insbesondere eine Wicklung an einem Magnetkreis oder ein Magnetfeldsensor den durch einen einzigen Wälzkörper gehenden magnetischen Fluß detektiert und aus dem erfassten magnetischen Fluß einen mechanischen Belastungszustand des Wälzkörpers ermittelt. Einerseits ändert sich der Luftspalt zwischen Wälzkörper und Polschuh bei axialer Belastung, andererseits auch die Kontaktfläche zwischen Wälzkörper/Laufbahn. Dies ist besonders wirksam, wenn wenigstens einer der Lagerringe magnetisch leitend ausgebildet ist.
Der magnetische Fluss kann detektiert werden mittels eines Hallsensors mit sehr schmaler Bauweise im magnetischen Kreis oder rückwirkend über die induzierte Spannung mit Hilfe einer Sektor- Wicklung.
Eine genaue Lastzonenerkennung ist möglich, da jeder Wälzkörper über die Magneteinrichtung auch einzeln detektiert werden kann.
Für Anwendungen unter widrigen Umgebungsbedingungen wie beispielsweise im Unterwasserbereich kann die Magneteinrichtung auch mit einem Kunststoff vergossen sein.
Um die Meßgenauigkeit zu erhöhen, kann zudem eine Temperaturerfassung der Magneteinrichtung vorgesehen sein. Die Temperatur kann mittelbar durch den Spulenwiderstand oder ein Thermoelement gemessen werden. Dies ist vorteilhaft, um die Temperaturabhängigkeit der magnetischen Flussänderung berücksichtigen zu können.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.
Dabei zeigt
Figur 1 schematisch eine Sicht auf eine Magneteinrichtung mit Wälzkörpern; Figur 2 einen Querschnitt durch ein Radiallager mit einer Magneteinrichtung;
Figur 3 einen Querschnitt durch ein Axiallager mit einer Magneteinrichtung; Figur 4 eine Draufsicht auf eine Platine mit einer Magneteinrichtung,
Figur 5 eine dreidimensionale Ansicht einer gebogenen Platine mit einer Magneteinrichtung,
Figur 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittansicht, Figur 7 die Ausführungsform aus Figur 6 in einer schematischen Teilansicht,
Figur 8 einen Ausschnitt aus Figur 7 vergrößert,
Figur 9 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, Figur 10 einen schematischen Querschnitt durch eine Abwandlung zu dem Ausführungsbeispiel aus Figur 9,
Figur 11 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Abwandlung zu den Ausführungsbeispielen aus Figur 9 und 10,
Figur 12 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh- rungsbeispiel zu den in Figur 1 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispielen,
Figur 13 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel zu den in Figur 1 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispielen, Figur 14 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel zu den in Figur 1 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispielen,
Figur 15 einen schematischen Querschnitt durch ein in eine Dichtung integriertes Ausführungsbeispiel,
Figur 16 einen schematischen Querschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel zu Figur 15,
Figur 17 einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh- rungsbeispiel zu den Fig. 1 bis 16, wobei das rechte Teilbild den Ausschnitt ,X' des linken Teilbildes vergrößert darstellt,
Figur 18 einen schematischen Querschnitt einer ersten Abwandlung zu dem in Figur 17 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei das rechte Teilbild den Ausschnitt ,X' des linken Teilbildes vergrö- ßert darstellt,
Figur 19 einen schematischen Querschnitt einer zweiten Abwandlung zu dem in Figur 17, 18 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei das rechte Teilbild den Ausschnitt ,X' des linken Teilbildes vergrößert darstellt, und Figur 20 einen schematischen Querschnitt einer dritten Abwandlung zu dem in Figur 17, 18 und 19 dargestellten Ausführungsbeispiel, wobei das rechte Teilbild den Ausschnitt ,X' des linken Teilbildes vergrößert darstellt.
Figur 1 zeigt eine Ansicht einer Magneteinrichtung mit magnetischen Fluss- leitelementen 1 , 2, die zu beiden Seiten der Bewegungsbahn 3 von Wälzkörpern 4, 5 einen magnetischen Kreis bilden. Dabei sind jeweils Polschuhe 6, 7, 8, 9 ausgebildet, an denen ein magnetischer Fluss austritt, so dass dort, wenn kein Wälzkörper sich vor dem jeweiligen Polschuh befindet, es zu einem erhöhten magnetischen Widerstand kommt.
Bewegt sich ein Wälzkörper zwischen die jeweils einander gegenüberliegenden Polschuhe 6, 8, 7, 9, so verringert sich der magnetische Widerstand aufgrund der weichmagnetischen Eigenschaften der Wälzkörper und der magnetische Kreis wird geschlossen, so dass sich in dem dargestellten Beispiel der durch die vorgesehenen Permanentmagneten 10, 11 erzeugte magnetische Fluss in dem Kreis erhöht.
Nach Weiterbewegung der Wälzkörper sinkt der Fluss wieder ab.
Durch die Flussänderungen wird in den Wicklungen 12, 13, 14, 15, die jeweils Flussleitelemente umgeben, jeweils eine Spannung induziert, die weiterverarbeitet werden kann, entweder zur Wandlung mechanischer Energie in elektrische Energie oder zur Ableitung von Messsignalen.
Grundsätzlich kann statt der Permanentmagnete 10, 11 oder zusätzlich zu einer reduzierten Zahl von Magneten auch eine weitere Spule vorgesehen sein, die der Selbsterregung des magnetischen Kreises dient. Bei höheren Lagerdrehzahlen kann die Selbsterregung in diesem Fall reduziert werden, um die Energieausbeute und damit die Bremswirkung auf das Lager zu reduzieren.
In der Figur 2 ist ein entsprechendes Radiallager mit einem Außenring 16, und einem Innenring 17, die jeweils die Lagerelemente bilden, dargestellt.
Im Zwischenraum zwischen den Lagerringen ist die Magneteinrichtung 1 , 2 schematisch dargestellt, ebenso wie die Laufrinnen 18 für die Wälzkörper und die Wälzkörper 4 selbst.
In der Figur ist mit I zudem die Blickrichtung angedeutet, in der die Figur 1 angelegt ist. Die Figur 3 zeigt ein ähnlich aufgebautes Lager schematisch in einem Querschnitt, wobei die beiden Lagerringe 19, 20 ein Axiallager bilden.
Es bleibt festzustellen, dass durch entsprechende Streckung der Lagerele- mente auch ein lineares Lager mit der Magneteinrichtung in erfindungsgemäßer Weise aufgebaut werden kann.
In der Figur 4 ist schematisch in einer Draufsicht eine Platine 21 gezeigt, auf der als dünne Schicht die Magneteinrichtung 22 mit entsprechenden Fluss- leitelementen in Form von dünnen Materialbahnen ausgebildet sind. Diese können beispielsweise aus einem permeablen weichmagnetischen Pulver, gebunden durch einen Kunststoff bestehen. Dieser Werkstoff kann auf die Platine entweder aufgedruckt oder er kann in Form einer Kaschierung aufgebracht sein, die dann in einem Ätzprozess teilweise entfernt wird, um die benötigten Flussleitelemente stehen zu lassen.
Zudem ist in der Figur 4 ein aufgeklebter Permanentmagnet 23 dargestellt, der den Fluss in dem entsprechenden Kreis erzeugt.
Ein solcher Permanentmagnet kann jedoch auch dadurch erzeugt werden, dass auf die Platine ein hartmagnetischer, möglicherweise pulverförmiger Werkstoff aufgebracht wird, der nachfolgend magnetisiert wird.
Zudem befinden sich auf der Platine Wicklungen 24, 25, die aus einer zusätzlichen leitenden Kaschierung der Platine geätzt sein können und die die Flussleitelemente 22 beiderseits umgeben, wobei noch für die Kontaktierung zwischen der Ober- und der Unterseite gesorgt werden muss, so dass der magnetische Fluss tatsächlich die jeweiligen Windungen durchsetzt. Die Kontaktierung kann beispielsweise durch eine Durchkontaktierung mittels Leiterstiften sichergestellt werden. In der Figur 5 ist eine gebogene Platine 21 dargestellt, die beispielsweise in den Zwischenraum zwischen den Lagerringen eines Radiallagers eingeschoben werden kann und die hierfür vorher in eine hohlzylindrische Form gebogen werden muss. Eine derartige Platine kann entweder von einer Seite in den Lagerzwischenraum eingeschoben werden oder es können zwei Platinen von beiden Seiten auf die Bewegungsbahn der Wälzkörper hin geschoben und darauf an einem Lagerring befestigt werden.
In der Figur 5 ist zudem ein elektronisches Modul 26 dargestellt, das mit den Wicklungen 24, 25 verbunden ist und das beispielsweise eine Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung von Messsignalen, beispielsweise zur Messung der Drehzahl des Lagers oder der Bewegungsgeschwindigkeit der Wälzkörper aufweist. Ein solches Modul kann selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der Ausführungsform in den Figuren 6 bis 8 eingesetzt werden.
Die Käfigdrehzahl kann unmittelbar gemessen werden und hieraus kann gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Abrollkinematik der Wälzkörper und eines Schlupfes auch die Drehzahl des Lagers bestimmt werden. Alter- nativ oder zusätzlich kann auch eine Gleichrichteinrichtung in dem Modul 26 vorgesehen sein, um eine Gleichspannung zu erhalten und beispielsweise auch ein Energiespeicher in Form eines Kondensators, Spule oder Akkumulators.
Die Figur 6 zeigt einen Teilschnitt durch ein Radiallager mit einem Innenring 30 und einem Außenring 31 , wobei an dem Außenring die Magneteinrichtung 32 in Form eines umlaufenden Ringes 33 mit L- förmigem Querschnitt und mit zahnartig aufgesetzten Magneten 34 befestigt ist. Die Nord- Süd- Richtung der Magnete ist in der Figur 6 mit dem Pfeil 35 bezeichnet. Mit 36 ist eine um den gesamten Außenring umlaufende Wicklungsspule bezeichnet, die somit sämtliche am Umfang angeordnete Magnete 34 und deren Magnetfluß umgibt. In der Spule 36 rufen somit die Flußänderungen , die in den magnetischen Kreisen bei Passieren der Wälzkörper 37 auftreten, eine summierte induzierte Spannung hervor, die zu Meß- und/oder Energieerzeu- gungszwecken verwendet werden kann. Grundsätzlich können zusätzlich zu dieser umlaufenden Spule auch einzelne, die einzelnen Polschuhe umgebende Spulen vorgesehen sein, deren Induktionsspannungen zusätzlich erfasst werden können. Vorteilhaft können die Wälzkörper untereinander denselben Abstand aufweisen, wie die Magnete 34, so dass sämtliche Teilflußänderungen synchronisiert sind.
Figur 7 zeigt die Magneteinrichtung 32 in einer Ansicht von der Lagerinnenseite her, wobei die Magnete 34 an der Innenseite erkennbar sind. Die Spule 36 ist ebenfalls schematisch dargestellt.
Die Figur 8 zeigt vergrößert und etwas detaillierter einen Ausschnitt der Magneteinrichtung mit dem L- förmigen Ring 33, der beispielsweise als
Spannring auch in eine umlaufende Nut an dem Außenring oder gegebenen- falls auch am Innenring befestigt werden kann oder konstruktiv als Teil eines Lagerelementes ausgebildet ist.
Durch die geschlossene Anordnung der ringförmigen Magneteinrichtung 32 mit den verteilten Magneten 34 wird das Lager auch vor dem Eindringen von Partikeln geschützt, insbesondere magnetische Partikel, die auch durch Abrieb entstehen können, werden aufgefangen. Die Kombination mit einer Dichtung eines Lagers (Spaltdichtung oder Lippendichtung) ist vorteilhaft. Bei der Lippendichtung kann der Dichtgummi beispielsweise auf den L- förmigen Ring aufvulkanisiert werden. Figur 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausgestaltung von Fig. 1 bzw. Fig. 6. An einem Außenring 41 ist eine Magneteinrichtung befestigt, die einen sich radial erstreckenden Teilabschnitt 42 eines Flussleitelementes 43 sowie einen sich mittig an dem Teilabschnitt 42 sich axial erstreckenden Teilabschnitt 44 umfasst. Der radiale Teilabschnitt 42 schließt einen engen Spalt 45 mit dem Innenring 40 ein. Der axiale Teilabschnitt 44 schließt mit dem Wälzkörper 46 einen Spalt 47 ein. In dem radialen Teilabschnitt 42 ist ein Permanentmagnet 48 angeordnet.
Das Flussleitelement 43 ist damit im wesentlichen T-förmig ausgebildet, insbesondere weist der radiale Teilabschnitt 42 einen auf den Innenring 40 weisenden Abschnitt zwischen dem axialen Abschnitt 44 und dem Innenring 40 auf, der an seinem Ende den zusätzlichen Spalt 45 mit dem Innenring 40 ausbildet.
Das Flussleitelement 43 weist damit zwei Polschuhe auf, nämlich an dem auf den Wälzkörper 46 weisenden Endabschnitt des axialen Teilabschnittes 44 und an dem auf den Innenring 40 weisenden Endabschnitt des radialen Teilabschnittes 42.
Es bilden sich zwei magnetische Kreise aus. Der erste magnetische Kreis wird von dem Außenring 41 , den an den Außenring 41 angrenzenden radialen Teilabschnitt 42, dem axialen Teilabschnitt 44, dem Permanentmagneten 48 und den Wälzkörper 46 über den mit dem Wälzkörper 46 gebildeten Spalt 47 geschlossen. An einem Ende des axialen Teilabschnittes 44 ist ein magnetischer Sensor 49 angeordnet, der den magnetischen Fluss in diesem ersten magnetischen Kreis erfasst. Der zweite magnetische Kreis wird von dem Permanentmagneten 48 über den Spalt 47 mit dem Wälzkörper 46, den Innenring 40 mit dem Spalt 45 zu dem Endabschnitt des radialen Teilabschnittes 42 geschlossen. An dem Endabschnit des radialen Teilabschnittes 42 ist ein magnetischer Sensor 50 angeordnet, der den magnetischen Fluss in dem Spalt 45 zu dem Innenring 40 erfasst.
Tritt eine nur radial gerichtete Belastung auf, ändert sich nur der Spalt 45 zu dem Innenring 40 und damit der magnetische Fluss in dem Spalt 45, den der Sensor 50 erfasst. Der magnetische Fluss in dem anderen Spalt 47 zu dem Wälzkörper bleibt im wesentlichen unbeeinflusst.
Tritt dagegen eine nur axial gerichtete Belastung auf, ändert sich nur der Spalt 47 zu dem Wälzkörper 46 und damit der magnetische Fluss in dem Spalt 47, den der Sensor 49 erfasst.
Die Ausgestaltung des Flussleitelementes 43 zur Ausbildung des Spaltes 45 mit dem Innenring 40 und des Spaltes 47 mit dem Wälzkörper 46 ermöglicht dabei eine unabhängige Erfassung von radialen und axialen Belastungen. Insbesondere lässt sich auch der Druckwinkel in dem Lager ermitteln.
Figur 10 zeigt eine Abwandlung zu dem Ausführungsbeispiel aus Figur 9, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche oder in ihrer technischen Wirkung vergleichbare Elemente ausweisen. Der Unterschied zu dem Ausführungsbei- spiel aus Figur 9 besteht darin, dass eine Selbsterregungsspule 51 vorgesehen ist, um das Magnetfeld der beiden magnetischen Kreise bereitzustellen. Die Selbsterregungsspule 51 umgibt dabei den axialen Teilabschnitt 44, der den im Bereich der Bewegungsbahn des Wälzkörpers 46 enden Polschuh an seinem Endabschnitt aufweist und der Bestandteil beider magnetischer Krei- se ist.
Bei den in Figur 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die magnetischen Sensoren 50, 49 jeweils an den Endabschnitten der Teilabschnitte 44, 42 angeordnet und damit in unmittelbarer Nähe zu den Spalten 45, 47, deren magnetische Flüsse sich ändern. Die magnetischen Sensoren 49, 50 sind jeweils als Hall-Sensoren ausgebildet.
Bei der in Figur 11 dargestellten Abwandlung zu den Ausführungsbeispielen aus Figur 9 und Figur 10 ist der Sensor 50, der den magnetischen Fluss in dem Spalt 45 zu dem Innenring 40 erfasst, als Spule ausgebildet, die um den auf den Innenring 40 weisenden Abschnitt des radialen Teilabschnittes 42 gewickelt ist. Weiter ist der Sensor 49, der den magnetischen Fluss zwischen dem axialen Abschnitt 44 und dem Wälzkörper 46 über den Spalt 47 erfasst, als weitere Spule ausgebildet, die den auf den Außenring 41 weisenden Abschnitt des radialen Teilabschnittes 42 umgibt. Das Magnetfeld der beiden magnetischen Kreise wird durch einen Permanentmagneten 48 bereitgestellt, der in dem beiden magnetischen Kreisen gemeinsamen axialen Teilabschnitt 44 angeordnet ist, wobei es sich versteht, dass der Perma- nentmagnet 48 auch entsprechend Figur 10 durch eine Selbsterregungsspule ersetzt oder ergänzt werden kann.
Figur 12 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Innenring 60 drehbar zu einem feststehenden Außenring 61 gelagert ist. An dem Außenring 61 ist eine Flussleiteinrichtung 63 angeordnet, die einem L-förmigen Querschnitt aufweist und einen radialen, auf den Innenring 60 weisenden radialen Teilabschnitt 62 sowie einen axialen, auf einen Wälzkörper 66 weisenden Teilabschnitt 64 umfasst, wobei an einem Ende des axialen Teilabschnitts 64 ein Permanentmagnet 68 be- festigt ist, so dass ein Polschuh ausgebildet wird. Zwischen dem Perma- nentmagneten 68 und dem Wälzkörper 66 wird ein Spalt 67 ausgebildet. Es bildet sich ein magnetischer Kreis aus, der ausgehend von dem Permanentmagneten 68 über den Spalt 67, das Korpus des Wälzkörpers 66 über die Druckellipse mit der Laufbahn an dem Außenring 61 , das Korpus des Außenrings 61 , den radialen Teilabschnitt 62 und den axialen Teilabschnitt 64 zurück zu dem Permanentmagneten 68 geschlossen wird.
An der inneren Wandung des Außenrings 61 ist eine Wicklungsspule 69 vorgesehen, die an dem Außenring 61 sowie an der Magneteinrichtung 63 feststehend angeordnet ist. Die Wicklungsspule 69 läuft entlang des Um- fangs des Außenrings 61 und umläuft den in Figur 12 bildlich dargestellten Polschuh mit dem Permanentmagneten 68 ebensowie wie weitere, nicht dargestellte Polschuhe, die ebenfalls einen Spalt mit den Wälzkörpem einschließen. In jedem der Spalte ändert sich der magnetische Fluss, wenn der jeweilige Wälzkörper diesen Spalt passiert, analog wie in dem Spalt 67, der in Figur 12 dargestellt ist. In der sämtliche Spalte umlaufenden Wickelspule 69 wird dabei eine Spannung induziert, die der gleichzeitigen Änderung der magnetischen Flüsse durch sämtliche Spalte an sämtlichen Polschuhen entspricht. Dabei sind die einzelnen Polschuhe untereinander magnetisch iso- liert, beispielsweise durch einen ausreichenden Abstand in Umfangsrichtung.
Die Wicklungspule 69 bietet sich insbesondere zur Energieerzeugung an, speziell dann, wenn der Abstand der Polschuhe in Umfangsrichtung auf den Abstand aufeinanderfolgenden Wälzkörper abgestimmt ist.
In Figur 12 ist an dem drehenden Innenring 60 ein magnetisches Element 70 feststehend angeordnet, dessen Magnetfeld sich dem in dem magnetischen Kreis befindlichen Magnetfeld überlagert und von der Wicklungsspule 69 erfasst wird. Das magnetische Element 70 kann als Permanentmagnet oder als magnetisch leitfähiges Teil ausgebildet sein, das den radialen Teilab- schnitt 62 des Flussleitelementes in Richtung auf den Innenring 60 verlängert und einen schmalen Spalt 71 zu dem axialen Teilabschnitt 64 lässt.
Im Betrieb des Lagers überlagert sich dann das mit der Lagerdrehzahl des Innenrings 60 veränderliche Magnetfeld des magnetischen Elementes 70 mit dem mit der Wälzkörperumlaufzahl veränderliche Magnetfeld in dem magnetischen Kreis, so dass die in der Wicklungsspule 69 induzierte Spannung mindestens zwei mit unterschiedliche Frequenzen aufweist, die sowohl einen Rückschluss auf die Lagerdrehzahl als auch auf die Wälzkörperumlaufzahl (bzw. auf die Käfigdrehzahl, wenn die Wälzkörper käfiggeführt sind) ermöglicht. Beide Drehzahlen bzw. Frequenzen lassen sich erfassen und in Beziehung zueinander setzen, so dass ein Lagerschlupf erkennbar wird.
In Figur 12 ist die Wicklungsspule 69 auf der einen, rechten Seite der Wälz- körper 66 angeordnet. Es versteht sich, dass eine weitere Spule auf der anderen, linken Seite vorgesehen sein kann. Diese weitere Spule kann als weitere Wicklungsspule ausgebildet sein oder als Spule, die einen auf der linken Seite zusätzlich angebrachten Polschuh umgibt.
Figur 13 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel mit einem Innenring 80, einem Außenring 81 , der drehfest bezüglich des Innenrings 80 ist, sowie einem Flussleitelement 83, das einen radialen, auf den Innenring 80 weisenden Teilabschnitt 82 und einen axialen, auf einem Wälzkörper 86 weisenden Teilabschnitt 84 umfasst, wobei der axiale Teilabschnitt 84 mit dem Wälzkörper 86 einen Spalt 87 ausbildet und der axiale Teilabschnitt 84 als im Bereich der Bewegungsbahn des Wälzkörpers 86 endender Polschuh ausgebildet ist.
Ein Magnetfeld wird durch eine erste Wicklungsspule 89 erzeugt, sobald die erste Wicklungsspule 89 bestromt wird, wobei die erste Wicklungsspule 89 in Umfangsrichtung des Außenrings 81 umlaufend angeordnet ist und in dem axialen Teilabschnitt 84 einen magnetischen Fluss hervorruft, der über den Spalt 87, das Korpus des Wälzkörpers 86, die Kontaktellipse zwischen dem Wälzkörper 86 und dem Außenring 81 , das Korpus des Außenrings 81 und den radialen Teilabschnitt 82 des Flussleitelementes 83 einen magnetischen Kreis schließt. Ändert sich die Fläche der Kontaktellipse zwischen dem Wälzkörper 86 bzw. ändert sich die Erstreckung des Spaltes 87 in axialer Richtung, wird eine Änderung des magnetischen Flusses in dem magneti- sehen Kreis mittels einer zweiten Wicklungsspule 90 erfasst, in der eine Spannung induziert wird. Die zweite Wicklungsspule 90 verläuft, axial bezogen auf den Wälzkörper 86 nach außen versetzt, im wesentlichen parallel zu der ersten Wicklungsspule 89. Die Zahl der Wicklungen pro Spule kann für die erste Wicklungsspule 89 von der für die zweite Wicklungsspule 90 ab- weichen, so dass es möglich ist, die Amplitude der von der zweiten Wicklungsspule 90 abgegriffenen Spannung zu transformieren. Insbesondere können nur geringe Änderungen in dem magnetischen Fluss durch den Spalt 87 bzw. durch die Kontaktellipse zwischen dem Wälzkörper 86 und dem Außenring 81 leicht nachweisbar werden, wenn die zweite Wicklungsspule 90 eine hohe Anzahl von Windungen im Vergleich zu der ersten Wicklungsspule 89 aufweist.
Es versteht sich, dass auch auf der anderen Seite der Laufbahn der Wälzkörper 86, in Figur 13 also auf der linken Seite des Wälzkörpers 86, ein wei- teres Paar von Wicklungsspulen vorgesehen sein kann. In den jeweiligen bezogen auf den Wälzkörper 86 außen liegenden Wicklungsspulen wird dann eine Spannung induziert, deren Vorzeichen davon abhängt, ob sich die axiale Erstreckung des Spaltes 87 vergrößert oder verringert. Durch eine vorzeichenbehaftete Addition der Signale der beiden äußeren Wicklungsspu- len lassen sich axial wirkende Kräfte leicht erfassen. Weiter lässt sich der Einfluss von radial wirkenden Kräften unterdrücken, da die radial wirkende Kräfte die die Spulenpaare zu beiden Seiten des Wälzkörpers 86 in gleicher Weise wirken und durch Summen- bzw. Differenzbildung rechnerisch eliminiert werden können. Es versteht sich, dass auf der anderen, in Figur 13 linke Seite des Wälzkörpers 86 auch ein Polschuh vorgesehen sein kann, der einen weiteren magnetischen Kreis ausbildet, wobei dieser weitere magnetische Kreis die radiale und bzw. oder axiale Belastung an der Stelle dieses Polschuhs erfasst, während die zweite Wicklungsspule 90 ein über den gesamten Umfang des Außenrings 81 gemitteltes Ergebnis für die axiale Belastung liefert.
Figur 14 zeigt einen Innenring 100, einen Außenring 101 und ein Flussleit- element 103, das einen radial von dem Außenring 101 sich erstreckenden Teilabschnitt 102 aufweist. An dem radialen Teilabschnitt 102 ist ein axial sich erstreckender Teilabschnitt 104 angeordnet, der einen ersten, sich zu einem Wälzkörper 106 sich erstreckenden Abschnitt und einen zweiten, sich von dem Wälzkörper 106 fort erstreckenden Abschnitt umfasst. In dem radialen Teilabschnitt 102 ist ein Permanentmagnet 108 angeordnet, so dass sich ein magnetischer Kreis ausbildet, der über den radialen Teilabschnitt 102, den sich auf den Wälzkörper 106 erstreckenden Abschnitt des axialen Teilabschnittes 104, einen Spalt 107 zwischen dem Endabschnitt des axialen Teilabschnittes 104, das Korpus des Wälzkörpers 106 sowie über die Kontaktellipse des Wälzkörpers 106 mit dem Außenring 101 über das Korpus des Außenrings 101 geschlossen wird. Eine Spule 109 erfasst als Meßspule den magnetischen Fluss im Bereich des Spaltes 107 zu dem Wälzkörper 108.
Der vorbeschriebene magnetische Kreis ist als erster Teilkreis eines magnetischen Messsystems ausgebildet. Das magnetische Messsystem umfasst einen zweiten Teilkreis, der von dem radialen Teilabschnitt 102, dem von dem Wälzkörper 106 fort weisenden Abschnitt des axialen Teilabschnittes 104, einer parallel zu dem radialen Teilabschnitt 102 angeordneten Korn- pensationsstrecke 111 aus einem magnetisierbaren Material sowie einem Abschnitt des Korpus des Außenrings 101 gebildet ist. Die Kompensationsstrecke 111 ist mit dem Außenring 101 sowie mit einem von dem Wälzkörper 106 fort weisenden Endabschnitt des axialen Teilabschnittes 104 fest verbunden. Der zweite Teilkreis wird ebenfalls durch den in dem radialen Teilabschnitt 102 angeordneten Permanentmagneten 108 beaufschlagt, dessen Magnetfeld sich damit auf die beiden Teilkreise aufteilt.
Der magnetische Fluss in dem ersten Teilkreis, der den Spalt 107 enthält, steht mit dem magnetischen Fluss in dem zweiten Teilkreis in einem festen, definierten Verhältnis.
In der Kompensationsstrecke 111 ist ein magnetischer Hilfssensor 112, insbesondere ein Hall-Sensor, angeordnet, der den magnetischen Fluss in dem zweiten Teilkreis erfasst. Die Kompensationsstrecke 111 ist von einer Kompensationsspule 113 umgeben.
Die Messspule 109 in dem ersten Teilkreis steht mit einer Steuer- Regelungsvorrichtung in Verbindung, die den Strom durch die Kompensati- onsspule 113 steuert. Das Magnetfeld bzw. der magnetische Fluss in dem Spalt 107 in dem ersten Teilkreis wird derart bestimmt, dass die Kompensationsspule 113 einen Strom führt, dessen Magnetfeld das in der Kompensationsstrecke 111 vorliegende, auf den Permanentmagneten 108 zurückgehende Magnetfeld kompensiert. Das Verschwinden des Magnetfeldes auf der Kompensationsstrecke 111 wird durch den Hilfssensor 112 erfasst.
Es versteht sich, dass die in Figur 14 dargestellte Erfassung des magnetischen Flusses mittels der Kompensationsspule 113 auch für den Fall vorgesehen sein kann, dass der Spalt zwischen dem radialen Teilabschnitt 102 und dem Innenring 100 ausgebildet ist, so dass der in Figur 9 dargestellte Sensor 45 durch die Kompensationsspule 113 ersetzt bzw. ergänzt wird. Es versteht sich ferner, dass sowohl der Spalt 107 zu dem Wälzkörper als auch ein Spalt zu dem Innenring mit nur einer Kompensationsspule 113 erfasst werden kann.
Figur 15 zeigt eine in eine Dichtung integrierte magnetische Vorrichtung. Die magnetische Vorrichtung umfasst ein Flussleitelement 123, das als gebogener Blechabschnitt aus einem magnetisch leitfähigen Material, speziell aus einem Tiefziehteil, hergestellt ist. Das Flussleitelement 123 umfasst einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Teilabschnitt 122, dessen ver- stemmter Endabschnitt 133 in einer Aufnahmenut 134 eines Außenrings 121 festgelegt ist. Das Flussleitelement 123 weist weiter einen sich axial erstreckenden Teilabschnitt 124 auf, dessen Endabschnitt 134 wiederum radial, in Richtung auf einen Innenring 120, gebogen ist, um eine verbesserte Anlagefläche zu einem Permanentmagneten 128 auszubilden, der in einer gedachten Verlängerung des axialen Teilabschnittes 124 an dessen radial gebogenen Endabschnitt 134 flächig anliegt. Im Bereich des verstemmten Endabschnittes 133 in der Aufnahmenut 134 liegt das magnetisch leitfähige Mate- rial des radialen Teilabschnittes 122 an dem Material des Korpus des Außenrings 121 an, so dass sich der magnetische Kreis zwischen dem Korpus des Außenrings 121 über den radialen Teilabschnitt 122 und den axialen Teilabschnitt 124 des Flussleitelementes 123 zu dem Permanentmagneten 128 über einen Spalt 127 in den Wälzkörper 126 ausbilden kann. Die Ände- rung des magnetischen Flusses über den Spalt 127 wird mittels einer entlang der inneren Mantelfläche des Außenrings 121 umlaufenden Wicklungsspule (nicht dargestellt) erfasst.
Die Wicklungsspule ist in einem Spulenträger 129 aufgenommen, der aus einem nicht-magnetischen Material, insbesondere aus einem Kunststoff, hergestellt ist. Der Spulenträger 129 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, in den die entlang des Umfangs des Außenrings 121 umlaufende Wickelspule eines elektrischen Leiters eingelegt ist. Der Permanentmagnet 128 ist radial im wesentlichen mittig zwischen den beiden aufeinander zu weisenden Mantelflächen des Innenrings 120 und den Außenrings 121 angeordnet. Bei der Herstellung des Spulenträgers 129 durch Kunststoffspritzen ist der Permanentmagnet 128 an den Spulenträger 129 befestigt worden, ebenso wie das Flussleitelement 123. Mit dem Spulenträger 129 stoffschlüssig ist ein Korpus einer Kunststoff-Abdichtung 130 ausgebildet, die eine Spaltdichtung mit dem Innenring 120 ausbildet. Die Kunststoff-Abdichtung 130 überbrückt dabei den Abstand zwischen dem Permanentmagneten 128 bzw. dem axialen Teilabschnitt 124 des Flussleitelementes 123 und der inneren Mantelfläche des Innenrings 120, wobei ein Dichtspalt 131 eingehalten wird. Es versteht sich, dass die Kunststoff-Abdichtung 130 auch eine Dichtlippe umfassen kann, die als Lippendichtung an der inneren Mantelfläche des Innenrings 120 anliegt. Es versteht sich weiter, dass der Permanentmagnet 128 erst nach seiner Aufnahme in dem Dichtelement der Dichtung seine permanente Magnetisierung erhalten kann, indem er einem starken Magnetfeld ausgesetzt wird.
Figur 16 zeigt wie Figur 15 ein Dichtelement mit einem ersten Flussleitelement 123a, dessen radialer Teilabschnitt 122a mit einem verstemmten Endabschnitt 133 an einem Außenring 121 in einer Aufnahmenut 134 festgelegt ist, so dass das Material des ersten Flussleitelementes 123a mit dem Material des Außenrings 121 in Kontakt kommt. Das erste Flussleitelement 123a umfasst weiter einen axialen Teilabschnitt 124a, an dessen in axiale Richtung weisenden Endabschnitt 132 ein Permanentmagnet 128 anliegt. In einem im Querschnitt U-förmigen ersten Spulenträger 129a ist eine bildlich nicht dargestellte, entlang des Umfangs des Außenrings 121 umlaufende Wicklungsspule aufgenommen. Weiter ist ein zweites Flussleitelement 123b vorgesehen, dessen radialer Teilabschnitt 122b im wesentlichen fluchtend mit dem radialen Teilabschnitt 122a des ersten Flussleitelementes 123a ausgerichtet ist. Das zweite Flussleitelement 123b umfasst weiter einen axialen Teilabschnitt 124b, der an dem axialen Teilabschnitt 124a des ersten Flussleitelementes 123a flächig anliegt und mit dem Permanentmagneten 128 in Kontakt steht. Weiter ist ein zweiter Spulenträger 129b vorgesehen, der eine bildlich nicht dargestellte zweite Wicklungsspule aufnimmt. Ein axial abgestellter Endabschnitt 135 des radialen Teilabschnittes 122b des zweiten Flussleitelementes 123b ist mit einer Umspritzung versehen, die abschnittsweise eine Dichtlippe zu der inneren Mantelfläche des Innenrings 120 ausbildet.
Das erste Flussleitelement 123a bildet zusammen mit dem Permanentmagneten 128 und dem Wälzkörper 126 sowie dem Außenring 121 den oben, zu Figur 15, beschriebenen magnetischen Kreis. Das zweite Flussleitelement 123b bildet mit dem Permanentmagneten 128, dem Wälzkörper 126 sowie dem Innenring 120 einen weiteren magnetischen Kreis, wobei beide magnetische Kreise zur Energieerzeugung herangezogen werden. Auch wenn der Endabschnitt des radialen Teilabschnittes 122b des zweiten Flussleitelementes 123b einen größeren Abstand zu dem Innenring 120 einhält, liefert der weitere magnetische Kreis einen Gewinn von ca. 50% an Energie.
Bei dem in Figur 16 dargestellten Ausführungsbeispiel wies jeder der beiden magnetischen Kreise ein eigenes Flussleitelement 123a, b auf. Es versteht sich, dass beide Kreise ein gemeinsames Flussleitelement aufweisen können, das sich von dem Außenring 121 bis nahe an den Innenring 120 radial erstreckt und von dem ein einziges axiales Teilelement abgeht, das in Kontakt mit dem gemeinsamen Permanentmagneten 128 der beiden magnetischen Kreise steht.
Bei den vorstehend anhand von Figur 1 bis 16 beschriebenen Ausführungs- beispielen war der Wälzkörper jeweils als Kugel ausgebildet, obwohl grund- sätzlich jede andere Form des Wälzkörpers geeignet sein kann. Bei dem folgenden, anhand von Figur 17 mit drei Abwandlungen in Fig. 18 bis 20 beschriebenen Ausführungsbeispiel, weist der Wälzkörper jeweils eine stumpf-kegelige Gestalt auf und rollt an der Mantelfläche an den jeweiligen Lagerringen ab. Die Symmetrie- und damit Drehachse des Wälzkörpers bildet dabei einen Winkel zu der gedachten Drehachse des Wälzlagers. Der Wälzkörper weist dabei zwei Stirnflächen auf, durch die der magnetische Kreis geschlossen werden kann.
Figur 17 zeigt einen Innenring 140, einen Außenring 141 und ein Flussleit- element 143, das als Ausschnitt ,X' in dem rechten Teilbild von Figur 17 vergrößert dargestellt ist. Das Flussleitelement 143 weist einen bezogen auf die Wälzlagerdrehachse radialen Teilabschnitt 142 sowie einen axialen Teilabschnitt 144 auf, so dass das Flussleitelement 143 ein im Wesentlichen L- förmiges Aussehen aufweist und auf den Wälzkörper 146 weist. Das Flussleitelement 143 bildet mit der Mitte der kreisförmigen Stirnfläche 156 des Wälzkörpers 146 einen Spalt 147 aus, so dass der Spalt 147 im wesentlichen in der gedachten Verlängerung der Symmetrieachse und damit der Verlängerung der Eigendrehachse des stumpf-kegeligen Wälzkörpers 146 angeordnet ist. Hierzu ist die Endfläche des axialen Teilabschnittes 144 angeschrägt, so dass der Spalt 147 entlang seiner Erstreckung den gleichen Abstand zu der Fläche der Stirnfläche 156 einhält. Die Stirnfläche 156 ist dabei die größere der beiden Stirnflächen des stumpf-kegeligen Wälzkörpers 146.
Der radiale Teilabschnitt 142 des Flussleitelementes 143 ist unmittelbar an der inneren Mantelfläche des Innenrings 140 so befestigt, dass der magnetische Fluss von dem Korpus des Innenrings 140 in den radialen Teilabschnitt 142 des Flussleitelements 143 wenig behindert ist. Das Flussleitelement 143 umfasst weiter einen Permanentmagneten 153, der in dem axialen Teilabschnitt 144, nahe der Abzweigung zu dem radialen Teilabschnitt 142, angeordnet ist, und als magnetischen Sensor 149 eine Spule, die den radialen Teilabschnitt 142 umgibt.
Es wird ein magnetischer Kreis geschlossen, ausgehend von dem Permanentmagneten 153 über den axialen Teilabschnitt 144 und den Spalt 147 zu der Stirnfläche 156 des Wälzkörpers 146, durch das Korpus des Wälzkörpers 146 zu der Kontaktellipse mit der Laufbahn an dem Innenring 140, über den radialen Teilabschnitt 144 zurück zu dem Permanentmagneten 153. Der magnetische Kreis umläuft einen Bord an dem Innenring 140, an dem der äußere Abschnitt der Stirnfläche 156 und somit der stumpf-kegelige Wälzkörper 146 geführt wird. Der magnetische Kreis ist innerhalb eines Käfigs ausgebildet und von dem Käfig unbeeinflusst, wobei der Käfig zur Führung der Wälzkörper 146 vorgesehen ist. In radialer Richtung, bezogen auf die Drehachse des Wälzlagers, wirkende Kräfte verändern insbesondere die Kontaktellipse zu dem Innenring 140 und damit den Fluss in dem magnetischen Kreis, was durch den magnetischen Sensor 149 erfassbar ist. In axialer Richtung, bezogen auf die Drehachse des Wälzlagers, wirkende Kräfte können die Breite des Spaltes 147 beeinflussen, so dass die axialen Kräfte erfassbar werden.
Bei dem vorstehend, anhand von Figur 17 beschriebenen Ausführungsbeispiel war das Flussleitelement 143 an dem Innenring 140 angeordnet. Es versteht sich, dass das Flussleitelement auch an dem Außenring 141 angeordnet sein kann. Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde der magnetische Kreis über die Stirnfläche 156, die die größere der beiden Stirnflächen des Wälzkörpers 146 ist, geschlossen. Es versteht sich, dass der magnetische Kreis auch über die kleinere der beiden Stirnflächen, ober über beide Stirnflächen des Wälzkörpers geschlossen werden kann. Es versteht sich weiter, dass ein erster magnetischer Kreis über die erste und ein zweiter magnetischer Kreis über die zweite Stirnfläche des Wälzkörpers 146 geschlossen werden kann.
Bei der nachfolgenden Beschreibung den in Figur 18, 19 und 20 dargestell- ten drei Abwandlungen zu dem Ausführungsbeispiel aus Figur 17 bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleicher oder in ihrer technischen Wirkung vergleichbare Bestandteile.
Figur 18 zeigt einen Innenring 140 und einen Außenring 141 sowie einen Wälzkörper 146 mit einem Flussleitelement 143, das einen radialen Teilabschnitt 142 sowie einen axialen Teilabschnitt 144 aufweist. Das Flussleitelement 143 weist einen weiteren axialen Teilabschnitt 150 auf, so dass das Flussleitelement 143 im wesentlichen U-förmig gestaltet ist. Ein Permanentmagnet 153 ist an einem auf die Mitte der größeren Stirnfläche 156 der bei- den Stirnflächen des stumpf-kegeligen Wälzkörpers gerichteten Ende des axiale Teilabschnittes 144 angeordnet, so dass sich ein Spalt 147 zwischen dem Permanentmagneten 153 und der Fläche der Stirnfläche 156 ausbildet, wobei die Breite des Spaltes 147 im wesentlichen konstant ist. Da die Eigendrehachse als Symmetrieachse des stumpf-kegeligen Wälzkörpers 146 ei- nen Winkel zu der Drehachse des Wälzlagers einschließt, ist der Permanentmagnet 153 bezogen auf die axiale Erstreckung des axialen Teilabschnittes 144 abgewinkelt angeordnet und mit der Eigendrehachse des Wälzkörpers 146 fluchtend ausgerichtet.
Das Flussleitelement 143 liegt mit dem weiteren axialen Teilabschnitt 150 auf der Stirnfläche 151 des Außenrings 141 auf und ist an dieser Stirnfläche 151 so befestigt, dass der magnetische Fluss an der gebildeten Grenzfläche wenig behindert wird. Als magnetischer Sensor 149 ist eine Wicklungsspule vorsehen, die entlang des Umfangs des Außenrings 141 an dessen Stirnfläche 151 sich erstreckt und von dem weiteren axialen Teilabschnitt 150 sowie dem radialen Teilabschnitt 142 des Flussleitelementes 143 eingefasst wird.
Es bildet sich ein magnetischer Kreis, ausgehend von dem Permanentmagneten 153 über den Spalt 147 zu der Stirnfläche 156 des Wälzkörpers 146, durch das Korpus des Wälzkörpers 146 zu der Kontaktellipse an der Mantelfläche des Wälzkörpers 146 zu einer Laufbahn an dem Außenring 141 , durch das Korpus des Außenrings 141 über die Stirnfläche 151 des Außenrings, den weiteren axialen Teilabschnitt 150, den radialen Teilabschnitt 142 und den axialen Teilabschnitt 144 zurück zu dem Permanentmagneten 153, der die Wickelspuel 149 vollständig umschließt, wobei eine Änderung des magnetischen Flusses in diesem magnetischen Kreis eine Spannung in der Wickelspule 149 induziert. Eine derartige Änderung des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kreis tritt beispielweise ein, wenn sich die Abmessungen der Kontaktellipse bzw. die Abmessungen des Spaltes 147 unter der Einwirkung von axialen oder radialen Kräften, bezogen auf die Drehachse des Wälzlagers, ändern.
Figur 19 stellt eine Abwandlung zu dem insbesondere in Figur 17 dargestellten Ausführungsbeispiel dar, wobei das Flussleitelement 143 eine im wesentlichen L-förmige Gestalt aufweist und an dem Innenring 140 befestigt ist. Anders als in Figur 17 dargestellt, wird das Magnetfeld des magnetischen Kreises nicht durch einen Permanentmagneten bereitgestellt, sondern durch eine bestromte Selbsterregungsspule 152, deren Magnetfeld eine Magnetisierung in dem radialen Teilabschnitt 142 erzeugt, die durch den axialen Teilabschnitt 144 geführt über den Spalt 147 in das Korpus des Wälzkörpers 146 eintritt. Die Änderung des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kreis wird durch einen als Spule ausgebildeten magnetischen Sensor 149 erfasst, wobei die Spule des magnetischen Sensors 149 den radialen Teil- abschnitt 142 des Flussleitelementes 143 umgibt.
Figur 20 stellt eine Abwandlung insbesondere zu dem in Figur 18 dargestellten Ausführungsbeispiel dar und zeigt ein im Querschnitt annähernd U- förmige Flussleitelement 143, das mit einem weiteren axialen Teilabschnitt 150 auf einer Stirnfläche 151 des Außenrings 141 befestigt ist. Das Magnetfeld des magnetischen Kreises wird durch eine Selbsterregungsspule 152 bereitgestellt, wobei die Selbsterregungsspule 152 entlang des gesamten Umfangs des Außenrings 141 umlaufend und damit im wesentlichen parallel zu der Spule 149 des Sensors angeordnet ist. Die Selbsterregungsspule 152 ist dabei von einem ringförmigen Magnetfeld umgeben, das teilweise das Flussleitelement 143 durchsetzt und in dem Flussleitelement 143 eine Magnetisierung hervorruft, die das Magnetfeld für den magnetischen Kreis bereitstellt. Es versteht sich, dass anstelle einer entlang des Umfangs des Au- ßenrings 141 umlaufenden Selbsterregungsspule 152 diese nur den radialen Teilabschnitt 142 umläuft, während die Änderung des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kreis durch die entlang des Umfangs umlaufende Wicklungsspule 149 erfasst wird, die als magnetischer Sensor ausgebildet ist.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war eine Spule, insbesondere eine den Polschuh umgebende oder als Wicklungsspule 69, 89 am Umfang umlaufende Spule, vorgesehen, um die Änderung des magnetischen Flusses in dem Kreis zu erfassen. Die jeweilige Spule kann als Induktivität eines Reihen- oder Parallelschwingkreises ausgebildet sein, sofern zusätzlich ein Kondensator und ein ohm'scher Widerstand vorgesehen ist. Ändert sich der magnetische Fluss durch die Spule bei dem Passieren der Wälzkörper an dem Polschuh, entspricht das einer Änderung der Induktivität, so dass sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises ändert. Auf diese Weise lassen sich Induktivitäten sehr schnell erfassen. Zusätzlich kann ein Referenzschwingkreis vorgesehen sein, dessen Resonanzfrequenz un- verändert bleibt, der jedoch der gleichen thermischen Belastung unterliegt wie der Schwingkreis mit der Spule zur Erfassung des magnetischen Flusses. Auf diese Weise lässt sich der Einfluss einer Temperaturänderung beseitigen, speziell eine Änderung des ohm'schen Widerstandes in dem Schwingkreis und dem Referenzschwingkreis, sofern die Stromträger beider Schwingkreise aus dem gleichen Material bestehen bzw. aus Materialien, dessen Widerstand bei Temperaturerhöhung in gleichem Maße eine Änderung erfährt. Insbesondere kann vorgesehen sein, die Induktivität der Spule mit einer Referenzinduktivität des Referenzschwingkreises zu koppeln und abzugleichen.
Die Induktivität der Spule, die die Änderung des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kreis erfasst, kann auch derart genutzt werden, mittels eines ersten Strompulses ein Magnetfeld einer Stärke hervorzurufen, das in den Wälzkörpern einen Wirbelstrom induziert, dessen Magnetfeld wiederum von der Spule erfasst wird, wobei der induzierte Wirbelstrom von dem Abstand der Spule, speziell auch des Spaltes, zu dem Wälzkörper bzw. zu dem Lagerring abhängt.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die magnetischen Sensoren als Hall-Sensoren ausgebildet. Es versteht sich, dass auch magnetische Sensoren vorgesehen sein können, die auf dem magne- toresistiven Effekt basieren, bei der sich also der elektrische Widerstand in Abhängigkeit von Betrag und Richtung eines äußeren Magnetfeldes ändert. Speziell können solche magnetoresistiven Sensoren vorgesehen sein, die auf einem der XMR-Effekte basieren, nämlich auf dem GMR-Effekt (giant magnetoresistance, X=G), dem AMR-Effekt (anisotrope magnetoresistance, X=A), dem CMR-Effekt (colossal magnetoresistance, X=C) oder dem TMR- Effekt (tunneling magnetoresistance, X=T). Generell erlaubt die Erfindung die platzsparende Anordnung einer Magneteinrichtung in einem Lager, die entweder sensorischen Zwecken oder der Wandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie dienen kann. Es werden hierzu die Wälzkörper selbst als magnetisch aktive Elemente benutzt, die einen Magnetkreis öffnen und schließen oder, falls sie hartmagnetisch ausgebildet und magnetisiert sind, kann durch die sich bewegenden Wälzkörper auch ein zeitlich veränderlicher, zusätzlicher Fluss in dem jeweiligen Magnetkreis aktiv erzeugt werden.
Bezugszeichenliste
1 , 2, magnetische Flussleitelemente
3 Bewegungsbahn
4, 5 Wälzkörper
6, 7, 8, 9 Polschuhe
10, 11 Permanentmagnete
12, 13, 14, 15, 24, 25 Wicklungen
16 Außenring
17 Innenring
18 Laufrinnen
19, 20 Lagerringe
21 Platine
22 Magneteinrichtung
23 Permanentmagnet
26 elektronisches Modul
30, 31 Lagerringe
32 Magneteinrichtung
33 Ring
34 Magnete
35 Magnetisierungsrichtung
36 Wicklungsspule
37 Wälzkörper
40 Innenring
41 Außenring
42 radialer Teilabschnitt
43 Flussleitelement
44 axialer Teilabschnitt
45 Spalt mit Innenring 40
46 Wälzkörper
47 Spalt mit Wälzkörper 46
48 Permanentmagnet 49 magnetischer Sensor
50 magnetischer Sensor
51 Selbsterregungsspule 60 Innenring 61 Außenring
62 radialer Teilabschnitt
63 Flussleitelement
64 axialer Teilabschnitt 66 Wälzkörper 67 Spalt mit Wälzkörper 66
68 Permanentmagnet
69 Wicklungsspule
70 magnetisches Element
71 Spalt zwischen dem axialen Teilabschnitt 64 und dem magnetischen Element 70
80 Innenring
81 Außenring
82 radialer Teilabschnitt
83 Flussleitelement 84 axialer Teilabschnitt
88 Wälzkörper 87 Spalt
89 erste Wicklungsspule
90 zweite Wicklungsspule 100 Innenring
101 Außenring
102 radialer Teilabschnitt
103 Flussleitelement
104 axialer Teilabschnitt 106 Wälzkörper
107 Spalt
108 Permanentmagnet 109 Spule
111 Kompensationsstrecke
112 Hilfssensor
113 Kompensationsspule
5 120 Innenring
121 Außenring
122, 122a, 122b radialer Teilabschnitt
123, 123a, 123b Flussleitelement
124, 124a, 124b axialer Teilabschnitt
10 126 Wälzkörper
127 Spalt
128 Permanentmagnet
129, 129a, 129b Spulenträger
130 Kunststoff-Abdichtung
15 131 Dichtspalt
132 Endabschnitt des axialen Teilabschnittes 124,
124a
133 Endabschnitt des radialen Teilabschnittes
122, 122a
2 200 113344 Aufnahmenut des Außenrings 121
113355 axial abgestellter Endabschnitt des radialen
Teilabschnittes 122b
114400 Innenring
114411 Außenring
2 255 114422 radialer Teilabschnitt
114433 Flussleitelement
114444 axialer Teilabschnitt
114466 Wälzkörper
114477 Spalt
3 300 114499 magnetischer Sensor
115500 weiterer axialer Teilabschnitt
115511 Stirnfläche des Außenrings 141 152 Selbsterregungsspule
153 Permanentmagnet
156 Stirnfläche des Wälzkörpers 146

Claims

Patentansprüche
1. Wälzlager mit Wälzkörpern (4, 5, 46; 66; 86; 106; 126, 146), die zwischen zwei Lagerelementen, insbesondere Lagerringen oder Lagerschienen (16, 17, 19, 20, 40, 41 ; 60, 61 ; 80, 81 ; 100, 101 ; 120, 121 ; 140, 141), bewegbar sind und mit einer Magneteinrichtung, die wenigstens eine an einem Lagerelement befestigte magnetische Flussleiteinrichtung (1 , 2, 33, 34; 43; 63; 83; 103; 123; 123a; 123b, 143) aufweist, welche wenigstens einen im Bereich der Bewegungsbahn der Wälzkörper endenden Polschuh (6, 7, 8, 9; 44; 64; 84; 104; 124; 124a; 124b, 144) aufweist, wobei wenigstens ein Wälzkörper (4, 5, 46; 66; 86; 106; 126, 146) magnetisch aktiv und/oder leitend ausgebildet ist und wobei die magnetische Flussleiteinrichtung (1 , 2, 33, 34; 43; 63; 83; 103; 123; 123a; 123b, 143) eine/oder mehrere elektrische Wicklungen) (12, 13, 14, 15; 51 ; 69; 89, 90; 109; 113, 149, 152) zur induktiven Spannungserzeugung aufweist.
2. Wälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Flussleiteinrichtung (1 , 2, 33, 34; 43; 63; 83; 103; 123; 123a; 123b) einen oder mehrere magneti- sche(n) Kreis(e) bildet, der durch einen oder mehrere Wälzkörper (4, 5, 46; 66; 86; 106; 126) in einer bestimmten Position der Wälzkörper (4, 5, 46; 66; 86; 106; 126) auf der Bewegungsbahn geschlossen wird.
3. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Flussleiteinrichtung (1 , 2, 33, 34; 43; 63; 83; 103; 123; 123a; 123b; 143) einen oder mehrere magneti- sche(n) Kreis(e) auf einer Seite der Bewegungsbahn der Wälzkörper (4, 5, 46; 66; 86; 106; 126; 146) bildet.
4. Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Flussleiteinrichtung (1 , 2, 33, 34; 43; 63; 83; 103; 123; 123a; 123b; 143) einen oder mehrere magneti- sche(n) Kreis(e) zu beiden Seiten der Bewegungsbahn der Wälzkörper (4, 5, 46; 66; 86; 106; 126; 146) bildet.
5. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die magnetische(n) Kreis(e) einen Permanentmagneten (10,11 ; 48; 68; 88; 108; 128; 153) aufweist (aufweisen).
6. Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die magnetische(n) Kreis(e) eine Selbsterregungsspule (51 ; 152) aufweist (aufweisen).
7. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung eine oder mehrere Platinen (21) aufweist, die jeweils magnetische Flussleitelemente (22) in Form einer Beschichtung sowie wenigstens eine elektrisch leitende, ein Flussleitelement umgebende Wicklung (24,25) aufweist.
8. Wälzlager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (21) als kaschierte Platte im Ätz- verfahren hergestellt ist.
9. Wälzlager nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (21) biegsam, insbesondere zu einem Hohlzylinder formbar ist.
10 Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass ein, insbesondere magnetisch nicht leitfähiger Käfig für die Wälzkörper (4,5) vorgesehen ist.
11. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass ein magnetisch leitfähiger Käfig für die Wälzkörper (4,5) vorgesehen ist.
12. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass kein Käfig für die Wälzkörper (4,5) vorgese- hen ist.
13. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Lagerelementen (16,17,19,20) in unmittelbarer Nähe der Magnetflussleiteinrichtung (1 ,2), insbesondere zwischen mehreren Polschuhen (6,7,8,9) ein Elektronikmodul (26) zur Verarbeitung der induzierten elektrischen Spannung vorgesehen ist.
14. Wälzlager nach Anspruch 1 oder einem der folgenden mit Lagerringen, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Magnet(e) (34) mit Abstand zueinander am Umfang eines Lagerrings (31) angeordnet und gemeinsam von einer/oder mehreren am Umfang des Lagers umlaufenden Wicklungs- spule(n) (36) umgeben sind.
15. Wälzlager nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung einen Ring (33) mit an diesem in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen befestigten Magneten (34) aufweist, wobei der Ring als Spannring in eine am Umfang eines Lagerrings (31) umlaufende Nut einlegbar ist.
16. Wälzlager nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Magneteinrichtung einen Ring (33) mit an diesem in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen befestigten Mag-
neten (34) aufweist, wobei der Ring Bestandteil des Außenrings, des Innenrings oder eines Dichtungselementes, insbesondere eines Lagerschildes ist.
17. Verfahren zum Betrieb eines Wälzlagers nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor, insbesondere eine Wicklung an einem Magnetkreis oder ein Magnetfeldsensor den durch einen einzigen Wälzkörper gehenden magnetischen Fluß detektiert und aus dem erfassten magnetischen Fluß einen mechanischen Belastungszustand des Wälzkörpers, insbesondere in axialer und/oder radialer Richtung wirkende Kräfte, ermittelt.
PCT/DE2009/001074 2008-07-31 2009-07-28 Wälzlager mit einer magneteinrichtung WO2010012277A1 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008035979 2008-07-31
DE102008035979.3 2008-07-31
DE102009021263.9 2009-05-14
DE102009021263A DE102009021263A1 (de) 2008-07-31 2009-05-14 Wälzlager mit einer Magneteinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010012277A1 true WO2010012277A1 (de) 2010-02-04

Family

ID=41461810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2009/001074 WO2010012277A1 (de) 2008-07-31 2009-07-28 Wälzlager mit einer magneteinrichtung

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009021263A1 (de)
WO (1) WO2010012277A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012007439A1 (de) 2010-07-16 2012-01-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Überwachungssystem für einen schienengebundenen waren- oder personentransport in einem waggon
DE102010027490A1 (de) 2010-07-16 2012-01-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg System zur Überwachung des Verschleißes bei einem schienengebundenen Waren- oder Personentransport
DE102010036001A1 (de) 2010-08-31 2012-03-01 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg System und Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in einem Waggon
CN115343501A (zh) * 2022-10-18 2022-11-15 四川新川航空仪器有限责任公司 一种变磁通式转速传感器

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010030147A1 (de) * 2010-06-16 2011-12-22 Zf Friedrichshafen Ag Sensoranordnung
WO2012176013A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Aktiebolaget Skf Sensor unit for sensing the angular position of a rotatable element with respect to a fixed element and bearing assembly comprising such a sensor unit
WO2012176012A1 (en) * 2011-06-23 2012-12-27 Aktiebolaget Skf Bearing assembly for an automotive vehicle with sensor unit
DE102014223219A1 (de) * 2014-11-13 2015-08-27 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lageranordnung mit einem Kraftsensor sowie Sensorwälzkörper für eine solche Lageranordnung
FR3050536B1 (fr) * 2016-04-26 2018-05-25 Ntn-Snr Roulements Procede de determination de la vitesse de rotation d’une cage de retention d’un palier a roulement
DE102017111738A1 (de) * 2017-05-30 2018-07-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wälzkörperdrehzahlmessung mittels Hall-Sensoren
DE102017212050A1 (de) * 2017-07-13 2019-01-17 Zf Friedrichshafen Ag Induktive Drehzahlbestimmung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905375A (en) * 1995-03-30 1999-05-18 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Rotational speed sensing device provided with a pair of magnetic members each having a plurality of projections
EP1203960A2 (de) * 2000-11-06 2002-05-08 Nsk Ltd Wälzlagervorrichtung und Ring,der für die Wälzlagervorrichtung geeignet ist, mit integriertem Sensor
JP2005024274A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Koyo Seiko Co Ltd センサ装置およびセンサ付き転がり軸受ユニット
US20060104558A1 (en) * 2002-07-02 2006-05-18 Samuel Gallion Instrumented antifriction bearing and electrical motor equipped therewith
JP2006284286A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
JP2008174067A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Ntn Corp センサ付車輪用軸受

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0397309A2 (de) 1989-05-12 1990-11-14 The Timken Company Lagervorrichtung
FR2648286B1 (fr) 1989-06-08 1992-02-07 Rks Couronne d'orientation a roulement a moteur integre
DE102006035703A1 (de) 2006-08-01 2008-02-07 Schaeffler Kg Vorrichtung zur Überwachung mindestens einer Betriebsgröße eines Radsatzlagers
JP2008180686A (ja) 2006-12-28 2008-08-07 Ntn Corp センサ付車輪用軸受
JP2008180346A (ja) 2006-12-29 2008-08-07 Ntn Corp センサ付車輪用軸受

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905375A (en) * 1995-03-30 1999-05-18 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Rotational speed sensing device provided with a pair of magnetic members each having a plurality of projections
EP1203960A2 (de) * 2000-11-06 2002-05-08 Nsk Ltd Wälzlagervorrichtung und Ring,der für die Wälzlagervorrichtung geeignet ist, mit integriertem Sensor
US20060104558A1 (en) * 2002-07-02 2006-05-18 Samuel Gallion Instrumented antifriction bearing and electrical motor equipped therewith
JP2005024274A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Koyo Seiko Co Ltd センサ装置およびセンサ付き転がり軸受ユニット
JP2006284286A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Jtekt Corp センサ付き転がり軸受装置
JP2008174067A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Ntn Corp センサ付車輪用軸受

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012007439A1 (de) 2010-07-16 2012-01-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Überwachungssystem für einen schienengebundenen waren- oder personentransport in einem waggon
DE102010027491A1 (de) 2010-07-16 2012-01-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Überwachungssystem für einen schienengebundenen Waren- oder Personentransport in einem Waggon
DE102010027490A1 (de) 2010-07-16 2012-01-19 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg System zur Überwachung des Verschleißes bei einem schienengebundenen Waren- oder Personentransport
CN103003126A (zh) * 2010-07-16 2013-03-27 谢夫勒科技股份两合公司 用于在轨道上进行的车厢内货运或客运的监视系统
US20130103255A1 (en) * 2010-07-16 2013-04-25 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Monitoring system for trackbound goods or passengers transported in a railcar
US8909417B2 (en) 2010-07-16 2014-12-09 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Monitoring system for trackbound goods or passengers transported in a railcar
DE102010036001A1 (de) 2010-08-31 2012-03-01 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg System und Verfahren zur Überwachung eines schienengebundenen Waren- oder Personentransportes in einem Waggon
WO2012028547A1 (de) 2010-08-31 2012-03-08 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg System und verfahren zur überwachung eines schienengebundenen waren- oder personentransportes in einem waggon
CN115343501A (zh) * 2022-10-18 2022-11-15 四川新川航空仪器有限责任公司 一种变磁通式转速传感器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102009021263A1 (de) 2010-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010012277A1 (de) Wälzlager mit einer magneteinrichtung
DE4239828C2 (de) Lageranordnung mit Drehzahlsensor
EP3256828B1 (de) Anordnung zur messung einer kraft oder eines momentes mit mindestens drei magnetfeldsensoren
EP3563116B1 (de) Wegsensor
DE10057468A1 (de) Wellendrehmomentsensor ohne Luftspalt
EP3256829B1 (de) Anordnung zur messung einer kraft oder eines momentes mit mindestens vier magnetfeldsensoren
DE4339894A1 (de) Dichtvorrichtung mit einem Codierelement für Wälzlager und Wälzlager mit einer solchen Vorrichtung
DE102015200268B3 (de) Anordnung zur Messung einer Kraft oder eines Momentes mit einem Magnetfeldsensor und mit einem Magnetfeldleitelement
DE102016117529A1 (de) Drehmomentsensoranordnung und Verfahren zur Drehmomentmessung sowie Drehmomentregelvorrichtung und Elektroantrieb
DE3347052A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur messempfindlichkeitserhoehung von beruehrungsfrei arbeitenden wegmesssensoren
EP2572114B1 (de) Wälzlager mit integriertem generator
EP3371553B1 (de) Sensor für ein magnetlager
DE112016004970T5 (de) Magnetismuserfassungsvorrichtung und erfassungsvorrichtung für einen sich bewegenden körper
EP3295542A1 (de) Messspuleneinheit und elektrische maschine mit einer derartigen messspuleneinheit sowie verfahren zum bestimmen von betriebsparametern einer elektrischen maschine
DE102019217425A1 (de) Elektrische Maschine
WO2016034176A1 (de) Encoder und sensorvorrichtung für ein drehbares maschinenteil
DE4138844A1 (de) Vorrichtung mit aktivem messfuehler zur ueberwachung des zustandes des reifens eines fahrzeugrades und zur messung des drehverhaltens des rades
DE102018217278A1 (de) Radnabenanordnung mit dualen Winkelpositionssensoren
DE19605413A1 (de) Gleichstromlinearmotor mit integriertem Wegmeßsystem
DE102010029870A1 (de) Sensor
DE102009014239A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung der Bewegung eines Wälzkörpers eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers
EP2474090B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer rotorlage einer synchronmaschine
DE19906638C1 (de) Elektromagnetisches Antriebssystem, insbesondere Linearantrieb
WO2015185262A1 (de) Magnetsensor für eine rotorwelle einer elektrischen maschine sowie elektrische maschine
DE102012016287A1 (de) Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition einer Welle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09776041

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09776041

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1