DE69112176T2 - Drehzahlmessaufnehmer und Wälzlager, ausgerüstet mit einem solchen Aufnehmer. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine im Inneren eines Wälzlagers auf einem nicht umlaufenden Bauteil gehalterte Vorrichtung zur Messung der Drehzahl eines umlaufenden Bauteiles, wobei die Drehzahlbestimmung durch Detektion eines Magnetfeldes erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere verwendbar, um die Drehzahl eines Wälzlagers einer Radnabe (Radlagerung) zu bestimmen, die z.B. einem Antiblockierbremssystem (ABS) zugeordnet ist.
• Vorrichtungen dieser Bauart umfassen im wesentlichen ein Kodierelement, das mittels eines magnetisierten Ringes mit einer Anzahl von alternierenden Magnetpolen ein Magnetfeld erzeugt und das mit einem aktiven Sensor, z.B. einer Hall-Sonde, einem magnetfeldabhängigen Widerstand oder dergleichen, zusammenwirkt, wobei der Sensor dem Kodierelement mit einem bestimmten Luftspalt gegenüberliegend angeordnet ist.
• Aus der europäischen Patentanmeldung EP 319 355 ist bereits ein Lager mit Magnetfelddetektor bekannt, bei dem ein mehrpoliger Ring verwendet wird, der einem Magnetfelddetektor zugeordnet ist, der ein Magnetflußleitelement aufweisen kann. Trotz des Vorteils der kleinen Baugröße einer solchen in einem Lager integrierten Vorrichtung werden dennoch eine bestimmte Anzahl von Nachteilen festgestellt. Vor allem muß der Aufbau des Lagers in Abhängigkeit von der verwendeten Sensoranordnung konzipiert sein. Darüber hinaus wird die Messung bei übermäßigen Veränderungen des Luftspaltes zwischen dem mehrpoligen Ring und dem Sensor gestört, wobei solche Veränderungen des Luftspaltes insbesondere bei Umlaufabweichungen des mehrpoligen Ringes (z.B. Seiten- oder Höhenschlag) auftreten können.
• Auf dieselbe Weise ist in der französischen Patentanmeldung 2 640 706 ein Wälzlager beschrieben, das mit einer ringförmigen Vorrichtung zur Drehzahlmessung versehen ist, die axial auf ein nicht umlaufendes Element des Wälzlagers aufgesteckt ist. Diese Vorrichtung weist Vorteile hinsichtlich der Einfachheit des Einbaus und des Schutzes gegenüber der Außenumgebung auf. Gegebenenfalls kann jedoch ein Seitenschlag des Kodierelementes oder seines Halters auf Grund einer Veränderung des Luftspaltes wie vorstehend zu Störungen bei der Detektion führen. Darüber hinaus ist diese Vorrichtung gegenüber relativen axialen Lageabweichungen zwischen dem Kodierelement und dem Sensor empfindlich.
• Die US-Patenschrift US 3 742 243 beschreibt eine Vorrichtung zur Drehzahlmessung eines umlaufenden Bauteiles mittels einer Hall-Sonde, die einem mehrpoligen Ring zugeordnet ist. Der mehrpolige Ring ist mittels eines Magnets mit axialer Polarisation ausgebildet, der zwei Polplatten aufweist, die mit Zähnen versehen sind, wobei jede Platte auf diese Weise jeweils eine Reihe von Zähnen mit auf der einen und der anderen Platte umgekehrten Polaritäten bildet. Die Hall-Sonde ist mit geeigneten Mitteln versehen, um die von dem mehrpoligen Ring erzeugten Magnetfelder aufzunehmen und um die auf diese Weise aufgenommenen Flüsse auf den eigentlichen Sensor zu konzentrieren. Obwohl diese Vorrichtung den Vorteil hat, die Signalqualität dadurch zu verbessern, daß sie bis zu einem bestimmten Grad die Auswirkung eventueller Plan- oder Rundlauffehler des mehrpoligen Ringes verringert, hat sie umgekehrt den Nachteil eines komplizierten Aufbaus und weist eine erhebliche Baugröße auf.
• Die vorliegende Erfindung hat folglich die Aufgabe eine Vorrichtung zur Drehzahlmessung zu schaffen, die es gestattet, ein zuverlässiges, regelmäßiges und für die ordnungsgemäße Verarbeitung hinreichend starkes Signal zu erhalten, und dies bei einfachem und kostengünstigem Aufbau mit einem möglichst kleinen sowie möglichst konstanten Luftspalt zwischen dem Sensor und dem Geberelement; wobei die Vorrichtung gegenüber Veränderungen des Luftspaltes zwischen dem Sensor und dem mehrpoligen Ring sehr unempfindlich ist und darüber hinaus einen guten Schutz des Geberelementes und des Sensors gegenüber der Außenumgebung sicherstellt.
• Die Erfindung hat ebenfalls die Aufgabe eine Vorrichtung zur Drehzahlmessung zu schaffen, bei der die magnetischen Feldlinien mit einem Minimum an Verlusten zu dem Sensor hin geführt werden.
• Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung zur Drehzahlmessung eines umlaufenden Bauteiles, das mittels eines Wälzlagers auf einem nicht umlaufenden Bauteil gelagert ist, ein Geberelement, das mit dem umlaufenden Teil fest verbunden ist und das mittels eines mehrpoligen Ringes ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und wenigstens ein Sensorelement, das mit dem nicht umlaufenden Teil fest verbunden ist und mit einem Luftspalt gegenüber dem Geberelement angeordnet ist. Das Sensorelement weist einen eigentlichen Sensor und wenigstens ein dem Sensor zugeordnetes Magnetflußleitelement auf. Gemäß der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zwei getrennte Flußleitelemente, von denen jedes einen durch einen Schenkel zum Aufnehmen des Flusses verlängerten Flußleitabschnitt aufweist. Der Sensor ist zwischen den beiden Flußleitabschnitten angebracht, und der mehrpolige Ring ist zwischen den beiden Flußaufnahmeschenkeln derart angeordnet, daß den beiden Flußaufnahmeschenkeln jeweils zwei Magnetpole unterschiedlichen Vorzeichens gleichzeitig gegenüberliegen.
• Der Sensor ebenso wie die beiden Flußleitelemente sind vorzugsweise in einem gießfähigen Material, z.B. Kunstharz, vergossen, wobei die beiden Enden der beiden Flußaufnahmeschenkel nach außen vorstehen und auf diese Weise einen Raum begrenzen, in dessen Innerem der mehrpolige Ring umlaufen kann.
• Die Flußleitelemente weisen vorteilhafterweise eine U-förmig gebogene Gestalt auf.
• In einem ersten Ausführungsbeispiel weist der mehrpolige Ring eine radiale Magnetisierung auf. Das Sensorelement ist dann dem mehrpoligen Ring axial gegenüberliegend derart angeordnet, daß die beiden Flußaufnahmeschenkel mit einem radialen Luftspalt den äußeren und den inneren Magnetpolen des mehrpoligen Ringes gegenüberliegend angeordnet sind. In dieser Hinsicht versteht man unter einem äußeren Magnetpol jeweils den in radialer Richtung am weitesten von der Drehachse des Lagers entfernt liegenden Magnetpol, und unter einem inneren Magnetpol jeweils denjenigen, der im Gegensatz dazu der Drehachse des Lagers in radialer Richtung am nächsten liegt.
• Das Sensorelement ist vorzugsweise mit einem Montagering fest verbunden, der dazu bestimmt ist, z.B. durch Verrastung auf einem nicht umlaufenden Teil des Wälzlagers befestigt zu werden.
• Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der mehrpolige Ring auf einem Tragflansch montiert, der Teil einer seitlichen Abdichtung des Wälzlagers ist. Der Montagering des Sensorelementes kann dann direkt auf dem Aufsatz- oder Spannteil der Dichtung verrastet sein. Die Abdichtung kann noch verbessert werden, indem eine zusätzliche Dichtlippe vorgesehen wird, die auf dem Tragflansch angebracht ist und mit einem Randbereich des Montageringes in Berührung kommen kann.
• Ein gedruckter Schaltkreis zur Verarbeitung des von dem Sensor abgegebenen Signals kann auf einfache Weise in dem Montagering integriert sein. Dieser kann einen Anschlußkopf aufweisen, der mittels des gedruckten Schaltkreises elektrisch mit dem Sensor verbunden ist und die Übertragung des von dem Sensor abgegebenen Signals an eine äußere Verarbeitungseinheit ermöglicht, die z.B. Teil eines Antiblockierbremssystems (ABS) ist.
• Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist der mehrpolige Ring eine axiale Magnetisierung auf. Das Sensorelement ist dann dem mehrpoligen Ring in radialer Richtung derart gegenüberliegend angeordnet, daß die beiden Flußaufnahmeschenkel den seitlichen Magnetpolen des mehrpoligen Ringes mit einem axialen Luftspalt gegenüberliegend angeordnet sind.
• Das Sensorelement kann z.B. in Gestalt eines Stopfens vorliegen, der in radialer Richtung in einer in einem nicht umlaufenden Teil angeordneten Öffnung montiert ist.
• Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Sensor durch eine passive Induktionsspule gebildet ist, sind die beiden Flußleitelemente durch ein einziges Flußleitelement in Gestalt eines U ersetzt, dessen Schenkel die Flußaufnahmeschenkel bilden. Die Induktionsspule ist um einen Bereich des U-förmigen Flußleitelementes herum angeordnet.
• Die Erfindung ist besser durch das Lesen der ausführlichen Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele der Erfindung zu verstehen, die in keiner Weise einschränkend gemeint und in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht sind, in der:
• Fig. 1 einen axialen Schnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehzahlmessung mit einem mehrpoligen Ring mit radialer Magnetisierung zeigt;
• Fig. 2 eine Ansicht von rechts des in der Vorrichtung aus Fig. 1 verwendeten Sensorelementes zeigt;
• Fig. 3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele der Flußleitelemente perspektivisch darstellen, die in einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung verwendbar sind;
• Fig. 5a und 5b zwei Fälle von relativer Verlagerung des mehrpoligen magnetischen Ringes gegenüber dem Sensor in einer Schnittdarstellung veranschaulichen;
• Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel in einer Schnittdarstellung im Ausschnitt veranschaulicht, bei dem der mehrpolige Ring eine axiale Magnetisierung aufweist; und
• Fig. 7 bis 10 Ausschnitte einer Schnittdarstellung von vier Ausführungsbeispielen der Erfindung darstellen, bei denen der mehrpolige Ring mit einer radialen Magnetisierung versehen ist und mit einem oder mehreren passiven Sensor(en).
• Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehzahlmessung auf einem Wälzlager 1 angeordnet, das einen umlaufenden Außenring 2 und zwei nicht umlaufende Innenteilringe 3, 4 (eines geteilten Innenringes) aufweist. Zwischen dem Außenring 2 und den beiden Innenteilringen 3, 4 sind zwei Reihen von in schräger Richtung berührenden Kugeln 5, 6 angeordnet, die von einem Käfig 7 in einem geeigneten Abstand voneinander gehalten sind. Die seitliche Abdichtung des Wälzlagers 1 ist auf einer Seite durch eine herkömmliche Dichtung 8 und auf der anderen Seite durch eine Dichtung 9 sichergestellt, die für den Einbau des Geberelementes der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehzahlmessung eingerichtet ist. Zu diesem Zweck weist die Dichtung 9 einen Tragflansch 10 auf, vorzugsweise aus einem unmagnetischen Material, z.B. rostfreiem Stahl, der in der Ringöffnung des Außenringes 2 angeordnet und mit einen radialen Flansch 11 versehen ist, wobei ein mehrpoliger Ring 12 mit radialer Magnetisierung auf dem radialen Flansch 11 unmittelbar oder mittels eines unmagnetischen Ringes 13 befestigt ist, der z.B. aus Elastomer oder Kunststoff hergestellt ist. Die Dichtung 9 weist einen ringförmigen Dichtring 14 z.B aus Kautschuk auf, der mit einem Aufsatz- oder Spannteil 15 in Reibkontakt steht, das den Teilring 4 umschließend angeordnet ist. Das Aufsatzteil 15 weist einen Kragen 16 auf, der mit einer Arlzahl von Schlitzen 17 und zwei diametral gegenüberliegend angeordneten, in axialer Richtung offenen Indexausnehmungen versehen ist, die in den Figuren nicht dargestellt sind.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehzahlmessung umfaßt den mehrpoligen Ring 12, der die Rolle des Geberelementes übernimmt, sowie ein als Ganzes mit 18 bezeichnetes Sensorelement.
• Der mehrpolige Ring 12, der auf seinem unmagnetischen Halter 13 befestigt ist, um die Ausbreitung der Magnetfelder in benachbarte Bauteile zu vermeiden, besteht z.B. aus einer Anzahl von Permanentmagneten mit alternierender Magnetisierung, die aneinanderliegend angeordnet sind.
• Das Sensorelement 18, das auch aus den Fig. 5a und 5b ersichtlich ist, umfaßt einen aktiven Sensor 19, der z.B. aus einer Hall-Sonde, einem magnetfeldabhängigen Widerstand oder einem ähnlichen aktiven Bauelement aufgebaut ist. Der aktive Sensor 19 ist unmittelbar zwischen zwei Magnetflußleitelementen 20, 21 angeordnet, die z.B. aus magnetischem Stahl hergestellt sind. Die beiden Flußleitelemente 20, 21 sind identisch aufgebaut, wobei das Flußleitelement 20 in Bezug auf die Drehachse des Lagers 1 in radialer Richtung außen angeordnet ist, während das Flußleitelement 21 in Bezug auf das Flußleitelement 20 innen angeordnet ist.
• Das eine der Flußleitelemente, 20, ist in Fig. 3 perspektivisch dargestellt. Das Flußleitelement 20 weist einen Flußaufnahmeschenkel 20b auf, dessen Breite an die Breite der polaren Segmente des mehrpoligen Ringes 12 angepaßt ist, denen er gegenüber liegt. Das Flußleitelement 20 weist auch einen Flußleitabschnitt 20c auf, dessen Breite an die des Sensors 19 angepaßt ist. Der Flußaufnahmeschenkel 20b ist mit einem Teil 20a verlängert, der dieselbe Breite wie der Abschnitt 20c hat und U-förmig gebogen ist, um sich dann in Gestalt des Abschnittes 20c parallel und den Sensor 19 unmittelbar berührend fortzusetzen. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist der Flußleitabschnitt 20c breiter als der Magnetflußaufnahmeschenkel 20b. Er ist gleich breit wie der Teil 20a.
• Wenn, wie in den Fig. 1, 5a und 5b dargestellt, die beiden Magnetflußleitelemente 20 und 21 jeweils die Innen- und die Außenseite des Sensors 19 berührend angeordnet sind, ist es verständlich, daß auf Grund der U-förmigen Gestalt der Elemente 20 und 21 die Magnetflußaufnahmeschenkel 20b, 21b über den Sensor 19 und die Flußleitabschnitte 20c, 21c vorstehen. Begrenzt zwischen den Enden der beiden Flußaufnahmeschenkel 20b, 21b liegt ein Raum 22, in dessen Innerem der in Umlauf versetzte mehrpolige Ring 12 untergebracht ist. Die aus dem Sensor 19 und den beiden Flußleitelementen 20 und 21 gebildete Einheit ist im Inneren eines das Sensorelement 18 als Ganzes bildenden Klotzes 23 aus Kunstharz oder gießfähigem, elektrisch isolierendem Kunststoff eingegossen.
• Das Sensorelement 18 ist mit einem aus den Fig. 1 und 2 ersichtlichen Montagering 24 fest verbunden, der eine Anzahl von radialen Pratzen 25 aufweist, die dazu eingerichtet sind, in die Schlitze 17 des Aufsatzteiles 15 einzurasten, wobei die Pratzen 25 in der Ringöffnung des Ringes 24 angeordnet sind und in die Schlitze 17 von außen eindringen. Die Pratzen 25 sind jeweils an dem Ende von elastischen Fingern 25a ausgebildet, die von dem Ring 24 vorragen und zum Teil in Fig. 1 sichtbar sind. An dem Ort des Sensors 19 und an der diametral gegenüberliegenden Stelle sind diese elastischen Finger durch Indexzapfen 25b ersetzt, die dazu eingerichtet sind in die in axialer Richtung offenen, in dem Kragen 16 vorgesehenen Indexausnehmungen einzudringen. Die Flußleitelemente 20 und 21 können Öffnungen 27 aufweisen, die zur Zentrierung der Flußleitelemente in der Gießform vor dem Gießen des Montageringes 24 dienen.
• Eine gedruckte Schaltung 26 ist elektrisch mit dem Sensor 19 verbunden, um eine nachfolgende Verarbeitung des von dem Sensor 19 abgegebenen Signales zu bewerkstelligen. Die gedruckte Schaltung 26 ist in dem Montagering 24 nahe bei dem Sensorelement 18 integriert. Anschlußstifte 28 verbinden die gedruckte Schaltung 26 mit einem Anschlußkopf 29, der in dem Montagering 24 integriert ist und die Übertragung des von dem Sensor 19 abgegebenen Signals bis zu einer äußeren Verarbeitungseinheit ermöglicht, die z.B. Teil einer Antiblockiereinrichtung für Kraftfahrzeugräder ist.
• Erforderlichenfalls können zusätzliche Dichtmittel vorgesehen werden, um die Isolierung gegenüber der Außenumgebung zu vervollkommnen. Als Beispiel ist in Fig. 1 eine Abwandlung gestrichelt dargestellt, bei welcher der Montagering 24 eine Randleiste 30 aufweist, mit der eine Dichtlippe 31 in Berührung steht, die Teil des zur Befestigung des mehrpoligen Ringes 12 dienenden Ringes 13 ist.
• Obwohl in den Fig. 1 und 2 der Einbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehzahlmessung auf einem Wälzlager herkömmlicher Bauart dargestellt ist, ist es selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Vorteil auch bei einem Lager verwendet werden könnte, das in einem nicht angetriebenen Rad eines Fahrzeuges integriert ist, bei dem die Innenringe 3, 4 des Wälzlagers drehfest sind, und der Außenring Mittel aufweist, um das Rad und die Bremsscheibe zu tragen, und in Umdrehung versetzt wird.
• Es wird nun mit Bezug auf die Fig. 5a und 5b erläutert, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr unempfindlich gegenüber geringfügigen Lageabweichungen zwischen dem mehrpoligen Ring 12 und dem Sensorelement 18 bleibt.
• Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung erfolgt die Übertragung der Magnetfeldlinien von dem mehrpoligen Ring 12 hin zu dem Sensor 19 nicht direkt, sondern vielmehr mittels der beiden Flußleitelemente 20 und 21. Zu diesem Zweck ist das Sensorelement 18 bezüglich des mehrpoligen Ringes 12 so angeordnet, daß dieser zwischen den Aufnahmeschenkeln 20b, 21b umläuft. Wenn ein Aufnahmeschenkel, beispielsweise 20b, einem Magnetpol gegenüber liegt, z.B. einem Nordpol des mehrpoligen Ringes, so liegt der andere Aufnahmeschenkel 21b einem Magnetpol mit umgekehrten Vorzeichen gegenüber, d.h. hier einem Südpol desselben Segmentes des mehrpoligen Ringes 12. Der Luftspalt zwischen dem Nordpol und dem Aufnahmeschenkel 20b ist mit E1 bezeichnet, während der Luftspalt zwischen dem Südpol desselben Segmentes und dem Aufnahmeschenkel 21b mit E2 bezeichnet ist, wie beispielsweise aus Fig. 5a ersichtlich ist. In dieser Figur ist eine leichte Lageabweichung des Sensorelementes 18 bezüglich des mehrpoligen Ringes 12 dargestellt, so daß der Luftspalt E1 größer als der Luftspalt E2 ist. Trotz dieser Abweichung bleibt die Summe der beiden Luftspalte E1 und E2 zwischen den Aufnahmeschenkeln 20b und 21b konstant. Eine Vergrößerung des Luftspaltes E1 entspricht einer Verringerung des Luftspaltes E2 um denselben Betrag und umgekehrt. In Fig. 5b ist eine entgegengesetzte Lageabweichung dargestellt, bei der der Luftspalt E1 kleiner ist als der Luftspalt E2.
• In jedem Fall ist unter der Voraussetzung, daß die Summe der beiden Luftspalte konstant bleibt, das von dem Sensor 19 empfangene Signal von den relativen Verlagerungen des mehrpoligen Ringes 12 bezüglich der Aufnahmeschenkel 20b, 21b in einer zu diesen Schenkeln senkrechten Ebene praktisch nicht beeinflußt.
• Auf der anderen Seite beeinflußt auch jede relative Verlagerung des mehrpoligen Ringes 12 bezüglich der Aufnahmeschenkel 20b, 21b in einer zu diesen parallelen Ebene das von dem Sensor 19 abgegebene Signal nicht merklich, weil der mehrpolige Ring 12 zum größten Teil im Inneren des Raumes 22 zwischen den Aufnahmeschenkeln 20b und 21b bleibt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist folglich sehr unempfindlich gegenüber Plan- und Rundlauffehlern, die bei dem mehrpoligen Ring 12 selbst und/oder bei dessen durch den radialen Flansch 11 des Aufsatzteiles 10 gebildeter Halterung vorhanden sein können.
• Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines als Ganzes mit 32 bezeichneten Flußleitelementes, das wie das in Fig. 3 dargestellte Flußleitelement 20 einen Flußaufnahmeschenkel 32b aufweist. Dieser ist mit einem massiven Abschnitt 32a fest verbunden, der die Rolle des Flußleiters übernimmt und der den Sensor 19 direkt berührt, wie dies bei dem Flußleitabschnitt 20c des Elementes 20 der Fall war.
• Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform bei der gleiche oder entsprechende Teile dieselben Bezugszeichen tragen, stellt eine Anwendung der Erfindung mit einem mehrpoligen Ring 12 mit axialer Magnetisierung dar. Der mehrpolige Ring 12 ist auf einem unmagnetischen Halter 13 angeordnet, z.B. aus Kunststoff, der mit einem Ring 33 fest verbunden ist, der vorzugsweise auch unmagnetisch und auf dem Ende einer Welle 34 montiert ist, auf der außerdem ein Wälzlager 1 angeordnet ist, das hier ein einreihiges Kugellager ist.
• Das Sensorelement 18 ist gleich wie das vorstehend verwendete, in den Fig. 1 bis 5 dargestellte aufgebaut und derart angeordnet, daß die beiden Aufnahmeschenkel 20b, 21b jeweils mit einem axialen Luftspalt seitlichen Magnetpolen des mehrpoligen Ringes 12 mit umgekehrten Vorzeichen gegenüberstehen. Das Sensorelement 18 ist mit einem Stopfen 35 fest verbunden, der durch eine Öffnung 36 ragt, die in einem nicht umlaufenden Teil 37 angeordnet ist, in dessen Inneren der Außenring 2 des Wälzlagers 1 montiert ist. Ein die äußere Stirnfläche des nicht umlaufenden Teiles 37 übergreifender Steg 38 gestattet es, die richtige Ausrichtung des Sensorelementes 18 beim Einbau des Stopfens 35 sicherzustellen und verhindert auf diese Weise eine falsche Montage.
• Die Erfindung ermöglicht es, anstelle eines aktiven Sensors 19 einen passiven Sensor in dem Sensorelement 18 zu verwenden.
• Wie in Fig. 7 dargestellt ist, umfaßt das Sensorelement 18 einen passiven Sensor 19 in Gestalt einer Spule, deren Kern 40 aus Weicheisen besteht, und zwei Flußleitelemente 41 und 42, die jeweils einen Flußaufnahmeschenkel 41b, 42b und einen Flußleitabschnitt 41c, 42c aufweisen. Die Aufnahmeschenkel 41b und 42b sind in derselben Weise angeordnet wie es in den Fig. 1, 5a und 5b für eine radiale Magnetisierung des mehrpoligen Ringes 12 dargestellt ist. Die Leitabschnitte 41c, 42c weisen eine an den Kern 40 der Spule angepaßte Form und Abmessungen auf und sind den Enden des Kernes 40 jeweils gegenüberliegend angeordnet.
• Wenn der mehrpolige Ring 12 in Umdrehung versetzt wird, verändert sich das von dem Flußleitelementen 41, 42 geführte und die Spule 39 durchsetzende Magnetfeld und erzeugt in dieser einen induzierten Strom, wobei die Frequenz des in der Spule 39 induzierten Stromes proportional zur Drehzahl des mehrpoligen Ringes 12 ist.
• Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Fig. 7, bei welcher der Sensor 39 von zwei Spulen 43a, 43b und einem Permanentmagnet 44 gebildet ist, dessen entgegengesetzte Magnetpole in radialer Richtung ausgerichtet sind. Die Kerne 45a, 45b der Spulen 43a, 43b sind hintereinander angeordnet und durch den Permanentmagnet 44 voneinander getrennt, dessen Magnetpole die Kerne der Spulen berühren, wobei die Spulen elektrisch miteinander verbunden sind.
• Wie in Fig. 9 dargestellt ist, weist das Sensorelement 18, anstelle der beiden Flußleitelemente der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung, einen passiven Sensor 39 in Gestalt einer Induktionsspule und ein Flußleitelement 46 auf.
• Das einzige Flußleitelement 46 ist aus einem ferromagnetischem Material in Gestalt eines U hergestellt, dessen Endbereiche der parallelen Schenkel Flußaufnahmeschenkel 46a, 46b bilden, wobei die Aufnahmeschenkel in Bezug auf den mehrpoligen Ring mit radialer Magnetisierung in derselben Weise wie bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen angeordnet sind. Ein von den Aufnahmeschenkein 46a, 46b verschiedener Bereich des U-förmigen Flußleitelementes 46 bildet den Kern der Spule 39.
• Fig. 10 zeigt ein zu dem in Fig. 9 dargestellten ähnliches Ausführungsbeispiel. Der einzige Unterschied ist, daß die Spule 39 einen Ring bildet, dessen Durchmesser ungefähr gleich groß ist wie der Durchmesser des mehrpoligen Ringes 12, wobei ein oder mehrere Flußleitelement(e) 46 auf dem Umfang der Spule 39 so angeordnet ist bzw. sind, daß alle Flußleitelemente Magnetfeldlinien gleicher Richtung sich innerhalb der Spule gleichzeitig ausbreiten lassen.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Drehzahlmessung eines umlaufenden Bauteiles, das mittels eines Wälzlagers (1) auf einem nicht umlaufenden Bauteil gelagert ist, mit einem Geberelement, das mit dem umlaufenden Teil fest verbunden ist und das mittels eines mehrpoligen Ringes (12) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und mit wenigstens einem Sensorelement (18), das mit dem nicht umlaufenden Teil fest verbunden und mit einem Luftspalt gegenüber dem Geberelement angeordnet ist, wobei das Sensorelement einen eigentlichen Sensor (19, 39) und wenigstens ein dem Sensor zugeordnetes Magnetflußleitelement (20, 21, 41, 42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei getrennte Flußleitelemente umfaßt, von denen jedes einen durch einen Schenkel (20b, 21b, 41b, 42b) zum Aufnehmen des Flusses verlängerten Flußleitabschnitt (20c, 21c, 41c, 42c) aufweist, daß der Sensor zwischen den beiden Flußleitabschnitten angebracht ist und daß der mehrpolige Ring (12) zwischen den beiden Flußaufnahmeschenkeln derart angeordnet ist, daß den beiden Flußaufnahmeschenkeln zwei Magnetpole unterschiedlichen Vorzeichens gleichzeitig gegenüber liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (19; 39) und die beiden Flußleitelemente (20, 21; 41, 42) in einem gießfähigen Material vergossen sind, wobei die Enden der beiden Flußaufnahmeschenkel (20b, 21b; 41b, 42b) nach außen vorstehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrpolige Ring (12) eine radiale Magnetisierung aufweist, wobei das Sensorelement (18) dem mehrpoligen Ring axial gegenüber liegend derart angeordnet ist, daß die beiden Flußaufnahmeschenkel (20b, 21b; 41b, 42b) dem äußeren und dem inneren Magnetpol des mehrpoligen Ringes jeweils mit einem radialen Luftspalt gegenüber liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (18) auf einem Montagering (24) befestigt ist, der auf einem nicht umlaufenden Teil (15) verrastet werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrpolige Ring (12) auf einem Tragflansch (10) montiert ist, der Teil einer seitlichen Abdichtung (9) des Wälzlagers (1) ist, wobei der Montagering (24) des Sensorelementes (18) mit dem nicht umlaufenden Teil (15) der vorgenannten Dichtung (9) verrastet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Dichtlippe (31) auf dem Tragflansch (10) angebracht ist und mit einem Randbereich (30) des Montagerings (24) in Berührung steht.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein gedruckter Signalverarbeitungsschaltkreis (26) in dem Montagering (24) integriert ist, der außerdem einen mit dem Sensor (19; 39) elektrisch verbundenen Anschlußkopf (29) aufweist, welcher die Übertragung des von dem Sensor abgegebenen Signals an eine äußere Verarbeitungseinheit ermöglicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mehrpolige Ring eine axiale Magnetisierung aufweist, wobei das Sensorelement (18) dem mehrpoligen Ring (12) radial gegenüber liegend derart angeordnet ist, daß die Flußaufnahmeschenkel (20b, 21b) den lateralen Magnetpolen des mehrpoligen Ringes jeweils mit einem axialen Luftspalt gegenüber liegend angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (18) mit einem Stopfen (35) fest verbunden ist, der in radialer Richtung durch ein nicht umlaufendes Teil (37) ragend angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flußleitelemente (20, 21) eine U-förmig gebogene Gestalt aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (19) ein aktiver Sensor ist, z.B. eine Hall-Sonde, ein magnetfeldabhängiger Widerstand oder dergleichen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (39) ein passiver Sensor mit einer oder mit zwei Induktionsspule(n) (43a, 43b) ist, deren Kern(e) (40; 45a, 45b) den Flußleitabschnitten (41c, 42c) der Leitelemente (41, 42) gegenüber liegt (liegen).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spulen (43a, 43b) hintereinander angeordnet und durch einen Permanentmagneten (44) voneinander getrennt sind, dessen Magnetpole mit den Kernen (45a, 45b) der Spulen in Berührung stehen, wobei die Spulen elektrisch miteinander verbunden sind.

14. Vorrichtung zur Drehzahlmessung eines umlaufenden Bauteiles, das mittels eines Wälzlagers (1) auf einem nicht umlaufenden Bauteil montiert ist, mit einem Geberelement, das mit dem umlaufenden Teil fest verbunden ist und das mittels eines mehrpoligen Ringes (12) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und mit wenigstens einem Sensorelement (18), das mit dem nicht umlaufenden Teil fest verbunden und mit einem Luftspalt gegenüber dem Geberelement angeordnet ist, wobei das Sensorelement einen eigentlichen Sensor und mehrere dem Sensor zugeordnete Magnetflußleitelemente aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetflußleitelemente (46) jeweils in Gestalt eines U ausgebildet sind, bei dem die Endabschnitte der parallelen Schenkel zwei Magnetflußaufnahmeschenkel (46a, 46b) bilden, und daß der Sensor (39) als passiver Sensor in Gestalt einer Spule ausgebildet ist, die ein von den Flußaufnahmeschenkeln verschiedenes Teil des Leitelementes umgibt, wobei der mehrpolige Ring (12) zwischen den beiden Flußaufnahmeschenkeln derart angeordnet ist, daß den beiden Flußaufnahmeschenkeln zwei Magnetpole unterschiedlichen Vorzeichens gleichzeitig gegenüber liegen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die den passiven Sensor bildende Spule (39) in Form eines Rings ausgebildet ist, dessen Durchmesser ungefähr gleich dem Durchmesser des mehrpoligen Rings (12) ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Flußleitelemente (46) aufweist, die auf dem Umfang der Spule (39) so angeordnet sind, daß alle Leitelemente magnetische Feldlinien gleicher Richtung innerhalb der Spule sich gleichzeitig ausbreiten lassen.

17. Vorrichtung zur Drehzahlmessung eines umlaufenden Bauteiles, das mittels eines Wälzlagers (1) auf einem nicht umlaufenden Bauteil montiert ist, mit einem Geberelement, das mit dem umlaufenden Teil fest verbunden ist und das mittels eines mehrpoligen Ringes (12) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, und mit wenigstens einem Sensorelement (18), das mit dem nicht umlaufenden Teil fest verbunden und mit einem Luftspalt gegenüber dem Geberelement angeordnet ist, wobei das Sensorelement einen eigentlichen Sensor und ein dem Sensor zugeordnetes Magnetflußleitelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetflußleitelement (46) in Gestalt eines U ausgebildet ist, bei dem die Endabschnitte der parallelen Schenkel zwei Magnetflußaufnahmeschenkel (46a, 46b) bilden, und daß der Sensor (39) als passiver Sensor in Gestalt einer Spule ausgebildet ist, die ein von den Flußaufnahmeschenkeln verschiedenes Teil des Leitelementes umgibt, wobei ein von den Aufnahmeschenkeln (46a, 46b) verschiedenes Teil des U-förmigen Leitelementes (46) den Kern der Spule (39) bildet, und wobei der mehrpolige Ring (12) zwischen den beiden Flußaufnahmeschenkeln derart angeordnet ist, daß den beiden Flußaufnahmeschenkeln zwei Magnetpole unterschiedlichen Vorzeichens gleichzeitig gegenüber liegen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die den passiven Sensor bildende Spule um ein Teil des Leitelementes herum gewickelt ist.

19. Wälzlager, das mit einer Vorrichtung zur Drehzahlmessung nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgerüstet ist.