WO2009046706A2 - Vorrichtung zur erfassung der drehzahl eines lagers - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device according to the preamble of claim 1 for detecting the rotational speed of a bearing and a bearing, in particular a rolling bearing or a plain bearing, according to claim 10.
- DE 10 2006 022 331 A1 describes a device for detecting the rotational speed of the rolling elements of a rolling bearing in a first exemplary embodiment.
- an optical sensor which comprises a transmitting unit and a receiving unit, received in a mounted in the outer bearing ring bore.
- the transmitting unit radiates electromagnetic radiation in the interior of the bearing, wherein the radiation from the inside of the inner bearing ring or of rolling elements is reflected, so that the optical sensor acts like a light barrier.
- the photocell continuous rolling elements Immediately recorded is the time per unit, the photocell continuous rolling elements; a direct statement about the speed of the bearing or the bearing ring is not readily possible.
- the bore introduced into the outer bearing ring poses problems with the tightness of the bearing, and also that dirt or grease inside the bearing influence the electromagnetic beam of the optical sensor.
- bearings already in the installed position can not be easily retrofitted.
- DE 10 2006 022 331 A1 describes a device for detecting the rotational speed of a bearing cage of a rolling bearing in a second embodiment, wherein the optical sensor is arranged at an open end of the outer bearing on a radially inwardly projecting flange and evaluates signals from a arranged on the bearing cage marking are reflected.
- the optical sensor is arranged in the interior of the bearing and thus prone to dirt or fat particles in the path traveled by the electromagnetic radiation.
- a further disadvantage is that the flange on the outer bearing ring can not subsequently be installed in existing bearings. Unfavorable is further that immediately only the movement and speed of the bearing cage is detected, and only indirectly to close the speed of a bearing ring.
- This object is for the above-mentioned device for detecting the
- outer surface means both an end face of one of the two bearing rings and an outwardly or inwardly facing lateral surface of the generally hollow cylindrical bearing ring.
- at least one end face or a section of a lateral surface is accessible so far that located in the installed position bearing can be subsequently provided with a marker.
- the detection of the movement of the marking during operation of the bearing provides immediate information about the movement of the bearing ring provided with the marking and thus direct information about the rotational speed of the bearing, in particular when the other, not provided with the marking bearing ring with respect to the marking bearing ring is fixedly arranged. If the two bearing rings not only relative to each other, but each individually movable relative to the fixed imaginary storage environment, each of the two bearing rings can be provided with its own marking, so that the movement of each of the two bearing rings relative to the environment of the bearing detectable is and the movement of the two bearing rings can be determined relative to each other.
- the one of the two bearing rings which has the mark, a rotatably connected to the body of the bearing ring associated seal, and that the mark is disposed on a surface of the seal.
- the seal is regarded as part of the bearing ring having the marking, so that it is possible to arrange the transmitting unit or the receiving unit outside the bearing interior enclosed by the seal, which is then secured against dirt or grease particles in the bearing interior. It is also possible to attach the marking itself to the seal, so that also bearings, whose shell or end faces are not accessible, can be retrofitted with a marking without having to open the seal of the bearing, for example, already in the installed position.
- the marking is arranged on or in the outer surface of the body of the bearing ring, including the case that the marking is arranged on the body of the non-rotatably connected to the bearing ring seal.
- the marking can be applied to the respective body, for example by roughening (for example by etching or by mechanical methods) or smoothing (for example by applying paints, inks or similar liquids or by means of mechanical smoothing) to the surface of the body.
- the mark can be introduced by means of material removal. Laser surface treatment may also cause marking with varying optical properties along the circumference of the outer surface of the bearing ring.
- the marking is formed by an additional element, and that the additional element is arranged on the outer surface of one of the two bearing rings.
- an additional element may for example comprise a film or an encoder disk, wherein the encoder disk has portions of different depression or portions of different reflectivity.
- the transmitting unit and the receiving unit is arranged on a cover element, and that the cover element closes the bearing in extension of the bearing axis.
- the cover element may have the function of a seal;
- the lid member may be provided in addition to the seal, so that not only the mark on an outwardly facing side of the seal, but also the transmitting or receiving unit can be installed on the lid member without having to open the seal.
- the cover element can be retrofitted by means of a groove to the bearing in a simple manner and provides both the transmitting and the receiving unit, which can be combined into a single unit, a secure fit during operation of the camp.
- the marking has a sequence of two or more surfaces of different reflectivity in the circumferential direction.
- the marking is designed as a type of circumferential bar code whose surfaces may have the same width in the circumferential direction, for example.
- the width in the radial direction of the respective surfaces can be constant; however, the width of the surfaces in the radial direction may also vary to provide additional information, for example, to index certain mounting positions.
- the bar code itself may contain information about the bearing itself, for example about manufacturers or about the installation conditions of the bearing, which can be read out if necessary.
- the marking comprises a surface with a radial extent which varies in the circumferential direction.
- a single surface may be provided, the radial extent of which is different for each point of the circumference of the outer surface of the bearing ring. If the electromagnetic radiation also completely covers the point with the greatest radial extent, each point of the circumference can be clearly identified. The radial extent can decrease steadily, in particular linearly, along the circumference, with the point with the smallest extent directly adjoining the point with the greatest extent. At this transition point, the receiver unit detects an abrupt signal indicating a complete revolution of the bearing ring. Between these erratic signals, the intensity of the reflected radiation detected by the receiver unit increases or decreases substantially continuously, in each case depending on the direction of rotation of the bearing ring.
- FIG. 1 shows a fragmentary plan view of an embodiment of a device according to the invention for detecting the rotational speed of a bearing and an embodiment of a bearing according to the invention
- Fig. 2 shows an exploded view of the embodiments
- FIG. 3 shows a detail of the exemplary embodiment of the device according to the invention from FIGS. 1 and 2.
- Fig. 1 shows a bearing 1, which is designed as a rolling bearing and has as bearing rings an outer ring 2 and an inner ring 3. Rolling elements 4 roll off between the bearing rings 2, 3, which are held at a distance from one another by means of a roller bearing cage, not shown.
- a first marking 6 is provided on an end face 5 of the outer ring 2, the first marking 6 having eight surfaces combined in pairs whose reflectivity, relative to the surrounding surface of the first end face 5, is reduced. Each pair of the eight surfaces of the first marking 6 is offset by approximately 90 ° relative to the adjacent pairs. For each of the four pairs of surfaces, a first surface 7 has a different from the second surface 8 reflectivity. Each of the surfaces 7, 8 of the first mark 6 is approximately square in dimension.
- a second marking 10 is provided, which comprises a sequence of mutually separate rectangular partial surfaces 11 which encircles the end surface 9, only four of the partial surfaces 11 being illustrated.
- Each of the partial surfaces 11 has a reduced relative to the surrounding surface of the end face 9 of the inner ring 3 reflectivity.
- the surfaces 7, 8 of the first marking 6 and the partial surfaces 11 of the second marking 10 are formed by applied to the respective end face 5, 9 additional elements, such as foil blanks of a material having a different from the surface of the end face 5, 9 reflectivity.
- the first mark 6 and the second mark 10 are each part of a device for detecting the rotational speed of the bearing 1, which can be seen in Fig. 2 with the other parts.
- Fig. 2 shows the bearing 1 with the outer ring 2 and the inner ring 3, wherein the respective end faces 5, 9 with the first mark 6 and the second mark 10 are not visible.
- the device for detecting the rotational speed of the bearing 1 further comprises a board element 12, which is shown more clearly in FIG.
- the board element 12 shown in FIG. 3 serves as a carrier for a transmitting unit 13 and for a receiving unit 14, the transmitting unit 13 emitting optical radiation in the visible light range, and the receiving unit 14 for transmitting the radiation emitted by the transmitting unit 13 after reflection the mark 6, 10, detected and fed to a downstream evaluation.
- the transmitting unit 13 comprises a diode which emits monochromatic radiation, in particular in the wavelength range of the visible light.
- first lens 15 which focuses the light emitted by the transmitting unit 13 on the first or marking 6, 10.
- the receiving unit 14 is assigned a second lens 16, which focuses the light reflected by the first and second mark 6, 10 onto a radiation-sensitive cell in the receiving unit 14.
- the first lens 15 and the second lens 16 are fixed to a support member 17 disposed on the board member 12.
- Fig. 2 shows in addition to the board element 12 with the receiving or transmitting unit 14, 13 and the support member 17 with the two lenses 15, 16, a plastic or metal existing cover member 18 which receives the board element 12 and the support member 17 and a on the bearing 1 facing edge side embossment 19, wherein the embossment 19 can snap into a mounted on the lateral surface of the outer ring 2 groove 20 a.
- the first lens 15 focuses the light emitted by the transmitting unit 13 on the second marker 10 on the inner ring 2, after which the partial surfaces 11 of the second marker reflect the light and the reflected light from the second lens 16 of the receiving unit 14 is reflected onto the receiving unit 14. If the inner ring 3 rotates relative to the outer ring 2, a sequence of signals of high or low intensity, corresponding to a high or low reflectivity of the second marking 10 on the end face 9 of the inner ring, can be detected.
- the first marking 6 of the outer ring 2 does not matter. It is understood, however, that instead of the second marking 10 or in addition to the second marking 10, the first marking 6 can also be optically scanned and evaluated by the transmitting unit 13 and the receiving unit 14.
- the different design of the first surfaces 7 and the second surfaces 8 of the first mark 6 allows the determination of the
- Area 8 are combined into a pair, provide adjacent pairs of areas 7, 8 signals at a time interval. If the signal of the first surface 7 is detected in time before the signal of the second surface 8 of the same pair, this indicates a first direction of rotation, while the direction of rotation opposite to the first direction of rotation is detected when the signal of the first surface 7 is later than the signal the second surface 8 of the same pair of surfaces 7, 8 is detected.
- the above-described evaluation already works with a marking which comprises only two surfaces with different reflectivity, which are not diametrically opposed to one another at the circumference.
- a marking comparable to the first marking 6 on the inner ring 3 or a marking comparable to the second marking 10 can be provided on the outer ring 2.
- both a first mark on the one bearing ring and a second mark on the other of the two bearing rings can be provided, wherein each one transmitting and receiving unit can be assigned to each of the two markings.
- each one transmitting and receiving unit can be assigned to each of the two markings.
- only a single transmitting and receiving unit can be provided which scans both marks, for example, in which the lenses are rotated or shifted, or the diodes of the transmitting or receiving units displaceable, for example on the support member 17th , are arranged.
- the transmitting unit 13 and the receiving unit 14 were spatially separated, It is understood that transmitting and receiving unit can be combined to form a structural unit.
- the above exemplary embodiment was explained with reference to a transmitting or receiving unit 13 or 14, in which the markings 6, 10 were scanned by means of optical radiation, that is to say by means of electromagnetic radiation with wavelength range of the visible light.
- IR infrared
- the partial surfaces 11 of the second marker 10 and the surfaces 7, 8 of the first marker 6 were formed by additional elements, especially by foil blanks, which were attached to the respective end face 5, 9 attached. It is understood that indentations or recesses or embossings projecting beyond the adjoining surface may be provided in order to form a region with reflectivity deviating relative to the surroundings.
- the markings 6, 10 were attached to the end faces 5, 9 of the outer ring 2 and the inner ring 3 of the bearing 1, respectively. It is understood that markings can also be arranged on outer or inner circumferential surfaces of the hollow cylindrical bearing rings.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines zwei relativ zueinander bewegliche Lagerringe (2, 3) aufweisenden Lagers (1), insbesondere eines Wälzlagers, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Sendeeinheit (13) für elektromagnetische Strahlung, eine Empfangseinheit (14) zum Erfassen der von der Sendeeinheit (13) abgestrahlten Strahlung, und eine Markierung (6, 10), an der die von der Sendeeinheit (13) abgestrahlte Strahlung zu der Empfangseinheit (14) reflektiert wird. Die Aufgabe, eine einfache Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines Lagerrings eines Lagers anzugeben, die eine unmittelbare Aussage über die Drehzahl des Lagerrings ermöglicht und bei in Einbaustellung befindlichen Lagern nachträglich einzubauen ist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Markierung (6, 10) an einer Außenfläche (5, 9) eines der beiden Lagerringe (2, 3) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Lager (1), insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, mit zwei relativ zueinander beweglichen Lagerringen (2, 3).
Description
Schaeffler KG Industriestr. 1 - 3, 91074 Herzogenaurach
Bezeichnung der Erfindung
Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines Lagers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Erfassung der Drehzahl eines Lagers sowie ein Lager, insbesondere ein Wälzlager oder ein Gleitlager, nach Anspruch 10.
Aus der Praxis ist bekannt, einem Lagerring eines Lagers eine Markierung zuzuordnen und die Veränderung der Stellung der Markierung bei der Bewe- gung des Lagerrings im Betrieb des Lagers beispielsweise mit optischen Mittel zu erfassen.
DE 10 2006 022 331 A1 beschreibt in einem ersten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl der Wälzkörper eines Wälzla- gers. Dabei ist ein optischer Sensor, der eine Sendeeinheit sowie eine Empfangseinheit umfasst, in einer in dem äußeren Lagerring angebrachten Bohrung aufgenommen. Die Sendeeinheit strahlt elektromagnetische Strahlung
in der Innere des Lagers, wobei die Strahlung von der Innenseite des inneren Lagerrings bzw. von Wälzkörpern reflektiert wird, so dass der optische Sensor nach Art einer Lichtschranke wirkt. Unmittelbar erfasst wird die pro Zeiteinheit die Lichtschranke durchlaufenden Wälzkörper; eine direkte Aus- sage über die Drehzahl des Lagers bzw. des Lagerrings ist nicht ohne weiteres möglich. Ungünstig ist weiter, dass die in den äußeren Lagerring eingebrachte Bohrung Probleme bei der Dichtigkeit des Lagers aufwirft, sowie ferner, dass Schmutz oder Fett im Innern des Lagers den elektromagnetischen Strahl des optischen Sensors beeinflussen. Auch lassen sich bereits in Einbaustellung befindliche Lager nicht ohne weiteres nachrüsten.
DE 10 2006 022 331 A1 beschreibt in einem zweiten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines Lagerkäfigs eines Wälzlagers, wobei der optische Sensor an einem offenen Ende des äußeren La- gerrings an einem radial nach innen vorkragenden Flansch angeordnet ist und Signale auswertet, die von einer an dem Lagerkäfig angeordneten Markierung reflektiert werden. Der optische Sensor ist im Innern des Lagers angeordnet und damit anfällig für Schmutz bzw. Fettpartikel in dem von der elektromagnetischen Strahlung zurückgelegten Weg. Nachteilig ist weiter, dass der Flansch an dem äußeren Lagerring nachträglich nicht in bereits bestehende Lager eingebaut werden kann. Ungünstig ist weiter, dass unmittelbar nur die Bewegung und Drehzahl des Lagerkäfigs erfasst wird, und erst indirekt auf die Drehzahl eines Lagerrings zu schließen ist.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfache Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines Lagerrings eines Lagers anzugeben, die eine unmittelba- re Aussage über die Drehzahl des Lagerrings ermöglicht und bei in Einbaustellung befindlichen Lagern nachträglich einzubauen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird für die eingangs genannte Vorrichtung zur Erfassung der
Drehzahl eines Lagers, insbesondere eines Wälzlagers oder eines Gleitla- gers, erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Anspruch 1 für ein Lager, insbesondere für ein Wälzlager oder ein Gleitlager, nach Anspruch 10 gelöst.
Weil die Markierung an einer Außenfläche eines der beiden Lagerringe angeordnet ist, lassen sich in Einbaustellung befindliche Lager einfach nach- rüsten. Dabei bedeutet Außenfläche sowohl eine Stirnfläche des einen der beiden Lagerringe als auch eine nach außen oder innen weisende Mantelfläche des im allgemeinen hohlzylindrisch ausgebildeten Lagerrings. In vielen Fällen ist mindestens eine Stirnfläche oder ein Abschnitt einer Mantelfläche soweit zugänglich, dass in Einbaustellung befindliche Lager nachträglich mit einer Markierung versehen werden können.
Da die Markierung unmittelbar an dem einen der beiden Lagerringe angeordnet ist, liefert die Erfassung der Bewegung der Markierung im Betrieb des Lagers eine unmittelbare Information über die Bewegung des mit der Markie- rung versehenen Lagerrings und damit eine direkte Information über die Drehzahl des Lagers, insbesondere dann, wenn der andere, nicht mit der Markierung versehene Lagerring bezüglich des die Markierung aufweisenden Lagerrings feststehend angeordnet ist. Sind die beiden Lagerringe nicht nur relativ zu einander, sondern jeweils jeder für sich relativ zu der feststehend gedachten Lagerumgebung beweglich, kann jeder der beiden Lagerringe mit einer eigenen Markierung versehen werden, so dass die Bewegung jedes der beiden Lagerringe relativ zu der Umgebung des Lagers erfassbar wird und die Bewegung der beiden Lagerringe relativ zueinander ermittelt werden kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der eine der beiden Lagerringe, der die Markierung aufweist, eine mit dem Korpus des Lagerrings drehfest verbundene Dichtung umfasst, und dass die Markierung an einer Fläche der Dichtung angeordnet ist. Die Dichtung wird hierbei als Bestandteil des die Markie- rung aufweisenden Lagerrings angesehen, so dass es möglich wird, außerhalb des von der Dichtung umschlossenen Lagerinnenraums die Sendeeinheit bzw. die Empfangseinheit anzuordnen, die dann gegenüber Schmutz bzw. Fettpartikeln in dem Lagerinnenraum gesichert ist. Auch wird es möglich, auf die Dichtung selbst die Markierung anzubringen, so dass auch La- ger, deren Mantel- oder Stirnflächen nicht zugänglich sind, nachträglich mit einer Markierung auszurüsten, ohne die Dichtung des beispielsweise bereits in Einbaustellung befindlichen Lagers öffnen zu müssen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Markierung an oder in der Außen- fläche des Korpus des Lagerrings angeordnet ist, eingeschlossen den Fall, dass die Markierung an dem Korpus der mit dem Lagerring drehfest verbundenen Dichtung angeordnet ist. An das jeweilige Korpus kann die Markierung beispielsweise durch ein Aufrauhen (beispielsweise mittels Ätzen oder mittels mechanischer Verfahren) oder Glätten (beispielsweise mittels Auftra- gen von Lacken, Farben oder ähnlichen Flüssigkeiten oder mittels eines mechanischen Glättens) der Oberfläche des Korpus angebracht werden. In das jeweilige Korpus kann die Markierung mittels Materialabtrag eingebracht werden. Auch eine Oberflächenbehandlung mittels Lasern kann eine Markierung mit entlang des Umfangs der Außenfläche des Lagerrings veränderli- chen optischen Eigenschaften bewirken.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Markierung durch ein Zusatzelement ausgebildet ist, und dass das Zusatzelement an der Außenfläche des einen der beiden Lagerringe angeordnet ist.
Ein derartiges Zusatzelement kann beispielsweise eine Folie oder eine Encoderscheibe umfassen, wobei die Encoderscheibe Abschnitte von unterschiedlicher Vertiefung bzw. Abschnitte von unterschiedlicher Reflektivität aufweist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Sendeeinheit und die Empfangseinheit an einem Deckelelement angeordnet ist, und dass das Deckelelement das Lager in Verlängerung der Lagerachse abschließt. Das Deckelelement kann dabei die Funktion einer Dichtung aufweisen; alternativ hierzu kann das Deckelelement zusätzlich zu der Dichtung vorgesehen sein, so dass nicht nur die Markierung an einer nach außen weisenden Seite der Dichtung, sondern auch die Sende- bzw. Empfangseinheit an dem Deckelelement eingebaut werden können, ohne die Dichtung öffnen zu müssen. Das Deckelelement kann mittels einer Nut an das Lager auf einfache Weise nachträglich angebracht werden und bietet sowohl der Sende- als auch der Empfangseinheit, die zu einer einzigen Baueinheit zusammengefasst sein können, einen sicheren Halt während des Betriebs des Lagers.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Markierung in Umfangsrichtung eine Abfolge von zwei oder mehr Flächen unterschiedlicher Reflektivität aufweist. Dabei ist die Markierung als eine Art umlaufender Strichcode ausgebildet, deren Flächen beispielsweise gleiche Breite in Umfangsrichtung aufweisen können. Die Breite in radialer Richtung der jeweiligen Flächen kann dabei konstant sein; allerdings kann die Breite der Flächen in radialer Richtung auch variieren, um Zusatzinformationen zu liefern, beispielsweise bestimmte Einbaustellungen zu indizieren. Der Strichcode selbst kann Informationen über das Lager selbst, beispielsweise über Hersteller oder über die Einbaubedingungen des Lagers, enthalten, die bei Bedarf ausgelesen werden können.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Markierung eine Fläche mit in Um- fangsrichtung sich ändernder radialer Erstreckung umfasst. Insbesondere kann eine einzige Fläche vorgesehen sein, deren radiale Erstreckung für jede Stelle des Umfangs der Außenfläche des Lagerrings unterschiedlich ist. Sofern die elektromagnetische Strahlung auch die Stelle mit der größten radialen Erstreckung vollständig überdeckt, ist jede Stelle des Umfangs eindeutig identifizierbar. Die radiale Erstreckung kann entlang des Umfangs stetig, insbesondere linear, abnehmen, wobei die Stelle mit der geringsten Erstreckung unmittelbar an die Stelle mit der größten Erstreckung anschließt. An diesem Übergangspunkt erfasst die Empfängereinheit ein sprunghaftes Signal, das eine vollständige Umdrehung des Lagerrings anzeigt. Zwischen diesen sprunghaften Signalen nimmt die von der Empfängereinheit erfasste Intensität der reflektierten Strahlung im wesentlichen stetig zu oder ab, jeweils in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Lagerrings.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine ausschnittsweise Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines Lagers sowie ein Ausführungsbeispiel eines er- findungsgemäßen Lagers,
Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Ausführungsbeispiele aus
Fig. 1 , und
Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 1 und Fig. 2.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt ein Lager 1 , das als Wälzlager ausgebildet ist und als Lagerringe einen Außenring 2 und einen Innenring 3 aufweist. Zwischen den Lagerringen 2, 3 rollen Wälzkörper 4 ab, die mittels eines nicht dargestellten Wälzlagerkäfigs untereinander auf Abstand gehalten werden.
An einer Stirnfläche 5 des Außenrings 2 ist eine erste Markierung 6 vorgesehen, wobei die erste Markierung 6 acht paarweise zusammengefasste Flächen aufweist, deren Reflektivität, bezogen auf die umgebende Fläche der ersten Stirnfläche 5, herabgesetzt ist. Jedes Paar der acht Flächen der ersten Markierung 6 ist bezogen auf die benachbarten Paare um ca. 90° versetzt angeordnet. Für jedes der vier Paare der Flächen weist eine erste Fläche 7 eine von der zweiten Fläche 8 abweichende Reflektivität auf. Jede der Flächen 7, 8 der ersten Markierung 6 ist annähernd quadratischer Abmessung.
An einer Stirnfläche 9 des Innenrings 3 ist eine zweite Markierung 10 vorgesehen, die eine die Stirnfläche 9 umlaufende Abfolge von untereinander getrennten rechteckigen Teilflächen 11 umfasst, wobei von den Teilflächen 11 nur vier dargestellt sind. Jede der Teilflächen 11 weist eine bezogen auf die umgebende Fläche der Stirnfläche 9 des Innenrings 3 herabgesetzte Reflektivität auf.
Die Flächen 7, 8 der ersten Markierung 6 sowie die Teilflächen 11 der zweiten Markierung 10 sind durch auf die jeweilige Stirnfläche 5, 9 aufgebrachte Zusatzelemente ausgebildet, beispielsweise Folienzuschnitte eines Materials, das eine von der Fläche der Stirnfläche 5, 9 abweichende Reflektivität aufweist.
Die erste Markierung 6 bzw. die zweite Markierung 10 sind jeweils Teil einer Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl des Lagers 1 , die in Fig. 2 mit den übrigen Teilen erkennbar ist.
Fig. 2 zeigt das Lager 1 mit dem Außenring 2 und dem Innenring 3, wobei deren jeweilige Stirnflächen 5, 9 mit der ersten Markierung 6 bzw. der zweiten Markierung 10 nicht sichtbar sind. Die Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl des Lagers 1 umfasst weiter ein Platinenelement 12, das in Fig. 3 deutlicher dargestellt ist.
Das in Fig. 3 dargestellte Platinenelement 12 dient als Träger für eine Sendeeinheit 13 sowie für eine Empfangseinheit 14, wobei die Sendeeinheit 13 optische Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes aussendet, und die Empfangseinheit 14 die von der Sendeeinheit 13 ausgestrahlte Strahlung, nach einer Reflexion an der Markierung 6, 10, erfasst und einer nachgeschalteten Auswerteelektronik zuführt.
Die Sendeeinheit 13 umfasst dabei eine Diode, die insbesondere im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes eine monochromatische Strahlung abstrahlt.
Der Sendeeinheit 13 zugeordnet ist eine erste Linse 15, die das von der Sendeeinheit 13 abgestrahlte Licht auf die erste bzw. Markierung 6, 10 fokussiert. Ebenso ist der Empfangseinheit 14 eine zweite Linse 16 zugeordnet, die das von der ersten bzw. zweiten Markierung 6, 10 reflektierte Licht auf eine strahlungssensitive Zelle in der Empfangseinheit 14 fokussiert.
Die erste Linse 15 und die zweite Linse 16 sind an einem Trägerelement 17 befestigt, das an dem Platinenelement 12 angeordnet ist.
Fig. 2 zeigt zusätzlich zu dem Platinenelement 12 mit der Empfangs- bzw. Sendeeinheit 14, 13 und dem Trägerelement 17 mit den beiden Linsen 15, 16 ein aus Kunststoff oder Metall bestehendes Deckelelement 18, das das Platinenelement 12 sowie das Trägerelement 17 aufnimmt und eine auf das Lager 1 weisende randseite Verprägung 19 aufweist, wobei die Verprägung 19 in eine an der Mantelfläche des Außenrings 2 angebrachte Nut 20 ein- rasten kann. Bei Zusammenbau sind die Sendeeinheit 13 und die Empfangseinheit 14 über das Deckelelement 18 mit dem Außenring 2 drehfest verbunden. Wird der Außenring 2 als bezüglich des Innenrings 3 feststehend angesehen, fokussiert die erste Linse 15 das von der Sendeeinheit 13 abgestrahlte Licht auf die zweite Markierung 10 an dem Innenring 2, wonach die Teilflächen 11 der zweiten Markierung das Licht reflektieren und das reflektierte Licht von der zweiten Linse 16 der Empfangseinheit 14 auf die Empfangseinheit 14 reflektiert wird. Dreht sich der Innenring 3 relativ zu dem Außenring 2, kann eine Abfolge von Signalen hohen bzw. niedriger Intensität, entsprechend einer hohen bzw. niedrigen Reflektivität der zweiten Markierung 10 auf der Stirnfläche 9 des Innenrings, erfasst werden.
Für die vorstehend beschriebene Funktion der Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl kommt es auf die erste Markierung 6 des Außenrings 2 nicht an. Es versteht sich aber, dass anstelle der zweiten Markierung 10 oder zusätzlich zu der zweiten Markierung 10 auch die erste Markierung 6 von der Sendeeinheit 13 und der Empfangseinheit 14 optisch abgetastet und ausgewertet werden kann.
Die unterschiedliche Ausgestaltung der ersten Flächen 7 und der zweiten Flächen 8 der ersten Markierung 6 ermöglicht dabei die Feststellung der
Drehrichtung des Außenrings 2. Da je eine erste Fläche 7 mit einer zweiten
Fläche 8 zu einem Paar zusammengefasst sind, liefern benachbarte Paare
von Flächen 7, 8 Signale in einem zeitlichen Abstand. Wird das Signal der ersten Fläche 7 zeitlich vor dem Signal der zweiten Fläche 8 des gleichen Paars erfasst, zeigt das eine erste Drehrichtung an, während die zu der ersten Drehrichtung umgekehrte Drehrichtung dann detektiert wird, wenn das Signal der ersten Fläche 7 zeitlich nach dem Signal der zweiten Fläche 8 des gleichen Paars von Flächen 7, 8 erfasst wird. Die vorbeschriebene Auswertung funktioniert bereits bei einer Markierung, die nur zwei Flächen mit unterschiedlicher Reflektivität umfasst, die einander am Umfang nicht diametral gegenüberliegen.
Es versteht sich, dass eine der ersten Markierung 6 vergleichbare Markierung an dem Innenring 3 bzw. eine der zweiten Markierung 10 vergleichbare Markierung an dem Außenring 2 vorgesehen sein kann.
Es versteht sich ferner, dass sowohl eine erste Markierung an dem einen Lagerring als auch eine zweite Markierung an dem anderen der beiden Lagerringe vorgesehen sein kann, wobei je eine Sende- und Empfangseinheit jeder der beiden Markierungen zugeordnet sein kann. Es versteht sich aber, dass auch nur eine einzige Sende- und Empfangseinheit vorgesehen sein kann, die beide Markierungen abtastet, beispielsweise, in dem die Linsen gedreht oder verschoben werden, oder die Dioden der Sende- bzw. Empfangseinheiten verschieblich, beispielsweise auf dem Trägerelement 17, angeordnet sind.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die Sendeeinheit 13 und die Empfangseinheit 14 räumlich getrennt ausgebildet, Es versteht sich, dass Sende- und Empfangseinheit zu einer baulichen Einheit zusammengefasst werden können.
Das obige Ausführungsbeispiel wurde anhand einer Sende- bzw. Empfangseinheit 13 bzw. 14 erläutert, bei denen die Markierungen 6, 10 mittel optischer Strahlung, also mittel elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes, abgetastet wurden.
Es versteht sich, dass auch ein anderer Wellenlängenbereich für die Abtastung der Markierung 6, 10 in Frage kommen kann, beispielsweise Infrarot (IR)-Strahlung.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die Teilflächen 11 der zweiten Markierung 10 bzw. die Flächen 7, 8 der ersten Markierung 6 durch Zusatzelemente, speziell durch Folienzuschnitte, ausgebildet, die auf die jeweilige Stirnfläche 5, 9 befestigt angebracht waren. Es versteht sich, dass Einkerbungen oder Vertiefungen bzw. über die an- grenzende Fläche vorstehende Verprägungen vorgesehen sein können, um einen Bereich mit bezogen auf die Umgebung abweichender Reflektivität auszubilden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel waren die Markierungen 6, 10 an den Stirnflächen 5, 9 des Außenrings 2 bzw. des Innenrings 3 des Lagers 1 angebracht. Es versteht sich, dass Markierungen auch an äußeren bzw. inneren Mantelflächen der hohlzylindrisch ausgebildeten Lagerringe angeordnet sein können.
Bezugszeichenliste
1 Lager
2 Außenring
3 Innenring
4 Wälzkörper
5 Stirnfläche des Außenrings 2
6 erste Markierung
7 erste Fläche der ersten Markierung 6
8 zweite Fläche der ersten Markierung 6
9 Stirnfläche des Innenrings 3
10 zweite Markierung
11 Teilfläche der zweiten Markierung 10
12 Platinenelement
13 Sendeeinheit
14 Empfangseinheit
15 erste Linse
16 zweite Linse
17 Trägerelement
18 Deckelelement
19 Verprägung
20 Nut
Claims
1. Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines zwei relativ zueinander bewegliche Lagerringe (2, 3) aufweisenden Lagers (1), insbesondere eines Wälzlagers, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Sendeeinheit (13) für elektromagnetische Strahlung, eine Empfangseinheit (14) zum Erfassen der von der Sendeeinheit (13) abgestrahlten Strahlung, und eine Markierung (6, 10), an der die von der Sendeeinheit (13) abgestrahlte Strahlung zu der Empfangseinheit (14) reflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (6, 10) an einer Außenfläche (5, 9) eines der beiden Lagerringe (2, 3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (6, 10) an einer Stirnfläche (5, 9) des einen der beiden Lagerringe (2, 3) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Mar- kierung an einer Mantelfläche des einen der, beiden Lagerringe (2, 3) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der eine der beiden Lagerringe eine mit dem Korpus des Lagerrings drehfest verbundene Dichtung umfasst, und dass die Markierung an einer Fläche der Dichtung angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (6, 10) an oder in der Außenfläche (5, 9) des Korpus des Lagerrings (2, 3) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (6, 10) durch ein Zusatzelement ausgebildet ist, und dass das Zusatzelement an der Außenfläche des einen der beiden Lagerringe (2, 3) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (13) und die Empfangseinheit (14) an einem Deckelelement (18) angeordnet ist, und dass das Deckelelement (18) das Lager (1) in Verlängerung der Lagerachse abschließt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung (6; 10) in Umfangsrichtung eine Abfolge von getrennten Flächen (7, 8; 11 ) unterschiedlicher Reflektivität aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierung eine Fläche mit in Umfangsrichtung sich ändernder radialer Erstreckung umfasst.
10. Lager, insbesondere Wälzlager oder Gleitlager, mit zwei relativ zuein- ander beweglichen Lagerringen (2, 3), gekennzeichnet durch eine
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Erfassen der Drehzahl des Lagers.
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