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Patent Searching and Data


Title:
ROLLING BEARING DEVICE COMPRISING AN INTEGRATED SENSOR SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/098539
Kind Code:
A3
Abstract:
The invention relates to a rolling bearing device comprising a first bearing ring (1), a second bearing ring (2), rolling bodies (3) which are received in a pathway region (B) defined between said two bearing rings (1, 2), a cage device (4) for separating the rolling bodies (3), and a sensor system for generating a sensor signal relating to the relative rotation of the inner ring (2) in relation to the outer ring (7). Said rolling bearing device is characterised in that the sensor system is embodied in such a way that the sensor signal is collected on the basis of an interaction effect between a signal tapping element and a structure rotating with the cage device. In this way, it is advantageously possible to create rolling bearing devices having an integrated sensor system and outer dimensions which correspond essentially to the standard outer dimensions for such rolling bearing devices. Especially advantageously, standard rolling bearings can be modified to form inventive rolling bearings by the simple replacement of the bearing sealing ring.

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Inventors:
BENKERT, Frank (Im Gärtlein 26, Waigolshausen, 97534, DE)
FUCHS, Manfred (Pfarrgasse 9, Gädheim, 97503, DE)
PAUSCH, Michael (Birkenweg 3, Oberwerrn, 97464, DE)
Application Number:
DE2008/000106
Publication Date:
December 18, 2008
Filing Date:
January 22, 2008
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER KG (Industriestrasse 1-3, Herzogenaurach, 91074, DE)
BENKERT, Frank (Im Gärtlein 26, Waigolshausen, 97534, DE)
FUCHS, Manfred (Pfarrgasse 9, Gädheim, 97503, DE)
PAUSCH, Michael (Birkenweg 3, Oberwerrn, 97464, DE)
International Classes:
F16C19/52; F16C33/38; F16C41/00; G01P3/44
Foreign References:
EP0395783A11990-11-07
FR2857743A12005-01-21
EP0995995A12000-04-26
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Claims:

Patentansprüche

1. Wälzlagereinrichtung mit: einem ersten Lagerring (1), einem zweiten Lagerring (2),

Wälzkörpern (3), die in einem zwischen diesen beiden Lagerringen (1 , 2) definiertem Bahnraum (B) aufgenommenen sind, einer Käfigeinrichtung (4) zur Separierung der Wälzkörper (3), und einem Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung des Innenrings (2) gegenüber dem Außenring (1) in Bezug stehenden Sensorsignales, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem derart gestaltet ist, dass das genannte Sensorsignal auf Grundlage eines Wechselwirkungseffektes zwischen einem Signalabgriffsorgan (6) und einer gemeinsam mit der Käfigeinrichtung (4) umlaufenden Struktur erhoben wird.

2. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Signalabgriffsorgan (6) in einen Lagerdeckelring eingebunden ist.

3. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckelring am Außenring (1) fixiert ist.

4. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckelring am Lagerinnenring (2) fixiert ist.

5. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckelring als Lagerdichtung ausgeführt ist.

6. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerdeckelring als flache Lagerdichtungslamelle mit integralen Dichtlippen ausgeführt ist.

7. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensororgan (6) derart in den Lagerdeckelring eingebunden ist, dass dieses in axialer Richtung nicht über den Stirnflächenbereich des Lagers hervorkragt.

8. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensororgan (6) derart ausgebildet ist, dass die mit dem Käfig (4) umlaufende Struktur auf Grundlage elektromagnetischer und/oder feldelektrischer Wechselwirkungseffekte erfasst wird.

9. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Käfigeinrichtung (4) umlaufende Struktur integralen Bestandteil der Käfigeinrichtung bildet.

10. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Käfigeinrichtung (4) umlaufende Struktur durch ein in die Käfigeinrichtung (4) eingesetztes Element gebildet ist.

11. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jenes in die Käfigeinrichtung (4) eingesetzte Element aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist.

12. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass jenes in die Käfigeinrichtung (4) eingesetzte Element ein Permanentmagnetelement (12) ist.

13. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Käfigeinrichtung (4) umlaufende Struktur als Encoderscheibe (26) ausgebildet ist.

14. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderscheibe (26) an einer Stirnfläche des Korpus des Lagerkäfigs (4) befestigt ist.

15. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Korpus des Lagerkäfigs (4) aus Kunststoff besteht.

16. Wälzlagereinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkäfig oder die Käfigeinrichtung (4) als Schnappkäfig ausgebildet ist.

17. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensororgan (6) einen Reedkontakt umfasst.

18. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensororgan (6) eine Induktionsspuleneinrichtung umfasst.

19. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensororgan (6) eine Hall-Effekt Sensorstruktur umfasst.

20. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass in das Wälzlager eine ASIC-Schaltung eingebunden ist, zur Bewerkstelligung einer signaltechnischen Vorverarbeitung der erfassten Detektionsereignisse.

21. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die ASIC-Schaltung einen Operationsverstärker umfasst.

22. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die ASIC-Schaltung eine Schutzschaltung umfasst.

23. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die ASIC-Schaltung das Ausgangssignal in einem BUS-Format bereitstellt.

24. Wälzlagereinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem mehrere Sensororgane (6) umfasst.

25. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangswinkelabstand der Sensororgane (6) gegenüber dem Umfangswinkelabstand der erfassten Strukturen so abgestimmt ist, dass die Relativbewegung der erfassten Strukturen gegenüber den Sensororganen mit einer erhöhten Auflösung abgewickelt werden kann.

26. Lagerkäfig oder Käfigeinrichtung (4) für eine Wälzlagereinrichtung, gekennzeichnet durch eine Encoderscheibe (26), die an dem Korpus des Lagerkäfigs oder der Käfigeinrichtung (4) befestigt ist.

27. Lagerkäfig oder Käfigeinrichtung (4) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Encoderscheibe (26) an einer Stirnfläche des Korpus befestigt ist.

28. Lagerkäfig oder Käfigeinrichtung (4) nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Korpus des Lagerkäfigs oder der Käfigeinrichtung (4) aus einem nicht-magnetischen Material, insbesondere aus Kunststoff, besteht.

29. Lagerkäfig oder Käfigeinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Korpus des Lagerkäfigs (4) ein Schnappkäfig mit zwei Hälften ist, und dass die Encoderscheibe (26) an einer der Hälften des Schnappkäfigs befestigt ist.

30. Wälzlagereinrichtung mit: einem ersten Lagerring (1), einem zweiten Lagerring (2),

Wälzkörpern (3) die in einem zwischen diesen beiden Lagerringen (1 , 2) definiertem Bahnraum (B) aufgenommenen sind, einer Käfigeinrichtung (4) zur Separierung der Wälzkörper (3), einer Dichtungseinrichtung (9) zur Abdichtung des Bahnraumes gegenüber einem Lageraußenbereich und einem Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung des Innenrings gegenüber dem Außenring in Bezug stehenden Sensorsignales, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungseinrichtung (9) als flache Ringscheibe ausgebildet ist die als solche derart in die Wälzlagereinrichtung eingebunden ist, dass diese nicht über

eine durch die Stirnfläche des äußeren Lagerrings (1) hervorsteht, und dass die Sensoreinrichtung ein Sensororgan (6) aufweist das in jene Dichtungseinrichtung eingebunden ist.

31. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung ein Ringelement (30) und ein in dieses eingebundenes Geberorgan (31 , 32) aufweist.

32. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (30) derart ausgebildet ist, dass dieses auf eine an dem Lagerinnenring (2) ausgebildete Ringstufe (2a) aufsetzbar ist.

33. Wälzlagereinrichtung, umfassend einen Innenring (2), einen Außenring (1), und ein Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung von dem Innenring (2) und dem Außenring (1) in Bezug stehenden Sensorsignals, wobei das Sensorsystem mindestens einen Permanentmagneten als Signalgeber (31 ) und einen Reedkontakt (6) als Sensororgan des Sensorsystems aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Permanentmagnet (31) an dem Innenring (2) befestigt ist, und dass der Reedkontakt (6) auf einem an dem Außenring (1) befestigten Trägerring (24) befestigt ist.

34. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Innenring (2) ein weiterer Ring (25) befestigt ist, und dass der mindestens eine Permanentmagnet (31 ) an dem weiteren Ring (25) befestigt ist.

35. Wälzlagereinrichtung, umfassend: einen ersten Lagerring (1), einen zweiten Lagerring (2), mindestens einen Wälzkörper (3), der in einem zwischen diesen beiden Lagerringen (1 , 2) definiertem Bahnraum (B) aufgenommenen ist, und ein Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung des ersten Lagerings (2) gegenüber dem zweiten Lagerring (1) in Bezug stehenden Sensorsignales, wobei das Sensorsystem ein Sensororgan (6) und einen Signalgeber (31) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensororgan (6) mindestens einen Reedkontakt umfasst, und dass der mindestens eine Reedkontakt ein magnetisches Signal des Signalgebers (31 ) als Sensorsignal erfasst.

36. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagereinrichtung weiter eine Dichtungseinrichtung (9) umfasst, und dass der mindestens eine Reedkontakt an der Dich- tungseinrichtung (9) angeordnet ist.

37. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Reedkontakt (6) an einem der beiden Lagerringe (1 , 2) befestigt ist.

38. Wälzlagereinrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen der beiden Lagerringe (1) ein Trägerring (24) befestigt ist, und dass der mindestens eine Reedkontakt (6) an dem Trägerring (24) befestigt ist.

39. Wälzlagereinrichtung nach einem der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (31) an dem anderen der beiden Lagerringe (2) angeordnet ist.

40. Wälzlagervorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der andere (2) der beiden Lagerringe (1 , 2) einen weiteren Ring (25) umfasst, und dass der Signalgeber (31) an dem weiteren Ring

(25) befestigt ist.

41. Wälzlagervorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager einen Lagerkäfig (4) umfasst, und dass der Signalgeber an dem Lagerkäfig (4) angeordnet ist.

42. Wälzlagervorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (31) durch mindestens einen

Permanentmagneten ausgebildet ist.

43. Wälzlagervorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber durch mindestens einen mag- netisierten Abschnitt des Innenrings (2), des Außenrings (1) oder der

Lagerkäfigs (4) ausgebildet ist.

44. Wälzlagervorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Wälzkörper (3) als Sig- nalgeber ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Wälzkörper (3) eine Magnetisierung aufweist, die von dem Reedkontakt (6) erfassbar ist.

45. Wälzlagervorrichtung nach einem der Ansprüche 34 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber durch eine Encoderscheibe

(26) ausgebildet ist.

46. Verwendung eines Reedkontaktes (6) als Sensororgan in einem Sensorsystem eines Wälzlagers, wobei das Sensorsystem eine Relativbewegung der Lagerringe (1 , 2) des Wälzlagers erfasst.

Description:

Bezeichnung der Erfindung

Wälzlagereinrichtung mit integriertem Sensorsystem

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlagereinrichtung mit einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring, in einem zwischen diesen beiden Lagerringen definiertem Bahnraum aufgenommenen Wälzkörpern, sowie einem Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung des Innenrings gegenüber dem Außenring in Bezug stehenden Sensorsignales.

Hintergrund der Erfindung

Aus DE 698 260 55 T2 ist ein Wälzlager mit einem Messwertaufnehmer bekannt. Bei diesem herkömmlichen Wälzlager ist auf einen Stirnflächenbereich eines Außenrings des Wälzlagers ein Sensorring aufgesetzt, der als solcher einen Geber-Ring umgreift. Der Geber-Ring sitzt auf einer Stirnfläche des Innenrings. Bei einer Drehung des Innenrings gegenüber dem Außen-

ring werden über den Geber-Ring Impulse generiert, die durch den am Außenring fixierten Sensorring erfasst werden können.

Aus DE 601 092 32 T2 ist ebenfalls ein Wälzlager bekannt, das mit einer Sensoreinrichtung ausgestattet ist, über welche die Drehbewegung des Innenrings des Lagers gegenüber dem Außenring des Lagers erfasst werden kann. Diese Sensoreinrichtung umfasst einen am Innenring des Lagers fixierten Geber-Ring und einen an den Außenring des Lagers angesetzten Sensorring. Der Sensorring ist derart gestaltet, dass über diesen ein durch den Geber-Ring generiertes magnetisches Feld beim Vorbeilaufen an dem entsprechenden Sensorabschnitt detektiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagereinrichtung mit einem integrierten Sensorsystem zu schaffen, die unter fertigungstechnischen Gesichtspunkten kostengünstig herstellbar ist und deren Verbau in einem entsprechenden Mechanismus mit großer konstruktiver Freiheit erfol- gen kann.

Erfindungsgemäße Lösung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wälzlagereinrichtung mit: einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring,

Wälzkörpern die in einem zwischen diesen beiden Lagerringen definierten Bahnraum aufgenommenen sind, einer Käfigeinrichtung zur Separierung der Wälzkörper, und

einem Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung des Innenrings gegenüber dem Außenring in Bezug stehenden Sensorsignales, wobei sich diese Wälzlagereinrichtung dadurch auszeichnet, dass das Sensorsystem derart gestaltet ist, dass das genannte Sensorsignal auf Grundlage eines Wechselwirkungseffektes zwischen einem Signalabgriffsorgan und einer gemeinsam mit der Käfigeinrichtung umlaufenden Struktur erhoben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls gelöst durch eine Wälzlagereinrichtung mit: einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring, mindestens einem Wälzkörper, der in einem zwischen diesen beiden Lagerringen definiertem Bahnraum aufgenommenen ist, und einem Sensorsystem zur Generierung eines mit der Relativdrehung des ersten Lagerrings gegenüber dem zweiten Lagerring in Bezug stehenden Sensorsignales, wobei das Sensorsystem ein Sensororgan und einen Signalgeber umfasst, wobei sich diese Wälzlagereinrichtung dadurch auszeichnet, dass das Sensorsystem derart gestaltet ist, dass das genannte Sensororgan mindestens einen Reedkontakt umfasst ist, und dass der mindestens eine Reedkontakt ein magnetisches Sig- nal des Signalgebers als Sensorsignal erfasst.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, Wälzlagereinrichtungen mit integriertem Sensorsystem zu schaffen, deren Außenabmessungen im wesentlichen den Standardaußenabmessungen für derartige Wälzlagereinrich- tungen entsprechen.

In besonders vorteilhafter Weise wird es möglich, Standard-Wälzlager durch einfachen Austausch des Lagerdichtrings zu einem er-findungsgemäßen Wälzlager zu modifizieren.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfϋhrungsform der Erfindung ist das Signalabgriffsorgan in einen als relativ flache Ringscheibe ausgebildeten Lagerdeckelring eingebunden. Dieser Lagerdeckelring ist vorzugsweise an demjenigen Lagerring der Wälzlagereinrichtung fixiert, der in verbautem Zustand der Wälzlagereinrichtung den stationären Lagerring darstellt. Der er- findungsgemäße Lagerdeckelring kann hierbei insbesondere in der Art einer Standard-Lagerdichtscheibe in eine Innenumfangsnut des Außenrings der Wälzlagereinrichtung eingeklipst werden. Für Anwendungsfälle bei welchen der Innenring die stationäre Komponente darstellt ist es auch möglich, den Lagerdeckelring so zu gestalten, dass dieser in eine am Lagerinnenring aus- gebildete Haltenut eingeklipst wird.

Der erfindungsgemäße, als Lagerdichtung fungierende, Lagerdeckelring ist vorzugsweise als Mehrstoff-Bauteil ausgeführt, das einen relativ formsteifen Ringscheibenkern und einen diesen vorzugsweise vollflächig abdeckenden Elastomermantel umfasst. Die zur Bewerkstelligung der Abdichtwirkung vorgesehenen Dichtlippeneinrichtungen bilden vorzugsweise integralen Bestandteil des Lagerdeckelrings.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Sensororgan derart ausgebildet, dass dieses in axialer Richtung nicht über den Stirnflächenbereich des Lagers hervorkragt.

Das erfindungsgemäße Sensororgan kann derart ausgebildet sein, dass die mit dem Käfig umlaufende Struktur, insbesondere der Käfig selbst oder ein in den Käfig eingebettetes Geber-Element auf Grundlage elektromagnetischer und/oder feldelektrischer Wechselwirkungseffekte erfasst wird.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Korpus des Lagerkäfigs abschnittsweise magnetisch ist.

Insbesondere ist es möglich, jenes Geber-Element als kleinen Dauermagne- ten auszuführen, der an der Käfigeinrichtung fixiert ist. Es ist auch möglich, das Geberorgan aus einem lediglich magnetisierbaren oder anderweitig fer- romagnetischen Material zu fertigen.

Bevorzugt ist hinsichtlich des Geber-Elementes vorgesehen, dass das Ge- ber-Element an einer Stirnseite des Käfigs bzw. der Käfigeinrichtung befestigt ist. Das Geber-Element kann dabei durch mindestens einen Permanentmagneten gebildet sein, alternativ hierzu kann das Geber-Element durch eine Encoderscheibe gebildet sein. Die Encoderscheibe ist dabei als Kreisring ausgebildet, der auf die Stirnfläche des Korpus des Lagerkäfigs bzw. der Käfigeinrichtung aufgebracht ist und dem Sensororgan zugekehrt ist. Bei dem Kreisring der Encoderscheibe sind mindestens zwei flächige Bereiche vorgesehen, bei denen eine Magnetisierung vorhanden ist, wobei die Magnetisierung benachbarter Bereiche unterschiedlich ist.

Bevorzugt ist die als Geber-Element ausgebildete Encoderscheibe an einem Lagerkäfig aus Kunststoff angeordnet, wobei der Kunststoff des Korpus des Lagerkäfigs unmagnetisch ist und im Bereich des Sensororgans im wesentlichen nur das Magnetfeld des Geber-Elementes, speziell also der Encoderscheibe, auftritt. Der Kunststoff bietet verschiedene Möglichkeiten der Befes- tigung des Geber-Elementes, beispielsweise ein Kleben, Stecken, Schrauben oder Clipsen des Geber-Elementes an das Korpus des Lagerkäfigs bzw. der Käfigeinrichtung.

Besonders bevorzugt ist der Lagerkäfig als Kunststoff-Schnappkäfig ausge- bildet, bei dem die Wälzkörper seitlich eingeführt werden und eine durchgehende Stirnfläche vorhanden ist, auf der das Geber-Element, speziell die Encoderscheibe, befestigt werden kann. Das an der Stirnfläche des Lagerkä-

figs befestigte Geber-Element ist dabei von einem Fettraum beabstandet, ein Vorteil, der sich bei einem Blechkäfig nicht immer ergibt.

Besonders bevorzugt ist hinsichtlich der Encoderscheibe vorgesehen, dass diese aus einem Kreisring aus einem ferromagnetischen Material oder zumindest magnetisierten Material gebildet ist, und dass in das Korpus des Kreisrings Aussparungen eingebracht sind. Die Aussparungen bilden dann zusammen mit den verbleibenden Abschnitten des Korpus des Kreisrings die umlaufende Abfolge von Abschnitten mit wechselnder, also speziell vorhan- dener und nicht-vorhandener, Magnetisierung. Eine derartige Encoderscheibe lässt sich beispielsweise aus magnetischen Stahl einfach herstellen.

Eine hierzu alternative Ausgestaltung der Encoderscheibe sieht vorzugsweise vor, das Korpus der Encoderscheibe als durchgehenden, nicht unterbro- chenen Kreisring auszugestalten, und in Umlauf richtung des Kreisrings magnetisierte bzw. unmagnetisierte Abschnitte oder Abschnitte unterschiedlicher Magnetisierung vorzusehen.

Hinsichtlich des Materials der Encoderscheibe ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Encoderscheibe aus Metall, insbesondere aus einem ferromagnetischen oder zumindest magnetisierbaren Metall, oder aus einem ferromagnetischen Kunststoff hergestellt ist.

Das Sensororgan selbst kann als Reedkontakt, als Induktionsspuleneinrich- tung oder insbesondere auch als Hall-Effekt Sensorstruktur ausgeführt sein. Bevorzugt ist eine Ausbildung des Sensororgans als Reedkontakt, da Reedkontakte sehr kleinbauend ausgebildet sind und Abmessungen von nur wenigen mm aufweisen. Weiter liefern Reedkontakte nach Art von Schaltern ein Ein-Aus-Signal, je nachdem, ob der Reedkontakt geschlossen ist oder nicht, im Gegensatz zu Hall-Effekt-Sensoren oder Induktionsspulen, die die jeweilige Messgröße kontinuierlich erfassen und bei denen erst eine Digitalisierung nachgeschaltet werden muss. Weiter erweist sich bei Reedkontakten

als vorteilhaft, dass diese keine Versorgungsspannung erfordern, sondern einfach einen Stromkreis schließen, sofern der Reedkontakt angesprochen wird. Im Gegensatz hierzu erfordern Hall-Effekt-Sensoren bzw. Induktionsspuleneinrichtungen eine ständige Spannungsversorgung.

Es ist möglich, in das Wälzlager, insbesondere in den Bereich des Sensororgans eine ASIC-Schaltung einzubinden, die als solche bereits unmittelbar im Bereich der Messstelle eine signaltechnische Vorverarbeitung der erfass- ten Detektionsereignisse vornimmt. Diese ASIC-Schaltung kann insbesonde- re einen Operationsverstärker und eine Schutzschaltung umfassen, um Beschädigungen des eigentlichen, typischerweise sensiblen Sensororgans durch überspannungen zu vermeiden. Es ist auch möglich, die ASIC- Schaltung so zu konfigurieren, dass bereits im Bereich der Wälzlagereinrichtung ein Ausgangssignal generiert wird, das in einem bestimmten Sig- nalstandart, insbesondere Bus-Format bereitgestellt ist.

Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Sensorsystem mehrere Sensororgane. Diese Sensororgane können so angeordnet sein, dass der Umfangswinkelabstand der stationären Sensororga- ne gegenüber dem Umfangswinkelabstand der Geberstrukturen so abgestimmt ist, dass die Relativbewegung der beiden Lagerringe mit einer erhöhten Auflösung erfasst werden kann. So ist es insbesondere möglich, die Sensororgane und die Geberstrukturen so anzuordnen, dass die Relativdrehung zwischen dem Innenring und dem Außenring auf Grundlage eines No- nius-Prinzips mit einer Auflösung von beispielsweise 15 Grad erfasst werden kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die Wälzlagereinrichtung so zu gestalten, dass das Sensorsystem in Form eines flachen Ringdichtungselementes in den zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring definierten, der Wälzkörperlaufbahn vorgelagerten Lagerinnenraum einsetzbar ist. Dieses Sensororgan kann so

ausgebildet sein, dass dieses mit einem ebenfalls unter die Stirnflächen der Wälzlagereinrichtungen versenkt eingesetzten Geber-Ring zusammenwirkt.

Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung in vollständig zusammengebautem Zustand,

Figur 3 eine Axialschnittansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung in einer den Wälzkörper- bahnraum senkrecht schneidenden Axialschnittebene,

Figur 4 eine Schnittskizze zur Veranschaulichung einer besonders bevorzugten Gestaltung eines zur Realisierung des erfindungsgemäßen Sensorsystems vorgesehenen Dichtscheibenelementes,

Figur 5 zwei perspektivische Darstellungen zur Veranschaulichung einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung mit einem an eine modifizierte Standard-Lagerdichtscheibe angesetzten Sensororgan,

Figur 6 eine weitere Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung mit einem an eine modifizierte Dichtscheibeneinrichtung angeklebten Sensororgan,

Figur 7a eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung mit einem versenkt an den Lagerinnenring angesetzten Geber- Ring,

Figur 7b eine perspektivische Darstellung der Wälzlagereinrichtung gemäß Figur 7a in vollständig zusammengebautem Zustand,

Figur 8 eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung,

Figur 9 eine Querschnittsansicht eines anderen, weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung,

FiguMO .eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lagerkäfigs mit einer Geber-Struktur, und

Figur 11 eine Querschnittsansicht eines wiederum anderen, weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung, in die der in Fig. 10 dargestellte Lagerkäfig beispielhaft eingebaut ist.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

Figur 1 zeigt in Form einer perspektivischen Explosionsdarstellung eine erfindungsgemäße, als Rillenkugellager ausgeführte Wälzlagereinrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Diese Wälzlagereinrichtung umfasst einen ersten Lagerring 1 , der hier als Lageraußen- ring fungiert und einen zweiten Lagerring 2, der als Lagerinnenring fungiert.

Zwischen dem ersten Lagerring 1 und dem zweiten Lagerring 2 wird ein Bahnraum B definiert, in welchem Wälzkörper 3 aufgenommen sind. Diese Wälzkörper 3 sind durch eine Käfigeinrichtung 4 geführt, sodass zwischen den einzelnen Wälzkörpern 3 in Umfangsrichtung stets ein geforderter Um- fangsabstand eingehalten wird. Die Käfigeinrichtung 4 kann aus einem Kunststoffmaterial oder auch aus einem Metallwerkstoff gefertigt sein.

Die erfindungsgemäße Wälzlagereinrichtung umfasst weiterhin ein Sensorsystem 5, das als solches der Generierung eines mit der Relativdrehung des zweiten Lagerringes 2 (Lagerinnenring) gegenüber dem ersten Lagerring 1 (Lageraußenring) in Bezug stehenden Sensorsignals dient. Dieses Sensorsystem 5 ist derart gestaltet, dass das genannte Sensorsignal auf Grundlage eines Wechselwirkungseffektes zwischen einem Signalabgriffsorgan 6 und einer gemeinsam mit der Käfigeinrichtung 4 umlaufenden Struktur erhoben wird. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Signalabgriffsorgan 6 unmittelbar in einen als Dichtlamelle fungierenden Lagerdeckelring eingebunden. Dieser Lagerdeckelring umfasst einen Ringkern 7 und eine an diesen anvulkanisierte Elastomerstruktur 8. Der Lagerdeckelring an sich bildet eine flache Ringscheibe, die in dem hier erkennbaren, dem Wälzkörper- bahnraum B vorgelagerten, zwischen dem ersten Lagerring 1 und dem zweiten Lagerring 2, gebildeten Ringraum vollflächig versenkt einsetzbar ist.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der durch den Ringkern 7 und die Elastomerstruktur 8 gebildete Lagerdeckelring 9 am ersten Lagerring 1 , d.h. am Lageraußenring fixiert. Diese Fixierung erfolgt über die üblicherweise für Lagerdichtringe am ersten Lagerring 1 ausgebildete Dichtringfixier- nut 1a.

Das erfindungsgemäße Sensororgan 6 ist bei dem hier gezeigten Ausfüh- rungsbeispiel als Reed-Sensor ausgeführt, der vollständig in den als Armierung fungierenden Ringscheibenkern 7 (z.B. durch Spritzgießen) eingebunden ist.

Die so gebildete Struktur wird unter Bildung der Elastomerstruktur 8 mit einem Elastomermaterialmantel überzogen.

In das erfindungsgemäße Sensorsystem sind Anschlusskabel 10, 11 einge- bunden, über welche die durch das Sensororgan 6 generierten Detektions- ereignisse abgegriffen werden können.

Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes wird es möglich, durch Modifikation eines Standardlagers, d.h. durch Austausch einer Standard- dichtlippe gegen eine mit einem erfindungsgemäßen Sensororgan 6 bestückte Dichtlippe und gegebenenfalls durch Ansetzen eines Geberorgans 12 an den Wälzlagerkäfig 4 eine Wälzlagereinrichtung zu schaffen, die als solche eine Detektion der Drehung des Lagerinnenrings gegenüber dem Lageraußenring auf Grundlage der Erfassung der Drehung des Wälzlagerkä- figs 4 ermöglicht. Auf Grundlage eines für das jeweilige Lager aus den Abmessungen der Lageringe bestimmbaren übersetzungsverhältnisses kann aus der Drehzahl des Käfigs 4 die Drehzahl des Innenrings 2 gegenüber dem Außenring 1 ermittelt werden.

Es ist möglich, die Käfigeinrichtung durch Modifikation eines Standardkäfigs mit einem Geberelement auszustatten. Vorzugsweise werden mehrere Geberelemente derart in die Käfigeinrichtung eingebunden, dass keine Unwuchterscheinungen auftreten.

In Figur 2 ist in Form einer perspektivischen Darstellung einer erfindungsgemäße Wälzlagereinrichtung in vollständig montiertem Zustand dargestellt. Wie aus dieser Darstellung erkennbar, erstreckt sich die zur Abdichtung des Bahnraums B vorgesehene Lagerdichtung 9 in der Art einer flachen Dichtscheibe zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 1. Unmittelbar aus dieser Dichtscheibe 9 sind die entsprechenden Anschlussenden des Anschlusskabels 10, 11 herausgeführt. Dieses Anschlusskabel kann als typisches Litzenkabel, oder vorzugsweise als Flachleiterkabel ausgeführt sein.

In Figur 3 ist in Form einer Axialschnittdarstellung der Bereich einer erfind- ungemäßen Wälzlagereinrichtung auf Höhe des Bahnraums B dargestellt. Die in dieser Darstellung rechte Seite der Wälzlagereinrichtung ist durch eine Standarddichtlippe 13 abgedichtet. Diese Standarddichtlippe ist in eine Um- fangsnut 14 eingeklipst, die im Bereich des vorderen Stirnendes 1a des Außenringes 1 ausgebildet ist.

Die Dichtungseinrichtung 13 bildet eine erste Dichtlippe 13a und eine zweite Dichtlippe 13b, die auf entsprechenden Umfangsflächen des Innenrings 2 aufsitzt und damit den Bahnraum B der Wälzlagereinrichtung zur Umgebung hin abdichtet. Es ist auch möglich, die Dichtscheibeneinrichtung 13 so zu gestalten, dass diese am zweiten Lagerring (hier Innenring) fixiert ist und über entsprechende Dichtlippenabschnitte an Umfangsflächen des ersten Lagerringes 1 anliegt.

Auf einer der Standard-Dichtung 13 abgewandten Seite ist das hier dargestellte Wälzlager mit einer Dichtungseinrichtung mit eingebundenem Sensororgan 6 versehen. Das Sensororgan 6 ist so ausgebildet und angeordnet, dass durch dieses ein mit dem Vorbeilauf der Käfigeinrichtung 4 korrelieren- des Messsignal erzeugt werden kann. Dieses Messsignal kann insbesondere generiert werden indem in die Käfigeinrichtung 4 ein als Dauermagnet oder zumindest ferromagnetische Struktur eingebundenes Geberelement (Bezugszeichen 12, Figur 1) eingebunden wird. Es ist auch möglich, das Sensororgan 6 so zu gestalten, dass durch dieses die Annäherung eines Wälz- körpers 3 oder einer zum Sensororgan 6 ausbauchenden Struktur der Käfigeinrichtung 4 detektiert wird.

Wie aus dieser Darstellung ersichtlich, umfasst die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung einen Trägerkorpus 7 und einen an diesen angeformten, aus einem Elastomermaterial bestehenden Elastomermantel 8. Die zur Realisierung der Dichtlippen 8a, 8b vorgesehenen Abschnitte der Dichtscheibe 9 bilden integralen Bestandteil jenes Elastomermantels 8.

In Figur 4 ist eine weitere Variante eines zur Bildung einer erfindungsgemä- ßen Wälzlagereinrichtung vorgesehenen Dichtungselementes dargestellt. Dieses Dichtungselement 9 umfasst, ähnlich wie das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3, einen aus einem relativ formsteifen Material, ins- besondere Kunststoff gefertigten Armierungskern 7 sowie einen daran angeformten, aus einem Elastomermaterial bestehenden Elastomermantel 8. Die Dichtlippen 8a, 8b bilden integralen Bestandteil jenes Elastomermantels 8.

Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Sen- sororgan 6, das auch hier insbesondere als Reedkontakt ausgeführt sein kann, in eine in der Armierung 7 ausgebildete Mulde 7a eingesetzt. Der vollständig abgedichtete Einschluss des Sensororgans 6 in die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung erfolgt indem das erfindungsgemäße Sensororgan 8 vollflächig durch den Elastomermantel 8 abgedeckt ist. Es ist möglich, über diesen Elastomermaterialmantel 8 das Sensororgan 6 an der Armierung 7 zu sichern. Die zum Abgriff der durch das erfindungsgemäße Sensororgan 6 erhobenen Messereignisse vorgesehenen Anschlusskabel (siehe Figur 1) können vorzugsweise an einer dem Sensororgan 6 bezüglich der Lagerachse diametral gegenüberliegenden Umfangsabschnitt des Dich- tungselementes 9 aus diesem herausgeführt werden.

Zur Sicherung einer hochfesten Haftung des Elastomermantels 8 an dem Armierungskorpus 7 ist es möglich, diesen derart vorzubehandeln, insbesondere einer Corona-Bestrahlung zu unterziehen, dass das zur Bildung des Elastomermantels 8 vorgesehene Elastomermaterial mit dem zur Bildung des Armierungskorpus 7 vorgesehene Material eine stoffliche Verbindung eingeht.

In Figur 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Sensorsystems dargestellt, durch welches an sich bekannte, abgedichtete Wälzlager zu erfindungsgemäßen Sensor-Lagern umkonfiguriert werden können. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Sensororgan

6 mit einem Sensorgehäuse 20 versehen, wobei dieses Sensorgehäuse 20 in einem an der Wälzlagerdichtung 9 ausgebildeten Durchbruch 21 verankert ist. Das Sensorgehäuse 20 ist hierzu mit Hintergriffsklauen 22, 23 versehen, die als solche die die Ausnehmung 21 umsäumende Wandung auf einer dem Sensororgan 6 abgewandten Dichtringaußenseite hintergreifen. Es ist möglich, das Sensorgehäuse 20 so zu gestalten, dass eine hinreichend abgedichtete Auflage des Sensorgehäuses 20 auf dem die Ausnehmung 21 umsäumenden Umfangsflächenbereich erfolgt. Das zum Abgriff der durch das Sensororgan 6 generierten Messereignisse vorgesehene Anschlusska- bei 11' ist vorzugsweise über einen hinreichend langen, als Zugentlastung wirkenden Befestigungsabschnitt an die erfindungsgemäße Dichtscheibe angebunden und an einer in Umfangsrichtung von der Messstelle beabstan- deten Stelle aus dem Dichtring herausgeführt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 sitzt der Reedkontakt in einem Gehäuse 20 und wird damit an eine Wälzlagerdichtung, die einen entsprechenden Ausbruch zur Aufnahme des Sensorgehäuses erhalten hat, angeklipst. Das System aus Dichtung und Sensor wird wie zum Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beschrieben in die Dichtungsnut am Außenring des Wälzlagers eingefügt.

In Figur 6 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäß als Sensor- Dichtring ausgestalteten Lagerdichtrings dargestellt. Für dieses Ausführungsbeispiel gelten die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 weitgehend sinngemäß. Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Sensorgehäuse 20 nicht an den Dichtscheibenring 9 angeklipst, sondern an diesen angeklebt. Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Sensororgan sowohl durch Anklipsen als auch durch zusätzliche Zugabe eines Klebemittels an dem erfindungsgemäßen Dichtring 9 zu fixieren.

In Figur 7a ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinrichtung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt abweichend von den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen keine direkte Erfassung der Relativbewegung des Lagerkäfigs gegenüber der Dichtungseinrichtung, sondern die Detektion der Relativdrehung des Lagerinnenrings 2 gegenüber dem Lageraußenring 1. An dem Lagerinnenring 2 ist hierzu eine Ringschulter 2a ausgebildet, auf welche ein als Geberorganträger fungierendes Ringelement 30 aufsetzbar ist. In dieses Ringelement 30 sind zwei als Geberorgane fungierende Permanentmagnetkörper 31 , 32 eingebunden. Der Vorbeilauf dieser Geberorgane 31 , 32 an den hier als Reedkontakt ausgeführten Sensororgan 6 kann durch ein entsprechendes, an dem Anschlusskabel 11' anliegendes Spannungssignal festgestellt werden. Das Sensororgan 6 ist in eine als vollständig versenkt in die Wälzlagereinrichtung einbindbare Dichtringstruktur 9 eingebunden. Diese Dichtring- struktur 9 ist derart ausgebildet, dass diese koaxial auf dem Geberring 30 sitzt und diesen umsäumt. Die durch die Dichtringstruktur 9 bereitgestellte Dichtlippe 8b ist so gestaltet, dass diese bereits wieder auf einer Außenum- fangsfläche des Lagerinnenrings 2 aufsitzt.

Es ist möglich, an dem Dichtring 9 mehrere Sensororgane 6 anzuordnen. Weiterhin ist es auch möglich, an dem Geberorganträgerring 30 mehrere Geberorgane 31 , 32 anzuordnen. Es ist möglich, die Umfangspositionen der Geberorgane und der Sensororgane so abzustimmen, dass die Detektion der Relativdrehung der beiden Lagerringe 1 , 2 zueinander mit einer erhöhten Auflösung erfasst werden kann.

Es ist möglich, insbesondere in unmittelbarer Nachbarschaft des Sensororgans 6 eine, beispielsweise als ASIC realisierte Miniaturschaltung vorzusehen, durch welche eine Signalverarbeitung der durch die Geberorgane 31 , 32 und die mit diesen in Wechselwirkung tretenden Sensororgane generierten Messereignisse durchgeführt wird. Im Bereich dieses ASIC können insbesondere auch Schutzschaltungen zur Vermeidung von Schäden an den

Sensororganen sowie auch Schaltungen zur Bereitstellung der Messsignale in einem geeigneten Datenformat realisiert sein. Eine weitere Realisierungsmöglichkeit (Figur 8) für ein Low-Cost-Sensorlager auf Basis von Reedkontakten ergibt sich dadurch, dass die Permanentmagnete nicht am Käfig 4, sondern an einem als Innenring 2 des Wälzlagers ausgebildeten zweiten Lagerring befestigt werden. Der Reedkontakt dient als Sensororgan 6 eines Sensorsystems und sitzt auf einem Trägerring 24, welcher an einem als Außenring 1 des Wälzlagers ausgebildeten ersten Lagerring befestigt wird und welcher beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere aus einem nicht- magnetischen Material, hergestellt ist, so dass der Trägerring 24 den auf ein Magnetfeld ansprechenden Reedkontakt 6 nicht beeinflusst. Ein weiterer Ring 25, der am Innenring 2 befestigt wird, trägt eine beliebig festzulegende Anzahl von Permanentmagneten als Geberorgan 31. Die Querschnittsansicht von Figur 8 zeigt einen von mehreren Permanentmagneten 31 , der einen seiner beiden Pole (durch die unterschiedliche Farbgebung kenntlich gemacht) dem Reed-Sensor 6 zukehrt. Es versteht sich hierbei, dass alternativ der Reedkontakt auch unmittelbar an dem Außenring 1 angeordnet sein kann, indem dieser direkt an dem Außenring 1 befestigt ist. Es versteht sich weiter, dass der Reedkontakt 6 nicht mittels des Trägerrings 24 an dem Außenring 1 befestigt sein braucht; es kann statt dessen vorgesehen sein, dass der Reedkontakt 6 an einer nach innen weisenden Ausformung des Außenrings 1 angeordnet ist. Unabhängig von der konkreten Befestigung des Reedkontaktes 6 an dem Außenring 1 , sei es unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des Trägerrings 24 oder eines vergleichbaren Elemen- tes, können die Permanentmagnete oder allgemein die Geberelemente 31 , auf deren magnetisches Signal der Reedkontakt 6 anspricht, auch unmittelbar an dem Innenring 2 oder an einer Auskragung eines Abschnittes des Innenrings 2 angeordnet sein. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Signalgeber bzw. das Geberelement 31 , speziell der mindestens eine Permanentmagnet, an dem Lagerkäfig 4 angeordnet ist. Es versteht sich ebenfalls, dass der Reedkontakt 6 an dem Innenring 2 angeordnet sein kann, sei es über einen Trägerring, der an dem Innenring 2 befestigt ist, oder

über eine unmittelbare Befestigung an dem Innenring 2 oder an einer Ausformung an einem Abschnitt des Innenrings 2. Ist der Reedkontakt 6 an dem Innenring 2 befestigt, kann der mindestens eine Signalgeber 6, speziell der mindestens eine Permanentmagnet, an dem Lagerkäfig oder dem Außenring angeordnet sein, und zwar im Fall des Anordnens an dem Außenring entweder unmittelbar an dem Außenring oder an einem weiteren Ring, der seinerseits an dem Außenring befestigt ist.

In dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel war keine Dichtung vor- gesehen. Es versteht sich, dass zusätzlich eine Dichtung vorgesehen sein kann, die den Trägerring 24 und den weiteren Ring 25 übergreift. Alternativ hierzu kann an dem Trägerring 24 eine Dichtlippe vorgesehen sein, die den Spalt zwischen dem Trägerring 24 und dem weiteren Ring 25 abdeckt.

Es versteht sich ebenfalls, dass der in Figur 8 im Querschnitt dargestellte Trägerring 24, insbesondere auch in der erkennbaren Ausgestaltung des Trägerrings 24, auch an einer in Figur 8 nicht dargestellten Dichtung befestigt sein kann, wozu insbesondere keine oder nur unwesentliche konstruktive änderungen an der erkennbaren Ausgestaltung des Trägerrings 24 vorge- nommen werden brauchen.

In Figur 7b ist das in Figur 7a in Einzelteile zerlegte Wälzlager in vollständig zusammengebautem Zustand dargestellt. Wie aus dieser Ansicht erkennbar, ist die erfindungsgemäße Wälzlagereinrichtung derart gestaltet, dass weder die das Sensororgan 6 (vgl. Figur 7a) tragende Dichtringstruktur 9, noch die die Geberorgane 31 , 32 tragende Geberringstruktur 30 über eine durch die Stirnflächen des ersten Lagerringes 1 und des zweiten Lagerringes 2 definierte Stirnebene des Wälzlagers hervortreten. Lediglich im Bereich des Anschlusskabels 11 ist bei Verbau dieser erfindungsgemäßen Wälzlagerein- richtung ein zur Herausführung des Kabels 11 hinreichender Kabelführungsraum vorzusehen. Es ist möglich, an dem Außenring 1 eine zur Aufnahme des Anschlusskabels 11 hinreichend tief bemessene Versenkung auszubil-

den, sodass das Anschlusskabel 11 im Bereich der Stirnfläche des Lagerau- ßenrings 1 radial nach außen geführt werden kann ohne über die durch die Stirnfläche des Lagerrings 1 definierte Stirnebene überzustehen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war der Signalgeber durch einen Permanentmagneten, also ein im wesentlichen punktförmiges Magnetfeld, gebildet. Es versteht sich aber, dass auch ein im wesentliches flächiges Magnetfeld als Signalgeber vorgesehen sein kann.

Figur 9 zeigt ein Wälzlager mit einem als ersten Lagerring 2 ausgebildeten Innenring, einem als zweiten Lagerring 1 ausgebildeten Außenring und eine mit dem Außenring 1 verbundene Dichtungseinrichtung 9 sowie ein Sensorsystem. Das Sensorsystem umfasst einen in die Dichtungseinrichtung 9 baulich integrierten Reedkontakt 6 als Sensororgan und einen Encoderring 26, der als Signalgeber ausgebildet ist. Der Encoderring 26 ist kreisringförmig ausgebildet und umfasst entlang seines Umfangs eine Abfolge von zwei o- der mehr flächigen Bereichen, wobei die Magnetisierung je zweier benachbarter flächiger Bereiche unterschiedlich ist; eingeschlossen den Fall, dass einer der Bereiche des Encoderrings keine Magnetisierung aufweist. Der Encoderring 26 ist an dem Innenring 2 befestigt und weist einen Abstand zu dem Außenring 1 , der Dichtungseinrichtung 9 sowie zu dem Lagerkäfig 4 auf. Der Encoderring 26 ist im wesentlichen mittig in dem Bahnraum B zwischen den beiden Lagerringen 1 , 2 angeordnet, so dass die magnetisierten Bereiche des Encoderrings 26 einen nur kurzen Abstand zu dem Reedkon- takt 6 aufweisen. Es versteht sich, dass der Encoderring 26 auch an dem Außenring 1 angeordnet sein kann, wenn der Reedkontakt 6 oder allgemeiner das Sensororgan des Sensorsystems an dem Innenring oder an der mit dem Innenring verbundenen Dichtungseinrichtung angeordnet ist. Es versteht sich weiter, dass der Encoderring 26 entweder unmittelbar an dem La- gerring 1 oder 2 angeordnet sein kann, oder mittelbar, unter Zwischenschaltung eines Trägerrings.

Fig. 10 zeigt eine Hälfte eines Lagerkäfigs 4, der als Kunststoffschnappkäfig ausgebildet ist. An eine Stirnfläche des Korpus des Lagerkäfigs 4 ist eine Encoderscheibe 26 befestigt. Die Encoderscheibe 26 ist als Kreisring ausgebildet, der eine umlaufende Abfolge von Ausnehmungen, speziell Ausstan- zungen von annähernd rechteckigen Umriss, aufweist, wobei die Ausstanzungen kreissektorförmig ausgebildet sind. Die Encoderscheibe 26 ist an der Stirnfläche des Korpus des Lagerkäfigs 4 durch Kleben befestigt. Es versteht sich, dass das Korpus der Encoderscheibe 26 an deren Außenrand eine umlaufende Wulst umfassen kann, die in eine an dem Korpus des Lagerkä- figs 4 ebenfalls umlaufend vorgesehene Nut eingreift, um derart die Encoderscheibe 26 an dem Korpus des Lagerkäfigs 4 zu befestigen.

Es versteht sich, dass die Encoderscheibe 26 auch durch Stecken, Clipsen oder - bei der Herstellung des Korpus des Lagerkäfigs 4 durch Formgebung eines Kunststoffs - durch Umspritzen in das Korpus des Lagerkäfigs 4 eingebracht oder auf andere Weise an dem Lagerkäfig 4 befestigt sein kann. Ist der Lagerkäfig 4 aus Kunststoff ausgebildet, kann die Stirnfläche bzw. der Rücken des Lagerkäfigs 4 aus einem magnetisierbaren Kunststoff ausgebildet sein und derart eine Encoderscheibe ausbilden.

Fig. 11 zeigt einen ebenfalls als Kunststoffschnappkäfig ausgebildeten Lagerkäfig 4, an dessen Stirnfläche 27 die Encoderscheibe 26 befestigt ist. Das Befestigen der Encoderfläche kann durch ein Aufpressen der Encoderscheibe 26 auf die Stirnfläche 27 des Lagerkäfigs 4 durchgeführt werden, wobei sich die Encoderscheibe 26 abschnittsweise seitlich über eine Kante der Stirnfläche 27 schiebt. Das Sensororgan ist als Reedsensor 6 ausgebildet, der in eine Dichtungseinrichtung 9 baulich integriert ist. Die Dichtungseinrichtung 9 ist mit dem ersten Lagerring 1 , hier dem Außenring, verbunden, so dass sich die Encoderscheibe 26 bei Betrieb des Wälzlagers relativ zu dem als Sensororgan der Sensoreinrichtung ausgebildeten Reedsensor 6 beweglich ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Anstelle der Erfassung des Vorbeilaufs entsprechender Geberstrukturen an dem jeweiligen Sensororgan ist es auch möglich, das Sensororgan so zu gestalten, dass durch dieses die Ausrichtung eines durch die Geberorgane 31 bzw. 32 generierten magnetischen Feldes im Bereich der Wälzlagereinrichtung detektiert werden kann, wobei änderungen der Orientierung dieses magnetischen Feldes, wie sie bereits bei kleinen Relativdrehungen der Lagerringe 1 , 2 zueinander auftreten, bereits durch das Sensororgan erfasst werden können ohne dass die Geberstrukturen sich in unmittelbarer Nähe des Sensororgans 6 befinden müssen.

Die Sensororgane 6 können konstruktiv auch so gestaltet sein, dass diese als äußerst flache Baugruppen ausgeführt sind, sodass sich auch im Bereich der Montagestellen der Sensororgane an dem Dichtscheibenelement keine erhebliche axiale Verdickung des Dichtscheibenelementes ergibt.

Anstelle der hier angegebenen Anschlusskabel zur Ermöglichung eines Abgriffs der über die erfindungsgemäßen Sensororgane erhobenen Messsignale ist es auch möglich, einen Signal- oder Informationstransfer in anderweiti- ger Weise vorzunehmen. Es ist auch möglich, in die erfindungsgemäße Dichtscheibeneinrichtung eine elektronische Schaltung einzubinden, die als solche als Zählorgan zur Zählung der Lagerdrehung oder als Datenspeicher zur anderweitigen Aufzeichnung, insbesondere verschleißrelevanter Messgrößen dient. Die durch diese Datenträgereinrichtung aufgezeichneten In- formationen können nach Ausbau des erfindungsgemäßen Wälzlagers oder durch eine anderweitige geeignete Leseeinrichtung, insbesondere auch auf optischem Wege ausgelesen werden.

Erfindungsgemäß gestaltete Wälzlagereinrichtungen, insbesondere abge- dichtete Rillenkugellager mit integriertem Sensor stützen rotierende Wellen ab und messen zusätzlich relative Bewegungen der beiden Lagerringe. Erfasst werden insbesondere Drehzahl und Drehrichtung. Hieraus können

Drehbeschleunigung und Anzahl der Umdrehungen abgeleitet werden. Diese Informationen können steuerungs- und regelungstechnisch verarbeitet werden um Anlagen und Geräte elektronisch überwachen und automatisch betreiben zu können. Typische Anwendungsfälle für erfindungsgemäß gestalte- te Wälzlager mit integriertem Sensor sind Elektromaschinen, speziell frequenzgesteuerte Asynchron-Drehstrommaschinen, Getriebe, z. B. in Werkzeugmaschinen, Getriebemotoren Geräte der Fördertechnik, z. B. Aufzüge, Fahrtreppen, Förderbänder, Gabelstaplerantriebe, Textil- und Verpackungsmaschinen.

Auf Grundlage des erfindungsgemäßen Konzeptes wird es möglich, bei geringstem Bauraumbedarf auf kostengünstigem Wege die Rotationen der Lagerkomponenten zu erfassen. Durch die erfindungsgemäß ermöglichte kostengünstige Sensorlösung, die zugleich keinen zusätzlichen Bauraum als den Standardbauraum des Wälzlagers benötigt und welche leicht zu montieren ist (d.h. auch nachträglich), können neue Anwendungen, insbesondere im Konsumgüterbereich erschlossen werden. Vorzugsweise wird zur Drehzahlerfassung ein Reedkontakt als Sensor verwendet wird. Der Reedkontakt besteht beispielsweise aus einem vakuumierten oder mit Schutzgas gefüllten Glaskolben, in welchen zwei ferromagnetische Kontaktzungen eingegossen sind. Die Enden der Kontaktzungen ragen aus dem Kolben und dienen als Anschlüsse. Der Kontakt wird über die beiden (Löt-) Anschlüsse an einen Schaltkreis angeschlossen und besitzt dort die Funktion eines Schalters. Durch Annäherung eines Magneten werden die beiden Kontaktzungen zu- sammengeführt, so dass der Stromkreis geschlossen und ein Spannungsimpuls messbar wird.

Für die Lösungsmöglichkeiten nach den Figuren 1 bis 6 gilt, dass die Magnete, die zum Ansteuern der Kontakte verwendet werden auf dem Lagerkäfig positioniert sind. Dies hat den Vorteil, dass die Lebensdauer des Sensors maximiert werden kann, da die eigentliche Drehzahl des Lagers um einen bestimmbaren Faktor höher ist als die Käfigdrehzahl. über die Anzahl der

verwendeten Magnete lässt sich die Messgenauigkeit des Sensorlagers regulieren. Des weiteren werden bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 bis 6 die Reedkontakte in oder an einer Lagerdichtung befestigt, wodurch eine einfache und schnelle Montage und Demontage gewährleistet ist. Der Reedkontakt und die beiden Anschlusskabel werden vorzugsweise vollständig in die Armierung der Lagerdichtung integriert (z.B. durch Spritzgießen). Anschließend wird die Armierung mit einem Elastomermantel überzogen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 werden der Reedkontakt und die Anschlusskabel nicht vollständig in die Armierung integriert, sondern lediglich in eine dafür vorgesehene Nut eingelegt und anschließend mit dem Elastomermantel umschlossen. Die Armierung muss somit nicht aus Kunststoff gegossen werden, sondern kann auch bspw. als Blechumformteil aus- geführt werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Geberelement bzw. der Signalgeber, speziell also der mindestens eine Permanentmagnet bzw. die Encoderscheibe 26, von dem mindestens einen Wälz- körper 3 der Wälzlagereinheit baulich getrennt. Es versteht sich aber, dass der mindestens eine Wälzkörper 3 selbst als Signalgeber bzw. Geberelement ausgebildet sein kann, indem der Wälzkörper 3 eine Magnetisierung aufweist, die der Reedkontakt bzw. allgemeiner das Sensororgan 6 erfasst. Die Magnetisierung des Wälzkörpers 3 kann dadurch ausgebildet sein, dass ein Permanentmagnet an oder in den Wälzkörper 3 baulich integriert ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dem mindestens einen Wälzkörper 3 eine Magnetisierung aufzuprägen, da in vielen Fällen Wälzkörper aus einem magnetisierbaren Material ausgebildet sind bzw. magnetische Eigenschaften bereits aufweisen.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Geberelement bzw. der Signalgeber durch einen Permanentmagneten ausgebildet, durch ein Element also, das an das zugeordnete Lagerbestandteil, Innenbzw. Außenring oder Lagerkäfig, hinzugefügt wurde. Es versteht sich aber, dass auch das Korpus des betreffenden Lagerbestandteiles, also das Korpus des Innenrings oder Außenrings oder des Lagerkäfigs abschnittsweise selbst eine Magnetisierung aufweisen kann, so dass es nicht mehr erforderlich ist, ein zusätzliches Element als Signalgeber an das jeweilige Korpus anzubringen. Auf diese Weise lassen sich Unwuchten, die beispielsweise bei schnellem Lauf des Lagers auftreten können, oder eine sich mit der Zeit lösende Befestigung des Geberelementes bzw. des Signalgebers, vermeiden. Dem Korpus des Innen- bzw. Außenrings oder des Lagerkäfigs kann beispielsweise eine abschnittsweise Magnetisierung aufgeprägt werden, indem ein kurzer, starker Stromimpuls den Abschnitt durchsetzt, so dass der Strom- impuls ein Magnetfeld erzeugt, das in dem Abschnitt das magnetisierbare Material des Korpus magnetisiert. Es versteht sich dabei, dass die bleibende Magnetisierung des Abschnitts des Korpus des jeweiligen Lagerbestandteils auch auf andere Weise erzeugt werden kann. Beispielsweise kann für einen Lagerkäfig, der aus Kunststoff hergestellt ist, bei dessen Herstellung ab- schnittsweise magnetisches Material in den Kunststoff eingelagert werden. Alternativ hierzu kann bei einem aus Keramik hergestellten Lagerkäfig bzw. Lagerring magnetisches Material abschnittsweise einem Sinterpulver zugefügt sein, und der Lagerkäfig bzw. der Lagerring durch ein Verpressen des Sinterpulvers hergestellt werden. Auch dem Wälzkörper, sofern dieser als Signalgeber bzw. Geberelement ausgebildet ist, lässt sich auf diese Weise eine Magnetisierung aufprägen.

In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen umfasste jedes Sensorsystem jeweils ausschließlich Reedkontakte. Es versteht sich, dass das Sensorsystem zusätzlich zu dem mindestens einen Reedkontakt auch ein anderes ein Magnetfeld nachweisendes Sensorelement umfassen kann, beispielsweise einen oder mehrere Hall-Sensoren oder Förster-Sensoren.

Da der Reedkontakt ein Signal einen geschlossenen oder offenen Stromkreis als Ausgangssignal liefert, also nur zwei Zustände, kann es vorteilhaft sein, wenn ein weiterer Sensor wie ein Hall-Sensor für den Fall, dass der Reedkontakt einen geschlossenen Stromkreis anzeigt, den Betrag des Mag- netfeldes ermittelt, insbesondere an der Stelle, an der der Reedkontakt das Magnetfeld gemessen hat. Es ist damit insbesondere möglich, zwei oder mehr Signalgeber derart auszugestalten, dass jeder Signalgeber ein unterschiedliches Magnetfeld aufweist, wobei jedes einzelne der Magnetfelder so bemessen ist, dass es durch den Reedkontakt erfassbar ist. Auf diese Weise lässt sich eine verbesserte räumliche Auflösung in dem Wälzlager erzielen.