DE102006036010A1

DE102006036010A1 - Wheel set bearing unit for rail-mounted vehicle, has sensor to determine direction magnetic field acting on sensor and produce output signal based on direction of field, and electronic circuit to convert signal into speed sensor pulse

Info

Publication number: DE102006036010A1
Application number: DE200610036010
Authority: DE
Inventors: Rupert Stitzinger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2006-08-02
Publication date: 2008-02-07

Abstract

The bearing unit has a speed measuring device detecting speed of a rotating spindle of a rail mounted vehicle. A permanent magnet (03) is provided at an axial end (01) of a wheel axle and is connected with the axle in a torque proof manner. A sensor (06) e.g. Hall-Sensor, determines a direction magnetic field acting on the sensor and produces an electrical output signal based on the direction of the field. An electronic circuit converts the output signal into a speed sensor pulse. The sensor determines direction of the field in form of a direction vector such as polar or Cartesian coordinates. An independent claim is also included for a sensor arrangement for measuring speed of an axle or shaft, which rotates relative to a frame.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Radsatzlagereinheit eines Fahrzeugs, insbesondere eines Schienenfahrzeuges mit einer Einrichtung zur Messung der Drehzahl einer in der Radsatzlagereinheit gelagerten Radachse. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zur Messung der Drehzahl einer rotierenden Achse oder Welle.The The invention relates to a wheelset bearing unit of a vehicle, in particular a rail vehicle with a device for measuring the speed a mounted in the Radsatzlagereinheit wheel axle. Farther The invention relates to a sensor arrangement for measuring the rotational speed a rotating axle or shaft.

Bei Schienenfahrzeugen besteht zunehmend das Bedürfnis, die Drehzahl der einzelnen Radachsen während des Betriebes messen zu können. Aus den Messwerten können Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, auf Störungen des Fahrbetriebes oder auch auf die Betriebsdauer des Radsatzlagers gezogen werden.at Rail vehicles is increasingly the need, the speed of the individual axles while to be able to measure the operation. From the measured values can Conclusions on the Speed of the vehicle, to disturbances of the driving or be drawn on the service life of the wheelset bearing.

Aus der DE 41 38 867 02 ist eine Schienenfahrzeug-Achsanordnung mit einem feststehenden Drehzahldetektor bekannt. Der Drehzahldetektor ist innerhalb einer Dichtungsbaugruppe zur Abdichtung eines Wälzlagers angeordnet. Die Dichtungsbaugruppe umfasst weiterhin ein Ringelement, welches drehfest mit der Radachse verbunden ist. Das Ringelement ist mit mehreren Diskontinuitätszonen versehen, die beispielsweise durch permanent magnetisierte Zonen gleicher Breite gebildet sind. Im Bereich eines axialen Endes der Radachse befindet sich ein Sitz, auf welchem der Detektor stationär getragen wird. Der Detektor kann als Sensor eines magnetoresistiven Typs oder als Hall-Sensor ausgeführt sein. Der Detektor steht dem Ringelement gegenüber und misst bei einer Rotation der Radachse die Auswirkungen der sich am Detektor entlang bewegenden Diskontinuitätszonen. Dem Vorteil einer dichten Detektoranordnung steht der Nachteil einer aufwändigen Konstruktion einer solchen Lösung gegenüber. Insbesondere erfordert die Herstellung und Montage des Ringelementes mit den Diskontinuitätszonen einen erhöhten Aufwand.From the DE 41 38 867 02 is a rail vehicle axle assembly with a fixed speed detector known. The speed detector is disposed within a seal assembly for sealing a rolling bearing. The seal assembly further comprises a ring member which is rotatably connected to the wheel axle. The ring element is provided with several discontinuity zones, which are formed, for example, by permanently magnetized zones of equal width. In the region of an axial end of the wheel axle is a seat on which the detector is carried stationary. The detector can be designed as a sensor of a magnetoresistive type or as a Hall sensor. The detector faces the ring element and measures the effects of the discontinuity zones moving along the detector as the wheel axis rotates. The advantage of a dense detector arrangement is the disadvantage of a complex construction of such a solution. In particular, the manufacture and assembly of the ring element with the discontinuity zones requires increased effort.

Aus der DE 196 44 744 02 ist eine Drehzahlmesseinrichtung für Radlager bekannt, mit welcher die Lagerdrehzahl eines Radlagers von Kraftfahrzeugen bestimmt werden kann. Am stillstehenden Lageraußenring des Radlagers ist ein nicht ferromagnetisches Abdeckteil befestigt, welches das Lagerinnere gegen Umwelteinflüsse schützt. Am rotierenden Lagerinnenring ist ein mitrotierendes Impulsgeberteil innerhalb des Abdeckteiles angeordnet. Außerhalb des Abdeckteiles und getrennt von diesem ist ein Drehzahlsensor angeordnet, welcher dem Impulsgeberteil gegenübersteht. Des Weiteren sind am Abdeckteil Dichtlippen zu Abdichtung gegenüber dem Lagerinnenring angeordnet. Der Drehzahlsensor kann durch einen Hall-Sensor oder einen magnetoresisitiven Sensor gebildet sein und ist über ein Kabel mit einer Auswerteeinheit verbunden. Auch diese Lösung zur Drehzahlmessung an einem Rad weist den Nachteil auf, dass es eines speziellen Wälzlagers bedarf, welches mit einem Impulsgeberteil und einer aufwändigen Dichtung versehen ist. Das die Maßverkörperung bildende Impulsgeberteil kann infol ge nicht sachgerechter Montage oder Wartung am Lageraußenring anschlagen oder sogar abreißen, was zu einer Blockade des Lagers führen kann. Dies stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.From the DE 196 44 744 02 a speed measuring device for wheel bearings is known, with which the bearing speed of a wheel bearing of motor vehicles can be determined. At the stationary bearing outer ring of the wheel bearing a non-ferromagnetic cover is attached, which protects the bearing interior against environmental influences. On the rotating bearing inner ring a co-rotating pulse generator part is arranged within the cover. Outside the cover and separate from this, a speed sensor is arranged, which faces the pulse generator part. Furthermore, sealing lips for sealing against the bearing inner ring are arranged on the cover part. The speed sensor may be formed by a Hall sensor or a magnetoresistive sensor and is connected via a cable to an evaluation unit. Also, this solution for measuring speed on a wheel has the disadvantage that it requires a special bearing, which is provided with a pulse generator part and a complex seal. The measure forming the pulse generator forming part can not strike due to improper installation or maintenance on the bearing outer ring or even tear, which can lead to a blockage of the bearing. This represents a significant security risk.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Radsatzlagereinheit insbesondere für ein Schienenfahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Drehzahl der gelagerten Radachse aufwandsarm und ohne weit reichende konstruktive Veränderungen an konventionellen Radsatzlagern gemessen werden kann. Insbesondere sind die Nachteile des Standes der Technik hinsichtlich der Montage und Sicherheitsrisiken der Maßverkörperung zu überwinden. Im Weiteren besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine geeignete Sensoranordnung zur Messung der Drehzahl der gelagerten Achse oder einer rotierenden Achse oder Welle im Allgemeinen bereitzustellen.A The object of the present invention is therefore a wheel set bearing unit especially for a rail vehicle available to ask, in which the speed of the mounted wheel axle with little effort and without far-reaching constructive changes to conventional ones Wheelset bearings can be measured. In particular, the disadvantages are The prior art in terms of mounting and security risks the measuring standard to overcome. Furthermore, it is an object of the invention to provide a suitable Sensor arrangement for measuring the speed of the mounted axis or to provide a rotating axle or shaft in general.

Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Radsatzlagereinheit und durch eine Sensoranordnung gemäß dem jeweiligen unabhängigen Anspruch.These Tasks are solved by a wheelset bearing unit and by a sensor arrangement according to the respective independent Claim.

Bei einer erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit ist ein Dauermagnet an einem axialen Ende einer Radachse angeordnet, sodass er gegenüber einem stationären Sensor rotiert.at a wheel set bearing unit according to the invention a permanent magnet is arranged at an axial end of a wheel axle, so he faces one stationary Sensor rotates.

Der Sensor, welcher dem Dauermagneten gegenüberstehend und drehfest gegenüber dem Fahrzeug angeordnet, bestimmt eine Richtung eines auf den Sensor einwirkenden Magnetfeldes. Abhängig von der bestimmten Richtung des Magnetfeldes erzeugt der Sensor ein elektrisches Ausgangssignal. Eine elektronische Schaltung dient der Umwandlung des Ausgangssignals des Sensors in einen Drehzahlimpuls.Of the Sensor, which facing the permanent magnet and rotationally fixed relative to the vehicle arranged, determines a direction of an acting on the sensor Magnetic field. Dependent from the specific direction of the magnetic field, the sensor generates an electrical output signal. An electronic circuit is used the conversion of the output signal of the sensor into a speed pulse.

Bei einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung ist ein Dauermagnet an einem axialen Ende einer rotierenden Achse oder Welle angeordnet, sodass er gegenüber einem stationären Sensor in der Rotationsachse der Achse oder Welle rotiert.at a sensor arrangement according to the invention is a permanent magnet at one axial end of a rotating axis or shaft arranged so that it faces a stationary sensor rotated in the axis of rotation of the axle or shaft.

Der Sensor bestimmt ein Ausgangssignal, welches abhänigig ist von einer Richtung eines auf den Sensor einwirkenden Magnetfeldes des Dauermagneten.Of the Sensor determines an output signal which is dependent on one direction a magnetic field of the permanent magnet acting on the sensor.

Anders ausgedrückt, das Ausgangssignal des Sensors ändert sich in Abhängigkeit von der Richtung des einwirkenden Magnetfeldes, sodass die infolge einer Rotation der Achse auftretende Magnetfeldrichtungsänderung des Dauermagneten mit dem Sensor gemessen werden kann.In other words, the output of the sensor changes depending on the direction of the applied magnetic field, so occurring as a result of rotation of the axis magnetic field direction change of the permanent magnet can be measured with the sensor.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung kann für eine rotierende Achse eines Fahrzeuges oder für eine rotierende Welle oder Achse eines Getriebes oder auch eines allein fungierenden Maschinenelementes genutzt werden.The inventive sensor arrangement can for one rotating axle of a vehicle or for a rotating shaft or Axle of a transmission or a single acting machine element be used.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit besteht darin, dass nur eine minimale Veränderung an den rotierenden Teilen einer konventionellen Radsatzlagereinheit notwendig ist. Im einfachsten Fall ist lediglich ein kleiner Dauermagnet auf das Ende der Radachse aufzukleben. Hierfür sind keine zusätzlichen abdichtenden Maßnahmen erforderlich.One important advantage of the wheelset bearing unit according to the invention consists in that only a minimal change to the rotating Parts of a conventional wheelset bearing unit is necessary. in the the simplest case is just a small permanent magnet on the end stick to the wheel axle. Therefor are not additional sealing measures required.

Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoranordnung besteht darin, dass sie an vielen Achsen und Wellen aufwandsarm nachgerüstet werden kann.One important advantage of the sensor arrangement according to the invention exists in that they can be retrofitted on many axles and shafts with little effort can.

Eine erfindungsgemäße Radsatzlagereinheit kann durch ein Nachrüsten einer bestehenden Radsatzlagereinheit geschaffen werden. Es müssen lediglich der Dauermagnet und der Sensor einschließlich der elektronischen Schaltung nachgerüstet werden. Hierfür sind keine Veränderungen an funk tionell relevanten Teilen der bestehenden Radsatzlagereinheit notwendig. Ebenso ist es möglich, in Produktion befindliche konventionelle Radsatzlagereinheiten durch ergänzende Produktionsschritte erfindungemäß auszuführen. Daher sind keine grundlegenden Veränderungen der bestehenden Produktionstechnik für Radsatzlagereinheiten erforderlich.A Radsatzlagereinheit invention can by retrofitting be created an existing wheelset bearing unit. It only has to the permanent magnet and the sensor including the electronic circuit retrofitted become. Therefor are not changes on functionally relevant parts of the existing wheelset bearing unit necessary. It is also possible in production conventional wheelset bearing units by supplementary To carry out production steps erfindungemäß. Therefore are not fundamental changes the existing production technology for wheelset bearing units required.

Vorzugsweise bestimmt der Sensor die Richtung des Magnetfeldes in Form eines Richtungsvektors, insbesondere in Polarkoordinaten oder kartesische Koordinaten.Preferably the sensor determines the direction of the magnetic field in the form of a Direction vector, in particular in polar coordinates or Cartesian Coordinates.

Weiter vorzugsweise ist der Dauermagnet durch einen einfachen zweipoligen Magneten gebildet. Die beiden Pole eines solchen Dauermagneten sind für die Funktion einer erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit ausreichend. Es können aber auch Magnete mit mehr als zwei Polen verwendet werden.Further Preferably, the permanent magnet is a simple bipolar Magnets formed. The two poles of such a permanent magnet are for the Function of a wheel set bearing unit according to the invention sufficient. It can but also magnets with more than two poles can be used.

Der Dauermagnet ist bevorzugt rotationssymmetrisch in Form eines Zylinders ausgeführt. Die Rotationssachse der Zylinderform ist vorzugsweise in der Achse der rotierenden Radachse angeordnet. Da hierdurch der Schwerpunkt des Dauermagneten in der Achse der rotierenden Radachse liegt, wirken keine Unwuchtkräfte auf den Dauermagneten.Of the Permanent magnet is preferably rotationally symmetric in the form of a cylinder executed. The axis of rotation of the cylindrical shape is preferably in the axis arranged the rotating axle. As a result, the focus of the permanent magnet lies in the axis of the rotating wheel axle, no effect unbalance forces on the permanent magnet.

Der Dauermagnet ist vorzugsweise auf einer Druckkappe aufgebracht, die auf dem axialen Ende der Radachse aufgesetzt wird. Der Dauermagnet kann beispielsweise auch als Klebestreifen, als Substrat oder als integraler Bestandteil der Druckkappe oder der Radachse ausgeführt sein. Auch kann der Dauermagnet durch eine dauerhafte Magnetisierung eines Bereiches einer bereits vorhandenen Druckkappe oder der Radachse ausgebildet werden.Of the Permanent magnet is preferably applied to a pressure cap, the is placed on the axial end of the wheel axle. The permanent magnet can for example, as an adhesive strip, as a substrate or as an integral Be part of the pressure cap or the wheel axle executed. Also, the permanent magnet by a permanent magnetization of a Range of an existing pressure cap or the wheel axle be formed.

Bei dem Sensor einer erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit oder einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung handelt es sich vorzugsweise um einen Sensor, welcher unter Anwendung des anisotropen magnetoresistiven Effektes (AMR), des Giant-magnetoresistiven Effektes (GMR), des Hall-Effekts oder des Tunnel-magnetoresistiven Effektes (TMR) arbeitet. Derartige Sensoren sind als miniaturisierte Bauteile verfügbar und eignen sich besonders zur Messung einer Magnetfeldrichtungsänderung. Die miniaturisierten Bauteile enthalten meist zumindest einen Teil der elektronischen Schaltung zur Erzeugung eines Drehzahlimpulses. Es lassen sich jedoch auch andere Sensortypen verwenden, die sensitiv hinsichtlich einer Magnetfeldrichtungsänderung sind und beispielsweise auf Basis einer im Sensor induzierten Spannung messen.at the sensor of a wheelset bearing unit according to the invention or a sensor arrangement according to the invention it is preferably a sensor which is under application Anisotropic Magnetoresistive Effect (AMR), Giant Magnetoresistive Effect (GMR), the reverb effect or tunneling magnetoresistive effect (TMR) works. such Sensors are available as miniaturized components and are particularly suitable for Measurement of a magnetic field direction change. The miniaturized Components usually contain at least part of the electronic Circuit for generating a speed pulse. It can be done, however also use other sensor types that are sensitive to a Are magnetic field direction change and for example based on a voltage induced in the sensor measure up.

Der Sensor ist vorzugsweise so angeordnet, dass sich ein sensibles Sensorelement des Sensors in der Rotationsachse der rotierenden Radachse befindet. Diese Anordnung bewirkt, dass die infolge des rotierenden Dauermagneten auftretenden Richtungsänderungen des Magnetfeldes in hohem Maße am Sensor wirksam werden.Of the Sensor is preferably arranged so that there is a sensitive sensor element of the sensor is located in the axis of rotation of the rotating wheel axle. This arrangement causes the due to the rotating permanent magnet occurring direction changes of the magnetic field to a great extent be effective on the sensor.

Bevorzugt sind Sensoren zu verwenden, welche zwei Sensorelemente umfassen, wobei die Sensorelemente in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind. Bei einer Rotation des Dauermagneten weisen die beiden Sensorelemente Ausgangssignale auf, die hinsichtlich ihrer Periodendauer um 90° versetzt sind, sodass immer mindestens ein Ausgangssignal von Null verschieden ist. Die beiden Ausgangssignale können mit einer Schaltung zur Interpolation innerhalb der elektronischen Schaltung zu einem Signal kombiniert werden. Dieses kombinierte Ausgangssignal ähnelt dem Ausgangssignal konventioneller Drehzahlmesseinrichtungen. Schaltungen zur Kombination der beiden Ausgangsignale sind als integrierte Schaltungen verfügbar. Daher kann der Sensor einschließlich dessen elektronischer Schaltung in Form einer integrieren Schaltung, welche den Sensor enthält, und einer integrierten Schaltung zur Kombination der Ausgangssignale beider Sensorelemente des Sensors ausgeführt werden.Prefers sensors are to be used which comprise two sensor elements, wherein the sensor elements are arranged at an angle of 90 ° to each other. During a rotation of the permanent magnet, the two sensor elements Output signals offset by 90 ° in terms of their period are such that always at least one output signal is different from zero is. The two output signals can be connected to a circuit for Interpolation within the electronic circuit to a signal be combined. This combined output is similar to Output signal of conventional speed measuring devices. Circuits for Combination of the two output signals are as integrated circuits available. Therefore, the sensor including its electronic circuit in the form of an integrated circuit, which contains the sensor, and an integrated circuit for combining the output signals be executed both sensor elements of the sensor.

Bekannte Radsatzlagereinheiten weisen einen Lagerdeckel auf, der bevorzugt zur Anbringung des Sensors und der elektronischen Schaltung zu verwenden ist. Derartige Lagerdeckel sind wie der Lageraußenring an einem Radträger befestigt. Folglich ist der Lagerdeckel unbeweglich und daher drehfest gegenüber dem Lageraußenring angeordnet. Eine bestehende Radsatzlagereinheit kann durch einen Austausch des Lagerdeckels und durch die Anbringung des Dauermagneten einfach und aufwandsarm zu einer erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit umgerüstet werden.Known wheelset bearing units have a bearing cap, which is preferably to be used for mounting the sensor and the electronic circuit. Such bearing caps are attached to a wheel carrier as the bearing outer ring. success Lich the bearing cap is immobile and therefore rotatably disposed relative to the bearing outer ring. An existing wheelset bearing unit can be easily and inexpensively converted to a Radsatzlagereinheit invention by replacing the bearing cap and by attaching the permanent magnet.

Die Merkmale der Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit hinsichtlich der Anordnung und Gestaltung des Sensors und des Dauermagneten sind in gleicher Weise auch bei einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung realisierbar.The Features of the embodiments the wheelset bearing unit according to the invention in terms of the arrangement and design of the sensor and the permanent magnet are in the same way also in a sensor arrangement according to the invention realizable.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:Further Advantages, details and developments of the invention result from the following description of several embodiments, under Reference to the drawings. Show it:

1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit; und 1 a preferred embodiment of a Radsatzlagereinheit invention; and

2 eine Detailansicht eines Dauermagneten der in 1 gezeigten Radsatzlagereinheit. 2 a detailed view of a permanent magnet of in 1 Radsatzlagereinheit shown.

1 zeigt eine Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radsatzlagereinheit. Die Radsatzlagereinheit ist insbesondere im Endbereich einer in der Radsatzlagereinheit gelagerten Radachse gezeigt, wobei die Radachse durch eine auf das Ende der Radachse aufgesetzte Druckkappe 01 in der Darstellung verdeckt ist. Die Radsatzlagereinheit umfasst weiterhin ein Wälzlager (nicht gezeigt), welches durch einen rotierenden Lagerinnenring, einen stationären Lageraußenring und Wälzkörper gebildet ist. Die Druckkappe 01 ist mit Schrauben 02 an der Radachse befestigt. An der Außenseite der Druckkappe 01 ist ein Dauermagnet 03 angeordnet, dessen Schwerpunkt in der Achse der rotierenden Radachse liegt. Der Dauermagnet 03 rotiert gemeinsam mit der Radachse und deren Druckkappe 01. Da der Schwerpunkt des Dauermagneten 03 in der Achse der rotierenden Radachse liegt, wirken während der Rotation des Dauermagneten 03 keine Unwuchtkräfte auf diesen. Die Pole des Dauermagneten 03 sind so angeordnet, dass eine gedachte Verbindungslinie zwischen den Polen senkrecht zur Achse der Radachse liegt. Der Dauermagnet 03 ist beispielsweise mit einer Klebeverbindung an der Druckkappe 01 befestigt. Der Dauermagnet kann aber auch mit einer Halterung oder einer Schraubbefestigung an der Druckkappe befestigt werden. Bei Radsatzlagereinheiten, die keine Druckkappe aufweisen, kann der Dauermagnet auch direkt an der Radachse oder an einem anderen mit der Radachse verbundenen Teil angebracht werden. Die Verbindung muss drehfest und entsprechend der auftretenden Belastungen ausgeführt sein. 1 shows a sectional view of a preferred embodiment of a Radsatzlagereinheit invention. The wheelset bearing unit is shown in particular in the end region of a wheel axle mounted in the wheelset bearing unit, wherein the wheel axle is supported by a pressure cap placed on the end of the wheel axle 01 is hidden in the representation. The wheelset bearing unit further comprises a rolling bearing (not shown), which is formed by a rotating bearing inner ring, a stationary bearing outer ring and rolling elements. The pressure cap 01 is with screws 02 attached to the wheel axle. On the outside of the pressure cap 01 is a permanent magnet 03 arranged, whose center of gravity lies in the axis of the rotating wheel axle. The permanent magnet 03 rotates together with the wheel axle and its pressure cap 01 , Because the center of gravity of the permanent magnet 03 in the axis of the rotating wheel axle, act during the rotation of the permanent magnet 03 no imbalance on this. The poles of the permanent magnet 03 are arranged so that an imaginary connecting line between the poles is perpendicular to the axis of the wheel axle. The permanent magnet 03 is for example with an adhesive bond to the pressure cap 01 attached. The permanent magnet can also be attached to the pressure cap with a holder or a screw fastening. For wheelset bearing units that have no pressure cap, the permanent magnet can also be mounted directly on the wheel axle or on another connected to the wheel axle part. The connection must be non-rotatable and designed according to the occurring loads.

Die Radsatzlagereinheit weist weiterhin einen Lagerdeckel 04 auf, welcher das Innere der Radsatzlagereinheit vor Umwelteinflüssen schützt. Der Lagerdeckel 04 ist gemeinsam mit dem stationären Lageraußenring an einem Lagerträger (nicht gezeigt) befestigt. Folglich ist der Lagerdeckel 04 gemeinsam mit dem Lageraußenring stationär gegenüber der rotierenden Radachse und dem Lagerinnenring angeordnet. Auf der Innenseite des stationären Lagerdeckels 04 ist ein Sensor 06 mit einer elektronischen Schaltung angeordnet. Der Sensor 06 ist so angeordnet, dass dessen sensorische Seite dem Dauermagneten 03 gegenübersteht. Bei dem Sensor 06 handelt es sich um einen GMR-Sensor, dessen ohmscher Widerstand sich in Abhängigkeit von der Richtung des Magnetfeldes ändert. Der Sensor 06 umfasst zwei Sensorelemente, welche hinsichtlich ihrer Abtastrichtung im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind und vorzugsweise jeweils über einen eigenen Anschluss von außen anschließbar sind. Diese Anschlüsse bzw. die an ihnen gelieferten Sensorsignale werden im Weiteren mit den Bezeichnungen cos und sin benannt, da sie im Sinne eines trigonometrisch beschreibbaren Winkelwertes des abgetasteten Magnetfeldes dem Cosinusanteil und dem Sinusanteil entsprechen.The wheelset bearing unit also has a bearing cap 04 on, which protects the interior of the wheelset bearing unit from environmental influences. The bearing cap 04 is mounted together with the stationary bearing outer ring on a bearing support (not shown). Consequently, the bearing cap 04 is arranged together with the bearing outer ring stationary relative to the rotating wheel axle and the bearing inner ring. On the inside of the stationary bearing cap 04 is a sensor 06 arranged with an electronic circuit. The sensor 06 is arranged so that its sensory side of the permanent magnet 03 faces. At the sensor 06 it is a GMR sensor whose ohmic resistance changes depending on the direction of the magnetic field. The sensor 06 comprises two sensor elements, which are arranged with respect to their scanning direction at an angle of 90 ° to each other and are preferably each connected via a separate connection from the outside. These connections or the sensor signals supplied to them are designated below by the designations cos and sin, since they correspond to the cosine component and the sine component in the sense of a trigonometrically describable angle value of the sampled magnetic field.

Die beiden Signale cos und sin werden der elektronischen Schaltung am Sensor 06 zugeführt. Die elektronische Schaltung umfasst eine Interpolationsschaltung, welche die Signale cos und sin kombiniert. Das kombinierte Signal alterniert im Takt der Magnetfeldrichtungsänderung des Dauermagneten 03. Dieses Signal ist daher vergleichbar mit einem Ausgangssignal eines konventionellen Drehzahlsensors, dessen Maßverkörperung beispielsweise durch eine Schlitzscheibe oder ein Zahnrad gebildet ist. Auf diese Weise ist erfindungsgemäß eine Drehzahlmesseinrichtung zur Verfügung gestellt, welche hinsichtlich ihres Ausgangssignals kompatibel zu bisherigen Drehzahlmesseinrichtungen ist.The two signals cos and sin are the electronic circuit on the sensor 06 fed. The electronic circuit comprises an interpolation circuit which combines the signals cos and sin. The combined signal alternates in time with the magnetic field direction change of the permanent magnet 03 , This signal is therefore comparable to an output signal of a conventional speed sensor whose measuring scale is formed for example by a slotted disk or a gear. In this way, a speed measuring device is provided according to the invention available, which is compatible with previous output speed signal to previous speed measuring devices.

Der Sensor kann bei anderen Ausführungsformen auch direkt oder mit einer Halterung am stationären Lageraußenring befestigt werden. Der Sensor kann auch an einem anderen Teil der Radsatzlagereinheit befestigt werden, insofern der Sensor hierdurch stationär gegenüber der rotierenden Radachse ausgerichtet ist und er sich im Wirkungsbereich des magnetischen Feldes des Dauermagneten befindet.Of the Sensor may be in other embodiments be attached directly or with a bracket on the stationary bearing outer ring. Of the Sensor can also be attached to another part of the wheelset bearing unit inasmuch as the sensor is thereby aligned stationary with respect to the rotating wheel axle and he is in the effective range of the magnetic field of the permanent magnet located.

Die Sensor 06 und dessen elektronische Schaltung sind über ein Kabel (nicht gezeigt) angeschlossen, welches durch ein Loch in dem Lagerdeckel 04 nach außen geführt ist. Die Austrittsstelle des Kabels ist mit einer Schutzkappe 07 geschützt. In der Schutzkappe 07 befinden sich elektrische Anschlüsse (nicht gezeigt), an welche Leitungen zum Anschluss an die Fahrzeugelektronik angeklemmt werden können. Zur Demontage der Radsatzlagereinheit werden diese Leitungen von der Radsatzlagereinheit abgeklemmt.The sensor 06 and its electronic circuit are connected via a cable (not shown) passing through a hole in the bearing cap 04 led to the outside. The exit point of the cable is with a protective cap 07 protected. In the cap 07 There are electrical connections (not shown) to which cables can be connected for connection to the vehicle electronics. To disassemble the wheelset bearing unit, these lines of the wheelset bearing unit disconnected.

Alternativ kann eine Steckverbindung zum Anschluss an die Fahrzeugelektronik vorgesehen sein. Weiter alternativ kann die Signalübertragung auch über eine kabellose Kommunikationsverbindung vorgenommen werden.alternative can be a plug connection for connection to the vehicle electronics be provided. Next alternatively, the signal transmission via a wireless communication connection are made.

2 zeigt eine Detailansicht des zylinderförmigen Dauermagneten 03 und des Sensors 06 der in 1 gezeigten Radsatzlagereinheit. Der Dauermagnet 03 weist einen Nordpol N und einen Südpol S auf, die bei einer durch einen Pfeil 08 symbolisierten Rotation sich in gleicher Weise gegenüber dem Sensor 06 bewegen. Der Dauermagnet 03 kann auch mit mehr als zwei Polen ausgeführt werden, um beispielsweise Umdrehungen des Rades auch in kleinen Winkelabschnitten genau messen zu können oder um den Verdrehwinkel des Rades gegenüber einem Referenzpunkt bestimmen zu können. Der Dauermagnet kann auch eine andere Form, beispielsweise die eines Kegelstumpfes oder die eines Quaders aufweisen, insofern der Dauermagnet ein Magnetfeld mit einer sich mit der Rotation der Radachse verändernden Richtung aufweist. 2 shows a detailed view of the cylindrical permanent magnet 03 and the sensor 06 the in 1 Radsatzlagereinheit shown. The permanent magnet 03 has a north pole N and a south pole S, which at one by an arrow 08 symbolized rotation in the same way with respect to the sensor 06 move. The permanent magnet 03 can also be performed with more than two poles, for example, to be able to accurately measure revolutions of the wheel in small angle sections or to determine the angle of rotation of the wheel relative to a reference point. The permanent magnet can also have another shape, for example that of a truncated cone or that of a cuboid, insofar as the permanent magnet has a magnetic field with a direction changing with the rotation of the wheel axis.

Das zwischen den Polen des Dauermagneten 03 ausgebildete Magnetfeld ist durch Magnetfeldlinien 09 dargstellt. Die Magnetfeldlinien 09 verlaufen durch den Sensor 06. Die Richtung der Magnetfeldlinien 09 ist abhängig vom Verdrehwinkel der Radachse, sodass sich bei einer Rotation des Dauermagneten 06 die vom Sensor gelieferten Signale cos und sin periodisch ändern.That between the poles of the permanent magnet 03 Trained magnetic field is due to magnetic field lines 09 dargstellt. The magnetic field lines 09 pass through the sensor 06 , The direction of the magnetic field lines 09 depends on the angle of rotation of the wheel axle, so that during a rotation of the permanent magnet 06 periodically change the cos and sin signals supplied by the sensor.

0101: Druckkappepressure cap
0202: Schraubescrew
0303: Dauermagnetpermanent magnet
0404: Lagerdeckelbearing cap
0505: –-
0606: Sensor mit elektronischer Schaltungsensor with electronic circuit
0707: Schutzkappeprotective cap
0808: Rotationsrichtungdirection of rotation
0909: Magnetfeldlinienmagnetic field lines

Claims

Wheel set bearing unit with speed measuring device for detecting the rotational speed of a rotating wheel axle of a rail vehicle, comprising: - a permanent magnet ( 03 ) at an axial end ( 01 ) of the wheel axle, which is rotatably connected thereto; A sensor ( 06 ), which the permanent magnet ( 03 ) is arranged opposite and rotationally fixed relative to the vehicle, wherein the sensor ( 06 ) a direction of the sensor ( 06 ) is determined and generates an electrical output signal depending on the particular direction of the magnetic field; and - an electronic circuit for converting the output signal of the sensor ( 06 ) in a speed pulse.

Wheelset bearing unit according to claim 1, characterized in that the sensor ( 06 ) determines the direction of the magnetic field in the form of a direction vector, in particular polar coordinates or Cartesian co ordinates.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, further comprising: - a rotatable bearing ring for receiving the rotating wheel axle; and - a stationary bearing ring, which is connected to the rail vehicle load-bearing; - where the sensor ( 06 ) is arranged rotationally fixed relative to the stationary bearing ring.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 06 ) using the AMR effect, the GMR effect, the Hall effect or the TMR effect works.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that a sensor element of the sensor ( 06 ) is arranged in the axis of rotation of the rotating wheel axle.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 06 ) comprises two sensor elements which are arranged at an angle of 90 ° to each other.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the output signal of the electronic circuit is a combination of the output signals of both sensor elements of the sensor ( 06 ).

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 03 ) has exactly two poles.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 03 ) is cylindrical.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the center of mass of the permanent magnet ( 03 ) in the axis of rotation of the rotating Wheel axle is arranged.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the permanent magnet ( 03 ) on a pressure cap ( 01 ) is applied, which is placed on the axial end of the wheel axle.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that it comprises a bearing cap ( 04 ), which protects the interior of the wheelset bearing unit against environmental influences and the sensor ( 06 ) wearing.

Wheelset bearing unit according to at least one of the preceding claims, characterized in that on the outside of the bearing cap ( 04 ) a protective cap ( 07 ), wherein the protective cap ( 07 ) covers an electrical connection of the electronic circuit.

Sensor arrangement for measuring the rotational speed of an axle or shaft rotating relative to a frame, comprising: - a permanent magnet ( 03 ) at an axial end ( 01 ) of the axle or shaft, which is rotatably connected thereto; and a sensor ( 06 ), which is rotationally fixed relative to the frame in the axis of rotation of the rotating axis or shaft is arranged and the permanent magnet ( 03 ), wherein an output signal of the sensor is dependent on a direction of the sensor ( 06 ) acting magnetic field of the permanent magnet ( 03 ).