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Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet der mit einem Maß aufnehmenden
versehenen Wälzlager,
die mit einer Einheit ausgestattet sind, die dazu dient Rotationsparameter
zu erfassen, beispielsweise die Drehposition, die Drehrichtung,
die Drehgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigung.
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Derartige Wälzlager mit Sensoren und die Montage
derselben sind hinlänglich
bekannt, wie insbesondere den Patenten FR-A-2 754 903 oder EP-A-0
665 436 zu entnehmen ist. Diese Wälzlager mit Sensoren können beispielsweise
für die
Steuerung von Synchronmotoren verwendet werden, bei denen es wünschenswert
ist, die Drehposition der Pole des Rotors bezüglich der Pole des Stators
zu kennen, um insbesondere zu erfassen, wann sich die Pole des Rotors
gegenüber
den Polen des Stators befinden und somit in einer Stellung in der
das abgegebene Drehmoment am größten ist.
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Die durch einen Signalaufnehmer und
ein Impulserzeugerelement gebildete Erfassungseinheit liefert dem
System der Servosteuerung des Motors damit sämtliche erforderliche Daten,
insbesondere die Drehzahl und die Stellung der Pole des Rotors in Bezug
auf jene des Stators.
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Es ist möglich, einen umlaufenden Abschnitt mit
einem Impulse liefernden Impulsgeber und einen stillstehenden Abschnitt
mit einem feststehenden Aufnehmer auszustatten, der in der Lage
ist, die Impulse zu erfassen, um daraus Daten abzuleiten, die für die Verschiebung
und die Drehposition des umlaufenden Abschnitts gegenüber dem
stillstehenden Abschnitt kennzeichnend sind. Zur Frage der Tatsache,
dass ein Abschnitt sich in einem anderen Abschnitt konzentrisch
dreht, ist in den herkömmlichen Konstruktionen
das aus Aufnehmer und Impulsgeber aufgebaute System von dem Wälzlager
unabhängig.
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Bekanntermaßen kann der Impulsgeber magnetisch
sein und in Gestalt eines mehrpoligen Rings vorliegen, dessen Anzahl
von Polen von der Anzahl der Pole des zu steuernden Motors abhängt. Der
Impulsgeber kann mit einem Aufnehmer, der auf Magnetismus anspricht
zusammenwirken, beispielsweise einer Hall-Effekt-Sonde, die eine
Ausgangsspannung liefert, die sich bei jedem Wechsel der Polarität des Impulsgeberrings ändert, und
auf diese Weise ein charakteristisches Signal mit quadratischer
Form zur Verfügung
stellt.
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Ferner ist die Verwendung eines Wälzlagers mit
Sensor bekannt, das mit einem Impulsgeber, der an dem umlaufenden Ring
des Wälzlagers
befestigt ist und einem Aufnehmer ausgestattet ist, der an dem stillstehenden
Ring desselben Wälzlagers
angebracht ist. Ein Stecker und ein Kabel verbinden den Aufnehmer
mit einer elektronischen Einheit, die das von dem Aufnehmer stammende
Signal fortlaufend analysiert und verarbeitet.
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Im Verhältnis zu einem herkömmlichen
System, das eine von dem Wälzlager
unabhängige
Aufnehmer/Impulsgeber-Erfassungseinheit verwendet, bietet der Einsatz
eines Wälzlagers
mit Sensor erhebliche Vorteile für
den Endbenutzer, insbesondere hinsichtlich der Kompaktheit und der
verringerten Anzahl der Elemente, wodurch sich der Zusammenbau vereinfacht.
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Wenn die Stellung der Pole des Rotors
bezüglich
der Pole des Stators mittels des Wälzlager mit Sensor erfasst
werden soll, ist ersichtlich, dass es während des Einbaus des Rotors
in den Stator erforderlich ist,
- – den Aufnehmer
in Umfangsrichtung gegenüber den
Polen des Stators auszurichten,
- – den
Impulsgeber gegenüber
dem Aufnehmer in Umfangsrichtung auszurichten,
- – den
Impulsgeber gegenüber
den Polen des Rotors in Umfangsrichtung auszurichten.
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Diese Arbeitsgänge sind verhältnismäßig schwer
zu verwirklichen, da sie während
des Einbaus des Rotors in den Stator gleichzeitig durchgeführt werden
müssen.
In der Praxis ist es erforderlich, auf eine mechanische oder optische
Indexierung zurückzugreifen,
um während
des Einbaus des Wälzlagers in
den Elektromotor gleichzeitig für
die oben erwähnten
Elemente eine ausreichend genaue Winkelausrichtung sicherzustellen,
um das Signal des Wälzlagers
mit Sensor zum Erfassen der Drehposition der Pole des Rotors gegenüber den
Polen des Stators später
nutzen zu können.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt
eine Wälzlageranordnung
mit Sensor, die anstelle des einen der beiden Wälzlager angeordnet ist, und
so die Notwendigkeit des Einbaus einer eigenen Aufnehmer/Impulsgeber-Einheit
in den Motor umgeht, wobei die Vorrichtung es ferner ermöglicht,
dass für
den Anwender sämtliche
Arbeitsgänge
der Indexierung des Impulsgebers gegenüber dem Aufnehmer und gegenüber den
Polen des Rotors während
des endgültigen
Einbaus in den Motor entfallen.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung
gehören zu
Wälzlageranordnung
mit Sensor ein stillstehender Abschnitt, der einen stillstehenden
Ring und ein Signalaufnehmermittel aufweist, ein umlaufenden Abschnitt,
der einen umlaufender Ring und ein Impulsgebermittel aufweist, und
wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern, die
zwischen zwei Lagerlaufflächen des
stillstehenden und des umlaufenden Rings angeordnet sind. Das stillstehende
Signalaufnehmermittel und das umlaufende Impulsgebermittel bilden
eine Einheit zum Erfassen der Rotationsparameter. Die Vorrichtung
umfasst vorübergehende
Haltemittel für eine
Umfangsindexierung des Impulsgebermittels gegenüber dem Signalaufnehmermittel
in einer Stellung, in der das Impulsgebermittel in dem Signalaufnehmermittel
ein Referenzsignal erzeugt.
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Vorteilhafterweise ist der Abschnitt,
der in axialer Richtung verschoben wird, dazu bestimmt, mit dem
umlaufenden Abschnitt der Vorrichtung fest verbunden zu werden.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
der Abschnitt, der in axialer Richtung gegen die Reihe von Wälzkörpern geschoben
wird, der Träger des
Impulsgebermittels.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Abschnitt, der in axialer Richtung gegen die
Reihe von Wälzkörpern verschoben
wird, an dem Träger
des Impulsgebermittels befestigt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Abschnitt, der in axialer Richtung gegen die
Reihe von Wälzkörpern verschoben
wird, ein Element, das an dem umlaufenden Ring des Wälzlagers
auf der dem Impulsgebermittel abgewandten Seite befestigt ist.
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Die vorübergehenden Haltemittel sind
vorzugsweise während
des Transports, der Handhabung und des Einbaus des Wälzlagers
wirksam, bis dieses endgültig
in seinem Sitz und auf der Welle befestigt ist.
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Vorteilhafterweise sind die vorübergehenden Haltemittel
Bestandteil der Erfassungseinheit. Die vorübergehenden Haltemittel könnten an
einem Schutzdeckel des Signalaufnehmermittels befestigt sein. In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfassen die vorübergehenden
Haltemittel ein Reibelement, beispielsweise in Gestalt von dünnen Puffern
aus einem Elastomer, beispielsweise aus Kautschuk.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst
das Impulsgebermittel einen Träger.
Zu dem Träger
gehört
eine erste Fläche,
die mit dem umlaufenden Ring in axialer Berührung steht, und eine der ersten
Fläche
axial gegenüberliegende
zweite Fläche,
die mit dem stillstehenden Abschnitt axial in Berührung steht.
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Der Träger kann ringförmig gestaltet
sein, aus Metallblech hergestellt sein und einen radialen oder konischen
Abschnitt aufweisen, der mit der ersten Fläche versehen ist, einen zylindrischen
Abschnitt und einen radialen Abschnitt aufweisen, der mit der zweiten
Fläche
versehen ist und sich in Richtung des Signalaufnehmermittels erstreckt.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist
die erste Fläche
des Träger
gegenüber
dem umlaufenden Ring einen Reibungskoeffizienten auf, der geringer
ist als jener der zweiten Fläche
gegenüber
dem stillstehenden Abschnitt, so dass der Träger mit dem stillstehenden
Abschnitt drehfest verbunden ist, solange die vorübergehenden
Haltemittel wirksam sind. Im Falle der Berührung der zweiten Fläche mit
dem stillstehenden Abschnitt kann der Kontakt seiner Natur nach
Metall-auf-Metall sein, während der
Kontakt der ersten Fläche
mit dem umlaufenden Ring von der Art Kautschuk-auf-Metall oder Kautschuk-auf-Kautschuk
sein kann.
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Vorteilhafterweise umfassen die vorübergehenden
Halte mittel ein abtrennbares Element. Das Abbrechen kann hervorgerufen
werden, indem auf das Impulsgebermittel oder auf dessen Träger eine vorgegebene
axiale Kraft ausgeübt
wird, beispielsweise während
des Aufpressens des Lagers auf eine Welle, die dazu dient, das Lager
zu tragen.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst
das Impulsgebermittel einen Träger,
zu dem ein Abschnitt zur Verbindung mit dem stillstehenden Abschnitt
gehört.
Der Verbindungsabschnitt kann vor seinem Abbrechen mit dem Träger des
Impulsgebermittels und dem stillstehenden Abschnitt fest verbunden
sein und kann einen Bereich geringer mechanischer Festigkeit aufweisen,
der dazu dient zu brechen, um dabei das Impulsgebermittel von dem
stillstehenden Abschnitt freizugeben.
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Der Verbindungsabschnitt kann zwischen
einem radialen Abschnitt eines Schutzdeckels des Signalaufnehmermittels
und einem radialen Abschnitt des Trägers des Impulsgebermittels
vorgesehen sein, wobei der Verbindungsabschnitt in einem ringförmigen Raum
ausgebildet ist, der diese trennt. Die radialen Abschnitte können vor
dem Bruch in ein und derselben Ebene angeordnet sein. Der Verbindungsabschnitt
kann auf den beiden radialen Abschnitten aufgespritzt sein.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst
der Bereich geringer mechanischer Festigkeit eine Vielzahl von Kuppen
aus Kunststoff.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
der Träger
des Impulsgebermittels einstückig
hergestellt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung weist der Träger
des Impulsgebermittels zwei Teile auf, von denen mindestens eines
unmittelbar mit dem Impulsgebermittel in Berührung steht und mindestens
eines unmittelbar mit den vorübergehenden
Haltemitteln in Berührung
steht. Die beiden Teile können
konzentrisch angeordnet und für
eine reibschlüssige
Berührung
aneinander angepasst sein. Die beiden Abschnitte können vorübergehend durch
abtrennbare Kuppen miteinander verbunden sein.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist
der Träger
des Impulsgebermittels mindestens einen Abschnitt auf, der in axialer
Richtung verformbar ist.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind
die Haltemittel einstückig
hergestellt.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind die Haltemittel aus zwei, vorteilhafterweise
konzentrisch angeordneten Abschnitten hergestellt, die vorübergehend
durch abtrennbare Kuppen miteinander verbunden sind.
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In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind
die Haltemittel im Wesentlichen ringförmig gestaltet.
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Ganz allgemein sind Freigabemittel
vorgesehen, die in der Lage sind, den vorübergehenden Halt der Umfangsindexierung
mittels einer axialen Verschiebung wenigstens eines Abschnitts eines
Elements der Vorrichtung in Richtung der Reihe von Wälzkörpern freizugeben.
Die Freigabemittel sind den Haltemitteln zugeordnet und ermöglichen
ein Abkuppeln. Die Freigabemittel sind in der Lage, zwei Elemente,
die angekuppelt sind, in axialer Richtung zu verschieben, um die
Ankupplung zu trennen. Radiale Reibflächen werden voneinander getrennt,
abtrennbare Abschnitte werden gebrochen, etc. Zu den Mitteln der
Freigabe gehört
ein axialer Raum, der die axiale Verschiebung erlaubt.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt
ferner ein Verfahren zur Montage eines Wälzlagers mit Sensor auf einer
Welle. Zu dem Lager gehören
ein stillstehender Abschnitt, der einen stillstehenden Ring und
ein Signalaufnehmermittel, einen umlaufenden Abschnitt, der einen
umlaufenden Ring und ein Impulsgebermittel enthält, und wenigstens eine Reihe von
Wälzkörpern, die
zwischen zwei Lagerlaufflächen
des stillstehenden und des umlaufenden Rings angeordnet sind, wobei
das stillstehende Signalaufnehmermittel und das umlaufende Impulsgebermittel eine
Einheit zum Erfassen von Rotationsparametern bilden. Vor dem Zusammenbau
wird das Impulsgebermittel bezüglich
des Signalaufnehmermittels in einer Drehposition fixiert, in der
das Impulsgebermittel in dem Signalaufnehmermittel ein Referenzsignal
erzeugt. Während
des Aufpressens des Lagers auf die Welle wird das Impulsgebermittel
und der umlaufende Ring des Lagers drehfest befestigt, und die Sicherung
der Drehposition des Impulsgebermittels gegenüber dem Signalaufnehmermittel
wird aufgehoben.
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Die Freigabe des vorübergehenden
Halts der Umfangsindexierung erfolgt durch eine axiale Verschiebung
wenigstens eines Abschnitts eines Elements der Vorrichtung in Richtung
der Reihe von Wälzkörpern.
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Vorteilhafterweise wird der Träger des
Impulsgebers durch eine axiale Verschiebung während der Befestigung des Impulsgebermittel
an dem umlaufenden Ring des Lagers von den Haltemitteln gelöst. Alternativ
wird der Träger
des Impulsgebers von den Haltemitteln durch ein Drehen des um laufenden Rings
gelöst.
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Selbstverständlich kann das Signalaufnehmermittel
einen oder mehrere Aufnehmer aufweisen, insbesondere um das Auflösungsvermögen zu steigern
und um eine Drehrichtung zu erfassen. Das Signalaufnehmermittel
kann magnetisch oder optisch arbeiten.
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Die vorliegende Erfindung wird nach
dem Lesen der detaillierten Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele
verständlicher,
die in keiner Weise als beschränkende
Beispiele zu bewerten sind und die anhand der nachstehenden Zeichnungen
veranschaulicht werden:
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1 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Ende eines Elektromotors, der mit einem Wälzlager gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ausgestattet ist;
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2 zeigt
in einer Draufsicht eine Seitenansicht eines Befestigungselements,
wie es in dem Wälzlager
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel der
Erfindung verwirklicht ist;
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3 zeigt
eine axiale Schnittansicht des Wälzlagers
nach 1, vor einer Vor-Indexierung;
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4 zeigt
eine schematische Ansicht des Signals, das von dem Aufnehmer als
Funktion der Stellung des Impulsgebers geliefert wird;
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5 zeigt
eine axiale Schnittansicht des Wälzlagers
nach 1, vor einem Zusammenbau;
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6 zeigt
eine zu 5 identische
Ansicht, nach einem Zusammenbau;
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7 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Wälzlager
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, vor einem Zusammenbau;
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8 zeigt
eine axiale Schnittansicht des Wälzlagers
nach 7, nach einem Zusammenbau;
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9 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Wälzlager
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, vor einem Zusammenbau;
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10 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Wälzlager,
das identisch ist mit jenem nach 9,
nach einem Zusammenbau;
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11 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Wälzlager
gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das auf einem Ausrichtwerkzeug aufgesteckt ist;
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12 zeigt
eine zu 11 identische
Ansicht, nach dem Ausrichten;
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13 zeigt
in einer Draufsicht eine Seitenansicht des Wälzlagers nach 12;
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14 zeigt
eine zu 11 identische
Ansicht, nach einem Zusammenbau;
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15 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Wälzlager
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel,
vor einer Vor-Indexierung;
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16 zeigt
in einer Draufsicht eine Seitenansicht des Wälzlagers nach 15;
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17 zeigt
eine zu 15 identische
Ansicht, vor dem Zusammenbau und nach einer Umfangsindexierung;
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18 zeigt
eine zu 15 identische
Ansicht, nach einem Zusammenbau;
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19 zeigt
in einem Längsschnitt
ein Wälzlager
gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, vor einem Zusammenbau; und
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20 zeigt
eine zu 19 identische
Ansicht, nach einem Zusammenbau.
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Wie am besten in den 1, 3, 5 und 6 zu sehen, gehört zu einem Wälzlager 1 ein
mit einer Lauffläche 3 versehener
Außenring 2,
ein mit einer Lauffläche 5 versehener
Innenring 4, eine Reihe von Wälzkörpern 6 – in diesem
Fall Kugeln, die zwischen den Lagerlaufflächen 3 und 5 angeordnet
sind – ein Käfig 7,
der für
den Abstand der Wälzkörper 6 längs dem
Umfang sorgt, und eine Dichtungseinrichtung 8, die an dem
Außenring 2 angebracht
ist und in gleitend mit einem Bereich des Innenrings in Berührung 4 steht,
wobei sie in radialer Richtung zwischen den beiden Ringen 2 und 4 und
in axialer Richtung zwischen der Reihe von Wälzkörpern 6 sowie der
einen der seitlichen Flächen
der Ringe 2, 4 angeordnet ist. Die Dichtungseinrichtung 8 sitzt
in einer Ringnut 9, die in dem Außenring 2 in der Nähe seiner
radialen Seitenfläche 2a ausgebildet
ist. Auf der gegenüberliegenden
Seite ist der Außenring 2 ferner
mit einer Ringnut 10 versehen, die zu der Ringnut 9 in
Bezug auf eine durch den Mittelpunkt der Wälzkörper 6 verlaufende
Ebene symmetrisch ist. Ein insgesamt mit 11 bezeichnete
Signalaufnehmer ist als Einheit an dem Außenring 2 auf der
Seite der Ringnut 10 angebracht. Der Signalaufnehmer 11 umfasst
einen aus Metall hergestellten Träger 12, einen aus
Metall gefertigten Deckel 13 und ein Aufnehmerelement 14, das
in einen aus Kunststoff hergestellten, mittleren Teil 15 eingebettet
ist.
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Der aus Metall gefertigte, im Wesentlichen ringförmige Träger 12 weist
eine radiale Wand 12a auf, die auf der der Ringnut 10 zugewandten
Seite mit einer radialen Stirnseite 2b des Außenrings 2 in Berührung steht
und an ihrem inneren Rand in einen Versteifungsrand 12b übergeht,
der in die Ringnut 10 umgebogen ist und die Befestigung
des Trägers 12 an
dem Außenring 2 sicherstellt.
Der aus Metall hergestellte Träger 12 weist
ferner einen zylindrischen Abschnitt 12c auf, der sich
von dem äußeren Rand des
radialen Abschnitts 12a in axialer Richtung zu der gegenüberliegenden
Seite des Wälzlagers 1 erstreckt
und in einem Versteifungsrand ausläuft, der geringfügig schräg nach innen
gebogen ist. Der zylindrische Abschnitt 12c ist mit einer
Aussparung ausgebildet.
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Der metallische Deckel 13 ist
im Wesentlichen ringförmig
mit einem L-förmigen
Querschnitt und weist einen zylin drischen Abschnitt 13a auf,
der den zylindrischen Abschnitt 12c des Trägers 12 umgibt
und geeignet ist, um auf letzteren aufgesteckt zu werden. Der Außendurchmesser
des zylindrischen Abschnitts 13a ist im Wesentlichen gleich
dem Außendurchmesser
des Außenrings 2,
jedoch geringfügig
kleiner als dieser. Der metallische Deckel 13 enthält ferner
einen radialen Abschnitt 13b, der sich von dem Ende des
zylindrischen Abschnitts 13a auf der dem Außenring 2 abgewandten
Seite aus nach innen erstreckt, wobei sein Innendurchmesser von
derselben Größenordnung
ist wie derjenige der zylindrischen Außenumfangsfläche des
Innenrings 4. Der zylindrische Abschnitt 13a des
Deckels 13 ist mit einer Aussparung 13c ausgebildet,
die sich nach der dem Außenrings 2 zugewandten
Seite öffnet
und mit der Aussparung des zylindrischen Abschnitts 12c fluchtend
angeordnet ist.
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Das mittlere Teil 15 ist,
mit Ausnahme des Bereichs der Aussparung 13c, in radialer
Richtung durch den zylindrischen Abschnitt 12c des Trägers 12 nach
außen
hin begrenzt und weist einen zylindrischen Innenraum 15a auf,
dessen Durchmesser geeignet bemessen ist, um einen ausreichenden
radialen Raum für
den weiter unten beschriebenen Impulsgeber zu schaffen. Das an dem
mittleren Teil 15 befestigte Aufnehmerelement 14 ist
auf gleicher Höhe
mit dem zylindrischen Innenraum 15a angeordnet. Ein radial
nach außen
vorspringendes Ende des mittleren Teils 15 bildet einen
Anschlussansatz 19 für den
Ausgang eines Drahts 20. Der Anschlussansatz 19 verläuft durch
die Aussparung 13c und durch die Aussparung des zylindrischen
Abschnitts 12c hindurch.
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Ein Impulsgeber 16 setzt
sich aus einenm ringförmigen
Träger 17 und
einen aktiven Teil 18 zusammen. Der Träger 17 umfasst einen
konischen Abschnitt 17a, der in radialer Richtung im Wesentlichen in
Höhe des
Innenrings 4 angeordnet ist und in axialer Richtung mit
einer seitlichen Fläche 4b des
Innenrings 4 in Berührung
steht, die dem Signalaufnehmer 11 zugewandt ist, einen
zylindrischen Abschnitt 17b, der sich von dem Außenrand
des konischen Abschnitts 17a aus in axialer Richtung von
dem Innenring 4 weg erstreckt, und einen radialen Abschnitt 17c,
der sich auf der dem Innenring 4 abgewandten Seite von
dem Ende des zylindrischen Abschnitts 17b in Richtung des
mittleren Teils 15 radial nach außen erstreckt.
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Das mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt
gestaltete, ringförmige
aktive Teil 18 des Impulsgebers 16 ist auf der
Außenumfangsfläche des
zylindrischen Abschnitts 17b und auf der den Wälzkörpern 6 zugewandten
Seite des axialen Abschnitts 17c angeordnet. Das aktive
Teil 18 weist im Wesentlichen denselben Außendurchmesser
auf wie das freie Ende des radialen Abschnitts 17c und
erstreckt sich axial in Richtung der Wälzkörper 6, über den
konischen Abschnitt 17a hinaus, zwischen den Außenring 2 und
den Innenring 4 und im Wesentlichen bis zu der Höhe der Ringnut 10 des
Außenrings 2.
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Das aktive Teil 18 erstreckt
sich bis in die Nähe
des zylindrischen Innenraums 15a des mittleren Teils 15,
mit dem es einen radialen Spalt bildet. Während der Drehung des Innenrings 4 gegenüber dem
Außenring 2 läuft das
aktive Teil 18 des Impulsgebers 16 drehend vor
dem Aufnehmerelement 14 vorbei, das in der Lage ist, am
Ausgang ein elektrisches Signal auszugeben, das die Form des in 4 dargestellten Graphen
aufweisen kann. In der Praxis ist das aktive Teil 18 des
Impulsgebers 16 ein mehrpoliger, magnetisierter Ring, der
beispielsweise aus Kunststoff mit eingebettetem Ferritpulver gefertigt
ist. Die Zahl der magnetischen Pole des aktiven Teils 18 kann
als Vielfaches der Zahl der Pole des Motors gewählt werden, für den das
Wälzlager 1 zum
Einbau bestimmt ist. Der Impulsgeber 16 und der Signalaufnehmer 11 bilden
eine Einheit zum Erfassen von Rotationsparametern.
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Die auf der dem aktiven Teil 18 abgewandten Seite
an geordnete Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 17c des Trägers 17 des Impulsgebers 16 ist
mit einer beispielsweise aus einem Elastomer gefertigten Beschichtung 21 versehen,
die einen dünnen
Puffer bildet. Die entsprechende Oberfläche des axialen Abschnitts 13b des
Deckels 13 ist ebenso teilweise durch eine beispielsweise
aus einem Elastomer gefertigte Beschichtung 22 versehen,
die in radialer Richtung auf derselben Höhe wie die Beschichtung 21 angeordnet
ist und einen dünnen
Puffer bildet.
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Die zylindrische Außenfläche 2c des
Außenrings 2 ist
mit einer umlaufenden Nut 23 ausgebildet, in der ein Sprengring 24 sitzt,
der bezüglich
der Außenfläche 2c radial
vorspringt.
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Wie insbesondere in 1 zu sehen, ist das Wälzlager 1 dazu bestimmt,
in einem Elektromotor, beispielsweise einen Synchronmotor, befestigt
zu werden. Der Elektromotor ist insgesamt mit 25 bezeichnet und
umfasst ein Gehäuse 26,
das an einem Ende mit einem zylindrischen Innenraum 27 versehen
ist, der auf der einen Seite durch eine Schulter 28 begrenzt
ist, die dazu bestimmt ist, das Wälzlager 1 mit dem
Außenring 2 aufzunehmen,
dessen Außenfläche 2c mit
dem zylindrischen Innenraum 27 in Berührung steht und dessen radiale
Stirnfläche 2a mit der
Schulter 28 in Berührung steht.
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Zu dem Motor 25 gehört ferner
eine rotierende Welle 29, die an dem Ende des in 1 dargestellten Motors 25 in
eine Schulter 30 übergeht,
an die sich ein zylindrischer Abschnitt 31 mit einem geringeren
Durchmesser als demjenigen des Hauptabschnitts der Welle 29 und
schließlich
ein mit Gewinde versehenes freies Ende 32 anschließt. Der
zylindrische Innenraum 4c des Innenrings 4 wird
auf dem zylindrischen Abschnitt 31 aufgenommen und der
konische Abschnitt 17a des Trägers 17 des Impulsgebers 16 ist
in axialer Richtung zwischen dem Innenring 4 und der Schulter 30 eingespannt.
Die radiale Stirnfläche 4a des
Innenrings 4 steht mit einem Abstandhalter 33 in
Berührung,
der ferner einen engen Spalt mit dem Gehäuse 26 bildet. Der
Abstandhalter 33 ist ringförmig und weist einen rechteckigen
Querschnitt auf. Ein Kraftübertragungselement 34 in
Form einer Riemenscheibe, einem Zahnrad oder dergleichen, ist außerhalb
des Gehäuses 26 an
dem zylindrischen Abschnitt 31 der Welle 29 und
in Berührung
mit dem Abstandhalter 33 angebracht und mittels einer Mutter 35 befestigt.
Die Mutter 35 sorgt dafür,
dass der konische Abschnitt 17a des Trägers 17, der Innenring 4, der
Abstandhalter 33 und das Kraftübertragungselement 34 in
axialer Richtung zusammengeklemmt sind.
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Der Motor 25 weist einen
an dem Gehäuse 26 befestigten
Stator 36, der mehrere Polen 37 trägt, und
einen Rotor 38 auf, der mit mehreren Polen 39 versehen
und auf der Welle 29 befestigt ist. Der Stator 36 und
der Rotor 38 sind so angeordnet, dass die Pole 39 des
Rotors während
einer Drehung mit einem geringen Spalt vor den Polen 37 des
Stators 36 vorbeilaufen.
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Der Motor 25 umfasst außerdem ein
Befestigungselement 40, das auch in 2 dargestellt ist. Das im Wesentlichen
ringförmig
mit einem rechteckigen Querschnitt gestaltete Befestigungselement 40 weist
einen Schlitz 41 und drei radiale Öffnungen 42 auf, die
dazu dienen, die Schrauben für
die Befestigung an dem Gehäuse 26 aufzunehmen.
Der Durchmesser des zylindrischen Innenraums 40a des Befestigungselements 40 ist
im Wesentlichen gleich demjenigen der Außenfläche 2c des Außenrings 2 und
der Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 13a des Deckels 13. An
dem Befestigungselement 40 ist an einem Ende seines zylindrischen
Innenraums 40a eine ringförmige Ausnehmung 43 ausgebildet.
Das Befestigungselement 40 ermöglicht sowohl die axiale Befestigung
des Wälzlagers 1 als auch
die Befestigung des Signalaufnehmers 11 in Umfangsrichtung
und dessen Indexierung. Die axiale Befestigung des Wälzlagers 1 wird
durch die axiale Berührung
zwischen dem Befestigungselement 40 und dem Sprengring 24 gewährleistet,
der an dem Außenring 2 befestigt
ist, wobei der Sprengring 24 in die Ausnehmung 43 radial
vorspringt.
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Das Befestigungselement 40 ist
benachbart zu dem zylindrischen Innenraum 27 des Gehäuses 26 an
dessen Innenseite angeschraubt und umgibt den Signalaufnehmer 11 sowie
einen Abschnitt des Außenrings 2.
Somit wird das Wälzlager 1 auf
der einen Seite durch die Berührung
des Außenrings 2 mit der
Schulter 28 des Gehäuses 26 und
auf der anderen Seite durch den Sprengring 24, der mit
der Ausnehmung 43 des Befestigungselements 40 zusammenwirkt,
festgehalten. Die Umfangsindexierung wird dadurch gewährleistet,
dass der Anschlussansatz 19 des Signalaufnehmers 11 in
dem Schlitz 41 des Befestigungselements 40 angeordnet
ist, das seinerseits innen in dem Gehäuse 26 angeschraubt ist.
Die Drehposition des Aufnehmers 14 gegenüber dem
Gehäuse 26 und
damit gegenüber
den Polen 37 des Stators 36 ist somit bekannt.
Die Drehposition des Aufnehmers 14 gegenüber dem
Anschlussansatz 19 ist durch die Konstruktion bekannt.
Dementsprechend steht eine Umfangsindexierung des Aufnehmers 14 gegenüber den
Polen 37 des Stators 36 zur Verfügung.
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Wie in 3 dargestellt,
ist der Deckel 13 nicht bis zu seinem Boden auf den Träger 12 aufgesteckt.
D. h. es ist ein geringfügiger
axialer Raum zwischen dem freien Ende des zylindrischen Abschnitts 13a des
Deckels 13 und der Radialfläche 2b des Außenrings 2 vorhanden.
Der Impulsgeber 16 wird in axialer Richtung zwischen dem
radialen Abschnitt 13b des Deckels 13 und der
Radialfläche 4b des
Innenrings 4 festgehalten. Der konische Abschnitt 17a des
Trägers 17 befindet
sich im unbefestigten Zustand und steht mit der Radialfläche 4b in
Berührung. Die
Beschichtung 21 des Impulsgebers 16 und die Beschichtung 22 des
Deckels 13 stehen nicht in Berührung und sind durch einen
geringfügigen
axialen Raum getrennt. Der Impulsgeber 16 ist daher in
der Lage, sich sowohl gegenüber
dem Innenring 4 als auch gegenüber dem Signalaufnehmer 11 zu
drehen. Daraus ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit, die Indexierung
des Impulsgebers 16 gegenüber dem Aufnehmer 14 durch
eine Positionierung in Umfangsrichtung so einzurichten, dass ein
charakteristisches Signal in dem Impulsgeber 14 erzeugt
wird, beispielsweise eine Anstiegsflanke, wie sie in 4 dargestellt ist, von der
Art, wie sie an der Grenze zwischen zwei Polen entgegengesetzter
Polarität
des aktiven Teils 18 des Impulsgebers 16 erhalten
wird. Selbstverständlich
könnte
der Impulsgeber einen nicht gezeigten Abschnitt aufweisen, der mit
einem separaten magnetischen Index versehen ist, der, wenn er dem
Aufnehmer 14 oder einem zusätzlichen, nicht gezeigten Aufnehmer
gegenübersteht,
die Erzeugung eines charakteristischen Signals ermöglichen würde, das
ebenso die Indexierung des Impulsgebers 16 gegenüber dem
Signalaufnehmer 11 erlauben würde.
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Sobald diese relative Positionierung
in Umfangsrichtung erreicht ist, wird der Deckel 13 axial
in Richtung des Außenrings 2 geschoben,
bis sich das freie Ende des zylindrischen Abschnitts 13a und
die Radialfläche 2b des
Außenrings 2 berühren, wie
in 5 zu sehen. Die aus
Kautschuk gefertigten Beschichtungen oder dünnen Puffer 21 des
Impulsgebers 16 und 22 des Deckels 13 stehen
nun gegenseitig in Berührung,
wodurch eine reibschlüssige
Befestigung des Impulsgebers 16 an dem Deckel 13,
und daher an dem Aufnehmer 14 verwirklicht wird. Diese Reibung
hier ist größer als
jene, die zwischen dem konischen Abschnitt 17a des Trägers 17 und
der Radialfläche 4b des
Innenrings 4 besteht. Auf diese Weise lässt sich die Indexierung des
Impulsgebers 16 gegenüber
dem Aufnehmer 14 während
des Transports, der Handhabung und des Einbaus des Wälzlagers 1 aufrecht
erhalten.
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Der Einbau des Wälzlagers 1 erfolgt,
indem es in den zylindrischen Innenraum 27 des Gehäuses 26 eingeführt wird,
bis der Außenring 2 mit
der Schulter 28 des Gehäuses 26 in Berührung steht.
Anschließend
wird das Befestigungselement 40 an der Innenseite des Gehäuses 26 angeschraubt,
wobei der Anschlussansatz 19 des Signalaufnehmers 11 dazu verwendet
wird, um den Signalaufnehmer 11 und damit den Aufnehmer 14 gegenüber den
Polen 37 des Stators 36 in Umfangsrichtung zu
indexieren. In dieser Stellung wird das feststehende Teil des Wälzlagers 1 an
dem Gehäuse 26 des
Motors 25 mittels des Befestigungselements 40 befestigt.
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Anschließend wird die mit ihrem Rotor 38 versehenen
Welle 29 in den zylindrischen Innenraum 4c des
Wälzlagers 1 durch
eine axiale Bewegung ohne eine damit verbundene Drehung eingeführt. Während des
Einsteckens zentriert der zylindrische Abschnitt 31 der
Welle 29 den Träger 17 des
Impulsgebers 16 gegenüber
den übrigen
Komponenten des Wälzlagers 1.
Anschließend
werden auf der Seite des Wälzlagers 1,
die der Schulter 30 der Welle 29 abgewandt ist,
ein Abstandhalter 33, eine Riemenscheibe 34 oder
ein beliebiges sonstiges Kraftübertragungselement
sowie die Mutter 35 hinzugefügt. Während des Anziehens der Mutter 35 wird
der Innenring 4 in Richtung der Schulter 30 geschoben
und klemmt in axialer Richtung den konischen Abschnitt 17a des
Trägers 17 des
Impulsgebers 16 ein und verformt diesen gleichzeitig. Der
konische Abschnitt 17a wird flach gedrückt, um einen vollkommen radialen Abschnitt
zu bilden, wodurch der zylindrische Abschnitt 17b und der
radiale Abschnitt 17c des Trägers 17 ein wenig
in Richtung der Reihe von Kugeln 6 verschoben werden, was
dazu führt,
dass die Beschichtung 21 des Impulsgebers 16 und
die Beschichtung 22 des Deckels 13 voneinander
gelöst
werden, und es dem Impulsgeber 16 wieder möglich ist,
sich gegenüber
dem Aufnehmer 14 frei zu drehen.
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Mit anderen Worten, nach der Indexierung des
Impulsgebers 16 gegenüber
dem Aufnehmer 14 bewirkt die axiale Verschiebung des Aufsteckens
des Deckels 13 gegen den Außenring die drehfeste Ankuppelung
dieser beiden Elemente. Während
des endgültige
Zusammenbaus und dem Anziehen der Schraubenmutter 35 auf
der Welle 29 bewirkt das Klemmen des konischen Abschnitts 17a,
dass der Impulsgeber 16 und der Deckel 13 wieder
ausgekuppelt sind.
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Das in den 7 und 8 dargestellte
Ausführungsbeispiel
entspricht demjenigen der obigen Figuren, jedoch ist hier der konische
Abschnitt des Trägers 17 des
Impulsgebers 16 durch einen mit 44 bezeichneten radialen
Abschnitt 44 ersetzt. Der radiale Abschnitt 44 ist
in eine Vielzahl von Zungen oder Ausnehmungen 45 aufgeschnitten,
die beispielsweise durch Stanzen in dem radialen Abschnitt 44 ausgebildet
werden. Die Zungen 45 sind in axialer Rich tung gegen die
Seite des Innenrings 4 gerichtet.
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Nach der Indexierung des Impulsgebers 16 gegenüber dem
Aufnehmer 14 und vor dem Zusammenbau auf der Welle des
Motors, d. h. in der in 7 gezeigten
Stellung, kommen die an der radialen Stirnfläche 4b des Innenrings 4 in
Berührung
stehenden Zungen 45 daher mit der Radialfläche 4b in Anschlag,
um den radialen Abschnitt 44 und damit den Träger 17 von
der Radialfläche 4b wegzurücken, wodurch
die Beschichtung 21 und die Beschichtung 22 einander
genähert
werden, und der Impulsgeber 16 und der Deckel 13 miteinander
ankuppeln.
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Das axiale Klemmen des Wälzlagers
mit Sensor gegen die Schulter 30 der Welle ruft eine axiale
Verschiebung des Trägers 17 gegen
die Reihe von Kugeln 6 hervor.
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In dem in 8 dargestellten, endgültigen Zustand des Zusammenbaus
befinden sich der radiale Abschnitt 44 und die Zungen 45,
wie in der vorausgehenden Ausführungsform,
zwischen der Schulter 30 der Welle 29 und der
Fläche 4b des
Innenrings 4 und sind zwischen der Schulter 30 und
der Fläche 4b eingespannt,
mit der Folge, dass die Zungen 45 verschwunden sind, die
Beschichtungen 21 und 22 axial getrennt sind und
der Impulsgeber 16 von dem Deckel 13 abkuppelt ist.
Der Impulsgeber 16 ist nun also drehfest mit dem Innenring 4 und
der Welle 29, wobei er auf der Welle 29 zentriert
ist, während
der zylindrische Abschnitt 17b des Trägers 17 des Impulsgebers 16 mit
einer Außenfläche 29a der
Welle 29, möglicherweise
unter einer leichten Aufsteckwirkung, in Berührung steht.
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Das in den 9 und 10 dargestellte
Ausführungsbeispiel ähnelt dem
ersten Ausführungsbeispiel,
jedoch ist hier der Impulsgeber 16 mit einem mit 44 bezeichneten
Träger 46 einer
anderen Bauart versehen. Der Träger 46 ist
zweiteilig und weist ein erstes Teil 47 und ein zweites
Teil 48 auf. Das ringförmige,
mit L-förmigen
Querschnitt gestaltete erste Teil 47 umfasst einen radialen
Abschnitt 47a, der dazu eingerichtet ist, um mit der Radialfläche 4b des
Innenrings 4 in Berührung
zu stehen, und einen zylindrischen Abschnitt 47b, der sich
von dem Außenrand des
radialen Abschnitts 47a entgegengesetzt zu den Wälzkörpern 6 nach
außen
erstreckt. Das aktive Teil 18 ist auf der Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 47b befestigt.
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Das zweite Teil 48 des Trägers 46 ist
ringförmig
gestaltet und zu ihm gehören
ein radialer Abschnitt 48a, der parallel zu dem radialen
Abschnitt 47a des ersten Teils 47 angeordnet ist
und ähnliche radiale
Abmessung zeigt, ein zylindrischer Abschnitt 48b, der sich
in axialer Richtung entgegengesetzt zu den Wälzkörpern 6 von dem Ende
des Außenumfangs
des radialen Abschnitts 48a nach außen erstreckt und einen geeigneten
Durchmesser aufweist, um auf der dem aktiven Teil 18 abgewandten
Seite in den zylindrischen Innenraum des zylindrischen Abschnitts 47b des
ersten Teils 47 aufgesteckt zu werden, und ein radialer
Abschnitt 48c, der sich von dem freien Ende des zylindrischen
Abschnitts 48b aus bis in die Nähe des mittleren Teils 15 des
Signalaufnehmers 11 in radialer Richtung nach außen erstreckt. Eine
Beschichtung 21 ist auf der Außenfläche des radialen Abschnitts 48c auf
der dem aktiven Teil 18 abgewandten Seite vorgesehen.
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In der in 9 dargestellten Stellung ist das zweite
Teil 48 teilweise auf das erste Teil 47 des Trägers 46 aufgesteckt.
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Mit anderen Worten, es verbleibt
ein restlicher axialer Raum zwischen dem radialen Abschnitt 47a und
dem radialen Abschnitt 48a und ebenso zwischen dem aktiven
Teil 18 und dem radialen Abschnitt 48c. Die Beschichtungen 21 des
Trägers 46 und 22 des
Deckels 13 stehen miteinander in Berührung. Der Impulsgeber 16 ist
dementsprechend an den Deckel 13 angekuppelt. Der Elastomer/Elastomer-Kontakt
der Beschichtung 21 mit der Beschichtung 22 weist
eine Reibung auf, die größer ist
als jene des Metall/Metall-Kontakts des radialen Abschnitts 47a des
ersten Teils 47 des Trägers 46 auf
der Radialfläche 4b des
Innenrings 4. Eine eventuell auftretende Drehung des Innenrings 4 würde daher
nicht eine entsprechende Drehung des Impulsgebers 16 nach
sich ziehen.
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Nachdem, nach einem Einbau des Wälzlagers 1 in
das Gehäuse 26 und
einem Anschrauben des Befestigungsabschnitts 40, die Welle 29 in
den zylindrischen Innenraum 4c des Innenrings 4 des Wälzlagers 1 eingeführt ist,
wird sie hinsichtlich ihrer Befestigung in axialer Richtung verschoben,
die Schulter 30 kommt mit dem radialen Abschnitt 48a des
zweiten Abschnitts des Trägers 46 in
Berührung und
nimmt diesen während
ihrer axialen Bewegung in Richtung der Reihe von Kugeln 6 bis
zu einer Berührung
mit dem radialen Abschnitt 47a des ersten Teils 47 des
Trägers 46 mit,
was dazu führt,
dass der zweite Teil 48 vollkommen in den ersten Teil 47 eingesteckt
wird, der radiale Abschnitt 48c mit dem aktiven Teil 18 in
Berührung
kommt, die Beschichtungen 21 und 22 getrennt werden,
und daher der Impulsgeber 16 von dem Deckel 13 abgekuppelt
und an die Welle 29 und den Innenring 4 ankuppelt
wird. Dies ist in 10 dargestellt.
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Falls ferner bei einem beliebigen
der vorhergehenden Ausführungsbeispiele
der Rotor 38 durch ein geeignetes Mittel gegenüber einem
mechanischen Index des Impulsgebers 16 oder gegenüber einem
Index des Gehäuses 26 indexiert
wird, bevor er in den zylindrischen Innenraum des Wälzlagers
mit Sensor 1 eingesteckt wird, wird auf diese Weise mittels
des Wälzlagers
mit Sensor 1 eine vollständige Kette der Indexierung
zwischen dem Stator 36 und dem Rotor 38 verwirklicht.
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In dem in den 11 bis 14 dargestellten Ausführungsbeispiel
unterscheiden sich der Deckel des Signalaufnehmers 11 und
der Träger
des Impulsgebers 16 von den entsprechenden Komponenten
in dem in 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Der Träger 49 des
Impulsgebers 16 ist ringförmig gestaltet und umfasst
einen radialen Abschnitt 49a, der dazu bestimmt ist, mit
der Radialfläche 4b des
Innenrings 4 in Berührung
zu stehen, mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen gleich
demjenigen des zylindrischen Innenraums des Innenrings 4 ist,
einen zylindrischen Abschnitt 49b, der sich auf der den
Wälzkörpern 6 abgewandten
Seite von dem Ende des Außenumfangs
des radialen Abschnitts 49a in axialer Richtung nach außen erstreckt,
und einen radialen Abschnitt 49c, der sich von dem Ende des
zylindrischen Abschnitts 49b entgegengesetzt zu dem radialen
Abschnitt 49a in radialer Richtung nach außen erstreckt.
Der aktive Teil 18 des Impulsgebers 16 steht mit
der Außenfläche des
zylindrischen Abschnitts 49b und mit der den Wälzkörpern 6 zugewandten
Seite der inneren Fläche
des radialen Abschnitts 49c in Berührung.
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Der Deckel 50 des Signalaufnehmers 11 umfasst
einen zylindrischen Abschnitt 50a, der dem entsprechenden
Abschnitt des Deckels des ersten Ausführungsbeispiels ähnelt und
mit einer Ausnehmung 50c ausgebildet ist, um den Anschlussansatz 19 hindurchtreten
zu lassen, und einen radialen Abschnitt 50b, der sich auf
der dem Außenring 2 abgewandten Seite
von dem Ende des zylindrischen Abschnitts in radialer Richtung nach
innen erstreckt. Hier ist zu sehen, dass der Innendurchmesser des
radialen Abschnitts 50b von derselben Größenordnung
ist wie derjenige des zylindrischen Innenraums des mittleren Teils 15 des
Signalaufnehmers 11. Allerdings könnte in einer Abwandlung ein
radialer Abschnitt 50b mit einem größeren oder kleineren Durchmesser bemessen
sein. Das Ende des radialen Abschnitts 50b mit dem kleinen
Durchmesser ist über
einen Verbindungsabschnitt 51 mit einem als Ankuppelelement 52 bezeichneten
Element 52 verbunden. Der Deckel 50 wird bis zu
dessen Boden auf den Träger 12 aufgesteckt.
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Das Ankuppelelement 52 ist
ringförmig
gestaltet und beinhaltet einen radialen Abschnitt 52a mit einem
Außendurchmesser,
der geringfügig
kleiner ist als der Innendurchmesser des radialen Abschnitts 50b,
wobei der Verbindungsabschnitt 51 zwischen dem radialen
Abschnitt 50b und dem radialen Abschnitt 52a angeordnet
ist, einen zylindrischen Abschnitt 52b, der sich von dem
Innendurchmesser des radialen Abschnitts 52a in axialer
Richtung in Richtung der Wälzkörper 6 erstreckt
und geeignet ist, um teilweise oder vollständig auf den zylindrischen
Abschnitt 49b des Trägers 49 des
Impulsgebers 16 aufgesteckt zu werden, und einen konischen
Abschnitt 52c, der sich von dem auf der Seite der Wälzkörper 6 angeordneten
Ende des zylindrischen Abschnitts 52b aus in radialer Richtung
nach innen und axial in Richtung der Wälzkörper 6 erstreckt.
Der Innendurchmesser des konischen Abschnitts 52c ist größer als
jener des radialen Abschnitts 49a des Trägers 49 des
Impulsgebers 16. Die Elemente sind mit geeigneten Toleranzen
bemessen, so dass der radiale Abschnitt 49a des Trägers 49 zwischen
der Radialfläche 4b des
Innenrings 4 und dem konischen Abschnitt 52c des
Ankuppelelements 52 nicht axial vorgespannt ist.
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In der in 11 dargestellten Stellung ist ein weitgehend
zylindrisch gestaltetes Werkzeug 53 in dem zylindrischen
Innenraum 4c des Innenrings 4 angeordnet. Das
Werkzeug 53 ist mit einer Nase 54 ausgebildet,
die geeignet gestaltet ist, um mit einer Ausnehmung 55 zusammenzuwirken,
die an der inneren Kante des radialen Abschnitts 49a des
Trägers 49 des
Impulsgebers 16 ausgebildet ist. Dementsprechend bewirkt
eine Drehung des Werkzeugs 53 aufgrund der durch die Nase 54 und
die Ausnehmung 55 erzeugten Koppelung eine entsprechende
Drehung des Impulsgebers 16. Der Sitz zwischen dem Träger 49 und
dem Ankuppelelement 52 ist so gewählt, dass eine von dem Ankuppelelement 52 und dem
Deckel 50 unabhängige
Drehung des Impulsgebers 16 möglich ist. Auf diese Weise
ist es möglich, die
Indexierung des Impulsgebers 16 gegenüber dem Aufnehmer 14 vorzunehmen.
Nach einem Abnehmen des Werkzeugs 53 bleibt diese Indexierung, wie
in 12 dargestellt, aufgrund
der Sicherung erhalten, die durch das Ankuppelelement 52 und
die reibschlüssige
Berührung
zwischen dem zylindrischen Abschnitt 52b und dem zylindrischen
Abschnitt 49b des Trägers 49 besteht.
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Wie aus 13 ersichtlich, weist der Verbindungsabschnitt 51 vier
abtrennbare Kuppen 56 auf, die in dem axialen Raum zwischen
dem radialen Abschnitt 50b des Deckels 50 und
dem radialen Abschnitt 52a des Ankuppelelements 52 koplanar
und konzentrisch angeordnet sind. Die Kuppen 56 sind vorteilhafterweise
aus Kunststoff gefertigt und geeignet dimensioniert, um bis zu einer
vorgegebenen axialen Kraft standzuhalten, und erst zu brechen, wenn die
axiale Kraft das vorgegebene Maß überschreitet.
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Nach der bereits anhand der vorausgehenden
Ausführungsbeispiele
erläuterten
Befestigung des Wälzlagers
mit Sensor 1 in dem Gehäuse 26 wird die
Welle 29 eingebaut, deren Außenfläche mit dem zylindrischen Innenraum
des zylindrischen Abschnitts 52b des Ankuppelelements 52 in
Berührung kommt
und deren Schulter 30 anschließend mit dem konischen Abschnitt 52c desselben
Ankuppelelements 52 in Berührung steht. Die fortgesetzte
Bewegung der Welle 29 in axialer Richtung führt zu einer Verformung
des konischen Abschnitts 52c, der sich fortschreitend aufrichtet
und eine radiale Gestalt annimmt. Die entsprechende axiale Verschiebung
der Einheit des Ankuppelelements 52 in Richtung der Reihe
von Kugeln 6 bewirkt, dass die Kuppen 56 des Verbindungsabschnitts 51 brechen
sobald der Deckel 13, der bereits in axialer Berührung gegen
die Radialfläche 2b des
Außenrings 2 anliegt,
seine Stellung in axialer Richtung nicht verändern kann.
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In der endgültigen Stellung des Zusammenbaus,
wie sie in 14 dargestellt
ist, bewirkt die Schulter 30, dass der konische Abschnitt 52c des
Ankuppelelements 52 und der radiale Abschnitt 49a des Trägers 49 gegen
den Innenring 4 geklemmt sind und der Impulsgebers 16 an
der Welle 29 und dem Innenring 4 befestigt ist.
Die oben erwähnte
axiale Verschiebung bewirkt, dass der radiale Abschnitt 52a des
Ankuppelelements 52 gegenüber dem radialen Abschnitt 50b des
Deckels 50 verschoben wird, so dass diese Abschnitte nun
nicht mehr koplanar, sondern geringfügig versetzt sind.
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Die zwischen dem vor einem Zusammenbau an
dem Deckel 50 angebrachten Ankuppelelement 52 und
dem Träger 49 des
Impulsgebers 16 vorhandene Haftreibung sorgt dafür, dass
die Umfangsindexierung zwischen dem Aufnehmer 14 und dem
Impulsgeber 16 bis zum Einbau des instrumentierten Wälzlagers 1 in
den Motor 25 erhalten bleibt, wobei der Einbau zur Folge
hat, dass der konische Abschnitt 52c des Ankuppelelements 50 zusammenquetscht
wird. Die abtrennbaren Kuppen 56 brechen während des
Anziehens der Mutter, und falls der Bruch nicht zu diesem Zeitpunkt
erfolgen sollte, wird ein Drehen des Rotors zu diesem Bruch führen. In
einem abgewandelten Ausführungsbeispiel
wäre es möglich, zunächst mittels
des mit der Nase 54 ausgebildeten Werkzeugs 53 die
Indexierung des Impulsgebers 16 vorzunehmen und daran anschließend den
Deckel 50 anzubringen.
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Das in den 15 bis 18 dargestellte
Ausführungsbeispiel ähnelt dem
vorausgehenden, jedoch ist hier der Deckel 50 ohne einen
Verbindungsabschnitt ausgebildet. Eine Scheibe 57 ist in
axialer Richtung zwischen dem radialen Abschnitt 50b des Deckels 50 und
dem mittleren Teil 15 des Signalaufnehmers 11 und
in radialer Richtung in dem Inneren des zylindrischen Abschnitts 50a des
Deckels 50 angeordnet. Ein zu dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel
analoger Verbindungsabschnitt 58 ist zwischen dem Ende
des Außenumfangs
des ein wenig über
die zylindrische Außenfläche des
aktiven Teils 18 hinausragenden radialen Abschnitts 49c des
Trägers 49 des
Impulsgebers 16 und dem einen geringen Durchmesser aufweisenden
Rand der Scheibe 57 ausgebildet.
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Wie aus 15 ersichtlich, steht dem Impulsgeber 16,
der folglich in axialer Richtung und in Umfangsrichtung an der Scheibe 57 befestigt
ist, aufgrund des vorausgehend definierten axialen Raums ein leichtes
axiales Spiel gegenüber
dem Rest des Wälzlagers 1 zur
Verfügung,
in dem die Scheibe 57 Platz findet und das ein wenig größer ist
als die Dicke der Scheibe 57. Der Impulsgeber 16 ist
in der Lage, sich relativ zu dem Signalaufnehmer 11 und
ebenso relativ zu dem Innenring 4 frei zu drehen. Der radiale Abschnitt 49a des
Trägers 49 ist
nämlich
in axialer Richtung von dem Innenring 4 getrennt. In dieser Stellung
ist der Deckel 50 nach dem Vorbild des teilweise aufgesteckten
Deckels 13 des Ausführungsbeispiels
nach 1 bis 6 nicht bis zu seinem Boden auf
den Träger 12 aufgesteckt.
In dieser Stellung lässt
sich der Impulsgeber 16 gegenüber dem Aufnehmer 14 auf
einfache Weise ausrichten, d. h. indexieren.
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Nachdem die Indexierung vorgenommen
ist, wird der Deckel 50 anschließend axial in Richtung der
Wälzkörper 6 gedrückt, bis
die Scheibe 57 zwischen dem radialen Abschnitt 50b des
Deckels 50 und dem mittleren Teil 15 des Signalaufnehmers 11 eingeklemmt
ist. Dieser Zustand ist in 17 dargestellt.
Die Scheibe 57 ist auf diese Weise in Längsrichtung und in Drehrichtung
gegenüber
dem Signalaufnehmer 11 befestigt. Der Impulsgeber 16 ist
folglich in Umfangsrichtung gegenüber dem Aufnehmer 14 aufgrund
der reibschlüssigen
Berührung
der Scheibe 57 fixiert, die zum einen mit dem radialen Abschnitt 50b des
Deckels 50 und zum anderen mit dem mittleren Teil 15 des
Signalaufnehmers besteht. Selbstverständlich wäre es möglich, zwischen der Scheibe 57 und
der inneren Fläche
des radialen Abschnitts 50b des Deckels dünne Puffer
aus Kautschuk vorzusehen, um den Reibungskoeffizienten zwischen
diesen Elementen zu erhöhen.
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Anschließend wird das Wälzlager 1 mit
Sensor, wie weiter oben erläutert,
in dem hierfür
in dem Gehäuse 26 ausge bildeten
Sitz befestigt. Unter axialer Bewegung wird die mit ihrem Rotor
versehene Welle 29 in dem Wälzlager 1 befestigt.
Es wird nun dafür
gesorgt, dass der zylindrische Abschnitt 31 der Welle 29 in
den zylindrischen Innenraum 4c des Innenrings 4 gleitet,
wobei die Schulter 30 sich dem Wälzkörperelement 6 in axialer
Richtung nähert.
Der zylindrische Abschnitt 49b des Trägers 49 wird auf der
Außenfläche 29a der
Welle 29 weiter aufgesteckt, worauf die Schulter 30 mit
dem radialen Abschnitt 49a des Trägers 49 in Berührung gelangt.
Die fortgesetzte Bewegung in axialer Richtung der Welle 29 bewirkt,
dass sich der Träger 49 und
daher der Impulsgeber 16 den Wälzkörpern 6 in axialer
Richtung nähern,
wodurch der wie in dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel durch vier abtrennbare
Kuppen 59 aus Kunststoff gebildete Verbindungsabschnitt 58 bricht.
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Der endgültige Zustand nach dem Zusammenbau
ist in 18 dargestellt.
Es ist zu sehen, dass die Scheibe 57 weiter gegenüber dem
restlichen Signalaufnehmer 11 befestigt ist, und dass der Impulsgeber 16 verschoben
wurde, mit der Folge, dass der radiale Abschnitt 49c des
Trägers 49 und die
Scheibe 57, die sich vorher in einer Ebene befanden, nun
nicht mehr fluchten. Der radiale Abschnitt 49a des Trägers 49 des
Impulsgebers 16 ist zwischen der Schulter 30 und
der Radialfläche 4b des Innenrings 4 eingespannt,
und der Impulsgeber 16 ist daher gegenüber der Welle 29 und
dem Innenring 4 in Umfangsrichtung befestigt. Der Impulsgeber 16 ist daher
nun in der Lage, gegenüber
dem Signalaufnehmer 11 frei zu rotieren. Der axiale Versatz
zwischen dem radialen Abschnitt 49c des Trägers 49 und
der Scheibe 57 beseitigt die Gefahr, dass die Kuppen nach
dem Brechen während
einer Drehung nachteilig gegeneinander reiben.
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In dem in den 19 und 20 dargestellten Ausführungsbeispiel
enthält
der Impulsgeber 16 einen mit einem T-förmigen Querschnitt ausgebildeten, ringförmigen Träger 60,
der einen den Fuß des
T bildenden zentralen Abschnitt 60a, der mit der seitlichen
Fläche 4b des
Innenrings 4 in Berührung
steht, und einen den Querbalken des T bildenden zylindrischen Abschnitt 60b aufweist,
der an dem äußeren Rand
des radialen Abschnitts 60a befestigt ist, das aktive Teil 18 auf
seiner Außenfläche trägt und auf
einem äußeren Bereich
des Innenrings 4 aufgesteckt ist.
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Der Signalaufnehmer 11 umfasst
zusätzlich zu
dem Träger 12,
dem Aufnehmerelement 14 und dem mittleren Teil 15 eine
ringförmige
radiale Wand 61 mit einem Innendurchmesser, der im Wesentlichen
gleich dem Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 60b des
Trägers 60 ist,
und einem Außendurchmesser,
der im Wesentlichen gleich demjenigen des zylindrischen Innenraums
des zylindrischen Abschnitts 12c des Trägers 12 ist. Die radiale
Wand 61 steht auf der dem Außenring 2 abgewandten
Seite mit dem mittleren Teil 15 in Berührung. Der Halt der radialen
Wand 61 wird durch den umgebogenen Rand 12d gewährleistet,
der an dem freien Ende des zylindrischen Abschnitts 12c angeordnet
ist. Hier ist der Außenrand 61a der
radialen Wand 61 passend zu dem Versteifungsrand 12d schräg in Richtung
des Außenrings 2 umgebogen.
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In der Ringnut 9 des Außenrings 2 ist
ein aus Metall gefertigter Schutzflansch 62 befestigt,
der mit einem sich nach innen erstreckenden radialen Abschnitt 62a ausgebildet
ist, der im Wesentlichen mit der Radialfläche 4a des Innenrings 4 koplanar
verläuft.
Ein ringförmig
gestaltetes Reibelement 63 ist auf dem Innenring 4 befestigt
und umfasst einen konischen elastischen Abschnitt 63a,
dessen innerer freier Rand mit der Radialfläche 4a in Berührung steht
(siehe 19), einen zylindrischen
Abschnitt 63b, der sich von dem äußeren Rand des konischen Abschnitts 63a aus
in Richtung der Wälzkörper 6 erstreckt
und auf einem äußeren Bereich
des Innenrings 4 aufgesteckt ist, und einen sich nach außen erstreckenden
radialen Abschnitt 63c. Der zylindrische Abschnitt 63b ist
in radialer Richtung zwischen dem Schutzflansch 62 und
dem Innenring 4 angeordnet.
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Der radiale Abschnitt 63c ist
in axialer Richtung zwischen den Wälzkörpern 6 und dem radialen Abschnitt 62a der
Dichtung 62 angeordnet. Vor dem Zusammenbau ist der äußere Rand
des konischen Abschnitts 63a in axialer Richtung gegenüber der
Radialfläche 4a des
Außenrings 4 versetzt.
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Zusätzlich zu den aus Metall gefertigten
und im Wesentlichen einstückig
hergestellten Abschnitten 63a, 63b und 63c,
enthält
das Reibelement 63 eine beispielsweise aus einem Elastomer
gefertigte Reibflächenbeschichtung 64,
die an dem radialen Abschnitt 63c auf der dem Schutzflansch 62 zugewandten
Seite aufgebracht ist und vor dem Zusammenbau in Berührung mit
dem radialen Abschnitt 62a der Dichtung 62 steht
und so für
die vorübergehende Sicherung
der beiden Ringe 2 und 4 des Wälzlagers 1 in Drehrichtung
sorgt.
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Nach dem Zusammenbau presst der Abstandhalter 33 den
konischen Abschnitt 63a, wie in 20 zu sehen, gegen die Radialfläche 4a des
Innenrings 4 und verleiht ihm eine radiale Gestalt, mit der
Folge, dass das Reibelement 63 gegen die Wälzkörper 6 axial
verschoben und die Beschichtung 64 von dem Schutzflansch 62 getrennt
wird.
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Die oben beschriebenen einzelnen
Ausführungsbeispiele
sind nicht als beschränkend
zu bewerten. Selbstverständlich könnten Signalaufnehmer verwendet
werden, die mehrere Aufnehmer aufweisen, um beispielsweise ein Erfassen
der Drehrichtung zu ermöglichen.
Es wäre
möglich,
die magnetische Sensoreinrichtung durch eine optische Sensoreinrichtung
zu ersetzen. Das Wälzlager
mit Sensor lässt
sich nicht nur in einen Elektromotor, sondern in jede Vorrichtung
einbauen, bei der gewünscht
ist, die Drehposition eines Abschnitts gegenüber einem anderen zu kennen.
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Zufolge der Erfindung ist ein instrumentiertes Wälzlager
geschaffen, dessen Impulsgeber gegenüber dem Aufnehmer vor der Lieferung
an den Endbenutzer vor-indexiert sein kann. An dem Wälzlager
mit Sensor können
sodann problemlos unterschiedliche Handhabungen vorgenommen werden,
ohne dass dessen Indexierung verloren geht. Der Einbau des Wälzlagers
mit Sensor beispielsweise in einen Elektromotor gestaltet sich für den Endbenutzer
einfach, zuverlässig
und kostengünstig,
ohne dass dieser während
der Handhabung und des Einbaus des Wälzlagers mit Sensor auf die
Umfangsindexierung des Impulsgebers gegenüber dem Aufnehmer achten muss,
da diese wie gewünscht
erhalten bleibt.