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DE112004001448T5 - Drahtloses Sensorsystem und Radtraglagerbaugruppe unter Verwendung desselben - Google Patents

Drahtloses Sensorsystem und Radtraglagerbaugruppe unter Verwendung desselben Download PDF

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DE112004001448T5
DE112004001448T5 DE112004001448T DE112004001448T DE112004001448T5 DE 112004001448 T5 DE112004001448 T5 DE 112004001448T5 DE 112004001448 T DE112004001448 T DE 112004001448T DE 112004001448 T DE112004001448 T DE 112004001448T DE 112004001448 T5 DE112004001448 T5 DE 112004001448T5
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DE
Germany
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sensor
section
wireless sensor
bearing assembly
wireless
Prior art date
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DE112004001448T
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English (en)
Inventor
Masatoshi Iwata Mizutani
Koji Iwata Sahashi
Hiroyoshi Kuwana Ito
Koichi Iwata Okada
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NTN Corp
Original Assignee
NTN Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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Priority claimed from JP2003307515A external-priority patent/JP2005078341A/ja
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Abstract

Drahtloses Sensorsystem, welches aufweist:
eine oder eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten, einschließlich eines Sensorabschnitts zum Erfassen eines Erfassungsobjekts,
einen Sensorsignalsendeabschnitt zur Übertragung eines per Funk von dem Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals
und einen Stromversorgungsabschnitt zur Lieferung einer elektrischen Antriebsleistung an den Sensorabschnitt und den Sensorsignalsendeabschnitt;
sowie eine Sensorsignalempfangseinheit zum Empfangen des von dem Sensorsignalsendeabschnitt übertragenen Sensorsignals,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Stromversorgungsüberwachungsabschnitt zum Überwachen einer Spannung des Stromversorgungsabschnitts vorgesehen ist.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein drahtloses Sensorsystem zur drahtlosen Übertragung verschiedener Sensorsignale, beispielsweise jener, die von verschiedenen, in einer Radtraglagerbaugruppem („wheel support bearing assembly") in verschiedenen Maschinen, Ausrüstungen und Kraftfahrzeugen installierten Sensoren generiert werden, und außerdem auf eine Radtraglagerbaugruppe, die ein solches drahtloses Sensorsystem verwendet.
  • ALLGEMEINER HINTERGRUND
  • Ein drahtloses ABS-Sensorsystem (Antiblockiersystem) ist vorgeschlagen worden, bei dem Sensorsignale, die von einem Umdrehungssensor generiert werden, der an einer Radtraglagerbaugruppe montiert ist, per Funk zwischen einem Fahrzeugrad und einer Karosserie übertragen werden, um dadurch den Gebrauch von Kabelbäumen zu eliminieren. Andererseits offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2003-146196, veröffentlicht am 21. Mai 2003, das System, in dem in einer mit einem Umdrehungsmesser ausgerüsteten Radlagerbaugruppe, dessen Ausgangssignale per Funk übertragen werden, die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abnormalität im Umdrehungssensor mittels einer Selbstdiagnoseschaltung und eines Abnormalitätsanzeigesignals bestimmt werden und ein Abnormalitätssignal kann, wenn es von einer solchen Einheit generiert wird, per Funk übertragen werden. Jene Vorschläge erfordern, dass die Lieferung einer elektrischen Leistung zum Umdrehungssensor und außerdem zu einem drahtlosen Übertragungssystem durch den Umdrehungssensor bereitgestellt wird, der gegenwärtig als Stromgenerator dient, doch wird auf die Lieferung einer elektrischen Leistung per Funk von einer fremden Stromquelle in jenen Vorschlägen ebenso Bezug genommen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Im drahtlosen Sensorsystem, in dem eine elektrische Leistung durch Lieferung der elektrischen Leistung per Funk geliefert wird, wird die drahtlose Lieferung der elektrischen Leistung durch die Nutzung elektromagnetischer Wellen oder von Lichtwellen durchgeführt. Die drahtlose Lieferung der elektrischen Leistung neigt dazu, von Hindernissen, die zwischen dem Sender und dem Empfänger liegen und/oder durch eine relative Bewegung des Empfängers zum Sender und umgekehrt bedingt sind, in einem Ausmaß ungünstig beeinflusst zu werden, dass es zum Versagen führt, die ausreichende Menge elektrischer Leistung zu liefern, und deshalb ist Sorgfalt bei der Wahl des Installationsorts geboten. Aus diesem Grund besteht ein Problem, indem kontinuierliche Lieferung der großen Menge elektrischer Leistung, als eine Vorsichtsmaßnahme gegen den Ausfall der Stromversorgung, zu einer Erhöhung des Stromverbrauchs des Systems als Ganzes führen könnte. Ferner könnte in diesem System, in dem die Stromversorgung durch den gegenwärtig als Stromgenerator dienenden Umdrehungssensor ausgeführt wird, das drahtlose Sensorsystem gelegentlich, infolge von Abnormalität, die im Übertragungssystem bei Feststellung einer Abnormalität auftritt, versagen, richtig zu funktionieren. Die Bereitstellung eines Abnormalität feststellenden Mittels im jeweiligen Sensorsystem und Übertragungssystem wird das drahtlose Sensorsystem als Ganzes in der Konfiguration kompliziert machen.
  • Demzufolge ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein drahtloses Sensorsystem einer vereinfachten Struktur bereitzustellen, in dem die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abnormalität in der Stromversorgung, die im Stromversorgungsteil für die Lieferung einer elektrischen Antriebsenergie zu den Sensoren und zum Sensorsignalsendeteil auftritt, festgestellt werden kann und das außerdem effektiv ist, einen fehlerhaften Betrieb des drahtlosen Sensorsystems zu vermeiden, der von einem fehlerhaften Betrieb der Sensoren und/oder der Sensorsignalsendeteile herrührt.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine stabile Stromversorgung, einhergehend mit einer Senkung des Verbrauchs einer zu übertragenden elektrischen Leistung, zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine mit einem drahtlosen Sensor ausgerüstete Lagerbaugruppe bereitzustellen, die geeignet ist, eine Lagerbaugruppe intelligent zu machen und ein vereinfachtes Kabel- und Leitungssystem zu haben, bei welchem die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abnormalität in der Stromversorgung zu den Sensoren und dem Sensorsignalsendeteil festgestellt werden kann, um das Auftreten eines fehlerhaften Betriebs und den Stromverbrauch zu minimieren und das von einer vereinfachten Struktur zum Minimieren jener fehlerhaften Vorgänge Gebrauch macht.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Funktionalität der mit dem drahtlosen Sensor ausgerüsteten Lagerbaugruppe in einer Radtraglagerbaugruppe zu realisieren.
  • Das drahtlose Sensorsystem der vorliegenden Erfindung weist, unter Bezugnahme auf die 1, eine oder eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten (4A, 4B) einschließlich eines Sensorteils (Abschnitts) (6A, 6B) zum Erfassen eines Erfassungsobjekts auf, ein Sensorsignalsendeteil (Abschnitt) (9A, 9B) zur Übertragung eines Sensorsignals per Funk, das von dem Sensorteil (6A, 6B) ausgegeben wird, und ein Stromversorgungsteil (Abschnitt) (10) zur Lieferung einer elektrischen Antriebs- und/oder Versorgungsleistung (auch in der Bedeutung von „Betriebsleistung") zum Sensorteil (6A, 6B) und dem Sensorsignalsendeteil (9A, 9B); ferner eine Sensorsignalempfangseinheit (13) zum Empfangen des von dem Sensorsignalsendeteil (9A, 9B) übertragenen Sensorsignals, und ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Stromversorgungsüberwachungsteil (Abschnitt) (7) zum Überwachen einer Spannung des Stromversorgungsteils (10) umfasst. (Im Rahmen der Offenbarung werden -teil und -abschnitt synonym verwendet).
  • Nach der vorliegenden Erfindung wird die Spannung elektrischen Leistung, die als die elektrische Antriebsleistung (Betriebs- bzw. Versorgungsleistung) von dem Stromversorgungsteil (10) an den Sensorteil (6A, 6B) und auch zum Sensorsignalsendeteil (9A, 9B) geliefert wird, durch den Stromversorgungsüberwachungsteil (7) überwacht. Demzufolge kann, bei Anzeige einer Abnormalität in der Stromversorgung, jeder fehlerhafte Betrieb des Sensorteils (6A, 6B) und/oder jener des drahtlosen Sensorsystems verhindert werden. Außerdem kann, da die elektrische Antriebsleistung („driving power") des Stromversorgungsteils (10) überwacht wird, das Auftreten einer Abnormalität in der Stromversorgung im Sensorteil (6A, 6B) und im Sensorsignalsendeteil (9A, 9B), das vom Ausfall der Stromversorgung herrührt, sowohl erfasst, als auch die Struktur, im Vergleich zum Fall, in dem separate Abnormalitätserfassungsmittel verwendet werden, vereinfacht werden.
  • In der vorliegenden Erfindung könnte der obenerwähnte Stromversor gungsteil (10) einen Stromempfangsteil (8A, 8B) zum Empfangen einer per Funk von einem Speisestromsendeteil übertragenen Leistung einschließen. Übertragung und Empfang des Sensorsignals und der elektrischen Leistung per Funk könnten durch die Nutzung elektromagnetischer Wellen, magnetischer Kopplung, Licht- und Ultraschallwellen oder jedes andere Medium durchgeführt werden, das dies drahtlos erzielen kann.
  • Bei der drahtlosen Lieferung der elektrischen Leistung ist es erforderlich, eine große elektrische Leistung für die Lieferung der elektrischen Leistung zu übertragen, da die Effizienz, verglichen mit der verdrahteten Lieferung der elektrischen Leistung oder einem eingebauten Stromgenerator, relativ gering ist. Aber wenn die Stromversorgung überwacht ist und die Anwesenheit einer Abnormalität in der Stromversorgung und dem Speisestromsignal der Übertragungsseite angezeigt werden, lässt sich die per Funk für die drahtlose Stromversorgung zu übertragende elektrische Leistung kontrollieren, so dass die stabilisierte Stromversorgung erreicht werden kann, während der Verbrauch der elektrischen Übertragungsleistung reduziert wird.
  • Beispielsweise könnte, wenn der oben erwähnte Stromempfangsteil (8A, 8B) verwendet wird, der Stromversorgungsüberwachungsteil (7) so konzipiert sein, dass das Übertragen einer überwachten Resultatsinformation von dem Sensorsignalsendeteil (9A, 9B) erlaubt wird. In so einem Fall könnte ein überwachungsabhängiger Steuerteil (14) („monitor dependent control section") zum Regeln einer elektrischen Leistung eingesetzt werden, die von dem Speisestromsendeteil, in Abhängigkeit einer überwachten Resultatsinformation vom Stromversorgungsüberwachungsteil (7), zu übertragen ist.
  • In Anbetracht dessen, dass sich die überwachte Resultatsinformation der Spannung der zu liefernden elektrischen Leistung übertragen lässt, ist die Empfangsseite des Sensorsignals geeignet, die überwachte Resultatsinformation zu erkennen, und deshalb lässt sich eine dem Resultat der Überwachung entsprechende Gegenmaßnahme ergreifen. Insbesonders wenn die drahtlose Lieferung der elektrischen Leistung von dem Speisestromsendeteil stattfindet, ist die Bereitstellung des überwachungsabhängigen Steuerteils (14) wirksam, um der für die drahtlose Stromversorgung zu übertragenden elektrischen Leistung zu erlauben, in Abhängigkeit von der überwachten Resultatsinformation betreffend die Spannung der zu liefernden elektrischen Leistung gesteuert zu werden. Demzufolge besteht keine Notwendigkeit, stets die große elektrische Leistung zu übertragen, und daher lässt sich der Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems reduzieren.
  • Der obenerwähnte Speisestromsendeteil (12) könnte in einer Sensorsignalempfangseinheit (5) bereitgestellt werden, die das Sensorsignalempfangsteil (13) einschließt. Wo der überwachungsabhängige Steuerteil (14) verwendet wird, wird dieser überwachungsabhängige Steuerteil (14) ebenso in der Sensorsignalempfangseinheit (5) bereitgestellt. Obwohl der Sensorsignalempfangsteil (13) und das Speisestromsendemittel (12) in Abstandsbeziehung zu einander angeordnet sein können, ist die Bereitstellung der beiden in der Sensorsignalempfangseinheit (5) günstig, um den Aufbau des drahtlosen Sensorsystems zu vereinfachen.
  • Der Stromversorgungsüberwachungsteil (7) könnte eines Typs sein, der geeignet ist, die Spannung zu überwachen, nachdem der vom Stromempfangsteil (12) empfangene Strom zu Gleichstrom umgewandelt worden ist. Wenn die Spannung nach der Umwandlung zu Gleichstrom überwacht wird, lässt sich die Überwachung leicht erreichen, und der Stromversorgungsüberwachungsteil (7) kann eine vereinfachte Struktur haben.
  • Der Sensorsignalsendeteil (9A, 9B) könnte eines Typs sein, der geeignet ist, ein vorbestimmtes Normalanzeigesignal zu senden, wenn die durch den Stromversorgungsüberwachungsteil (7) überwachte Spannung gleich oder höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder diesen überschreitet und die Übertragung des Normalanzeigesignals unterbricht, wenn solche Spannung niedriger als der oder gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist. Außerdem könnten Vorkehrungen getroffen werden, dass ein vorbestimmtes Abnormalitätsanzeigesignal, während der Unterbrechung, übertragen werden kann. Das vorbestimmte Normalanzeigesignal könnte ein Stromspannungssignal sein und, beispielsweise in Form des Sensorsignals, überlagert mit dem Stromspannungssignal, sein. Auf diese Weise kann, wenn die Übertragung des Normalanzeigesignals unterbrochen wird, wenn die Spannung geringer als der Schwellenwert ist oder das vorbestimmte Abnormalitätsanzeige-signal weiter übertragen wird, die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abnormalität auf der Empfangsseite des Sensorsignals leicht erkannt werden. Außerdem kann, verglichen mit der Verwendung eines Sende- und Empfangsmittels zum separaten Senden und Empfangen von, korrekten und Fehlersignalen von dem Sensorsignalsendeteil (9A, 9B), die Struktur vereinfacht werden.
  • In der vorliegenden Erfindung könnte der obenerwähnte Sensorteil (6A, 6B) einen Umdrehungssensor (6Ab) aufweisen, der eine Stromerzeugungsfunktion hat, und der Stromversorgungsteil (10) könnte eine vom Umdrehungssensor (6Ab) generierte elektrische Leistung nutzen. In solch einem Fall können die drahtlos gelieferte elektrische Leistung und die generierte elektrische Leistung gleichzeitig verwendet werden.
  • Selbst wo die vom Umdrehungssensor (6Ab) generierte elektrische Leistung genutzt wird, ist die Bereitstellung des Stromversorgungsüberwachungsteils (7) zum Überwachen der Spannung des Stromversorgungsteils (10), der die elektrische Antriebsleistung zum Sensorteil (6A, SB) und dem Sensorsignalsendeteil (9A, 9B) liefert, wirksam zu erlauben, dass die bei der Lieferung der elektrischen Leistung zum Sensorteil (6A, 6B) und zum Sensorsignalsendeteil (9A, 9B) auftretende Abnormalität, die von einem Stromversorgungsausfall herrührt, erfasst werden kann, und daher lässt sich, im Vergleich zur Verwendung separater Abnormalitätserfassungsmittel, das System in der Struktur vereinfachen.
  • In der vorliegenden Erfindung könnte der Sensorteil (6A, 6B) mindestens einen eines Schwingungssensors, eines Temperatursensors, eines Lastsensors, eines Drehmomentsensors und eines Vorlastsensors zum Feststellen einer Vorbelastung einer Lagerbaugruppe einschließen.
  • Im drahtlosen Sensorsystem der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, könnte der Sensorteil (6A bis 6E) mehrfach bereitgestellt sein.
  • Wo die mehrfachen Sensorteile (6A bis 6E) verwendet werden, könnte jeder der Sensorsignalempfangsteile (13) eines Typs sein, der betreibbar ist, jeweilige Sensorsignale von jenen mehrfachen Sensorteilen, (6A bis 6E) zu empfangen, die von den entsprechenden Sensorsignalsendeteilen (9A, 9B, 9) übertragen werden, und der Speisestromsendeteil (12) könnte in der Sensorsignalempfangseinheit (5, 5A) bereitgestellt werden, die den Sensorsignalempfangsteil (13) einschließt. Bei dieser Konstruktion können der Empfang der Sensorsignale von den mehrfachen Sensorteilen (6A bis 6E) und die drahtlose Übertragung des Speisestroms gemeinsam von der Sensorsignalsendeeinheit (5, 5A) ausgeführt werden, und daher lässt sich das drahtlose Sensorsystem als Ganzes in der Struktur vereinfachen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Auf alle Fälle wird die vorliegende Erfindung, anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen, klarer verständlich werden. Die Ausführungsbeispiele und die Zeichnungen sind aber nur für den Zweck der Veranschaulichung und Erläuterung bereitgestellt und sollen in keiner Weise als den Umfang der vorliegenden Erfindung einschränkend erachtet werden, welcher Umfang durch die angehängten Ansprüche bestimmt wird. In den beigefügten Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen benutzt, um gleiche Teile überall in den Ansichten zu bezeichnen und:
  • 1 ist ein Blockschaltbild, das eine allgemeine Struktur eines drahtlosen Sensorsystems nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist ein Schaltbild des in 1 gezeigten drahtlosen Sensorsystems, das ein spezifisches Beispiel dessen Struktur zeigt;
  • 3 ist ein Schaltbild einer Sensorsignalempfangseinheit, die Teil des drahtlosen Sensorsystems nach einem zweiten bevorzugten Ausführungs-beispiel der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 4 ist eine Längsschnittansicht des Maschinenaufbaus, ausgerüstet mit dem und funktionsfähig durch das drahtlose Sensorsystem miteinander verbunden, nach dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ist eine Längsschnittansicht eines weiteren Maschinenaufbaus, ausgerüstet mit dem und funktionsfähig durch das drahtlose Sensorsystem miteinander verbunden, nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ist eine Längsschnittansicht einer Lagerbaugruppe, ausgerüstet mit einer Komponente des drahtlosen Sensorsystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ist eine Längsschnittansicht einer Radtraglagerbaugruppe, ausgerüstet mit einer Komponente des drahtlosen Sensorsystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 8 ist eine Längsschnittansicht einer unterschiedlichen Radtraglagerbaugruppe, ausgerüstet mit der Komponente des drahtlosen Sensorsystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 9A ist eine Seitenansicht, mit einem ausgeschnittenen Teil eines Drehmomentsensors, der einen Sensorteil definiert, der einen Teil des drahtlosen Sensorsystems bildet;
  • 9B ist eine Querschnittsansicht eines magnetostriktiven Bauelements des in 9A gezeigten Sensorteils;
  • 10 ist ein Schaltbild, das die allgemeine Struktur des drahtlosen Sensorsystems nach einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 11 ist eine Längsschnittansicht der Radtraglagerbaugruppe, an der das in 10 gezeigte drahtlose Sensorsystem angebracht ist;
  • 12 ist eine Längsschnittansicht der unterschiedlichen Radtraglagerbaugruppe, an der das in 10 gezeigte drahtlose Sensorsystem angebracht ist;
  • 13 ist eine Längsschnittansicht, die die unterschiedliche Lagerbaugruppe zeigt, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
  • 14 ist eine Längsschnittansicht, die die weitere Radtraglagerbaugruppe zeigt, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
  • 15 ist eine Längsschnittansicht, die die noch weitere Radtraglagerbaugruppe zeigt, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
  • 16 ist ein Schaltbild einer drahtlosen Sensoreinheit des drahtlosen Sensorsystems nach einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
  • 17 ist eine Längsschnittansicht der Radtraglagerbaugruppe, an der das drahtlose Sensorsystem nach dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein drahtloses Sensorsystem nach einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit spezieller Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Dieses drahtlose Sensorsystem schließt eine Mehrzahl drahtloser Sensoreinheiten 4A und 4B und eine Sensorsignalempfangseinheit für die Lieferung einer elektrischen Leistung per Funk an jede dieser Sensoreinheiten 4A und 4B und ebenso zum Empfangen von Sensorsignalen per Funk von den jeweiligen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B ein. Die Zahl der verwendeten drahtlosen Sensoreinheiten ist nicht spezifisch auf eine bestimmte Zahl begrenzt, und eine oder mehr als zwei drahtlose Sensoreinheiten könnten eingesetzt werden. Es sollte aber beachtet werden, dass die Verwendung der zwei drahtlosen Sensoreinheiten in der 1 gezeigt ist.
  • Jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B schließt einen Sensorteil 6A oder 6B und ein Sende- und Empfangsteil 7A oder 7B ein. Jeder der Sensorteile 6A und 6B definiert Mittel zum Erfassen eines zu erfassenden Objekts oder Erfassungsobjekts, und mindestens einer eines Schwingungssensors, eines Temperatursensors, eines Lastsensors, eines Drehmomentsensors und eines Vorlastsensors zum Erfassen einer Vorbelastung auf eine Lagerbaugruppe ist in jenen mehrfachen Sensorteilen 6A und 6B inbegriffen. Die restlichen Sensorteile 6A und 6B könnten ein Umdrehungssensor sein. Ein den Umdrehungssensor definierender- Sensor könnte ein Sensor des Hall-Typs oder ein magnetischer Sensor des Reluktanztyps sein. Jeder der Sende- und Empfangsteile 7A und 7B schließt einen Stromempfangsteil 8A oder 8B und einen Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B ein.
  • In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Stromversorgungsteile 10 zur Lieferung einer elektrischen Versorgungs- bzw. Antriebsleistung an die Sensorteile 6A und 6B und die Sensorsignalsender 9A und 9B und Stromversorgungsüber-wachungsteile 7 zusätzlich bereitgestellt (von NO2). Die Stromversorgungsteile 10 und die Stromversorgungsüberwachungsteile 7 werden später beschrieben.
  • Wie in der 2 gezeigt, definiert jeder der Stromempfangsteile 8A und 8B Mittel zum Erlangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung durch eine jeweilige Abstimmschaltung 10A oder 10B und einer jeweiligen Erfassungs- und Gleichrichtungsschaltung 11A oder 11B von einer elektromagnetischen Welle einer vorbestimmten Stromversorgungsfrequenz f1. Die erlangte elektrische (Betriebs-)Leistung wird zum Antreiben der Sensorteile 6A und 6B und der Sensorsignalsendeteile 9A und 9B verwendet. Jeder der Stromempfangsteile 8A und 8B schließt die Empfangs-/Abstimmschaltung 10A oder 10B, die aus einer Antenne 22 und einer LC-Schaltung 23 besteht, und die Erfassungs- und Gleichrichtungsschaltung 11A oder 11B, die aus einer Diode 24 und einem Kondensator 25 besteht, ein.
  • Jeder der Sensorsignalsendeteile 9A und 9B definiert Mittel zum Übertragen eines vom entsprechenden Sensorteil 6A oder 6B erfassten Signals in Form eines Elektromagnetwellen-Sensorsignals einer eindeutigen Frequenz f2 oder f3, die sich von der Stromversorgungsfrequenz f1 unterscheidet. Jeder Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B schließt eine Antenne 19, eine LC-Schaltung 20 und ein Halbleiterschaltelement 21 ein.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 schließt einen Speisestromsendeteil 12, der eine elektromagnetische Welle der Stromversorgungsfrequenz f1 überträgt, und einen Sensorsignalempfangsteil 13 ein, der geeignet ist, drahtlose Sensorsignale der jeweiligen Eigenfrequenzen f2 und f3 zu empfangen, die von den mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B übertragen werden. Der Speisestromsendeteil 12 schließt seinerseits einen Hochfrequenzschwingungsteil 26 und einen Sendeteil 27 ein, der eine Antenne 28, eine LC-Schaltung 29 und ein Halbleiterschaltelement 30 einschließt. Der Sensorsignalempfangsteil 13 schließt eine Mehrzahl von (z.B., zwei, im dargestellten Ausführungsbeispiel) Empfangsschaltungen 13a ein, die jeweils mit den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B zugeordnet sind. Jede der Empfangsschaltungen 13a ist eine Empfangsschaltung zum Empfangen einer Einfrequenz, die jeder der Eigenfrequenzen f2 und f3 entspricht, die von den jeweiligen, drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B übertragen werden, und schließt eine Abstimmschaltung 37 und einen Erfassungsteil 38 ein. Jede Abstimmschaltung 37 schließt ihrerseits eine Antenne 39 und eine LC-Schaltung 40 ein.
  • Nach dem drahtlosen Sensorsystem der oben beschriebenen Konstruktion wird jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B per Funk mit der elektrischen (Betriebs-)Leistung versorgt, weder eine Batterie noch ein elektrischer Generator werden als eine Sensorbetriebsstromquelle benötigt, und daher kann das Sensorsystem größenbezogen kompakt und gewichtsbezogen leicht gebaut werden. Da kein Ersatz irgendeiner Batterie erforderlich ist, lässt sich die Wartung leicht durchführen. Überdies lässt sich als Erfassungsobjekt, Schwingung, Temperatur, Last, Drehmoment oder Vorlast auf die Lagerbaugruppe erfassen. Außerdem kann, da Vorkehrung getroffen worden ist, dass drahtloser Empfang der drahtlosen Sensorsignale und drahtlose Lieferung elektrischer Leistung von der gemeinsamen Sensorsignalempfangseinheit 5 zu den mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B vorgenommen werden kann, das drahtlose Sensorsystem als Ganzes eine vereinfachte Struktur haben.
  • 3 veranschaulicht die Struktur der Sensorsignalempfangseinheit 5A nach einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel ist so, dass im ersten, in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Sensorsignalempfangseinheit 5A wie darin veranschaulicht strukturiert ist. Es kommen dieselben drahtlosen Sensoreinheiten wie in den ersten Ausführungsbeispielen zum Einsatz. In diesem Ausführungsbeispiel schließt der Sensorsignalempfangsteil 13A der Sensorsignalempfangseinheit 5A eine Mehrzahl von Abstimmschaltungen 37A und 37B einer Einfrequenz, die jeder der Eigenfrequenzen f2 und f3 entspricht, die von den jeweiligen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B (2) übertragen werden, und einen einzigen Schaltdetektorteil 41 zum Erfassen jeweiliger Ausgangsleistungen von den Abstimmschaltungen 37A und 37B auf einer Timesharing-Basis ein. Der Schaltdetektorteil 41 besteht aus einem Detektor 42 und einem Selektor 43 zum Auswählen einer der Abstimmschaltungen 37A und 37B auf einer Timesharing-Basis und nachfolgendem Anschließen an den Detektor 42. Andere bauliche Merkmale als die Obenerwähnten sind mit jenen identisch, die in der Sensorsignalempfangseinheit 5 im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet sind.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Selektor 43 des Schaltdetektorteils 41 in Position gehalten wird, um die Zeitgeberschaltung 37A mit dem Detektor 42 zu verbinden, das von der drahtlosen Sensoreinheit 4A gespeiste, zum Erfassen der Zahl von Umdrehungen verwendete und dann von der Abstimmschaltung 37A empfangene Signal der Frequenz f2 vom Detektor 42 erfasst. Andererseits wird, wenn der Selektor 43 des Schaltdetektorteils 41 in Position gehalten wird, um die Abstimmschaltung 37B mit dem Detektor 42 zu verbinden, das von der drahtlosen Sensoreinheit 4B gespeiste und dann von der Abstimmschaltung 37B empfangene Signal der Frequenz f3 vom Detektor 42 erfasst.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel können die elektromagnetischen Wellen der Eigenfrequenzen f2 und f3, die von der Mehrzahl von (zwei, im dargestellten Ausführungsbeispiel) der drahtlosen Sensoreinheiten 4A bzw. 4B übertragen wurden, separat, d.h. jeweils eine, selektiv vom einzigen Detektor 42 in der Sensorsignalempfangseinheit 5A erfasst werden, und daher kann die Struktur der Sensorsignalempfangseinheit 5A vereinfacht werden, selbst wenn die Zahl der drahtlosen Sensoreinheiten groß ist.
  • Es ist zu beachten, dass im in der 3 gezeigten Ausführungsbeispiel anstelle der Verwendung der mehrfachen Abstimmschaltungen 37A und 37B eine einzige Abstimmschaltung verwendet werden könnte, die geeignet ist, eine Abstimmfrequenz in Übereinstimmung mit der eindeutigen Frequenz zu ändern, die von jeder der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B (2) übertragen wird. In solch einem Fall muss der Sensorsignalempfangsteil 13A so konfiguriert werden, dass die eindeutige Frequenz der variablen Abstimmschaltung von einem Selektor auf einer Timesharing-Basis ausgewählt und dann vom Detektor 42 erfasst wird.
  • Als Nächstes wird die Anwendbarkeit des drahtlosen Sensorsystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel für den Maschinenaufbau mit spezieller Bezugnahme auf die 4 ausführlich beschrieben. In diesem Beispiel schließt der Maschinenaufbau 53 eine Mehrzahl von Rollen-/Wälzlagerbaugruppen 51 und 52 ein, die mit den jeweiligen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B ausgerüstet sind, die in Verbindung mit einem beliebigen der Ausführungsbeispiele der 1 und 2 gezeigt und beschrieben sind. Der Maschinenaufbau 53 ist in Form von beispielsweise einer Förderstraße, die beispielsweise Rollenförderer oder Bandförderer einschließt, in denen Rotationswellen 59, die jeweils eine Welle für Transportwalzen oder Bandantriebswalzen formen, von den Wälzlagerbaugruppen 51 bzw. 52 getragen werden. Jede der Wälzlagerbaugruppen 51 und 52 ist eines Typs, der eine ringförmige Reihe von Rollelementen 56 einschließt, die zwischen einem inneren Läufer 54 und einem äußeren Läufer 55 liegen und mit einem Dichtelement 58 versehen sind und die Form einer Rillenkugellagerbaugruppe oder dergleichen hat. Die Rollelemente 56 in jeder der Wälzlagerbaugruppen 51 und 52 werden von einem Halter 57 gehalten.
  • Die in der Wälzlagerbaugruppe 51 montierte drahtlose Sensoreinheit 4A wird zur Erfassung der Zahl von Umdrehungen benutzt und schließt den Sensorteil 6A ein, der aus einem am inneren Läufer 54 montierten, magnetischen Codierer 17 und einem magnetischen Sensor 18 wie beispielsweise einen Hall-Sensor oder MR-Sensor besteht, der am äußern Läufer 55, dem magnetischen Codierer 17 gegenüberstehend, montiert ist.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4B, die in der anderen Wälzlagerbaugruppe 52 montiert ist, schließt den Sensorteil 6B ein, der zum Erfassen eines Erfassungsobjekts der Lagerbaugruppe 52, anders als die Zahl von Umdrehungen, beispielsweise, Temperatur oder Schwingung verwendet wird. Der Sensorteil 6B ist auf jeweils dem inneren Läufer 54 und dem äußeren Läufer 55 montiert, welcher als ein stationäres Läuferbauelement dient (der äußere Läufer 55 im veranschaulichten Ausführungsbeispiel). Der Sensorteil 6B könnte ein Sensor zum Erfassen einer Last, eines Drehmoments oder einer Vorlast auf der Lagerbaugruppe anders als dem sein, was oben beschrieben ist.
  • Außerdem könnte, anstatt dass der Sensorteil 6A in der Wälzlagerbaugruppe 51 als ein Umdrehungssensor zum Feststellen der Zahl von Umdrehungen verwendet wird, jeder der Sensorteile 6A und 6B als ein Schwingungssensor, ein Temperatursensor, ein Vorlastsensor, ein Drehmomentsensor oder ein Vorlastsensor für die Erfassung einer Vorlast auf den in 5 gezeigten Lagerbaugruppen 51 und 52 verwendet werden.
  • Beim Maschinenaufbau 53 ist die Sensorsignalempfangseinheit 5 an einer beliebigen geeigneten Stelle angeordnet, die geeignet ist, Sensorsignale von jeder der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B zu empfangen, die in den jeweiligen Lagerbaugruppen 51 und 52 bereitgestellt sind und auch, um die elektrische (Betriebs-)Leistung an jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B zu übertragen. In diesem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die Konstruktion mit jener nach einem beliebigen der in den jeweiligen 1 und 2 gezeigten Ausführungs-beispiele, außer anders angeben, identisch.
  • Bei dieser Konstruktion können – in den mehrfachen Wälzlagerbaugruppen 51 und 52 im Maschinenaufbau 53 – jeweilige durch die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B erfassten Sensorsignale von der gemeinsamen Sensorsignalempfangseinheit 5 empfangen werden, und außerdem lässt sich die elektrische Leistung von der gemeinsamen Sensorsignalempfangseinheit 5 an beide der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B liefern.
  • Im darin gezeigten Ausführungsbeispiel könnte, obwohl auf die Verwendung von zwei drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B Bezug genommen worden ist, jede drahtlose Sensoreinheit in drei oder mehreren Wälzlagerbaugruppen im Maschinenaufbau 53 angeordnet sein, wobei der gemeinsamen Sensorsignalempfangseinheit 5 erlaubt wird, die jeweiligen Sensorsignale zu empfangen und die elektrische Leistung per Funk zu liefern.
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel einer Lagerbaugruppe, ausgerüstet mit dem drahtlosen Sensor einer Art, die einen Vorlastsensor als einen beliebigen der Sensorteile 6A oder 6B verwendet. Diese Lagerbaugruppe 61 ist in Form einer Wälzlagerbaugruppe einschließlich einer ringförmigen Reihe von Rollelementen 66, die zwischen einem inneren Läufer 64 und einem äußeren Läufer 65 liegen, und ist durch ein Vorlastmittel 70 vorbelastet. Die Rollelemente 66 werden von einem Halter 67 gehalten. Diese Lagerbaugruppe 61 ist in Form einer doppelreihigen Kegel-Wälzlagerbaugruppe, wobei der innere Läufer 64 auf einer Welle 69 montiert ist. Das Vorlastmittel 70 drängt den inneren Läufer 64, der zwischen einen Innenläuferabstandshalter 63 und einer Schulter 69a der Welle 69 liegt, mithilfe einer Mutter 62, die auf einen externen Gewindeteil der Welle 69 aufgeschraubt ist, in eine Richtung axial des inneren Läufers 64, um dadurch eine Vorlast auf die Lagerbaugruppe 61 aufzubringen. Der Sensorteil 6A in Form eines Vorlastsensors zum Erfassen der Vorlast auf der Lagerbaugruppe ist auf dem Innenläuferabstandshalter 63 montiert. Dieser Sensorteil 6A ist jener, der in der drahtlosen Sensoreinheit 4A im drahtlosen Sensorsystem, beispielsweise im in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bereitgestellt ist. Der obenerwähnte Vorlastsensor schließt einen Vorlastsensor ein, der beispielsweise ein piezoelektrisches Element oder einen Lastsensor eines magnetostriktiven Typs verwendet und geeignet ist, eine Axiallast zu erkennen, die auf den Innenläuferabstandshalter 63 wirkt.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl der innere Läufer 64 in diesem Ausführungsbeispiel als ein rotierendes Bauelement dient, wobei die drahtlose Sensoreinheit 4A am rotierbaren Abstandshalter 63 montiert ist, der innere Läufer 64 als ein stationäres Bauelement dienen könnte. Außerdem könnten die drahtlose Sensoreinheit 4A und ihr Sensorteil 6A auf einen Abstandshalter (nicht gezeigt) an der Seite des äußeren Läufers 65 montiert werden. Doch könnte der Sensorteil 6A an einen Abstandshalter montiert werden, der zwischen den inneren Läufern positioniert ist.
  • Eine weitere Anwendbarkeit des drahtlosen Sensorsystems nach diesem Ausführungsbeispiel an einem Kraftfahrzeug wird jetzt unter spezieller Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Die Radtraglagerbaugruppe 33 schließt Doppelreihen von Rollelementen 3, die zwischen einem äußeren Bauelement 1 liegen und als ein stationäres Bauelement dienen und ein inneres Bauelement 2, das als ein drehbares Bauelement dient, ein. Das äußere Bauelement 1 wird von einer Aufhängung getragen, die nach unten aus einer Fahrzeugkarosserie 34, durch ein Gelenk (nicht gezeigt), hervorsteht. Das innere Bauelement 2 besteht aus einer Nabenachse 2A und einem inneren Läufersegment 2B, das koaxial auf einem Ende der Nabenachse 2A montiert ist, wobei jeweilige Laufbahnen in der Nabenachse 2A und dem inneren Läufersegment 2B definiert sind. Das äußere Bauelement 1 ist einteiliger Konstruktion und weist Laufbahnen auf, die darin in Ausrichtung der Laufbahnen im inneren Bauelement 2 definiert sind. Die Nabenachse 2A ist mit einem Wellenteil gekoppelt, das in einem äußeren Läufer 15a eines Gleichlaufgelenks 15 bereitgestellt ist, wobei das innere Bauelement 2 und der äußere Läufer 15a des Gleichlaufgelenks folglich zusammengekoppelt sind. Es ist zu beachten, dass die Radtraglagerbaugruppe 33 eines Typs dritter Generation ist.
  • Die mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B sind am äußeren Bauelement 1 dieser Radtraglagerbaugruppe 33 montiert. Zum Beispiel ist die drahtlose Sensoreinheit 4A einschließlich des Sensorteils 6A, der betreibbar ist, die Zahl von Umdrehungen eines Fahrzeugrads 31 zu erfassen, in einem Ende eines ringförmigen Lagerraums angeordnet, der zwischen dem äußeren Bauelement 1 und dem inneren Bauelement 2 begrenzt ist. Die andere, auf dem äußeren Bauelement 1 montierte, drahtlose Sensoreinheit 4B schließt den Sensorteil 6B ein, der zu einem Schwingungssensor oder einem Temperatursensor gemacht wird. Der Sensorteil 6B könnte, anders als das was oben beschrieben ist, ein Lastsensor, ein Drehmomentsensor oder ein Vorlastsensor sein. Die Sensorsignalempfangseinheit 5 für die Lieferung einer elektrischen Leistung per Funk an jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B und auch zum Empfangen jeweiliger Sensorsignale von den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B wird beispielsweise in einem Radkasten 34a der Fahrzeugkarosserie 34 untergebracht. Die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B sind einer Struktur, die mit jenen identisch ist, die mit Bezugnahme auf eine beliebige der 1 und 2 gezeigt und beschrieben sind. Die Sensorsignalempfangseinheit 5 könnte entweder jene sein, die in Bezugnahme auf die 2 gezeigt und beschrieben ist oder jene sein, die mit Bezugnahme auf die 3 gezeigt und beschrieben ist. Der Sensorteil 6A der drahtlosen Sensoreinheit 4A, der zur Erfassung der Zahl von Umdrehungen verwendet wird, schließt einen magnetischen Codierer 17, der am inneren Bauelement 2 montiert ist und einen magnetischen Sensor 18 ein, der am äußeren Bauelement 1 dem magnetischen Codierer 17 gegenüberstehend montiert ist. Der magnetische Codierer 17 ist an einem Schleuderer (Slinger) befestigt, der Teil einer Dichtungsstruktur bildet, die am inneren Bauelement 2 montiert ist 2. Der magnetische Codierer 17 schließt einen mehrpoligen Magnet ein, der eine Mehrzahl magnetischer Pole N und S aufweist, die in einer Richtung umfangbezogen davon alternieren. Andererseits ist dieser magnetische Sensor 18 in Form eines magnetischen Sensors wie beispielsweise eines Hall-Sensors oder eines MR-Sensors und ist betreibbar („operable"), eine Änderung in magnetischer Polarität des magnetischen Codierers 17 zu erkennen, die von der Umdrehung des Fahrzeugrads 31 herrührt und dann, als das Sensorsignal, ein inkrementales Impulssignal auszugeben, das auf eine solche Änderung in magnetischer Polarität hindeutet.
  • Der Sensorteil 6B der anderen drahtlosen Sensoreinheit 4B schließt einen Temperatursensor, zum Beispiel in Form eines Thermoelements oder eines Schwingungssensors eines Typs ein, der ein piezoelektrisches Element oder dergleichen verwendet.
  • Nachstehend wird die Funktion beschrieben. Von dem Speisestromsendeteil 12 (1) der an der Fahrzeugkarosserie montierten Sensorsignalempfangs-einheit 5 übertragene elekromagnetische Stromversorgungswellen werden vom Stromempfangsteil 8A und 8B (1) der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B erkannt und gleichgerichtet, um dadurch den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B elektrische Antriebs-(Betriebs) leistung bereitzustellen.
  • In den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B, die an der Radtraglagerbaugruppe 33 montiert sind, wird die Zahl der Umdrehungen des Fahrzeugrads vom Sensorteil 6A erfasst, und andererseits werden die Temperatur oder die Schwingung der Radtraglagerbaugruppe oder die Last, das Drehmoment oder die Vorlast, die auf die Radtraglagerbaugruppe wirken, vom Sensorteil 6B erfasst. Die so erfassten Sensorsignale werden per Funk an die Sensorsignalempfangseinheit 5 übertragen. Im Besonderen werden die so erfassten Sensorsignale von der Sensorsignalsendeeinheit 9A (1) per Funk in Form einer aus elektromagnetischen Wellen der Frequenz 2 bestehenden Trägerwelle übertragen. Die elektromagnetischen Wellen werden dann von einer der Empfangsschaltungen im Sensorsignalempfangsteil 13 (1) der Sensorsignalempfangseinheit 5 empfangen und erfasst, die eine damit übereinstimmende Frequenz hat und die anschließend ein Erfassungssignal, das auf die Zahl der Umdrehungen des Fahrzeugrads hindeutet, ein Signal, das auf die Temperatur, Schwingung oder Last hindeutet oder ein Signal, das auf die Last, das Drehmoment oder die Vorlast hindeutet, ausgibt. Die Zahl der Umdrehungen des Fahrzeugrads wird zur Steuerung eines ABS-Systems verwendet und das auf die Temperatur, Schwingung oder Vorlast hindeutende Signal wird für die Erkennung der Anwesenheit oder Abwesenheit irgendeiner Abnormalität in Radtraglagerbaugruppe 33 und/oder für die Beibehaltung des Status verwendet. Andererseits wird das auf die Last oder das Drehmoment hindeutende Erfassungssignal für die Steuerung der Fahrlage des Kraftfahrzeugs verwendet.
  • Da, wie vorstehend beschrieben, in diesem drahtlosen Sensorsystem die elektrische Leistung per Funk in Form der elektromagnetischen Welle von der an der Fahrzeugkarosserie 34 montierten Sensorsignalempfangseinheit 5 an jede der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B geliefert wird und außerdem die in Form der magnetischen Wellen von den drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B übertragenen Sensorsignale von der Sensorsignalempfangseinheit 5 empfangen werden, gibt es kein mit der Entladung der Batterie verbundenes Problem, das im konventionellen Beispiel vorzufinden ist, wo die Batterie als eine Stromquelle verwendet wird. Außerdem lässt sich jedes der erfassten Sensorsignale sicher in Form eines drahtlosen Signals übertragen, und jedes der Sensorteile 6A und 6B der jeweiligen drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B kann kompakt und billig hergestellt werden. Da kein Ersetzen der Batterie erforderlich ist, lässt sich die Wartung leicht bewältigen.
  • Außerdem können, im Gegensatz zu einem Eigen-Generator-typ, die Funktion der Sensorteile 6A und 6B und die Übertragung der Sensorsignale selbst während Rotation des Fahrzeugrads bei einer extrem niedrigen Geschwindigkeit, die in etwa einem Halt entspricht; ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B in der mit dem Dichtelement abgedichteten Lagerbaugruppe angeordnet werden können. Ferner dürfen nur die Sensorteile 6A und 6B in die Innenseite der Lagerbaugruppe eingesetzt werden.
  • Die 8 veranschaulicht ein weiteres Beispiel der Radtraglagerbaugruppe 33. In diesem Beispiel wird die im Sensorteil 6A bereitgestellte drahtlose Sensoreinheit 4A als ein Drehmomentsensor verwendet. Der als der Drehmomentsensor dienende Sensorteil 6A schließt ein "zu erfassendes" Bauelement 71, das extern am inneren Bauelement 2 montiert und aus einem magnetostriktiven Material hergestellt ist, und ein Drehmomenterfassungselement 72 ein, das am äußeren Bauelement 2 in Übereinstimmung mit dem zu erfassenden Bauelement 71 montiert ist. Das Drehmomenterfassungsbauelement 72 ist betreibbar, eine Änderung in magnetischer Charakteristik des „zu erfassenden" Bauelements 71 zu erkennen, um dadurch das auf eine am inneren Bauelement 2 montierte Antriebswelle wirkende Drehmoment zu erfassen. Als das magnetostriktive Material für das "zu erfassende" Bauelement 71 wird passend eine Legierung aus Eisen und Aluminium oder dergleichen verwendet. Das Drehmomenterfassungsbauelement 72 ist realisiert in Form einer am äußeren Bauelement 1 angebrachten Spule, um das "zu erfassende" Bauelement 71 zu umgeben. Das „zu erfassende" Bauelement 71 schließt beispielsweise, wie in der 9 gezeigt, einen zylindrischen Körper 73, der aus einem magnetostriktiven Material hergestellt ist und umfangebezogen nebeneinander gesetzt zwei Reihen Schrägrillen 74 ein, die mit jeweiligen vorbestimmten Winkeln θ1 und θ2 relativ zur axialen Richtung geneigt sind. Die jeweiligen Neigungswinkel θ1 und θ2 der Schrägrillen 74 der zwei Reihen liegen gewissermaßen einander gegenüber. Die Bereitstellung der Schrägrillen 74 bewirkt, die Empfindlichkeit zu erhöhen und das Design, in dem die jeweiligen Neigungswinkel θ1 und θ2 gewissermaßen einander gegenüberliegend gewählt sind, bewirkt nicht nur das Bereitstellen einer Anzeige der Größenordnung des auf die Welle wirkenden Drehmoments, sondern auch ein Anzeige von dessen Richtung. In solch einem Fall wird eine Ausgangsleistung von der Spule des Drehmoment erfassenden Bauelements 72 von einer Erfassungsschaltung (nicht gezeigt) verarbeitet und wird dann per Funk von dem Sensorsignalsendeteil 9A (1) der drahtlosen Sensoreinheit 4A übertragen.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl die drahtlose Sensoreinheit 4A, die im in der 8 gezeigten Beispiel verwendet ist, jene ist, die im drahtlosen Sensorsystem in beispielsweise jedem beliebigen der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele verwendet ist, wobei die andere drahtlose Sensoreinheit 4B (in 8 nicht gezeigt) in dieser Radtraglagerbaugruppe 33 angeordnet sein könnte, wobei der Sensorteil 6B davon als ein Sensor zum Erfassen des Erfassungsobjekts wie beispielsweise der Schwingung, Temperatur, Last oder Vorlast benutzt wird.
  • Die 10 veranschaulicht ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das drahtlose Sensorsystem nach diesem Ausführungsbeispiel macht von der nur einen drahtlosen Sensoreinheit 4 Gebrauch und diese nur eine drahtlose Sensoreinheit 4 ist mit einer Mehrzahl von Sensorteilen 6C bis 6E versehen. Die drahtlose Sensoreinheit 4 schließt, zusätzlich zu den mehrfachen Sensorteilen 6C bis 6E, einen Sensorsignalsendeteil 9 und einen Stromempfangsteil 8 ein. Der Sensorsignalsendeteil 9 wird benutzt, jeweilige Sensorsignale der mehrfachen Sensorteile 6C bis 6E zu übertragen. Die jeweiligen Ausgangsleistungen von jenen mehrfachen Sensorteilen 6C bis 6E werden von einem Signalkoordinierungsteil 60 verarbeitet, damit sie geeignet sind, von dem Sensorsignalsendeteil 9 übertragen werden zu können.
  • Dieser Signalkoordinierungsteil 60 könnte eines beliebigen geeigneten Schaltungsdesigns sein, vorausgesetzt, dass die jeweiligen Sensorsignale von den Sensorteilen 6C bis 6E so verarbeitet werden können, dass sie selektiv von der Empfangsseite empfangen werden können und beispielsweise so konzipiert sein können, dass die jeweiligen Sensorsignale von den Sensorteilen 6C bis 6E dem Sensorsignalsendeteil 9 auf einer Timesharing-Basis geliefert werden können. Als andere Möglichkeit könnte der Signalkoordinierungsteil 60 eines Typs sein, der geeignet ist, die jeweiligen Sensorsignale von den Sensorteilen 6C bis 6E zu überlagern. Der Signalkoordinierungsteil 60 könnte entweder in den Sensorsignalsendeteil 9 als ein Teil davon beinhaltet oder separat vom Sensorsignalsendeteil 9 sein. Der Stromempfangsteil 8 ist betreibbar, eine dadurch empfangene elektrische Leistung an die Sensorteile 6C bis 6E, den Sensorsignalsendeteil 9 und den Signalkoordinierungsteil 60 zu liefern. Der Sensorsignalsendeteil 9, der Stromempfangsteil 8 und der Signalkoordi nierungsteil 60 bilden insgesamt einen Sensorsignalsendeteil 7.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 schließt einen Sensorsignalempfangsteil 13 zum Empfangen des Sensorsignals, das per Funk von dem Sensorsignalsendeteil 9 der drahtlosen Sensoreinheit 4 übertragen wird, und einen Speisestromsendeteil 12 zum Übertragen einer elektrischen Leistung per Funk an den Stromempfangsteil 8 der drahtlosen Sensoreinheit 4 ein. Der Sensorsignalempfangsteil 13 ist eines Typs, der geeignet ist, die jeweiligen Sensorsignale selektiv zu empfangen, die von den Sensorteilen 6C bis 6E ausgegeben und durch den Sensorsignalsendeteil 9 der drahtlosen Sensoreinheit 4, in Abhängigkeit von einem Verarbeitungsplan des Signalkoordinierungsteils 60, übertragen werden. Die Übertragung der Signale zwischen dem Sensorsignalsendeteil 9 und dem Sensorsignalempfangsteil 13 und die Übertragung der elektrischen Leistung zwischen dem Speisestromsendeteil 12 und dem Stromempfangsteil 8 werden per Funk mithilfe beispielsweise elektromagnetischer Wellen ausgeführt.
  • Die Sensorteile 6C bis 6E können entweder zum Erfassen derselben Erfassungsobjekte (zum Beispiel, den Temperaturen) oder zum Erfassen verschiedener Erfassungsobjekte, zum Beispiel der Zahl von Umdrehungen, der Temperatur und der Schwingung, verwendet werden.
  • Außerdem ist zu beachten, dass eine der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B, die im ersten Ausführungsbeispiel, wie in der 1 gezeigt, verwendet sind, eines Designs sein können, das die mehrfachen Sensorteile 6C bis 6E, wie in der 10 gezeigt, einschließt. In so einem Fall wird die Verwendung des Signalkoordinierungsteils 60 bevorzugt.
  • Die 11 veranschaulicht eine Anwendbarkeit des drahtlosen Sensorsystems nach dem dritten Ausführungsbeispiel, das in der 10 gezeigt und mit Bezugnahme darauf beschrieben ist, für die Radtraglagerbaugruppe 33, in der die drahtlose Sensoreinheit 4 am äußeren Bauelement 1 montiert ist. In diesem Beispiel werden die mehrfachen Sensorteile 6C bis 6E jeweils verwendet, die Zahl der Umdrehungen, die Temperatur und die Schwingung zu erfassen. Als die Sensorteile 6D und 6E könnte ein Vorlastsensor, ein Lastsensor und ein Drehmomentsensor anstelle der Obigen bereitgestellt werden.
  • Der als ein Umdrehungssensor dienende Sensorteil 6C schließt einen magnetischen Codierer 17, der einen mehrpoligen, extern am inneren Bauelement 2 montierten Magnet enthält und einen magnetischen Sensor 18 in Form von beispielsweise einem Hall-Sensor oder einem MR-Sensor ein, der intern am äußeren Bauelement 1, dem magnetischen Codierer 17 gegenüberstehend, montiert ist. Die Sende- und Empfangseinheit 7 ist extern am äußeren Bauelement 1 montiert. Diese Sende- und Empfangseinheit 7 weist in einem Kasten untergebrachte Schaltungselemente auf und ist elektrisch mittels Verdrahtung (nicht gezeigt) mit den Sensorteilen 6C bis 6E verbunden.
  • Die darin gezeigte Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines vierten Generationstyps, in der das innere Bauelement 2 aus einer Nabenachse 2A und einem äußeren Läufer 15a des Gleichlaufgelenks 15 besteht und entsprechende Laufbahnen am inneren Bauelement 2 für die Doppelreihen von Rollelementen in der Nabenachse 2A bzw. dem äußeren Läufer 15a des Gleichlaufgelenks 15 definiert sind. Andere bauliche Merkmale der Radtraglagerbaugruppe 33 als die oben beschriebenen sind mit jenen der Radtraglagerbaugruppe 33 des dritten Generationstyps identisch, der in der 7 gezeigt und mit Bezugnahme darauf beschrieben ist. Es ist aber zu beachten, dass die in der 11 gezeigte Radtraglagerbaugruppe 33, wie beispielweise in der 7 gezeigt, zu einem Typ der dritten Generation gemacht werden könnte.
  • Bei dieser Konstruktion ist die Montage der einzigen drahtlosen Sensoreinheit 4 an die Radtraglagerbaugruppe 33 ausreichend, um die Erfassung der Zahl von Umdrehungen des Fahrzeugrads, der Temperatur und der Schwingung zu erreichen. Außerdem kann der drahtlosen Sensoreinheit 4 eine elektrische Leistung per Funk geliefert und daher das Verdrahtungssystem vereinfacht werden.
  • 12 veranschaulicht eine weitere Anwendbarkeit des drahtlosen Sensorsystems nach dem in der 10 gezeigten Ausführungsbeispiel an der Radtraglagerbaugruppe 33. In diesem Beispiel sind die mehrfachen Sensorteile 6C und 6D der drahtlosen Sensoreinheit 4 als Sensoren, die dieselben Erfassungsobjekte erfassen können, verwendet, daher in Form von Lastsensoren. Die die Lastsensoren formenden Sensorteile 6C und 6D sind in der Nachbarschaft jeweiliger Bolzeneinsetzbohrungen 81 bereitgestellt, die in einem Flansch 1a definiert sind, der mit dem äußeren Bauelement 1 integriert ist. Die Bolzeneinsetzbohrungen 81 sind jene, durch welche die zugehörigen Bolzen 83 eingesetzt werden, die zur Sicherung des äußeren Bauelements 1 an das Gelenk 82 erforderlich sind. Die mehrfachen Sensorteile 6C und 6D sind in den entsprechenden Bolzeneinsetzbohrungen 81 an jeweiliger Stelle mit Abstand nach oben und unten oder links und rechts in Bezug auf beispielsweise die Längsachse der Lagerbaugruppe angeordnet. Die Sensorteile 6C und 6D, die jeweils den Lastsensor bilden, sind eines Typs, der ein magnetostriktives Element oder ein piezoelektrisches Element als ein Lasterfassungselement verwendet, das eine elektrische Charakteristik aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Last ändert.
  • Die Sensorteile 6C und 6D sind mittels Verdrahtung (nicht gezeigt) mit der Sende- und Empfangseinheit 7 verbunden, die extern auf dem äußeren Bauelement montiert ist. Die Sende- und Empfangseinheit 7 weist Schaltungselemente auf, die in einem Kasten untergebracht sind, wie es beim vorstehend Beschriebenen der Fall ist.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl in der 12 auf die Verwendung der zwei Sensorteile 6C und 6D Bezug genommen worden ist, eine Zahl von Sensorteilen verwendet werden könnte, die der Zahl der Bolzeneinsetzbohrungen 81 entspricht. Außerdem ist die Sensorsignalempfangseinheit 5, obwohl in der 12 nicht gezeigt, in einem Radkasten auf eine Weise angeordnet, die jener ähnlich ist, die in Verbindung mit dem Beispiel der 7 beschrieben ist.
  • Bei dieser Konstruktion können die Sensorsignale oder erfasste Lastsignale, die auf die entsprechenden, von den Sensorteilen 6C und 6D erfassten Lasten hindeuten, von dem Sensorsignalsendeteil 9 (1) der drahtlosen Sensoreinheit 4 übertragen und anschließend vom Sensorsignalempfangsteil 13 (1) der Sensorsignalempfangseinheit 5 (7) empfangen werden. Mit Bezugnahme auf die Werte der Lasten an den zugehörigen Bolzeneinsetzbohrungen, die so, empfangen worden sind, lässt sich die Größenordnung der auf das äußere Bauelement 1 der Radtraglagerbaugruppe 33 wirkenden Last erfassen, und da die mehrfachen Sensorteile 6C und 6D in einem Abstand voneinander angeordnet worden sind, lässt sich die Neigung der Richtung, in die die Last wirkt, ebenso erfassen. Demzufolge kann der Status der Last auf ein Fahrzeugrad während der Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang einer geneigten Fahrbahnfläche oder während Kurvenfahren des Kraftfahrzeugs erfasst werden, und daher können die jeweiligen Signale von den mehrfachen Sensoren als Information verwendet werden, die erforderlich ist um beispielsweise die Lage des Kraftfahrzeugs zu kontrollieren. Ferner können die elektrische Betriebskraft, die zum Antreiben der Sensorteile 6C und 6D erforderlich ist, welche die Lastsensoren bilden, und der Sensorsignalsendeteil 9 (1) per Funk auf eine Weise versorgt werden, die jener in einem beliebigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ähnlich ist und dadurch die Notwendigkeit des Verdrahtungssystems eliminieren.
  • Es ist zu beachten, dass, obwohl in einem beliebigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele auf die Verwendung der einzigen Sensorsignalempfangseinheit 5 Bezug genommen worden ist, eine Mehrzahl von Sensorsignalempfangseinheiten 5 verwendet werden könnte. Wo die mehrfachen Sensorsignalempfangseinheiten verwendet sind, könnte jede jener Sensorsignalempfangseinheiten 5 so konzipiert sein, dass sie die Sensorsignale von den Sensorsignalsendeteilen derselben drahtlosen Sensoreinheit empfängt oder die Sensorsignale von den Sensorsignalsendeteilen der verschiedenen drahtlosen Sensoreinheiten empfängt. Außerdem könnten der Sensorsignalempfangsteil und der Speisestromsendeteil nicht notwendigerweise in derselben Signalempfangseinheit 5 bereitgestellt sein, sondern könnten mit Abstand voneinander angeordnet sein. Doch könnte der Empfang der Sensorsignale mittels separater Sensorsignalempfänger ausgeführt werden, und die elektrische Leistung könnte per Funk an die mehrfachen drahtlosen Sensoreinheiten von demselben Speisestromsendeteil 12 geliefert werden.
  • Außerdem ist, obwohl in einem beliebigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele die drahtlose Übertragung und der Empfang als Durchführung mithilfe elektromagnetischer Wellen beschrieben worden sind, die vorliegende Erfindung zufriedenstellend, vorausgesetzt, dass sowohl die Sensorsignale als auch die elektrische Betriebsleistung per Funk übertragen oder empfangen werden können und, demzufolge, Übertragung und Empfang durch die Verwendung elektromagnetischer Kopplung, optischer Strahlen und/oder Ultraschallwellen ausgeführt werden können.
  • Der Stromversorgungsteil jeder der in 1 gezeigten drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B schließt einen Stromempfangsteil 8A oder 8B zum Empfangen einer entsprechenden, per Funk übertragenen, elektrischen (Betriebs) Leistung und eine Stromversorgungsschaltung 11 zur Lieferung der so empfangenen elektrischen Leistung an den Sensorteil 6A oder 6B und den zugehörigen Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B ein. Wo jeder Stromempfangsteil 8A und 8B eines Typs ist in dem die Lieferung der elektrischen Leistung per Funk durch die Verwendung einer elektromagnetischen Welle durchgeführt wird, besteht er aus einer Abstimmschaltung oder dergleichen. In solch einem Fall besteht die Stromversorgungsschaltung 11 aus einer Erfassungs- und Gleichrichtungsschaltung oder dergleichen. Die Stromversorgungsschaltung 11 könnte eines Typs sein, der mit einer sekundären Batterie oder einem Kondensator zum Akkumulieren der empfangenen elektrischen Leistung und einer Ladeschaltung dafür versehen ist.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 schließt einen Sensorsignalempfangsteil 13 zum selektiven Empfangen der per Funk von den jeweiligen Sensorsignalsendeteilen 9A und 9B der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B übertragenen Sensorsignale und einen Speisestromsendeteil 12 zum Übertragen einer elektrischen Leistung per Funk an die jeweiligen Stromempfangsteile 8A und 8B der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B ein.
  • Übertragung und Empfang zwischen den Sensorsignalsendeteilen 9A und 9B und dem Sensorsignalempfangsteil 13 und Übertragung und Empfang zwischen dem Speisestromsendeteil 12 und den Stromempfangsteilen 8A und 8B könnte durch die Verwendung von elektromagnetischen Wellen, Lichtwellen, Infrarotstrahlen, Ultraschallwellen oder magnetischer Kopplung durchgeführt werden.
  • Jedes der per Funk übertragenen Sensorsignale hat eine vom Speisestrom unterschiedliche Frequenz und außerdem haben die mehrfachen Sensorsignale ihre eigenen Frequenzen, die sich voneinander unterscheiden. In diesem Beispiel ist die Frequenz des Speisestroms durch f1 bezeichnet und die jeweiligen Frequenzen der Sensorsignale sind durch f2 und f3 bezeichnet.
  • Jedes der Stromversorgungsüberwachungsteile 7 ist betreibbar, die Stromversorgung durch Messen des Werts der Spannung der elektrischen Leistung zu überwachen, die an den entsprechenden Sensorteil 6A oder 6B und den entsprechenden Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B geliefert werden soll. Die Messung dieser Stromspannung wird der Spannung unterliegend durchgeführt nach dem die empfangene elektrische Leistung in eine Gleichstromleistung umgewandelt wurde. Der jeweilige Stromversorgungsüberwachungsteil 7 überträgt ein dem Sensorsignal überlagertes vorbestimmtes Normalanzeigesignal an den zugehörigen Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B, wenn die Spannung der zu liefernden elektrischen Leistung gleich oder höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist und unterbricht die Übertragung des Normalanzeigesignals, wenn derartige Spannung niedriger als der Schwellenwert ist. Falls die Übertragung des Normalanzeigesignals unterbrochen wird, kann die Anwesenheit einer Abnormalität in der zu liefernden elektrischen Leistung auf der Empfangsseite bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass Überlagerung und Unterbrechung des obenerwähnten Normalanzeigesignals in Abhängigkeit davon umgeschaltet werden könnten, ob die Spannung den Schwellenwert überschreitet oder gleich oder niedriger als der Schwellenwert ist. In beiden Fällen ist der obenerwähnte Schwellenwert auf einen Wert eingestellt, der höher als die niedrigste Spannung ist, bei welcher der jeweilige Sensorteil 6A oder 6B und der entsprechende Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B richtig funktionieren können.
  • Jeder der Stromversorgungsüberwachungsteile 7 ist so konzipiert, dass er den Wert einer Versorgungsspannung an den jeweiligen Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B überträgt, und der Sensorsignalempfangsteil 13 könnte so konzipiert sein, dass er prüft, ob die gelieferte elektrische Leistung normal oder abnormal ist. Wird ein Normalanzeigesignal übertragen, wenn die Versorgungsspannung normal ist, aber die Übertragung des Normalanzeigesignals unterbrochen wird, wenn die Versorgungsspannung abnormal ist, ist es möglich, den Mangel der gelieferten elektrischen Leistung und die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abnormalität in jedem der Sensorsignalsendeteile 9A und 9B zu überwachen.
  • Die niedrigste Spannung, bei der jede der Stromversorgungsüberwachungsteile 7 normal funktioniert, ist vorzugsweise niedriger als die niedrigste Spannung, die für das normale Funktionieren der Sensorteile 6A und 6B und die Sensorsignalsendeteile 9A und 9B erforderlich ist. Wo die Stromversorgungseinheiten 10 mit jeweiligen Kondensatoren oder sekundären Batterien versehen sind, könnte die daraus verfügbare elektrische Leistung zum Betreiben der Stromversorgungsüberwachungsteile 7 verwendet werden.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 ist vorzugsweise mit einem überwachungsabhängigen Stromkontrollteil 14 versehen, um die von dem Speisestromsendeteil 12 zu übertragende elektrische Leistung zu erhöhen, wenn die Versorgungsspannung einen Wert erreicht, der niedriger als ein Schwellenwert (oder nicht höher als ein Schwellenwert) ist und sie wieder auf einen normalen Wert rückzuführen, wenn die Versorgungsspannung einen Schwellenwert überschreitet (oder nicht niedriger als dieser ist). Der Schwellenwert, bei dem die zu übertragende elektrische Leistung wieder auf den normalen Wert rückgeführt wird, könnte auf einen niedrigeren Wert als den Schwellenwert eingestellt werden, bei der die zu übertragende elektrische Leistung erhöht wird. Auf diese Weise lässt sich häufiges Schalten der elektrischen Leistung vermeiden.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 oder dergleichen könnte mit einem Verarbeitungsmittel 15 für abnormale Zeit versehen werden, das betriebsbereit ist, wenn sich die zu liefernde elektrische Leistung nicht wiederherstellt selbst wenn die zu übertragende elektrische Leistung, infolge der Senkung der Versorgungsspannung auf einen Wert, der gleich oder niedriger als der Schwellenwert ist, erhöht wird, um eine vorbestimmte Verarbeitung für Abnormalität auszuführen, bis sie wiederhergestellt ist.
  • Außerdem könnte ein Abnormalitätsanzeigemittel 16 bereitgestellt werden, das betreibbar ist zu bestimmen, dass eine oder beide der drahtlosen Sensoreinheiten 4A und 4B versagen, richtig zu funktionieren, wenn sich die zu liefernde elektrische Leistung selbst nach einer vorbestimmten Zeitdauer, anschließend an die Erhöhung der zu übertragenden elektrischen Leistung, nicht wiederherstellt.
  • Nach dem drahtlosen Sensorsystem der oben beschriebenen Konstruktion, da die Speisespannung jedes der Stromversorgungsteile 10 zum Übertragen einer elektrischen Leistung an die entsprechenden Sensorteile 6A oder 6B und die Sensorsignalsendeteile 9A oder 9B vom zugehörigen Stromversorgungsüberwachungsteil 7 überwacht wird, ist eine Anzeige eines Ausfalls der elektrischen Stromversorgung effektiv, eine fehlerhafte Funktion des Sensorteils 6A oder 6B und eine fehlerhafte Funktion des drahtlosen Sensorsystems als Ganzes zu vermeiden. Außerdem, da die elektrische (Betriebs-)Leistung des jeweiligen Stromversorgungsteils 10 überwacht wird, kann ein Problem, das in der Stromquelle im zugehörigen Sensorteil 6A oder 6B und jener im zugehörigen Sensorsignalsendeteil 9A oder 9B auftritt, wobei beide vom Versagen herrühren die elektrische Leistung zu liefern, festgestellt werden, und daher kann eine vereinfachte Struktur, im Vergleich zu der getrennten und zusätzlichen Verwendung eines Abnormalitätserfassungsmittels, zugeschnitten bzw. passend gemacht werden. Doch, falls vom Resultat der Überwachung abhängig, eine Steuerung vorgenommen wird, die zu übertragende elektrische Leistung bei Stromversorgungsausfall zu erhöhen, besteht keine Notwendigkeit eine hohe elektrische Leistung jederzeit zu übertragen, und daher lässt sich der Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems reduzieren.
  • 13 veranschaulicht eine andere Anwendbarkeit des drahtlosen Sensorsystems nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Radtraglagerbaugruppe. Die darin gezeigte Radtraglagerbaugruppe 33 schließt ein äußeres Bauelement 1 mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement 2 mit Laufbahnen, die als den obenerwähnten Laufbahnen gegenüberstehend definiert sind, und zwei Reihen von Rollelementen 3 ein, die zwischen den sich gegenseitig gegenüberstehenden Laufbahnen angeordnet sind, und wird dazu verwendet, ein Fahrzeugrad relativ zu einer Fahrzeugkarosserie drehend zu tragen. Die darin gezeigte Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines vierten Generationstyps, in der das innere Bauelement 2 aus einer Nabenachse 2A und einem äußeren Läufer 15a des Gleichlaufgelenks 15 besteht, wobei die Laufbahnen im inneren Bauelement 2 jeweils in der Nabenachse 2A und dem äußeren Läufer 15a des Gleichlaufgelenks 15 definiert sind.
  • Die einzige drahtlose Sensoreinheit 4A ist am äußeren Bauelement 1 der Radtraglagerbaugruppe 33 montiert. Auf die andere, in der 1 gezeigte drahtlose Sensoreinheit 4B könnte verzichtet werden, oder sie könnte separat von der Radtraglagerbaugruppe 33 und im Fahrzeugrad, beispielsweise zur Erfassung des Reifendrucks, angeordnet werden.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4A schließt einen Umdrehungssensor 6Aa als einen Sensor ein, der einen Teil des Sensorteils 6A bildet. Dieser Umdrehungssensor 6Aa besteht aus einem Impulsring 17a und einem magnetischen Sensor 18a, der dem Impulsring 17a gegenüberstehend angeordnet ist. Der Impulsring 17a weist einen zyklischen Wechsel in einer umfangsbezogenen Richtung davon, wie ein Magnet auf, der auf eine Mehrzahl magnetischer Pole in einer umfangsbezogenen Richtung davon magnetisiert wird, oder ein magnetischer Ring, der Zacken darin aufweist, die der Form von Getriebezähnen ähneln. Der magnetische Sensor 18a erfasst, wenn er einen zyklischen Wechsel in der Umfangsrichtung des Impulsrings 17a feststellt, eine Umdrehung des inneren Bauelements 2 relativ zum äußeren Bauelement 1 und gibt anschließend ein Umdrehungssignal aus. Dieses Umdrehungssignal hat die Form einer Impulsfolge. Der magnetische Sensor 18a ist ein Magnetfeldsensor, und außer dem magnetische Sensor des Reluktanztyps (allgemein als "MR-Sensor" bezeichnet) kann ein aktiver Magnetfeldsensor wie beispielsweise ein Sensor des Hallyps, ein Magnetfeldsensor des Fluxgatetyps oder ein MR-Sensor verwendet werden. Der magnetische Sensor 18a könnte an zwei Stellen angeordnet werden, die einen Phasenabstand von ca. 90° relativ zum Zyklus des magnetischen Wechsels in einer umfangsbezogenen Richtung des Impulsrings 17 haben, sodass Umdrehungssignale, die eine Phasenverschiebung von ca. 90° voneinander aufweisen, übertragen werden. Mit den zwei Umdrehungssignalen ist es möglich, die Umdrehungsrichtung des Fahrzeugrads zu erkennen.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4A bildet eine integrierte Einheit, in der ein Schaltungskasten 24 und ein Sensorhalter 23 integriert sind, und der Schaltungskasten 24 ist extern am äußeren Bauelement 1 montiert. Der Sensorhalter 23 ist innerhalb eines ringförmigen Lagerraums untergebracht, der zwischen dem äußeren Bauelement 1 und dem inneren Bauelement 2 durch eine radiale Bohrung begrenzt ist, die im äußeren Bauelement 1 definiert ist, damit er sich radial davon erstreckt. Ein Kommunikationsfunktionsteil, das aus dem Stromempfangsteil 8A und dem Sensorsignalsendeteil 9A, beide in der 1 gezeigt, dem Stromversorgungsteil 10 und dem Stromversorgungsüberwachungsteil 7 besteht, ist im Schaltungskasten 24 bereitgestellt, und der obenerwähnte magnetische Sensor 18 ist im Sensorhalter 23 angeordnet. Als der andere, den Sensorteil 6A bildende Sensor ist ein Sensor 22 zum Erfassen anderer Information als die Umdrehungen im Sensorhalter 23 angeordnet. Dieser Sensor 22 könnte ein Temperatursensor, ein Schwingungssensor, ein Lastsensor, ein Vorlastsensor oder dergleichen sein.
  • Die Sensorsignalempfangseinheit 5 ist an der Fahrzeugkarosserie angebracht. Beispielsweise könnte sie in einem Radkasten der Fahrzeugkarosserie angebracht sein. Das von der Sensorsignalempfangseinheit 5 empfangene Sensorsignal wird an eine an der Fahrzeugkarosserie befestigte elektrische Kontrolleinheit (ECU) zum Regeln des ganzen elektrischen Kontroll/Steuersystems des Kraftfahrzeugs geliefert und wird für verschiedene Kontroll- und Abnormalitätsüberwachung verwendet.
  • Da der Umdrehungssensor 6Aa einen Impulsring 17a und einen mit dem Impulsring 17a zusammenarbeitenden magnetischen Sensor 18a einschließt, um die Umdrehung zu erfassen und ihm per Funk eine elektrische Leistung geliefert wird und er daher die Umdrehung bis zu einer Nullgeschwindigkeit erfassen kann, lässt er sich mit einem Antiblockierbremssystem und/oder einer Antischlupfregelung verwenden. Durch Erkennen der Umdrehungsrichtung lässt er sich für eine Rückrollkontrolle (Auto-Hold-Funktion), für beispielsweise eine Kontrolle, die der Erkennung von Rückwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs während Bergfahrt entspricht, oder das Umgekehrte verwenden.
  • Mit dem anderen Sensor 22, wie beispielsweise einem Lastsensor oder einem Temperatursensor, lässt sich ein anderer Parameter als die Umdrehung erfassen, und daher kann die Lagerbaugruppe als funktionell intelligent konzipiert werden, was erlaubt, ihn für die Selbstdiagnose der Lagerbaugruppe und auch für die verschiedenen automatischen Steuerungen zu verwenden.
  • Der Stromversorgungsüberwachungsteil 7 überwacht die gelieferte elektrische Leistung durch Messen des Versorgungsspannungswerts. Ein überwachungsabhängiger Stromkontrollteil 14 ist betreibbar, die von dem Speisestromsendeteil 12 zu übertragende elektrische Leistung zu erhöhen, wenn die Versorgungsspannung einen Wert erreicht, der niedriger als ein Schwellenwert (oder nicht höher als ein Schwellenwert) ist und sie wieder auf einen normalen Wert rückzuführen, wenn die Versorgungsspannung einen Schwellenwert überschreitet (oder nicht niedriger als dieser ist). Für den Fall, dass sich die zu liefernde elektrische Leistung nicht wieder auf den normalen Wert herstellt, selbst wenn die zu liefernde elektrische Leistung erhöht wird, führt ein Verarbeitungsmittel 15 für abnormale Zeit eine vorbestimmte Abnormalitätsverarbeitung durch, bis sie wiederhergestellt ist. Zum Beispiel wird im Antiblockierbremssystem die Antiblockierbremsfunktionalität davon gestoppt, sodass der normale Bremsvorgang ausgeführt werden kann.
  • Wenn sich die zu liefernde elektrische Leistung, selbst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer, anschließend an die Erhöhung der zu übertragenden elektrischen Leistung, nicht wiederherstellt, bestimmt ein Abnormalitätsanzeigemittel 16 und zeigt dann an, dass eine oder beide der drahtlosen Sensoreinheiten 4A and 4B versagen, richtig zu funktionieren.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich jede fehlerhafte Funktion des Sensorteils 6A zu vermeiden, wenn die zu liefernde elektrische Leistung durch Messung der Versorgungsspannung überwacht und die Anwesenheit einer Abnormalität in der zu liefernden elektrischen Leistung angezeigt wird. Ferner, indem die Übertragung eines die zu liefernde elektrische Leistung anzeigenden Signals erlaubt wird, kann die für die Stromversorgung zu übertragende elektrische Leistung kontrolliert werden, und daher besteht keine Notwendigkeit, jederzeit die große elektrische Leistung zu übertragen, was zulässt, den Stromverbrauch des drahtlosen Sensorsystems zu reduzieren. Dies führt zu einer Erhöhung der Meilenzahl („mileage").
  • 14 veranschaulicht ein Beispiel, in dem dieses drahtlose Sensorsystem auf einen verschiedenen Typ der Radtraglagerbaugruppe 33 angewandt ist. Diese Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines Typs der dritten Generation, bei der das innere Bauelement 2 aus einer Nabenachse 2A und einem inneren Läufersegment 2B besteht, das extern an einem Ende der Nabenachse 2A montiert ist, und Laufbahnen im inneren Bauelement 2 für die jeweiligen Reihen von Rollelementen sind in der Nabenachse 2A bzw. dem inneren Läufersegment 2B definiert. Das Gleichlaufgelenk 15 weist einen Wellenteil auf, der in einem äußeren Läufer 15a davon vorgesehen und in die Nabenachse 2A eingesetzt und dann mithilfe einer Mutter daran gekoppelt ist.
  • Die drahtlose Sensoreinheit 4A ist an ein Ende des äußeren Bauelements 1 montiert. Der Sensorteil 6A der drahtlosen Sensoreinheit 4A liegt in Form eines Umdrehungssensors 6Aa vor, der einen am inneren Bauelement 2 montierten Impulsring 17 und einen magnetischen Sensor 18, der dem Impulsring 17 aufeinander gerichtet angeordnet ist, einschließt. Der Impulsring 17 schließt seinerseits einen mehrpoligen Magnet oder dergleichen ein. Der Impulsring 17 ist an einem Bestandteil des Dichtelements angeordnet, das zum Abdichten des ringförmigen Lagerraums benutzt wird, der zwischen dem äußeren Bauelement 1 und dem inneren Bauelement 2 begrenzt ist. Der magnetische Sensor 18 wird in Form eines magnetischen Reluktanzsensors oder eines Hall-Element-Sensors verwendet. Andere bauliche Merkmale davon sind jenen im Beispiel ähnlich, das in der 3 gezeigt ist.
  • 15 veranschaulicht einen anderen Fall, in dem dieses drahtlose Sensorsystem an einer weiteren verschiedenen Radtraglagerbaugruppe 33 angewandt wird. Diese Radtraglagerbaugruppe ist eines Typs dritter Generation zum Tragen eines angetriebenen Fahrzeugrads. In diesem Beispiel ist die drahtlose Sensoreinheit 4A an einer Abdeckung 25 zum Abdecken eines Endes der Lagerbaugruppe befestigt. Die drahtlose Sensoreinheit 4A macht, wie der Sensorteil 6A, von einem Umdrehungssensor 6Aa Gebrauch, der aus einem Impulsring 17a und einem magnetischen Sensor 18a besteht. Der Sensorteil 6A, einschließlich des magnetischen Sensors 18a, hat sein freies Ende in eine Bohrung eingeschoben, die in der Abdeckung 25 definiert ist, und ein Schaltungskasten 24 ist an einer Außenfläche der Abdeckung 25 angeordnet. Andere bauliche Merkmale dieses Ausführungsbeispiels sind jenen im Beispiel ähnlich, das in der 14 gezeigt ist. Es ist zu beachten, dass das innere Läufersegment 2B mittels eines Crimp-Teils 100, das durch Crimpen eines Endes der Nabenachse 2A geformt wird, fest mit der Nabenachse 2A gekoppelt ist.
  • 16 veranschaulicht die drahtlose Sensoreinheit nach einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses drahtlose Sensorsystem macht von der drahtlosen Sensoreinheit 4 Gebrauch, die, wie der Sensorteil 6A davon, einen Umdrehungssensor 6Ab mit einer Stromerzeugungsfähigkeit einschließt, und der Stromversorgungsteil 10 verwendet eine vom Umdrehungssensor 6Ab generierte elektrische Leistung. In dieser Abbildung ist die Verwendung eines weiteren Sensorteils 6Ac, separat vom Sensorteil 6Ab, gezeigt, der als ein Stromerzeuger dient, doch könnte der Sensor eines Typs sein, der nur den Umdrehungssensor eines Stromerzeugungstyps einschließt. Es ist zu beachten, dass der Stromversorgungsteil 10 einen Stromempfangsteil 8A, wie durch die gestrichelte Linie in 16 gezeigt, einschließt, der sowohl eine elektrische Leistung, die vom Umdrehungssensor 6Ab generiert wird, als auch eine vom Stromempfangsteil 8A empfangene elektrische Leistung verwendet. Der Stromversorgungsteil 10 weist einen Kondensator 27 auf. Der Stromversorgungsüberwachungsteil 7 ist angepasst, die Speisestromspannung dieses Stromversorgungsteils 10 zu überwachen. Andere bauliche Merkmale dieses Ausführungsbeispiels sind jenen im Ausführungsbeispiel ähnlich, das in der 1 gezeigt ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, erlaubt, selbst wo die vom Umdrehungssensor 6Ab generierte elektrische Leistung verwendet wird, die Bereitstellung des Stromversorgungsüberwachungsteils 7 zum Überwachen der Spannung des Stromversorgungsteils 10 der drahtlosen Sensoreinheit 4A sowohl die Erfassung einer abnormalen elektrischen Leistung der Sensorteile 6Ab und 6Ac, als auch das Auftreten einer Abnormalität in der Stromversorgung des Sensorsignalsendeteils 9A, und daher kann, im Vergleich zur separaten Verwendung von Abnormalitätserfassungsmitteln, die Struktur vereinfacht werden.
  • 17 veranschaulicht ein Beispiel der Radtraglagerbaugruppe 33, die den Umdrehungssensor 6Ab des Stromerzeugungstyps in der drahtlosen Sensoreinheit 4A verwendet. Diese Radtraglagerbaugruppe 33 ist eines Typs, bei dem im dritten Generationstyp, der in der 14 gezeigt ist, der darin verwendete Umdrehungssensor 6Ab in Form eines elektrische Leistung erzeugenden Typs eingesetzt ist. Der Impulsring 17a des Umdrehungssensors 6Ab ist ein mehrpoliger Magnettyp, wie in der 14 gezeigt, und der magnetische Sensor 18a besteht aus einer Spule und einem Kern, sodass Rotation des Impulsrings 17a relativ zum magnetischen Sensor 18a zur Erzeugung einer elektrischen Leistung führen kann. Andere bauliche Merkmale dieses Ausführungsbeispiels sind jenen im Beispiel ähnlich, das in der 14 gezeigt ist.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen davon mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die nur für den Zweck der Veranschaulichung verwendet sind, ausführlich beschrieben ist, werden sich fachmännische Personen leicht zahlreiche Änderungen und Modifikationen im Rahmen von Offensichtlichkeit nach dem Lesen der hier in der vorliegenden Erfindung vorgelegten Spezifikation vorstellen. Folglich sollen derartige Änderungen und Modifikationen, außer sie weichen vom Umfang der vorliegenden Erfindung wie anhand der beigefügten Patentansprüche geliefert ab, als darin inbegriffen ausgelegt werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Schaffen eines drahtlosen Sensorsystems, mit dem eine abnormale Stromversorgung im Stromversorgungsabschnitt ermittelt werden kann, zur Vermeidung einer Fehlfunktion des Systems und der Schaffung einer stabilen Stromversorgung bei Reduzierung des Verbrauchs einer zu übertragenden Leistung, wobei das drahtlose Sensorsystem drahtlose Sensoreinheiten und eine Sensorsignalempfangseinheit aufweist. Die drahtlosen Sensoreinheiten schließen einen Sensorabschnitt zu Erfassen eines Erfassungsobjekts, einen Sensorsignalsendeabschnitt zum Übertragen eines Sensorsignals von dem Sensorabschnitt per Funk und einen Stromversorgungsabschnitt mit einem Stromempfangsabschnitt zum Empfangen einer per Funk übertragenen Antriebsleistung ein. In diesem System ist ein Stromversorgungsüberwachungsabschnitt zum Überwachen der Spannung des Stromversorgungsabschnitts vorgesehen. Die Sensorsignalempfangseinheit schließt einen überwachungsabhängigen Stromkontrollabschnitt zum Regelen der zu übertragenden Leistung, abhängig von einem überwachten Resultat des Stromüberwachungsabschnitts, ein.

Claims (19)

  1. Drahtloses Sensorsystem, welches aufweist: eine oder eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten, einschließlich eines Sensorabschnitts zum Erfassen eines Erfassungsobjekts, einen Sensorsignalsendeabschnitt zur Übertragung eines per Funk von dem Sensorabschnitt ausgegebenen Sensorsignals und einen Stromversorgungsabschnitt zur Lieferung einer elektrischen Antriebsleistung an den Sensorabschnitt und den Sensorsignalsendeabschnitt; sowie eine Sensorsignalempfangseinheit zum Empfangen des von dem Sensorsignalsendeabschnitt übertragenen Sensorsignals, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromversorgungsüberwachungsabschnitt zum Überwachen einer Spannung des Stromversorgungsabschnitts vorgesehen ist.
  2. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Stromversorgungsabschnitt einen Stromempfangsabschnitt zum Empfangen einer von einem Speisestromsendeabschnitt übertragenen elektrischen (Betriebs-) Leistung aufweist.
  3. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Stromversorgungsüberwachungsabschnitt so eingerichtet ist, dass er die Übertragung einer überwachten Resultatsinformation des Sensorsignalsendeabschnitts ermöglicht.
  4. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen überwachten Steuerabschnitt zum Regeln einer elektrischen Leistung, die von dem Speisestromsendeabschnitt in Abhängigkeit von einer überwachten Resultatsinformation übertragen werden soll.
  5. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei der Speisestromsendeabschnitt in einer Sensorsignalempfangseinheit vorgesehen ist, die den Sensorsignalempfangsabschnitt einschließt.
  6. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Stromversorgungsüberwachungsabschnitt die Spannung überwacht, nachdem die vom Stromempfangsabschnitt empfangene elektrische Leistung in Gleichstrom umgewandelt worden ist.
  7. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensorsignalsendeabschnitt ein vorbestimmtes Normalanzeigesignal überträgt, wenn die vom Stromversorgungsüberwachungsabschnitt überwachte Spannung gleich oder höher als ein vorbestimmter Schwellenwert ist oder diesen überschreitet und die Übertragung des Normalanzeigesignals unterbricht, wenn die Spannung niedriger als der oder gleich oder niedriger als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
  8. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensorabschnitt einen Umdrehungssensor mit einer Stromerzeugungsfunktion aufweist und wobei der Stromversorgungsabschnitt eine vom Umdrehungssensor generierte elektrische Leistung verwendet.
  9. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensorabschnitt mindestens einen aus der Gruppe bestehend aus einem Schwingungssensor, einem Temperatursensor, einem Lastsensor, einem Drehmomentsensor und einem Vorlastsensor ausgewählten zum Erfassen einer Vorbelastung einer Lagerbaugruppe aufweist.
  10. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei der Sensorabschnitt in einer Mehrzahl bereitgestellt ist.
  11. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von drahtlosen Sensoreinheiten bereitgestellt ist und jede der drahtlosen Sensoreinheiten den Sensorabschnitt, den Sensorsignalsendeabschnitt und den Stromempfangsabschnitt aufweist.
  12. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch, wobei eine drahtlose Sensoreinheit bereitgestellt ist, die eine Mehrzahl von Sensorabschnitten, den Sensorsignalsendeabschnitt und den Stromempfangsabschnitt aufweist und wobei der Sensorsignalsendeabschnitt zum Übertragen jeweiliger Sensorsignale von den mehrfachen Sensorabschnitten ausgebildet ist.
  13. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Sensorabschnitt in einer Lagerbaugruppe vorgesehen ist.
  14. Drahtloses Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei eine Mehrzahl drahtloser Sensoreinheiten in verschiedenen Lagerbaugruppen in einem Maschinenaufbau angeordnet ist.
  15. Mit einem drahtlosen Sensor versehene Lagerbaugruppe, die eine Lagerbaugruppe und das drahtlose Sensorsystem nach Anspruch 2 aufweist, das den Sensorabschnitt, den Sensorsignalsendeabschnitt und den Stromempfangsabschnitt zum Empfangen einer elektrischen (Betriebs-)Leistung per Funk für den Sensorabschnitt und den Sensorsignalsendeabschnitt aufweist, wobei alle in der Lagerbaugruppe vorgesehen sind, wobei der Sensorabschnitt mindestens einen von einem Schwingungssensor zum Erfasen einer Schwingung der Lagerbaugruppe, einem Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Lagerbaugruppe, einem Lastsensor zum Erfassen einer auf die Lagerbaugruppe wirkenden Last, einem Drehmomentsensor zum Erfassen eines auf die Lagerbaugruppe wirkenden Drehmoments und einen Vorlastsensor zum Erfassen einer Vorlast der Lagerbaugruppe aufweist.
  16. Mit einem drahtlosen Sensor versehene Radtraglagerbaugruppe zum drehbaren Tragen eines Fahrzeugrads relativ zu einer Fahrzeugkarosserie, wobei diese Baugruppe ein äußeres Bauelement mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement mit Laufbahnen, die als den Laufbahnen gegenüberstehend definiert sind, und eine Mehrzahl von Reihen von Rollelementen, die zwischen den sich einander gegenüberstehenden Laufbahnen angeordnet sind, aufweist, wobei die Radtraglagerbaugruppe die Lagerbaugruppe nach Anspruch 15 aufweist.
  17. Mit einem drahtlosen Sensor versehene Lagerbaugruppe, wobei die drahtlose Sensoreinheit im drahtlosen Sensorsystem nach Anspruch 1 in der Lagerbaugruppe verwendet ist.
  18. Mit einem drahtlosen Sensor versehene Radtraglagerbaugruppe zum drehbaren Tragen eines Fahrzeugrads relativ zu einer Fahrzeugkarosserie, wobei diese Baugruppe ein äußeres Bauelement mit einer Mehrzahl von Laufbahnen, ein inneres Bauelement mit Laufbahnen, die als den Laufbahnen gegenüberstehend definiert sind, und eine Mehrzahl von Reihen von Rollelementen aufweist, die zwischen den sich gegenseitig konfrontierenden Laufbahnen angeordnet sind, wobei die Radtraglagerbaugruppe die drahtlose Sensoreinheit im drahtlosen Sensorsystem nach Anspruch 1 aufweist.
  19. Die mit einem drahtlosen Sensor ausgerüstete Radtraglagerbaugruppe wie in Anspruch 18 beansprucht, wobei der Sensorabschnitt in der drahtlosen Sensoreinheit einen Umdrehungssensor zum Erfassen einer relativen Umdrehung des äußeren Bauelements zum inneren Bauelement umfasst.
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