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Stand
der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen
eines Radlagers, wie sie beispielsweise aus der DE-GM 9010131.6
bekannt ist. Diese Druckschrift offenbart ein integriertes Lager
für die
Radnabe eines Kraftfahrzeugs mit einem äußeren drehbaren Ring und einem
feststehenden Innenring. Ein kreisförmiger Impulsgeber ist dabei
mit dem drehbaren äußeren Ring
verbunden, während
ein ortsfester Messfühler
mittels einer kreisförmigen
Blende an dem feststehenden inneren Ring befestigt ist. Auf einem äußeren zylindrischen
Rand der Blende ist ein Messfühlerhalter
montiert, dessen integrierter Messfühler über eine Öffnung in der Blende mit dem
kreisförmigen
Impulsgeber in magnetischer Wirkverbindung steht. Hierbei ermöglicht die Öffnung in
der Blende eine Zentrierung des Messfühlers gegenüber dem Impulsgeber, während die
endgültige
Positionierung und Befestigung des Messfühlerträgers durch einen elastischen
Bügel erfolgt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl die Austauschbarkeit
der Sensoreinheit zu gewährleisten,
wie auch für
eine feste Verbindung zwischen Sensoreinheit und Haltering zu sorgen. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Messung von Drehbewegungen eines Radlagers, insbesondere des
Radlagers an einer getriebenen Achse eines Kraftfahrzeugs, weist
eine Sensoreinheit auf, welche auf einem mit dem ortsfesten Teil
des Radlagers verbundenen Haltering positioniert ist. Sie zeichnet
sich durch Verbindungsmittel aus, die zur lösbaren Verbindung der Sensorbaugruppe
mit dem Haltering vorgesehen sind. Dank der erfindungsgemäßen lösbaren Verbindung
kann im Reparaturfall ein einfacher Austausch der Sensorbaugruppe
erfolgen. Somit muss nicht das komplette Radlager zusammen mit dem
Sensor im Fehlerfall an den Sensorhersteller zur Reparatur geschickt
werden.
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Die
Verbindungsmittel sind vorzugsweise aus Metall ausgeführt. Dank
der Metall-Metall-Verbindung
zwischen Verbindungsmittel und Haltering erhöht sich die Festigkeit und
die Lösbarkeit
der Verbindung. Eine Alterung eines Kunststoffs einer Umspritzung
hat keinen Einfluss auf die Verbindung.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung
ist vorgesehen, dass das Verbindungsmittel als im Wesentlichen zylindrischer
Körper
ausgeführt
ist. Dieser lässt
sich im Wesentlichen durch Drehen mit dem Haltering befestigen.
Zum einen eignet sich diese Form insbesondere für eine einfache Zentrierung. Andererseits
lässt sich
mittels eines zylindrischen Körpers
einfach eine Dichtung zwischen Sensorbaugruppe und Haltering anordnen,
der vorzugsweise in Form einer LSR-Umspritzung (Liquid Silicon Rubber-Umspritzung) gefertigt
werden kann. Durch diese günstige
Fertigungsweise können
Kosten reduziert werden.
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Weitere
zweckmäßige Weiterbildungen
ergeben sich aus weiteren abhängigen
Ansprüchen und
aus der Beschreibung.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Messung von Drehbewegungen eines Radlagers ist in der Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend näher beschreiben.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Halterings mit montierter Sensorbaugruppe,
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2 eine
perspektivische Darstellung der Komponenten, welche in 1 gezeigt
werden,
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3a und 3b perspektivische
Ansichten des Halteblechs als Befestigungsmittel,
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4 die
korrespondierenden Befestigungsmittel des Halterings 10,
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5 Haltering
und Halteblech im montierten Zustand,
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6a und 6b das
Ineinandergreifen der Komponenten bei der Montage der Sensorbaugruppe,
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7a, 7b und 7c ein
alternatives Ausführungsbeispiel
der Befestigungsmittel, gezeigt im Halteblech, im Haltering sowie
im montierten Zustand,
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8 eine
Sensorbaugruppein Sechskantausführung,
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9 die
Sensorbaugruppe mit integriertem Haltering und Dichtung sowie
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10 ein
Schnitt durch die Sensorbaugruppe mit Haltering im montiertem Zustand
mit Halteblech.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Eine
Sensorbaugruppe 12 dient der Erfassung einer Drehzahl,
vorzugsweise einer Antriebswelle. Sie ist in einem Radlager integriert,
wobei in bekannter Weise eine Antriebswelle in einem inneren Teil
eines Lagers eingreift und diesen zusammen mit dem Fahrzeugrad antreibt.
Ein Gegenlager sitzt auf dem inneren, rotierenden Teil des Lagers
und nimmt zwischen sich und dem ortsfesten Teil des Lagers dessen
Kugel auf. Auf dem rotierenden Teil des Lagers sitzt eine Trägerscheibe
aus unmagnetischem Material, welche an ihrem Umfang und mit äquidistant
angeordneten Permanentmagneten bestückt ist, die in einem Luftspalt
zwischen ihnen und der Sensorbaugruppe 12 (näher dargestellt
im Folgenden) bei ihrer Rotation ein veränderliches Magnetfeld erzeugen.
Die Trägerscheibe
mit den Permanentmagneten bildet somit eine Signalgeberanordnung
für die Sensorbaugruppe 12 mit
einem darin angeordneten Sensorelement, beispielsweise in Form eines Hall-IC's. Mit einer Achse
steht der innere Lagerring im Eingriff. Über diesen beweglich ist ein
Lageraußenring
angeordnet. Das Impulsrad bewegt sich zusammen mit der Achse des
Radlagers, wobei die Sensorbaugruppe 12 gegenüber dem
Impulsrad feststehend angeordnet ist. Die Sensorbaugruppe 12 ist über ein
Halteblech 14 mit einem Haltering 10 lösbar verbunden,
wobei der Haltering 10 wiederum mit dem ortsfesten Teil
des Radlagers in Verbindung steht. An der dem Impulsrad zugewandten
Seite der Sensorbaugruppe 12 ist ein Sensorelement angeordnet, welches
durch einen Halter 18 und eine Krimverbindung 24 mit
einem Kabel 20 verbunden ist. Sensorelement, Halter 18 und
Krimverbindung 24 werden durch eine Umspritzung 16 vor
Umwelteinflüssen
geschützt.
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1 zeigt
die mit dem Haltering 10 verbundene Sensorbaugruppe 12.
Die entsprechenden Komponenten dieser Anordnung sind in 2 gezeigt.
So weist der kreisförmig
ausgebildete Haltering 10 eine kreisförmige Ausnehmung 40 auf,
in der das Halteblech 14 aufgenommen wird. Die Sensorbaugruppe 12 wird
gebildet aus einer integrierten Schaltung 22, die auch
das Sensorelement beinhaltet sowie aus Kabel 20, Halter 18 und
Umspritzung 16.
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In
den 3a und 3b ist
die Ausgestaltung des Halteblechs 14, welches als Verbindungsmittel
der Sensorbaugruppe 12 mit dem Haltering 10 dient,
gezeigt. Die Form des Halteblechs 14 ist im Wesentlichen
zylinderförmig
mit einem Flansch an der einen Seite. Auf der anderen Seite des
rohrförmigen
Zylinders des Halteblechs 14 sind jeweils drei Rastelemente 30 durch
linke und rechte Aussparungen in Achsrichtung gebildet. Die Rastelemente 30 weisen
an ihrem Ende eine sich nach außen
hin erstreckende, hakenförmige
Ausprägung
auf. Zudem sind drei Führungselemente 32 vorgesehen,
die sich ebenfalls wie die Rastelemente 30 an ihrem äußeren Ende
in radialer Richtung nach außen
hin erstrecken. Allerdings weisen die Unterseiten der Rastelemente 30 und
der Fihrungselemente 32 einen Versatz 34 in axialer
Richtung auf. Von jeweils einem Rastelement 30 und einem
Führungselement 32 wird
ein Kreissektor 36 gebildet. Dieser Kreissektor 36 findet
seine Entsprechung in dem Gegenstück des Halterings 10. Beim
Haltering 10 befinden sich drei Positionierführungen 38,
die entlang der kreisrunden Ausnehmung 40 angeordnet sind.
Die Positionierführungen 38 sind jeweils
voneinander beabstandet um den Kreissektor 36, der demjenigen
des Halteblechs 14 entspricht. Die Positionierführungen 38,
die im Haltering 10 integriert sind, zeichnen sich durch
eine schräge
Kante 42 aus. Sie bestehen aus einer Auflagefläche 44,
an die sich eine Aussparung 39 der Positionierführung 38 anschließt. Die
Geometrie der Aussparung 39 ist auf die Geometrie des hakenförmigen Rastelements 30 des
Halteblechs 14 abgestimmt. Dies wird in 5 deutlich,
wo die Befestigungselemente im montierten Zustand gezeigt sind.
Die hakenförmigen, radial
nach außen überstehenden
Teile des Rastelements 30 greifen in die Aussparung 39 der
Positionierführung 38 des
Halterings 10 ein. Weiterhin überdecken die Führungselemente 32 des
Halteblechs 14 zumindest teilweise die Positionierführungen 38 des Halterings 10.
Die 6a und 6b zeigen
nun, wie die mit dem Halteblech 14 fixierte Sensorbaugruppe 12 mit
dem Haltering 10 verbunden wird. Hierzu wird die Sensorbaugruppe 12 in
die Ausnehmung 40 des Halterings 10 gesteckt und
zur Fixierung gegen den Uhrzeigersinn gedreht.
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Ein
alternatives Ausführungsbeispiel
ist in den 7a, 7b und 7c gezeigt.
Es zeichnet sich zum einen an Stelle des Flansches (wie beim ersten
Ausführungsbeispiel)
durch Verdrehsicherungen 52 aus, welche sich in regelmäßigen Abständen am
Fuße des
Zylinders in radialer Richtung nach außen hin erstrecken. Weiterhin
ist die Geometrie des zweiten Kreissektors 50 eine andere.
Dadurch können
die Drehwinkel bei der Montage verkleinert werden. Die Führungselemente
und Rastelemente werden gleichzeitig zu Rasten. Somit sind jeweils
zwischen den Positionierführungen 38 Verdrehsicherungen 54 angeordnet,
welche sich abschnittsweise am Umfang in axiale Richtung hin erstrecken.
Die Zwischenräume
zwischen Positionierführung 38 und Verdrehsicherung
des Halterings 54 sind auf die Verdrehsicherungen 52 abgestimmt.
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Die
in 8 gezeigte Sensorbaugruppe 12 zeichnet
sich nun dadurch aus, dass zur einfacheren Montage eine Umspritzung 16 in
Sechskantform vorgenommen wird. Damit kann die Sensorbaugruppe 12 mit
einem normalen Maulschlüssel
montiert bzw. demontiert werden.
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9 lässt sich
entnehmen, wie das Halteblech 14 in der Sensorbaugruppe 12 integriert
ist. Zudem ist dort auch die Dichtung 15 gezeigt, welche
in Form einer LSR-Umspritzung (Liquid Silicon Rubber-Umspritzung)
ausgeführt
werden kann. 10 zeigt in einem Schnitt die
wesentlichen Komponenten, nämlich
Haltering 10, Sensorbaugruppe 12 sowie Halteblech 14 im
montierten Zustand. Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse befindet sich die Dichtung 15 zwischen
Sensorbaugruppe 12 und Haltering 10. Mechanisch
greifen Haltering 10 und Halteblech 14 ineinander,
welche beide aus Metall ausgeführ
sind, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen und die Verbindung nicht
durch Alterungsprozesse möglicher
Kunststoffe zu gefährden.
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Durch
die gezeigte Form der Befestigung wird ein einfacher Austausch der
Sensorbaugruppe 12 im Reparaturfall gewährleistet. Die Dichtung 15 trägt zum Schutz
der Komponenten bei. Die gezeigte Befestigung lässt sich kostengünstig herstellen
und zeichnet sich durch sehr einfache Montage bzw. Demontage aus.
Weiterhin lässt
sich die Flexibilität
erhöhen,
sodass die Sensorbaugruppe 12 für verschiedene Durchmesser
benutzt werden kann.
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Die
Sensorbaugruppe 12 wird durch drei voneinander getrennt
ablaufende Schmelzgießprozesse
gefertigt. An das Kabel 20 wird eine Krimverbindung 24 angeschlagen
und in einem Halterwerkzeug umspritzt. Die integrierte Schaltung 22 wird
auf der Halterbaugruppe positioniert und über ein Widerstandsschweißverfahren
mit der Krimverbindung 24 verbunden. Das Halteblech 14 wird
zusammen mit der so entstandenen Baugruppe in einem zweiten Umspritzvorgang
miteinander verbunden, sodass der Sensor vor Umwelteinflüssen geschützt wird.
Zur Erzeugung der Dichtung 15 erfolgt ein dritter Umspritzvorgang
im Rahmen einer LSR-Umspritzung (Liquid Silicon Rubber-Umspritzung).
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Zur
Montage der Sensorbaugruppe 12 auf das Radlager wird zuerst
der Haltering 10 auf das Radlager aufgepresst. Die Sensorbaugruppe 12 wird in
die vorgefertigte Ausnehmung 40 im Haltering 10 hindurchgeführt und
nach links gedreht. Teil der Sensorbaugruppe 12 ist das
mit dem Kunststoff fest verbundene Halteblech 14. Das Halteblech 14 wird
zur lösbaren
Befestigung der Sensorbaugruppe 12 auf dem Haltering 10 genutzt.
Die Positionierführung 38 von
Halteblech 14 und Haltering 10 wirkt als Spurführung in
Drehrichtung. Zur Montage wird der Kreissektor 36, welcher
von dem Führungselement 32 und dem
Rastelement 30 gebildet wird, durch die entsprechende Aussparung
beim Haltering 10, welche durch den Abstand zweier Positionierführungen 38 gebildet wird,
geführt.
Beim Drehen der Sensorbaugruppe 12 nach links trifft die
Kante des Führungselements 32 des
Halteblechs 14 auf die schräge Kante 42 der Positionierführung 38 des
Halterings 10. Die Sensorbaugruppe 12 wird gegenüber dem
Haltering 10 so weit verdreht, dass die hakenförmigen Rastelemente 30 in
den entsprechenden vorgesehenen Ausnehmungen 40 der Positionierführung 38 des
Halterings 10 einrasten. Zudem wird die Dichtung 15 beim
weiteren Eindrehen der Sensorbaugruppe 12 an den Haltering 10 zur weiteren
Abdichtung herangezogen. Wenn das Führungselement 32 über die
schräge Kante 42 gleitet
und auf die Auflagefläche 44 aufsetzt,
erreicht die Dichtung 15 in Form der LSR-Umspritzung ihre
maximale Verdrückung
an dem Haltering 10 in axialer Richtung. Zudem liegt die
Kunststoffkante der Sensorbaugruppe 12 auf dem Halteblech 14 auf.
Die Positionierführungen 38 und
die Rastelemente 30, die als Rasthaken ausgeführt sind, ermöglichen
eine sichere Fixierung der Sensorbaugruppe 12 in axialer
und tangentialer Richtung. Zur Fixierung bzw. Verrastung der Sensorbaugruppe 12 in
tangentialer Richtung wirken die drei Rastelemente 30,
die als Rastfedern wirken. Diese werden gleichzeitig nach unten
gedrückt,
bis die vorgefertigte Ausnehmung 40 erreicht wird. Das
Rastelement 30 rastet in die vorgesehene Aussparung 39 im
Haltering 10 ein. Die Rastelemente 30 sind kürzer als
die Führungselemente 32,
nämlich
um den Versatz 34. Dadurch werden die Rastelemente 30 mit
dem Drehen der Sensorbaugruppe 12 nach innen gedrückt, was
die Kraft F andeuten soll. Zur Demontage der Sensorbaugruppe 12 muss
diese nach rechts gedreht werden.
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In
dem alternativen Ausführungsbeispiel,
wie in den 7a, 7b und 7c gezeigt,
werden die Abstände
zwischen den Rastelementen und Rastfedern optimiert, um den Drehwinkel
bei der Montage zu verkleinern von beispielsweise 75 Grad auf 25
Grad. Dadurch ist es möglich,
dass Führungselemente
und Rasthaken gleichzeitig Rasten werden. Zusätzlich ist eine Verdrehsicherung 52 am
Halteblech 14 vorgesehen. 7c zeigt
das zweite Ausführungsbeispiel
im gerasteten Zustand.