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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 9010131 U1 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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Die Offenlegungsschrift
DE 19501268 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen welche im wesentlichen aus einem Signalgeber besteht, der sich mit dem Objekt dreht, sowie aus einem ortsfesten Meßwertaufnehmer oder Sensor. Ferner ist ein Sensoraufnahmegehäuse vorhanden, welchen den Sensor aufnimmt, positioniert und hält, und in welches der Sensor einsteckbar ist.
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Die Schrift
DE4033064 A1 offenbart einen Bewegungssensor der bei der Montage in einem Einstellteil so befestigt wird, dass er mit seinem freien Ende auf einem zu überwachenden Bauteil aufsitzt. Das Einstellteil wird innerhalb einer festsitzenden Führungshülse verdreht. Stellvorsprünge an der Führungshülse bewirken hierbei, dass sich das Einstellteil durch die Drehbewegung relativ zur Führungshülse um einen geringen Betrag von dem Bauteil wegverschiebt und der Bewegungssensor dadurch einen sehr genau definierten Abstand von dem zu überwachenden Bauteil erhält.
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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. Erfindungsgemäß ist unter anderem 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 Sensorbaugruppe in 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 Führungselemente 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 ausgeführt 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.
