DE102005059393A1

DE102005059393A1 - Radlager mit Sensor

Info

Publication number: DE102005059393A1
Application number: DE102005059393A
Authority: DE
Inventors: Jens Heim; Darius Dlugai; Peter Niebling; Christian Mock
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2007-06-14
Also published as: KR101391576B1; US20080304779A1; CA2636434A1; KR20080078799A; WO2007068235A1; US8075194B2; EP1960795A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Radlager (1) mit einem Sensor (15) zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen eines Rades eines Kraftfahrzeuges, mit einem Radlagerflansch (2) und einem daran befestigten Wälzlager (4), an dessen umlaufenden Innenring (7) ein als Messwertgeber dienender Encoderring (9) angeordnet ist. Es soll eine sichere Funktionsweise auch unter Einfluss von Verschmutzungen und Rost ermöglicht werden und das Radlager (1) einfach zu montieren und zu demontieren sein. Hierfür ist der Sensor (15) parallel zu seiner radialen Leserichtung (24) an einer zur Ebene des Encoderrings (9) weisenden radialen Anlagefläche (23) des Radlagerflansches (2) montiert. Weiterhin ist am feststehenden Außenring (6) des Wälzlagers (4) ein zumindest den Lesebereich des Sensors (15) und den Encoderring (9) überdeckendes Blechteil (16) aufgesetzt, das als umfangsbezogene Anlagefläche für den Sensor (15) dient.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Radlager mit einem Sensor zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen eines Rades eines Kraftfahrzeuges, mit einem Radlagerflansch und einem daran befestigten Wälzlager, an dessen umlaufenden Innenring ein als Messwertgeber dienender Encoderring angeordnet ist.

Hintergrund der Erfindung

In Radlagern verwendete Sensoren werden insbesondere zur Messung der Drehgeschwindigkeiten und des Drehverhaltens der Räder eines Kraftfahrzeuges benötigt, wobei das Fahrzeug ein Regelsystem enthält, das diese Informationen als Eingangsgrößen des Regelsystems verarbeitet. Solche Regelsysteme dienen beispielsweise zur Blockierschutzregelung, Antriebsschlupfregelung, Fahrstabilitätsregelung und dergleichen. Dabei ist die Messung von direkten Messgrößen vorteilhaft. Zu den Messgrößen zählen Brems- und Antriebsbeschleunigungen, die Raddrehzahl, die Winkelbeschleunigung sowie seitliche, auf das Fahrzeugchassis wirkende Beschleunigungen. Das Radlager ist wegen der Kraftübertragung von der Fahrbahn zum Fahrzeugchassis eine optimale Messstelle zur Erfassung von Kräften und Beschleunigungen.

Radlager mit Sensoren sind bereits in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Dabei wird der Sensor auf unterschiedliche Weise am Radlager angeordnet und befestigt. Bei einer Radlagersensoranordnung gemäß der DE 195 32 328 A1 wird ein Sensorkörper in eine Aufnahmeöffnung einer Befestigungslasche eingesetzt, die direkt mit dem stationären Teil des Achskörpers, nämlich dem Radlager-Außenring, verbunden ist, und mit einer Klammer arretiert.

Aus der DE 197 35 978 A1 ist ein Radlager bekannt, bei dem der Sensor in einer zu einem Impulsgeber offenen Vertiefung des Radträgers angeordnet ist. Dabei liegt die Sensorstirnfläche an einem Lagerteil an und wird durch eine am Vertiefungsboden angeordnete Feder an dieses Lagerteil angedrückt.

Des Weiteren ist aus der DE 103 38 959 A1 eine Anordnung eines Sensors an einer Radlagereinheit bekannt, wobei der Sensor an einem äußeren Radlagerring der Radlagereinheit befestigt ist und dabei einem zu dem Sensor um eine Drehachse der Radlagereinheit drehbeweglichen Encoder gegenüber liegt. Die Radlagereinheit weist wenigstens eine Reihe Wälzkörper und eine zu der ersten Reihe in Axialrichtung der Drehachse benachbarte zweite Reihe Wälzkörper auf, wobei der Radlagerring wenigstens eine der Reihen umgreift. Der Sensor ist in ein Gehäuse integriert und am äußeren Lagerring mittels eines Hebels befestigt. Der Hebel geht axial von dem Sensor ab und erstreckt sich teilweise radial über den äußeren Lagerring. Ein partiell eingepresster, eingeschraubter oder wahlweise anderweitig festsitzender Bolzen hält den Sensor über den Hebel an dem äußeren Lagerring. Der Encoder ist gegenüber dem Sensor mittels eines Abdeckbleches verdeckt. Hierdurch wird zwar der Encoder vor Verschmutzungen und Rostunterwanderung geschützt, nicht jedoch die Anlagefläche des Sensors.

Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen ist die verhältnismäßig aufwendige Befestigung des Sensors am Radlager, insbesondere durch das Vorsehen von zusätzlichen Bauteilen wie Klammern, Federn, Hebel usw.

Weiterhin ist der gleichmäßige und gleichzuhaltende Abstand zwischen dem Sensor und dem Encoder, Encoderring bzw. Impulsrad, das heißt der Sensorfläche und der zu detektierenden Encoderfläche, ein wichtiges Merkmal für die Funktion der Messvorrichtung am Radlager und des zugehörigen Regelsystems. Eine nicht auszuschließende Rostunterwanderung der Befestigungsfläche des Sensors, insbesondere in dessen Befestigungsbereich, stellt dabei ein nicht zu unterschätzendes Problem dar. Durch Feuchtigkeit verursachte Rostunterwanderung an der Befestigungsfläche des Sensors kann dazu führen, dass der Sensor in Abhängigkeit von seiner Einbaulage axial oder radial vom Encoder weggedrückt wird, so dass sich der Abstand zwischen der Sensorfläche und der Encoderfläche vergrößert. Dies führt häufig zu Signalausfällen des Sensors, so dass eine zuverlässige Drehzahl- oder Drehwinkelmessung am Radlager beeinträchtigt wird.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radlager mit einem Sensor zu schaffen, das eine sichere Funktionsweise auch unter Einfluss von Verschmutzungen sowie Rost ermöglicht und dabei einfach zu Montieren und Demontieren ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Die Erfindung geht somit aus von einem Radlager mit einem Sensor zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen eines Rades eines Kraftfahrzeuges, mit einem Radlagerflansch und einem daran befestigten Wälzlager, an dessen umlaufenden Innenring ein als Messwertgeber dienender Encoderring angeordnet ist.

Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sensor parallel zu seiner radialen Leserichtung an einer zur Ebene des Encoderrings weisenden radialen Anlagefläche des Radlagerflansches montiert ist, und am feststehenden Außenring des Wälzlagers ein zumindest den Lesebereich des Sensors und den Encoderring überdeckendes Blechteil aufgesetzt ist, das als umfangsbezogene Anlagefläche für den Sensor dient.

Da während des Betriebes des Radlagers durch Feuchtigkeit verursachte Rostunterwanderung an einer konventionellen Befestigungsfläche des Sensors auftreten kann, würde die Rostunterwanderung dazu führen, dass der Sensor radial vom Encoder weggedrückt wird. Dadurch könnte sich der Abstand zwischen der Sensorfläche und der Encoderfläche nachteilig vergrößern.

Erfindungsgemäß ist der Sensor parallel zu seiner radialen Leserichtung an einer zur Ebene des Encoderrings weisenden radialen Anlagefläche des Radlagerflansches montiert.

Dieses kann vorzugsweise mittels eines Befestigungselementes, insbesondere einer Schraub-, Clips- oder Klebverbindung, erfolgen. Das Befesti gungselement verhindert dabei eine radiale Bewegung des Sensors relativ zum Encoder auf Grund eben dieser Ausrichtung des Befestigungselementes. Dadurch wird der Sensor in seiner Einbaulage am Radlagerflansch in radialer Richtung fixiert. Eine Rostunterwanderung des Sensors im Bereich der Anlagefläche am Radlagerflansch wird somit verhindert. Dies wiederum führt zu einer sicheren Funktion des Radlagers in Verbindung mit dem zugehörigen Regelsystem, da korrosionsbedingte Signalausfälle verhindert werden. Darüber hinaus ist der Sensor auf einfache Weise zu montieren beziehungsweise zu demontieren.

Weiterhin kann hier besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die Befestigung mittels eines unter einem vorgebbaren Winkel, insbesondere mittels eines rechtwinklig, zur Anlagefläche gerichteten Befestigungselementes erfolgt.

Allerdings kann auch hier ein von der Rechtwinkligkeit abweichender Winkel des Befestigungselements gewählt werden, wodurch darüber hinaus eine Verdrehsicherung realisert werden kann.

Weiterhin wird die sichere Funktionsweise des Sensors erfindungsgemäß noch dadurch unterstützt, dass am feststehenden Außenring des Wälzlagers ein zumindest den Lesebereich des Sensors und den Encoderring überdeckendes Blechteil aufgesetzt ist, das als umfangsbezogene Anlagefläche für den Sensor dient. Infolge des rechtwinklig zur Anlagefläche gerichteten Befestigungselementes für den Sensor wird dieser daran gehindert, im Falle einer Rostunterwanderung sich gegenüber der Befestigungsachse des Befestigungselementes aus seiner normalen Einbaulage zu verdrehen, da die Sensorfläche am den Encoderring überdeckenden Blechteil anliegt.

Der Encoderring weist gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete alternativ signalnehmende, signalreflektierende oder signalerzeugende Areale auf. Damit ist der Encoderring mit einer sensierbaren Fläche versehen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor an der radialen Anlagefläche des Radlagerflansches – rechtwinklig oder unter einem von der Rechtwinkligkeit abweichenden Winkel – verschraubt. Dies verhindert ein Verdrehen des Sensors um die Achse der Verschraubung. Dabei ist der Sensor vorzugsweise von der Rückseite des Radlagerflansches her mit einer Schraube an der Anlagefläche befestigt. Eine Verschraubung des Sensors mit dem Radlagerflansch bildet eine sichere und auf einfache Weise zu realisierende Verbindung, durch die auch eine leichte Montage und Demontage des Sensors am Radlager ermöglicht wird. Realisierbar ist selbstverständlich auch eine andersgeartete Befestigung des Sensors, beispielsweise mittels eines Bolzens.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des Radlagers weist der Sensor umfangsseitig an der Sensorfläche mindestens zwei zueinander beabstandete Stege auf, die an der radialen Außenumfangsfläche des am Außenring des Wälzlagers aufgesetzten Blechteils anliegen. Durch die Stege wird ein Verdrehen bzw. Verkippen des Sensors um dessen Befestigungsachse in Bezug zur Encoderfläche insbesondere im Falle einer Rostunterwanderung der Sensoranlagefläche verhindert.

Alternativ oder außerdem dazu kann der Sensor im Lesebereich eine Kontur aufweisen, die der Umfangskontur des am Außenring des Wälzlagers aufgesetzten Blechteils entspricht. Auch durch diese Maßnahme wird ein Verdrehen beziehungsweise Verkippen des Sensors um dessen Befestigungsachse vermieden, da die Konturen der Sensorlesefläche und des Blechteils kongruent sind.

Um ein Rosten des am Außenring des Wälzlagers aufgesetzten Blechteils zu verhindern, besteht das Blechteil aus einem nichtrostenden Material.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der beiliegenden Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Darin zeigt
1 eine perspektivische Vorderansicht eines Radlagers gemäß der Erfindung, und
2 eine perspektivische Rückseitenansicht des Radlagers nach 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Das in den 1 und 2 gezeigte Radlager 1 eines nicht dargestellten Rades eines Kraftfahrzeuges besitzt einen Radlagerflansch 2, der eine im Wesentlichen Dreieckform mit abgerundeten Ecken besitzt. Eine der Seiten des Radlagerflansches 2 ist mit einer Erhebung 3 versehen. Das Radlager 1 umfasst ein Wälzlager 4, das ein-, zwei- oder vierreihige Wälzkörpersätze, aber auch alle anderen möglichen Radlagersätze mit Rollen oder Kugeln als Wälzkörper 5 aufweisen kann. Das Wälzlager 4 hat einen feststehenden Außenring 6 und einen axial verlängerten und drehbaren Innenring 7, zwischen denen die Wälzkörper 5 in einem Wälzlagerkäfig 8 gelagert sind.
Auf dem sich drehenden Innenring 7 des Wälzlagers 5 ist ein Encoderring 9 aufgesteckt, der eine im Querschnitt etwa U-Form besitzt, wobei der Boden 10 der U-Form radial zur Radlagerachse 11 verläuft, der kürzere Schenkel 12 der U-Form koaxial zwischen den Innenring 7 und den Außenring 6 ragt, und der längere Schenkel 13 der U-Form koaxial und nach außerhalb des Außenringes 6 ragt.
Der mit dem Innenring 7 drehende Encoderring 9 weist eine Vielzahl gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete alternativ signalnehmende, signalreflektierende oder signalerzeugende Areale 14 auf, die durch einen Sensor 15 detektierbar sind. Der Encoderring 9 kann wechselseitig polarisiert aus einem magnetisierten Material, wie Polyamid-Kunststoff, oder aus magnetisiertem oder ferromagnetischem Metall oder einer Kombination aus diesen Materialien bestehen.
Am feststehenden Außenring 6 des Wälzlagers 4 ist ein aus einem nichtrostenden Material bestehendes Blechteil 16 aufgesteckt, das als umfangsbezogene Anlagefläche für den Sensor 15 dient. Das Blechteil 16 besitzt im Querschnitt einen Schenkel 17, der sich zunächst radial zur Radlagerachse 11 nach außen und dann in einem rechten Winkel koaxial zur Radlagerachse 11 um die Umfangsfläche des Außenringes 6 hin zum Radlagerflansch 2 erstreckt. Im weiteren Verlauf kehrt sich das Blechteil 16 unter Bildung eines Spaltes 18 um 180° koaxial zur Radlagerachse 11 um, und der verbleibende Schenkel 19 verläuft koaxial zur Radlagerachse 11 weg vom Radlagerflansch 2, wobei die axiale Abschlusskante des Schenkels 19 etwa zur Bodenebene des Encoderringes 9 bündig ist. Somit ragt der Schenkel 13 des Encoderringes 9 axial in den durch das Blechteil 16 gebildeten Spalt 18.
Der Sensor 15 dient zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen eines Rades des Kraftfahrzeuges und besteht im Wesentlichen aus einem Sensorkopf 20 und einem Sensorgehäuse 21, aus dem ein Sensorkabel 22 zu einem nicht dargestellten Regelsystem des Kraftfahrzeuges führt. Der Sensor 15 ist an einer planen Anlagefläche 23 der Erhebung 3 des Radlagerflansches 2 befestigt, die in 1 dunkel eingefärbt dargestellt ist und sich radial zur Radlagerachse 11 erstreckt sowie in der Ebene der Vorderseite des Radlagerflansches 2 liegt.
Der Sensorkopf 20, dessen Leserichtung durch den Pfeil 24 in 1 verdeutlicht wird, ist somit derart ausgerichtet, dass dessen Sensorfläche an der Außenumfangfläche des Schenkels 19 des Blechteils 16 anliegt. Damit befindet sich die Sensorfläche kongruent zu den gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten Arealen 14 des Encoderringes 9 und kann diese detektieren. Die Signale bzw. Messdaten werden über das Sensorkabel 22 an das Regelsystem des Kraftfahrzeuges übertragen. Die Sensorfläche des Sensors 15 weist im Lesebereich eine Kontur auf, die der Kontur des Schenkels 19 des am Außenring 6 des Wälzlagers 5 aufgesetzten Blechteils 16 entspricht.
Der Sensor 15 ist von der Rückseite 25 des Radlagerflansches 2 her mit einer als Befestigungselement dienenden Schraube 26 an der Anlagefläche 23 der Erhebung 3 befestigt, so dass sich die Befestigungsachse 27 der Schraube 26 parallel zur Radlagerachse 11 erstreckt.
Weiterhin ist die Sensorfläche des Sensorkopfes 20 umfangsseitig mit mindestens zwei zueinander beabstandeten Stege 28 versehen, die an der radialen Außenumfangsfläche des am Außenring 6 des Wälzlagers 5 aufgesetzten Blechteils 16, nämlich dessen Schenkel 19 anliegen.

1: Radlager
2: Radlagerflansch
3: Erhebung
4: Wälzlager
5: Wälzkörper
6: Außenring
7: Innenring
8: Wälzlagerkäfig
9: Encoderring
10: Boden
11: Radlagerachse
12: Schenkel
13: Schenkel
14: Areale
15: Sensor
16: Blechteil
17: Schenkel
18: Spalt
19: Schenkel
20: Sensorkopf
21: Sensorgehäuse
22: Sensorkabel
23: Anlagefläche
24: Leserichtung
25: Rückseite
26: Schraube
27: Befestigungsachse
28: Stege

Claims

Radlager (1) mit einem Sensor (15) zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen eines Rades eines Kraftfahrzeuges, mit einem Radlagerflansch (2) und einem daran befestigten Wälzlager (4), an dessen umlaufenden Innenring (7) ein als Messwertgeber dienender Encoderring (9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) parallel zu seiner radialen Leserichtung (24) an einer zur Ebene des Encoderrings (9) weisenden radialen Anlagefläche (23) des Radlagerflansches (2) montiert ist, und am feststehenden Außenring (6) des Wälzlagers (4) ein zumindest den Lesebereich des Sensors (15) und den Encoderring (9) überdeckendes Blechteil (16) aufgesetzt ist, das als umfangsbezogene Anlagefläche für den Sensor (15) dient.
Radlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) an der radialen Anlagefläche (23) mittels eines Befestigungselementes (26) montiert, insbesondere verschraubt, ist.
Radlager nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) an der radialen Anlagefläche (23) mittels eines unter einem vorgebbaren Winkel, insbesondere eines rechtwinklig, zur Anlagefläche (23) gerichteten Befestigungselementes (26) montiert ist, insbesondere durch eine Schraubverbindung verschraubt ist.
Radlager nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) von der Rückseite (25) des Radlagerflansches (2) her mit einer Schraube (26) an der Anlagefläche (23) befestigt ist.
Radlager nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) umfangsseitig an der Sensorfläche mindestens zwei zueinander beabstandete Stege (28) aufweist, die an der radialen Außenumfangsfläche des am Außenring (6) des Wälzlagers (4) aufgesetzten Blechteils (16) anliegen.
Radlager nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (15) im Lesebereich eine Kontur aufweist, die der Kontur des am Außenring (6) des Wälzlagers (4) aufgesetzten Blechteils (16) im Wesentlichen entspricht.
Radlager nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das am Außenring (6) des Wälzlagers (4) aufgesetzte Blechteil (16) aus einem nichtrostenden Material besteht.
Radlager nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoderring (9) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete alternativ signalnehmende, signalreflektierende oder signalerzeugende Areale (14) aufweist.