DE102008006605A1

DE102008006605A1 - Lagerkappe

Info

Publication number: DE102008006605A1
Application number: DE102008006605A
Authority: DE
Inventors: Stephan Weykam; Paul-Uwe König; Markus Jung; Gerd Brüßler; Carsten Kremer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2028-01-31
Also published as: DE102008006605B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerkappe (2), die eine Deckelwand (3) und eine Seitenwand (4) aufweist, die sich von der Deckelwand (3) wegerstreckt und die dichtend mit einem feststehenden Bauteil (7) einer abzudichtenden Lagerbaugruppe (1) verbindbar ist, wobei im montierten Zustand ein Hohlraum (6) gebildet ist und wobei in der Deckelwand (3) eine als Blindloch ausgeführte Aufnahme (8) für ein Sensorelement (9) angeordnet ist, welche eine Fußwandung (11) aufweist. Die Aufnahme (8) ist so in der Deckelwand (3) angeordnet, dass das Sensorelement (9) mit seiner Mittelachse (X1) parallel zu einer Mittelachse (X) der Lagerkappe (2) angeordnet ist, so dass das Sensorelement (9) mit seiner Sensorfläche, in Axialrichtung gesehen, beabstandet zu einem Messwertgeber (22) positionierbar ist. Die Fußwandung (11) ist als separate Komponente ausgeführt und vollständig innerhalb des Hohlraumes (6) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagerkappe, die eine Deckelwand und eine umlaufende Seitenwand aufweist, die sich von der Deckelwand wegerstreckt, und die dichtend mit einem feststehenden Bauteil eines abzudichtenden Lagers verbindbar ist, wobei im montierten Zustand ein Hohlraum gebildet ist, und wobei in der Deckelwand eine als Blindloch ausgeführte Aufnahme für ein Sensorelement als separates Bauteil angeordnet ist, welche eine Fußwandung aufweist.
Die DE 199 30 139 A1 betrifft eine Radlagerbaugruppe mit einer Sensorbaugruppe zur Feststellung der Winkelgeschwindigkeit im Radlager. Die Radlagerbaugruppe besteht aus einer Radlagerkappe mit einer ringförmigen Wand, einer Abdeckung, einem integrierten Befestigungselement und einem Klemmgehäuse. Die Sensorbaugruppe ist komplett mit dem Befestigungselement verbunden. Ein Meßwertgeber ist fest mit einer Radachse verbunden, so dass dieser sich mit der Radachse dreht. Die Radlagerkappe ist mit einem Gegenstück verbunden, das die Radachse aufnimmt, so dass der Meßwertgeber in einem Hohlraum aufgenommen wird, welcher von der Radlagerkappe begrenzt wird. Die Sensorbaugruppe grenzt an den Meßwertgeber an, um Daten von Daten erzeugenden Oberflächen auf dem Meßwertgeber zu sammeln, wenn dieser sich dreht, damit die Winkelgeschwindigkeit des Radlagers bestimmt werden kann. Ein Klemmgehäuse und das Befestigungselement sind fest mit der Radlagerkappe als deren Bestandteile vergossen, wobei sich das Klemmgehäuse von der Lagerbaugruppe nach außen erstreckt. Ein Sensor wird mit dem Befestigungselement vergossen, so dass der Sensor mit der Radlagerkappe eine Einheit bildet. Die DE 199 30 139 A1 offenbart also Drehzahlsensorvorrichtung, in der ein magnetischer Sensor und zwei Klemmen direkt in eine Kunststoffkappe eingeformt sind. Diese Anordnung ist schwierig herzustellen, da der Sensor und die Klemmen, bevor das Formen stattfindet, exakt in der Form positioniert und während des Formens in Position gehalten werden müssen.
Beispielsweise weisen Radlagerbaugruppen einen ABS-Sensor auf, welcher in einer Lagerkappe angeordnet sein kann. Die Lagerkappe kann mit einem feststehenden, also nicht drehbaren Lageraußenring dichtend verbunden werden, um das Radlager vor Umgebungseinflüssen, wie zum Beispiel dem Eintritt von Wasser zu schützen. Der ABS-Sensor ist in eine Öffnung in der Lagerkappe eingesetzt und beispielsweise über einen O-Ring zur Lagerkappe hin abgedichtet, um einen Eintritt von Wasser oder dergleichen schädigende Substanzen zum Radlager zu vermeiden. In der Praxis wurde jedoch beobachtet, dass die Abdichtung des Sensors zur Kappe nicht immer gewährleistet werden konnte, so dass beispielsweise Wasser in das Innere der Kappe gelangen konnte. Ein Wassereintritt führt aber zu einem frühzeitigen versagen des eigentlich zu schützenden Radlagers, so dass dieses ersetzt werden muß.
Die DE 601 10 867 T2 (= EP 1178319 B1 ) offenbart eine Drehzahlsensorvorrichtung mit einem Sensor und einer Kappe, die einstückig um den Sensor herum geformt ist. Die Kappe ist jedoch im Bereich des Sensors offen, um einen Sensorspalt bzw. Luftspalt zu einem Sensorring zu erhalten. Mittels thermoplastischen Materials soll der Sensorhohlraum gegenüber der äußeren Umgebung versiegelt werden. Die Länge des potentiellen Undichtigkeitspfades für Verunreinigungen von dem äußeren der Sensorkappe in das Innere soll durch die Länge des thermoplastischen Materials, welches einen Metallbefestigungsring umgibt, maximiert werden.
Die US 2006/0277985 A1 offenbart eine Sensoranordnung, bei welcher ein Sensorelement als separates Bauteil in eine als Blindloch ausgeführte Aufnahme aufnehmbar ist. Die US 2006/0277985 A1 geht davon aus, dass ein Dichtungselement, beispielsweise ein O-Ring während des Zusammenbaus der Komponenten genauestens positioniert werden muß, um einen Eintritt beispielsweise von Wasser oder Staub zu verhindern. Von daher schlägt die US'985 vor, ein Blindloch vorzusehen, so dass die Aufnahme über ihre Fußwandung geschlossen ist. Das Blindloch ist jedoch radial zu einem Meßwertgeber angeordnet, weshalb auch das Sensorelement mit seiner Sensorfläche radial zum Meßwertgeber angeordnet ist. Daraus resultiert aber das Erfordernis, dass das Sensorelement mit seiner Sensorfläche genau zum Meßwertgeber orientiert werden muß, was mittels genau zu einander angepaßter Schlüsselflächen erreicht wird, welche in der Aufnahme und dem Gehäuse des Sensorelementes angeordnet sind. Zudem ist ein Dichtungselement mit mehreren Dichtlippen erforderlich, um beispielsweise einen Wassereintritt in die Aufnahme zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerkappe der Eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, dass das zu schützende Lager hinreichend vor dem Eintritt schädigender Substanzen wie zum Beispiel Wasser oder Staub geschützt ist, auch wenn kein Sensorelement in die Aufnahme eingesetzt ist, wobei universell unterschiedliche Sensorelemente in der Aufnahme einsetzbar sein sollen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Aufnahme so in der Deckelwand angeordnet ist, dass das Sensorelement mit seiner Mittelachse parallel zu einer Mittelachse der Lagerkappe angeordnet ist, so dass das Sensorelement mit seiner Sensorfläche in Axialrichtung gesehen beabstandet zu einem Meßwertgeber positionierbar ist, und dass die Fußwandung als separate Komponente ausgeführt vollständig innerhalb des Hohlraumes angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung weist die Fußwandung eine geringere Wandstärke als die Deckelwand auf.
Die Lagerkappe wird in bekannter Weise über ihre Seitenwand mit dem feststehenden Bauteil, beispielsweise einem Lageraußenring eines Radlagers verbunden, so dass die Lagerkappe das beispielhafte Radlager gegen Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel gegen Wassereintritt schützt. Dadurch, dass die als Blindloch ausgeführte Aufnahme mittels der Fußwandung zum Inneren der Lagerkappe, also zum Hohlraum hin geschlossen ist, kann auch durch die Aufnahme kein Wasser in das Innere der Lagerkappe eintreten. Ersichtlich ist dabei, dass die erfindungsgemäß ausgeführte Lagerkappe einen Eintritt von Wasser verhindert, auch wenn kein Sensorelement in der Aufnahme angeordnet ist. Insofern kann die erfindungsgemäß ausgeführte Lagerkappe an Lagerbaugruppen eingesetzt werden in welchen eine Sensorüberwachung gewünscht ist oder bei denen keine Sensorüberwachung durchgeführt wird. Damit verringern sich vorteilhaft die vorzuhaltenden Bauteile, da eine universell einsetzbare Lagerkappe für alle Anwendungsfälle zur Verfügung gestellt wird. Weiter wird mit der als Blindloch ausgeführten Aufnahme erreicht, dass zusätzliche Dichtungsmaßnahmen des Sensors zur Lagerkappe, beispielsweise über O-Ringe oder dergleichen entfallen können.
Zweckmäßiger Weise ist der Sensor bzw. das Sensorelement kraftformschlüssig mit einer Außenseite der Deckelwand bzw. der Lagerkappe verbindbar. Als kraftformschlüssige Anbindung kann zum Beispiel eine Schraubverbindung oder eine Clipverbindung vorgesehen sein, ohne die mögliche Anbindungsart hierauf zu beschränken. Mittels der kraftformschlüssigen Verbindung kann die Sensorfläche des Sensorelementes exakt axial beabstandet in der Aufnahme relativ zum Meßwertgeber positioniert werden. Eine axiale Anordnung des Sensorelementes bzw. der Sensorfläche zum Meßwertgeber ist dahingehend vorteilhaft, als damit eine in Radialrichtung gesehen reduzierte Baugröße der Komponenten, insbesondere der Lagerkappe erreichbar ist.
Um Lesefehler des in der Aufnahme aufgenommenen Sensors zu vermeiden, ist es günstig im Sinne der Erfindung, wenn die Fußwandung in ihrer Wandstärke entsprechend dünn bemessen ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist ein Fortsatz von freien Enden der Innenseite der Deckelwand in Richtung zu der Mittelachse der Aufnahme geneigt verlaufend angeordnet, wobei sich die Aufnahme hier konusartig verjüngt, so dass die Fußwandung damit die eigentliche Innenseite der Deckelwand in Richtung zum Meßwertgeber überragt. Natürlich kann auf den Fortsatz auch verzichtet werden, so dass die Fußwandung quasi bündig an der Innenseite, bzw. deren die Aufnahme begrenzenden freien Enden angeordnet ist.
Vorteilhaft ist die Fußwandung dabei als separate Komponente ausgeführt, welche hinreichend mit der Innenseite der Deckelwand bzw. der Aufnahme verbindbar ist. Beispielsweise könnte die Fußwandung stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig mit der Deckelwand bzw. deren Innenseite oder der Aufnahme verbunden werden. Die Fußwandung schließt die Aufnahme dabei vollständig in Richtung zum Hohlraum innerhalb desselben ab, so dass zumindest keine Flüssigkeit oder andere lagerschädigende Substanzen in den Hohlraum gelangen können. Beispielsweise könnte die Fußwandung kappenartig ausgeführt sein, so dass diese von der Innenseite oder von der Außenseite hinreichend lagesicher in die Aufnahme einführbar ist. Natürlich könnte der zuvor genannte Fortsatz dabei entfallen. Möglich ist auch, die Fußwandung als Folie oder Gewebeband auszuführen, welche bzw. welches mit freien Enden des Fortsatzes oder direkt mit der Innenseite verbindbar ist. Denkbar ist eine Ausgestaltung der Fußwandung als Membran, welche wie zuvor mit freien Enden des Fortsatzes oder direkt mit der Innenseite verbindbar ist. Bevorzugter Weise könnte die Fußwandung semipermeabel ausgeführt sein, was bedeutet, dass flüssige oder andere lagerschädigende Substanzen nicht durch die Fußwandung hindurch treten können, wobei gleichzeitig ein Gasaustausch bzw. Luftaustausch des Hohlraumes zur Aufnahme oder umgekehrt ermöglicht wird.
Die erfindungsgemäß ausgeführte Lagerkappe kann zum Beispiel mit einem ABS-Sensor versehen werden, wobei die Lagerkappe dann als Radlagerkappe bezeichnet werden kann.
Das Sensorelement bzw. der beispielhaft genannte ABS-Sensor sollte in bestimmten Intervallen von fachkundigen Personen gewartet bzw. überprüft werden können. Dadurch, dass der Sensor kraftformschlüssig mit der Deckelwand bzw. der Lagerkappe verbunden ist, muß hierzu lediglich diese Verbindung gelöst werden, um das Sensorelement zerstörungsfrei von der Lagerkappe zu entfernen, bzw. die Lagerkappe bei dem Entfernen des Sensorelementes nicht zu zerstören. Hierin ist ein weiterer Vorteil zu sehen, da nicht die gesamte Baugruppe entfernt werden muß, um das Sensorelement warten bzw. überprüfen zu können, wobei die Lagerkappe einsetzbar bleibt. Vorteilhaft ist auch, dass die Lagerkappe insgesamt eine insbesondere die Herstellung vereinfachende Ausgestaltung aufweist, wobei auch Toleranzanforderungen bezüglich der Rundheit bzw. der einander korrespondierenden Außen- und Innenflächen der beiden Komponenten (Sensorelement und Aufnahme) nicht so hoch bemessen sind. Dies ist dahingehend vorteilhaft, als ein defektes Sensorelement durch ein betriebsbereites austauschbar ist, wobei dieses neue Sensorelement andere Abmaße haben kann als das ursprüngliche Sensorelement. Insbesondere kann das ausgetauschte Sensorelement im Querschnitt gesehen schmaler sein als das ursprüngliche Sensorelement. Insofern wird eine Lagerkappe zur Verfügung gestellt, in welche universell unterschiedliche Sensorelemente einsetzbar sind. Damit wird erreicht, dass eine Lagerhaltung bestimmter, genau definierter Sensorelemente, welches in genau eine bestimmte, genau definierte Aufnahme eingesetzt werden muss, vermeidbar ist. Da die exakte Positionierung der Sensorfläche relativ zum Meßwertgeber beispielsweise über die Schraubverbindung erfolgt, ist eine genaue Anpassung des Sensorelementes bzw. seines Gehäuses an die Aufnahme nicht erforderlich. Natürlich können Aufnahme und/oder das Sensorelement auch in anderen geometrischen Ausgestaltungen als mit bevorzugt runden Ausgestaltungen ausgeführt sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
1 eine Seitenansicht durch eine Lagerbaugruppe mit einer erfindungsgemäßen Lagerkappe, und
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1.
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
1 zeigt eine Lagerbaugruppe 1 in der beispielhaften Ausgestaltung als Radlager. Die Lagerbaugruppe 1 ist von einer Lagerkappe 2 gegen Umgebungseinflüsse, beispielsweise dem Eintritt von Wasser geschützt. Die Lagerkappe 2 weist eine Deckelwand 3 und eine umlaufende Seitenwand 4 auf, die sich von der Deckelwand 3 so wegerstreckt, dass im montierten Zustand ein Hohlraum 6 gebildet ist.
Die Lagerkappe 2 ist über die Seitenwand 4 in bekannter Weise mit einem feststehenden Bauteil 7 der abzudichtenden Lagerbaugruppe 1 verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lagerkappe 2 mit einem Lageraußenring dichtend verbunden.
Wie der 2 genauer zu entnehmen ist, ist in der Deckelwand 3 eine als Blindloch ausgeführte Aufnahme 8 für ein separates Sensorelement 9 angeordnet, die eine Fußwandung 11 aufweist. Die Fußwandung 11 weist bevorzugt eine geringere Wandstärke auf als die Deckelwand 3.
In 1 ist eine Seitenansicht der Lagerbaugruppe 1 dargestellt, so dass das Sensorelement 9 nicht wie dargestellt deckungsgleich zur Drehachse A der Lagerbaugruppe 1 ist, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Das Sensorelement 9 ist beispielhaft als ABS-Sensor ausgeführt, welcher über eine Schraubverbindung 12 mit der Lagerkappe 2 bzw. ihrer Deckelwand 3 verbunden ist. Die Schraubverbindung 12 ist mit ihrer Wirkachse zur Mittelachse X1 des Sensorelementes 9 in der in 1 dargestellten Seitenansicht seitlich versetzt. Das Sensorelement 9 ist bekannter Weise mit einem Prozessor verbunden (nicht dargestellt). Die Mittelachse X1 im Sinne der Erfindung bezieht sich auf den in der Aufnahme 8 aufgenommenen Teil des Sensorelementes 9.
Die Aufnahme 8 ist zu einer Außenseite 13 der Deckelwand 3 geöffnet und gegenüberliegend mittels der Fußwandung 11 in Richtung zum Hohlraum 6 geschlossen. Die Aufnahme 8 ist direkt in die Deckelwand 3 eingebracht, ohne dass die Außenseite 13 überstehende Wände der Aufnahme 8 aufweist. Im Bereich der Außenseite 13 weist die Aufnahme 8 stufenartig ausgeführte Anlageflächen 16 auf. Die Innenwand 17 der Aufnahme 8 verläuft zunächst geradlinig in Richtung zu einer Innenseite 14, und weist hier einen in Richtung zu einer Mittelachse X2 der Aufnahme 8, zum Hohlraum 6 orientiert geneigten Fortsatz 23 auf, so dass die Fußwandung 11 die Innenseite 14 der Deckelwand 3 in Richtung zum Hohlraum 6 überragt. Die Achsen X1 und X2 sind deckungsgleich.
Das Sensorelement 9 weist zu den Anlageflächen 16 korrespondierende Gegenanlageflächen 18 auf, wobei das Sensorelement 9 mit seinem Einsetzbereich 19 an der Innenwand 17 zumindest im, in der Zeichnungsebene dargestellten oberen Bereich (Kreis 21), also im Öffnungsbereich anliegt. Im Stand der Technik sind hier üblicherweise zusätzliche Dichtungsmaßnahmen, beispielsweise O-Ringe vorzusehen, um einen Wassereintritt in den Hohlraum 6 und somit zur Lagerbaugruppe 1 zu vermeiden. Da die Aufnahme 8 aber über die Fußwandung 11 geschlossen ist, kann hierauf vorteilhaft verzichtet werden.
Das Sensorelement 9 ist mit seiner Sensorfläche 24 über einen Codierring als Meßwertgeber 22 angeordnet. Um Lesefehler des Sensorelementes 9 zu vermeiden, sollte die Fußwandung 11 in ihrer Wandstärke entsprechend dünn ausgeführt werden.
Das Sensorelement 9 ist so in der Aufnahme 8 angeordnet, dass seine Mittelachse X1 parallel zu einer Mittelachse X der Lagerkappe 2, bzw. der dazu deckungsgleichen Drehachse A, verläuft, so dass das Sensorelement 9 mit seiner Sensorfläche 24 in Axialrichtung gesehen, also entlang der Mittelachse X1 bzw. der Mittelachse X2 beabstandet zu dem Meßwertgeber 22 positioniert ist. Die Fußwandung 11 ist als separate Komponente ausgeführt, und vollständig innerhalb des Hohlraumes 6 angeordnet.
Die Fußwandung 11 ist wie dargestellt hinreichend dicht mit dem geneigten Fortsatz 23 bzw. dessen freiem Ende verbunden. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Fußwandung 11 als Membran ausgeführt, welche vorzugsweise semipermeabel ist. Dies bedeutet, dass in die Aufnahme 8 eintretende Flüssigkeit bzw. andere lagerschädigende Substanzen nicht durch die Fußwandung 11 hindurch treten können, wohingegen ein Gasaustausch bzw. ein Luftaustausch zwischen dem Hohlraum 6 und der Aufnahme 8 möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19930139 A1 [0002, 0002]
- DE 60110867 T2 [0004]
- EP 1178319 B1 [0004]
- US 2006/0277985 A1 [0005, 0005]

Claims

Lagerkappe, die eine Deckelwand (3) und eine Seitenwand (4) aufweist, die sich von der Deckelwand (3) wegerstreckt, und die dichtend mit einem feststehenden Bauteil (7) einer abzudichtenden Lagerbaugruppe (1) verbindbar ist, wobei im montierten Zustand ein Hohlraum (6) gebildet ist, und wobei in der Deckelwand (3) eine als Blindloch ausgeführte Aufnahme (8) für ein Sensorelement (9) als separates Bauteil angeordnet ist, welche eine Fußwandung (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (8) so in der Deckelwand (3) angeordnet ist, dass das Sensorelement (9) mit seiner Mittelachse (X1) parallel zu einer Mittelachse (X) der Lagerkappe (2) angeordnet ist, so dass das Sensorelement (9) mit seiner Sensorfläche (24) in Axialrichtung gesehen beabstandet zu einem Meßwertgeber (22) positionierbar ist, und dass die Fußwandung (11) als separate Komponente ausgeführt und vollständig innerhalb des Hohlraumes (6) angeordnet ist.
Lagerkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußwandung (11) eine geringere Wandstärke als die Deckelwand (3) aufweist.
Lagerkappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (9) kraftformschlüssig mit der Deckelwand (3) verbindbar ist.
Lagerkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußwandung (11) kappenartig ausgeführt ist.
Lagerkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußwandung (11) als Folie und/oder Gewebeband ausgeführt ist.
Lagerkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußwandung (11) als Membran ausgeführt ist.
Lagerkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fußwandung (11) semipermeabel ist.
Lagerkappe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (9) zerstörungsfrei lösbar mit der Deckelwand (3) verbindbar ist.