DE102009052311A1

DE102009052311A1 - Radlagereinheit mit flanschseitigem Encoderring

Info

Publication number: DE102009052311A1
Application number: DE200910052311
Authority: DE
Inventors: Darius Dlugai; Florian KÖNIGER; Christian Mock; Peter Niebling
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2009-11-07
Filing date: 2009-11-07
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Encoderring und ein Sensorsystem mit einem Encoderring bestehend aus einem Befestigungsteil und einem signalgebenden Teil, wobei das Befestigungsteil einen hohlzylindrischen, ersten Abschnitt zur Befestigung auf einer Radnabe aufweist. Es wird das Ziel verfolgt axialen Bauraum einzusparen, wobei andere Funktionen und Vorteile der Radlagereinheit und des Sensorsystems erhalten bleiben sollen. Dazu wird vorgeschlagen, dass das Befestigungsteil einen zweiten, scheibenförmigen Abschnitt zur schleifenden Anlage wenigstens einer axialen Dichtlippe aufweist, wobei der zweite Abschnitt und der signalgebende Teil mittels eines konischen oder hohlzylindrischen Verbindungsstückes verbunden sind. Damit bleibt der Encoder Teil der Dichtungsanordnung, wobei die Dichtungsanordnung in radialer Richtung ausgedehnt wird, um zwischen Radflansch und Außenring angeordnet zu werden. Es ergeben sich Nebeneffekte, die der Abdichtung des Wälzraumes des Radlagers einträglich sind und zugleich die Herstellung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit erleichtern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Encoderring bestehend aus einem Befestigungsteil und einem Signalgebender enthalten, wobei das Befestigungsteil einen hohlzylindrischen, ersten Abschnitt zur Befestigung einer Radnabe aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Sensorsystem, welches einen Sensor tragenden Träger und einen an der Radnabe einer Radlagereinheit befestigbaren Encoderring aufweist.
Stand der Technik
Hintergrund der Erfindung
Encoderringe werden in Verbindung mit Drehzahlsensoren eingesetzt, die bei Radlagereinheiten in der Regel für Antiblockiersysteme Verwendung finden. Der Encoderring wird auf der Radnabe angeordnet, wobei der das Signal des Encoderringes aufnehmende Sensor auf einem stationären Bauteil angeordnet wird.
In der Vergangenheit hat man Encoderringe insbesonders mit Dichtungsanordnungen kombiniert, weil Dichtungsanordnungen im Radlager zwischen den Lagerringen liegen und durch die Sensoren von außen detektiert werden können. Dabei wurde die Sensorik oft auf der Seite des Radflansches angeordnet, da der fahrzeugseitige Bauraum zwischen der Gelenkglocke und dem Radträger zum Durchführen der Verbindungsleitungen der Sensorik knapp ist und die Sensorik an dieser Seite oft extremen Verschmutzungen ausgesetzt ist. Damit stellt sich im Vergleich zur radflanschseitigen Dichtungsanordnung ein vergleichsweise hoher Aufwand für den Schutz der Sensorik ein.
Aus DE 2004 044 118 A1 ist eine Radlageranordnung mit einem radflanschseitigen Encoder bekannt. Es wird vorgeschlagen den in Radialrichtung ausgerichteten Encoder mit einem im wesentlichen C-förmigen Trägerblech an der Radnabe zu befestigen, wobei das Trägerblech mit einer Abdeckung eine Spaltdichtung bildet. Das Trägerblech erstreckt sich größtenteils parallel zum Radflansch und ist von diesem axial beabstandet. Damit entsteht zwischen dem Trägerblech und dem Radflansch ein ungenutzter Freiraum, der sich nachteilig auf die axiale Lagerbreite auswirkt.
Aufgabenstellung
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist daher einen Encoderring bzw. ein Sensorsystem anzugeben, womit die axiale Breite der Radlagereinheit reduziert werden kann, ohne Nachteile in der Funktionsweise in Kauf nehmen zu müssen.
Die Aufgabe wird bei einer Radlagereinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Befestigungsteil einen zweiten, scheibenförmigen Abschnitt aufweist, wobei der zweite Abschnitt und der signalgebende Teil mittels eines konischen oder hohlzylindrischen Verbindungsstückes verbunden sind.
Ferner wird diese Aufgabe bei einem Sensorsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sensor trennbar oder untrennbar mit dem an der Radlagereinheit befestigbaren Träger verbunden ist. Vorzugsweise ist der Sensor mit keinem Element der Radlagereinheit verbunden oder mit diesem in Kontakt, sondern wird ausschließlich vom Träger des Sensors getragen, wobei der Träger Bestandteil des Sensorsystems ist.
Der erfindungsgemäße Encoderring besteht aus einem Befestigungsteil und einem signalgebenden Teil, wobei das Befestigungsteil einen hohlzylindrischen, ersten Abschnitt zur Befestigung auf einer Radnabe aufweist. Dies ist zwingend erforderlich, da die Radnabe als beweglicher Teil des Radlagers den Encoderring in Bewegung versetzen muss, damit dessen Signal von einem Sensor aufgenommen werden kann. Folglich ist Encoderring in ein Befestigungsteil und ein signalgebendes Teil zu unterteilen, wobei diese zusammen einstückig oder als separate Bauteile ausführbar sind. Der signalgebende Teil ist dazu vorgesehen gegenüber dem Befestigungsteil eine Position einzunehmen, die für die Zentrierung durch den Sensoren hinsichtlich Orientierungsrichtung und Abstand optimiert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Befestigungsteil des Encoderringes einen zweiten scheibenförmigen Abschnitt zur schleifenden Anlage wenigstens einer, vorzugsweise axialen, Dichtlippe auf. Die Dichtlippe ist hierfür beispielsweise über ein Trägerblech am stehenden Lagerteil, beispielsweise dem Außenring, befestigt. Damit bildet die Dichtlippe mit dem zweiten, scheibenförmigen Abschnitt einen Dichtkontakt, der den Wälzraum des Radlagers abdichtet.
Ferner sind der zweite Abschnitt und der signalgebende Teil des Encoderringes mittels eines konischen oder hohlzylindrischen Verbindungsstückes verbunden. Idealerweise können der zweite Abschnitt, der signalgebende Teil und das konische bzw. hohlzylindrische Verbindungsstück aus einem einzigen Bauteil gebildet sein. Gegebenenfalls gehen der signalgebende Teil und/oder der zweite Abschnitt abrupt oder kontinuierlich in die konische oder hohlzylindrische Form des Verbindungsstücks über. Ein abrupter Übergang würde beispielsweise eine übliche Biegung durch Kaltumformung darstellen. Durch das Verbindungsstück kann in axialer Richtung mehr Bauraum für die Dichtungsanordnung, insbesondere für eine oder mehrere axiale Dichtlippen geschaffen werden, die am zweiten Abschnitt anliegt/anliegen. Mit anderen Worten, der signalgebende Teil des Encoderringes umfasst zumindest teilweise einen Bestandteil der Dichtungsanordnung, wie zum Beispiel ein Elastomer, welches Dichtlippen ausbildet oder ein Trägerblech. Dadurch kann ein Teil des Sensorsystems radial nach außen verlagert werden, wobei radial innenliegend Bauraum für beispielsweise axiale Dichtlippen gewonnen ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Encoderring sehr nahe am Radflansch der Radlagereinheit angeordnet ist, beziehungsweise dessen zweiter Abschnitt gegebenenfalls an der dem Außenring zugewandten Seite des Radflansches anliegt. Damit verbessert sich nicht nur der Sitz des Encoderringes, sondern der Außenring der Radlagereinheit kann zusammen mit den Wälzkörperreihen näher am Radflansch angeordnet werden.
Durch das verwendete konische oder hohlzylindrische Verbindungsstück kann axialer Bauraum für den signalgebenden Teil des Encoderringes gewonnen werden, insbesondere dann, wenn der signalgebende Teil in axiale Richtungen ausgeformt werden muss, wie es beispielsweise als Wellblech- oder auch als Lochblechencoder ausgebildet ist. Diese Art von Encoderringen werden sowohl bei passiven, als auch bei aktiven (bestromt) Sensoren verwendet und setzen ferromagnetisches Encodermaterial voraus.
Auch wenn der signalgebende Teil als Multipolencoder ausgebildet ist, so verhilft das konische oder hohlzylindrische Verbindungsstück dem Multipolencoder zu einer axialen Breite, die ausreichend magnetisiertes oder magnetisierbares Material enthält, um eine effiziente Signalübertragung zum Sensor zu gewährleisten.
Durch die radiale Verlagerung des signalgebenden Teils zu größeren Radien hin, ist es möglich den Sensor an einer vergleichsweise zugänglichen Stelle, nämlich an einer Außenseite des Außenrings anzubringen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite, scheibenförmige Abschnitt zur schleifenden Anlage wenigstens der einen axialen Dichtlippe vorgesehen. Dies bringt eine weitere Bauraumersparnis mit sich und stellt für den Dichtkontakt eine nichtrostende Fläche zur Verfügung.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform gehen der erste und zweite Abschnitt mittels eines Übergangsabschnittes ineinander über, wobei der Übergangsabschnittes in einer Ebene längs zur Rotationsachse des Encoderringes im wesentlichen durch einen Radius beschrieben ist. Diese im Längsschnitt gebildete Form eines Kreissegmentes unterstützt bei der Anbringung von axialen Dichtlippen, die auch in diesem Bereich anliegen können. Außerdem sind dadurch bekannte Elastomerformen mit Dichtlippen einzusetzen, die normalerweise am Fuß des radial hervorstehenden Radflansches angebracht sind und gegebenenfalls auch radiale Dichtlippen aufweisen, die ursprünglich dazu vorgesehen waren auf der Radnabe dichtend anzulegen und nunmehr gegebenen Falles auf dem ersten Abschnitt des Befestigungsteils anlegen können. Dadurch kann sehr effektiv dem Rostfraß begegnet werden, da der Encoderring als Ganzes oder auch nur sein Befestigungsteil aus einem rostfreien Material gefertigt werden können.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite, scheibenförmige Abschnitt dazu vorgesehen am Radflansch der Radnabe axial anzulegen, womit eine Positionsstabilität nicht nur für das Befestigungsteil des Encoderringes gegeben ist, sondern auch für den signalgebende Teil, womit der Abstand des Encoders vom Sensor über die Lebensdauer des Radlagers abgesichert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform bildet der signalgebende Teil einen Encoder aus oder trägt einen Encoder, der auf das signalgebende Teil aufgeklebt, auflackiert, aufgedruckt oder anderweitig auf diesem befestigt worden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Encoderring im Wesentlichen scheibenförmigen oder teilweise hohlzylindrisch ausgebildet. Ist der Encoder im Wesentlichen scheibenförmigen ausgebildet, so stellt der Encoderring im ganzen ein im Wesentlichen scheibenförmiges Bauteil dar, wobei der erste Abschnitt des Befestigungsteils und/oder das Verbindungsstück seine axiale Breite festlegen. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn eine axiale Breitenreduzierung angestrebt wird, da der nahezu scheibenförmige Encoderring auf einfache Weise zwischen Radflansch und Außenring angeordnet werden kann. Im Grunde wird durch die hohlzylindrische Form des ersten Abschnittes eine Installation des Encoderringes erleichtert, wobei ein Anschlag für den zweiten Abschnitt des Befestigungsteils noch dazu führt, dass eine genaue Positionierung des Encoderringes mit geringstem Aufwand zu gewährleisten ist.
Ist der Encoder im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet, so muss auch nicht auf eine axiale Baubreitenverringerung verzichtet werden, allerdings entsteht ein weiterer Freiheitsgrad bei der Anordnung des Sensors, der bei einem hohlzylindrischen Encoder, beziehungsweise signalgebenden Teil, radial außenliegend oder innenliegend angeordnet werden kann. Dies kann beispielsweise bei Radlagereinheiten von Vorteil sein, die aufgrund des zur Verfügung stehenden Bauraumes am Außenring eine bestimmte Kabelführung erfordern oder der Radflansch nicht abgedeckt werden soll.
Vorteilhafterweise ist der Encoder als ferromagnetisches Blech, als magnetisches oder magnetisierbares Bauteil ausgeführt. Der erfindungsgemäße Encoderring zeigt die erforderliche Kompatibilität auf, um alle Arten von Encodern zu tragen bzw. auszubilden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Encoderring auf einer drehenden Radnabe befestigt und der korrespondierende Sensoren am Außenring des Radlagers mittels eines Trägers befestigt. Damit ist gewährleistet, dass der optimale Abstand zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit eingehalten wird. Zudem ist es vorteilhaft, dass der Träger des Sensors zusammen mit dem Encoderring ein Vordichtsystem bildet, welches sich zwischen den beiden Elementen erstreckt und miteinander verbundene Dichtspalte aufweist, die sich in radialer, aber gegebenenfalls auch in axialer Richtung, erstrecken. Damit bilden Träger und Encoderring eine Labyrinthdichtung, der noch ein weiterer Dichtspalt vorgelagert ist, der aus dem Encoderring und dem Radflansch gebildet wird. Damit entsteht ein durch den sich ebenfalls radial erstreckenden Spalt zwischen Radflansch und Encoderring, der eine Fangrinne bildet, und dem Dichtungslabyrinth aus Träger und Encoderring, eine synergetische Wirkung, da der Eingang des Dichtungslabyrinthes zusätzlich vor dem Eindringen von Wasser und den Partikeln geschützt wird.
Vorteilhafterweise ist der Sensor trennbar oder untrennbar mit dem Träger verbunden und bildet zusammen mit einem Encoderring ein Sensorsystem, wobei der Träger an der Radlagereinheit, vorzugsweise am feststehenden Außenring, und der Encoderring an der Radnabe der Radlagereinheit befestigbar sind. Eine nachträgliche Austauschbarkeit bietet sich bei Sensoren an, die eine geringere Lebensdauer aufweisen als das Radlager. Untrennbar mit dem Träger verbundenen Sensoren, wie zum Beispiel in einem Gehäuse des Trägers integrierte Sensoren, werden besonders gut von der Außenwelt abgeschirmt und weisen deshalb eine hohe Lebensdauer auf. Ferner sind keine Befestigungsmittel oder Positioniermittel für integrierte Sensoren notwendig, die bereits vorinstalliert mit der Radlagereinheit ausgeliefert werden können, wobei der Kabelstrang für die Stromversorgung beziehungsweise für die Signalübertragung in das Gehäuse eingelassen sein können. Damit kann einem sehr verbreiteten Problem begegnet werden, nämlich der Beschädigungsmöglichkeit des Kabels bei der Installation der Radlagereinheit und auch während des Betriebes, beziehungsweise dessen Anbindung an das Gehäuse, zu minimieren. Ein untrennbar mit dem Träger verbundener Sensor weist keinerlei Installationsproblematik auf, da der Träger bei Passung an den Außenring des Radlagers auch automatisch die Position des Sensors festlegt und somit – genau wie der Encoderring – nicht aufwändig positioniert werden muss.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform liegt der trennbare Sensor mittelbar oder unmittelbar dem Encoder gegenüber. Liegt der Encoder den trennbar am Sensor unmittelbar gegenüber, so ist das dem Signaleintrag dienlich, weil ein sehr geringer Abstand gewählt werden kann. Allerdings stellt sich eine Positionierungsproblematik, die beim Auswechseln des Sensors auftritt, weil beispielsweise aufgrund einer durchgehenden Bohrung als Halterung für den Sensor eine Anlagefläche geschaffen werden muss, die für die Etablierung des optimalen Encoder-Sensorabstandes sorgt. Diese Anlagefläche kann beispielsweise an der Außenseite des Trägers angeordnet werden, um den Sensor gegebenenfalls mittelbar mit Hilfe eines Befestigungsmittels zu positionieren. Jedoch muss beachtet werden, dass die Labyrinthdichtung, die aus Träger und Encoderring gebildet wird, während des Austauschvorganges für Fremdpartikel und Feuchtigkeit einfacher zugänglich gemacht wird. Aus diesem Grund muss für eine reine Arbeitsumgebung, wie sie zum Beispiel in einer Kfz-Werkstatt vorliegt, gesorgt werden bevor der austauschbare Sensor entnommen werden kann.
Alternativ kann, wenn die Signalstärke nicht im Vordergrund steht, eine mittelbare Zentrierung durch den Träger oder das Gehäuse des Sensors vorgesehen werden. Dazu müsste die Trennwand des Gehäuses beziehungsweise Trägers nicht magnetisch und möglichst dünn sein. Dabei ist vorteilhaft, dass bei einem Austauschen des Sensors kein Schmutz in das Dichtungslabyrinth gelangt und zudem ein Anschlag durch die Trennwand zur Verfügung gestellt wird, der die Installationen des ausgetauschten Sensors erleichtert. Außerdem muss bei einer Ausführungsform einer Radlagereinheit mit Trennwand die Anbringung eines Sensors werkseitig nicht vorgesehen sein, womit die Radlagereinheit die vorteilhafte Eigenschaft inne hat zu einem späteren Zeitpunkt mit einem Drehzahlsensor nachgerüstet werden zu können.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit scheibenförmigem Encoderring und austauschbarem, mittelbar detektierendem Sensor,
2 eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit scheibenförmigem Encoderring und austauschbarem, unmittelbar detektierendem Sensor,
3 einen ersten Encoderring in perspektivischer Darstellung,
4 einen zweiten Encoderring in perspektivischer Darstellung,
5 einen geschnittenen, dritten Encoderring in perspektivischer Darstellung,
6 eine perspektivische Darstellung der Radlagereinheit aus 1,
7 eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit scheibenförmigem Encoderring und integriertem Sensor,
8 eine perspektivische Darstellung der Radlagereinheit aus 7,
9 eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit radialer Detektionsrichtung und mittelbar detektierendem Sensor,
10 eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit radialer Detektionsrichtung und unmittelbar detektierendem Sensor,
11 den Encoderring der Radlagereinheiten aus 9 und 10,
12 einen fünften Encoderring für radiale Detektion,
13 einen teilweise geschnittenen, sechsten Encoderring für radiale Detektion,
14 eine perspektivische Darstellung der Radlagereinheit aus 10,
15 eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit radialer Detektionsrichtung und integriertem Sensor,
16 eine perspektivische Ansicht der Radlagereinheit aus 15.
Ausführungsbeispiel
Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit scheibenförmigem Encoderring 4 und austauschbarem, mittelbar detektierendem Sensor 3. Bei der Radlagereinheit handelt es sich um eine Radlagereinheit der so genannten dritten Generation, bei der sowohl der Radflansch 2 zusammen mit der Radnabe 1 ausgebildet ist und auch der Außenring 15 einen Befestigungsflansch aufweist, der zur Befestigung am nicht abgebildeten Radträger vorgesehen ist. Eine Radlagereinheit der zweiten Generation (ohne Befestigungsflansch) wäre jedoch auch erfindungsgemäß verwendbar.
Die Radlagereinheit weist ein Sensorsystem auf, das zwischen dem Außenring 15 und dem sich radial erstreckenden Radflansch 2 der Radlagereinheit angeordnet ist. Der Encoderring 4 weist im wesentlichen eine Scheibenform auf, wobei radial außenliegend der signalgebende Teil 10 mit dem Endstück 9 angeordnet ist und radial innenliegend das Befestigungsteil, bestehend aus einem ersten Abschnitt 6, einen zweiten Abschnitt 8 und einem die Abschnitte verbindenden Übergangsabschnitt 7. Der signalgebende Teil 10 ist über ein konisches Verbindungsstück 5 mit dem zweiten Abschnitt 8 des Befestigungsteils verbunden.
Der Übergangsabschnitt 7 ist durch einen Radius definiert, wobei der kontinuierliche Übergang vom hohlzylindrischen, ersten Abschnitt 6 zum scheibenförmigen zweiten Abschnitt 8 gebildet wird. Erster und zweiter Abschnitt 6, 8 schließen im installierten Zustand des Encoderringes 4 zusammen einen Winkel von 90° ein. Jedoch ist es möglich zur Verbesserung der kraftschlüssigen Befestigung an der Radnabe 1 beim nichtmontierten Encoderring 4 einen Winkel zwischen den Abschnitten vorzusehen, der größer als 90° ist, womit durch die Aufweitung des ersten, hohlzylindrischen Abschnitts 6 eine Vorspannkraft auf den zweiten Abschnitt 8 ausgeübt wird und dieser axial gegen die dem Außenring 15 zugewandte Seite des Radflansches 2 gedrückt wird. Damit ist der Encoderring 4 leicht installierbar und gleichzeitig wird die Position des signalgebenden Teils 10 über die Laufzeit unverändert an der gleichen Position gehalten, damit bei der Drehzahlmessung keine Messfehler auftreten.
Der Encoderring 4, insbesondere der signalgebende Teil 10 bildet mit dem Radflansch 2 in einen ringförmigen Spalt, der als Fangrinne fungiert und eindringendes Wasser, beziehungsweise Schmutzpartikel, in der Rinne in Umfangsrichtung ableitet und an dem zur Fahrbahn orientierten Teil des Radflansches 2 nach unten ablaufen, beziehungsweise abtropfen, lässt.
Dabei ist es von Vorteil den Encoderring als Wellblech auszubilden, womit der signalgebende Teil 10 in axialer Richtung kein Wasser oder keine Schmutzpartikel durchlässt. Gegebenenfalls ist es denkbar den signalgebenden Teil 10 als Lochblech auszuführen, jedoch zusätzlich ein Elastomer zur Abdichtung der Löcher vorzusehen, so dass die Magnetflusseigenschaften des Lochbleches nicht tangiert werden, aber auch kein Wasser durch die ausgestanzten Löcher dringt.
Das Endstück 9 formt eine Abrisskante, das bedeutet, dass der Encoderring 4 quasi als Schleuderring wirkt und das Wasser inklusive Schmutzpartikel bei der Rotation nach außen befördert und durch die dem Radflansch 2 zugewandte Krümmungen des Endstückes 9 nicht lediglich radial nach außen wirft, sondern dem Wasserfluss eine axiale Komponente verleiht, womit die Mündung des Dichtspaltes zwischen der Abdeckung 13 des Trägerbleches 14 und dem Endstück 9 effektiv vor eindringendem Wasser geschützt wird. Damit fungiert der Spalt zwischen dem signalgebenden Teil und dem Radflansch 2 in einer optimalen Weise als Vordichtsystem zur auf dem Weg zum Wälzraum folgenden Labyrinthdichtung zwischen dem signalgebenden Teil 10 und dem Trägerblech 14, beziehungsweise dessen Abdeckung 13.
Selbst wenn Wasser in das genannte Vordcihtsystem eintritt, so würde die radial außenliegende axiale Dichtlippe 17 nochmals eine Fangrinne bilden und das eindringende Wasser ähnlich ableiten, wie es bereits zum Spalt zwischen dem signalgebenden Teil und dem Radflansch ausgeführt wurde.
Das Befestigungsteil, welches aus erstem, zweitem und Übergangsabschnitt (6, 7, 8) gebildet ist, verschafft in Kombination mit dem konischen Verbindungsstück 5 für die Dichtungslippenanordnung am Trägerblech 18 axialen Bauraum, der sehr nahe beim Radflansch 2 lokalisiert ist, wobei zudem durch die Dichtlippen Dichtkontakte realisiert werden, die auf rostfreiem Material schleifend anliegen. Dies führt zu einer längeren Lebensdauer der Dichtungsanordnung, da normalerweise bei rostenden Materialien Partikel vom Dichtkontakt abgelöst werden und damit weitere Partikel abtragen helfen.
Sowohl der signalgebende Teil 12, als auch das konischen Verbindungsstück 5, umfassen wenigstens eine axiale Dichtlippe 17 und müssen nicht axial nebeneinander angeordnet werden, womit ein Großteil der axialen Baubreitenoptimierung erreicht wird.
Das Gehäuse 11 beinhaltet den Sensor 3, der mittels eines Befestigungselementes 12 im Gehäuse 11 axial fixiert ist. Die Detektionsrichtung ist axial auf den signalgebenden Teil 10 ausgerichtet und findet mittelbar durch eine Trennwand des Gehäuses 11 statt. Daran ist vorteilhaft, das beim Austauschen oder vor dem Einsetzen des Sensors 3 die Trennwand an der Stelle, an der das Trägerblech 14 unterbrochen ist, angeordnet ist und eine Öffnung der Labyrinthdichtungen zwischen dem Trägerblech 14 und dem signalgebenden Teil 10 verhindert. Damit ist es möglich einen Sensor 3 auch außerhalb einer Kfz-Werkstatt auszutauschen. Das Trägerblech 14 ist einfach am Außenring 15 der Radlagereinheit auf Anschlag installierbar, womit auch für den Sensor 3 keine Positionierungsproblematik entsteht.
Zusätzlich kann das Trägerblech 14 noch Elastomere halten, die Dichtlippen, insbesondere axiale Dichtlippen ausbilden, die beispielsweise am signalgebenden Teil 10 des Encoderringes 4, am konischen Verbindungsstück 5 oder einem anderen Teil des Encoderringes 4 anliegen. Damit kann die Dichtungswirkung der Labyrinthdichtung weiter vorteilhaft erhöht werden.
Aus Gründen der Bauteilintegration ist es denkbar das Trägerblech 18 und das Trägerblech 14 einstückig auszuführen.
Vorteilhafterweise umschließt das Gehäuse 11, welches idealerweise aus Kunststoff besteht, teilweise den als Trägerblech 14 ausgeführten Träger, beziehungsweise dessen Abdeckung 13. Die Abdeckung 13 sorgt für die notwendige Stabilität und Dichtheit, da das Gehäuse 11 an einer axialen Sensoröffnung, z. B. einer Bohrung im Trägerblech 14, angeordnet ist. Dadurch entsteht auch eine leichte Zugänglichkeit zum Sensor 3. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Sensorbohrung des Trägerbleches 14 ein Innengewinde aufweist, womit die Installation des Sensors 3 weiter vereinfacht werden kann.
2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit scheibenförmigem Encoderring 4 und austauschbarem, unmittelbar detektierendem Sensor 23.
Das Gehäuse 21 hält und führt den Sensor 23 in radialer sowie in umfänglicher Richtung bezogen auf die Rotationsachse A. Zu Gunsten einer stärkeren Signalübertragung befindet sich zwischen Sensor 23 und dem signalgebenden Teil 10 des Encoderringes 4 keine weiteren Bauteile. Der Sensor 23 und der signalgebende Teil 10 werden lediglich von einem Luftspalt voneinander getrennt. Dieser Luftspalt ist in axialer Richtung sehr dünn ausführbar, jedoch müssen Maßnahmen getroffen werden, dass die korrekte Position beim Austausch oder Neuinstallation des Sensors 23 im Gehäuse 21 umgesetzt werden kann. Erfolgt diese Positionierung nur mangelhaft, so hat dies eine Fehlfunktionen des Drehzahlsensors und damit des Antiblockiersystems des Kraftfahrzeuges zur Folge. Als Abstandshalter kann hierbei gegebenenfalls das Befestigungselement 12 dienen, welches beispielsweise als Schraubenmutter ausgeführt sein kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel hält das Trägerblech 14 den Sensor 23 nur mittelbar über das Gehäuse 21, welches die Bohrung für den Sensor 23 zur Verfügung stellt, wobei die Bohrung gegebenenfalls ein Innengewinde aufweist, welches bei der axialen Positionierung nützlich sein kann.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 2 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
3 zeigt den ersten Encoderring in perspektivischer Darstellung, die in den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 Anwendung findet. Es ist zu erkennen, dass der Übergangsabschnitt 7 vom scheibenförmigen, zweiten Abschnitt 8 in den hohlzylindrischen, ersten Abschnitt 6 übergeht und dabei von einem Radius R beschrieben ist. Diese Form des Übergangsabschnittes 7 erweist sich als strukturell elastisch, wenn der zweite Abschnitt 8 unter Vorspannung am Radflansch Anliegen soll, und dient als Kraftspeicher, der beim Aufschieben des Encoderringes auf die Radnabe aufgeladen wird.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 3 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
4 zeigt einen zweiten Encoderring in perspektivischer Darstellung, der alternativ in den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 Anwendung finden kann. Der signalgebende Teil 10 weist ausgestanzte Löcher auf, die zu einer alternierenden Flussänderung führen, die wiederum vom Sensor detektiert werden kann. Dieser zweite Encoderring führt also zu einem stärkeren Signal, sollte aber wegen seiner unzureichenden Dichtwirkung mit einer umhüllenden Elastomerschicht eingesetzt werden, damit zusätzlich eine ähnliche Dichtwirkung wie bei der Wellblechausführung aus 3 erzielt werden kann.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 4 wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
5 zeigt einen geschnittenen, dritten Encoderring in perspektivischer Darstellung, dessen signalgebende Teil 10 einen aufgeklebten Multipolencoder aufweist, der in Umfangsrichtung alternierende Magnetspole aufweist.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 5 wird auf die Ausführungen zu 3 verwiesen.
6 zeigt eine perspektivische Darstellung der Radlagereinheit aus 1. das Befestigungselement 12 ist als Unterlegscheibe mit 2 Bohrungen ausgeführt, wobei durch die eine Bohrung das Kabel 25 geführt ist und durch die andere Bohrung ein weiteres Befestigungsmittel in Form einer Schraube geführt ist. Die Schraube 26 befestigt die Unterlegscheibe 12 am Gehäuse 11, womit auch der nicht abgebildete Sensor in seiner axialen Position gehalten wird.
Das Gehäuse 11 wird zusätzlich mittels eines Schutzrings 19 in Umfangsrichtung gehalten, wobei der Schutzring 19 zum Schutz des teilweise abgedeckten Trägerbleches 14 eingesetzt wird. Strukturelle Stabilität wird durch die Rippen 24 erzeugt, die ein nachteiliges Verbiegen des Trägerblechs, insbesondere der Abdeckung 13 verhindern. Damit wird der Dichtungsspalt zwischen dem Trägerblech 14 und dem Encoderring 4 konstant gehalten.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 6 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
7 zeigt eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit scheibenförmigem Encoderring 4 und in einem Gehäuse 27 integriertem Sensor. Die Bauteilanzahl wird durch die Integration des Sensors in das Gehäuse 27, welches mit dem Trägerblech 14 und dessen Abdeckung 13 integriert ist, reduziert. Somit muss zur Installation keine Zeit auf den Sensor verwendet werden, weil eine Anordnung des Trägerblech des 14 am Außenring 15 ausreicht um den Sensor in seine vorgesehene Position zu bringen.
Außerdem weist das allseitig geschlossene Gehäuse 27 bessere Dichtungseigenschaften auf, als jedes Gehäuse, welches das nachträgliche Einsetzen oder Austauschen des Sensors zulässt. Die Detektion durch den Sensor im Gehäuse 27 ist axial gerichtet und findet mittelbar durch die Gehäusewand des Gehäuses 27 statt.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 7 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung der Radlagereinheit aus 7. Es ist zu erkennen, dass bei einem in das Gehäuse 27 integriertem Sensor keine Befestigungselemente, wie Schrauben oder Unterlegscheibe notwendig sind. Damit ist eine Bauteilreduktion erzielbar, wobei zusätzlich axialer Bauraum eingespart werden kann ohne die Dichtwirkung des Gehäuses 27 oder der Abdeckung 13 zu gefährden.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 8 wird auf die Ausführungen zu 6 verwiesen.
9 zeigt eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit radialer Detektionsrichtung und mittelbar detektierendem Sensor 43. der Sensor 43 wird von dem Gehäuse 51 gehalten und bei der Installation auch radial geführt, wobei das Befestigungselement 53 ein radiales Auswandern des Sensors 43 verhindert.
Wie bereits in den vorherigen Ausführungsbeispielen wird das Gehäuse 51 geben so von einem Trägerblech 54 gehalten, wobei jedoch die an dem Trägerblech 54 angebrachte Abdeckung 59 nicht aus Blech, sondern aus Kunststoff geformt ist. Damit wird das Vordichtsystem zwischen dem Träger 54 und dem Encoderring 44 in der Nähe des Sensors 43, beziehungsweise in der Nähe der Trennwand des Gehäuses 51, die einen Radialanschlag für den Sensor 43 bildet, vom Encoderring 44 und der Kunststoffabdeckung 59 ausgebildet.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen besteht ein Vordichtungssystem, das aus dem Encoderring 44, insbesondere den signalgebenden Teil 50 und dem Radflansch 2 gebildet wird. Dieses Vordichtsystem ist radial außenliegend zu den axialen Dichtlippen 17 angeordnet und spart axialen Bauraum.
Der als Encoder ausgebildete Teil des signalübertragenden Teils 50 weist im wesentlichen eine hohlzylindrische Form auf, wobei die Wellblechstruktur des Encoders selbst von der hohlzylindrischen Form abweicht. Bei dieser Encoderanordnung verlängert sich das Dichtungslabyrinth und erhöht somit seine Effektivität, nicht zuletzt dadurch, dass das der Verlauf der dichtungsspalte des Vordichtsystems mehrmals von radialer auf axiale Verlaufrichtung, und umgekehrt, abknickt.
Der Sensor 43 ist leicht installierbar und kann auch nachgerüstet werden, da die Trennwand zwischen Sensor und den signalgebenden Teil 50 für die notwendige Dichtheit sorgt, wenn der Sensor 43 nicht vorhanden ist.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 9 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
10 zeigt eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit radialer Detektionsrichtung und unmittelbar detektierendem Sensor. Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 9 stellt sich hierbei wieder die Dichtungsproblematik, wenn der Sensor 63 fehlt. Diese ist allerdings entschärft, da der Dichtungsspalt der Labyrinthdichtung im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 deutlich länger geworden ist und mehrere Richtungsänderung aufweist.
Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 10 wird auf die Ausführungen zu 9 verwiesen.
11 zeigt den Encoderring der Radlagereinheiten aus 9 und 10.
12 zeigt einen fünften Encoderring für radiale Detektion in einer gestanzten Blechausführung als alternative zum Encoderring der 11. Zur Verbesserung der Dichtungseigenschaften können auch hier die Löcher mit einem. Elastomer verschlossen werden.
13 zeigt einen teilweise geschnittenen, sechsten Encoderring für radiale Detektion mit einem formschlüssig verbundenen Multipolring für den Einsatz in den Radlagereinheiten gemäß den 9 und 10.
14 zeigt eine perspektivische Darstellung der Radlagereinheit aus 10. Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 14 wird auf die Ausführungen zu 10 verwiesen.
15 zeigt eine Schnittdarstellung einer Radlagereinheit mit radialer Detektionsrichtung und einen in ein Gehäuse 67 integrierten Sensor. Für alle weiteren, an dieser Stelle nicht erwähnten Bezugszeichen der 15 wird auf die Ausführungen zu 9 verwiesen.
16 zeigt eine perspektivische Ansicht der Radlagereinheit aus 15.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Encoderring und ein Sensorsystem mit einem Encoderring bestehend aus einem Befestigungsteil und einem signalgebenden Teil, wobei das Befestigungsteil einen hohlzylindrischen, ersten Abschnitt zur Befestigung auf einer Radnabe aufweist. Es wird das Ziel verfolgt axialen Bauraum einzusparen, wobei andere Funktionen und Vorteile der Radlagereinheit und des Sensorsystems erhalten bleiben sollen. Dazu wird vorgeschlagen, dass das Befestigungsteil einen zweiten, scheibenförmigen Abschnitt zur schleifenden Anlage wenigstens einer axialen Dichtlippe aufweist, wobei der zweite Abschnitt und der signalgebende Teil mittels eines konischen oder hohlzylindrischen Verbindungsstückes verbunden sind. Damit bleibt der Encoder Teil der Dichtungsanordnung, wobei die Dichtungsanordnung in radialer Richtung ausgedehnt wird, um zwischen Radflansch und Außenring angeordnet zu werden. Es ergeben sich Nebeneffekte, die der Abdichtung des Wälzraumes des Radlagers einträglich sind und zugleich die Herstellung einer erfindungsgemäßen Radlagereinheit erleichtern.
Bezugszeichenliste

1: Radnabe
2: Ringflansch
3: Sensor
4: Encoderring
5: Verbindungsabschnitt
6: Erster Abschnitt
7: Übergangsabschnitt
8: Zweiter Abschnitt
9: Endstück
10: Signalgebender Teil
11: Gehäuse
12: Befestigungsmittel
13: Abdeckung
14: Träger
15: Außenring
16: Radiale Dichtlippe
17: Axiale Dichtlippe
18: Trägerblech
19: Schutzring
21: Gehäuse
23: Sensor
24: Rippe
25: Kabel
26: Befestigungsmittel
27: Gehäuse
43: Sensor
44: Encoderring
45: Verbindungsabschnitt
50: Signalgebender Teil
51: Gehäuse
52: Befestigungsmittel
54: Träger
59: Abdeckung
61: Gehäuse
63: Sensor
66: Befestigungsmittel
67: Gehäuse
A: Rotationsachse
R: Radius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2004044118 A1 [0004]

Claims

Encoderring (4, 44) bestehend aus einem Befestigungsteil und einem signalgebenden Teil (10, 50), wobei das Befestigungsteil einen hohlzylindrischen, ersten Abschnitt (6) zur Befestigung auf einer Radnabe (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil einen zweiten, scheibenförmigen. Abschnitt (8) aufweist, wobei der zweite Abschnitt (8) und der signalgebende Teil (10, 50) mittels eines konischen oder hohlzylindrischen Verbindungsstückes (5, 45) verbunden sind.
Encoderring (4, 44) nach Anspruch 1, wobei der zweite, scheibenförmige Abschnitt (8) zur schleifenden Anlage wenigstens einer axialen Dichtlippe (17) vorgesehen ist.
Encoderring (4, 44) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste und zweite Abschnitt (6, 8) mittels eines Übergangsabschnittes (7) ineinander übergehen und der Übergangsabschnitt (7) in einer Ebene längs zur Rotationsachse (A) des Endcoderringes (4, 44) im wesentlichen durch einen Radius (R) beschrieben ist.
Endcoderring (4, 44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Abschnitt (8) dazu vorgesehen ist, an einem Radflansch (2) der Radnabe (1) axial anzuliegen.
Endcoderring (4, 44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der signalgebende Teil (10, 50) einen Encoder trägt oder diesen ausbildet.
Endcoderring (4, 44) nach Anspruch 5, wobei der Encoder im wesentlichen hohlzylindrisch oder scheibenförmig ausgebildet ist.
Endcoderring (4, 44) nach Anspruch 6, wobei in der Encoder als ferromagnetisches Blech, als magnetisches oder magnetisierbares Bauteil ausgeführt ist.
Sensorsystem mit einem Sensor (3, 23, 27, 43, 63, 67), einem den Sensor (3, 23, 27, 43, 63, 67) tragenden Träger (14, 54) und einem an einer Radnabe (1) einer Radlagereinheit befestigbaren Encoderring (4,44), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3, 23, 27, 43, 63, 67) trennbar oder untrennbar mit dem an der Radlagereinheit befestigbaren Träger (14, 54) verbunden ist.
Sensorsystem nach Anspruch 8, wobei der Träger (14, 54) zusammen mit dem Endcoderring (4, 44) ein Vordichtsystem bildet.
Sensorsystem nach Anspruch 8, wobei der Träger (14, 54) wenigstens eine Dichtlippe (17) trägt.
Sensorsystem nach Anspruch 10, wobei die Dichtlippe (17) schleifend am Encoderring (4, 44) anliegt.
Sensorsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der trennbare Sensor (3, 23, 43, 63) mittelbar oder unmittelbar dem Encoder gegenüberliegt.