DE102010008772A1 - Rotary bearing for wheel of e.g. passenger car, has measuring rod facing sensor that is connected with inner ring in torque-proof manner for measuring rotation of wheel of motor vehicle, where sensor is secured in recess in inner ring - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager zum rotativen Lagern eines Rades eines Kraftfahrzeuges, insbesondere ein Radlager, welches mit einem Sensor zur Messung einer Drehung des Rades ausgestattet ist, beispielsweise zur Steuerung eines Antiblockiersystems des Kraftfahrzeuges.The present invention relates to a bearing for rotatively supporting a wheel of a motor vehicle, in particular a wheel bearing, which is equipped with a sensor for measuring a rotation of the wheel, for example for controlling an antilock brake system of the motor vehicle.
Die
Aus der
Die
Die
Aus der
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von der
Die genannte Aufgabe wird durch ein Lager zum rotativen Lagern eines Rades eines Kraftfahrzeuges gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.Said object is achieved by a bearing for rotationally bearing a wheel of a motor vehicle according to the appended claim 1.
Das erfindungsgemäße Lager dient dem rotativen Lagern eines Rades eines Kraftfahrzeuges und kann daher kurz als Radlager bezeichnet werden. Bei dem Rad kann es sich beispielsweise um ein angetriebenes oder ein nicht angetriebenes Rad eines Personenkraftwagens oder eines Lastkraftwagens handeln. Das Lager umfasst zunächst einen ersten Lagerring und einen gegenüber dem ersten Lagerring rotierbaren zweiten Lagerring. Zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring ist ein Lagerinnenraum ausgebildet, in welchem bevorzugt Wälzkörper angeordnet sind. Der Lagerinnenraum ist mit einer Kassettendichtung gegenüber einem Raum außerhalb des Lagerinnenraumes abgedichtet. Durch die Kassettendichtung kann verhindert werden, dass beispielsweise Wasser in den Lagerinnenraum gelangt, wo es zu einer Korrosion führen würde und die Funktion des Lagers beeinträchtigen würde. Die Kassettendichtung umfasst einen drehfest mit dem zweiten Lagerring verbundenen ringförmigen Maßstab, beispielsweise in Form eines Kodierringes. Die Kassettendichtung und der ringförmige Maßstab befinden sich bevorzugt im Lagerinnenraum, besonders bevorzugt an einer Stirnseite des Lagerinnenraumes. Auch ist der ringförmige Maßstab bevorzugt koaxial zum zweiten Lagerring angeordnet. Der ringförmige Maßstab steht einem drehfest mit dem ersten Lagerring verbundenen Sensor zur Messung einer Drehung des Rades gegenüber. Mithilfe des Sensors und des ringförmigen Maßstabes ist es möglich, eine Drehung des ersten Lagerringes gegenüber dem zweiten Lagerring, d. h., eine Drehung des Rades messen zu können, beispielsweise zur Steuerung eines Antiblockiersystems. Erfindungsgemäß ist der Sensor in einer Ausnehmung im ersten Lagerring befestigt; beispielsweise dadurch, dass der Sensor teilweise oder vollständig in der Ausnehmung sitzt. Dabei mündet der Sensor bevorzugt in den Lagerinnenraum. Folglich befindet sich die Ausnehmung im ersten Lagerring bevorzugt in einem axialen Abschnitt des ersten Lagerringes, welcher den Lagerinnenraum begrenzt. Weiterhin befindet sich die Ausnehmung in einem axialen Abschnitt des ersten Lagerringes, in welchem die Kassettendichtung angeordnet ist. Die Befestigung des Sensors in der Ausnehmung im ersten Lagerring führt dazu, dass der Sensor in den ersten Lagerring integriert ist.The bearing according to the invention serves for rotational bearing of a wheel of a motor vehicle and can therefore be referred to briefly as a wheel bearing. The wheel may be, for example, a powered or a non-driven wheel of a passenger car or a truck. The bearing initially comprises a first bearing ring and a second bearing ring rotatable relative to the first bearing ring. Between the first bearing ring and the second bearing ring, a bearing interior is formed, in which preferably rolling elements are arranged. The bearing interior is sealed with a cassette seal against a space outside the bearing interior. The cartridge seal can prevent, for example, water from entering the bearing interior, where it would lead to corrosion and impair the function of the bearing. The cartridge seal comprises a rotationally fixed connected to the second bearing ring annular scale, for example in the form of a coding ring. The cartridge seal and the annular scale are preferably in the bearing interior, particularly preferably on an end face of the bearing interior. Also, the annular scale is preferably arranged coaxially with the second bearing ring. The annular scale is opposite to a rotatably connected to the first bearing ring sensor for measuring a rotation of the wheel. By means of the sensor and the annular scale, it is possible to be able to measure a rotation of the first bearing ring relative to the second bearing ring, ie, a rotation of the wheel, for example for controlling an anti-lock braking system. According to the invention, the sensor is mounted in a recess in the first bearing ring; for example, the fact that the sensor sits partially or completely in the recess. In this case, the sensor preferably opens into the bearing interior. Consequently, the Recess in the first bearing ring preferably in an axial portion of the first bearing ring, which limits the bearing interior. Furthermore, the recess is located in an axial portion of the first bearing ring, in which the cassette seal is arranged. The attachment of the sensor in the recess in the first bearing ring causes the sensor is integrated into the first bearing ring.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Lagers besteht darin, dass die Betriebssicherheit des Sensors durch die Integration in den ersten Lagerring wesentlich erhöht ist. Insbesondere ist der Sensor nicht einer erhöhten Wärmeeinwirkung durch eine Bremse ausgesetzt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass keine Bauteile zur Positionierung des Sensors außerhalb des Lagers erforderlich sind.A particular advantage of the bearing according to the invention is that the reliability of the sensor is substantially increased by the integration in the first bearing ring. In particular, the sensor is not exposed to increased heat by a brake. Another advantage is that no components for positioning the sensor outside of the bearing are required.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ist der erste Lagerring durch einen Lagerinnenring gebildet, während der zweite Lagerring durch einen Lageraußenring gebildet ist. Der Lageraußenring ist drehfest mit einer Nabe des Rades verbindbar, wobei der Lageraußenring als integraler Bestandteil der Nabe ausgebildet sein kann. Der Lagerinnenring ist drehfest auf einen Zapfen montierbar. Bei dem Zapfen kann es sich insbesondere um einen Achszapfen handeln, welcher das Rad trägt. Bei dem Lager handelt es sich bevorzugt um ein Wälzlager, insbesondere um ein zweireihiges Kegelrollenlager. Der Lagerinnenraum ist bevorzugt an beiden axialen Stirnseiten mit jeweils einer der Kassettendichtungen abgedichtet. Selbstverständlich kann bei alternativen Ausführungsformen der zweite Lagerring durch den Lagerinnenring gebildet sein, während der erste Lagerring durch den Lageraußenring gebildet ist.In a preferred embodiment of the bearing according to the invention, the first bearing ring is formed by a bearing inner ring, while the second bearing ring is formed by a bearing outer ring. The bearing outer ring is rotatably connected to a hub of the wheel, wherein the bearing outer ring may be formed as an integral part of the hub. The bearing inner ring is rotatably mounted on a pin. The journal may in particular be a journal bearing the wheel. The bearing is preferably a roller bearing, in particular a double-row tapered roller bearing. The bearing interior is preferably sealed at both axial end faces, each with one of the cassette seals. Of course, in alternative embodiments, the second bearing ring may be formed by the bearing inner ring, while the first bearing ring is formed by the bearing outer ring.
Der ringförmige Maßstab ist bevorzugt an einem am Lageraußenring befestigten Haltering der Kassettendichtung ausgebildet. Dabei ist der Haltering bevorzugt als integraler Bestandteil der Kassettendichtung ausgebildet, beispielsweise dadurch, dass an diesem eine Axialdichtlippe und/oder eine Radialdichtlippe befestigt ist.The annular scale is preferably formed on a retaining ring of the cassette seal attached to the bearing outer ring. In this case, the retaining ring is preferably formed as an integral part of the cartridge seal, for example, characterized in that an axial sealing lip and / or a radial sealing lip is attached to this.
Der ringförmige Maßstab kann auf unterschiedliche Weise für seine Funktion als Maßstab ausgebildet sein, beispielsweise durch eine optische und/oder magnetische Teilung. Der Maßstab ist bevorzugt durch ein Blech gebildet, in welchem die Teilung durch ausgestanzte Felder gebildet ist.The annular scale may be designed in different ways for its function as a scale, for example by an optical and / or magnetic division. The scale is preferably formed by a sheet in which the division is formed by punched out fields.
Der Maßstab weist bevorzugt die Form eines Zylindermantels auf, dessen Innenseite dem Sensor gegenübersteht. Die innere Zylindermantelfläche ist bevorzugt mit einem kleinen Abstand von weniger als 1 mm zum Sensor angeordnet.The scale preferably has the shape of a cylinder jacket, the inside of which faces the sensor. The inner cylinder jacket surface is preferably arranged at a small distance of less than 1 mm from the sensor.
Der Haltering weist bevorzugt in einem radial innen liegenden Bereich einen L-förmigen Querschnitt auf. Dieser Querschnitt befindet sich in einer Ebene, die senkrecht zur Umlaufrichtung des Halteringes liegt, d. h. senkrecht zu einer Tangente des Halteringes, wobei auch die Achse des Lagers in dieser Ebene liegt. Der Maßstab ist an einem parallel zur Achse des Lagers angeordneten Schenkel der L-Form ausgebildet. Bei diesem Schenkel handelt es sich bevorzugt um den kürzeren der beiden Schenkel der L-Form, welcher entweder in Richtung des Lagerinnenraumes oder Richtung eines Raumes außerhalb des Lagerinnenraumes ausgerichtet sein kann. Die L-Form des Querschnittes des Halteringes kann auch abgewandelt sein, beispielsweise dadurch, dass der lange Schenkel der L-Form einen gegenüber der Achse des Lagers schräg angeordneten Abschnitt aufweist, um eine platzsparende Anordnung bezogen auf die Achse des Lagers zu ermöglichen.The retaining ring preferably has an L-shaped cross-section in a radially inner region. This cross-section is located in a plane which is perpendicular to the direction of rotation of the retaining ring, d. H. perpendicular to a tangent of the retaining ring, wherein the axis of the bearing lies in this plane. The scale is formed on a parallel to the axis of the bearing arranged leg of the L-shape. This leg is preferably the shorter of the two legs of the L-shape, which can be aligned either in the direction of the bearing interior or direction of a room outside of the bearing interior. The L-shape of the cross-section of the retaining ring may also be modified, for example, in that the long leg of the L-shape has a relation to the axis of the bearing obliquely disposed portion to allow a space-saving arrangement with respect to the axis of the bearing.
Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers weist der Haltering eine zylindermantelförmige Innenseite auf, an welcher der Maßstab ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann geeignet, wenn der Haltering eine ausreichende Dicke, d. h., eine ausreichende axiale Länge besitzt, um den Maßstab auf der Innenseite ausbilden zu können.In an alternative preferred embodiment of the bearing according to the invention, the retaining ring has a cylinder jacket-shaped inner side, on which the scale is formed. This embodiment is particularly suitable when the retaining ring of sufficient thickness, d. h., Has sufficient axial length to form the scale on the inside can.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers ist der Sensor bündig mit einer Oberfläche des Lagerinnenringes abschließend in der Ausnehmung angeordnet. Folglich ragt der Sensor nicht über die Kontur des Lagerinnenringes hinaus. Dabei ist der Sensor in seiner Position in der Ausnehmung bevorzugt an die äußere Form des Lagerinnenringes angeglichen. Diese Ausführung ermöglicht eine platzsparende und betriebssichere Anordnung des Sensors.In a particularly preferred embodiment of the bearing according to the invention, the sensor is arranged flush with a surface of the bearing inner ring finally in the recess. Consequently, the sensor does not protrude beyond the contour of the bearing inner ring. In this case, the sensor is preferably adjusted in its position in the recess to the outer shape of the bearing inner ring. This design allows a space-saving and reliable arrangement of the sensor.
Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform besitzt der Maßstab die Form eines Kegelstumpfmantels, dessen Innenseite dem Sensor gegenübersteht. Bei dieser Ausführungsform ist der Sensor bevorzugt aus der Ausnehmung im Lagerinnenring herausragend angeordnet. Diese Ausführungsform gestattet eine besonders platzsparende Anordnung des Sensors, beispielsweise zwischen zwei Dichtlippen der Kassettendichtung.In an alternative preferred embodiment, the scale has the shape of a truncated cone shell, the inside of which faces the sensor. In this embodiment, the sensor is preferably arranged outstandingly out of the recess in the bearing inner ring. This embodiment allows a particularly space-saving arrangement of the sensor, for example between two sealing lips of the cassette seal.
Der Lagerinnenring weist bevorzugt einen Kanal zur Durchführung eines Kabels des Sensors auf. Der Kanal beginnt in der Ausnehmung und mündet auf einer den Zapfen zuzuwendenden Stirnseite des Lagerinnenringes. Das zum Zapfen geführte Kabel ist – wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist – beispielsweise zur Steuerelektronik eines Antiblockiersystems und/oder zur Anzeige in einem Fahrerhaus zu führen. Der Kanal im Lagerinnenring schützt das Kabel des Sensors vor mechanischen und thermischen Einflüssen.The bearing inner ring preferably has a channel for the passage of a cable of the sensor. The channel begins in the recess and opens on a facing the pin end face of the bearing inner ring. The cable guided to the pin is - as is known from the prior art - to lead, for example, to the control electronics of an anti-lock brake system and / or for display in a cab. The channel in the bearing inner ring protects the cable of the sensor against mechanical and thermal influences.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch die Anordnung des Sensors dieser für weitere Messaufgaben verwendet werden kann. Beispielsweise ist es durch die erfindungsgemäße Lösung möglich, einen Abstand des Maßstabes vom Sensor und/oder eine Verkippung des Maßstabes gegenüber dem Sensor zu messen, wodurch eine veränderte Position und/oder Verkippung des zweiten Lageringes detektierbar ist. Hierfür ist der Sensor bevorzugt weiterhin als Entfernungssensor zur Messung einer Entfernung zum zweiten Lagerring und/oder als Verkippungssensor zur Messung einer Verkippung des zweiten Lagerringes ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lagers lassen sich mithilfe des Sensors Rückschlüsse auf den Verschleiß des Lagers ziehen, wodurch beispielsweise eine End-of-Life-Erkennung möglich ist.A particular advantage of the solution according to the invention is that the arrangement of the sensor allows it to be used for further measuring tasks. For example, it is possible by the inventive solution to measure a distance of the scale from the sensor and / or a tilt of the scale relative to the sensor, whereby a changed position and / or tilting of the second bearing ring is detectable. For this purpose, the sensor is preferably further designed as a distance sensor for measuring a distance to the second bearing ring and / or as a tilt sensor for measuring a tilting of the second bearing ring. In this embodiment of the bearing according to the invention can be drawn using the sensor conclusions about the wear of the bearing, which, for example, an end-of-life detection is possible.
Die erfindungsgemäße Anordnung des Sensors gegenüber dem Lagerinnenraum ermöglicht auch die Messung von Zustandsgrößen des Lagerinnenraumes, beispielsweise einer Temperatur oder einer Feuchtigkeit im Lagerinnenraum. Hierfür ist der Sensor bevorzugt weiterhin als Feuchtigkeitssensor zur Messung einer Feuchtigkeit im Lagerinnenraum und/oder als Temperatursensor zur Messung einer Temperatur im Lagerinnenraum ausgebildet. Hierdurch kann beispielsweise eine Überhitzung und/oder ein Wassereintritt in den Lagerinnenraum erkannt werden.The inventive arrangement of the sensor relative to the bearing interior also allows the measurement of state variables of the bearing interior, for example, a temperature or humidity in the bearing interior. For this purpose, the sensor is preferably also designed as a moisture sensor for measuring moisture in the bearing interior and / or as a temperature sensor for measuring a temperature in the bearing interior. As a result, for example, overheating and / or water ingress into the bearing interior can be detected.
Der Sensor umfasst bevorzugt weiterhin eine Auswerteelektronik, sodass er einen aktiven Sensor bildet.The sensor preferably further comprises an evaluation electronics, so that it forms an active sensor.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, with reference to the drawing. Show it:
Der Haltering
Der Maßstab
Im Lagerinnenring
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- LagerinnenringBearing inner ring
- 0202
- Kassettendichtungcassette seal
- 0303
- Halteringretaining ring
- 0404
- Dichtlippesealing lip
- 0505
- 0606
- Dichtlippesealing lip
- 0707
- Dichtlippesealing lip
- 0808
- ringförmige Federannular spring
- 0909
- geformter Ringshaped ring
- 1010
- 1111
- Maßstabscale
- 1212
- Ausnehmungrecess
- 1313
- Sensorsensor
- 1414
- Kanalchannel
- 1515
- 1616
- Kabelelectric wire
- 1717
- abgewinkelter Bereichangled area
- 1818
- 1919
- 2020
- 2121
- Laufflächetread
- 2222
- einseitige Ausnehmungone-sided recess
- 2323
- zylinderförmige Ausnehmungcylindrical recess
- 2424
- Zentrierbohrungcentering
- 2525
- 2626
- Öffnungopening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 0532011 A1 [0005] EP 0532011 A1 [0005]
- US 5085519 [0006] US 5085519 [0006]
- DE 69416498 T2 [0007, 0008] DE 69416498 T2 [0007, 0008]
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