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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit einem Sensor für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, sowie ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einer solchen Radlageranordnung.
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Zur Ermittelung einer Rotation eines Fahrzeugrades um seine Radachse kann ein Sensor, der an einem Stator eines Radlagers, insbesondere einem Radträger, befestigt ist, eine Rotation eines Referenzkörpers erfassen, der mit einem Rotor des Radlagers, insbesondere einer Radnabe, drehfest ist und somit mit dem an dem Rotor befestigten Fahrzeugrad mitrotiert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeug mit einer verbesserten Radlageranordnung mit einem Sensor zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Radlageranordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen einen Stator auf, der zur, insbesondere lösbaren, Anbindung an das Kraftfahrzeug eingerichtet ist, insbesondere zu einem Verschrauben mit dem Kraftfahrzeug. An dem Stator ist ein Rotor drehbar gelagert, der zur, insbesondere lösbaren, Befestigung eines Fahrzeugrades eingerichtet ist, insbesondere zu einem Verschrauben mit dem Fahrzeugrad.
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Ein Stator im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere ein Außenring sein, in dem eine Radnabe drehbar gelagert ist, die ein Rotor im Sinne der vorliegenden Erfindung sein kann. Gleichermaßen kann der Stator eine Welle oder ein Zapfen, insbesondere ein Achsschenkel, sein, der Rotor eine darauf drehbar gelagerte Radnabe. Zur kompakteren Darstellung wird verallgemeinernd von einem, insbesondere fahrzeugfesten, Stator und einem, insbesondere radfesten, Rotor gesprochen.
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Der Rotor ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung an, insbesondere in oder auf, dem Stator mittels einer Wälzlageranordnung mit einem oder mehreren Wälzkörperringen, insbesondere einem oder mehreren Kugellagerringen, insbesondere Schrägkugellagerringen, und/oder Kegelrollenlagerringen drehbar gelagert. Die Wälzkörper eines Wälzkörperringes stützen sich in einer Ausführung unmittelbar oder über einen Lagerinnen- und/oder -außenring radial und/oder axial an dem Stator und/oder dem Rotor ab.
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Nach einer Ausführung weist die Radlageranordnung einen Referenzkörper auf, der mit dem Rotor drehfest ist, d. h. mit dem Rotor rotiert. Der Referenzkörper kann insbesondere in Umfangsrichtung abwechselnde magnetische Pole aufweisen. Er kann integral mit dem Rotor ausgebildet oder an diesem lösbar oder unlösbar befestigt und hierzu insbesondere ringförmig ausgebildet sein. Unter lösbar wird vorliegend insbesondere zerstörungsfrei lösbar verstanden.
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Die Radlageranordnung weist nach einer Ausführung einen Sensor zur, insbesondere berührungslosen, Erfassung einer Rotation des Referenzkörpers relativ zu dem Sensor mit einem an dem Stator befestigten Sensorträger auf. Der Sensor kann insbesondere ein Magneto-Widerstandselement („MRE”) zur Erzeugung von Ausgangssignalen entsprechend einer Änderung eines Magnetfeldes aufweisen. Unter einer Rotation wird vorliegend insbesondere eine Dreh- bzw. Winkelstellung um die Drehachse des Rotors bzw. des Fahrzeugrades, oder eine zeitliche Ableitung hiervon, insbesondere eine Dreh- bzw. Winkelgeschwindigkeit und/oder -beschleunigung, verstanden
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Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Sensorträger unmittelbar an dem Stator befestigt. Hierunter wird vorliegend insbesondere verstanden, dass Sensorträger und Stator einander in einer Kontaktfläche direkt und somit in Richtung senkrecht zu dieser Kontaktfläche formschlüssig berühren.
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Insbesondere, um Verschleiß zu verringern, kann dabei ein Luftspalt zwischen dem Referenzkörper und dem Sensor vorgesehen sein. Die Qualität der Erfassung durch den Sensor kann sensibel von der Positionierung von Sensor und Referenzkörper, insbesondere der Größe eines solchen Luftspalts, abhängen. Die Positionierung von Sensor und Referenzkörper, insbesondere die Größe eines Luftspalts zwischen dem Referenzkörper und dem Sensor, wird ihrerseits insbesondere durch die Toleranzkette zwischen dem Sensor und dem Stator beeinflusst. Daher reduziert die unmittelbare Befestigung des Sensorträgers unmittelbar an dem Stator die Toleranzkette und kann so die Positionierung von Sensor zu dem Stator und damit zu dem Referenzkörper und so schließlich die Qualität der Erfassung verbessern. Gleichzeitig kann durch die Befestigung des Sensors mittels eines Sensorträgers eine hohe Flexibilität bezüglich der Positionierung des Sensors und/oder eine gute Handhabbarkeit, insbesondere Montierbarkeit, dargestellt werden.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Sensor ein Gehäuse, insbesondere aus Kunststoff und/oder Metall, auf, mit dem der Sensorträger einteilig bzw. integral ausgebildet ist. Insbesondere kann der Sensorträger mit dem Gehäuse urgeformt, beispielsweise gegossen oder gespritzt sein. Ein Magneto-Widerstandselement kann in dem Gehäuse angeordnet, insbesondere in dieses, vorzugsweise bei dessen Urformen, eingeformt sein. Die unmittelbare Befestigung eines integral bzw. einstückig mit einem Gehäuse ausgebildeten Sensorträgers reduziert die Toleranzkette vorteilhafterweise.
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Gleichermaßen können ein Gehäuse des Sensors, in dem insbesondere ein Magneto-Widerstandselement angeordnet, insbesondere in dieses, vorzugsweise bei dessen Urformen, eingeformt sein kann, und ein hiermit separat hergestellter Sensorträger miteinander insbesondere stoffschlüssig, vorzugsweise durch Kleben und/oder Schweißen, verbunden sein. Auch eine solche stoffschlüssige Verbindung von Sensorgehäuse und -träger reduziert die Toleranzkette vorteilhafterweise.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Sensorträger lösbar an dem Stator befestigt. Dies kann vorteilhafterweise den Austausch des Sensors erleichtern. Insbesondere kann der Sensorträger mit dem Stator verschraubt sein. In einer Ausführung sind Sensorträger und Stator radial verschraubt, d. h. durch eine oder mehrere in radialer Richtung eingeschraubte Schrauben. Zusätzlich oder alternativ können Sensorträger und Stator axial und/oder in Umfangsrichtung verschraubt sein, d. h. durch eine oder mehrere in axialer Richtung bzw. tangetial zur Umfangsrichtung eingeschraubte Schrauben. Die Richtungsangaben „radial”, „axial” und „Umfangsrichtung” beziehen sich insbesondere in fachüblicher Weise auf die Drehachse des drehbar am Stator gelagerten Rotors, wobei „axial” parallel zu dieser Drehachse, „in Umfangsrichtung” senkrecht hierzu in Drehrichtung der Lageranordnung und „radial” senkrecht hierzu bezeichnet. Eine oder mehrere Schrauben können in einer Ausführung innenaktuierte Schrauben, insbesondere Kopf-Schlitz-, Kopf-Kreuzschlitz-, Innen-Sechskant- bzw. Inbus-, Innen-Sechsrund- bzw. Torx-, Innenvielzahn- bzw. XZN-, Innen-Vier- oder -Dreikantschrauben sein, um die Montage zu erleichtern.
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Einer von dem Sensorträger und dem Stator kann nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung einen radialen Vorsprung aufweisen, der in eine radiale Aussparung in dem anderen von dem Sensorträger und dem Stator eingreift. Zusätzlich oder alternativ kann einer von dem Sensorträger und dem Stator einen axialen Vorsprung aufweisen, der in eine axiale Aussparung in dem anderen von dem Sensorträger und dem Stator eingreift. Insbesondere kann der Stator einen radialen und/oder einen axialen Vorsprung aufweisen, der in eine radiale bzw. axiale Aussparung in dem Sensorträger eingreift. Gleichermaßen kann der Sensorträger einen radialen und/oder einen axialen Vorsprung aufweisen, der in eine radiale bzw. axiale Aussparung in dem Stator eingreift. Der Sensorträger kann in einer Ausführung von einem Gehäuse des Sensors abstehen und eine Aussparung definieren, die sich in radialer oder axialer Richtung erstreckt, und in die ein Vorsprung des Stators eingreift. Insbesondere kann der Sensorträger als elastischer Clip ausgebildet sein, der von dem Gehäuse des Sensors abstehen kann oder dessen einer Schenkel von dem Gehäuse des Sensors gebildet sein kann. Der clipartige Sensorträger ist vorzugsweise reibschlüssig auf einen radialen Vorsprung des Stators aufgesteckt und in einer Weiterbildung mit diesem verschraubt.
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Eine Aussparung kann in Umfangsrichtung ein- oder beidseitig offen oder geschlossen sein, um die Montierbarkeit zu verbessern. Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung kann eine Aussparung clipsförmig ausgebildet sein. Insbesondere kann sie in einem Medianschnitt, wenigstens im Wesentlichen, U-förmig ausgebildet sein und einen oder zwei freie Schenkel aufweisen, der bzw. die elastisch deformiert ist, wenn der Vorsprung in der Aussparung aufgenommen ist.
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Insbesondere dadurch kann der Vorsprung reibschlüssig in die Aussparung eingreifen. Dies kann insbesondere die Montage erleichtern, indem zunächst der Vorsprung reibschlüssig in der Aussparung eingeführt und anschließend Stator und Sensorträger verschraubt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Vorsprung formschlüssig in die Aussparung eingreifen.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist an dem Stator eine Abdeckung, insbesondere lösbar, befestigt. In einer Ausführung kann die Abdeckung zwischen dem Stator und dem Kraftfahrzeug befestigt sein, wenn der Stator an das Kraftfahrzeug angebunden ist, beispielsweise durch Schrauben. Die Abdeckung ist in einer Ausführung als Spritzschutz ausgebildet.
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Nach einer Ausführung ist der Sensor auf einer dem Stator bzw. Rad abgewandten Seite der Abdeckung an dem Stator befestigt. Insbesondere hierzu kann sie wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweisen, insbesondere in einer Umfangsmantelfläche der Abdeckung. Ein Befestigungsabschnitt von einem von dem Sensorträger und dem Stator, insbesondere der vorstehend erläuterte Vorsprung, durchgreift radial oder axial diese Durchgangsöffnung, so dass auf der gegenüberliegenden Seite der andere von dem Sensorträger und dem Stator befestigt werden kann. Insbesondere kann ein Befestigungsabschnitt des Stators eine Durchgangsöffnung der Abdeckung radial durchgreifen, und der Sensorträger an diesem Befestigungsabschnitt befestigt sein, insbesondere, indem der als radialer Vorsprung ausgebildete Befestigungsabschnitt in eine, insbesondere clipsförmig ausgebildete, radiale Aussparung in dem Sensorträger eingreift.
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Die Abdeckung kann in einer Ausführung im Bereich des Befestigungsabschnitts eine axiale oder radiale Vertiefung für den Befestigungsabschnitt aufweisen, insbesondere bezogen auf eine Befestigungsfläche der Abdeckung. Auf diese Weise kann die Abdeckung als Ganzes in radialer bzw. axialer Richtung kompakter bauen.
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Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Radlageranordnung eine an dem Stator befestigte Abdichtung auf, die den Rotor gegen den Stator abdichten kann. Die Abdichtung kann insbesondere eine radabgewandte Stirnseite des Rotors, vorzugsweise kappenartig, überdecken und abdichten und hierzu in einer Ausführung mit dem Stator stoff-, reib- und/oder formschlüssig verbunden sein. Der Sensor, insbesondere ein MRE des Sensors, ist in einer Weiterbildung auf der dem Rotor abgewandten bzw. gegenüberliegenden Seite dieser Abdichtung angeordnet. Vorteilhafterweise ist so keine separate Abdichtung des Sensors gegen den Rotor, insbesondere eine Wälzlageranordnung zwischen Stator und Rotor, erforderlich.
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Eine Radlageranordnung nach der vorliegenden Erfindung kann insbesondere als Vorder- und/oder Hinterradlageranordnung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, verwendet werden.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert, die einzige:
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1 einen Teil einer Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Schnitt.
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1 zeigt in einem Medianschnitt durch eine Drehachse (horizontal in 1) einen Teil einer Radlageranordnung eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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Die Radlageranordnung weist einen Stator in Form eines Außenrings bzw. Radträgers 1 auf, der zur Anbindung an das Kraftfahrzeug fahrzeugseitig (links in 1) radiale Vorsprünge bzw. Laschen mit Durchgangsbohrungen zum Anschrauben an das Kraftfahrzeug aufweist (im Schnitt der 1 nicht sichtbar). Ein Rotor in Form einer Radnabe 2 ist mittels zweier Schrägkugellagerringe 3, die sich unmittelbar bzw. über einen Innenring an Stator 1 und Rotor 2 abstützen, drehbar an dem Stator 1 gelagert und weist zur Befestigung eines Fahrzeugrades einen Flansch (rechts in 1, im Schnitt der 1 nicht sichtbar) auf.
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Mit dem Rotor 2 ist fahrzeugseitig neben den Schrägkugellagerringen 3 ein ringförmiger, mit wechselnder Polarität magnetisierter Referenzkörper 6 drehfest verbunden, beispielsweise über einen Ringflansch.
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Zur Erfassung einer Rotation dieses Referenzkörpers 6 um die Drehachse ist ein Sensorträger 4, der als abstehender Clip integral mit einem Gehäuse eines Sensors 5 ausgebildet ist, in dem ein Magneto-Widerstandselement (nicht dargestellt) angeordnet ist, unmittelbar an dem Stator 1 befestigt. Rotiert das an dem Rotor 2 drehfest angeschraubte Fahrzeugrad um die Drehachse der Radlageranordnung relativ zu dem am Fahrzeug angeschraubten Stator 1, rotiert der mit dem Rotor 2 drehfeste Referenzkörper 6 synchron an dem fahrzeugfesten Stator 1 und dem damit unmittelbar verbundenen Sensor 5 vorbei. Dessen Magneto-Widerstandselement erzeugt infolge des sich durch den rotierenden magnetisierten Referenzkörper 6 variierenden Magnetfeldes ein Ausgangssignal, welches ein im Sensor 5 angeordnetes Verarbeitungsmittel, beispielsweise einen Mikroprozessor oder Chip (nicht dargestellt) als der Rotation des Fahrzeugrades entsprechendes Ausgangssignal ausgibt, um beispielsweise in einer Anti-Blockier- und/oder -Schlupf-Regelung verarbeitet zu werden.
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Der Sensorträger 4 weist auf der radzugewandten Seite (rechts in 1) zwei freie, elastisch deformierbare Schenkel auf, so dass er clipsförmig ausgebildet ist und eine radiale, in Umfangsrichtung (Blickrichtung auf 1) offene Aussparung aufweist. Mit dieser Aussparung bzw. diesem Clip ist der Sensorträger 4 auf einen radialen Vorsprung 1.1 des Stators 1 reibschlüssig unter elastischer Deformation der freien Schenkel aufgesteckt bzw. -clipst, so dass der Vorsprung 1.1 reibschlüssig in die radiale Aussparung des Sensorträgers 4 eingreift.
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Der Sensorträger 4 ist lösbar mittels einer radial eingeschraubten Schraube 9 an dem Stator 1 befestigt. Das reibschlüssige Aufstecken bzw. -clipsen dient der leichteren, insbesondere einhändigen Montierbarkeit.
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An dem Stator 1 ist eine als Spritzschutz ausgebildete Abdeckung 7 befestigt. Diese weist eine Durchgangsöffnung 7.1 auf, die einen Befestigungsabschnitt in Form des Vorsprungs 1.1 des Stators 1 radial durchgreift, an dem, wie vorstehend erläutert, der Sensorträger 4 befestigt ist.
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Die Abdeckung 7 weist im Bereich des Befestigungsabschnitts bzw. radialen Vorsprungs 1.1 eine radiale Vertiefung für den Befestigungsabschnitt 1.1 auf. Im Meridianschnitt der 1 ist die im Bereich des Befestigungsabschnitts 1.1 zurückversetzte Abdeckung 7 erkennbar, die eine radiale Vertiefung für den Befestigungsabschnitt 1.1 bildet.
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Fahrzeugseitig ist die Radnabe 2 von einer Abdichtung 8 überdeckt und abgedichtet, die ebenfalls an dem Stator 1 befestigt ist. Der Sensor 5 ist auf der dem Rotor 2 abgewandten Seite dieser Abdichtung 8 des Rotors 2 angeordnet, so dass er seinerseits nicht gegen den Rotor 2 abgedichtet werden muss.
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Durch die Verschraubung 9 des Sensorträgers 4 unmittelbar an dem radialen Vorsprung bzw. Befestigungsabschnitt 1.1 des Stators 1, der hierzu die Durchgangsöffnung 7.1 der Abdeckung 7 radial durchgreift, ist vorteilhaft die Toleranzkette der Positionierung des Sensors 5 relativ zum Referenzkörper 6 reduziert, während zugleich durch den Sensorträger 4 eine variablere Positionierung und gute Montierbarkeit erreicht wird.
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Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. So kann insbesondere der Sensorträger 4 nicht als abstehender Clip mit zwei freien Schenkeln ausgebildet sein, sondern die in 1 rechte Außenfläche des Gehäuses des Sensors 5 kann einen Schenkel des Sensorträgers 4 definieren. Durch die abstehende Ausgestaltung kann insbesondere bei geringem Gewicht der axiale Abstand zwischen Verschraubung 9 und Sensor 5 vergrößert werden, während ein in das Gehäuse integrierter Clip Schwingungen des Sensorträgers reduzieren kann.
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Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste
| 1 | Radträger (Stator) |
| 1.1 | radialer Vorsprung, Befestigungsabschnitt |
| 2 | Radnabe (Rotor) |
| 3 | Schrägkugellagerring (Wälzkörperring) |
| 4 | Sensorträger |
| 5 | Sensor |
| 6 | Referenzkörper |
| 7 | Spritzschutz (Abdeckung) |
| 7.1 | Durchgangsöffnung |
| 7.2 | zurückversetzte Wandung (Vertiefung) |
| 8 | Abdichtung |
| 9 | radial eingeschraubte Kreuzschlitzschraube |
