DE102014202883A1

DE102014202883A1 - Radlagerdeckel mit eingepresstem Sensor

Info

Publication number: DE102014202883A1
Application number: DE102014202883.3A
Authority: DE
Inventors: Andreas Kaiser; Christian Mock; Frank EICHELMANN
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung (1a) einer Fahrzeugachse, die eine Radlagernabe (7) beinhaltet, deren Nabenflansch mit einem Fahrzeugrad verbunden ist, sowie ein Radlager (2) mit wenigstens zwei Wälzkörperreihen, deren Wälzkörper (3a, 3b) in Laufbahnen (6a, 6b) geführt sind, die von einem stationären Außenring (5) und der rotierenden Radlagernabe (7) oder einem zugehörigen separaten Innenring (8) gebildet werden. Die Radlageranordnung (1a) umfasst weiterhin eine Einrichtung (10) zur Messung einer Drehbewegung des Radlagers (2), bestehend aus einem rotierend angeordneten Encoder (11) sowie einem ortsfesten Sensor (12). Ein als Tragelement (13a) ausgebildeter Radlagerdeckel ist stoffschlüssig an dem Außenring (5) lagefixiert, wobei das Tragelement (13a) stirnseitig beabstandet zu einer Umgebungskonstruktion der Radlageranordnung (1a bis 1e) verläuft und eine Aufnahme (16a) für den Sensor (12) aufweist, der im Einbauzustand beabstandet zu dem Encoder (11) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radlageranordnung einer Fahrzeugachse, deren Radlagernabe über einen Nabenflansch mit einem Fahrzeugrad verbunden ist gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Radlageranordnungen mit einer Einrichtung zur Messung der Drehbewegungen des Radlagers, die einen Encoder sowie einen Sensor umfasst, sind beispielsweise für Radachsen von Kraftfahrzeugen, wie Nutz- und Personenkraftfahrzeugen, bekannt. Die Einrichtung erfasst oder überwacht beispielweise die Raddrehzahl, die Winkelgeschwindigkeit oder den Weg eines sich bewegenden Teiles an einem angetriebenen oder nicht angetriebenen Rad in Verbindung mit einem stationären Sensor und einem Encoder, der an einem sich bewegenden Bauteil angeordnet ist. Die über die Drehbewegungen gewonnenen Daten können beispielsweise auf übergeordnete Fahrzeugsicherungs- und Regelsysteme, wie ein Antiblockiersystem (ABS), eine elektronische Schlupfregelung (ESR) oder ein Antischlupfregelungssystem (ASR), übertragen werden.
Aus der WO 2005/010382 A1 ist eine Radlageranordnung bekannt, bei der ein derartiger Sensor direkt mit einem Dichtungselement einer Abdichtung des Radlagers verbunden ist. Die DE 20 2005 005 260 U1 zeigt eine weitere Einrichtung zur Messung von Drehbewegungen eines Radlagers. Der Aufbau umfasst einen Signalgeber an einem rotierenden Teil des Radlagers sowie eine ortsfeste, an einem Haltering positionierte Sensorbaugruppe. Der EP 0 619 438 A1 ist ein Radlager zu entnehmen, dessen zugehöriger Sensor an einem axial versetzt zu dem Wälzlager angeordneten Flanschteil positioniert ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Messung von Drehbewegungen des Radlagers zu schaffen, die bauraumoptimiert, geschützt sowie kostengünstig durch eine verringerte Variantenanzahl realisierbar ist.
Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß der Erfindung ist ein als Radlagerdeckel ausgebildetes Tragelement für den Sensor vorgesehen, das insbesondere stoffschlüssig an dem Außenring des Radlagers lagefixiert ist und stirnseitig beabstandet zu einer Umgebungskonstruktion der Radlageranordnung verläuft. Alternativ zu einer stoffschlüssigen Befestigung bietet es sich an, das Tragelement mittels einer Presspassung kraftschlüssig an dem Lagerring zu befestigen. Ergänzend dazu kann eine formschlüssige Fixierung erfolgen. Das auch als Erweiterungsabschnitt oder Schutzkappe zu bezeichnende Tragelement bildet ein sich von dem äußeren Lagerring bis radial innenseitig zu dem Innenring bzw. der Radnabe erstreckendes Abdeckelement. Eine im Tragelement eingebrachte Aufnahme ist für den Sensor bestimmt, der im eingebauten Zustand mit dem rotierend angeordneten Encoder zusammenwirkt. Die Aufnahme kann erfindungsgemäß so gestaltet und in dem Tragelement positioniert werden, dass damit die Möglichkeit besteht, unterschiedlich aufgebaute und/oder dimensionierte Sensoren mit den entsprechenden Encodern zu kombinieren. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, den Sensor unmittelbar oder mittelbar in der Aufnahme einzusetzen, wobei der Sensor im Einbauzustand jeweils beabstandet einem axial oder radial lagefixierten Encoder zugeordnet ist. Vorteilhaft kann durch die Erfindung die Anzahl von sich unterscheidenden Tragelementen entscheidend reduziert werden, wodurch sich ein gewünschter Kostenvorteil einstellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schließt die Aufnahme des Tragelementes einen axial nach innen oder axial nach außen vorstehenden Rohrstutzen ein, in den ein den Sensor aufnehmender Adapter eingepasst ist. Der Adapter gewährleistet eine sichere Einbaulage und gleichzeitig eine von dem Innenraum des Radlagers geschützte, abgedichtete Position. Als Adapter ist ein topfartig gestaltetes Bauteil vorgesehen, das einerseits den Sensor endseitig kraftschlüssig umschließt und das andererseits in der Aufnahme kraftschlüssig oder stoffschlüssig lagefixiert ist. Alternativ zu einer Kombination aus dem Rohrstutzen und dem Adapter kann der Sensor erfindungsgemäß ausschließlich mittels Adapter unmittelbar in eine vorzugsweise als Bohrung ausgeführte Aufnahme eingesetzt werden.
Dabei übernimmt ein umlaufender, an dem Tragelement abgestützter Bord des Adapters eine stützende und abdichtende Funktion.
Ferner ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Tragelemente über abgewinkelte Schenkel mittels einer Impulsschweißung stoffschlüssig an dem äußeren Lagerring fixiert werden. Diese Schweißung erfolgt durch eine Kombination von mechanischem Druck und elektrischer Energie, wobei beide Größen durch Regelkreise konstant gehalten werden. Bei der Impulsschweißung kommt eine hohe Schweißenergie in extrem kurzer Schweißzeit in Millisekunden fast ausschließlich in der Schweißzone zur Wirkung. Vorteilhaft kann mit dem Impulsschweißen eine genau kontrollierte Schweißung realisiert werden. Durch eine Konzentration des Schweißstroms auf die Schweißstelle stellt sich eine gewünschte lokale thermische Belastung ein, wodurch die Werkstoffeigenschaften der Teilabschnitte, die der Schweißzone benachbart sind, kaum beeinflusst werden und sich somit kein Hitzeverzug von Teilabschnitten des Innenrings einstellt. Dieses Schweißverfahren zeichnet sich aus durch eine hohe Reproduzierbarkeit jeder Schweißung sowie durch geringe Betriebskosten. Alternativ zu einer Impulsschweißung schließt die Erfindung als stoffschlüssige Verbindung weiterhin eine Lötung oder Klebung ein, um die Tragelemente mit dem Außenring oder dem Innenring dauerfest zu verbinden.
Das Tragelement der Wälzlagereinheit kann vorzugsweise aus einem metallischen, formbaren Material, beispielsweise einem beliebigen Metall, hergestellt werden. Als bevorzugtes Material eignet sich ein nichtferromagnetisches (austenitisches) Stahlblech. Zur Vermeidung einer Korrosion bietet es sich an, ein beschichtetes oder nichtrostendes Stahlblech oder Edelstahl als Werkstoff für die Tragelemente und die Schutzkappe zu verwenden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Sofern nicht anders erwähnt, sind in der Beschreibung gleiche oder funktionsgleiche Bauteile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Es zeigen:
1 in einem Halbschnitt eine Radlageranordnung, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließt;
2 in einem Halbschnitt eine Radlageranordnung, die ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließt;
3 in einem Halbschnitt eine Radlageranordnung, die ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließt;
4 in einem Halbschnitt eine Radlageranordnung, die ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließt; und
5 in einem Halbschnitt eine Radlageranordnung, die ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung einschließt.
Die 1 zeigt eine Radlagereinheit 1a in einem Halbschnitt, die zur Lagerung eines Rades (nicht gezeigt) eines Fahrzeuges bestimmt ist. Die Radlageranordnung 1a umfasst ein Radlager 2 mit zwei axial beabstandeten Wälzkörperreihen, deren Wälzkörper 3a, 3b außenseitig in einem von einem Radträger 4 umschlossenen Außenring 5 geführt sind. Innenseitig sind die Wälzkörper 3a unmittelbar in einer Laufbahn 6a einer Radlagernabe 7 und die Wälzkörper 3b in einem an der Radlagernabe 7 fixierten separaten Innenring 8 geführt, der über einen stirnseitigen verstemmten Abschnitt 9 der auch als Achszapfen bezeichneten Radlagernabe 7 fixiert ist. Auf einer dem Innenring 8 zugeordneten Seite ist der Radlagereinheit 1a eine Einrichtung 10 zugeordnet, die zur Messung von Winkel- und/oder Drehbewegungen des Radlagers 2 bestimmt ist. Dazu ist als Signalgeber ein an einem rotierenden Innenring 8 des Radlagers 2 angeordneter Encoder 11 vorgesehen, der mit einem ortsfesten Sensor 12 in Wirkverbindung steht. Der Sensor 12 ist in einem Tragelement 13a eingesetzt, das über einen abgewinkelten Schenkel 14a an einer Innenseite 15 des Außenrings 5 kraft- und/oder stoffschlüssig fixiert ist. Dazu ist in dem sich radial weit nach innen erstreckenden Tragelement 13a eine Aufnahme 16a eingebracht, die einen axial vorstehenden Rohrstutzen 17a aufweist, in dem ein topfartiger, den Sensor 12 endseitig umschließender Adapter 18 eingepasst ist. Gegenüberliegend und durch einen axialen Ringspalt 19 getrennt ist dem Sensor 12 der stirnseitig an dem Innenring 8 positionierte Encoder 11 zugeordnet.
Die 2 bis 5 zeigen die Radlagerungen 1b bis 1e als weitere Varianten zu der 1. Die Bezugszeichen sind in allen Figuren für gleiche oder funktionsgleiche Komponenten übereinstimmend. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich daher weitestgehend auf erfindungswesentliche unterschiedliche Ausgestaltungen.
Die Radlagerung 1b in 2 zeigt das Tragelement 13b, dessen Aufnahme 16b keinen Rohrstutzen bildet und so der Sensor 12 tiefer in einen von dem Trägerelement 13b und dem Radlager 2 axial begrenzten Zwischenraum 21 eingreift.
Gemäß der 3 bildet das ebenfalls keinen Rohrstutzen einschließende Tragelement 13c einen Schenkel 14b, der einerseits über einen gefalteten Abschnitt an der Innenseite 15 des Außenrings 5 kraftschlüssig abgestützt ist und der zusätzlich über einen endseitig radial nach außen gerichteten Bord 20 formschlüssig an der Stirnseite des Außenrings 5 anliegt.
Die 4 zeigt das Tragelement 13d mit einem axial nach innen gerichteten Rohrstutzen 17b, wodurch der Sensor 12 in dem Zwischenraum 21 verlängert geführt ist.
In der 5 ist der Encoder 11 radial versetzt zu dem im Tragelement 13e positionierten Sensor 12 angeordnet.
Bezugszeichenliste

1a bis 1e: Radlageranordnung
2: Radlager
3a, 3b: Wälzkörper
4: Radträger
5: Außenring
6a, 6b: Laufbahn
7: Radlagernabe
8: Innenring
9: Abschnitt
10: Einrichtung
11: Encoder
12: Sensor
13a bis 13e: Tragelement
14a, 14b: Schenkel
15: Innenseite
16a, 16b: Aufnahme
17a, 17b: Rohstutzen
18: Adapter
19: Ringspalt
20: Bord
21: Zwischenraum

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

WO 2005/010382 A1 [0003]
DE 202005005260 U1 [0003]
EP 0619438 A1 [0003]

Claims

Radlageranordnung (1a bis 1e) einer Fahrzeugachse, beinhaltend eine Radlagernabe (7), deren Nabenflansch mit einem Fahrzeugrad verbunden ist, und ein Radlager (2) mit wenigstens zwei Wälzkörperreihen, deren Wälzkörper (3a, 3b) in Laufbahnen (6a, 6b) eines stationären Außenrings (5) und der einen Innenring bildenden rotierenden Radlagernabe (7) oder eines zugehörigen separaten Innenrings (8) geführt sind, und eine Einrichtung (10) zur Messung der Drehbewegung des Radlagers (2), die einen dem rotierenden Teil des Radlagers (2) zugeordneten Encoder (11) sowie einen ortsfesten Sensor (12) einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass ein als stirnseitiger Radlagerdeckel ausgebildetes Tragelement (13a, 13b) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig an dem Außenring (5) lagefixiert ist und das Tragelement (13a bis 13e) stirnseitig beabstandet zu einer Umgebungskonstruktion der Radlageranordnung (1a bis 1e) verläuft und eine unterschiedlich ausgebildete und positionierte Aufnahme (16a bis 16c) für den Sensor (12) aufweist, der unmittelbar oder mittelbar in der Aufnahme (16a bis 16c) eingesetzt ist und der im Einbauzustand beabstandet einem axial oder radial lagefixierten Encoder (11) zugeordnet ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (16a bis 16c) des Tragelements (13a bis 13e) einen axial nach innen oder axial nach außen vorstehenden Rohrstutzen (17a, 17b) einschließt, in den ein den Sensor (12) aufnehmender Adapter (18) eingepasst ist.
Radlageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Adapter (18) ein topfartig gestaltetes Bauteil vorgesehen ist, das einerseits den Sensor (12) endseitig kraftschlüssig umschließt und das andererseits in der Aufnahme (16a, 16b) kraftschlüssig oder stoffschlüssig fixiert ist.
Radlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Impulsschweißung ein axial ausgerichteter Schenkel (14a, 14b) des Tragelementes (13a bis 13e) an dem Außenring (5) dauerfest fixiert ist.
Radlageranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragelement (13a, 13b) aus einem formbaren, biegsamen und nichtferromagnetischen Material hergestellt ist.