DE102014218237A1

DE102014218237A1 - Radlagereinheit mit variabler Positionierung des Sensorträgers

Info

Publication number: DE102014218237A1
Application number: DE102014218237.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Mock; Andreas Kaiser; Florian Königer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahlmessung eines Radlagers (1) von einem Fahrzeug, die einen die Drehbewegung eines Rades sensierenden Sensor (9) umfasst. Das Radlager (1) schließt einen drehbaren, mit einem Rad eines Fahrzeuges zusammenwirkenden Innenring (2) ein, einen drehstarren, fahrzeugfest angeordneten Außenring (3) sowie eine stirnseitige Lagerabdeckung (5). Der einen Sensorträger (8) umfassende Sensor (9) wirkt mit einem dem drehbaren Innenring (2) zugeordneten Encoder (4) zusammen. Der den Sensor (9) einschließende standardisierte Sensorträger (8) ist mit unterschiedlichen Größen oder Ausführungen von Radlagern (1) und/oder Lagerabdeckungen (5) kombinierbar, wobei der Sensorträger (8) stoffschlüssig an der Lagerabdeckung (5) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahlmessung eines Radlagers von einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Eine derartige Drehzahlmessung wird bei Antiblockiersystemen (ABS) eingesetzt, die bei harten Bremsmanövern selbsttätig ein Blockieren der Räder verhindern, so dass die Fahrzeugstabilität und Richtungskontrolle aufrechterhalten bleibt. Raddrehzahlsensoren werden weiterhin benutzt, um Eingangssignale an Traktions-Regelsysteme zu geben, die während des Beschleunigens den Radschlupf reduzieren.
Aus dem Dokument US 5,756,894 ist ein Radlager bekannt, das eine an einem Fahrzeug befestigte Radnabe mit einem feststehenden, drehstarren Außenring und einen sich drehenden, mit einem Rad des Fahrzeugs in Verbindung stehenden Innenring aufweist. Zwischen dem Außenring und dem Innenring sind in Laufbahnen geführte Wälzkörper eingesetzt. Dieser Aufbau ist für ein Radlager bestimmt, das für nicht angetriebene Räder einsetzbar ist. An dem sich drehenden Innenring ist ein Encoder drehfixiert gehalten. Der drehstarre Außenring umfasst eine Sensoraufnahme, in der ein Sensor so positioniert ist, dass dessen Sensorfläche dem sich drehenden Encoder gegenübersteht. Das Radlager erfordert eine Abdichtung, um einen Austritt des zur Schmierung ins Radlager eingebrachten Schmiermittels zu unterbinden sowie den Eintritt von Schmutzpartikeln bzw. Verunreinigungen zu verhindern. Zur Abdichtung weist die zum Encoder bereichsweise offene Sensoraufnahme eine Dichtung auf.
Gemäß der US 5,756,894 umfasst das Radlager auf der vom Fahrzeugrad abgewandten Seite eine speziell ausgebildete Lagerabdeckung, die eine Aufnahme für einen Sensor aufweist. Als Aufnahme, auch als Sensorträger zu bezeichnen, ist lokal ein außermittig axial vorstehender, rohrförmiger Ansatz vorgesehen, in dem der Sensor lageorientiert eingesetzt und mittels einer äußeren Schnappverbindung fixiert ist.
In der WO 2008/006777 A1 ist ein Radlager offenbart, bei dem der Encoder außenseitig mittels einer separaten Lagerabdeckung geschützt ist, welche gleichzeitig das Eintreten von Schmutzpartikeln und das Austreten von Schmiermittel verhindert. Der Sensor ist extern befestigt, da das Radlager keine Sensoraufnahme einschließt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Radlager bereitzustellen, bei dem der Sensorträger auf einfache Art kostengünstig an der Lagerabdeckung des Radlagers montierbar bzw. fixierbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Radlager mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der den Sensor umfassende standardisierte Sensorträger mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Größen oder Ausführungen von Radlagern und/oder Lagerabdeckungen kombinierbar ist und der Sensorträger stoffschlüssig an der Lagerabdeckung befestigt ist. Diese Maßnahme ermöglicht vorteilhaft die Verwendung eines einheitlich aufgebauten, standardisierten Sensorträgers, der gezielt bauraum- und kostenoptimiert ausgelegt ist und der mittels der stoffschlüssigen Verbindung auf einfache Art dauerfest und montagefreundlich fixiert werden kann. Der Sensorträger und folglich der Sensor kann vorteilhaft individuell in einem fahrzeugspezifischen Freiraum des Fahrzeugs im Bereich des Fahrwerks bzw. Radlagers platziert werden, wodurch der erforderliche Einbauraum zumindest in einzelnen Einbausituationen reduziert werden kann.
Durch das erfindungsgemäße Konzept ist gleichzeitig eine gewünschte kompakte, platzsparende und gegen äußere Einflüsse geschützte Anordnung des Sensorträgers und damit des Sensors realisierbar. Die stoffschlüssige Befestigung des Sensorträgers vereinfacht außerdem den Zusammenbau, da keine Dichtungsmontage erforderlich ist, und sie verbessert außerdem die Sicherheit der Montage des Radlagers, die beispielsweise automatisiert erfolgen kann. Vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Befestigung für alle Sensor- und Encodertypen eingesetzt werden, d.h. sowohl für einen aktiven Sensor, der ein auf einem Hall- oder xMR-Effekt basierendes Halbleiterelement umfasst, als auch für einen passiven, eine Spule und ein Magnet umfassenden Sensor. Als Encoder sind sowohl aktive Encoder (Multipolencoder), die eine über den Umfang wechselnde magnetische Polarität besitzen, als auch passive, aus ferromagnetischem Material hergestellte Encoder einsetzbar. Der eingesetzte Encoder kann dabei eine Zahn-, Loch- oder eine Wellenstruktur aufweisen. Durch den variantenneutral ausgelegten Sensorträger in Verbindung mit der stoffschlüssigen Befestigung stellt sich gegenüber bisherigen Lösungen ein deutlicher Kostenvorteil ein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Sensorträger mittels einer Klebung zu befestigen. Der durch eine Adhäsion sichergestellte Klebeprozess schafft eine wirksame und dauerfeste Verbindung zwischen der auch als Kappe zu bezeichnenden Lagerabdeckung des Radlagers und dem Sensorträger. Dazu wird insbesondere ein physikalisch abbindender und/oder chemisch härtender, das magnetische Wechselfeld zwischen dem Encoder und dem Sensor durchlässiger Kleber eingesetzt, wodurch das von dem Encoder erzeugte induzierte Messsignal ungehindert zur Verfügung steht.
Ferner ist vorgesehen, die Lagerabdeckung einstückig zu gestalten. Bevorzugt wird eine aus einem metallischen, nicht ferromagnetischen Werkstoff hergestellte Lagerabdeckung eingesetzt, wozu sich insbesondere ein nichtkorrodierendes, dünnwandiges, austenitisches Blech eignet. Zur Herstellung der Lagerabdeckung ist vorteilhaft ein spanloses Umformverfahren vorgesehen. Alternativ zu einem metallischen Werkstoff kann erfindungsgemäß Kunststoff als Werkstoff für die einstückige Lagerabdeckung ausgewählt werden, die kostengünstig mittels eines Spritzgießverfahrens herstellbar ist. Unabhängig von dem verwendeten Werkstoff ist die Lagerabdeckung vorzugsweise in einer Topfform gestaltet, deren umlaufender Bord im Einbauzustand formschlüssig und kraftschlüssig in eine Aufnahme des Radlagers eingesetzt ist.
Eine weitere Maßnahme der Erfindung sieht vor, den Sensorträger gemeinsam mit dem Sensor und einer beispielsweise einen Stecker sowie ein Kabel einschließenden Steckverbindung als ein einstückiges Bauteil auszubilden, das unmittelbar insbesondere mittels einer Verklebung stoffschlüssig an der Lagerabdeckung befestigt ist.
Zur Erzielung einer weiteren bauteiloptimierten Anordnung des Sensorträgers bietet es sich an, diesen in einer partiellen Vertiefung der Lagerabdeckung einzubringen. Die Sensoraufnahme ist dabei in Richtung des Encoders ausgerichtet und folglich dem Encoder gegenüberliegend angeordnet. Mit dieser Maßnahme kann einerseits der Abstand zwischen dem Encoder und dem Sensorträger und damit dem Sensor reduziert werden. Anderseits wird durch die Vertiefung die Positionierung des Sensorträgers unterstützt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigen, näher erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Dazu zeigen:
1: ein Radlager in einer Perspektive mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Sensorträgers;
2: das Radlager gemäß 1 in einer Explosionszeichnung;
3: die freie Anordnung des Sensorträgers an der Lagerabdeckung des Radlagers; und
4: ein Radlager mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Sensorträgers.
In den 1 und 2 ist ein Radlager 1 üblicher Bauart gezeigt mit einem drehbaren Innenring 2 und einem drehstarren Außenring 3. Der drehbare Innenring 2 steht mit einem Rad eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) in Verbindung und der Außenring 3 ist an einem Radträger oder einem anderen Bauteil eines Fahrwerks des Fahrzeugs befestigt. Zwischen dem Außenring 3 und dem Innenring 2 sind Wälzkörper (nicht gezeigt) geführt. An dem drehbaren Innenring 2 ist ferner ein Encoder 4 in Form eines rotationssymmetrischen scheibenartigen Ringkörpers drehfest befestigt, der somit gemeinsam mit dem Innenring 2 und dem Rad des Kraftfahrzeuges rotiert. Dem drehstarren Außenring 3 ist eine topfartig gestaltete Lagerabdeckung 5 zugeordnet, deren einseitiger umlaufender Bord 6 im Einbauzustand radial beabstandet zumindest bereichsweise den Encoder 4 umschließt und kraftschlüssig in eine Aufnahme 7 des Außenrings 3 eingesetzt ist. An der Lagerabdeckung 5 ist stirnseitig ein Sensorträger 8 stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Verklebung befestigt. Ein Sensor 9 ist dabei in dem Sensorträger 8 eingepasst und mittels einer Schraubverbindung befestigt. Optional dazu bietet sich eine Schnapp- oder Pressverbindung zur Befestigung des Sensors 9 in dem Sensorträger 8 vorzusehen. Über eine Kontaktfläche einer Auflage 10 ist der bevorzugt als ein Kunststoffspritzteil ausgebildete, über ein Versteifungsteil formstabilisierte Sensorträger 8 abgestützt und mittels einer Verklebung lagefixiert. Dabei kann der Sensorträger 8 beliebig gegenüberliegend auf einer von einer Kreisringbreite des Encoders 4 vorgegebenen Zone an der Lagerabdeckung 5 stoffschlüssig befestigt werden. Der in dem Sensorträger 8 gehaltene Sensor 9 detektiert das von dem Encoder 4 erzeugte magnetische Wechselfeld durch die aus einem metallischen Werkstoff oder einem Kunststoff hergestellte Lagerabdeckung 5 und die stoffschlüssige Verbindung bzw. Verklebung hindurch und generiert ein elektrisches Signal, das die Drehbewegung des Fahrzeugrades repräsentiert.
Die 3 verdeutlicht die Lagepositionierung des Sensorträgers 8 an der Lagerabdeckung 5. Die vertikalen Doppelpfeile zeigen den Freiheitsgrad, mit dem der Sensorträger 8 gegenüber der Lagerabdeckung 5 ausgerichtet werden kann. In horizontaler Pfeilrichtung erfolgt ein axiales Anpressen des Sensorträgers 8 an die Lagerabdeckung 5, nachdem auf zumindest einer Kontaktfläche der Auflage 10 des Sensorträgers 8 oder der Lagerabdeckung 5 das zur Verklebung vorgesehene Mittel zur stoffschlüssigen Befestigung aufgetragen ist.
In der 4 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung abgebildet, bei der die Bauteile, der Sensorträger 8 gemeinsam mit dem Sensor 9 sowie einem Stecker 11, eine einstückige Baueinheit 12 bilden. Optional kann die Baueinheit 12 durch eine ein Kabel einschließende Steckverbindung ergänzt werden. Die vorfertigbare Baueinheit 12 kann ebenfalls stoffschlüssig, bevorzugt mittels einer Verklebung an der Lagerabdeckung 5 befestigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Radlager
2: Innenring
3: Außenring
4: Encoder
5: Lagerabdeckung
6: Bord
7: Aufnahme
8: Sensorträger
9: Sensor
10: Auflage
11: Stecker
12: Baueinheit

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

US 5756894 [0003, 0004]
WO 2008/006777 A1 [0005]

Claims

Einrichtung zur Drehzahlmessung eines Radlagers (1) von einem Fahrzeug, die einen die Drehbewegung eines Rades sensierenden Sensor (9) umfasst, wobei das Radlager (1) einen drehbaren, mit einem Rad eines Fahrzeuges zusammenwirkenden Innenring (2) einschließt sowie einen drehstarren, fahrzeugfest angeordneten Außenring (3), wobei der einen Sensorträger (8) aufweisende Sensor (9) mit einem dem drehbaren Innenring (2) zugeordneten Encoder (4) zusammenwirkt und das Radlager (1) eine stirnseitige Lagerabdeckung (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der den Sensor (9) einschließende standardisierte Sensorträger (8) mit unterschiedlichen Größen oder Ausführungen von Radlagern (1) und/oder Lagerabdeckungen (5) kombinierbar ist, wobei der Sensorträger (8) stoffschlüssig an der Lagerabdeckung (5) befestigt ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klebung (Adhäsion) zur stoffschlüssigen Befestigung des Sensorträgers (8) an der Lagerabdeckung (5) vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einstückig aus einem nicht ferromagnetischen, metallischen Werkstoff hergestellte Lagerabdeckung (5) eingesetzt ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerabdeckung (5) einstückig aus einem Kunststoff hergestellt ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerabdeckung (5) einstückig in einer Topfform gestaltet ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerabdeckung (5) über einen umlaufenden Bord (6) kraftschlüssig in eine Aufnahme (7) des Radlagers (1) eingesetzt ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (8) gemeinsam mit dem Sensor (9) und einem Stecker (11) eine einstückige Baueinheit (12) bildet.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerabdeckung (5) partiell eine in Richtung des Encoders (4) ausgerichtete Vertiefung eingebracht ist, die zur Aufnahme des Sensorträgers (8) vorgesehen ist.