DE102015210983A1 - Speed detection of a wheel bearing, which includes a trained as an encoder tone wheel - Google Patents

Speed detection of a wheel bearing, which includes a trained as an encoder tone wheel Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit (1), die an einem Radträger eines Fahrzeugs befestigt ist und ein Radlager (7) mit zumindest einer Wälzkörperreihe (5, 6) umfasst. Dabei ist ein Lagerring (8) des Radlagers (7) einer rotierenden Radnabe (2) zugeordnet und wenigstens ein weiterer ortsfester Lagerring (10) mit dem Radträger verbunden. Zur Drehzahlerfassung des Radlagers (7) ist ein ortsfester Drehzahlsensor (11) vorgesehen, der mit einem Encoder (12) zusammenwirkt, welcher einem rotierenden Bauteil des Radlagers (7) zugeordnet ist. Als Encoder (12) ist der als ein Tonrad ausgebildete, ein funktionskombiniertes Bauteil bildende, rotierende Lagerring (8) vorgesehen, der stirnseitig ein gewelltes Profil (13) einschließt.The invention relates to a wheel bearing unit (1) which is fastened to a wheel carrier of a vehicle and comprises a wheel bearing (7) with at least one row of rolling bodies (5, 6). In this case, a bearing ring (8) of the wheel bearing (7) is assigned to a rotating wheel hub (2) and at least one further stationary bearing ring (10) is connected to the wheel carrier. To record the speed of the wheel bearing (7) a stationary rotational speed sensor (11) is provided which cooperates with an encoder (12) which is assigned to a rotating component of the wheel bearing (7). As an encoder (12) designed as a tone wheel, a functionally combined component forming, rotating bearing ring (8) is provided, the front side includes a corrugated profile (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Radlagereinheit, die mit einem Radträger eines Fahrzeugs zusammenwirkt, gemäß den oberbegriffsbildenden Merkmalen von Anspruch 1.The invention relates to a wheel bearing unit, which interacts with a wheel carrier of a vehicle, according to the preamble forming features of claim 1.

Radlagereinheiten von Kraftfahrzeugen werden häufig mit einer Drehzahlerfassung ausgerüstet, um beispielsweise aus den erhaltenen Signalen die Geschwindigkeit abzuleiten und/oder diese Signale zur Steuerung eines Antiblockiersystems (ABS) bzw. einer Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR) zu nutzen. Hierzu wird an einem drehenden Lagerteil der Radlagereinheit ein Encoder bzw. Impulsgeberteil befestigt und in unmittelbarer Nähe ein ortsfest positionierter, stillstehender Drehzahlsensor so angeordnet, dass dieser die Stellung bzw. Bewegung des Encoders erfasst.Wheel bearing units of motor vehicles are often equipped with a speed detection, for example, to derive the speed from the signals obtained and / or to use these signals to control an anti-lock braking system (ABS) or a drive-slip control (ASR). For this purpose, an encoder or pulse generator part is attached to a rotating bearing part of the wheel bearing unit and arranged in the immediate vicinity of a stationary positioned, stationary speed sensor so that it detects the position or movement of the encoder.

In der DE 196 44 744 A1 ist eine Wälzlagerung mit Dichtungsanordnung dargestellt, deren Encoder bzw. Impuls- oder Signalgeber axial durch ein Schutzelement hindurch Bewegungsinformationen auf einen Drehzahlsensor überträgt.In the DE 196 44 744 A1 is a rolling bearing with seal arrangement shown, the encoder or pulse or signal transmitter transmits axially through a protective element through motion information to a speed sensor.

Die DE 103 38 956 A1 zeigt für eine Radlagereinheit eine Dichtungsanordnung, die zur radialen Übertragung einer Bewegungsinformation ausgelegt ist. Dazu ist ein Sensor axial neben und radial außenliegend zum Außenring des Radlagers angeordnet, um eine Detektion durch einen zylindrischen Abschnitt eines Schutzelementes zu erreichen.The DE 103 38 956 A1 shows for a wheel bearing unit, a seal assembly which is designed for the radial transmission of motion information. For this purpose, a sensor is arranged axially next to and radially outside the outer ring of the wheel bearing in order to achieve detection by a cylindrical section of a protective element.

Aus der EP 0 495 323 A1 ist zur Drehzahlerfassung eines Lagers ein stationärer Drehzahlsensor bekannt, der mit einem drehbaren Ring und einem daran befestigten Tonrad zusammenwirkt. Eine weitere Drehzahlerfassung eines Wälzlagers, die als Encoder ein separates Tonrad einschließt, ist aus der JP Kokai 64-21219 bekannt.From the EP 0 495 323 A1 is for speed detection of a bearing, a stationary speed sensor is known, which cooperates with a rotatable ring and a tone wheel attached thereto. Another speed detection of a rolling bearing, which includes a separate tone wheel as an encoder, is from the JP Kokai 64-21219 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine funktionssichere Drehzahlerfassung für eine Radlagereinheit bereitzustellen, die kompakt und bauteiloptimiert aufgebaut sowie kostengünstig herstellbar ist und die eine einfache Handhabung und Montage ermöglicht.The invention has for its object to provide a functionally reliable speed detection for a wheel bearing unit, which is compact and built component optimized and inexpensive to produce and which allows easy handling and installation.

Diese Aufgabe wird durch eine Radlagereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen oder Ausführungsformen der Erfindung können den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung entnommen werden.This object is achieved by a wheel bearing unit with the features of claim 1. Further preferred embodiments or embodiments of the invention can be taken from the subclaims, the figures and the associated description.

Die Aufgabe wird bei einer Radlagereinheit der eingangs genannten Bauart durch einen Encoder gelöst, wobei der rotierende Lagerring als Tonrad ausgebildet ist, der dazu mittelbar oder unmittelbar stirnseitig ein gewelltes Profil einschließt.The object is achieved in a wheel bearing unit of the type mentioned by an encoder, wherein the rotating bearing ring is designed as a tone wheel, which includes directly or indirectly frontally a corrugated profile.

Im Betriebszustand rotiert der die Funktion eines Tonrades einschließende Lagerring mit einem gewellten Profil vor dem ortsfesten Drehzahlsensor. Der rotationsbedingte Wechsel von Wölbungen oder Kerben des gewellten Profils am Tonrad ändert periodisch den Abstand gegenüber dem Sensor. Das sich dabei einstellende wechselnde Magnetfeld, der magnetische Fluss, induziert eine Wechselspannung in dem ortsfesten, auch als ABS-Sensor zu bezeichnenden Drehzahlsensor.In operation, the bearing ring enclosing the function of a tone wheel rotates with a corrugated profile in front of the fixed speed sensor. The rotation-related change of curvatures or notches of the corrugated profile on the tone wheel periodically changes the distance from the sensor. The resulting changing magnetic field, the magnetic flux, induces an alternating voltage in the fixed speed sensor, which can also be referred to as an ABS sensor.

Aufgrund des als funktionskombiniertes Bauteil aufgebauten, den Encoder einschließenden rotierenden Lagerrings, gewährleistet die Erfindung im Vergleich zu bisherigen Lösungen eine Drehzahlerfassung des Radlagers mit einem vorteilhaft verringerten Bauteileumfang.Due to the constructed as a function-combined component, the encoder enclosing rotating bearing ring, the invention ensures compared to previous solutions a speed detection of the wheel bearing with an advantageously reduced component size.

Gleichzeitig ermöglicht die kompakte erfindungsgemäße Drehzahlerfassung eine einfache Handhabung und Montage. Das stirnseitig gewellte Profil an dem Lagerring kann kostengünstig, insbesondere mittels eines spanlosen Verfahrens, hergestellt werden. Durch die Eliminierung eines separaten Encoders gegenüber bisherigen Lösungen stellen sich geringere Gesamtkosten des Radlagers ein.At the same time, the compact rotational speed detection according to the invention makes easy handling and installation possible. The frontally corrugated profile on the bearing ring can be produced inexpensively, in particular by means of a chipless process. The elimination of a separate encoder over previous solutions, lower overall costs of the wheel bearing.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der äußere, einstückig mit der rotierenden Radnabe verbundene Lagerring stirnseitig ein Wellen- oder Zahnprofil aufweist, dem beabstandet der Drehzahlsensor zugeordnet ist.According to a preferred embodiment, it is provided that the outer, integrally connected to the rotating hub bearing ring frontally has a wave or tooth profile, which is spaced apart the speed sensor assigned.

Alternativ dazu ist das erfindungsgemäße Konzept auf eine Drehzahlerfassung des Radlagers übertragbar, bei dem der innere mit der rotierenden Radnabe in Verbindung stehende Lagerring stirnseitig ein Wellen- oder Zahnprofil aufweist, welches mit einem beabstandeten Drehzahlsensor zusammenwirkt. Dazu bietet es sich an, dass der innere rotierende Lagerring als ein separates Bauteil formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit der Radnabe verbunden ist. Zur Fixierung des inneren Lagerrings eignet sich bevorzugt eine Wälznietung, wodurch mittels eines endseitigen Wälznietbundes der Radnabe der Innenring an der Radnabe dauerhaft befestigt ist.Alternatively, the inventive concept can be transferred to a speed detection of the wheel bearing, in which the inner bearing ring connected to the rotating hub in connection with the front side has a shaft or tooth profile, which cooperates with a spaced speed sensor. For this purpose, it is advisable that the inner rotating bearing ring is connected as a separate component positively and / or non-positively with the wheel hub. To fix the inner bearing ring is preferably a Wälznietung, which is permanently secured by means of an end Wälznietbundes the wheel hub of the inner ring to the wheel hub.

Für den erfindungsgemäßen, als Tonrad ausgebildeten Lagerring ist als stirnseitiges gewelltes Profil insbesondere ein gleichgeformtes Zahnprofil vorgesehen. Das Profil kann mittels eines Umformprozesses kostengünstig bevorzugt mit einem Presswerkzeug spanlos hergestellt werden, entsprechend der Herstellung von üblichen Stirnverzahnungen.For the invention, designed as a tone wheel bearing ring is provided as an end-side corrugated profile in particular a gleichgeformtes tooth profile. The profile can be produced by means of a forming process inexpensively preferably without cutting with a pressing tool, according to the production of conventional spur gear teeth.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the following description of the Figures in which two preferred embodiments are explained in detail, the invention is not limited to these embodiments. Show it:

1 in einem Halbschnitt eine erste erfindungsgemäße Radlagereinheit; 1 in a half section, a first wheel bearing unit according to the invention;

2 eine Vorderansicht der Radlagereinheit gemäß 1; und 2 a front view of the wheel bearing unit according to 1 ; and

3 eine zweite Radlagereinheit in einem Halbschnitt. 3 a second wheel bearing unit in a half section.

In den 1 und 2 ist eine Radlagereinheit 1 gezeigt, die einem Radträger bzw. einem Fahrwerk von einem nicht dargestellten Fahrzeug zugeordnet ist. Eine Radnabe 2 bildet dabei an einem axialen Ende einen Radflansch 3, an dem gemeinsam eine Bremsscheibe und ein Fahrzeugrad (nicht gezeigt) befestigt werden kann. Ein rotierender Achszapfen 4 der Radnabe 2 ist zur Aufnahme eines zwei Wälzkörperreihen 5, 6 einschließenden Radlagers 7 bestimmt. Das Radlager 7 umfasst einen einstückig mit dem Achszapfen 4 verbundenen äußeren Lagerring 8, an dem die beiden Wälzkörperreihen 5, 6 außenseitig geführt sind sowie zwei ortsfest positionierte innere Lagerringe 9, 10. Zur Drehzahlerfassung des Radlagers 7 ist ein ortsfester, beispielsweise an einem Radträger (nicht gezeigt) angeordneter Drehzahlsensor 11 vorgesehen, der mit einem rotierenden Encoder 12 zusammenwirkt. Der Encoder 12 wird von dem als ein Tonrad ausgeführten äußeren Lagerring 8 gebildet, der dazu ein stirnseitiges gewelltes Profil 13 einschließt. Im Einbauzustand ist der Drehzahlsensor 11 axial beabstandet zu dem Profil 13 angeordnet. Gemäß der 2 ist das Profil 13 des äußeren Lagerrings 8 als ein umfangsseitig gleichförmig ausgeführtes Zahnprofil gestaltet, das spanlos, bevorzugt mittels eines Presswerkzeugs stirnseitig an dem äußeren Lagerring 8 eingeformt ist.In the 1 and 2 is a wheel bearing unit 1 shown, which is associated with a wheel or a chassis of a vehicle, not shown. A wheel hub 2 forms at one axial end a wheel flange 3 on which a brake disc and a vehicle wheel (not shown) can be fastened together. A rotating axle journal 4 the wheel hub 2 is for receiving a pair of rolling element rows 5 . 6 including wheel bearing 7 certainly. The wheel bearing 7 includes a one-piece with the journal 4 connected outer bearing ring 8th at which the two rows of rolling elements 5 . 6 are guided outside and two stationary positioned inner bearing rings 9 . 10 , For speed detection of the wheel bearing 7 is a stationary, for example, on a wheel carrier (not shown) arranged speed sensor 11 provided with a rotating encoder 12 interacts. The encoder 12 is made by the designed as a tone wheel outer bearing ring 8th formed, in addition to a frontal wavy profile 13 includes. When installed, the speed sensor is 11 axially spaced from the profile 13 arranged. According to the 2 is the profile 13 of the outer bearing ring 8th designed as a circumferentially uniformly executed tooth profile, the non-cutting, preferably by means of a pressing tool frontally to the outer bearing ring 8th is formed.

Die 3 zeigt die Radlagereinheit 21, deren Radlager 27 einen ortsfest angeordneten, beispielsweise an einem Radträger (nicht gezeigt) befestigten äußeren Lagerring 28 umfasst, an dem die Wälzkörperreihen 25, 26 außen geführt sind. Die rotierende Radnabe 22 schließt einen Radflansch 23 ein und bildet den Achszapfen 24, der für die Wälzkörperreihe 25 die Funktion eines Innenrings übernimmt. Die Wälzkörperreihe 26 ist innenseitig an einem separaten Lagerring 29 geführt, dessen Fixierung über einen endseitigen, radial nach außen umgeformten, einen Wälznietbund 30 bildenden Abschnitt des Achszapfens 24 erfolgt. Zur Drehzahlerfassung des Radlagers 27 ist, vergleichbar der 1, ein ortsfester Drehzahlsensor 31 vorgesehen, der einem rotierenden Encoder 32 zugeordnet ist. Der Encoder 32 wird von dem als ein Tonrad ausgeführten inneren Lagerring 29 gebildet, der dazu ein stirnseitiges gewelltes Profil 33 einschließt.The 3 shows the wheel bearing unit 21 whose wheel bearings 27 a stationary arranged, for example, on a wheel carrier (not shown) attached outer bearing ring 28 comprises, on which the rows of rolling elements 25 . 26 are led outside. The rotating wheel hub 22 closes a wheel flange 23 and forms the axle journal 24 , which is for the rolling element row 25 the function of an inner ring takes over. The row of rolling elements 26 is on the inside on a separate bearing ring 29 guided, whose fixation over an end, radially outwardly formed, a Wälznietbund 30 forming section of the journal 24 he follows. For speed detection of the wheel bearing 27 is, comparable to 1 , a stationary speed sensor 31 provided by a rotating encoder 32 assigned. The encoder 32 is made by the designed as a tone wheel inner bearing ring 29 formed, in addition to a frontal wavy profile 33 includes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Radlagereinheit wheel bearing unit
22
Radnabe wheel hub
33
Radflansch wheel flange
44
Achszapfen journal
55
Wälzkörperreihe rolling body row
66
Wälzkörperreihe rolling body row
77
Radlager Wheel bearings
88th
Lagerring (außen) Bearing ring (outside)
99
Lagerring (innen) Bearing ring (inside)
1010
Lagerring (innen) Bearing ring (inside)
1111
Drehzahlsensor Speed sensor
1212
Encoder encoder
1313
Profil profile
2121
Radlagereinheit  wheel bearing unit
2222
Radnabe wheel hub
2323
Radflansch wheel flange
2424
Achszapfen journal
2525
Wälzkörperreihe rolling body row
2626
Wälzkörperreihe rolling body row
2727
Radlager Wheel bearings
2828
Lagerring (außen) Bearing ring (outside)
2929
Lagerring (innen) Bearing ring (inside)
3030
Wälznietbund rolling rivet
3131
Drehzahlsensor Speed sensor
3232
Encoder encoder
3333
Profil profile

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19644744 A1 [0003] DE 19644744 A1 [0003]
  • DE 10338956 A1 [0004] DE 10338956 A1 [0004]
  • EP 0495323 A1 [0005] EP 0495323 A1 [0005]
  • JP 64-21219 [0005] JP 64-21219 [0005]

Claims (4)

Radlagereinheit (1, 21), die an einem Radträger eines Fahrzeugs befestigt ist, bestehend im Wesentlichen aus einem Radlager (7, 27) mit zumindest einer Wälzkörperreihe (5, 6; 25, 26), wobei zumindest ein Lagerring (8, 29) des Radlagers (7, 27) einer rotierenden Radnabe (2, 22) zugeordnet ist und wenigstens ein weiterer ortsfester Lagerring (10, 28) mit dem Radträger verbunden ist und zur Drehzahlerfassung des Radlagers (7, 27) ein ortsfester Drehzahlsensor (11, 31) vorgesehen ist, der mit einem Encoder (12, 32) zusammenwirkt, welcher einem rotierenden Bauteil des Radlagers zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Encoder (12, 32) ein Tonrad vorgesehen ist, wobei der rotierende Lagerring (8, 29) als funktionskombiniertes Bauteil stirnseitig ein gewelltes Profil (13, 33) einschließt.Wheel bearing unit ( 1 . 21 ), which is fastened to a wheel carrier of a vehicle, consisting essentially of a wheel bearing ( 7 . 27 ) with at least one row of rolling elements ( 5 . 6 ; 25 . 26 ), wherein at least one bearing ring ( 8th . 29 ) of the wheel bearing ( 7 . 27 ) of a rotating wheel hub ( 2 . 22 ) and at least one further stationary bearing ring ( 10 . 28 ) is connected to the wheel carrier and for speed detection of the wheel bearing ( 7 . 27 ) a stationary speed sensor ( 11 . 31 ) provided with an encoder ( 12 . 32 ), which is associated with a rotating component of the wheel bearing, characterized in that as an encoder ( 12 . 32 ) a tone wheel is provided, wherein the rotating bearing ring ( 8th . 29 ) as a functionally combined component, a wavy profile on the face side ( 13 . 33 ). Radlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere, einstückig mit der rotierenden Radnabe (2) verbundene Lagerring (8) ein stirnseitiges Profil (13) aufweist, dem beabstandet der Drehzahlsensor (11) zugeordnet ist.Wheel bearing unit according to claim 1, characterized in that the outer, integral with the rotating wheel hub ( 2 ) connected bearing ring ( 8th ) a frontal profile ( 13 ) spaced apart the speed sensor ( 11 ) assigned. Radlagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere, mit dem rotierenden Achszapfen (24) der Radnabe (22) in Verbindung stehende Lagerring (29) stirnseitig ein mit dem Drehzahlsensor (31) zusammenwirkendes Profil (33) aufweist.Wheel bearing unit according to claim 1, characterized in that the inner, with the rotating journal ( 24 ) of the wheel hub ( 22 ) Related bearing ring ( 29 ) frontally with the speed sensor ( 31 ) cooperating profile ( 33 ) having. Radlagereinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (8, 29) stirnseitig ein als Zahnprofil ausgeführtes Profil (13, 33) aufweist.Wheel bearing unit according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing ring ( 8th . 29 ) frontally designed as a tooth profile profile ( 13 . 33 ) having.
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