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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit einer Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung der Radlageranordnung, mit einem Innenring und einem Außenring, wobei zwischen Innenring und Außenring eine Mehrzahl an Wälzkörpern angeordnet sind und die Sensorvorrichtung eine drehfeste Sensoreinheit und eine drehbare Encoderstruktur umfasst.
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In einer Vielzahl von Fahrzeugen werden die Drehzahl und/oder die Winkelbewegung eines Rades mittels einer Sensorvorrichtung am Radlager gemessen. Diese Messung dient als Signalgeber für Antiblockiersysteme und weitere Fahrassistenzsysteme. Dabei wird beispielsweise detektiert, ob ein Rad blockiert, während die Fahrzeuggeschwindigkeit einen Wert überschreitet.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 059 393 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt ein Radlager mit einem Sensor zur Messung von Dreh- und Winkelbewegung eines Rades eines Kraftfahrzeuges mit einem Radlagerflansch und einem daran befestigten Wälzlager, an dessen umlaufenden Innenring ein als Messwertgeber dienender Encoderring angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radlageranordnung bereitzustellen, bei welcher der Encoderring nicht in einem extra Arbeitsschritt in die Radlageranordnung eingepresst werden muss, beispielsweise in die Radnabe eingepresst werden muss. Dabei ist es insbesondere ein Ziel, einen zusätzlichen Produktionsschritt bei der Herstellung der Radlageranordnung einzusparen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus der Radlageranordnung mit der Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 sowie dem Verfahren zur Herstellung des Außenrings mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte und/oder vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung möglicher Ausführungsbeispiele.
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Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung mit einer Sensorvorrichtung zur Drehzahlmessung der Radlageranordnung. Insbesondere ist die Drehzahlmessung eine Winkelbewegungsmessung und/oder eine Messung des Drehverhaltens eines Rades, wobei das Rad in Wirkverbindung und/oder verbunden ist mit der Radlageranordnung. Die Sensorvorrichtung ist insbesondere eine Vorrichtung, welche die Drehzahlmessung basierend auf magnetischen, kapazitiven und/oder induktiven Eigenschaften bestimmt. Die Sensorvorrichtung ist insbesondere koppelbar und/oder verbindbar mit einer ABS-Einrichtung des Fahrzeugs.
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Die Radlageranordnung umfasst einen Innenring und einen Außenring. Der Innenring bildet insbesondere einen Achsabschnitt, wobei der Außenring einen Radlagerabschnitt bildet. Innenring und/oder Außenring sind vorzugsweise Metallringe, vorzugsweise sind diese hülsenförmig und/oder zylinderhülsenförmig. Vorzugsweise ist der Innenring fest und/oder wirkverbunden mit einer starren Achse des Fahrzeugs. Im Speziellen ist der Außenring als Radlagerabschnitt mit dem drehbaren und/oder rotierbaren Rad des Fahrzeuges verbunden. Zwischen dem Innenring und dem Außenring ist eine Mehrzahl an Wälzkörpern angeordnet. Die Wälzkörper sind beispielsweise kugelförmig, rollenförmig, zylinderförmig oder tonnenförmig. Die Wälzkörper sind insbesondere beweglich zwischen Innenring und Außenring, beispielsweise so, dass Innenring und Außenring gegeneinander verdrehbar sind.
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Der Außenring und der Innenring sind koaxial um eine gemeinsame Achse angeordnet. Die gemeinsame Achse bildet beispielsweise die Rotationsachse des Rades und/oder der Radlageranordnung. Der Außenring ist um die Rotationsachse drehbar und/oder rotierbar. Der Innenring ist starr und insbesondere nicht drehbar um die gemeinsame Achse angeordnet. Außenring und Innenring sind gegeneinander verdrehbar, insbesondere verdrehbar um die gemeinsame Achse.
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Die Radlageranordnung und insbesondere die Sensorvorrichtung umfasst eine drehfeste Sensoreinheit und eine um die gemeinsame Achse drehbare und/oder rotierbare Encoderstruktur. Die drehfeste Sensoreinheit ist vorzugsweise am Rahmen und/oder an der Aufhängung der Radlageranordnung befestigt. Die Sensoreinheit ist dabei beispielsweise fixiert und/oder stationär in der Radlageranordnung und/oder dem Fahrzeug angeordnet. Die Encoderstruktur ist vorzugsweise ein passiver Encoder. Die Encoderstruktur bildet beispielsweise eine optische Encoderstruktur, eine magnetische Encoderstruktur, eine kapazitive Encoderstruktur oder eine induktive Encoderstruktur. Die Encoderstruktur ist insbesondere ringförmig um die gemeinsame Achse angeordnet und/oder bildet einen Encoderring.
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Die Encoderstruktur ist einstückig in dem Außenring ausgebildet. Insbesondere ist die Encoderstruktur in den Außenring integriert. Beispielsweise wird die Encoderstruktur von einer Mehrzahl an Einkerbungen, Einbuchtungen, Bohrungen, Löchern oder Vertiefungen im Außenring gebildet. Insbesondere stellt die Encoderstruktur eine lokale Änderung der Oberfläche und/oder der Geometrie des Außenrings dar.
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Die Sensoreinheit ist insbesondere so angeordnet, dass sie in Wirkverbindung mit der Encoderstruktur ist und beispielsweise dessen Eigenschaften und/oder Veränderungen der Eigenschaften detektieren kann. Beispielsweise ist die Sensoreinheit ausgebildet basierend auf magnetischer, kapazitiver, mechanischer und/oder optischer Wechselwirkung die Encoderstruktur zu detektieren, insbesondere die lokalen Änderungen der Oberfläche und/oder Geometrie des Außenrings zu detektieren.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Encoderstruktur in Axialrichtung gerichtet. Dabei ist beispielsweise eine regelmäßige und/oder unregelmäßige Abfolge von Einkerbungen auf einer axialen Seite des Außenrings als Encoderelemente angeordnet. Vorzugsweise ist die axiale Seite mit der Encoderstruktur die Seite, die zu dem Rad, befestigt an der Radlageranordnung, weist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Encoderstruktur in Radialrichtung gerichtet ist. Dabei ist die Encoderstruktur beispielsweise als eine Mehrzahl an, insbesondere regelmäßig beabstandeten und/oder verteilten, Einkerbungen auf der radial außenliegenden Oberfläche des Außenrings ausgebildet. Die Sensoreinheit weist dabei insbesondere eine Detektionsrichtung auf, wobei die Detektionsrichtung nach radial innen gerichtet ist und insbesondere ausgebildet ist, die Encoderstruktur zu detektieren.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Encoderstruktur auf der Oberfläche, insbesondere der radial außenliegenden Oberfläche und/oder axial außenliegenden Oberfläche des Außenrings angeordnet ist. Dabei ist die Encoderstruktur beispielsweise als eine Mehrzahl an Einkerbungen und/oder Aussparungen ausgebildet.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Encoderstruktur als eine gewellte Struktur und/oder Oberflächenabschnitt des Außenrings ausgebildet ist. Insbesondere ist die gewellte Struktur wellenförmig ohne Ecken entlang des welligen Verlaufs. Alternativ ist die gewellte Struktur stufenförmig oder napfförmig ausgebildet, wobei die Vertiefungen, Stufen und/oder Näpfe vorzugsweise nichtabegrundete Kanten aufweisen.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Encoderstruktur Encoderelemente umfasst, wobei die Encoderelemente eine Umformung oder eine Zerspanung im Außenring sind. Insbesondere sind die Encoderelemente regelmäßig beabstandet im Außenring angeordnet, beispielsweise entlang einer Kreislinie. Die Encoderelemente sind vorzugsweise Einformungen, Einstanzungen, Walzungen, Eindrückungen, Ausfräßungen und/oder Bohrungen im Außenring. Die Encoderelemente sind im Speziellen Vertiefungen im Außenring, wobei die Vertiefungen eine Tiefe im Außenring von größer als einen Millimeter aufweisen.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Außenring mit integrierter Encoderstruktur in einem Umformprozess und/oder einem Zerspanungsprozess gebildet wurde. Beispielsweise ist die Encoderstruktur bei der Produktion des Außenrings als Vertiefung im Außenring gebildet worden, wobei die Vertiefungen in einem Umformprozess oder Wälzprozess eingekerbt wurden. Alternativ und/oder ergänzend sind die Einkerbungen und/oder Vertiefungen der Encoderstruktur in den Außenring als Ausspanung, beispielsweise mittels Laserablation, gebildet worden.
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Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung des Außenrings der Radlageranordnung nach einem der vorherigen Ansprüche. Das Verfahren sieht vor, dass in dem Außenring die Encoderstruktur einstückig integriert wird.
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Insbesondere wird die Encoderstruktur, im Speziellen auch von dieser umfasste Encoderelemente, mittels einer Umformung und/oder einer Zerspanung in den Außenring integriert. Beispielsweise wird in den Außenring die Encoderstruktur eingefräst, eingewalzt oder eingeformt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine Teilansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Radlageranordnung;
- 2 einen Schnitt durch das erste Ausführungsbeispiels der Radlageranordnung;
- 3 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Radlageranordnung;
- 4 einen Schnitt durch das zweite Ausführungsbeispiels der Radlageranordnung;
- 5 eine Radlageranordnung mit Encoderelementen in radiale Richtung;
- 6 eine Radlageranordnung mit Encoderelementen in axiale Richtung.
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1 zeigt eine Teilansicht einer Radlageranordnung 1. Die Radlageranordnung umfasst einen Außenring 2 und einen Innenring 3. Außenring 2 und Innenring 3 sind um eine gemeinsame Achse 4, auch Rotationsachse genannt, angeordnet. Der Außenring 2 weist einen Radlagerflansch 5 auf, welcher mit einem Rad eines Fahrzeugs verbindbar ist. Innenring 3 und Außenring 2 sind gegeneinander um die Achse 4 verdrehbar.
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Der Außenring 2 weist eine zylindrische Außenoberfläche 6 auf. An dem von dem Radlagerflansch 5 beabstandeten freien Ende ist auf der Außenoberfläche 6 eine Encoderstruktur 7 integriert. Die Encoderstruktur 7 ist als ringförmige Einheit um die Achse 4 ausgebildet. Die Encoderstruktur wird von einer Mehrzahl an Encoderelementen 8 ausgebildet, die sich entlang einer Kreislinie um die Achse 4 verteilen. Die Encoderelemente 8 sind insbesondere äquidistant voneinander beabstandet. Die Encoderelemente 8 sind Vertiefungen und/oder Einkerbungen auf dem Außenring 2 und insbesondere auf dessen Außenoberfläche 6. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Encoderstruktur 7 in radiale Richtung gerichtet ist.
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2 zeigt einen Schnitt durch die Radlageranordnung 1 in axiale Richtung. Der Innenring 3 ist von dem Außenring 2 beabstandet angeordnet. Zwischen Innenring 3 und Außenring 2 sind Wälzkörper 9 angeordnet. Das hier gezeigte Wälzlager bildet ein zweireihiges Wälzlager. Auf der von der Achse 4 abgewandten Seite, der radialen Außenseite des Außenrings 2, sind die Encoderelemente 8 als Vertiefungen angeordnet. Die Encoderelemente 8 sind dabei in den Außenring 2 eingefräst, eingestanzt oder eingekerbt.
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Beabstandet zu dem Außenring 2 ist drehfest eine Sensoreinheit 10 angeordnet. Die Sensoreinheit 10 ist in Wirkkontakt mit der Encoderstruktur 7 und insbesondere mit den Encoderelementen 8. Beispielsweise ist das Encoderelement 8 eine Vertiefung im Material und damit eine Veränderung in den magnetischen Eigenschaften des Außenrings 2, wobei der Sensor der Sensoreinheit 10 ausgebildet ist, diese magnetischen Veränderungen zu detektieren. Die Sensoreinheit 10 ist ausgebildet, basierend auf der äquidistanten Beabstandung der Encoderelemente 8 die Drehgeschwindigkeit und/oder die Winkelveränderung der Radlageranordnung 1 zu bestimmen. Die Sensoreinheit 10 kann die ermittelten Sensorsignale an eine Auswerteeinheit datentechnisch bereitstellen.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Radlageranordnung 1. Die Encoderstruktur 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel als eine Encoderstruktur 7 ausgebildet, die in axiale Richtung gerichtet ist. Dazu sind die Encoderelemente 8 als Einkerbungen auf dem Außenring 2 angeordnet. Die Einkerbungen sind dazu auf der in axiale Richtung von dem Radlagerflansch 5 abgewandten Seite des Außenrings 2 angeordnet. Die Encoderelemente 8 sind äquidistant entlang einer Kreislinie um die Ache 4 angeordnet.
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4 zeigt einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels der Radlageranordnung 1 aus 3. Zwischen Außenring 2 und Innenring 3 sind auch hier Wälzkörper 9 angeordnet. Auf der in axialer Richtung von dem Radlagerflansch 5 beabstandeten Seite sind die Einkerbungen als Encoderelemente 8 angeordnet. Die Einkerbungen sind Vertiefungen im Außenring 2, welche beispielsweise eine Vertiefung mit einer Tiefe im Material größer als zwei Millimeter, im Speziellen größer als fünf Millimeter, darstellen. Die Sensoreinheit 10 ist drehfest und fixiert im Fahrzeug angeordnet, wobei die Sensoreinheit 10 so angeordnet ist, dass die Detektionsrichtung zu den Encoderelementen 8 gerichtet ist. Die Detektionsrichtung der Sensoreinheit 10 ist in axiale Richtung.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Encoderelemente 8 als Ausstemmungen ausgebildet sind. Die Encoderelemente 8 sind auf dem Außenring 2 der Radlageranordnung 1 angeordnet. Die eingestemmten Encoderelemente 8 weisen dabei eine offene Seite auf, wobei die offene Seite so gewählt ist, dass sie in radiale Richtung weist.
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6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Encoderelemente 8 als Ausstemmungen in axiale Richtung ausgebildet sind, wobei die Encoderelemente 8 hier eine offene Seite in axiale Richtung aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlageranordnung
- 2
- Außenring
- 3
- Innenring
- 4
- Achse
- 5
- Radlagerflansch
- 6
- Außenoberfläche
- 7
- Encoderstruktur
- 8
- Encoderelement
- 9
- Wälzkörper
- 10
- Sensoreinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005059393 A1 [0003]
