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TECHNISCHES UMFELD DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Lagereinheit mit einem Lager und einem Impulsring. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung mit zumindest einer derartigen Lagereinheit.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Heutzutage werden Lagereinheiten üblicherweise in der Automobiltechnik, der Flugzeugtechnik und anderen technischen Feldern verwendet. Diese Einheiten stellen hochqualitative Signale und Übertragungen bereit, während sie eine Integration in einfachere und kompaktere Geräte erlauben.
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Eine derartige Lagereinheit weist üblicherweise ein Lager und einen Impulsring auf. Detektionsmittel sind hinsichtlich der Lagereinheit derart angeordnet, dass sie dem Impulsring gegenüberliegen. Der Impulsring kann einen Targethalter und ein Target aufweisen. Ein solches Target ist vorzugsweise ein magnetisierter Teil mit alternierenden Nord- und Südpolen, deren Anzahl abhängt von der Lagergröße, Genauigkeit und speziellen Anwendung. Bei einem Lager mit geeigneten Dimensionen kann der Impulsring fest an einem rotierenden Ring des Lagers befestigt sein, während die Detektionsmittel fest an einem nicht rotierenden Ring des Lagers oder an einem stationären Träger oder Gehäuse befestigt sind.
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Bei einem Lager mit kleinen Abmessungen kann es nötig sein, die Detektionsmittel neben dem Lager anzuordnen, während der Impulsring an dem Innenring fixiert ist und sich radial über den Außenring des Lagers hinaus erstreckt. Zusammen bilden Lagerring und Impulsring eine Lagereinheit, die an einer sich drehenden Welle fixiert werden kann. Wenn jedoch Welle, Innenring und Impulsringe mit hoher Geschwindigkeit rotieren, kann der Targethalter deformiert werden.
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Es ist aus der
FR-A-2884367 bekannt, einen Targethalter mit einem inneren röhrenförmigen Abschnitt bereitzustellen, der an dem rotierenden Innenring befestigt ist, einem äußeren röhrenförmigen Abschnitt, der das Target radial über den nicht rotierenden äußeren Ring hinaus hält, und einem radialen Abschnitt, der sich zwischen dem inneren und äußeren Abschnitt erstreckt. Der radiale Abschnitt hat eine spezielle Form und Verstärkungsrippen, um eine Interferenz mit dem Außenring zu vermeiden und eine Deformation des radialen Abschnitts zu verhindern. Der innere röhrenförmige Abschnitt und der radiale Abschnitt bilden jedoch einen rechten Winkel, der bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und Schwingungen beschädigt werden kann. Genauer gesagt, oszilliert der radiale Abschnitt hinsichtlich des inneren röhrenförmigen Abschnittes. Die Verformung zwischen dem röhrenförmigen inneren Abschnitt und dem radialen Abschnitt kann permanent sein. Sie kann weiterhin Materialermüdung induzieren und dann das Risiko des Zerbrechens erhöhen. Das Target kann an einer unerwünschten Stelle, temporär oder permanent, sein, was zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit der Detektionsmittel führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das Ziel der Erfindung ist es, eine Lagereinheit bereitzustellen mit einem Impulsring, der einen Targethalter hat, der hohe Rotationsgeschwindigkeiten und Schwingungen besser aufnimmt, was eine hohe Messgenauigkeit sicherstellt, und der einfach herzustellen ist und nicht teuer ist.
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Zu diesem Zweck trifft die Erfindung eine Lagereinheit mit einem Lager und einem Impulsring. Das Lager ist auf einer Mittelachse zentriert und umfasst einen rotierenden Innenring, einen nicht rotierenden Außenring und zumindest eine Reihe von Wälzkörpern, die zwischen den Ringen angeordnet sind. Der Impulsring umfasst einen Targethalter, der sich radial von dem rotierenden Innenring erstreckt und radial über den äußeren Ring hinaus erstreckt, und ein Target, das an einem äußeren Umfangsbereich des Targethalters außerhalb des Außenrings befestigt ist, und das dazu ausgelegt ist, mit Detektionsmitteln zum Nachfolgen der Rotation des Impulsrings um die Mittelachse zusammenzuwirken.
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Gemäß der Erfindung weist der Impulsring weiterhin eine Befestigungshülse mit einem axialen Abschnitt auf, die in einer Bohrung des rotierenden Innenrings befestigt ist und einem radialen Kragen, der sich radial nach außen von dem axialen Abschnitt erstreckt. Ein innerer Umfangsbereich des Targethalters ist zwischen dem Innenring und dem radialen Kragen der Befestigungshülse eingeklemmt, um so jegliche relative Rotation zwischen der Befestigungshülse, dem Targethalter und dem Innenring zu verhindern.
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Dank der Erfindung wird die Fixierfunktion des Impulsringes an dem rotierenden Innenring durch ein zusätzliches Teil bereitgestellt, das von dem Targethalter separiert ist. Der innere Umfangsbereich des Targethalters erstreckt sich nur radial und ist durch den radialen Kragen der Befestigungshülse auf eine Stirnfläche des rotierenden Innenrings gepresst. Der innere Umfangsbereich des Targethalters wird bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und Vibrationen in Position gehalten und ist an jeglicher oszillierenden Bewegung hinsichtlich des rotierenden Innenrings gehindert. Der Impulsring ist robuster bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten und Vibrationen.
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Die Oszillation des Targethalters ist stark reduziert und die Bewegungen des Targets, das von dem Targethalter gehalten wird, sind limitiert. Die Messgenauigkeit der Targetrotation durch die Detektionsmittel ist vergrößert.
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Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass der Impulsring zumindest teilweise standardisiert sein kann. Eine standardisierte Befestigungshülse kann verwendet werden, während der Targethalter an die Anwendungsabmessungen angepasst ist. Alternativ kann ein standardisierter Targethalter verwendet werden, während die Befestigungshülse an das Lager mit speziellen Dimensionierungen angepasst ist. Der Impulsring gemäß der Erfindung ist herstellbar und kosteneffektiv.
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Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft aber nicht zwangsläufig sind, kann ein solches mechanisches System ein oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:
- - Die Wälzkörper sind Kugeln.
- - Die Wälzkörper sind umfänglich gleich beabstandet durch einen Käfig.
- - Zumindest eine axiale Seite des Lagers weist ein Dichtmittel auf, das zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet ist.
- - Das Target ist ein magnetisiertes Teil mit alternierenden magnetischen Polen.
- - Die Befestigungshülse ist aus einem geprägten Metallblech hergestellt.
- - Der Targethalter ist aus einem geprägten Metallblech hergestellt.
- - Die Befestigungshülse und der Targethalter sind aus dem gleichen Material hergestellt.
- - Die Befestigungshülse und der Targethalter sind aus unterschiedlichen Materialien hergestellt.
- - Das Material der Befestigungshülse und das Material des Targethalters haben den gleichen thermischen Expansionskoeffizienten.
- - Der Targethalter weist Versteifungsrippen auf.
- - Der Targethalter weist Versteifungsmittel auf, um so die inneren und äußeren Umfangsbereiche zu verschieben und jegliche Interferenz mit dem Außenring zu verhindern.
- - Die Versteifungsmittel umfassen zumindest einen kegelstumpfförmigen Abschnitt, der hinsichtlich der Mittelachse in Richtung der entgegengesetzten Richtung des Lagers geneigt ist.
- - Das Target ist an einem äußeren röhrenförmigen Abschnitt befestigt, der sich axial von dem äußeren Umfangsbereich des Targethalters erstreckt.
- - Der innere Umfangsbereich des Targethalters ist eine ringförmige Kante.
- - Der innere Umfangsbereich des Targethalters umfasst mehrere Zähne.
- - Der axiale Abschnitt der Befestigungshülse ist röhrenförmig.
- - Der röhrenförmige axiale Abschnitt der Befestigungshülse ist ringförmig.
- - Der radiale Kragen der Befestigungshülse ist ringförmig.
- - Oberflächenstrukturen sind an einer radialen Kontaktfläche an entweder dem radialen Kragen der Befestigungshülse oder dem Targethalter bereitgestellt, wobei die Oberflächenstrukturen die Oberflächenrauigkeit vergrößern.
- - Die Oberflächenstrukturen können in Schlitzen, Nuten, gekörnten Abschnitten oder irgendwelchen anderen geeigneten Strukturen bestehen.
- - Die Oberflächenstrukturen können durch Prägen, Verstemmen, Oberflächenlaserbehandlung oder anderen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung mit einer rotierenden Welle, Detektionsmitteln und zumindest einer Lagereinheit wie oben erwähnt. Der Innenring des Lagers ist an der rotierenden Welle befestigt und die Detektionsmittel sind dem Impulsring zugeordnet zum Nachfolgen der Rotation der rotierenden Welle.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun in Zusammenhang mit den angehängten Figuren als illustrative Beispiele erklärt, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen. In den angehängten Figuren:
- 1 ist eine axiale Schnittansicht einer Lagereinheit gemäß der Erfindung; und
- 2 ist eine Explosionsansicht eines Impulsrings gemäß der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON EINIGEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Die Lagereinheit 10 gemäß der Erfindung, die in 1 dargestellt ist, ist dazu ausgelegt, eine Vorrichtung 1 auszustatten, wie beispielsweise einen Motor, ein Bremssystem, ein Aufhängungssystem oder irgendeine sich drehende Maschine, insbesondere für ein Automobilfahrzeug.
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Die Vorrichtung 1 ist teilweise in 1 gezeigt. Die Vorrichtung 1 weist eine sich drehende Welle 2, eine Lagereinheit 10 und Detektionsmittel 3 auf. Die Welle 2 und die Lagereinheit 10 sind an einer Mittelachse X1 der Vorrichtung 1 zentriert. Die Lagereinheit 10 weist ein Lager 20 auf, das an der Welle 2 befestigt ist, und einen magnetischen Impulsring 60, der an dem Lager 20 angebracht ist. Die Detektionsmittel 3 sind dem Impulsring 60 zugeordnet, um die Rotation der rotierenden Welle 2 nachzufolgen.
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Das Lager 20 weist einen rotierenden Innenring 30 und einen nicht rotierenden Außenring 40 auf, die an der Achse X1 zentriert sind. Das Lager 20 weist außerdem Wälzkörper 50, hier Kugeln, auf, die zwischen dem Innenring 30 und dem Außenring 40 angeordnet sind und in einem Kä52 gehalten sind. Der Innenring 30 weist eine erste zylindrisch Bohrung 34 und eine zweite zylindrische Bohrung 36 auf. Unter Bezugnahme auf die Achse X1 ist der Durchmesser der Bohrung 34 kleiner als der Durchmesser der Bohrung 36. An der Seite des Lagers 20, an der der Impulsring 60 angeordnet ist, die näher ist zu der Bohrung 36 als zu der Bohrung 34 ist, haben die Ringe 30 und 40 ringförmige Seitenflächen, 38 bzw. 48. Der Innenring 30 ist an der rotierenden Welle 2 befestigt, die in die Bohrung 34 eingepasst ist. Der Außenring 40 kann an einem feststehenden Trägerelement oder Gehäuse (nicht gezeigt) angebracht sein, das zu der Vorrichtung 1 gehört.
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Vorzugsweise weist jede Seite des Lagers 20 Dichtmittel, 54 bzw. 56 auf, die zwischen dem Innenring 30 und dem Außenring 40 angeordnet sind. Beispielsweise sind die Dichtmittel 54 und 56 Gummidichtungen mit einer Basis, die an dem Außenring befestigt ist, einer Dichtlippe in Gleitkontakt mit dem Innenring, und einer festen Einlage, die zwischen der Basis und der Lippe angeordnet ist. Bei einer anderen Alternative kann nur eine Seite des Lagers 20 Dichtmittel 54 oder 56 aufweisen. Bei einer anderen Alternative können die Dichtmittel 54 und/oder 56 jede geeignete Konfiguration haben.
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Der Impulsring 60 weist einen Targethalter 70, ein Target 80 und eine Befestigungshülse 90 auf.
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Der Targethalter 70 kann aus einem Metall oder Kunststoff hergestellt sein, das durch Prägen oder jeden anderen geeigneten Prozess gebildet ist. Sich entfernend von der Mittelachse X1 weist der Targethalter 70 einen inneren Umfangsbereich 72, einen radialen Abschnitt 74 und einen äußeren Umfangsbereich 76 auf. Der innere Umfangsbereich 72 definiert eine innere Bohrung des Targethalters 70 und ist an den rotierenden Innenring 30 des Lagers 20 mittels der Befestigungshülse 90 befestigt. Der radiale Abschnitt 74 erstreckt sich im Wesentlichen radial von dem inneren Umfangsbereich 72 in Richtung der Außenseite des Lagers 20. Der äußere Umfangsbereich 76 des radialen Abschnitts 74 ist radial außerhalb des Außenrings 40 angeordnet.
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Der radiale Abschnitt 74 weist kegelstumpfförmige Abschnitte 77, 78 auf, die hinsichtlich der Mittelachse X1 in Richtung der entgegengesetzten Richtung zu dem Lager 20 angeschrägt sind. Ein Spalt g70 ist axial zwischen dem radialen Abschnitt 74 des Targethalters 70 und der Seitenfläche 48 des Außenrings 40 bereitgestellt. Die Abschnitt 77, 78 verhindem jegliche Interferenz zwischen dem Targethalter 70 und dem Außenring 40. Bei einer anderen Alternative kann der Targethalter 70 Versteifungsmittel von jeglicher anderer geeigneter Form aufweisen. Bei einer anderen Alternative kann der Targethalter 70 ein oder mehrere Verschiebemittel aufweisen.
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Der äußere Umfangsbereich 76 des Targethalters 70 weist einen äußeren röhrenförmigen Abschnitt 71 auf, der sich axial von dem radialen Abschnitt 74 erstreckt. Der äußere röhrenförmige Abschnitt 71 erstreckt sich parallel zu der Achse X1 und ist radial oberhalb des äußeren Rings 40 des Lagers 20 angeordnet.
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Das Target 80 wird durch den äußeren röhrenförmigen Abschnitt 71 des Targethalters 70 außerhalb des Außenrings 40 radial zu der Achse X1 gehalten. Das Target 80 ist ein plastikgeformtes Teil mit magnetischen Polen mit einer Außenfläche 82, die radial den Detektionsmitteln 3 gegenüberliegt. Das Target 80 und die Detektionsmittel 3 wirken miteinander zusammen, um die Drehung des Impulsrings 60, des Targethalters 70, des Innenrings 30 und der Welle 2 um die Mittelachse X1 nachzuverfolgen. Ein Spalt g80 ist radial zwischen der Fläche 82 und den Detektionsmitteln 3 bereitgestellt. Mit anderen Worten ist das Target 80 des Impulsrings 60 ein Radialtarget.
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Bei einer Alternative kann der Impulsring 60 ein Axialtarget haben, mit einem Spalt, der axial zwischen dem Target und dem Detektionsmittel definiert ist. In diesem Fall wird der äußere Umfangsbereich 76 des Targethalters 70 speziell angepasst.
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Bei einer anderen Alternative können das Detektionsmittel 3 und der Impulsring 60 jegliche andere geeignete Technologie statt der Magnettechnologie verwenden. Beispielsweise kann Induktionstechnologie oder optische Technologie in der Lagereinheit 10 der Vorrichtung 1 implementiert seien.
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Der innere Umfangsbereich 72 des Targethalters 70 ist an dem rotierenden Innenring 30 des Lagers 20 mittels der Befestigungshülse 90 befestigt. Die Befestigungshülse 90 kann aus Metall oder Plastik hergestellt sein, das durch Prägen oder jeden anderen geeigneten Prozess ausgebildet ist. Das Material der Befestigungshülse 90 und das Material des Targethalters 70 haben vorzugsweise den gleichen thermischen Expansionskoeffizienten. Das Material der Befestigungshülse 90 und das Material des Targethalters 70 können das Gleiche oder unterschiedlich sein.
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Die Befestigungshülse 90 weist einen ringförmigen, röhrenförmigen Abschnitt 92 auf, der sich axial parallel zu der Achse X1 erstreckt. Der röhrenförmige Abschnitt 92 ist in die Bohrung 36 des rotierenden Innenrings 30 eingepasst.
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Die Befestigungshülse 90 weist weiterhin einen radialen Kragen 94 auf, der sich radial nach außen von einem Ende des ringförmigen, röhrenförmigen Abschnitts 92 erstreckt. Der radiale Kragen 94 überlappt den inneren Umfangsbereich 72 der radialen Erstreckung des Targethalters 70. Der innere Umfangsbereich 72 ist axial durch den radialen Kragen 94 an die Seitenfläche 38 des Innenrings 30 gepresst, um so jegliche relative Rotation zwischen der Befestigungshülse 90, dem Targethalter 70 und dem Innenring 30 zu verhindern.
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Vorzugsweise ist die Bohrung, die durch den inneren Umfangsbereich 72 des Targethalters 70 definiert ist, mit einer Vielzahl von Zähnen 100 ausgestattet. Wenn der röhrenförmige Abschnitt 92 der Befestigungshülse 90 axial in die Bohrung 36 des Innenrings 30 eingepasst ist, wird der radiale Kragen 94 axial gegen die Zähne 100 des inneren Umfangsbereichs 72 gepresst. Die Zähne 100 induzieren lokale Deformationen an dem radialen Kragen 94 und bilden Antirotationsmittel. Als eine andere Alternative weist der innere Umfangsbereich 72 des Targethalters 70 einen ringförmigen Rand auf.
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Vorzugsweise ist zumindest eine der Kontaktflächen 95 bzw. 73 von entweder dem radialen Kragen 94 der Befestigungshülse 90 oder dem Targethalter 70 mit Oberflächenstrukturen ausgestattet, die die Oberflächenrauigkeit erhöhen. Jegliche relative Rotation zwischen der Befestigungshülse 90 und dem Targethalter 70 ist verhindert. Die Oberflächenstrukturen können in Schlitzen, Nuten, gekörnten Abschnitten oder anderen geeigneten Strukturen bestehen. Die Oberflächenstrukturen können durch Prägen, Verstemmen, Laseroberflächenbehandlung oder jeden anderen geeigneten Prozess hergestellt sein.
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Obwohl die vorliegende Erfindung nur mit einem einreihigen Kugellager illustriert ist, ist zu verstehen, dass die Erfindung auch ohne große Modifikationen auf Wälzlager angewandt werden kann, mit Wälzkörpern, die keine Kugeln sind, wie beispielsweise Rollen oder Nadeln, und/oder die mehrere Reihen von Wälzkörpern haben.
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Die technischen Charakteristika der Ausführungsbeispiele und alternative Variationen, die oben betrachtet wurden, können kombiniert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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