DE102019120095A1 - Wheel bearings - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Radlager (1) umfassend einen Innenring (2) mit einer Innenringlaufbahn (3), und einen Außenring (4) mit einer Außenringmantelfläche (5) und mit einer Außenringlaufbahn (6), und umfassend Wälzkörper (7), die zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (4) wälzend gelagert in einem Käfig (8) voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie umfassend eine Dichtung (9). Der Außenring (4) oder der Innenring (2), als drehbar ausgeführter Teil des Radlagers (1), weist stirnseitig umlaufend angeordnet einen Signalgeber (10) auf, der als magnetischer Encoder ausgeführt ist, und der geeignet ist mit einer Sensoreinrichtung (11) ein Signal zu erzeugen. Gemäß der Erfindung ist der Signalgeber (10) durch ein Kunststoffformteil gebildet, wobei das Kunststoffformteil mittels einem Spritzverfahren auf dem Außenring (4) bzw. dem Innenring (2) angebracht ist und somit an diesen dreh- und verschiebefest angebunden ist.The invention relates to a wheel bearing (1) comprising an inner ring (2) with an inner ring raceway (3), and an outer ring (4) with an outer ring jacket surface (5) and with an outer ring raceway (6), and comprising rolling elements (7), which between the inner ring (2) and the outer ring (4) are mounted in a rolling manner in a cage (8) and are spaced apart from one another, as well as comprising a seal (9). The outer ring (4) or the inner ring (2), as a rotatable part of the wheel bearing (1), has a signal transmitter (10) arranged circumferentially on the front side, which is designed as a magnetic encoder and which is suitable with a sensor device (11) generate a signal. According to the invention, the signal transmitter (10) is formed by a plastic molded part, the plastic molded part being attached to the outer ring (4) or the inner ring (2) by means of an injection molding process and thus connected to them in a rotationally and displaceable manner.
Description
Die Erfindung betrifft ein Radlager umfassend einen Innenring mit einer Innenringlaufbahn und mit einen Außenring mit einer Außenringmantelfläche und mit einer Außenringlaufbahn, und umfassend Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend gelagert in einem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie umfassend eine Dichtung, wobei der Außenring stirnseitig umlaufend angeordnet einen Signalgeber aufweist, der als magnetischer Encoder ausgeführt ist und der geeignet ist mit einer Sensoreinrichtung ein Signal zu erzeugen.The invention relates to a wheel bearing comprising an inner ring with an inner ring raceway and with an outer ring with an outer ring jacket surface and with an outer ring raceway, and comprising rolling bodies which are arranged rolling between the inner ring and the outer ring in a cage and are spaced apart from one another, and comprising a seal, wherein the outer ring has a signal transmitter arranged circumferentially on the front side, which is designed as a magnetic encoder and which is suitable for generating a signal with a sensor device.
Wälzlager, insbesondere auch Wälzlager mit integrierten Signalgebern oder vollständig integrierter Sensorik zur Drehzahlerfassung von Fahrzeugrädern, sind seit langem im Stand der Technik bekannt.Rolling bearings, in particular also rolling bearings with integrated signal transmitters or fully integrated sensors for detecting the rotational speed of vehicle wheels, have long been known in the prior art.
Heute werden Raddrehzahlen vom Radlager erfasst und geliefert. Dazu wird oftmals ein Signalgeber in Form eines sogenannten Multipol-Encoders beispielsweise in die Dichtung des Radlagers integriert. Über eine entsprechende Sensoreinheit wird das Drehzahlsignal erfasst und von verschiedenen Steuergeräten genutzt. Derartige Encoder bestehen heute meist aus einem Kunststoffring mit integriertem Metall-Trägerring, wobei der Kunststoffring (der den eigentlichen Encoder bildet) entsprechend magnetisierbar ist, um in Wechselwirkung mit einer Sensoreinheit entsprechende Lagepositionssignale zu erzeugen. Über den Metall-Trägerring wird der Signalgeber dann auf den Außenring des Radlagers gepresst und eine entsprechende Kraftschlussverbindung zwischen Außenring und Metall-Trägerring des Encoders hergestellt. Das Raddrehzahl-Signal wird für ganz unterschiedliche Fahrassistenzsysteme genutzt. Die Fahrzeughersteller verwenden dafür oftmals unterschiedliche Begriffe wie beispielsweise: Anti-Blockier-System (ABS), Antriebsschlupfregelung (ASR), Elektrisches Stabilitäts-Programm (ESP), Dynamic Stability-Control (DSC), Vehicle Stability Control (VSC), Vehicle Stability Assist (VSA), Traktions-Kontrolle (TRC), Dynamic Traction Control (DTC) oder Traction Control Support System (TCSS) oder dergleichen.Today, wheel speeds are recorded and delivered by the wheel bearing. For this purpose, a signal transmitter in the form of a so-called multipole encoder is often integrated into the seal of the wheel bearing, for example. The speed signal is recorded by a corresponding sensor unit and used by various control units. Such encoders today usually consist of a plastic ring with an integrated metal carrier ring, the plastic ring (which forms the actual encoder) being magnetizable accordingly in order to generate corresponding position signals in interaction with a sensor unit. The signal transmitter is then pressed onto the outer ring of the wheel bearing via the metal carrier ring and a corresponding frictional connection is established between the outer ring and the metal carrier ring of the encoder. The wheel speed signal is used for very different driver assistance systems. Vehicle manufacturers often use different terms for this, such as: anti-lock braking system (ABS), traction control (ASR), electrical stability program (ESP), dynamic stability control (DSC), vehicle stability control (VSC), vehicle stability assist (VSA), Traction Control (TRC), Dynamic Traction Control (DTC) or Traction Control Support System (TCSS) or the like.
Moderne aktive Sensoren liefern heute Signale bis zum Stillstand. Auch die Drehrichtung kann erfasst werden. Damit ergeben sich gerade für CAN-Bus Systeme, wie bspw. automatisches Einparken, Navigation-, Getriebe- und Motorsysteme vielfältige Möglichkeiten. Sensoren dieser Systeme arbeiten z.B. nach dem Hall-Prinzip. Das Signal wird beispielsweise durch einen als Multipol-Encoder ausgeführten Signalgeber geliefert, der sich entweder im bzw. am Radlager befindet und wechselseitig magnetisiert ist. Die Sensoreinheit wird mit einer Versorgungsspannung betrieben und liefert ein digitales Ausgangssignal, welches vom Steuergerät direkt verarbeitet werden kann. Auf einem Oszilloskop wird es als Rechtecksignal in unterschiedlichen Varianten dargestellt.Modern active sensors deliver signals to a standstill today. The direction of rotation can also be recorded. This opens up a wide range of options, especially for CAN bus systems, such as automatic parking, navigation, transmission and engine systems. Sensors in these systems work, for example, according to the Hall principle. The signal is supplied, for example, by a signal transmitter designed as a multipole encoder, which is either located in or on the wheel bearing and is mutually magnetized. The sensor unit is operated with a supply voltage and provides a digital output signal that can be processed directly by the control unit. It is displayed as a square wave signal in different variants on an oscilloscope.
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Radlager mit integriertem Signalgeber zu schaffen welches im Hinblick auf die Herstellung und Montage verbessert ist. Insbesondere soll auch die Ausrichtung oder Positionierung des Signalgebers am Lageraußenring optimiert werden.In the light of the known prior art, the object of the invention is to create a wheel bearing with an integrated signal transmitter which is improved in terms of manufacture and assembly. In particular, the alignment or positioning of the signal transmitter on the bearing outer ring should also be optimized.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Gemäß der Erfindung wird ein Radlager vorgeschlagen, welches umfasst einen Innenring mit einer Innenringlaufbahn, einen Außenring mit einer Außenringmantelfläche und mit einer Außenringlaufbahn, Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend gelagert in einem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie umfassend eine Dichtung. Der Außenring oder der Innenring, als drehbar ausgeführter Teil des Radlagers, weist stirnseitig umlaufend angeordnet einen Signalgeber auf, der als magnetischer Encoder ausgeführt ist, und der geeignet ist mit einer Sensoreinrichtung ein Signal zu erzeugen. Erfindungsgemäß ist der Signalgeber durch ein Kunststoffformteil gebildet, wobei das Kunststoffformteil mittels einem Spritzverfahren auf dem Außenring und so der Signalgeber am Außenring oder am Innenring dreh- und verschiebefest angebunden ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Außenring bei beschriebenen Lageranordnung als der drehende Teil des Lagers ausgebildet, während der Innenring den feststehenden Teil bildet. Alternativ kann auch der Außenring feststehend und der Innenring stattdessen als rotierbarer Teil des Radlagers ausgebildet sein. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann erreicht werden, dass ein Radlager mit integriertem Signalgeber (auch als Encoder bezeichnet) geschaffen wird, welches im Hinblick auf die Herstellung und Montage deutlich verbessert und einfach und kostengünstig herstellbar ist.This object is achieved by a wheel bearing with the features of
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchswortlaut erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are named in the wording of the claim, and particularly preferred embodiments of the subject matter of the invention are described below.
Radlager sind in Form von Wälzlagern seit langem im Stand der Technik bekannt.Wheel bearings in the form of roller bearings have long been known in the prior art.
Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem Innenring und einem Außenring rollende Wälzkörper den Reibungswiderstand verringern. Wälzlager werden bevorzugt in Anwendungsgebieten verwendet, wo Lagerungen bei kleinen und mittleren Drehzahlen und hohen Lasten reibungsarm arbeiten sollen und wo sich Drehzahlen häufig ändern.Rolling bearings are bearings in which rolling elements rolling between an inner ring and an outer ring reduce the frictional resistance. Rolling bearings are preferred in areas of application where small and medium-sized bearings are used Speeds and high loads should work with low friction and where speeds change frequently.
Radlager in Fahrzeugen dienen dazu, eine Rotation der Fahrzeugräder relativ zum Fahrgestell zu ermöglichen und müssen dabei radiale und axiale, auftretende Kräfte aufnehmen. Die radialen Kräfte können dabei durch das Eigengewicht des Fahrzeuges entstehen und die axialen Kräfte können durch seitliche Kräfte, beispielsweise bei der Kurvenfahrt eines Fahrzeuges entstehen. Für die Aufnahme von radialen und axialen Kräften bei der Radlagerung gibt es bereits eine Vielzahl verschiedener, aus dem Stand der Technik bekannter Radlagerkonfigurationen.Wheel bearings in vehicles are used to enable the vehicle wheels to rotate relative to the chassis and have to absorb radial and axial forces that occur. The radial forces can arise from the vehicle's own weight and the axial forces can arise from lateral forces, for example when a vehicle is cornering. There are already a large number of different wheel bearing configurations known from the prior art for absorbing radial and axial forces in the wheel bearing.
Der Außenring und der Innenring des Radlagers sind koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Durch die Anordnung des Außen- und Innenrings stehen sich die Außenringlaufbahn und die Innenringlaufbahn gegenüber. Hierdurch wird ein Wälzkörperraum gebildet, der einen oder mehrere Sätze Wälzkörper zwischen der Außenringlaufbahn und der Innenringlaufbahn aufnehmen kann (sog. Einreihige oder mehrreihige Wälzlager).The outer ring and the inner ring of the wheel bearing are arranged coaxially and / or concentrically to one another. The arrangement of the outer and inner ring means that the outer ring raceway and the inner ring raceway face each other. This creates a rolling element space that can accommodate one or more sets of rolling elements between the outer ring raceway and the inner ring raceway (so-called single-row or multi-row rolling bearings).
Die Wälzkörper haben abhängig von der Radlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Innenrings und des Außenrings ab und haben die Aufgabe, die auf das Radlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen.The rolling elements have the shape of a ball or a roller, depending on the type of wheel bearing. They roll on the raceways of the inner ring and the outer ring and have the task of transferring the force acting on the wheel bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa.
Das Radlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann.The wheel bearing can have a cage, the cage guiding the rolling elements. The cage is designed in such a way that the rolling element balls and / or the rolling element rollers are spaced apart from one another so that, for example, the friction and heat development of the rolling elements is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and / or rolling element rollers at a fixed distance from one another when they roll, whereby a uniform load distribution can be achieved.
Im Sinne der Erfindung muss ein Käfig nicht als einteiliger Ring mit entsprechenden Aufnahmen für die Wälzkörper ausgeführt sein. Vielmehr kann ein Käfig auch durch einzelne zwischen den Wälzkörpern angeordnete Beabstandungselemente (auch als spacer bezeichnet) quasi mehrteilig ausgeführt sein.For the purposes of the invention, a cage need not be designed as a one-piece ring with corresponding receptacles for the rolling elements. Rather, a cage can also be embodied in more than one part, as it were, by means of individual spacing elements (also referred to as spacers) arranged between the rolling bodies.
Üblicherweise besitzen Dichtungen für Radlager mehrere Dichtlippen, die die Kontaktfläche zum drehenden Lagerring - je nach Ausführung also den Innenring oder den Außenring - abdichten. Bei deren Berührung entsteht Reibung, die zum einen notwendig ist um eine hinreichende Dichtheit zu gewährleisten, zum anderen jedoch unerwünscht ist, da sie die Radlagerreibung spürbar erhöht.Seals for wheel bearings usually have several sealing lips that seal the contact surface to the rotating bearing ring - i.e. the inner ring or the outer ring, depending on the design. When they come into contact with each other, friction occurs, which is necessary on the one hand to ensure adequate tightness, but on the other hand is undesirable because it noticeably increases the wheel bearing friction.
Die Dichtung des Radlagers verhindert zum einen, dass das Schmiermittel aus dem Radlager austreten kann. Andererseits sorgt die Dichtung dafür, dass kein Schmutz bzw. Feuchtigkeit in das Radlager eindringt.On the one hand, the seal of the wheel bearing prevents the lubricant from escaping from the wheel bearing. On the other hand, the seal ensures that no dirt or moisture penetrates the wheel bearing.
Moderne aktive Sensoren liefern Signale bis zum Stillstand. Auch die Drehrichtung kann erfasst werden. Damit ergeben sich gerade für CAN-Bus Systeme, wie bspw. automatisches Einparken, Navigation-, Getriebe- und Motorsysteme vielfältige Möglichkeiten. Sensoren dieser Systeme arbeiten z.B. nach dem Hall-Prinzip. Das Signal wird durch einen Signalgeber in Form eines sog. Multipol-Encoder geliefert, der sich entweder im bzw. am Radlager befindet und wechselseitig magnetisiert ist. Die Sensoreinheit wird mit einer Versorgungsspannung betrieben und liefert ein digitales Ausgangssignal, welches vom Steuergerät direkt verarbeitet werden kann. Auf einem Oszilloskop wird es als Rechtecksignal in unterschiedlichen Varianten dargestellt.Modern active sensors deliver signals to a standstill. The direction of rotation can also be recorded. This opens up a wide range of options, especially for CAN bus systems, such as automatic parking, navigation, transmission and engine systems. Sensors in these systems work, for example, according to the Hall principle. The signal is supplied by a signal transmitter in the form of a so-called multipole encoder, which is located either in or on the wheel bearing and is alternately magnetized. The sensor unit is operated with a supply voltage and provides a digital output signal that can be processed directly by the control unit. It is displayed as a square wave signal in different variants on an oscilloscope.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Signalgeber keinen metallischen Trägerring aufweist. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Radlager mit Blick auf das Gewicht weiter optimiert wird und der Encoder mit Blick auf eine sichere Positionierung am Außenring verbessert wird.According to a preferred embodiment of the invention, it can be advantageous that the signal transmitter does not have a metallic carrier ring. In this way, it can be achieved that the wheel bearing is further optimized with a view to weight and the encoder is improved with a view to secure positioning on the outer ring.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Außenring einen Außenringflansch mit einer Vielzahl von Montagebohrungen zur Befestigung des Radlagers an einem Radträger aufweist, so dass das Radlager als weiter integrierte Einheit ausgebildet ist.It can furthermore be advantageous that the outer ring has an outer ring flange with a large number of assembly bores for fastening the wheel bearing to a wheel carrier, so that the wheel bearing is designed as a further integrated unit.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass der Signalgeber einen radial nach innen gerichteten Federfortsatz aufweist, welcher durch einen Formschluss (nach dem Feder-Nut-Prinzip) mit einer Ringnut der Außenringmantelfläche zusammenwirkt und die durch ein Kunststoffspritzverfahren hergestellte stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Signalgeber und dem Außenring unterstützt. Dabei ist unter stoffschlüssiger Verbindung im Sinne der Erfindung eben insbesondere eine Verbindung zu verstehen bei der ein Kunststoffteil mittels eines Kunststoffspritzverfahrens auf eine metallische Oberfläche aufgebracht wird und das Kunststoffteil ähnlich einer Klebeverbindung durch entsprechende Adhäsionskräfte eine Art Verbund mit dem Metallteil bildet - im vorliegenden Fall eben der mittel Kunststoffspritzverfahren auf den metallischen Außenring des Radlagers aufgebrachte Signalgeber. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Anbindung des als Kunststoffformspritzteil ausgebildeten Encoders an den Außenring des Radlagers mit Blick auf die einteilige Anbindung und die sichere Positionierung weiter verbessert ist.In a further development of the invention, it can furthermore be preferred that the signal transmitter has a radially inwardly directed spring extension, which interacts with an annular groove in the outer ring surface by means of a form fit (according to the tongue and groove principle) and the material-to-material connection produced by a plastic injection molding process between the signal transmitter and the outer ring. In this context, a cohesive connection in the sense of the invention is to be understood in particular as a connection in which a plastic part is applied to a metallic surface by means of a plastic injection molding process and the plastic part forms a type of bond with the metal part by means of corresponding adhesive forces, in the present case, just like an adhesive connection Signal transmitters applied to the metallic outer ring of the wheel bearing using a plastic injection molding process. In this way, it can be achieved that the connection of the encoder, which is designed as a plastic injection-molded part, to the outer ring of the wheel bearing is further improved with a view to the one-piece connection and the secure positioning.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnungsfigur, ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens, näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to a drawing, without restricting the general inventive concept.
Es zeigt:
-
1 ein Radlager gemäß der Erfindung in einem Teil-Axialschnitt.
-
1 a wheel bearing according to the invention in a partial axial section.
Die
Der Außenring
The outer ring
Die
Die
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive but rather as explanatory. The following claims are to be understood as meaning that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define “first” and “second” features, this designation serves to distinguish between two similar features without defining a ranking.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- RadlagerWheel bearings
- 22
- InnenringInner ring
- 33
- InnenringlaufbahnInner ring raceway
- 44th
- AußenringOuter ring
- 55
- AußenringmantelflächeOuter ring surface
- 66th
- AußenringlaufbahnOuter ring raceway
- 77th
- WälzkörperRolling elements
- 88th
- KäfigCage
- 99
- Dichtungpoetry
- 1010
- SignalgeberSignal transmitter
- 1111
- SensoreinrichtungSensor device
- 1212
- AußenringflanschOuter ring flange
- 1313
- MontagebohrungenMounting holes
- 1414th
- FederfortsatzSpring process
- 1515th
- RingnutRing groove
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019120095.4A DE102019120095A1 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Wheel bearings |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019120095.4A DE102019120095A1 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Wheel bearings |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019120095A1 true DE102019120095A1 (en) | 2021-01-28 |
Family
ID=74098390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019120095.4A Withdrawn DE102019120095A1 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Wheel bearings |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019120095A1 (en) |
-
2019
- 2019-07-25 DE DE102019120095.4A patent/DE102019120095A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |