DE10258937A1

DE10258937A1 - Radlager mit Drehzahlsensierung

Info

Publication number: DE10258937A1
Application number: DE2002158937
Authority: DE
Inventors: Stefanie Wagner; Ingo Winter
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-01

Abstract

Ein Radlager mit Drehzahlsensierung umfaßt eine Radnabe (3), ein Radlageraußenteil (2), in dem die Radnabe (3) drehbar gelagert ist, eine Radlagerkappe (9), die an dem Außenteil (2) dichtend befestigt ist und sich über die Stirnseite der Radnabe (3) erstreckt, eine mit der Radnabe (3) drehende Impulsgebereinrichtung (15) und einen Sensor (14), der exzentrisch an der Radlagerkappe (9) angeordnet ist und mit der Impulsgebereinrichtung (15) zur Erzeugung eines drehzahlindikativen Signals zusammenwirkt. Die Impulsgebereinrichtung (15) ist in einem Zwischenraum (19) zwischen der Radnabe (3) und dem Radlageraußenteil (2) angeordnet. Auf diese Weise läßt sich bei Aufrechterhaltung einer guten Signalauflösung eine kompakte Radkappe vorsehen, welche den Sensor integriert und dadurch einfach montierbar ist. Die Radkappe übernimmt zudem die Funktion der Lagerabdichtung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radlager mit Drehzahlsensierung, umfassend eine Radnabe, ein Radlageraußenteil, in dem die Radnabe drehbar gelagert ist, eine Radlagerkappe, die an dem Außenteil dichtend befestigt ist und sich über die Stirnseite der Radnabe erstreckt, eine mit der Radnabe drehende Impulsgebereinrichtung, und einen Sensor an der Radlagerkappe, der exzentrisch an der Radlagerkappe angeordnet ist und mit der Impulsgebereinrichtung zur Erzeugung eines drehzahlindikativen Signals zusammenwirkt.
Für eine Vielzahl von Hilfesystemen in Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem oder eine Antriebsschlupfregelung wird eine genaue Informationen über die aktuelle Radgeschwindigkeit benötigt. Zu diesem Zweck wird in der Regel in Radnähe ein Sensor angeordnet, der ein drehzahlindikatives Signal erzeugt. Üblicherweise erfolgt dies über einen Abgriff an der Radnabe, an der hierzu eine entsprechende Impulsgebervorrichtung vorgesehen wird.
Der Sensor wie auch die Impulsgebervorrichtung sind meist im Bereich einer Radlagerdichtung oder Radlagerkappe angeordnet, wobei Teile des Sensors oder der Impulsgebervorrichtung in die Lagerdichtung integriert werden. Aus dem Stand der Technik sind für die Kombination einer Radlagerdichtung mit einer Drehzahlmeßeinrichtung eine große Anzahl von Lösungen bekannt.

So offenbart die DE 42 43 623 C2 ein Radlager mit einer ringförmigen Dichtung und einem separaten Sensorgehäuse, das außenseitig an einem stationären Lagerinnenteil befestigt ist. Der Dichtungsring sitzt dabei zwischen dem Sensorgehäuse und dem drehenden Lageraußenteil. Die Montage ist hierdurch kompliziert.

Weiterhin ist aus der DE 101 43 052 A1 bekannt, einen Dichtungsring eines Radlagers an dem drehenden Lagerteil zu befestigen und die Impulsgebereinrichtung an der Außenseite des Dichtungsrings anzubringen. Gegenüber dem Impulsgeberring wird ein Sensor angeordnet, der in eine separate Verkleidung eingepaßt ist. Auch hier müssen die Lagerdichtung und die Einrichtungen für die Drehzahlsensierung separat montiert werden.

In der DE 195 47 096 A1 wird ein Radlager beschrieben, bei ein Haltetopf mit einem zentralen Drehzahlsensor in eine Bohrung des Lageraußenteils eingepaßt ist. Dabei übernimmt Haltetopf gleichzeitig die Abdichtung des Lagers. Durch die zentrische Anordnung des Sensors ist der Radialabstand der Codierelemente der Impulsgebereinrichtung von der Drehachse des Radlagers verhältnismäßig gering, was sich nachteilig auf die Auflösung und damit auf die Genauigkeit der Drehzahlerfassung auswirkt.

Das gleiche Problem besteht auch bei dem in der DE 195 06 838 A1 offenbarten Radlager mit Drehzahlsensor. Hierbei ist die Impulsgebereinrichtung axial über die Stirnseite des Lageraußenteils hinaus verlängert, so daß diese den Drehzahlsensor radial umgibt. In dem Haltetopf ist zudem eine durch einen Deckel verschlossene Öffnung vorgesehen, durch welche der Sensor einzuführen ist. Insgesamt ergeben sich damit eine Vielzahl von bei der Montage zusammenzubauender Elemente und ein entsprechend hoher Handhabungsaufwand.

Schließlich ist aus der DE 199 30 139 A1 ein Radlager der eingangs genannten Art bekannt. Dieses weist eine verhältnismäßig sperrige Radlagerkappe auf, die in einer in der Stirnseite des Radlageraußenteils vorgesehenen Nut festgelegt ist. Die Radlagerkappe umgibt dabei eine scheibenförmige Impulsgebereinrichtung, die zum Zweck eines großen Durchmessers vor dem Lageraußenteil angeordnet ist. Der Sensor ist mit der Radlagerkappe vergossen, so daß beide Elemente eine Einheit bilden und sich in einem Arbeitsgang montieren lassen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Radlager der eingangs genannten Art eine aus Radlagerkappe und Sensor gebildete Einheit insbesondere im Hinblick auf die Baugröße zu optimieren.

Dies gelingt durch ein Radlager mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, das sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß die Impulsgebereinrichtung nunmehr in einen Zwischenraum zwischen der Radnabe und dem Radlageraußenteil gelegt ist.

Auf diese überraschend einfache Weise läßt sich bei Aufrechterhaltung einer guten Signalauflösung eine kompakte Radkappe vorsehen, welche weiterhin den Sensor integriert und dadurch einfach montierbar ist. Die Radkappe übernimmt zudem die Funktion der Lagerabdichtung.

Für die Impulsgebereinrichtung eignen sich vor allem scheibenförmige Elemente, die einen Sensorabgriff über die Scheibenfläche erlauben. Vorzugsweise weist die Impulsgebereinrichtung eine Encoderscheibe auf.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Impulsgebereinrichtung an einem radnabenseitigen Lagerring eines zwischen der Radnabe und dem Radlageraußenteil angeordneten Wälzlagers befestigt. Es ist jedoch auch möglich, die Impulsgebereinrichtung unmittelbar an der Radnabe zu befestigen. Dadurch läßt sich ein großer Radialabstand der Codierelemente gewährleisten, ohne daß dadurch die Montage der Wälzlager des Radlagers von der Seite der Lagerkappe her beeinträchtigt würde.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Endung wird die Radlagerkappe von außen auf das Außenteil aufgesteckt, so daß diese im zusammengebauten Zustand einen Endabschnitt des Außenteils außenseitig umgibt. Dadurch kann das Lagerinnenteil innenseitig mit einem größeren Zwischenraum für die Impulsgebereinrichtung ausgebildet werden, so daß eine verhältnismäßig große Impulsgebereinrichtung zum Einsatz kommen kann, die zudem innerhalb des Radlageraußenteils geschützt ist. Weiterhin ergibt sich hierdurch eine Fertigungs- und Montageerleichterung, da eine an die Radlagerkappe angepaßte Bearbeitung von Innenflächen an dem Außenteil entfällt.

Vorzugsweise wird der Sensor in die Radlagerkappe eingebettet. Er kann zudem mit an der Außenseite der Radlagerkappe vorgesehenen Anschlußeinrichtungen verbunden sein. Dadurch wird eine montagetechnisch aufwendige Verkabelung innerhalb der Radlagerkappe vermieden. Unter Anschlußeinrichtungen werden hier primär elektrische Anschlüsse verstanden. Jedoch ist auch eine optische Signalübertragung oder eine drahtlose Signalübertragung möglich, womit entsprechende Schnittstellen, beispielsweise eine Funkschnittstelle oder eine Infrarotschnittstelle unter den Begriff der Anschlußeinrichtungen fallen.

Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Radlagerkappe in bezug auf die Drehachse des Radlagers als verschobener Kegelstumpf ausgebildet, dessen kleine Stirnseite gegenüber der großen Stirnseite desachsiert ist. Dabei werden die Anschlußeinrichtungen des Sensors an der kleinen Stirnseite angeordnet.

In Fortführung dieser Überlegung kann an der kleinen Stirnseite außenseitig eine Buchse mit den Anschlußeinrichtungen des Sensors vorgesehen sein, deren Achse zu der Mittelachse der kleinen Stirnseite angewinkelt ist. Über die Buchse läßt sich die Anbindung eines Übertragungskabels einfacher optimieren, um Beschädigungen oder Kabelbrüche zu vermeiden.

Vorzugsweise erfolgt die Anwinklung der Achse der Buchse in Richtung auf die größte Neigung des Mantelrings des Kegelstumpfs.
Nachfolgend wird die Erfindung nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
1 eine räumliche Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Radlagers mit Drehzahlsensierung nach der Erfindung, und in
2 einen Längsschnitt durch das in 1 dargestellte Lager.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Radlager 1 für ein Kraftfahrzeug mit einem stationären bzw. feststehenden Lageraußenteil 2 und einem Lagerinnenteil in Form einer Radnabe 3, die integral mit einem Radflansch 4 ausgebildet ist. Zwischen dem Lageraußenteil 2 und der Radnabe 3 sind zwei Wälzlager 5 und 6 angeordnet, die jeweils mit einem Wälzlager-Innenring 7 bzw. 8 auf die Radnabe 2 aufgeschoben sind, und zwar von der dem Radflansch 4 gegenüberliegenden Seite. Zur Befestigung der Wälzlager 6 und 7 ist ein Endabschnitt der Radnabe 3 gegen den Wälzlager-Innenring 8 umgebogen, beispielsweise durch Nieten oder Bördeln. Jedoch können die Wälzlager 5 und 6 mit ihren Innenringen 7 und 8 auch mittels eines Sicherungsrings oder einer Spannmutter festgelegt werden. Die äußeren Laufbahnen der Wälzlager 5 und 6 sind an dem Lageraußenteil 2 ausgebildet.
Das zum Fahrzeug weisende Ende des Radlagers 1 ist durch eine Radlagerkappe 9 abgedichtet, welche sich auch über die Stirnseite der Radnabe 3 erstreckt. Wie die 1 und 2 zeigen, ist die Radlagerkappe 9 auf einen Endabschnitt 10 des Lageraußenteils 2 von außen aufgesteckt, so daß diese im zusammengebauten Zustand den Endabschnitt 10 des Lageraußenteils 2 außenseitig umgibt, ohne dabei den Querschnitt des Lageraußenteils 2 wesentlich zu schwächen.
Die Radlagerkappe 9 besitzt in etwa die Form eines in bezug auf die Drehachse A des Radlagers 1 verschobenen Kegelstumpfs. Dabei ist die Mittelachse B der kleinen Stirnseite 11 des Kegelstumpfs gegenüber der großen Stirnseite am Befestigungsende der Radlagerkappe 9 und damit zur Drehachse A desachsiert.
An der Radlagerkappe 9 ist ein Sensor 14 vorgesehen, der mit einer Impulsgebereinrichtung 15 zur Erzeugung eines drehzahlindikativen Signals zusammenwirkt. Wie insbesondere 2 zeigt, ist der Sensor 14 exzentrisch an der Radlagerkappe 9 angeordnet und bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in diese derart eingebettet, daß Anschlußeinrichtungen 16 für ein Übertragungskabel zur Übermittlung der Sensorsignale an eine Auswerteeinrichtung im Fahrzeug an der Außenseite der Radlagerkappe 9 liegen.
Die Anschlußeinrichtungen 16 befinden sich innerhalb einer vorzugsweise integral mit der Radlagerkappe 9 ausgebildeten Buchse 17, die an der kleinen Stirnseite 11 angeordnet ist.
Die Mittelachse C der Buchse 17 ist zu der Mittelachse B der kleinen Stirnseite 11 der Radlagerkappe 9 angewinkelt, und zwar derart, daß Beschädigungen des Übertragungskabels oder eines in die Buchse 17 eingesteckten Steckers vermieden werden. Die Anordnung der Buchse 17 in bezug auf die Form des Kegelstumpfs ist vorzugsweise derart vorgenommen, daß deren Anwinklung zu der größten Neigung des Mantelrings des Kegelstumpfs hin gerichtet ist.
Der Sensor 14, der hier als induktiver Sensor ausgebildet ist, erfaßt die Drehbewegung der Impulsgebereinrichtung 15. Diese dreht mit der Geschwindigkeit der Radnabe 3. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Impulsgebereinrichtung 15 eine Encoderscheibe 18, die an dem Wälzlager-Innenring 8 befestigt ist. Es jedoch auch möglich, die Impulsgebereinrichtung 15 unmittelbar an der Radnabe 3 zu befestigen. In jeden Fall ist jedoch die Impulsgebereinrichtung 15 in einem Zwischenraum 19 zwischen dem Lageraußenteil 2 und der Radnabe 3 angeordnet, so daß die Impulsgebereinrichtung 15 durch das Lageraußenteil 2 geschützt ist. Das Lageraußenteil 2 weist zu diesem Zweck eine radial erweiterte Eingangsöffnung 20 auf, so daß sich die Impuls-verursachenden Elemente in einem großen Radialabstand zu der Drehachse A befinden, um eine hohe Signalgenauigkeit zu gewährleisten.
In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels können anstelle einer Encoderscheibe 18 auch andere Impulsgebereinrichtungen verwenden werden, die in den Zwischenraum 19 passen und einen großen Radialabstand zur Drehachse A ermöglichen. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf induktive Sensoren beschränkt. Vielmehr können alle solchen Sensoren zum Einsatz kommen, mit denen die Drehbewegung der Impulsgebereinrichtung abgegriffen werden kann.
Das vorstehend erläuterte Radlager 1 zeichnet sich bei Aufrechterhaltung einer guten Signalauflösung durch eine kompakte Radkappe aus, die zugleich den Sensor integriert und dadurch einfach montierbar ist. Die Radkappe übernimmt zudem die Funktion der Lagerabdichtung. Jedoch ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr umfaßt diese alle in den Patentansprüchen angegebenen Ausgestaltungen.

1: Radlager
2: Radlageraußenteil
3: Radnabe
4: Radflansch
5: Wälzlager
6: Wälzlager
7: Wälzlager-Innenring
8: Wälzlager Innenring
9: Radlagerkappe
10: Endabschnitt
11: kleine Stirnseite
14: Sensor
15: Impulsgebereinrichtung
16: Anschlußeinrichtungen
17: Buchse
18: Encoderscheibe
19: Zwischenraum
20: erweiterte Eingangsöffnung
A: Drehachse des Radlagers 1
B: Mittelachse der kleinen Stirnseite 11
C: Mittelachse der Buchse 17

Claims

Radlager mit Drehzahlsensierung, umfassend: eine Radnabe (3), ein Radlageraußenteil (2), in dem die Radnabe (3) drehbar gelagert ist, eine Radlagerkappe (9), die an dem Außenteil (2) dichtend befestigt ist und sich über die Stirnseite der Radnabe (3) erstreckt, eine mit der Radnabe (3) drehende Impulsgebereinrichtung (15), und einen Sensor (14), der exzentrisch an der Radlagerkappe (9) angeordnet ist und mit der Impulsgebereinrichtung (15) zur Erzeugung eines drehzahlindikativen Signals zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgebereinrichtung (15) in einem Zwischenraum (19) zwischen der Radnabe (3) und dem Radlageraußenteil (2) angeordnet ist.
Radlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgebereinrichtung (15) eine Encoderscheibe aufweist.
Radlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgebereinrichtung (15) an der Radnabe (3) befestigt ist.
Radlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsgebereinrichtung (15) an einem radnabenseitigen Innenring (8) eines zwischen der Radnabe (3) und dem Radlageraußenteil angeordneten Wälzlagers (6) befestigt ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlagerkappe (9) von außen auf das Lageraußenteil (2) aufgesteckt ist und im zusammengebauten Zustand einen Endabschnitt (10) des Lageraußenteils (2) außenseitig umgibt.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (14) exzentrisch zur Drehachse (A) des Radlagers (1) angeordnet ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (14) in die Radlagerkappe (9) eingebettet und mit an der Außenseite der Radlagerkappe (9) vorgesehenen Anschlußeinrichtungen (16) verbunden ist.
Radlager nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlagerkappe (9) in bezug auf die Drehachse (A) des Radlagers (9) als verschobener Kegelstumpf ausgebildet ist, dessen kleine Stirnseite (11) gegenüber der großen Stirnseite desachsiert ist, und daß die Anschlußeinrichtungen (16) des Sensors (14) an der kleinen Stirnseite (11) angeordnet sind.
Radlager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der kleinen Stirnseite (11) außenseitig eine Buchse (17) mit den Anschlußeinrichtungen (16) des Sensors (14) vorgesehen ist, deren Achse (C) zu der Mittelachse (B) der kleinen Stirnseite (11) angewinkelt ist.
Radlager nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anwinklung der Achse (C) der Buchse (17) vorzugsweise in Richtung auf die größte Neigung des Mantelrings des Kegelstumpfs zu vorgenommen ist.