DE112006000366B4

DE112006000366B4 - Radlageranordnung mit einem Encoder

Info

Publication number: DE112006000366B4
Application number: DE112006000366.6T
Authority: DE
Inventors: Jens Heim; John Hamilton
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: DE112006000366A5; US7927018B2; WO2006097072A1; US20080166079A1; JP2008537066A

Abstract

Radlageranordnung (1), in der ein Encoder (2, 17) in einem radialen Ringraum (3) zwischen einem Innenteil (4) und einem Außenteil (5) angeordnet ist, die Radlageranordnung (1) mit den Merkmalen:- der Encoder (2, 17) ist mit dem Außenteil (5) um das rotationsfeste Innenteil (4) rotationsbeweglich,- der Encoder (2, 17) ist axial auf einen Sensor (9) gerichtet, wobei der Sensor (9) vom Encoder (2, 17) aus betrachtet hinter einer rotationsfesten Schutzscheibe (8b) angeordnet ist,- der Ringraum (3) ist mittels der zum Innenteil (4) festen Schutzscheibe (8b) zumindest teilweise axial verdeckt,wenigstens eine gegen das Außenteil (5) gerichtete elastische Dichtlippe (15) an der Schutzscheibe (8b) fest ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder (2, 17) an einer Trägerscheibe (6b) fest ist und an der Trägerscheibe (6b) wenigstens eine elastische Dichtlippe (14, 18) fest ist, wobei die elastische Dichtlippe (14, 18) gegen das Innenteil (4) gerichtet ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Radlageranordnung, in der ein Encoder in einem radialen Ringraum zwischen Innenteil und einem Außenteil angeordnet ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Radlageranordnung ist in US 6,637,754B1 näher beschrieben. Der Encoder ist an einem in der Regel winkelförmigen Blech fest. Dabei ist der Encoder durch einen Elastomerkörper gebildet, der beispielsweise durch Vulkanisieren auf das Blech aufgeklebt ist. Das Elastomer des Encoders ist mit magnetisierbaren Partikeln versetzt. Diese magnetisierbare Struktur ist am fertigen Encoder mit wechselnder Polarisierung magnetisiert. Durch die Magnetisierung weist der Encoder einen Ringabschnitt um die Rotationsachse auf, der abschnittsweise wechselnd mit Nord- und Südpolarisierung kodiert ist. Demnach ist der Ringabschnitt in einzelne umfangsseitig zueinander benachbarte Abschnitte aufgeteilt, von denen jeder zu dem benachbarten eine andere Polarisierung aufweist. Der Sensor ist so axial ausgerichtet, dass die Signale durch einen Sensor aus axialer mit der Rotationsachse gleichgerichteter Richtung gelesen werden kann. Dementsprechend liegt der lesende Teil des Sensors dem Encoder axial gegenüber.
Aus der DE 196 44 744 A1 ist eine Radlageranordnung bekannt, bei der ein Encoder hinter einer Schutzscheibe vorgesehen ist. Die Schutzscheibe weißt eine Dichtlippe auf, welche gegen ein Trägerblech, an dem der Encoder vorgesehen ist, anläuft.
Die Qualität, mit der die Signale durch den Sensor vom Encoder gelesen werden, hängt von der Qualität des Abstandes ab, den der Sensor zum Encoder aufweist.. Je kleiner die möglichen Toleranzen des Abstandes sind, umso besser ist die Qualität der Signale. Schmutzpartikel in dem Abstand, insbesondere magnetisierbare oder magnetische Schmutzpartikel fälschen das Leseergebnis.
Das Aussehen von technischen Anordnungen ist bei Sport- und Luxusfahrzeugen und insbesondere bei Zweiradfahrzeugen von besondere kundenwirksamer Bedeutung. Das Aussehen eines über längere Zeit betriebenen Encoders aus Elastomer kann gegenüber einem Betrachter unvorteilhaft sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es eine einfache und kostengünstige Radlageranordnung zu schaffen mit der die vorstehenden Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Radlageranordnung weist nachfolgend beschriebene Merkmale auf:

- Ein Encoder ist in einem radialen Ringraum zwischen Innenteil und einem Außenteil angeordnet. Das Außenteil ist wahlweise ein Außenring eines Radlagers oder ein Gehäuse und steht vorzugsweise mit einem Fahrzeugrad drehfest in Verbindung. Zumindest in dem Außenring ist wenigstens eine Laufbahn für wenigstens eine Reihe von Wälzkörpern ausgebildet. Das Außenteil ist über Wälzkörper an dem Innenteil abgestützt und um die Rotationsachse auf dem Innenteil drehbar gelagert. Das Innenteil ist ein Innenring eines Radlagers mit wenigstens einer Laufbahn oder ist ein Bolzen oder ähnliches, an dem ein Fahrzeugrad drehbar gelagert ist.
- Der Encoder ist axial von Wälzkörpern der Radlageranordnung weg auf einen axial hinter einer rotationsfeste Schutzscheibe angeordneten Sensor gerichtet. Die Schutzscheibe ist zu dem Innenteil rotationsfest.
- Die Schutzscheibe verdeckt den Ringraum der Radlageranordnung mit den Wälzkörpern axial zumindest teilweise.

Der Encoder ist somit in dem radialen Innenraum der Radlagerung angeordnet und axial von dem Schutzring verdeckt. Der Schutzring deckt den Lagerinnenraum nach außen ab. Die Radlagerung hinterlässt bei einem Betrachter einen besseren Eindruck, insbesondere dann, wenn das Aussehen des Schutzringes durch Gestaltungsmerkmale, Beschichtungen oder entsprechende Farbgebung bewusst verbessert ist. Derartige Gestaltungen sind beispielsweise bei Radlageranordnungen für Motorräder von Vorteil.
Der Schutzring ist vorzugsweise ein Ring aus Blech, der im Längsschnitt entlang der Rotationsachse betrachtet L-förmig gestaltet ist. Bei der Verwendung eines magnetisch polarisierten Encoders ist der Schutzring aus einem nicht magnetisierbaren Material, vorzugsweise aus einem nicht rostenden Stahl.
Der Sensor ist wahlweise axial zu der Schutzscheibe beabstandet angeordnet oder liegt direkt an der Schutzscheibe an. Dabei kann auch das Gehäuse des Sensors unmittelbar an der Schutzscheibe anliegen und der eigentliche lesende Teil des Sensors zu der Schutzscheibe beabstandet sein. Wichtig ist jedoch in diesem Fall, dass kein Spalt zwischen dem Sensor/Sensorgehäuse ausgebildet ist, der sich mit störenden Schmutzpartikeln zugesetzt ist.
Der Encoder ist durch den Schutzring gegen Verschmutzung von außen abgedeckt. Zwischen dem stehenden Schutzring und dem drehbeweglichen Außenteil ist ein Ringdichtspalt ausgebildet. Alternativ dazu ist der Schutzring gleichzeitig der Träger einer oder mehrerer elastischer Dichtlippen, die dichtend an dem Außenteil anliegen.
Der Encoder ist vorzugsweise aus einem Kunststoff oder aus einem Elastomer bzw. aus einen anderen Werkstoff, der von Natur aus oder unter Zugabe von magnetisierbaren Zusätzen magnetisch kodierbar ist. Der Träger für den Encoder ist bevorzugt ein Winkelring aus beliebigen geeignetem Material, vorzugsweise aus Blech. Der Encoder ist vorzugsweise an den Träger geklebt, beispielsweise durch vulkanisieren.
Gemäß der Erfindung ist der Träger des Encoders mittels einer oder mehrer Dichtlippen an dem Innenteil dichtend anliegen, oder die mit einem Dichtspalt zu dem Innenteil beabstandet sind zusätzlich nach innen/außen abgedichtet. Die Dichtlippe ist entweder separat zu dem Encoder ausgebildet oder aus dem vorzugsweise elastischen Material einteilig mit dem Encoder ausgebildet. Im zuletzt genannten Fall ist die Dichtlippe aus dem elastischen Werkstoff wie der Ringabschnitt mit oder abweichend von dem Ringabschnitt nicht mit magnetisierbaren Zusätze versehen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtlippe im Neuzustand in der Radlageranordnung mit radialer Vorspannung dichtend am Innenteil oder an einem Schenkel des Schutzringes anliegt. Nach einer vorhersehbaren Betriebszeit ist dann der magnetisierbare elastische Werkstoff im Dichtkontakt soweit verschlissen, dass eine optimale kontaktlose Spaltdichtung geringster Spaltdichte eingestellt ist.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Die Darstellungen nach 1 bis 6 sind alles teilweise Darstellungen oder Details einer Radlageranordnung und alternativer Ausgestaltungen im Längsschnitt längs der Rotationsachse der Radlageranordnung.
1 zeigt eine Radlageranordnung 1, in der ein Encoder 2 in einem radialen Ringraum 3 zwischen einem Innenteil 4 und einem Außenteil 5 angeordnet ist. Das Außenteil 5 ist ein Außenring eines nur schematisch vereinfacht dargestellten Kugellagers. Das Innenteil 4 ist der Innenring dieses Kugellagers. Der Encoder 2 sitzt an einem Trägerring 6 in Form eines Winkelringes. Der Trägerring 6 sitzt mit einem Schenkel 6a in dem Außenteil und weist zu den Wälzkörpern 7 der Radlageranordnung 1 hin oder alternativ wie beispielsweise in 3 dargestellt von diesen axial weg. Der radial ausgerichtete Schenkel ist eine Trägerscheibe 6b, an der der Encoder 2 aus einem Ringabschnitt 2a fest ist.
Der Encoder 2 weist den Ringabschnitt 2a auf. Der Ringabschnitt 2a ist in 2, ein Ausschnitt einer Frontalansicht in Richtung II - II nach Figur vergrößert und nicht maßstäblich dargestellt. Abschnitte 2b mit Nord - Polarisierung N sind in Umfangsrichtung des Encoders 2 zu Abschnitten mit Süd - Polarisierung S benachbart. Die umfangsseitigen Grenzen 10, 11 des Ringabschnittes begrenzen den lesbaren Teil des Encoders 2.
Dem Encoder 2 folgt in axialer Richtung ein winkelringförmiger Schutzring 8 aus nichtmagnetisierbarem Blech. Der Schutzring 8 sitzt mit dem axial ausgerichteten Schenkel 8a fest auf dem Innenteil 4. Der radial ausgerichtete Schenkel ist eine Schutzscheibe 8b, an der ein Sensor 9 anliegt. Da die Schutzscheibe 8b nicht magnetisierbar ist, ist es möglich mit dem Sensor 9 die Signale des Encoders 2 durch den Schutzring 8 hindurch zu lesen. Das Innenteil 4, die Schutzscheibe 8b und der Sensor 9 sind fahrzeugseitig fest. Das Außenteil 5 ist mit dem Encoder 2 rotationsbeweglich.
Zwischen der Schutzscheibe 8b und dem Schenkel 6a in den Darstellungen nach 1, 4 sowie 4a ist jeweils ein radialer Ringspalt 12 ausgebildet. Zwischen der Schutzscheibe 8b und dem Außenteil 5 in der Darstellung nach 3 ist ein Ringspalt 13 ausgebildet. Ansonsten ist der Ringraum 3 axial durch die Schutzscheibe 8b abgedeckt.
4 zeigt eine Radlageranordnung nach Anspruch 1, in der der Encoder 2 an der Trägerscheibe 6b und auch wenigstens eine elastische Dichtlippe 14 fest ist. Die elastische Dichtlippe 14 ist gegen das Innenteil 4 gerichtet und läuft dichtend auf dem Schenkel 8a ab. Die Dichtlippe 14 dichtet dabei den Ringraum 3 gegen Austreten von Schmierfett aus dem Ringraum 3 ab. Der Encoder 2 mit dem Trägerring 6 kann als Einzelbaueinheit zuerst in das Außenteil 5 eingepresst werden. Aufgrund der Ausrichtung der Dichtlippe nach innen ist es möglich, anschließend den Schenkel 8a unter die Dichtlippe 14 zu schieben. In der Anordnung nach 4a ist auch eine getrennte Montage denkbar. Da die Dichtlippe 14 direkt auf dem Innenteil 4 aufliegt und so der Schutzring 8 unabhängig von dem Trägerring 6 montierbar ist. Die Dichtlippe 14 dichtet aufgrund der Ausrichtung in der Anordnung 4 den Ringraum 3 gegen das Eindringen von Nässe und Schmutz aus der Umgebung der Radlageranordnung 1.
In den Anordnungen nach 4b und 4c ist sowohl die Trägerscheibe 6b mit einer Dichtlippe 14 als auch die Schutzscheibe 8b mit einer Dichtlippe 15 versehen. Die Dichtlippe 15 liegt in der Anordnung nach 4b radial an dem Schenkel 6a und in der Anordnung nach 4c radial direkt an dem Außenteil 5 an. Die Anordnung nach 4c wird vorzugsweise als Kassettenanordnung, d.h. als eine vormontierte Einheit aus dem Trägerring 6 mit Encoder 2 und Dichtung 14 sowie aus dem Schutzring 8 mit Dichtung 15 zwischen das Außenteil 5 und das Innenteil 4 eingesetzt.
In den Anordnungen nach den 4d, 5 und 6 setzt sich das elastische Material eines Encoders 17 in einem Dichtelement fort. In der Anordnung nach 4d ist ein definierter Dichtspalt 16 zwischen einem Encoder 17 und dem Schenkel 8a vorgesehen. In der Darstellung nach 5 ist mit dem Encoder 17 einteilig eine Dichtlippe 18 ausgebildet., die radial anliegt. Diese Dichtlippe 18 kann mit den magnetisierbaren Zusätzen versehen sein. Wenn die Dichtlippe 18 mit den magnetisierbaren Zusätzen versehen ist, wird diese sich nach vorbestimmter Betriebsdauer gezielt so verschlissen haben, dass, wie in 6 dargestellt, ein optimaler kleinster ringförmiger Dichtspalt 19 zwischen dem Encoder 17 und dem Schenkel 8a ausgebildet ist.

Claims

Radlageranordnung (1), in der ein Encoder (2, 17) in einem radialen Ringraum (3) zwischen einem Innenteil (4) und einem Außenteil (5) angeordnet ist, die Radlageranordnung (1) mit den Merkmalen: - der Encoder (2, 17) ist mit dem Außenteil (5) um das rotationsfeste Innenteil (4) rotationsbeweglich, - der Encoder (2, 17) ist axial auf einen Sensor (9) gerichtet, wobei der Sensor (9) vom Encoder (2, 17) aus betrachtet hinter einer rotationsfesten Schutzscheibe (8b) angeordnet ist, - der Ringraum (3) ist mittels der zum Innenteil (4) festen Schutzscheibe (8b) zumindest teilweise axial verdeckt, wenigstens eine gegen das Außenteil (5) gerichtete elastische Dichtlippe (15) an der Schutzscheibe (8b) fest ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Encoder (2, 17) an einer Trägerscheibe (6b) fest ist und an der Trägerscheibe (6b) wenigstens eine elastische Dichtlippe (14, 18) fest ist, wobei die elastische Dichtlippe (14, 18) gegen das Innenteil (4) gerichtet ist.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 1, in der der Encoder (2, 17) an einer Trägerscheibe (6b) und die Schutzscheibe (8b) an einem Innenring der Radlageranordnung (1) fest sind.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 1, in der der Encoder (2, 17) wenigstens einen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse in abwechselnder Reihenfolge Nord-Süd polarisierten Ringabschnitt (2a) aufweist und dabei wenigstens der Ringabschnitt (2a) an einer Trägerscheibe (6b) fest sowie axial auf den Sensor (9) gerichtet ist, wobei die Schutzscheibe (8b) aus einem nichtmagnetisierbaren Material ist.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 3, in der zumindest der Ringabschnitt (2a) aus einem elastischen Werkstoff mit magnetisierbaren Zusätzen ist.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 3, in der der Sensor (9) axial spaltlos an der Schutzscheibe (8b) anliegt.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 1, in der der Encoder (2, 17) wenigstens einen in Umfangsrichtung um die Rotationsachse in abwechselnder Reihenfolge Nord- Süd polarisierten Ringabschnitt (2a) aus einem elastischen Werkstoff mit magnetisierbaren Zusätzen aufweist und bei der sich der Encoder (2, 17) in wenigstens einer elastischen Dichtlippe (18) an der Trägerscheibe (6b) fortsetzt, wobei die Dichtlippe (18) aus dem elastischen Werkstoff ist und zumindest der Ringabschnitt (2a) des elastischen Werkstoffes die magnetisierbaren Zusätze aufweist.
Radlagerung nach Anspruch 6, in der die Dichtlippe (18) vorgespannt zum Innenteil (4) anliegt.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 6, in der die elastische Dichtlippe (18) mit den wechselnd polarisierten magnetischen Partikeln versetzt ist.
Radlageranordnung (1) nach Anspruch 8, in der zwischen dem Innenteil (4) und der Dichtlippe (18) ein ringförmiger Dichtspalt (19) ausgebildet ist.