DE19501268A1 - Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen - Google Patents

Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Messung von Drehbewegungen vorgesehene Vorrichtung, mit einem die zu messende Drehbewegung ausführenden Signalgeber, mit einem ortsfesten, als Meßwertaufnehmer dienenden Sensor und mit einem den Sensor aufnehmenden, positionierenden und in dieser Position haltenden Sensoraufnahmegehäuse, in das der Sensor einsteckbar ist.
Aus der DE 42 06 910 A1 (P 7301) ist bereits eine derartige Meßvorrichtung bekannt, die im wesentlichen aus einem Sig­ nalgeberring, einem ortsfesten Sensor und aus einem als Sensorhalter dienenden Gehäuse besteht. Der Sensor wird in das Gehäuse eingesteckt und dort in vorgegebener Lage positioniert und gehaltert. Es handelt sich dabei vor­ zugsweise um einen Radlagersensor.
Nach der DE 42 13 977 A1 (P 7322) sind Sensor und Sensorgehäuse eines solchen Radlagersensors in der Drehachse des Rades, dessen Drehbewegung erfaßt werden soll, angeordnet. Als Signalgeber dient ein ringförmiges oder topfförmiges Bauteil mit Innenverzahnung, das sich mit dem Rad dreht. Der Sensor besitzt eine doppelseitige Meßspule, aus der beidseitig Polschuhe heraus ragen und bis zur In­ nenfläche des Signalgebers reichen. Auch in diesem Fall wird der Sensor in das zugehörige Sensoraufnahmegehäuse eingesteckt.
Radlagersensoren dieser Art werden z. B. im Kraftfahrzeug zur Messung der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Fahrzeugräder benötigt, wenn das Fahrzeug mit einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung oder einem anderen Fahrzeug- Regelungssystem ausgerüstet ist. Bei solchen Einsatzzwecken spielen die zuverlässige Arbeitsweise, aber auch die Herstellungs- und Montagekosten eine große Rolle.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Lagersensor bzw. eine Meßvorrichtung dieser Art solchermaßen aufzubauen, daß der Herstellungsaufwand ebenso wie der Zeitbedarf für die Positionierung und für das Arretieren des Sensors in der vorgegebenen Winkellage und Axialposition vergleichsweise gering werden.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Meßvorrichtung gelöst werden kann. Einige be­ sonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
Das Besondere der Erfindung besteht also in der Ausgestaltung des Sensoraufnahmegehäuses, vor allem des Flansches an der Einsteckseite dieses Gehäuses, und der Formgebung des entsprechenden, am Sensor angeformten Flansches. Dank der Formgebung läßt sich das Aufnahmegehäuse besonders einfach und mit geringem Aufwand produzieren, z. B. als tiefgezogenes Blechteil, und - durch Stanzen von Ausnehmungen usw. - bearbeiten. Beim Einstecken des Sensors in das Sensorauf­ nahmegehäuse ist automatisch eine Positionierung in der vorgegebenen Winkellage und ein federndes Ineinandergreifen der Flansche und dadurch ein sicheres Halten in der exakt vorgegebenen Winkel- und Axiallage gewährleistet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und Einzelheiten anhand der beigefügten Ab­ bildungen hervor.
Es zeigen in vereinfachter Darstellungsweise
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Radlager mit einer Sensoraufnahme und einem eingesteckten Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 in vergrößerter Teildarstellung eine Möglichkeit zur Ausgestaltung der beiden Flansche, nämlich des Flansches am Sensoraufnahmegehäuse und des Flansches am Sensor, für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,
Fig. 3 in Seitenansicht und im Querschnitt einen Sensor der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung,
Fig. 4 in Einzeldarstellung den Flansch des Sensorauf­ nahmegehäuses des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3,
Fig. 5 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Flansches eines Sensorauf­ nahmegehäuses,
Fig. 6 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 2 die Verbin­ dungsstelle zwischen den Flanschen des Sensorauf­ nahmegehäuses und des Sensors bei der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 5, und
Fig. 7 schematisch, im Schnitt und abgewickelt einen Ausschnitt aus der Umfangsfläche der Flanschenverbin­ dung nach Fig. 6.
Fig. 1 dient zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus und der Anordnung eines Radlagersensors bzw. einer Meßvorrichtung nach der Erfindung in der Drehachse eines Fahrzeugrades. Das Radlager 1 setzt sich im wesentlichen aus einem Radlager- Außenring 2, einem Radlager-Innenring 3 und Lagerkugeln 4 zusammen. Ein Teil einer Radwelle 5, die in dem Radlager-In­ nenring 3 sitzt, ist ebenfalls dargestellt. Die Drehachse A des Radlagers 1 ist durch eine strichpunktierte Linie sym­ bolisch dargestellt.
Mit dem stationären, am Fahrzeug befestigten Radlager- Außenring 2 ist ein Sensoraufnahmegehäuse 6, das vorzugsweise in Form eines rotationssymmetrischen tiefgezogenen Blechteils ausgebildet ist, starr verbunden. Nach einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dieses Blechteil bzw. das Sensoraufnahmegehäuse 6 durch Paßsitz oder Preßsitz am Radlager-Außenring 2 zu befestigen.
In dem Sensoraufnahmegehäuse 6 befindet sich ein als Meßwertaufnehmer dienender Sensor 7, der hier in das Sensor- Aufnahmegehäuse eingesteckt ist und von diesem Gehäuse in vorgegebener Axial- und Winkellage positioniert und gehalten wird.
Der Sensor 7 enthält eine doppelseitige Meßspule 8; solche Meßspulen sind beispielsweise aus der eingangs genannten Schrift DE 42 13 977 A1 bekannt. Aus dieser Spule ragen beidseitig Polschuhe 9 heraus, die bis zu der Innenfläche eines als Meßwertgeber dienenden Signalgeberringes 10 reichen, der mit dem Radlager-Innenring 3 verbunden ist und folglich mit dem Rad oder der Achse 5, dessen bzw. deren Drehbewegung gemessen werden soll, rotiert. Der Signal­ geberring 10 ist mit nach innen gerichteten Zähnen oder Erhebungen versehen. Zwischen diesen Zähnen und den Enden der Polschuhe 9 befindet sich ein schmaler Luftspalt, so daß der Signalgeberring 10 ungehindert um die doppelseitige Meßspule 8 rotieren und in bekannter Weise Magnetfeldänderungen hervorrufen kann, welche schließlich für das Erzeugen eines elektrischen, die Radbewegung darstellenden Signals am Aus­ gang des Sensors 7 ursächlich sind.
Erfindungswesentlich ist die Befestigung, Positionierung und Arretierung des Sensors 7 in dem Sensoraufnahmegehäuse 6. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewählte Ausgestaltung dieser Verbindung veranschaulicht Fig. 2. Das Sensorauf­ nahmegehäuse 6 endet an der Aufnahmeseite für den Sensor 7 in einem radial nach außen weisenden, ringförmigen Flansch 11. In entsprechender Weise ist an dem Sensor 7 ein Flansch 12 angeformt. Dieser Flansch 12 des Sensors endet im vorliegenden Beispiel in einzelnen, gleichmäßig über dem Umfang dieses Flansches verteilt angeordneten Schnapphaken 13 - vgl. Fig. 1 und 2 -, die einen parallel zur Drehachse A der Anordnung verlaufenden Abschnitt 14 aufweisen. Die einzelnen Schnap­ phaken 13 und deren Abschnitte 14 enden in einem hakenförmigen, nach innen weisenden Wulst 15, der über den Flansch 11 des Sensoraufnahmegehäuses 6 hinweggreift. Mit Hilfe dieses Innenwulstes 15 des Schnapphakens 13 findet der Sensorflansch 12 einen festen Halt an dem Flansch 11 des Sensor-Aufnahmegehäuses 6.
Die vorgegebene Winkellage des Sensors 7 im Sensor-Auf­ nahmegehäuse 10 wird in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4, das mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 identisch sein kann, auf einfache Weise mit Hilfe eines Posi­ tionierungskeils 16 vorgegeben, der in eine entsprechende Ausnehmung 17 - vgl. Fig. 4 - in dem radial nach außen weisenden Flansch 11 - siehe Fig. 2 - des Sensorauf­ nahmegehäuses 6 eingreift. Handelt es sich bei dem Sensor­ aufnahmegehäuse 6, wie hier, um ein tiefgezogenes Blechteil, wird diese Ausnehmung 17 in dem ringförmigen Flansch 11 des Aufnahmegehäuses am einfachsten durch Ausstanzen hergestellt.
Eine im Vergleich zu dem bisher Beschriebenen abweichende Ausgestaltung der Flansche zeigen die Fig. 5 bis 7. In diesem Beispiel - siehe Fig. 5 - ist der Flansch des Sensor­ aufnahmegehäuses an seinen radial nach außen weisenden Flanschteilen an der Aufnahmeseite für den Sensor 7 mit Zähnen 18 ausgerüstet, die zu der senkrecht zu der Drehachse des Radlagers und damit auch des Sensors 7 verlaufenden Planfläche B dieses Flansches 11′ verschränkt sind. Die einzelnen Zähne sind also zu der Planfläche B bzw. zu der von dem ringförmigen Flansch 11′ auf gespannten Fläche in einen spitzen Neigungswinkel W angeordnet, wie dies besonders deut­ lich aus Fig. 7 zu erkennen ist. In Fig. 6 ist die durch die Abwinklung hervorgerufene Abweichung durch die gestrichelte Linienführung des Zahnquerschnitts 18′ angedeutet.
Der an dem Sensor 7 angeformte Flansch 12′ endet abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsart der Erfindung in verteilt über dem Umfang angeordneten Zacken 19, die, siehe Fig. 6, die einzelnen Zähne 18 umgreifen und hintergreifen, wobei, wenn das Sensoraufnahmegehäuse 6′ aus federelastischem Material besteht, der Sensorflansch 12′ an dem Flansch des Sensoraufnahmegehäuses bzw. an den Zähnen 18′ federnd gehalten wird.
Wie Fig. 5 zeigt, sind die Zähne 18 am Flansch 12′ des Sensoraufnahmegehäuses 6′ gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, so daß gleichmäßig breite Zahnlücken 20 entstehen, mit Ausnahme einer erweiterten Zahnlücke 21, die hier zur Festlegung der Winkellage des Sensors 7 in der Sensoraufnahme dient. Der Sensorflansch 12′ ist nämlich in seinen radial nach außen weisenden Abschnitten derart un­ terteilt, daß beim Einstecken des Sensors 7 in das Auf­ nahmegehäuse der Sensorflansch 12′ in die Zahnlücken 20, 21 eingreift und daß nach einer Drehbewegung - vgl. Fig. 7 - die einzelnen Zacken 19, 19′ die Zähne 18 hintergreifen. Fig. 7 zeigt das Ineinandergreifen nach diesem Verdrehen des eingesteckten Sensors relativ zu dem Flansch des Sensorauf­ nahmegehäuses bzw. relativ zu den Zähnen 18. Durch eine Verbreiterung eines Abschnitts oder Zackens 19′ des Sensorflansches 12′, der in die verbreiterte Zahnlücke 21 paßt, ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Winkelposition des Sensors 7 in dem Sensoraufnahmegehäuse 6′ vorgegeben.
In Fig. 7 ist außerdem noch ein Haken 22 dargestellt, der Bestandteil eines der beiden Flansche, d. h. des Flansches am Sensoraufnahmegehäuse oder des Sensorflansches ist. Nach dem Verdrehen des eingesteckten Sensors greift der Haken 22 in eine entsprechende Öffnung des Gegenflansches ein und sichert dadurch den Sensor gegen unbeabsichtigtes Lösen.
Das Einstecken des Sensors 7 in das Sensoraufnahmegehäuse und damit des Sensorflansches in die Zahnlücke und das anschließende Verdrehen des Sensors 7 hat die Funktion einer Befestigung durch ein mehrgängiges Gewinde. Der Haken 22 wird zweckmäßigerweise in Form einer Biegefeder ausgebildet, die beim Verdrehen des Sensors in dem Gehäuse nach außen federt und dadurch die Sperre gegen Zurückdrehen des Sensors bildet. Nach dem Zurückdrücken dieser Feder mittels eines Stiftes kann der Sensor aus dem Aufnahmegehäuse wieder heraus gedreht werden. Diese Art der Montage ist spielfrei; die Positionie­ rung der Winkellage ist einfach und präzise und bedarf keines Werkzeugs.
Der Sensorflansch ist vorzugsweise ein Kunststoff- Spitzgußteil, das in einem Arbeitsvorgang zusammen mit der Sensorummantelung hergestellt werden kann.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen, mit einem die zu messende Drehbewegung ausführenden Signalgeber, mit einem ortsfesten, als Meßwertaufnehmer dienenden Sensor und mit einem den Sensor aufnehmenden, positionierenden und in dieser Position haltenden Sensoraufnahmegehäuse, in das der Sensor einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorauf­ nahmegehäuse (6, 6′) in Form eines rotationssymmetrischen Körpers ausgebildet ist, der an der Sensoraufnahmeseite einen radial nach außen weisenden, ring-, haken- oder zackenförmigen Flansch (11, 11′) aufweist, welcher beim Einsetzen des Sensors (7) in das Sensoraufnahmegehäuse (6, 6′) fit einem an dem Gehäuse angeformten Sensorflansch (12, 12′) in Eingriff gelangt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Sensoraufnahmegehäuse (6, 6′) dienende Körper ein tiefgezogenes Blechteil ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensoraufnahmegehäuse (6, 6′) in der Drehachse (A) eines Fahrzeugrades angeordnet und an einem feststehenden Radlagerring (2), beispielsweise durch Preßsitz oder Paßsitz, befestigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorflansch (12, 12′) ring- oder scheibenförmig ist und nach außen weisende oder umgebogene, parallel zur Sensorachse endende Zähne, Zacken (19, 19′) oder Haken (13) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) in einem Spritzgußgehäuse sitzt und daß der Sensorflansch (12) in Form von radial nach außen weisenden Schnapphaken (13) ausgebildet ist, die den Flansch (11) des Sensoraufnahmegehäuses (6) umgreifen und nach dem Einstecken des Sensors (7) in das Sensoraufnahmegehäuse (6) auffedern und eine in Axial­ richtung wirkende, den Sensor (7) im Gehäuse (6) ar­ retierende Federkraft hervorrufen.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (12, 12′) des Sensoraufnahmegehäuses (6, 6′) gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Zähne (18) besitzt, die radial nach außen gerichtet sind und zu der senkrecht zur Sensorachse liegenden Planfläche (B) des Flansches (11, 11′) einen Neigungswinkel (W) einschließen, sowie daß der Sensorflansch (12, 12′) beim Einstecken des Sensors (7) in die Zahnlücken (20, 21) des Flansches (11, 11′) eingreifende, nach Verdrehen des Sensors (7) im Gehäuse (6, 6′) die Zähne (18) hintergreifende Zacken (18, 18′) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellage des Sensors (7) in dem Sensorauf­ nahmegehäuses (6, 6′) durch Erweitern einer Zahnlücke (21) und entsprechende Verbreiterung des in diese Zahnlücke einsteckbaren Zackens (19′) vorgegeben ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Halterung des Sensors (7) im Sensorgehäuse (6, 6′) die (gegen die Planfläche des Flansches geneigten) Zähne (18) beim Drehen des Sensors (7) durch die diese Zähne (18) hintergreifenden Zacken (19, 19′) elastisch verformbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Verdrehen des eingesteckten Sensors (7) ein am Sensorflansch (12′) oder am Sensoraufnahmegehäuse (6′) elastisch angeordneter Haken (22) federnd in das Gegenstück eingreift und dadurch ein Rückdrehen des Sensors (7) blockiert.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sensorauf­ nahmegehäuse (6, 6′) oder an dem Sensor (7) eine Ausnehmung (17) vorgesehen ist, in die ein z. B. keil-, bolzen- oder nockenförmiges, an dem Sensor (7) bzw. an dem Sensoraufnahmegehäuse (6, 6′) angeformtes Element (16) eingreift und den Sensor (7) in dem Sensorauf­ nahmegehäuse (6, 6′) in einer vorgegebenen Winkellage positioniert.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) eine doppelseitige Meßspule (8) besitzt, die beidseitig aus der Meßspule (8) herausragende Polschuhe (9) aufweist und die senkrecht zu der Drehachse (A) in einem topf- oder hohlzylinderförmigen Signalgeber (10) angeordnet ist, der nach innen gerichtete Zähne oder wellenförmige Erhebungen besitzt.
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