DE19644744C2 - Drehzahlmesseinrichtung für Radlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei vielen Wälzlagerungen besteht heute das Bedürfnis, sie mit einer Einrich­ tung zur Erfassung der Drehzahl zu versehen. So ist es Stand der Technik, Radlager von Kraftfahrzeugen mit einer Drehzahlerfassung auszurüsten, um z. B. aus den erhaltenen Signalen die Geschwindigkeit abzuleiten und diese zur Steuerung eines Antiblockiersystems heranzuziehen. Hierzu wird an einem drehenden Lagerteil ein Impulsgeberteil befestigt und in unmittelbarer Nähe ein stillstehender Drehzahlsensor so angeordnet, dass dieser die Stellung bzw. Bewegung des Impulsgeberteils erfassen kann.

Ein Wälzlager mit in die Dichtung integrierter Impulsgeberscheibe ist aus der DE 37 35 070 A1 bekannt. Hierbei ist die Impulsgeberscheibe in Form eines gelochten Blechs ausgeführt. Die Stellung des Lochblechs kann z. B. durch geeignete Anordnung eines Permanentmagneten und eines HALL-Sensors erfaßt werden. Nachteil dieses Prinzips ist, dass eine Beschädigung des außen am Lager angeordneten Lochblech-Impulsgebers auftritt.

Aus der EP 0 607 719 A1 ist es bekannt, einen multipolar magnetisierten Ela­ stomer-Impulsgeber im Lager außen liegend als Schleuderscheibe in die rotie­ rende Lagerdichtung zu integrieren. Der magnetische multipolare Geber hat den Vorteil, dass der Sensorkopf klein gehalten werden kann. Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass der Multipol-Magnet nach außen offen angeordnet ist und damit magnetische Partikel aus der Umgebung angezogen werden kön­ nen. Diese Partikel lagern sich auf der Impulsgeberoberfläche an, führen zur Überbrückung der Magneten und können zu Signalverfälschungen bis hin zum Funktionsausfall des Drehzahlmesssystems führen.

In der US 5,523,681 und FR 25 74 501 A1 ist eine Sensoranordnung gezeigt, in der sich der magnetische Impulsring innerhalb der feststehenden Dichtungs­ scheibe dreht. Der Sensor ist direkt in eine Aussparung in das feststehende Teil der Dichtung integriert und mit einer Elastomermasse umspritzt. Die Kabel zur Weiterleitung der Daten sind direkt an der Dichtungsscheibe befestigt. Das Problem dieser Anordnung besteht darin, dass Dichtungen sehr empfindlich auf extreme mechanische Beanspruchungen reagieren und dass ein leichter Zug auf die Kabel während der Handhabung des Wälzlagers oder im Betrieb des Wälzlagers die Dichtungen beschädigen kann und somit die Lebensdauer des Wälzlagers reduziert. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass so ein Lager mit angeordneten Kabeln immer lageorientiert montiert wer­ den muss. Treten im Betrieb des Wälzlagers Mikrobewegungen bei dem nor­ malerweise stehenden Ring auf, kann es dazu führen, dass der ganz langsam drehende Ring die Kabel abreißt.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Drehzahlmesseinrichtung so anzu­ ordnen, dass einerseits der Impulsgeber vor Umweltbeschädigungen - insbe­ sondere vor störenden magnetischen Partikeln - auf einfache Weise geschützt ist und andererseits dass der Sensor bei der Montage einfach zu handhaben ist und im Betrieb funktionssicher arbeitet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.

Die wesentlichen Vorteile der Drehzahlmesseinrichtung gegenüber dem nächstkommenden Stand der Technik sind folgende:

• - Der Sensor wird separat vom Wälzlager angeordnet. Dieser Sensor kann so unabhängig vom Wälzlager montiert werden. Tritt während des Betriebs oder während der Montage ein Zug auf die Kabel auf, wird kein Element des Wälzlagers belastet.
• - Die Dichtscheibe wird durch die Aussparung zur Aufnahme des Sensors nicht noch zusätzlich geschwächt.
• - Die Montage des Wälzlagers kann im Bezug auf die Rotationsachse belie­ big erfolgen. Die Lage des Sensors muss dabei nicht berücksichtigt werden.

Das Impulsgeberteil (gelocht, geprägt oder multipolar magnetisiert) ist im La­ gerinneren im Bereich der Lagerdichtung am drehenden Lagerring befestigt. Der Schutz gegen Umwelteinflüsse - insbesondere magnetische Partikel - wird durch ein Abdeckteil erreicht. Wesentlich an dem Abdeckteil ist, dass es sich bei dem verwendeten Material um einen nicht ferromagnetischen Werkstoff handelt. Hierzu kommen z. B. bestimmte nichtrostende Stähle, Nichteisen-Me­ talle oder auch Kunststoffe in Frage.

Aufgrund der physikalischen Eigenschaft, dass nicht ferromagnetische Werk­ stoffe Permanentmagnetfelder nicht beeinflussen, ist eine magnetische Abta­ stung des Impulsgeberteils durch das Abdeckteil hindurch ohne Beeinflussung des magnetischen Meßprinzips möglich. Der erzielbare maximale Abstand zwi­ schen Impulsgeber und Sensor wird also durch das Abdeckteil nicht verkleinert.

Da bei den bisherigen Konstruktionen das Impulsgeberteil außen am Lager als offen drehendes Teil angeordnet war, mußte der Sensor in einem sicheren Ab­ stand mit Verlust von Luftspalt montiert werden, um ein Anstreifen des Sensors am Impulsgeberteil zu verhindern. Diese Befestigung hatte auch den Nachteil, dass größere Toleranzketten für die Größe des Luftspalts zwischen Impulsge­ berteil und Sensor entstanden. Befestigt man nun das erfindungsgemäße Ab­ deckteil am stehenden Lagerring, so besteht die Möglichkeit, den Sensor au­ ßerhalb des Wälzlagers zu befestigen und den geschützten Sensorkopf direkt gegen das Abdeckteil anzupressen. Damit kann die Toleranzkette für den Luftspalt verkürzt werden. Somit können die übrigbleibenden Einzeltoleranzen größer gewählt und damit Kosten bei der Fertigung der Einzelteile eingespart werden.

Im Weiteren ermöglicht das erfindungsgemäße Abdeckteil auch die Übertra­ gung eines eventuellen zusätzlichen Funksignals zum Senden weiterer Daten (z. B. Lagertemperatur und Beschleunigungen) aus dem Lager heraus durch das Abdeckteil hindurch.

Die Erfindung soll an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung des Dichtungsbereichs einer erfindungsge­ mäßen Wälzlagerung mit drehendem Innenring.

Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung des Dichtungsbereichs einer erfindungsge­ mäßen Wälzlagerung mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Funküber­ tragung.

Die in Fig. 1 dargestellte Lagerungskonstruktion ist so ausgeführt, dass an dem drehenden Lagerinnenring (1) ein Impulsgeberring (3) befestigt ist, der aus ei­ nem Halteblech (3a) und einem multipolar magnetisierten Impulsring (3b) be­ steht. Der Impulsring (3b) kann dabei z. B. aus einem mit Magnetpartikeln ge­ füllten Elastomer bestehen, der an das Halteblech (3a) anvulkanisiert ist. Prin­ zipiell können statt einem magnetischen Impulsring auch nicht magnetisierte ferromagnetische Impulsringe wie Zahnscheiben, Lochscheiben oder gewellte Scheiben verwendet werden. Dann wird der Sensor mit einem Arbeitsmagneten ausgerüstet.

Das Abdeckteil (4) aus nicht ferromagnetischem Werkstoff ist am Außenring (2) befestigt und schützt den Impulsgeberring (3) vor Umgebungseinflüssen. Zur besseren Abdichtung sind am Abdeckteil (4) Dichtlippen (5) aus Elastomer­ werkstoff anvulkanisiert. Direkt am Abdeckteil (4) anliegend ist der Sensor (6) angeordnet, der z. B. ein Hall-Sensor oder magnetoresistiver Sensor sein kann. Die Sensorsignale werden über ein Kabel (7) an eine Auswerteeinheit weiterge­ leitet.

Die in Fig. 2 dargestellte Konstruktion entspricht bezüglich der Drehzahl­ meßeinrichtung der in Fig. 1 gezeigten Ausführung. Zusätzlich sind jedoch am Impulsgeberteil (3) ein Funksender (8) und ein in den Sensor (6) integrierter Funkempfänger (9) angebracht. Der Funksender (8) befindet sich dadurch gut gegen Umgebungseinflüsse geschützt im Lagerinneren. Die Funkstrecke führt durch das nicht funkabschirmende Abdeckteil (4) hindurch nach außen. Die Funkübertragung kann auch so ausgeführt werden, dass im Sensor (6) eine Sende- und Empfangseinheit angeordnet ist, die über einen Abfrageimpuls den Schaltzustand einer elektronischen Schaltung abfragt, die anstelle des Funk­ senders (8) am Impulsgeberteil (3) angeordnet ist. Die Funkstrecke führt dabei ebenfalls durch das nicht funkabschirmende Abdeckteil (4) hindurch.

Claims (7)

1. Drehzahlmesseinrichtung zur Erfassung der Lagerdrehzahl eines Radla­ gers von Kraftfahrzeugen mit einer Lagerdichtung, bestehend aus
einem nicht ferromagnetischen Abdeckteil (4), das am stillstehenden Außenring (2) befestigt ist,
mindestens einem rotierenden Impulsgeberteil (3), das innerhalb des Abdeckteiles (4) angeordnet ist und mit dem Innenring (1) in Verbin­ dung steht und
mindestens einem Drehzahlsensor (6), der außerhalb des Abdecktei­ les (4) angeordnet ist und dem Impulsgeberteil (3) gegenübersteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Drehzahlsensor (6) getrennt vom Abdeckteil (4) angeordnet ist und an das Abdeckteil (4) anliegt.

2. Drehzahlmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberteil (3) ein metallisches Zahnrad, ein gewellter Ring, eine gewellte Scheibe, ein gelochter Ring, eine gelochte Scheibe, ein multipolar magnetisierter Ring oder eine multipolar magnetisierte Scheibe ist.

3. Drehzahlmesseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Abdeckteil (4) im Funktionsbereich aus nichtrosten­ dem Stahl, Nichteisen-Metall oder Kunststoff besteht.

4. Drehzahlmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Drehzahlerfassung weitere Daten von einem in der Nähe des Impulsgeberteils angeordneten Funksender (8) durch das Abdeckteil (4) hindurch zu einem in der Nähe des Dreh­ zahlsensors (6) angeordneten Funkempfänger (9) gesendet werden.

5. Drehzahlmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Funksender (8) in das Impulsgeberteil (3) integriert ist und/oder der Funkempfänger (9) in den Drehzahlsensor (6) integriert ist.

6. Drehzahlmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustand einer in der Nähe des Impuls­ geberteils (3) angeordneten elektronischen Schaltung durch ein Funksi­ gnal einer in der Nähe des Drehzahlsensors angeordneten Sende- und Empfangseinheit abgelesen wird, wobei das Funksignal durch das Ab­ deckteil (4) hindurch gesendet wird.

7. Drehzahlmesseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung in das Impulsgeberteil (3) integriert ist und/oder die Sende- und Empfangseinheit in den Drehzahlsensor (6) integriert ist.