DE19857918A1

DE19857918A1 - Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor

Info

Publication number: DE19857918A1
Application number: DE1998157918
Authority: DE
Inventors: Hiroya Miyazaki
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 1999-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: DE19857918B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor zum drehbaren Tragen eines Kraftfahrzeugrads in bezug auf die Aufhängung sowie zur Ermittlung der Drehzahl des Rads.

Eine Wälzlagereinheit wird zum Tragen eines Kraftfahrzeugrads bzw. Fahrzeugrads derart verwendet, daß es in bezug auf die Aufhängung sich frei dreht. Um ein Anti-Blockierbrems-System (ABS) oder ein Traktions-Steuer-System (TCS) steuern zu kön nen, ist es erforderlich, die Drehzahl dieses Rads zu ermit teln. Um dies zu bewirken, ist eine Wälzlagereinheit mit Dreh zahlsensor, demnach eine Drehzahlermittlungsvorrichtung in die vorstehend erläuterte Wälzlagereinheit eingebaut ist, in den zurückliegenden Jahren weit verbreitet verwendet worden, um das Rad derart zu tragen, daß es in bezug auf die Aufhängung sich frei dreht und um die Drehzahl des Rad zu ermitteln.

Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel eines Drehzahlsensors gemäß dem Stand der Technik, entsprechend der Offenbarung in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Toku Kai Hei 8- 296634, welcher Sensor zu dem vorstehend erläuterten Zweck eingesetzt wird. Diese Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor umfaßt einen stationären oder äußeren Laufring 1, der sich im Gebrauch nicht dreht, einen drehbaren Ring oder eine Nabe 2, der bzw. die auf der Innenseite des äußeren Laufrings 1 getra gen ist und sich im Gebrauch dreht, einen Kodierer 3, der an einer Stelle auf dieser Nabe 2 fest angebracht ist, und einen Sensor 4, der durch den äußeren Laufring 1 getragen ist, um die Drehzahl des Kodierers 3 zu ermitteln. Mit anderen Worten sind stationäre Laufbahnen oder Außenringlaufbahnen 5 in dop pelten Reihen um die Innenumfangsfläche oder die stationäre Umfangsfläche dieses äußeren Laufrings 1 gebildet. Außerdem weist die Nabe 2 ein Paar von inneren Laufringen 7 auf, die um die Außenumfangsfläche des Hauptnabenkörpers 6 fest angebracht sind.

Sich drehende Laufbahnen oder Innenringlaufbahnen 8a, 8b sind um die sich drehenden Umfangsflächen oder Außenumfangsflächen von beiden Innenlaufringen 7 gebildet. Mehrere Wälzelemente 9 sind durch einen Käfig 10 in jeder Reihe zwischen den Innen ringlaufbahnen 8a, 8b und den Außenringlaufbahnen 5 derart drehbar getragen, daß sie die Nabe 2 so tragen, daß sie sich innerhalb des äußeren Laufrings 1 frei dreht.

Auf dem axial äußeren Ende des Hauptnabenkörpers 6 (dem Ende auf der Außenseite in Breitenrichtung bei Installation in dem Kraftfahrzeug, dem linken Ende in Fig. 1) ist in dem Bereich, der in der axialen Richtung von dem axial äußeren Ende des äußeren Laufrings 1 vorsteht, ein Flansch 11 zum Anbringen des Rads vorgesehen. Außerdem befindet sich auf dem axial inneren Ende des äußeren Laufrings 1 (dem Ende auf der Mittenseite in Breitenrichtung bei Installation in dem Kraftfahrzeug, dem rechten Ende in Fig. 1) ein Installationsabschnitt 12 zum Anbringen des äußeren Laufrings 1 an der Aufhängung. Der Raum zwischen der Öffnung auf dem axial äußeren Ende des äußeren Laufrings 1 und der Außenumfangsfläche um den mittleren Abschnitt der Nabe 2 ist durch einen Dichtring 13 abgedeckt.

Um einen Drehzahlsensor in dieser Art einer Wälzlagereinheit zu installieren, wird der Kodierer 3 um einen Abschnitt näher zum axial innenliegenden Ende des Hauptnabenkörpers 6 ange bracht, der von beiden Innenlaufringen 7 axial einwärts vor steht. Dieser Kodierer 3 wird in Ringform aus einer magne tischen Metallplatte, wie etwa einer Stahlplatte gebildet und mit einem Ermittlungsabschnitt 14 auf einer axial innenliegen den Fläche bzw. Seite (in Fig. 1 der rechten Seite) an einem Abschnitt näher zum Außenumfang von ihr versehen. Dieser Kodierer 3 wird um einen Abschnitt näher zum axial innengele genen Ende des Hauptnabenkörpers 6 angebracht und zwischen einer Mutter 15, die auf das axial innengelegene Ende des Hauptnabenkörpers 6 geschraubt ist, und der Oberfläche der axial innengelegenen Endfläche bzw. -seite des Innenlaufrings 7 an Ort und Stelle gehalten.

Der Ermittlungsabschnitt 14 ist mit Vertiefungen und vertie fungsfreien Abschnitten in der Umfangsrichtung gebildet und hat die Form eines Zahnrads, und die magnetischen Eigenschaf ten des Ermittlungsabschnitts 14 ändern sich abwechselnd in gleichmäßig beabstandeten Zwischenräumen in Umfangsrichtung.

Eine zylinderförmige Abdeckung 16 mit einem Boden paßt in die Öffnung auf dem axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1, um die Öffnung im axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 abzudecken. Diese Abdeckung 16 ist aus einem plastisch verarbeiteten Metallblech hergestellt und besteht aus einem zylindrischen Paßabschnitt 17, welcher in die Öffnung auf dem axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 paßt, und einem Abdeckplattenabschnitt 18, welche die Öffnung auf dem axial innengelegenen Ende des zylindri schen Paßabschnitts 17 abdeckt. Ein Sensor 4 ist am radial außengelegenen Abschnitt in diesem Abdeckplattenabschnitt 18 getragen und die Vorder- bzw. Spitzenendfläche (in Fig. 1 die linke Endfläche) des Ermittlungsabschnitts 19 dieses Sensors 4 weist zu der axial innengelegenen Fläche bzw. Seite des Ermittlungsabschnitts 14 des Kodierers 3 in axialer Richtung durch einen kleinen Freiraum von beispielsweise 0,5 mm.

Im Fall der vorstehend erläuterten Wälzlagereinheit mit Dreh zahlsensor ist das Rad, das an dem Flansch 11 angebracht ist, der auf dem axial außengelegenen Ende der Nabe 2 gebildet ist, in der Lage, sich in bezug auf die Aufhängung frei zu drehen, welche den äußeren Laufring 1 trägt. Da der Kodierer 3, der um das axial innengelegene Ende der Nabe 2 angebracht ist, sich gemeinsam mit der Drehung des Rads dreht, laufen die Vertie fungen und vertiefungsfreien Abschnitte, die auf dem Ermitt lungsabschnitt 14 gebildet sind, abwechselnd an der Endfläche des Ermittlungsabschnitts 19 des Sensors 4 vorbei. Infolge davon ändert sich die Dichte des Magnetflusses, der durch den Sensor 4 fließt und damit ändert sich das Ausgangssignal des Sensors 4.

Die Frequenz des sich ändernden Ausgangssignals des Sensors 4 ist proportional zur Drehzahl des Rads. Wenn das Ausgangs signal von dem Sensor 4 zu einer (in der Figur nicht gezeigten) Steuereinrichtung übertragen wird, ist es deshalb möglich, das ABS oder TCS angemessen zu steuern.

Um die Zuverlässigkeit beim Ermitteln der Drehzahl des Rads durch eine Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor sicherzustel len, der wie vorstehend erläutert arbeitet, ist es erforder lich, daß die Abmessung des Spalts zwischen der Spitzenendflä che des Ermittlungsabschnitts 19 des Sensors 4 und der Endflä che des Ermittlungsabschnitts 14 des Kodierers 3 stabil ist. Andererseits verformen sich die Bestandteile, aus welchen die Wälzlagereinheit besteht, elastisch, wenn das Fahrzeug betrie ben ist. Insbesondere, wenn das Fahrzeug eine schnelle Kurven fahrt durchführt, nimmt das Ausmaß der elastischen Verformung der Bestandteile aufgrund der Momentlast zu, die an die Nabe 2 (durch die Kurvenfahrtbeschleunigung) von dem Rad mittels des Flansches 14 angelegt ist. Aufgrund der Zunahme des Ausmaßes dieser elastischen Verformung ändert sich die Abmessung des kleinen Freiraums. Diese Änderung der Abmessung veranlaßt das Ausgangssignal des Sensors 4 dazu, sich zu ändern, was Anlaß für einen Verlust der Zuverlässigkeit bei der Drehzahlermitt lung ist.

Im Fall der in der Patentoffenlegungsschrift Nr. Toku Kai Hei 8-296634 erläuterten Erfindung ist der Sensor 4 auf einer horizontalen Ebene angeordnet, welche die Mittenachse der Nabe 2 durchsetzt, so daß die Abmessungsänderungen des kleinen Freiraums minimal gehalten sind und die Zuverlässigkeit der ermittelten Drehzahl ungeachtet der elastischen Verformung der Bestandteile beibehalten wird.

Im Fall der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Toku Kai Hei 8-296634 offenbarten Erfindung wird nur ein Teil der elastischen Verformung der Bestandteile aufgrund der Momentlast, die an die Nabe 2 angelegt ist, wenn das Fahrzeug eine schnelle Kurvenfahrt durchführt, berücksichtigt. Es ist des halb in der Praxis unmöglich, die Abmessung des kleinen Frei raums zwischen der Spitzenendfläche des Ermittlungsabschnitts 19 des Sensors 4 und der Endfläche des Ermittlungsabschnitts 14 des Kodierers 3 zu stabilisieren. Aufgrund der Momentlast tritt deshalb mit anderen Worten eine Verschiebung in der Wälzlagereinheit derart auf, daß die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 mit der Mittenachse der Nabe 2 nicht zusammenfällt und außerdem eine Verschiebung auf, demnach der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich in bezug aufeinander in der axialen Richtung verschieben. Die Erfindung, die in der japa nischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Toku Kai Hei 8-296634 offenbart ist, berücksichtigt lediglich die Verschiebung, dem nach die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 nicht mit der Mittenachse der Nabe 2 übereinstimmt. Obwohl der Sensor 4 in der Praxis auf der horizontalen Ebene angeordnet ist, welche durch die Mittenachse der Nabe 2 verläuft, ist es deshalb nicht möglich, die Abmessung des kleinen Freiraums zu stabili sieren, weshalb diese Anordnung nicht zur Beibehaltung der Zuverlässigkeit der ermittelten Drehzahl beiträgt.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor zu schaffen, bei wel cher die Abmessung des kleinen Freiraums zwischen dem Ermitt lungsabschnitt des Sensors und dem Ermittlungsabschnitt des Kodierers stabilisiert ist, um die Drehzahl zuverlässig zu ermitteln.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 9. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Aufbaus der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor,

Fig. 2 eine teilweise weggebrochene Querschnittsansicht ent lang der Linie II-II in Fig. 1 bei entferntem Sensor,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-O-III in Fig. 4 zur Illustration eines Beispiels der Ausführungsformen der Wälzlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Ansicht der rechten Seite von Fig. 3,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-O-V in Fig. 6 zur Illustration eines zweiten Beispiels der Ausfüh rungsformen der Wälzlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfin dung,

Fig. 6 eine Ansicht von der rechten Seite in Fig. 5,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-O-VII in Fig. 8 zur Illustration eines dritten Beispiels der Ausfüh rungsform der Wälzlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfin dung,

Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-O-VIII zur Illustration eines Hauptteils,

Fig. 9(A) ein Diagramm zur Erläuterung der Verschiebung des winzigen Freiraums, wenn er einer relativ kleinen Momentlast in der Plusrichtung in bezug auf die Steifigkeit der Wälz lagereinheit unterworfen ist,

Fig. 9(B) ein Diagramm zur Erläuterung der Verschiebung des winzigen Freiraums, wenn er einer relativ kleinen Momentlast in der Minusrichtung in bezug auf die Steifigkeit der Wälz lagereinheit unterworfen ist,

Fig. 10(A) ein Diagramm zur Erläuterung der Verschiebung des winzigen Freiraums, wenn er einer relativ großen Momentlast in der Plusrichtung in bezug auf die Steifigkeit der Wälzlager einheit unterworfen ist,

Fig. 10(B) ein Diagramm zur Erläuterung der Verschiebung des winzigen Freiraums, wenn er einer relativ großen Momentlast in der Minusrichtung in bezug auf die Steifigkeit der Wälzlager einheit unterworfen ist,

Fig. 11 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 7 unter Illu stration eines vierten Beispiels der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 12 eine Querschnittsansicht ähnlich Fig. 7 unter Illu stration eines fünften Beispiels der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß einer Ausfüh rungsform dieser Erfindung umfaßt ähnlich wie die Wälzlager einheit mit Drehzahlsensor gemäß dem Stand der Technik, die vorstehend erläutert ist, einen stationären Laufring, der sich im Gebrauch nicht dreht, und stationäre Laufbahnen um ihre stationäre Umfangsfläche aufweist, einen sich drehenden Laufring, der sich im Gebrauch dreht und sich drehende Lauf bahnen auf seiner sich drehenden Umfangsfläche zur stationären Umfangsfläche weisend aufweist, mehrere Wälzelemente, die zwi schen den stationären Laufbahnen und den sich drehenden Lauf bahnen angeordnet sind, einen Kodierer, der an dem sich dre henden Laufring derart fest angebracht ist, daß er konzen trisch zu dem sich drehenden Laufring ist, und der Kodierer hat einen kreisringförmigen Ermittlungsabschnitt mit Magnet eigenschaften, die sich abwechseln und ändern, und zwar mit gleichmäßigen Zwischenräumen um die Umfangsrichtung herum, und einen Sensor, der einen Ermittlungsabschnitt aufweist und durch den sich nicht drehenden Abschnitt derart getragen ist, daß der Ermittlungsabschnitt zu einem Teil des Ermittlungs abschnitts des Kodierers weist und dessen Ausgangssignal sich ändert, wenn die Eigenschaften des Ermittlungsabschnitts sich ändern.

In der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß dieser Aus führungsform der vorliegenden Erfindung weist der Ermittlungs abschnitt des Kodierers radial zu dem Ermittlungsabschnitt des Sensors. Der Sensor ist an einem Abschnitt angeordnet, der nahezu mit einer imaginären Ebene zusammenfällt, die die Mit tenachse von sowohl dem stationären Laufring wie dem sich dre henden Laufring durchsetzt und sich in horizontaler Richtung erstreckt.

Die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß dieser Ausfüh rungsform und so aufgebaut, wie vorstehend erläutert, trägt drehbar das Rad in bezug auf die Aufhängung und ermittelt die Drehzahl des Rads in ähnlicher Weise zu der vorstehend erläu terten Konstruktion gemäß dem Stand der Technik.

Im Fall des Wälzlagers mit Drehzahlsensor gemäß der vorliegen den Erfindung ist es insbesondere möglich, die Änderung der Abmessung des kleinen Freiraums in der radialen Richtung auf einem Minimum beizubehalten, der zwischen dem Ermittlungs abschnitt des Kodierers und dem Ermittlungsabschnitt des Sen sors vorliegt, und zwar selbst dann, wenn die Mittenachse des stationären Elements und die Mittenachse des sich drehenden Elements nicht miteinander übereinstimmen sowie zu dem Zeit punkt, wenn das stationäre Element und das sich drehende Ele ment sich in axialer Richtung aufgrund der Momentlast ver schieben, die angelegt wird, wenn das Kraftfahrzeug eine schnelle Kurvenfahrt zurücklegt.

Selbst dann, wenn die Verschiebung in der vertikalen Richtung zwischen dem stationären Element und dem sich drehenden Ele ment aufgrund einer Last auftritt, die in vertikaler Richtung angelegt ist, ist es möglich, die Änderung der Abmessung des kleinen Freiraums auf einem Minimum zu halten. Infolge davon wird das Ausgangssignal des Sensors ungeachtet der elastischen Verformung von Bestandteilen der Wälzlagereinheit aufgrund einer Last stabilisiert, die von außen angelegt wird, wodurch gewährleistet ist, daß die Zuverlässigkeit der Drehzahlermitt lung verbessert ist.

Fig. 3 und 4 zeigen ein erstes Beispiel der Ausführungsformen der Erfindung. Die Aufwärtsrichtung in Fig. 4 entspricht der vertikalen Aufwärtsrichtung der in dem Kraftfahrzeug instal lierten Einheit, und die Abwärtsrichtung in Fig. 4 entspricht der abwärts gerichteten Vertikalrichtung der in dem Kraftfahr zeug installierten Einheit. Die Nabe 2, bei welcher es sich um das drehende Element handelt, umfaßt einen Hauptnabenkörper 6 und einen inneren Laufring 7, der an dem Hauptnabenkörper 6 fest angebracht ist. Eine doppelte Reihe von Innenringlaufbah nen 8a, 8b, bei denen es sich um die zweiten Laufbahnen han delt, sind um die Außenumfangsflächen des Nabenkörpers 2 gebildet.

Ein Flansch 11 dient zum Anbringen an dem Rad um die Außenum fangsfläche auf einem axial außengelegenen Ende (dem linken Ende in Fig. 3) des Hauptnabenkörpers 6. Die Innenringlaufbahn 8a ist auf der axial außengelegenen Seite auf der Außenum fangsfläche des mittleren Abschnitts des Hauptnabenkörpers 6 in bezug auf die doppelte Reihe der Innenringlaufbahnen 8a, 8b vorgesehen. Ein durchmesserkleiner Stufenabschnitt 20 ist auf dem axial innengelegenen Ende (in Fig. 3 dem rechten Ende) des Hauptnabenkörpers 6 vorgesehen.

Der innere Laufring 7 paßt um diesen Stufenabschnitt 20 und durch Krimpen des axial innengelegenen Endes des Hauptnaben körpers 6 nach außen in radialer Richtung wird der innengele gene Laufring 7 an dem axial innengelegenen Ende des Haupt nabenkörpers 6 festgelegt. Die Innenlaufbahn 8b ist um die Außenumfangsfläche des inneren Laufrings 7 gebildet. Mehrere Wälzelemente 9 sind in dem Raum zwischen diesen Innenringlauf bahnen 8a, 8b und der ersten Laufbahn oder den Außenringlauf bahnen 5 angeordnet, die um die Innenumfangsfläche des statio nären Elements bzw. des stationären äußeren Laufrings 1 gebil det sind, und sie tragen drehbar die Nabe 2 auf der Innenseite des äußeren Laufrings 1. In dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel werden Kugeln als Wälzelemente 9 verwendet; im Fall einer Wälzlagereinheit für schwere Kraftfahrzeuge können jedoch konusförmige Walzen für diese Wälzelemente 9 eingesetzt werden.

Das Basisende (in Fig. 3 das linke Ende) eines Kodierers 3 paßt dicht bzw. eng um den Schulterabschnitt, der auf dem axial innengelegenen Ende des inneren Laufrings 7 in dem Abschnitt gebildet ist, welcher von der Innenringlaufbahn 8b getrennt ist. Dieser Kodierer 3 ist aus einer magnetischen Metallplatte, wie etwa Kohlenstoffstahl, gebildet und ist mit einem durchmessergroßen Abschnitt 25 an der Basis und einem durchmesserkleinen Abschnitt 26 auf der Spitzen- bzw. Vorder endhälfte gebildet, die miteinander durch einen Stufen abschnitt 27 verbunden sind. Von diesen zwei Abschnitten ist der durchmesserkleine Abschnitt 26 mit Durchgangslöchern 28 in Schlitzform gebildet, deren Längserstreckung in der axialen Richtung (in Fig. 3 die Richtung von links nach rechts) ver läuft, und diese Durchgangslöcher 28 sind in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandet. Dieser durchmesserkleine Abschnitt 26 hat eine allgemeine Käfigform und seine magnetischen Eigen schaften ändern sich abwechselnd mit gleichen Zwischenräumen in Umfangsrichtung. Der Stufenabschnitt 27 gelangt in Kontakt mit einem Außenumfangsrand des axialen innengelegenen Endes des Innenlaufrings 7, um die axiale Richtung des Kodierers 3 in bezug auf den inneren Laufring 7 sicher zu positionieren.

Der kleine Freiraum zwischen der Öffnung auf dem axial außen gelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 und der Außenumfangs fläche um den Mittenabschnitt der Nabe 2 herum ist durch einen Dichtring 13 abgedeckt. Andererseits ist die Öffnung auf dem axial innengelegenen Ende (in Fig. 3 dem rechten Ende) des äußeren Laufrings 1 durch eine Abdeckung 16 abgedeckt. Diese Abdeckung bzw. dieser Deckel 16 besteht aus Kunstharz und ist durch Spritzgießen ausgebildet und umfaßt einen zylindrisch geformten Hauptkörper 21 mit einem Boden und ein Paßrohr 22, das mit der Öffnung des Hauptkörpers 21 verbunden ist. Dieses Paßrohr 22 besteht aus einer plastisch sich verformenden kor rosionsfesten Metallplatte, wie etwa Edelstahl, und hat allge meine Ringform mit L-förmigem Querschnitt und umfaßt einen zylindrischen Paßabschnitt 23 und einen auswärts weisenden Randabschnitt 24, der in radialer Richtung ausgehend vom Basisendrand (in Fig. 3 dem rechten Endrand) des zylindrischen Paßabschnitts 23 auswärts gebogen ist. Durch Formen des aus wärts weisenden Randabschnitts 24 zu dem Zeitpunkt, wenn das Spritzgießen des Hauptkörpers 21 durchgeführt wird, wird die ses Paßrohr 22 mit dem Öffnungsabschnitt des Hauptkörpers 21 vereinigt. Durch dichtes bzw. enges Einpassen des zylindri schen Paßabschnitts 23 des Paßrohrs 22 in das axial innengele gene Ende des äußeren Laufrings 1 deckt diese Abdeckung 16 die Öffnung auf dem axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 ab.

In einem Teil der Bodenplatte 29 des Hauptkörpers 21 der Abdeckung 16 ist ein Zylinderabschnitt 30 gebildet, der von der Bodenplatte 29 in demjenigen Teil axial einwärts vorsteht, der mit der imaginären Ebene zusammenfällt, welche die Mitten achsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 durchsetzt und sich in horizontaler Richtung erstreckt. Ein Einführloch 31 ist auf der Innenseite dieses Zylinderabschnitts 30 in axialer Richtung des äußeren Laufrings 1 zur Verbindung zwischen der Innenendfläche dieses zylindrischen Abschnitts 30 und der Außenfläche der Bodenplatte 29 gebildet.

Der Spitzenendabschnitt der Sensoreinheit 33, umfassend den Kunstharzhalter 32 und einen in den Halter 32 eingebetteten Sensor ist in dieses Einführloch 31 eingesetzt. Wenn diese Sensoreinheit 33 in das Einführloch 31 eingesetzt ist, wie vorstehend erläutert, weist die Seitenfläche auf der radial innengelegenen Seite (in Fig. 3 der unteren Oberfläche) des Spitzenendes der Sensoreinheit 33 zum Ermittlungsabschnitt, bei dem es sich um die Außenumfangsfläche um den durchmesser kleinen Abschnitt 26 des Kodierers 3 handelt, und zwar über einen kleinen Freiraum 34.

Damit bei dieser Ausführungsform die Sensoreinheit 33 problem los und rasch in der Abdeckung 16 installiert bzw. von dieser entnommen werden kann, ist eine Verbindungsfeder 36 vorge sehen, die durch Biegen eines elastischen und korrosionsfesten Drahtmaterials, wie etwa Edelstahl, gebildet ist, sowie ange ordnet zwischen dem Zylinderabschnitt 30 und einem Veranke rungsrandabschnitt 35, der in dem Basisende (dem rechten Ende in Fig. 3) des Halters 32 gebildet ist. Diese Verbindungsfeder 36 hält den Verankerungsrandabschnitt 35 gegen die Endfläche der Öffnung des Zylinderabschnitts 30. Bei diesem Teil handelt es sich nicht um einen wesentlichen Teil der Erfindung, wes halb sich eine nähere Erläuterung erübrigt.

Die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß der Erfindung sowie derart aufgebaut, wie vorstehend erläutert, trägt das Rad derart, daß es sich in bezug auf die Aufhängung frei dre hen kann, und ermittelt die Drehzahl des Rads in ähnlicher Weise zu der vorstehend erläuterten herkömmlichen Wälzlager einheit mit Drehzahlsensor. Wenn sie in einem Kraftfahrzeug installiert ist, ist der äußere Laufring 1 mit anderen Worten an der Aufhängungsvorrichtung durch die Installationsbefesti gung 12 befestigt, die an der Außenumfangsfläche dieses äuße ren Laufrings 1 angebracht ist. Das Rad ist außerdem an den Flansch 11 angebracht, der um die Außenumfangsfläche auf dem axial außenliegenden Ende der Nabe 2 gebildet ist.

In diesem Zustand dreht sich die Nabe 2 zusammen mit dem Rad, und wenn der Kodierer 3, der durch die Nabe 2 gedreht ist, sich dreht, laufen die Durchgangslöcher 28, die in dem durch messerkleineren Abschnitt 26 gebildet sind, und die magne tischen Säulenabschnitte, die zwischen den umfangsmäßig benachbarten Durchgangslöchern 28 angeordnet sind, abwechselnd an dem Bereich in der Nähe des Ermittlungsabschnitts des Sen sors der Sensoreinheit 33 vorbei. Dieser Sensor umfaßt bei spielsweise einen Permanentmagneten, einem aus einem Magnet material hergestellten Stator zum Leiten des Magnetflusses, der von dem Permanentmagneten herrührt, ein Magnetermittlungs element, wie etwa ein Hall-Effekt-Element, oder ein magneto resistives Element, dessen Magneteigenschaften sich in Über einstimmung mit der ihn durchsetzenden Magnetflußmenge ändert, und einen IC zum Wandeln bzw. Umsetzen der Eigenschaftsände rungen, die durch das Magnetermittlungselement ermittelt wer den. Die durch das Magnetermittlungselement des Sensors flie ßende Magnetflußmenge ändert sich, wenn sich der Kodierer 3 dreht, so daß das Ausgangssignal des Sensors sich ebenso ändert. Die Frequenz des sich ändernden Sensorausgangssignals ist proportional zur Drehzahl des Rads. Durch Senden dieses Sensorausgangssignals zu einer (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Steuereinrichtung ist es möglich, das ABS oder TCS angemessen zu steuern.

Im Fall der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß dieser Erfindung ist es insbesondere möglich, die Änderung der Abmes sung des kleinen Freiraums 34 in radialer Richtung auf einem Minimum zu halten, der zwischen der Außenumfangsfläche des Kodierers 3 und dem Ermittlungsabschnitt des Sensors vorliegt, und zwar selbst dann, wenn die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 nicht miteinander übereinstimmen, während der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich in bezug aufeinander in axialer Richtung aufgrund der Momentlast verschieben, die angelegt ist, wenn das Kraftfahr zeug eine rasche Kurvenfahrt durchführt.

Beide dieser Mittenachsen verbleiben mit anderen Worten auf derselben Vertikalebene, und zwar selbst dann, wenn die Mit tenachse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 nicht miteinander übereinstimmen. Durch Anordnen der Sensor einheit 33, die den Sensor enthält, in einem Bereich, der mit einer imaginären Ebene zusammenfällt, die in horizontaler Richtung durch die Mittenachsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 verlaufen, tritt so gut wie keine Auswirkung auf die Änderung der Abmessung des kleine Freiraums 34 aufgrund der Verschiebung dieser Mittenachsen auf.

Darüber hinaus ist so gut wie keine, wenn überhaupt eine Aus wirkung auf die Änderung der Abmessung des kleinen Freiraums 34 aufgrund der Verschiebung in der axialen Richtung des äuße ren Laufrings 1 und der Nabe 2 festzustellen.

Wenn eine Last in vertikaler Richtung aufgrund des Gewichts des Kraftfahrzeugs angelegt wird, fallen die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 nicht mit einander zusammen bzw. stimmen nicht überein; da sich jedoch auch in diesem Fall beide dieser Achsen sich in vertikaler Richtung entlang derselben vertikalen Ebene verschieben, besteht keine Auswirkung auf die Änderung der Abmessung des kleinen Freiraums 34.

Infolge davon wird das Ausgangssignal des Sensors ungeachtet der elastischen Verformung seiner Bestandteile, mit anderen Worten des äußeren Laufrings 1, der Nabe 2 und der Wälzele mente 9 der Wälzlagereinheit aufgrund einer von außen angeleg ten Kraft stabilisiert, wodurch die Zuverlässigkeit bei der Drehzahlermittlung gewährleistet ist.

Fig. 5 und 6 zeigen ein zweites Beispiel der Ausführungsformen der Erfindung. Die Aufwärtsrichtung in Fig. 6 entspricht der vertikalen Aufwärtsrichtung bei im Kraftfahrzeug installierter Einheit, und die Abwärtsrichtung entspricht der vertikalen Abwärtsrichtung bei in dem Kraftfahrzeug installierter Ein heit. Bei dieser Ausführungsform ist ein Dichtring 13a in das axial innengelegene Ende des stationären Elements bzw. des äußeren Laufrings 1 fest derart eingesetzt, daß der Raum der Dichtlippe des Dichtrings 13a in Gleitkontakt mit der Außenum fangsfläche des Kodierers 3 derart gelangt, daß der Rand zwi schen der Außenumfangsfläche auf dem axial innengelegenen Ende des inneren Laufrings 7 und der Innenumfangsfläche auf dem axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 abgedeckt ist.

Ein Installationsloch 38 ist auf einem Teil der Gelenkverbin dung 37 der Aufhängung gebildet, welche den äußeren Laufring 1 festlegt, so daß der Teil mit einer imaginären Ebene überein stimmt, die horizontal durch die Mittenachsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 verläuft.

Die Sensoreinheit 33, welche den Sensor hält, ist in das Installationsloch 38 eingesetzt, und der Ermittlungsabschnitt des Sensors weist zu der Außenumfangsfläche des Kodierers 3 durch einen kleinen Zwischenraum 34 dazwischen. In diesem Zustand ist die Sensoreinheit 33 an der Gelenkverbindung 37 durch eine Schraube 39 befestigt.

Der übrige Aufbau und übrige Funktionen entsprechen im wesent lichen der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform.

Sowohl bei der ersten wie bei der zweiten Ausführungsform die ser Erfindung ist diese auf eine Wälzlagereinheit mit Dreh zahlsensor angewendet, die zum Tragen der Aufhängungsvorrich tung des nicht angetriebenen Rads eines Kraftfahrzeugs (dem Hinterrad bei einem frontangetriebenen Fahrzeug und dem Vor derrad bei einem heckangetriebenen Fahrzeug) angewendet ist. Diese Erfindung kann jedoch auch auf eine Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor zur Verwendung zum Tragen der Aufhängungsvor richtung des angetriebenen Rads eines Kraftfahrzeugs (dem Vor derrad bei einem frontangetriebenen Fahrzeug und dem Hinterrad bei einem heckangetriebenen Fahrzeug) angewendet werden.

Außerdem ist es möglich, diese Erfindung auf eine Wälzlager einheit mit Drehzahlsensor anzuwenden, bei welcher das Innen laufring-artige Element sich nicht dreht, und das Außen laufring-artige Element sich dreht.

Außerdem ist es möglich, diese Erfindung auf eine Wälzlager einheit mit Drehzahlsensor anzuwenden, bei welcher der Kodie rer im Mittenabschnitt in axialer Richtung des sich drehenden Elements installiert ist, und bei dem der Sensor im mittleren Abschnitt in axialer Richtung des stationären Elements instal liert ist.

Die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß einem weiteren Merkmal dieser Erfindung umfaßt ähnlich wie bei einer Wälz lagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß dem Stand der Technik und wie vorstehend erläutert, einen stationären Laufring, der sich in Gebrauch nicht dreht, und stationäre Laufbahnen um seine stationäre Umfangsfläche aufweist, einen sich drehenden Laufring, der in Gebrauch sich dreht und sich drehende Lauf bahnen auf seiner sich drehenden Umfangsfläche aufweist, die zu der stationären Umfangsfläche weist, mehrere Wälzelemente, die zwischen den stationären Laufbahnen und den sich drehenden Laufbahnen angeordnet sind, einen Kodierer, der an dem sich drehenden Laufring derart befestigt ist, daß er konzentrisch zu dem sich drehenden Laufring verläuft, und der einen kreis ringförmigen Ermittlungsabschnitt aufweist, der Eigenschaften hat, die sich mit gleichen Zwischenräumen in der Umfangsrich tung abwechseln und ändern, und einen Sensor, der einen Ermittlungsabschnitt aufweist und durch den sich nicht drehen den Abschnitt derart getragen ist, daß der Ermittlungs abschnitt zu einem Teil des Ermittlungsabschnitts des Kodie rers weist, und dessen Ausgangssignal sich ändert, wenn die Eigenschaften des Ermittlungsabschnitts sich ändern.

Inbesondere ist bei der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß diesem Merkmal der vorliegenden Erfindung der Ermitt lungsabschnitt des Sensors in bezug auf die Umfangsrichtung des stationären Laufrings und den sich drehenden Laufring angeordnet, und zwar in einem Bereich, der mit einer imaginä ren Ebene zusammenfällt, die in horizontaler Richtung durch die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 ver läuft.

Fig. 7 und 8 zeigen ein drittes Beispiel der Ausführungsformen der Erfindung. Die Nabe 2, die das sich drehende Element bil det, umfaßt den Hauptnabenkörper 6 und einen inneren Laufring 7, der mit dem Hauptnabenkörper 6 verbunden ist. Um die Außen umfangsfläche des Hauptnabenkörpers 6 befindet sich ein Flansch 11 zum Anbringen an dem Rad auf dem axial außengelege nen Ende (dem linken Ende in Fig. 7). Eine doppelte Reihe von zweiten Laufbahnen bzw. Innenringlaufbahnen 8a, 8b ist um die Außenumfangsfläche der Nabe 2 gebildet.

Von den Innenringlaufbahnen 8a, 8b, die um die Außenfläche des Nabenkörpers 2 gebildet sind, ist die Innenringlaufbahn 8a auf der axial außengelegenen Seite im Mittenabschnitt des Haupt nabenkörpers 6 gebildet. Ein durchmesserkleiner Stufen abschnitt 20 ist auf dem axial innengelegenen Ende (in Fig. 7 dem rechten Ende) des Hauptnabenkörpers 6 gebildet. Der innen gelegene Laufring 7 ist um diesen Stufenabschnitt 20 ange bracht bzw. auf diesen gepaßt und durch Krimpen des axial innengelegenen Endes des Hauptnabenkörpers 6 nach außen in radialer Richtung ist der innengelegene Laufring 7 an dem axial innengelegenen Ende des Hauptnabenkörpers 6 festgelegt. Die innengelegene Laufbahn 8b ist um die Außenumfangsfläche des innengelegenen Laufrings 7 gebildet. Mehrere Wälzelemente 9 sind in dem Raum zwischen diesen Innenringlaufbahnen 8a, 8b und den ersten Laufbahnen bzw. Außenringlaufbahnen 5 angeord net, die um die Innenumfangsfläche des stationären Elements bzw. des äußeren Laufrings 1 gebildet sind, so daß sie die Nabe 2 auf der Innenseite des äußeren Laufrings 1 drehbar tra gen.

In dem in den Zeichnungen gezeigten Beispiel werden Kugeln als Wälzelemente 9 verwendet; im Fall, daß die Wälzlagereinheit für ein schweres Kraftfahrzeug bestimmt ist, können jedoch statt dieser Wälzelemente 9 kegelförmige Wälzelemente verwen det sein.

Der Freiraum zwischen dem Öffnungsabschnitt auf dem axial außengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 und der Außenum fangsfläche in der Mitte der Nabe 2 ist durch einen Dichtring 13 abgedeckt, und der Freiraum zwischen dem Öffnungsabschnitt auf dem axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 und der Außenumfangsfläche auf dem axial innengelegenen Ende des inneren Laufrings 7 ist durch einen Kombinationsdichtring 121 abgedeckt.

Dieser Kombinationsdichtring 121 umfaßt einen Metallring 122, der um das axial innengelegene Ende des inneren Laufrings 7 angebracht und an diesen befestigt ist, und ein Kodierer 123 ist an der axial innengelegenen Fläche des Metallrings 122 angebracht. Dieser Kodierer 123 besteht aus einem Permanent magneten und ist vollständig kreisringförmig sowie in axialer Richtung (in Fig. 7 der Richtung von links nach rechts) magne tisiert. Die Magnetisierungsrichtung wechselt mit gleichen Zwischenräumen in der Umfangsrichtung ab. Der Südpol und der Nordpol sind abwechselnd mit gleichen Zwischenräumen auf der axial innengelegenen Fläche bzw. der Ermittlungsfläche des Kodierers 123 angeordnet.

Ein auswärts weisender flanschförmiger Installationsabschnitt 12 ist um die Außenumfangsfläche auf dem axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1 gebildet und an einer Gelenkver bindung 37 befestigt, bei der es sich um ein sich nicht dre hendes Teil der Aufhängungsvorrichtung handelt. Darüber hinaus ist ein Installationsloch 38 auf einem Teil dieser Gelenkver bindung 37 vorgesehen, in welchem ein Halter 32, der den Sen sor 4 hält, eingesetzt ist, und der Ermittlungsabschnitt die ses Sensors 4 weist zu der Innenseite des Kodierers 123 mit einem kleinen Zwischenraum 127 von etwa 0,5 mm in axialer Richtung zwischen ihnen. In diesem Zustand ist der Halter 32 an der Gelenkverbindung 37 durch eine Schraube 39 befestigt.

Bei der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß diesem Merk mal der vorliegenden Erfindung wird die Installationsposition des Sensors 4 durch seine Beziehung zu der Steifigkeit der Wälzlagereinheit reguliert, welche den äußeren Laufring 1, die Nabe 2 und die Wälzelemente 9 umfaßt, wie durch die nachfol genden Bedingungen und erläutert.

Wenn ein Kraftfahrzeug, an welchem diese Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor installiert ist, eine Kurvenfahrt derart durch führt, daß die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor auf der Außenseite zu liegen kommt, wird dann, wenn die Beschleunigung aufgrund einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs als +1G angenom men wird, die relative Verschiebung in axialer Richtung zwi schen dem äußeren Laufring 1 und der Nabe 2 als "δ_a1" angenom men.

Wenn das Kraftfahrzeug eine Kurvenfahrt derart durchführt, daß diese Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor auf der Innenseite zu liegen kommt, wird dann, wenn die Beschleunigung aufgrund der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs als -1G angenommen wird, wird die Relativverschiebung in axialer Richtung zwischen dem äußeren Laufring 1 und der Nabe 2 als "δ_a2" angenommen.

Wenn eine Beschleunigung von +1G angenommen wird, wird der Neigungswinkel (im Bogenmaß) zwischen der Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und der Mittenachse der Nabe 2 als "θ₁" angenommen.

Wenn andererseits eine Beschleunigung von -1G angenommen wird, wird der Neigungswinkel (im Bogenmaß) zwischen der Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und der Mittenachse der Nabe 2 als "θ₂" angenommen.

Ferner wird der Radius des Ermittlungsabschnitts des Kodierers 123 als "r" angenommen. Der Radius "r" dieses Ermittlungsab schnitts ist der Abstand von der Mittenachse der Nabe 2 zum Zentrum in der Breitenrichtung (in der radialen Richtung) des Teils auf der axial innengelegenen Oberfläche des Kodierers 123 in Gegenüberlage zum Sensor 4.

Unter diesen Bedingungen gilt:

Wenn δ_a1 ≧ r.θ₁ (gleichzeitig gilt δ_a2 ≧ r.θ₂), ist die In stallationsposition des Sensors 4 in bezug auf die Umfangs richtung des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 höher als die Mittenachsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 und fällt nahezu zusammen mit der vertikalen Linie, welche diese Mittenachsen durchsetzt. Wie in Fig 8 gezeigt, wird der Schnittwinkel (im Bogenmaß) "ϕ" zwischen der strich punktierten Linie "X", welche die Horizontallinie dar stellt, und der strichpunktierten Linie "Y", welche die Mittenachse des Installationslochs 38 darstellt, als π/2 angenommen.

Andererseits gilt:

Wenn δ_a1 ≦ r.θ₁ und δ_a2 ≦ r.θ₂, gilt bei der Installations position des Sensors 4 in bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2, der Schnittwinkel (im Bogenmaß) "ϕ" zwischen den zwei Schnittwinkeln zwischen der strichpunktierten Linie "Y", welche die Mittenachse des Installationslochs 38 darstellt, und der strichpunktierten Linie "X", welche die horizontale Linie darstellt, als zwi schen ϕ₁ und ϕ₂ festgelegt, die durch die nachfolgenden Gleichungen und gegeben sind.

ϕ₁ sin^-1 (δ_a1/r.θ₁)
ϕ₂ sin^-1 (δ_a2/r.θ₂) .

Wenn die Installationsposition des Sensors 4 tatsächlich ermittelt wird, ist es nicht erforderlich, daß die vorstehend genannten Bedingungen und strikt eingehalten werden. Selbst dann, wenn die Position ausgehend von diesen Bedingun gen und um ± 15 Grad verschoben ist, ändert sich die Abmessung des kleinen Freiraums 127 nicht, so daß diese Ände rung kein Problem darstellt.

Bei der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß dieser Aus führungsform und wie vorstehend erläutert aufgebaut, ist das Rad durch Aufhängungsvorrichtung drehbar getragen, und die Drehzahl dieses Rads wird in derselben Weise ermittelt wie bei den bislang bekannten Wälzlagereinheiten mit Drehzahlsensoren. Mit anderen Worten dreht sich die Nabe 2, wenn das Rad sich dreht, und da sich der Kodierer 123, der durch diese Nabe 2 getragen ist, dreht, laufen die Südpole und Nordpole abwech selnd an dem Ermittlungsabschnitt des Sensors 4 vorbei. Infolge davon wechselt die Richtung des Magnetflusses, der in diesem Sensor 4 fließt, ab, und dadurch ändert sich das Aus gangssignal des Sensors 4. Die Frequenz dieses sich ändernden Ausgangssignals des Sensors 4 ist proportional zur Drehzahl des Rads. Wenn das Ausgangssignal von dem Sensor 4 zu einer (in den Zeichnungen nicht gezeigten) Steuereinrichtung über tragen wird, ist es deshalb möglich, das ABS oder TCS in ange messener Weise zu steuern.

In dem Fall der Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß die ser Erfindung ist es insbesondere möglich, die Änderung der Größe der axialen Richtung des kleinen Freiraums 127 minimal zu halten, der zwischen der Innenfläche des Kodierers 123 und dem Ermittlungsabschnitt des Sensors 4 vorliegt, und zwar selbst dann, wenn die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 mit der Mittenachse der Nabe 2 aufgrund der Momentlast nicht zusammenfällt, die angelegt ist, wenn das Kraftfahrzeug eine rasche Kurvenfahrt durchführt, sowie dann, wenn der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich in axialer Richtung in bezug aufeinander verschieben. Infolge davon kann das Ausgangssignal des Sensors 4 stabilisiert werden und die Zuverlässigkeit der ermittelten Drehzahl wird ungeachtet der elastischen Verfor mung der Bestandteile der Wälzlagereinheit, d. h. des äußeren Laufrings, der Nabe 2 und der Wälzelemente 9 aufgrund der Momentlast verbessert.

Als nächstes wird auf Fig. 9 und 10 bezug genommen, um zu erläutern, weshalb es möglich ist, die Änderung der Größe des kleinen Freiraums 127 auf einem Minimum zu halten, indem die vorstehend genannten Bedingungen und erfüllt werden, und zwar selbst dann, wenn eine elastische Verformung der Bestand teile der Wälzlagereinheit auftritt. Von diesen Fig. 9 und 10 handelt es sich bei den Fig. 9(A) und 9(B) um Diagramme zur Erläuterung des Grunds, weshalb es möglich ist, die Änderung der Größe des kleinen Freiraums 127 minimal zu halten, wenn die Bedingung (δ_a1 ≦ r.θ₁) erfüllt ist.

Unter Bezugnahme auf die Bezeichnungen von Fig. 7 werden Fig. 9(A) und Fig. 9(B) verwendet, um den Fall zu erläutern, dem nach δ_a1 ≧ r.θ₁, während gleichzeitig δ_a2 ≧ r.θ₂. Wenn ein Kraftfahrzeug eine rasche Kurvenfahrt ausführt, liegt eine elastische Verformung des äußeren Laufrings 1 der Nabe 2 und der Wälzelemente 9 aufgrund der Momentlast vor, die an die Nabe 2 von dem Rad mittels des Flansches 11 angelegt wird, wenn eine Beschleunigung bei der Kurvenfahrt auftritt.

Die Größe des kleinen Freiraums 127, der zwischen dem Ermitt lungsabschnitt des Kodierers 123, der durch die Nabe 2 getra gen ist, und dem Ermittlungsabschnitt des Sensors 4 vorliegt, der durch die Gelenkverbindung 37 getragen ist, ändert sich. Wenn beispielsweise eine Momentlast von +1G an die Nabe 2 angelegt ist, verschieben sich, wie in Fig. 9(A) gezeigt, die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 relativ zueinander, um den Winkel θ₁ in der vertikalen Ebene, während gleichzeitig der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich in axialer Richtung um das Ausmaß δ_a1 verschieben. Die ser Winkel θ₁ und die axiale Verschiebung δ_a1 können aus einer Gleichung ermittelt werden, die sich auf die an sich bekannte Lagersteifigkeit des Doppelreihenwälzlagers bezieht.

Da die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 sich relativ zueinander um den Winkel θ₁ verschie ben, neigt die Größe des gesamten Freiraums 127 dazu, um das Ausmaß r.θ₁ in der oberen Position des kleinen Freiraums 127 zuzunehmen und um das Ausmaß r.θ₁ in der unteren bzw. Boden position abzunehmen.

Da andererseits der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich relativ zueinander in axialer Richtung um das Ausmaß δ_a1 ver schieben, neigt die Größe des kleinen Freiraums 127 dazu, sich überall um das Ausmaß δ_a1 zu verringern.

Wenn die Momentlast angelegt wird, wird die Größe des kleinen Freiraums 127 eine Kombination aus der Verschiebung aufgrund der Verschiebung der Mittenachsen und der Verschiebung in axialer Richtung. Wenn außerdem δ_a1 ≧ r.θ₁, wird das Verschie bungsausmaß des kleinen Freiraums 127 δ_a1 - r.θ₁ an der Ober seite des kleinen Freiraums 127 und δ_a1 + r.θ₁ in der unteren Position und δ_a1 in der Mitte in vertikaler Richtung.

Wenn andererseits eine Momentlast von -1G an die Nabe 2 ange legt wird, wie in Fig. 9 gezeigt, verschieben sich die Mitten achse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 relativ zueinander um den Winkel θ₂ in einer vertikalen Ebene, während gleichzeitig der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich relativ zueinander um das Ausmaß δ_a2 in der entgegengesetzten axialen Richtung zu dem Fall verschieben, wenn eine Momentlast von +1G angelegt wird.

Da die Mittenachse des äußeren Laufrings 1 und die Mittenachse der Nabe 2 sich relativ zueinander um den Winkel θ₂ verschie ben, neigt die Größe des kleinen Freiraums 127 dazu, in der oberen Position des kleinen Freiraums 127 um das Ausmaß r.θ₂ abzunehmen, und um das Ausmaß r.θ₂ in der unteren oder Boden position zuzunehmen.

Da andererseits der äußere Laufring 1 und die Nabe 2 sich relativ zueinander um das Ausmaß δ_a2 verschieben, neigt die Größe des kleinen Freiraums 127 dazu, sich überall um das Aus maß δ_a2 zu verringern.

Wenn δ_a2 ≧ r.θ₂, beträgt das Verschiebungsausmaß des kleinen Freiraums 127 δ_a2 - r.θ₂ an der Oberseite des kleinen Frei raums 127 und δ_a2 + r.θ₂ an der unteren bzw. Bodenseite. Außerdem liegt δ_a2 in der Mitte in vertikaler Richtung vor. Wenn deshalb δ_a1 ≧ r.θ₁, während gleichzeitig δ_a2 ≧ r.θ₂, ergibt sich, daß das Verschiebungsausmaß des kleinen Freiraums 127 in der oberen Position am geringsten bzw. kleinsten ist.

Als nächstes werden Fig. 10(A) und 10(B) verwendet, um den Fall zu erläutern, daß δ_a1 ≦ r.δ_a1, während gleichzeitig gilt δ_a2 ≦ r.θ₂. Wenn eine Momentlast von +1G an die Nabe 2 ange legt wird, wie in Fig. 10(A) gezeigt, wird das Verschiebungs ausmaß des kleinen Freiraums 127 δ_a1 - r.θ₁ an der Oberseite dieses kleinen Freiraums 127 und δ_a1 + r.θ₁ am der unteren bzw. Bodenseite.

Wenn jedoch δ_a1 ≦ r.θ₁, existieren in der Umfangsrichtung zwei Orte bzw. Stellen, an welchen die Verschiebung des kleinen Freiraums 127 null ist, weil die Verschiebung, die auftritt, wenn die Mittenachsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 sich relativ zueinander verschieben, und die Verschiebung δ_a1 in axialer Richtung einander auslöschen.

Wenn der Abstand von der Mitte (wobei die Mitte des Radius r des Ermittlungsabschnitts des Kodierers 123 = Mittenachsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2) dieses kleinen Freiraums 127 zu diesem Punkt in der vertikalen Richtung als r₁ angenom men wird, und der Schnittwinkel, an welchem die Linie, welche diesen Punkt mit der Mitte verbindet, die horizontale Linie schneidet, als ϕ₁ angenommen wird, dann gilt r₁ = δ_a1/θ₁ und ϕ₁ = sin^-1 (r₁/r) = sin^-1 (δ_a1/r.θ₁).

Wenn der Ermittlungsabschnitt des Sensors 4 zu dem Ermitt lungsabschnitt des Kodierers 123 an demjenigen Punkt weist, wo diese Bedingungen erfüllt sind, liegt keine Größenänderung des kleinen Freiraums 127 ungeachtet dessen vor, ob eine Moment last von +1G während der Fahrt des Kraftfahrzeugs angelegt ist oder nicht.

Wenn eine Momentlast von -1G an die Nabe 2 angelegt wird, wie in Fig. 10(B) gezeigt, wird das Verschiebungsausmaß des klei nen Freiraums 127 δ_a2 - r.θ₂ an der Oberseite des kleinen Freiraums 127 und δ_a2 + r.θ₂ an der Unter- bzw. Bodenseite. An demjenigen Punkt, an welchem der Abstand in der vertikalen Richtung von der Mitte des kleinen Freiraums 127 r₂ beträgt, löschen die Verschiebung aufgrund der Verschiebung der Mitten achsen des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 relativ zueinan der und der Verschiebung δ_a1 in axialer Richtung einander aus, so daß die Verschiebung des kleinen Freiraums 127 null beträgt. Wenn der Schnittwinkel, an welchem die Linie, welche den Punkt, an welchem die Verschiebung null ist, mit der Mitte bzw. dem Zentrum verbindet, sich mit der horizontalen Linie schneidet, als ϕ₂ angenommen wird, dann gilt ϕ₂ = sin^-1(r₂/r) = sin^-1(δa₂/r.θ₂).

An demjenigen Punkt, an welchem diese Bedingung erfüllt ist, liegt dann, wenn der Ermittlungsabschnitt des Sensors 4 zum Ermittlungsabschnitt des Kodierers 123 weist, keine Änderung bezüglich der Größe des kleinen Freiraums 127 vor, und zwar ungeachtet dessen, ob eine Momentlast von -1G angelegt wird oder nicht, wenn das Kraftfahrzeug fährt.

Die Momentlast, die angelegt ist, während das Fahrzeug läuft, wird entweder positiv oder negativ entsprechend der Richtung angelegt, in welcher das Fahrzeug sich bewegt, so daß dann, wenn die Installationsposition des Sensors 4 in bezug auf die Umfangsrichtung des äußeren Laufrings 1 und der Nabe 2 zwi schen ϕ₁ und ϕ₂ angeordnet ist (bzw. bevorzugt in einer Posi tion, in welcher der Winkel (im Bogenmaß) in bezug auf die horizontale Linie (ϕ₁ + ϕ₂)/2 beträgt), ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Drehzahl des Rads, ermittelt durch den Sensor 4, zu verbessern, und zwar ungeachtet der Richtung, in welcher die Momentlast angelegt ist.

Der Grund dafür, daß eine Beschleunigung von 1G (horizontale Beschleunigung) als Bedingung zum Einschränken der Installa tionsposition des Sensors 4 verwendet wurde, bestand darin, daß sie der maximalen Beschleunigung entspricht, die bei einem normalen Kraftfahrzeug (Personenkraftfahrzeug) angelegt ist. Durch Halten der Verschiebung des kleinen Freiraums 127 auf ein Minimum unter den Bedingungen, wenn die Verschiebung des kleinen Freiraums am stärksten ist, wurde mit anderen Worten berücksichtigt.

Fig. 11 zeigt ein viertes Beispiel der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, demnach die Öffnung am axial innenlie genden Ende (rechtes Ende in Fig. 11) des stationären Elements bzw. des äußeren Laufrings 1 durch die Abdeckung 16 abgedeckt ist, die aus einem Hauptkörper 21 in einer zylindrischen Form mit Boden besteht, gebildet durch Spritzgießen von Kunstharz, und einem Paßrohr 22, das mit dem Öffnungsabschnitt des Haupt körpers 21 verbunden ist.

Das Paßrohr 22 ist hergestellt durch plastisches Verarbeiten einer korrosionsbeständigen Metallplatte, wie etwa einer Edel stahlplatte, und ausgebildet in allgemeiner Ringform mit L- förmigem Querschnitt und es besteht aus einem zylindrischen Paßabschnitt 23 und einem einwärts weisenden Randabschnitt 132, der ausgehend vom Basisendrand (rechter Endrand in Fig. 11) des zylindrischen Paßabschnitts 23 radial einwärts gebogen ist.

Das Paßrohr 22 ist mit dem Öffnungsabschnitt des Hauptkörpers 21 durch Formen des einwärts weisenden Randabschnitts 132 beim Spritzgießen des Hauptkörpers 21 verbunden. Die Abdeckung 16, die vorstehend aufgebaut ist, verschließt die Öffnung am axial innengelegenen Ende des äußeren Laufrings 1, wobei das Paßrohr 22 des zylindrischen Paßabschnitts 23 auf das axial innengele gene Ende des äußeren Laufrings 1 gepaßt und an diesem befe stigt ist.

Auf dem Abschnitt der Bodenplatte 29 des Hauptkörpers 21 der Abdeckung 16, der zu der axial innengelegenen Seitenfläche des Kodierers 123 weist, der auf dem axial innengelegenen Ende des inneren Laufrings 7 des drehbaren Elements bzw. der Nabe 2 fest angebracht ist, ist ein zylindrischer Abschnitt 30 gebil det, um in die axial innere Richtung ausgehend von dem Boden plattenabschnitt 29 vorzuspringen. Auf der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 30 in der axialen Richtung (in Fig. 11 der Richtung von links nach rechts), des äußeren Laufrings 1 ist ein Einführloch 31 gebildet, das mit der axial innenge legenen Endfläche des zylindrischen Abschnitts 30 mit der Außenfläche des Bodenplattenabschnitts 29 in Verbindung steht.

Eingesetzt bzw. eingeführt in das Einführloch 31 ist ein Vor der- bzw. Spitzenendabschnitt der Sensoreinheit 33, die einen in dem Halter 32 aus Kunstharz eingebetteten Sensor aufweist. Wenn die Sensoreinheit 33 in das Einführloch 31 eingeführt ist, weist die Vorder- bzw. Spitzenendfläche der Sensoreinheit 33 zu der axial innengelegenen Innenseitenfläche des Kodierers 123, d. h. zum Ermittlungsabschnitt, wobei axial dazwischen ein kleiner Freiraum 127 vorgesehen ist.

Um die Sensoreinheit 33 an der Abdeckung 16 problemlos und schnell anbringen und von dieser entfernen zu können, ist bei diesem Beispiel eine Verbindungsfeder 36 zwischen dem zylin drischen Abschnitt 30 und dem Verankerungsrandabschnitt 35 am Basisende (rechtes Ende in Fig. 11) des Halters 32 vorgesehen. Die Verbindungsfeder 36 besteht aus einem korrosionsbeständi gen und federnden Drahtelement, wie etwa einem derartigen Ele ment aus Edelstahl, und ist durch einen Biegevorgang ausgebil det.

Der Verankerungsrandabschnitt 35 ist an der Endfläche des Öff nungsabschnitts des zylindrischen Abschnitts 30 durch die Ver bindungsfeder 36 rückgehalten. Dieser Abschnitt ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, weshalb sich Einzel heiten erübrigen. Der Befestigungsabschnitt der Sensoreinheit 33 in bezug auf die Abdeckung 16 wird so kontrolliert bzw. gesteuert wie bei dem vorstehend erläuterten ersten Beispiel.

Fig. 12 zeigt ein fünftes Beispiel der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Beispiel ist die vor liegende Erfindung auf eine Wälzlagereinheit mit Drehzahlsen sor zum Tragen der Aufhängung des angetriebenen Rads (Vorder räder eines frontangetriebenen Fahrzeugs bzw. Hinterräder eines heckangetriebenen Fahrzeugs und sämtliche Räder eines vierradangetriebenen Fahrzeugs) des Kraftfahrzeugs angewendet, während bei den dritten und vierten Beispielen die vorliegende Erfindung auf eine Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor zum Tragen der Aufhängung des nicht angetriebenen Rads (der Hin terräder bei einem frontangetriebenen Fahrzeug, der Vorder räder bei einem heckangetriebenen Fahrzeug) des Kraftfahrzeugs angewendet ist.

In Übereinstimmung mit dem vorliegenden Beispiel ist das dreh bare Element bzw. die Nabe 2 in Zylinderform ausgebildet, und ein eindringbarer Keilabschnitt 139 ist auf der Innenumfangs fläche der Nabe 2 ausgebildet. Eine (nicht gezeigte) Antriebs welle mit eindringendem Keilabschnitt auf seiner Außenumfangs fläche kann in den eindringbaren Keilabschnitt 139 eingeführt werden.

Insofern als der Kodierer 123 an dem Kombinationsdichtring 121 angebracht ist, um den Raum zwischen der Innenumfangsfläche am innenliegenden Ende des stationären Elements bzw. des äußeren Laufrings 1 und der Außenumfangsfläche am Innenende des innen gelegenen Laufrings 7 der Nabe 2 zu verschließen, insofern als der Sensor 4 an der Gelenkverbindung 37 fest angebracht ist, um den äußeren Laufring 1 fest zu tragen, und insofern als die Befestigungsposition des Sensors 4 gesteuert wird, ist diese Ausführungsform ähnlich zu der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des kleinen Freiraums zwischen dem Ermittlungsabschnitt des Kodierers und dem Ermittlungsabschnitt des Sensors daran gehindert wird, sich zu ändern, wenn das Kraftfahrzeug eine rasche Kurvenfahrt aus führt. Die Strukturen der Wälzlagereinheit, des Kodierers und des Sensors können von herkömmlicher Art sein und sind nicht auf die dargestellten beschränkt. Beispielsweise kann die vor liegende Erfindung auf eine Wälzlagereinheit mit stationärem Innenlaufring und drehbarem Außenlaufring angewendet werden.

Die Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist so aufgebaut und arbeitet so, wie vorstehend erläutert, und ihr Zweck besteht darin, das Sensorausgangs signal zu stabilisieren und die Zuverlässigkeit bei der Dreh zahlermittlung des Rads zu verbessern.

Claims

1. Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor, aufweisend:
ein stationäres Element mit einer ersten Laufbahn,
ein drehbares Element mit einer zweiten Laufbahn,
mehrere Wälzelemente, die zwischen der ersten Laufbahn und der zweiten Laufbahn drehbar vorgesehen sind,
einen Kodierer, der an dem drehbaren Element befestigt ist und konzentrisch zu dessen Drehachse verläuft und einen Ermittlungsabschnitt für die Magneteigenschaften aufweist, die dazu ausgelegt sind, sich abwechselnd zu ändern, und
einen Sensor, der in dem stationären Element befestigt ist, um Änderungen der Magneteigenschaften des Kodierers zu ermitteln, um Signale zu erzeugen, wenn das drehbare Element sich dreht, wobei der Sensor zu dem Ermittlungs abschnitt des Kodierers gegenüberliegend mit einem Frei raum dazwischen an einer Umfangsstelle angeordnet ist, an welcher die Änderung des Freiraums minimiert ist, wenn er einer Last von außen unterworfen ist.

2. Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen Ermittlungsabschnitt aufweist, der axial gegenüberliegend zu dem Ermittlungsabschnitt des Kodierers sowie über der horizontalen Ebene angeordnet ist, welche die Drehachse des drehbaren Elements enthält.

3. Wälzlagereinheit mit Drehzahlsensor nach Anspruch 1, wobei der Sensor einen Ermittlungsabschnitt aufweist, der radial gegenüberliegend zu dem Ermittlungsabschnitt des Kodierers sowie im wesentlichen in der Horizontalebene angeordnet ist, welche die Drehachse des drehbaren Elements enthält.