DE2549212A1 - Fuehleinrichtung fuer die drehgeschwindigkeit eines rades - Google Patents

Fuehleinrichtung fuer die drehgeschwindigkeit eines rades

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Description

Rockwell International Corporation
600 Grant Street
Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.
Unser Zeichen: R 871
Fühleinrichtung für die Drehgeschwindigkeit eines Rades
Die Erfindung betrifft eine Fühleinrichtung für die Drehgeschwindigkeit eines Rades, insbesondere eines Rades eines gezogenen Anhängewagens im Rahmen einer Bremsanlage mit Gleitschutz.
Bei Bremsanlagen mit Gleitschutzeinrichtungen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, einen der Drehgeschwindigkeit des Rades analogen Eingangswert für die Gleitschutzeinrichtung zu schaffen. Dieser Eingangswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades wird in der Regel in Form elektrischer Signale angegeben, welche der Winkelgeschwindigkeit des Rades analog sind. Diese Signale werden in der Regel von einem elektromagnetischen Fühler erzeugt, der einen stationären, beispielsweise am Achszapfen des Anhängewagens gelagerten Magneten und einen gezahnten oder gekerbten Metallring auf-
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weist, der gegenüber dem Magneten zusammen mit dem Rad umläuft. Wenn die Zähne des Metallringes am magnetischen Sensor vorbeilaufen, erzeugen die dadurch herbeigeführten Änderungen im Magnetfluß ein Signal, dessen Frequenz eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des Rades ist.
Da die Räder des Anhängewagens ohne eigenen Antrieb frei laufen und die Achsen, auf denen die Räder umlaufen, fest gelagert sind, sind die meisten Fühleinrichtungen für die Drehgeschwindigkeit eines Rades bislang fest am offenen Ende des Achszapfens vorgesehen worden, so daß die Anschlußleitung für den Fühler sich axial im hohlen Innenraum des Achszapfens und des Achskörpers erstrecken kann. Dabei tritt die Anschlußleitung aus dem Inneren des Achskörpers in irgendeinem mittleren Bereich des Achskörpers im Abstand von dem an die Gleit schutz einrichtung anzuschließenden Rad aus. Da der Fühler sich vom Ende des Achszapfens aus erstreckt, ist der gekerbte Ring entsprechend im Inneren der Radkappe und nicht im Inneren des Radgehäuses angeordnet, so daß lediglich die Radkappe entfernt werden muß, um Zugang zur Fühleinrichtung zu erhalten.
Diese leichte Zugänglichkeit bekannter Fühleinrichtungen erhöht jedoch die Gefahr versehentlicher Beschädigungen des Fühlers, wenn die Radkappe abgenommen ist. Der dann freiliegende, ungeschützte Fühler kann abgebrochen oder durch unbeabsichtigte Berührungen auf andere Weise außer Betrieb gesetzt werden, wenn die üblichen Wartungsarbeiten an der Achse durchzuführen sind, beispielsweise bei einer Abnahme des Radgehäuses.
Da darüberhinaus der Spalt zwischen dem Magnetfühler und dem Ring eine vorbestimmte Größe aufweisen und während der Drehung des Rades konstant gehalten werden muß, erfordert
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eine solche Anordnung der Fühleinrichtung genaue Toleranzen des Achszapfens und der Radkappe, die bei der Herstellung und der Montage jeweils zu beachten sind. Diese engen Toleranzen erfordern erhöhte Herst el lungslcos ten.
Die bekannten Fühleinrichtungen für die Drehgeschwindigkeit eines Rades eines Anhängewagens erfordern somit erhöhten Herstellungs- und Montageaufwand für die Achse und unterliegen darüberhinaus der Gefahr von Beschädigungen während üblicher Wartungsarbeiten an der Achse.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine deratige Fühleinrichtung zu schaffen, deren Bauteile bei Wartungsarbeiten vor versehentlichen Beschädigungen geschützt sind; darüberhinaus soll die Fühleinrichtung auf einfache Weise im End— bereich des Achszapfens eines Anhängers montierbar sein, ohne daß für eine einwandfreie Arbeit der Fühleinrichtung hohe ToIeranzanforderungen an die Fertigung der Achse zu stellen sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe betrifft die Erfindung insbesondere eine Fühleinrichtung für die Drehgeschwindigkeit eines Rades, die im Bereich des drehbar an einem mit einem offenendigen Achszapfen versehenen hohlen Achskörper gelagerten Rades vorgesehen ist. Die Fühleinrichtung weist einen im Inneren einer Radkappe des Rades gelagerten Erregerring und einen magnetischen Fühler zur Übertragung eines Geschwindigkeitssignales durch eine elektrische Leitung auf, welche sich durch das Innere des Achskörpers hindurch erstreckt .
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dabei die Fühleinrichtung im Inneren eines Fühlergehäuses angeordnet, welches wiederum im Inneren der Radkappe angeordnet ist und
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in Ausrichtung gegenüber dem Erregerring um eine Mittelachse der Radkappe gegenüber dem Erregerring drehbar gelagert ist. Das Fühlergehäuse weist einen Anschlußabschnitt auf, der mit dem offenendigen Achszapfen fluchtet und sich in Richtung auf diesen erstreckt und der bei auf dem Rad befestigter Radkappe elektrisch an die Anschlußleitung angeschlossen ist. Weiterhin ist eine zwischen dem Achszapfen und dem Fühlergehäuse angeordnete Einrichtung zur Erzeugung einer Reibungsberührung zwischen diesen Teilen vorgesehen, die Relativdrehungen des Achszapfens gegenüber dem Fühlergehäuse während des Betriebs der Fühleinrichtung und ein Eindringen von Schmierflüssigkeit aus dem Inneren der Radkappe in den hohlen Achskörper durch den hohlen Achszapfen hindurch verhindert.
WeitereEinzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise im Axialschnitt gehaltene, teilweise mit weggebrochenen Teilen dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fühleinrichtung in Einbaulage an einem Achszapfen,
Fig. 2 eine Teildarstellung des Achszapfens gemäß Fig. 1 mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung und
Fig.3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise ist eine erfindungsgemäße Fühleinrichtung 10 im Inneren der Radkappe 12 einer Achse 14 eines Anhängewagens angeordnet. Die Achse 14 weist einen hohlen Innenraum 16 und einen offenendigen Achszapfen
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auf. Der Achszapfen 18 dient zur Aufnahme der Radnabe 20 und eines zugehörigen Schrägschulterlagers 22. Die Nabe und das Lager 22 sind auf dem Achszapfen 18 mittels einer Lagereinstellmutter 24, eines Sicherungsringes 26 und einer Kontermutter 28 auf einem Gewindeabschnitt 30 am Ende des Achszapfens 18 gehalten.
In der an sich bekannten Weise ist die Radnabe 20 vor einer unbeabsichtigten Entfernung von der Achse 14 durch die Radkappe 12 geschützt, die mit Schrauben 32 gegen die Nabe festgelegt ist, um deren Halteglieder 24, 26 und 28 abzudecken. Erfindungsgemäß weist jedoch die Radkappe 12 sowohl einen Erregerring 34 als auch einen Magnetfühler 36 auf, die somit im Unterschied zu bekannten Fühleinrichtungen nicht eines Teils an der Radkappe und andernteils am Achszapfen angeordnet sind. Der Erregerring 34 ist im Inneren der Radkappe 12 befestigt, aus Stahlblech gefertigt und weist eine Mehrzahl von gestanzten Schlitzen 38 auf, die regelmäßig in gleichen Abständen angeordnet am Umfang des Erregerringes 34 vorgesehen sind. Da die Radkappe 12 aus Aluminium gefertigt ist, ändert der geschlitzte Erregerring 34 das Magnetfeld im Bereich des Magnetfühlers 36 zur Anzeige der Radgeschwindigkeit, wenn eine Relativbewegung zwischen dem Erregerring 34 und dem Fühler 36 vorliegt. Der Spalt 40 zwischen dem Fühler 36 und dem Erregerring beträgt üblicherweise etwa 0,75 mm (0,03 inches) und muß auch im Betrieb des Anhängewagens sicher und gleichmäßig auf diesem Wert gehalten werden, um eine genaue Steuerung der Bremsanlage zu ermöglichen.
Um den Spalt 40 genau einstellen und aufrechterhalten zu können, ist der Fühler 36 in einem ringförmigen Gehäuse gelagert. Das Gehäuse 42 weist eine mittlere Ausnehmung
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auf, welche einen sich nach innen erstreckenden Achsabschnitt 46 der Radkappe 12 aufnimmt und umgibt. Ein Axial-Radiallager 48 mit niedriger Reibung ist an dem Achsabschnitt 46 befestigt, um die radiale Lage des Gehäuses 42 gegenüber dem Erregerring 34 zu sichern und in der weiter unten noch näher erläuterten Weise eine axiale Ausrichtung des Gehäuses 42 an der Radkappe 12 gegenüber der Achse 14 zu gewährleisten. Selbstverständlich kann zusätzlich oder alternativ die Oberfläche des Gehäuses 42 und der Ausnehmung 44 aus einem Werkstoff mit niedrigem Reibwert bestehen, um vor allem das Gehäuse 42 gegenüber der Radkappe 12 zu positionieren und eine Berührung mit geringer Reibung zwischen dem Gehäuse 42 und der Radkappe 1 2 während ihrer Relativdrehung herbeizuführen. Dieselbe Relativbewegung könnte ersichtlich auch dann erzeugt werden, wenn das Gehäuse einen Achsabschnitt und die Radkappe 12 eine Ausnehmung zur Aufnahme dieses Achsabschnittes aufweisen würde.
Das Gehäuse 42 weist weiterhin einen mittleren Anschlußabschnitt 50 auf, der sich in das offene Ende des Achszapfens 18 hinein erstreckt, wenn die Radkappe 12 auf der Radnabe 20 befestigt ist. Der Anschlußabschnitt 50 weist elektrische Anschlußeinrichtungen 52 auf, mit denen ein Leitungsdraht 52 über eine Leitungsführung im Gehäuse 42 elektrisch mit dem Fühler 36 verbunden ist, um diesen mit Energie zu versorgen und um das geschwindigkeitsanaloge Signal des Fühlers weiterzuleiten. Der Leitungsdraht 54 erstreckt sich im Innenraum 16 der Achse 14 und gegebenenfalls zu einer nicht näher dargestellten Gleitschutzeinrichtung der Bremsanlage.
Zur Erzeugung der gewünschten Relativbewegung zwischen dem Erregerring 34 und dem Fühler 36 muß eine Einrichtung zur Vermeidung relativer Drehbewegungen zwischen dem Fühler 36
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und der Achse 14 vorgesehen sein, da der Erregerring 34 mit der Radkappe 12 und der Radnabe 20 mit umläuft. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fühleinrichtung ist um den Anschlußabschnitt 50 ein konischer Ring 56 gelegt und am Anschlußabschnitt befestigt. Der konische Ring 56 besteht aus Gummi mit geringem Härtegrad und weist somit eine Oberfläche mit hohem Reibwert auf, die elastisch verformbar ist. In der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise, auf die insoweit ausdrücklich verwiesen wird, sind die Abmessungen des konischen Ringes 56 so gewählt, daß bei der Montage der Radkappe 12 auf die Radnabe 20 der konische Ring 56 in Richtung auf die Öffnung im Ende des Achs zapf ens 18 gedruckt wird. In der Einbaulage drückt der Innenrand 58 •des Achszapfens 18 auf den konischen Ring 58 und erzeugt dabei so große Reibkräfte im Andruckbereich, daß das Gehäuse 42 mit dem Fühler 36 sicher gegen die Achse 14 festgelegt wird, so daß die gewünschte Relativdrehung zwischen dem Erregerring 34 und dem Fühler 36 beim Betrieb gewährleistet ist.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind die wesentlichen einzuhaltenden Toleranzen nunmehr auf den Bereich der Radkappe 12 und des Gehäuses 42 begrenzt. Die Abmessungen des konischen Ringes 56 sind so vorgewählt, daß ein Eindrücken der gesamten Innenkante 58 des Achszapfens 18 in den konischen Ring 56 gewährleistet ist, ohne daß hier enge Tolerenzen eingehalten werden müßten. Darüberhinaus wurden diese Abmessungen auch ausreichen, um auch noch erhebliche Fluchtungsfehler zwischen der Mittelachse der Radkappe 12 und der .Mittelachse der Achse 14 auszugleichen. Auch also dann, wenn das Gehäuse 42 zur Aufrechterhaltung seiner fluchtenden Ausrichtung gegenüber der Radkappe 12 im offenen Ende des Achszapfens 18 beim Umlauf taumeln oder
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flattern müßte, ist mittels des konischen Ringes 56 dennoch sichergestellt, daß keine drehende Mitnahme des Gehäuses erfolgt. -
Wie weiter oben ausgeführt ist, muß eine Anlage des konischen Ringes 56 im Betrieb über die gesamte Innenkante 58 sichergestellt sein. Dies ist zwar zur Erzeugung einer zum Festhalten des Gehäuses bei weitem ausreichenden Reibung nicht zwingend erforderlich, jedoch dient der konische Ring 56 auch einem anderen Zweck. Um eine in jedem Falle ausreichende Schmierung des Radlagers 22 zu gewährleisten, ist die Radkappe 12 der Anhängerachse mit Öl gefüllt. Der konische Ring 56 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dient somit zusätzliche zur Erzeugung einer Dichtung, welche ein Eindringen von Öl aus dem Bereich des Radlagers 22 in den Innenraum 16 der Achse 14 verhindert.
Somit weist die erfindungsgemäße Fühleinrichtung 10 die einleitend geschilderten Vorteile hinsichtlich Betriebsverhalten und Herstellung auf. Darüberhinaus aber soll die Fühl einrichtung 10 in der Praxis keiner Gefahr von Beschädigungen bei der Wartung des Rades und der Achse ausgesetzt sein. Um in diesem Zusammenhang sicherzustellen, daß das Gehäuse 42 und der Fühler 36 im Inneren der schützenden Abdeckung durch die Radkappe 12 bleiben, wenn diese für Wartungszwecke abgenommen wird, ist eine Halteeinrichtung 60 vorgesehen. Die Halteeinrichtung 60 wird mit Preßsitz im Inneren der Radkappe 12 gelagert oder auf sonstige Weise befestigt, nach-dem das Gehäuse 42 auf das Lager 48 aufgesetzt ist. Die Halte- und Sicherungsfunktion der Halteeinrichtung 60 wird zwar auch ohne vollständige ringförmige Ausbildung der die Halteeinrichtung bildenden Platte od. dgl. gewährleistet, in bevorzugter Ausführungsform jedoch wird über eine Ringplatte der Halteeinrichtung 60 überdies
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ein Schutz gegen ein Eindringen irgendwelcher Fremdkörper zwischen dem Erregerring 34 und das Gehäuse 42 erreicht, so daß eine Beschädigung des Fühlers 36 bei der Wiederaufnahme des Betriebs durch derartige Fremdkörper vermieden ist.
Zur Abnahme der Radkappe 12 werden die Befestigungsschrauben 32 von der Nabe 20 entfernt und wird die Radkappe 12 in axialer Richtung abgezogen. Die Halteeinrichtung 60 gewährleistet, daß auch das Gehäuse 42 mit axial abgezogen wird, so daß der Anschlußabschnitt 50 und der Leitungsdraht 54 aus dem Innenraum 16 der Achse 14 herausgezogen werden. Sodann kann der Anschlußdraht 54 vom Anschlußteil abgezogen werden, so daß die Radkappe 12 völlig frei ist. Beim nachfolgenden Zusammenbau wird zunächst der Leitungsdraht 54 an den Anschlußabschnitt 50 angeschlossen, bevor die Radkappe 12 wieder aufgesetzt und mit der Nabe 20 verschraubt wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist zur Festlegung des Fühlergehäuses 42 gegen den Achszapfen 18 ein mit mehreren Lippen versehener Dichtring 62 vorgesehen. Im Betrieb verhält sich der Dichtring 62 ebenso wie der konische Ring gemäß Fig. 1; eine solche Ausbildung des Anschlußringes mit einer Mehrzahl von Dichtlippen, die axial hintereinander liegen, empfiehlt sich jedoch insbesondere dann, wenn im Einzelfall eine im wesentlichen vollkommene Fluchtung zwischen der Radkappe und der Achse vorliegt, jedoch in Achsrichtung erheblich schwankende Toleranzen auftreten, die im Falle eines konischen Ringes 56 zu stark wechselnden Druckbeaufschlagungen des konischen Ringes 56 an der Innenkante 58 führen könnten. Der Dichtring 52 ist dabei aus Gummi mit höherem Härtegrad gefertigt, so daß seine Verformung geringer ist, jedoch immer noch ausreichender Reib-
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kontakt sichergestellt ist.
In Einbaufällen mit erheblichen axialen Fluchtungsfehlern kann statt dessen in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise zur Bremsung und Abdichtung eine Membran 64 eingesetzt werden. Die Membran 64 besteht vorzugsweise ebenfalls aus Gummi und ist am Anschlußteil 50 befestigt. Vor dem Einsetzen in den Innenraum des Achszapfens 18 erstreckt sich die unverformte Membran 64 weiter nach rechts gemäß der gewählten Darstellung. Beim Einsetzen jedoch wird die Membran 64 derart verformt, daß sie mit ihrem radial äußeren Teil auf ihren radial inneren Teil zurückgerollt wird und so einen guten Oberflächenkontakt mit dem Achszapfen 18 erzeugt, selbst wenn eine erhebliche Taumelbewegung des Gehäuses 42 im Inneren des Achszapfens 18 vorliegt. Darüberhinaus erhöht der Öldruck in der Radkappe den Anlagedruck der Membran 64 und damit die Reibung und die Dichtwirkung.
Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt; vielmehr sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen hiervon möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte beispielsweise das Gehäuse im Inneren der Radkappe durch eine Feder oder einen Bügel, einen Halter, eine Klemme oder dgl. auf dem Achsabschnitt 46 als Ersatz für die Halteeinrichtung 60 gehalten sein. Weiterhin könnte das abdichtende Reibglied 56, 62 oder 64 statt am Gehäuse 42 am Achszapfen 18 gelagert sein oder könnte abnehmbar zwischen dem Gehäuse und dem Achszapfen eingesetzt sein und lediglich Reibkontakt mit beiden Bauteilen aufweisen.
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Claims (10)

Ansprüche
1.) Fühl einrichtung für die Drehgeschwindigkeit eines auf einer ~^ hohlen Achse mit einem offenendigen Achszapfen drehbar gelagerten Rades, mit einem in einer Radkappe des Rades gelagerten Erregerring und einem magnetischen Fühler zur elektrischen Übertragung eines geschwindigkeitsanalogen Signales durch eine sich im Inneren der Achse erstreckenden elektrischen Leitungsverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (36) im Inneren eines Fühlergehäuses (42) angeordnet ist, daß das Fühlergehäuse (42) im Inneren der Radkappe (12) angeordnet und zur Erzeugung einer relativen ■Drehbewegung um eine Mittelachse der Radkappe gelagert ist, wobei der Fühler gegenüber dem Erregerring (34) ausgerichtet ist, daß das Fühlergehäuse (42) einen sich im wesentlichen in Richtung auf das offene Ende des Achszapfens (18) erstreckenden und mit diesem fluchtenden Anschlußabschnitt (50) aufweist, der bei an das Rad angesetzter Radkappe an die Leitungsverbindung (54) angeschlossen ist, und daß zwischen dem Achszapfen und dem Fühlergehäuse eine Einrichtung (56; 62; 64) zur Erzeugung eines Reibkontaktes zwischen diesen Teilen zur Vermeidung einer Relativdrehung der Spindel gegenüber dem Fühlergehäuse im Betrieb vorgesehen ist.
2. Fühleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (56; 62; 64) zur Vermeidung eines Übertritts von Schmierflüssigkeit aus dem Inneren der Radkappe (12) in den Innenraum (16) der hohlen Achse (14) durch den offenendigen Achszapfen (18) hindurch.
3. Fühl einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
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daß die Einrichtung zur Erzeugung des Reibkontaktes zugleich als Einrichtung zur Abdichtung gegen einen Schmierflüssigkeitsübertritt dient.
4. Fühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Reibkontaktes bzw. die Einrichtung zur Abdichtung gegen einen Schmxerflüssigkeitsübertritt in die Achse ein den Anschlußabschnitt (50) umgebendes und vorzugsweise am Anschlußabschnitt befestigtes, elastisch verformbares Ringglied (56; 62; 64) aufweist.
5. Fühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringglied (56) eine Außenoberfläche aufweist, die in einer geraden konischen Fläche liegt.
6. Fühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringglied (62) eine im wesentlichen zylindrische Außenfläche mit einer Mehrzahl oder Vielzahl einander abwechselnder Umfangsrippen und Umfangsnuten aufweist.
7. Fühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringglied (64) als Membran ausgebildet ist.
8. Fühleinrichtung für die Drehgeschwindigkeit eines an einer hohlen Achse mit einem offenendigen Achszapfen drehbar gelagerten Rades, mit einem im Inneren einer Radkappe des Rades gelagerten Erregerring und einem magnetischen Fühler zur elektrischen Übertragung eines geschwindigkeitsanalogen Signales durch eine sich durch das Innere der Achse erstreckende elektrische Leitung hindurch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fühlergehäuse (42) im Inneren der Radkappe (12) gegenüber der Radkappe um eine Mittelachse der Radkappe drehbeweglich angeordnet ist, wobei der Fühler (36) gegenüber dem
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Erregerring (34) ausgerichtet ist, daß das Fühlergehäuse (42) einen sich in Richtung auf den offenendigen Achs— zapfen (18) in Fluchtrichtung mit diesem erstreckenden Anschlußteil (50) aufweist, der elektrisch mit der Anschlußleitung (54) bei auf das Rad aufgesetzter Radkappe verbindbar ist, und daß zwischen dem Achszapfen (18) und dem Fühlergehäuse (42) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Reibkontaktes zwischen diesen Teilen vorgesehen ist, welche eine Relativdrehung des Achszapfens gegenüber dem Fühlergehäuse während des Betriebs unterbindet.
9· Fühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet; daß die Einrichtung (56; 62; 64) zur Erzeugung des Reibkontaktes als Abdichtung gegen einen übertritt von Schmierflüssigkeit aus der Radkappe (12) in die hohle Achse (14) durch den offenendigen Achszapfen (18) hindurch dient.
10. Fühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Achszapfen und dem Fühlergehäuse eine Einrichtung zur Vermeidung eines Übertritts von Schmierflüssigkeit aus der Radkappe in die hohle Achse durch den offenendigen Achszapfen hindurch vorgesehen ist.
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