DE3733495A1 - Eine winkelcodierung aufweisendes lager - Google Patents

Eine winkelcodierung aufweisendes lager

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DE3733495A1 DE19873733495 DE3733495A DE3733495A1 DE 3733495 A1 DE3733495 A1 DE 3733495A1 DE 19873733495 DE19873733495 DE 19873733495 DE 3733495 A DE3733495 A DE 3733495A DE 3733495 A1 DE3733495 A1 DE 3733495A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein mit einer Dichtungsanordnung versehenes Lager, das eine von einem Sensor abtastbare Winkelcodierung aufweist.
Für bestimmte Anwendungsfälle besteht die Notwendigkeit, die Drehbewegung rotierender Teile zu erfassen, um z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Verzögerung oder Drehrichtung zu ermitteln und daraus Steuer- oder Regelfunktionen abzuleiten. Einrichtungen dieser Art werden insbesondere auch bei sogenannten Anti-Blockier-Systemen in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um die Bremskraft in optimaler Weise zu regeln. Sie finden aber auch in Positioniereinrichtungen Verwendung, in denen ein angetriebenes Teil lagegenau in Sollpositionen eingestellt werden soll. Allgemein ist hierzu ein mit dem rotierenden Teil umlaufender, eine Winkelcodierung aufweisender Schrittgeber vorgesehen, der von einem Sensor abgetastet wird und pro Winkelteilung ein Signal für eine dem Sensor nachgeschaltete Auswerteschaltung auslöst.
Eine solche, der Erfassung von Drehbewegungen dienende Anordnung ist z. B. aus der GB-PS 16 04 862 bekannt. Auf dem Innenring eines Kugellagers ist hier ein Blechring angeordnet, der an seinem Umfang mit Zähnen versehen ist. Ein Sensor ist an einem am Außenring des Lagers befestigten Ringelement derart gehaltert, daß sein Abtastkopf den Zähnen unmittelbar benachbart ist. Das Ringelement ist dabei starr ausgeführt und bildet gemeinsam mit dem gezahnten Blechring eine Labyrinthdichtung oder wird von einem flexiblen Dichtring gebildet, der eine an einer glatten Fläche des gezahnten Blechringes schleifende Dichtlippe aufweist. An dem Abtastkopf des Sensors vorbeilaufende Zähne lösen eine Impulsfolge aus, deren Frequenz ein Maß für die augenblickliche Winkelgeschwindigkeit darstellt.
Diese bekannte Anordnung vereinigt zwar die zur Drehbewegungserfassung notwendigen Maßnahmen mit einem abgedichteten Lager zu einer Baueinheit, jedoch ist hierzu ein zusätzliches Element in Form des gezahnten Ringes erforderlich, und das die Dichtungsfunktion übernehmende Ringelement stellt ein kompliziertes und damit teures Bauteil dar. Die durch den besonderen Aufbau vorgegebenen Bedingungen machen es darüberhinaus unmöglich, marktgängige und erprobte Standard-Dichtungsringe im Lager zu verwenden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lager eingangs genannter Art zu schaffen, das eine kompakte Einheit bildet, auch anspruchsvolle Dichtheitsanforderungen erfüllt und ohne zusätzlichen Aufwand einen universellen Einsatz in verschiedenartigen Anwendungsfällen, bei denen eine sensorische Erfassung der Drehbewegung gefordert wird, erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß das zur Erfassung der Drehbewegung mit einer Winkelcodierung versehene Teil nicht zusätzlich und ausschließlich für diesen Zweck vorgesehen werden muß, sondern außerdem als Aufnahme für einen Dichtungsring dient. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, handelsübliche Dichtungsringe weitgehend unabhängig von der Lagerbauform und den räumlichen Erfordernissen der Drehbewegungsabtastung einzusetzen.
Bedarfsweise können auch Dichtungsaufnahmeringe größerer Länge verwendet werden, um für anspruchsvolle Dichtungsanforderungen, wie sie beispielsweise bei Radlagerungen auftreten können, mehr als nur einen Dichtungsring vorzusehen; hierzu ist es weder erforderlich, das Lager baulich zu verändern, noch besondere Maßnahmen für die Drehbewegungsabtastung zu ergreifen.
Gleichartige Dichtungsaufnahmeringe können weiterhin für verschiedenartige Lager verwendet werden, sofern nur die Durchmesser der Sitzflächen auf dem Lager gleich sind, wodurch die Variantenvielfalt beim Hersteller gering gehalten werden kann.
Die beispielsweise als Verzahnung ausgeführte Winkelcodierung kann darüberhinaus an unterschiedlichen Flächen des Dichtungsaufnahmeringes angeordnet werden, um - in Anpassung an individuelle Einbaubedingungen - eine für den Sensor günstige Lage einzunehmen. Anstelle von Verzahnungen können selbstverständlich auch andere induktiv, kapazitiv, optisch oder auf andere Weise abtastbare Codierungen vorgesehen sein, die auch in an sich bekannter Weise einen eine winkelstellungsabhängige Informationen beinhaltenden Aufbau haben können.
Ein weiterer Vorteil ist auch darin zu sehen, daß bei einer kraftschlüssigen Verbindung des Dichtungsaufnahmeringes mit dem Lagerring eine Preßsitzfläche optimaler Länge vorgesehen werden kann, so daß trotz kostengünstiger Herstellung auch bei erschwerten Einsatzbedingungen ein Rutschen des Dichtungsaufnahmeringes - und damit eine Fehlabtastung der Winkelcodierung - ausgeschlossen ist.
Bei noch höheren Dichtheitsanforderungen läßt sich schließlich der Dichtungsaufnahmering auch noch in einfacher Weise mit Dichtungsstegen versehen, denen sich ein passend gestaltetes einbauseitiges Gegenstück so zuordnen läßt, daß eine zusätzliche Labyrinthdichtung entsteht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem auf einem Lageraußenring aufgepreßten Dichtungsaufnahmering,
Fig. 2 eine Einzelheit des Dichtungsaufnahmeringes der Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit in einem Lageraußenring eingepreßtem Dichtungsaufnahmering,
Fig. 4 eine Variante der Fig. 3 und
Fig. 5 eine weitere Variante der Fig. 3.
In Fig. 1 ist ein zweireihiges Kegelrollenlager dargestellt, das einen Lageraußenring 1, einen zweiteiligen, durch eine ringförmige Klammer 2 zu einem Ganzen verbundenen Lagerinnenring 3 sowie zwei Kegelrollenkränze 4, 5 aufweist. Auf der in der Figur linken Seite ist ein Dichtungsaufnahmering 6 mit einem Ringabschnitt 7 auf die Mantelfläche des Lageraußenringes 1 aufgepreßt, wobei eine die Länge des Ringabschnittes 7 begrenzende Schulter 8 des Dichtungsaufnahmeringes 6 stirnseitig am Lageraußenring 1 anliegt. Der Dichtungsaufnahmering 6 weist eine Aufnahmebohrung 9 auf, die mit einem Paßsitz für einen darin angeordneten Dichtungsring 10 versehen ist. Hierbei handelt es sich um einen Dichtungsring handelsüblicher Bauform, der aus einem starren Winkelring 11, einem mit diesem verbundenen elastischen Teil 12 mit einer Dichtkante 13 und einer die Dichtkante 13 an einen Gleitring 14 andrückenden Feder 15 besteht. Im eingebauten Zustand ist der Gleitring 14 wie auch der Lagerinnenring 3 auf einer Achse oder Welle befestigt.
Der Dichtungsaufnahmering 6 ist weiterhin an seiner Stirnseite mit einer Nut 16 versehen, wodurch Dichtstege 17, 18 gebildet werden, die - zusammen mit einem strichpunktiert angedeuteten, lagereinbauseitigen Gegenstück 19 - eine Labyrinthdichtung zu bilden vermögen.
Auf der Mantelfläche des Dichtungsaufnahmeringes 6 ist eine Winkelcodierung in Form einer Verzahnung 20 eingearbeitet. Fig. 2 zeigt ausschnittsweise die Anordnung der Zähne 21, wie sie sich in Blickrichtung des Pfeiles A darstellt. Den Zähnen 21 mit geringem Luftspalt radial gegenüberliegend ist ein Sensor 22 angeordnet, der beispielsweise auf induktivem Wege arbeitet und bei jedem vorbeibewegten Zahn 21 ein Signal erzeugt. Anhand der pro Zeiteinheit vorbeilaufenden Zähne 21 bzw. vom Sensor 22 erzeugten Signale können in an sich bekannter Weise in einer nachfolgenden Auswerteschaltung Beschleunigungen, Verzögerungen o.ä. ermittelt und z. B. in Steuer- oder Regelsignale für Antriebe oder Bremsen umgesetzt werden.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Dichtungsaufnahmering 23 mit einem Ringabschnitt 41 in einen in die Bohrung des Lageraußenrings 24 eingearbeiteten Paßsitz eingepreßt ist. Der Dichtungsaufnahmering 23 überragt das Lager axial um eine solche Länge, daß zwei Dichtungsringe 25, 26 in entgegengesetzter Wirkungsrichtung in dessen Aufnahmebohrung 27 untergebracht werden konnten. Auch hier ist - obwohl nicht notwendigerweise - ein Gleitring 28 vorgesehen, auf dem die Dichtungsringe 25, 26 dichtend aufliegen. Der Dichtungsaufnahmering 23 ist wiederum bis zur Anlage an seiner Schulter 29 in den Lageraußenring 24 eingepreßt und weist in seiner Aufnahmebohrung 27 einen Bund 30 auf, der dem inneren Dichtungsring 26 als Axialanschlag dient. Die die Winkelcodierung bildende Verzahnung 31 erstreckt sich über die äußere Mantelfläche des Dichtungsaufnahmeringes 23, steht hier jedoch nicht über den Lageraußenring 24 des Lagers über, so daß mit einem Lagergehäuse keine Rücksicht auf deren Durchmesser genommen zu werden braucht. Sensor 22 sowie Nut 16 bzw. Dichtstege 17, 18 sind in einer der Ausführung gemäß Fig. 1 vergleichbaren Weise angeordnet.
Der Dichtungsaufnahmering 32 im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist zwar wiederum in den Lageraußenring 33 eingepreßt, jedoch weist er eine nur für einen Dichtungsring 34 vorgesehene Länge auf, und die die Winkelcodierung bildende Verzahnung 35 ist stirnseitig angeordnet. Der Sensor 22 kann deshalb hier axial vor dem Lager angeordnet werden.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante ist ein Dichtungsaufnahmering 36 für nur einen Dichtungsring 37 vorgesehen, der mit einem Ringabschnitt 42 in den Lageraußenring 38 eingepreßt ist und eine Nut 16 bzw. Dichtstege 17, 18 zur Bildung einer Labyrinthdichtung aufweist, aber nunmehr in seiner Bohrung außerhalb des Dichtungsringes 37 mit der die Winkelcodierung bildenden Verzahnung 39 versehen ist. Der Sensor 22 reicht hier in die Bohrung des Dichtungsaufnahmeringes 36 hinein und tastet Drehbewegungen auf der Innenseite ab. Eine solche Anordnung kann z. B. dort sinnvoll sein, wo die Verzahnung 39 besonders gegen Verschmutzung geschützt werden soll, etwa durch ein - strichpunktiert angedeutetes - Maschinenteil, das als Gegenstück 40 zu den Dichtstegen 17, 18 und der Nut 16 ausgebildet ist und mit diesen eine Labyrinthdichtung bildet.

Claims (8)

1. Mit einer Dichtungsanordnung versehenes Lager, das eine von einem Sensor abtastbare Winkelcodierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an einem Lagerring (1; 24; 33; 38) befestigter, mindestens einen Dichtungsring (10; 25, 26; 34; 37) aufweisender Dichtungsaufnahmering (6; 23; 32; 36) mit der Winkelcodierung versehen ist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelcodierung von einer Verzahnung (20; 31; 35; 39) gebildet ist.
3. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (20; 31; 39) an einer Mantel- oder Bohrungsfläche des Dichtungsaufnahmeringes (6; 23; 36) angeordnet ist.
4. Lager nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (35) an einer Stirnfläche des Dichtungsaufnahmeringes (32) angeordnet ist.
5. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsaufnahmering (6; 23; 36) den Lagerring (1; 24; 38) axial überragend angeordnet ist.
6. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsaufnahmering (6; 23; 32; 36) und der Lagerring (1; 24; 33; 38) mittels einander muffenartig übergreifender Ringabschnitte (7; 41; 42; 43) kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
7. Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsaufnahmering (6; 23) und/oder der Lagerring eine die Länge der kraftschlüssigen Verbindung begrenzende Schulter (8; 29) aufweist.
8. Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsaufnahmering (6; 23; 36) an seiner dem Lagerring (1; 24; 38) abgewandten Stirnfläche mit einem oder mehreren Dichtstegen (17, 18) zur Bildung einer Labyrinthdichtung mit einem entsprechend gestalteten Gegenstück (19; 40) versehen ist.
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