DE3925347A1 - Vorrichtung zum messen der winkelgeschwindigkeit eines rades - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit des Rades eines Fahrzeu­ ges und insbesondere eine Vorrichtung zur Verwen­ dung in einem Antiblockier-Bremssystem.

Antiblockier-Bremssysteme von Fahrzeugen sprechen auf Signale an, welche die Winkelgeschwindigkeit von einem oder mehr der Räder des Fahrzeuges dar­ stellen. Ein Raddrehzahlsensor umfaßt typischer­ weise wenigstens einen Magnet, der an einem statio­ nären Teil des Fahrzeuges montiert ist sowie einen gezahnten oder geschlitzten Metallrotor, der ent­ sprechend der Radbewegung rotiert und benachbart zu dem Sensor angeordnet ist. Wenn die Zähne oder Schlitze des Rotors an dem Sensor vorbeilaufen, erzeugen die Veränderungen im magnetischen Fluß eine Spannung, deren Frequenz eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des Rades und der Anzahl der Zähne oder Schlitze am Rotor ist.

Um einen Spannungspegel zu erzeugen, der eine genaue Anzeige der Drehzahl ergibt, müssen der Sensor und der Rotor genau bezüglich einander positioniert werden während des Einbaus, und sie müssen in dieser Anordnung bleiben auch bei langem Betrieb, in welchem die Komponen­ ten Schwingungen und Stößen von der Straße her ausgesetzt sind. Deshalb sind die meisten Sensoren im Bereich des Rades montiert. Eine solche Lage bedingt jedoch, daß zu­ sätzliche Sorgfalt beachtet werden muß, um nicht den Sensor während der Radwartung zu beschädigen.

Alternativ kann der Rotor direkt an der Achswelle und der Sensor am Differentialgehäuse einer Antriebs­ achse montiert werden. Eine solche Lage bedingt je­ doch andere Probleme. Während des anfänglichen Ein­ baus der Achse muß die Achse in das Differential durch das Innere des Antriebsachsengehäuses einge­ setzt werden. Es besteht daher die Gefahr, daß der Sensor während des Einbaus oder des Ausbaus zu War­ tungszwecken beschädigt wird. Da ferner das Ende des Achsengehäuses benachbart zum Rad einen Innendurch­ messer hat,der nur etwas größer ist als der Außen­ durchmesser der Achswelle, ist die Größe des Rotors begrenzt, wenn er an der Antriebsachse vor dem Zu­ sammenbau des Differentiales angebracht wird. Andere probleme entstehen, wenn eine bessere Brems­ steuerung und eine kürzere Bremsstrecke erwünscht sind. Dies erfordert eine höhere Anzahl von Zähnen am Rotor, um eine bessere Auflösung zu erreichen. Damit muß der Abstand zwischen dem Sensor und dem Rotor sehr klein gehalten und innerhalb vorgegebener Grenzen während der Rotordrehung aufrechterhalten werden. Die normalen Herstellungstoleranzen für eine Achswelle und die Tel­ lerräder des Differentiales stehen einer solchen Auf­ rechterhaltung des richtigen Abstandes oder Luftspaltes entgegen.

Im Hinblick auf die obengenannten Probleme ist das eine Aufgabe der Erfindung, einen Raddrehzahlsensor für eine Antriebsachse anzugeben, der einwärts vom Rad in einem Differentialgehäuse angeordnet werden kann. Ein solcher Sensor soll eingebaut werden können, wenn das Differential zusammengebaut wird und vor dem Einsetzen der Antriebsachse. Die Erfindung sieht hierzu vor, eine Hülse zu verwenden, die an ihrem inneren Ende mit dem Tellerrad des Diffe­ rentiales zu Drehung mit diesem gekoppelt ist. Eine Kupplungseinrichtung kann z.B. aus Nasen oder Vorsprüngen an der Hülse bestehen und mit Schlitzen am Tellerrad zu­ sammenwirken, oder es können Nasen an der Hülse und ent­ sprechende Antriebsflächen am Tellerrad vorgesehen sein. Das äußere Ende der Hülse trägt eine gezahnte Rotorscheibe oder ein Ton-Rad (Zahnsirene). Die Hülse rotiert in einem eigenen Satz von Lagern in Differentialgehäuse und ein elek­ tromagnetischer Sensor verläuft durch die Wand des Differen­ tialgehäuses nahe zum Umfang des Ton-Rades.

Eine Antriebsachse ist durch die Mitte der Hülse einge­ setzt, deren inneres Ende mit dem Tellerrad gekoppelt ist. Somit schützt die Hülse sowohl das Ton-Rad und den elektro­ magnetischen Sensor während des Zusammenbaues und Ausbaues der Antriebswelle. Am inneren Ende der Hülse ist ein radial auswärts verlaufender Flansch angeformt, der zwischen einer Anschlagfläche am Differentialgehäuse und dem Tellerrad an­ geordnet ist, um eine zu große axiale Bewegung des Ton-Rades bezüglich dem elektromagnetischen Sensor zu verhindern. Das Ton-Rad ist auf die Hülse aufgekeilt, um eine relative Drehung zu verhindern, und es ist axial gehalten zwischen einem Paar Halteringe, die in ein Paar im Abstand liegender Nuten in der Außenfläche der Hülse eingreifen.Da die Hülse in Lagern im Differentialgehäuse rotiert, ist das zugehörige Ton-Rad auch abgeschirmt gegen radiale Bewegungen der Antriebs­ welle während der Drehung.

Beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 im Schnitt eine Differentialträgeranordnung zeigt mit zwei Sensoren nach der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht von einem der Sensoren nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt in auseinandergezogener Darstellung die Hülse und das Ton-Rad des Sensors nach Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in Seitenansicht ein inneres Ende einer Hülse nach einer alternativen Ausführungsform der Er­ findung.

Fig. 5 zeigt in Seitenansicht ein Seitenzahnrad oder Tellerrad zur Verwendung mit der Hülse nach Fig. 4. Fig. 6 zeigt die Hülse nach Fig. 4 und das mit ihr gekoppelte Zahnrad nach Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt einer Differentialträger­ anordnung 11 mit einem Differentialgehäuse bestehend aus einer Flanschhälfte 12 und einer Deckelhälfte 13. Eine Mehrzahl von Schrauben 14 erstreckt sich durch öffnungen in der Gehäusehälfte 13 und ist in Gewinde­ löcher in der Gehäusehälfte 12 eingeschraubt. Ein Zahnring 15 ist an der Gehäusehälfte 12 zur Drehung durch ein nicht gezeigtes Ritzel befestigt, das durch eine nicht gezeigte Antriebswelle des Fahrzeuges ange­ trieben wird. Ein Paar Differential Ritzel 16 ist dreh­ bar auf einem Träger 17 gelagert und innerhalb der Ge­ häusehälfte 12 und 13 angeordnet. Die Ritzel 16 greifen ein in ein Paar Seitenräder oder Tellerräder 18, die eine Innenverzahnung haben zur Kopplung mit den inneren Enden von einem paar nicht gezeigter Achswellen. Da die Fahrzeugräder durch die Achswellen angetrieben werden, die ihrerseits durch die Tellerräder 18 ange­ trieben werden, kann die Drehung der Tellerräder ge­ messen werden, um ein Signal zu erzeugen, das die Winkelgeschwindigkeit der Fahrzeugräder angibt. Bin Paar Drehzahl-Sensoren nach der Erfindung ist an der Trägeranordnung 11 montiert, einer in jeder Gehäuse­ hälfte 12 und 13. In der Trägeranordnung 11 ist der Ab­ stand zwischen der Mitte des Differentialträgers 17 und einem äußeren Ende des Flanschgehäuses 12 größer als der Abstand zwischen der Mitte des Differentialträgers 17 und einem äußeren Ende des Deckelgehäuses 13. Somit wird ein längerer Sensor 19 verwendet mit der Gehäusehälfte 12 und ein kürzerer Sensor 20 wird verwendet mit der Gehäusehälfte 13.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 hat der län­ gere Sensor 19 eine Hülse 21, die drehbar in der Ge­ häusehälfte 12 montiert werden kann. Ein allgemein radial verlaufender Flansch 22 ist am inneren Ende der Hülse 21 ausgebildet. Eine Oberfläche des Flansches 22 dem äußeren Ende der Hülse 21 ge­ genüberliegend, liegt an einem Anschlagring 23 an, der seinerseits an einer allgemein radial verlau­ fenden ringförmigen Anschlagfläche 24 anliegt, die im Innern der Gehäusehälfte 12 ausgebildet ist. Die Hülse 21 ist drehbar in Büchsen gelagert wie z.B. einer ersten Büchse 25, die sich um die Außenfläche der Hülse 21 erstreckt und an dem Anschlagring 23 an­ liegt. Die Büchse 25 kann als geteilter Ring ausge­ bildet sein, dessen äußere Umfangsfläche an einer axial verlaufenden ringförmigen Lagerfläche 26 an­ schlägt, die an der Innenwand der Gehäusehälfte 12 benachbart zu der ringförmigen Schulter 24 ausge­ bildet ist. Eine entsprechende zweite Büchse 27 er­ streckt sich um die Außenfläche der Hülse 21 an de­ rem äußeren Ende in der Gehäusehälfte 12 für die Achswelle. Die Büchse 27 ist in einer axial verlau­ fenden ringförmigen Ausnehmung 28 gehalten, die innen in der Gehäusehälfte 12 ausgebildet ist.

Wie Fig. 3 am besten zeigt, ist das äußere Ende der Hülse 21 mit einem Paar im Abstand liegender ring­ förmiger Nuten 29 und 30 versehen, die in ihrer Außen­ fläche ausgebildet sind. Ein Haltering oder Schnappring 21 sitzt in der Nut 29 und ein zweiter Schnappring 32 sitzt in der Nut 30. Die Nuten 29 und 30 haben einen Abstand, der der Dicke einer Scheibe oder eines Ton- Rades 33 entspricht. Das Ton-Rad 33 hat eine zentrale Bohrung 34 mit einem Durchmesser, der dem Außendurch­ messer der Hülse 21 entspricht. Das Ton-Rad 33 nimmt somit die Hülse 21 in der Bohrung 34 auf, und es ist an einer axialen Bewegung längs zur Hülse 21 durch die Halteringe 31 und 32 gehindert. Eine axial verlaufende Nut 35 ist in der Außenfläche der Hülse 21 und eine entsprechende Nut 36 ist in der Wand der Bohrung 34 ausgebildet. Die Nuten 35 und 36 fluchten mitein­ ander und eine nicht gezeigte Feder oder ein Keil ist in die Nuten eingesetzt, um eine relative Drehbewegung zwischen der Hülse 21 und dem Ton-Rad 33 zu verhindern. Die Differentialträgeranordnung 11 ist drehbar in einem Differentialgehäuse 37 montiert, von welchem ein Teil in Fig. 1 dargestellt ist. Beispielsweise ist die Ge­ häusehälfte 12 mit einem Rollenlager 38 versehen, das auf einem Endstück mit reduziertem Außendurchmesser mon­ tiert ist. Das Lager 38 sitzt ferner in einer Bohrung 39 im Differentialgehäuse 37. Das Lager 38 wird an einer axialen Bewegung bezüglich der Gehäusehälfte 12 und be­ züglich des Differentialgehäuses 37 gehindert durch eine Arretiermutter oder einen Ring 40, der ein Außen­ gewinde hat zum Eingriff mit einem Innengewinde, das in der Bohrung 39 ausgebildet ist. Der Arretierring 40 hat eine Mehrzahl von allgemein gleichmäßig beabstan­ deten axial verlaufenden Bohrungen 41. Ein allgemein U-förmiger Draht 42 ist mit seinen freien Enden in zwei benachbarte Bohrungen 41 eingesetzt. Der Draht 42 ist zwischen dem Differentialgehäuse 37 und einem An­ schlagring oder Sperr-Ring 43 gehalten, der an dem Dif­ ferentialgehäuse 37 durch eine geeignete Halterung wie z. B. eine Schraube 44 befestigt ist.

Ein elektromagnetischer Sensor 45 erstreckt sich durch eine Bohrung oder Öffnung 46 in der Wand des Differential­ gehäuses 37 und in enge Nachbarschaft zum Umfang des Ton- Rades 33. Der Sensor 45 kann in seiner Position in der Bohrung 46 durch eine Halteplatte 47 gehalten werden, die am Differentialgehäuse 37 durch geeignete Befestigungs­ mittel wie z.B. eine Schraube 48 befestigt ist. Die Hülse 21, das Ton-Rad 23 und der Sensor 45 sind gegen Beschädi­ gung durch eine Schutzplatte 49 geschützt, die eine Mit­ telöffnung 50 aufweist. Die Öffnung 50 bildet einen Frei­ raum zum Einsetzen der Antriebs-Achswelle und die Pla­ te 49 ist z.B. durch Schrauben 51 am Differentialgehäuse 37 befestigt.

Der kürzere Sensor 20 ist in ähnlicher Weise in der Ge­ häusehälfte 13 montiert. Der einzige Unterschied zwischen dem Sensor 19 und dem Sensor 20 liegt darin, daß der Sen­ sor 20 eine kürzere Hülse 52 aufweist, auf der das Ton-Rad 33 montiert ist.

Die Hülse 21 und die Hülse 52 sind jeweils mit dem zugehör­ gen Tellerrad 18 über geeignete Schlitze und Nasen gekop­ pelt. Die Hülse 21 hat vier axial verlaufende Vorsprünge oder Nasen 53, die am Flansch 22 angeformt sind. Die Na­ sen 53 haben im wesentlichen gleiche Abstände um den Flansch 22 und erstrecken sich in einer Richtung zur ge­ genüberliegenden Fläche des Tellerrades 18. Wie Fig. 1 zeigt, hat das Tellerrad 18 entsprechende Schlitze 54 zur Aufnahme der Nasen 53, wenn die Hülse 21 am Tellerrad 18 anschlägt. Wenn somit das Tellerrad 19 rotiert, um eine Achswelle anzutreiben, dreht sich auch die Hülse 21 und das daran befestigte Ton-Rad 33. Der Vorbeigang der Zähne 34 an dem benachbarten Ende des Sensors 35 erzeugt eine Spannung mit einer Frequenz, die proportional zur Drehzahl der Achswelle und derem zugehörigen Rad ist.

In den Fig. 4 bis 6 ist eine alternative Ausführungs­ form der Hülsen 19 und 20 gezeigt. Eine Hülse 61 hat einen Flansch 62 an einem Ende, der ähnlich dem Flansch 22 aus­ gebildet ist. Ein Paar angetriebener Nasen 63 ist diametral gegenüberliegend am Umfang des Flansches 62 ausgebildet. Die Nasen 63 verlaufen axial auswärts von der Endfläche des Flansches 62 und jede hat eine im wesentlichen ebene getriebene Fläche 64. Eine Tellerrad 65, das ähnlich dem Tellerrad 18 nach Fig. 5 ausgebildet ist, ist in Fig. 5 vorgesehen. Jedoch ein Teil der Stirnfläche des Teller­ rades 35 ist entfernt worden, um ein Paar im wesentlichen ebener und paralleler Antriebsflächen 66 zu schaffen. Wenn das Tellerrad 65 am Flansch 62 der Hülse 61 anliegt, greifen die Antriebsflächen 66 in die getriebenen Flächen 64 ein, wodurch das Tellerrad 65 mit der Hülse 61 gekoppelt wird, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Die Hülse 61 wird damit angetrieben und dreht sich mit dem Tellerrad 65 in derselben Weise wie die Tellerräder 18 die Hülsen 21 und 52 antreiben.

Die Drehzahlsensoren nach der Erfindung haben einige Vor­ teile gegenüber den bisherigen Sensoren. Ihre Lage im Differentialgehäuse schützt die Sensoren gegen Beschädigung während der Wartung der Räder. Die Hülse und die Schutz­ platte schützen das Ton-Rad und den elektromagnetischen Sensor gegen Beschädigungen während des Zusammenbaus und während des Ausbaus der Achswellen. Es sind keine Modi­ fikationen an vorhandenen Achsen oder Gehäusen erforder­ lich, um die Erfindung in vorhandene Fahrzeuge einzubauen. Nur kleinere Änderungen sind erforderlich an den Teller­ rädern und dem Differentialgehäuse zur Anpassung an die Hülse, die Lager und den elektromagnetischen Sensor. Die Schutzplatte ermöglicht ferner einen leichten Zu­ gang zu den verschiedenen Elementen des Sensors zur Wartung.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen der Winkelgeschwindig­ keit eines Rades eines Fahrzeuges, das am Ende einer Antriebsachse des Fahrzeuges mon­ tiert ist, wobei die Antriebsachse ein Gehäu­ se aufweist, die eine Achswelle und eine Differentialträgeranordnung umschließt mit wenigstens einem Tellerrad zum Antrieb der Achswelle und des zugehörigen Rades, gekenn­ zeichnet durch
ein Ton-Rad mit einer Mehrzahl von allgemein gleichmäßig beabstandeten radial verlaufenden Zähnen und Einrichtungen zum Kop­ peln des Ton-Rades zur Drehung mit einer Achswelle;
eine Hülse, die drehbar innerhalb eines Ge­ häuses montiert ist, das die Achswelle um­ schließt, daß die Hülse Einrichtungen an ihrem äußeren Ende hat zur Ankopplung des Ton-Rades sowie Einrichtungen an ihrem inneren Ende zur Ankopplung an einem Tellerrad zur Drehung der Hülse;
ferner durch einen Sensor, der durch eine Wand des Gehäuses benachbart zum Umfang des Ton-Rades angeordnet ist zur Erfassung des Vorbeiganges der Zähne, wenn die Hülse und das Ton-Rad durch das Tellerrad angetrieben werden, wobei ein vor­ gegebener Luftspalt zwischen dem Sensor und dem Ton-Rad vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ton-Rad eine zentrale Öff­ nung hat zur Aufnahme der Hülse.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse ein Paar im Abstand liegender Nuten aufweist in ihrer Außenfläche benachbart zu ihrem äußeren Ende, ferner mit einem paar Halteringen, die in den Nuten sitzen, wodurch die das Ton-Rad zwischen den Ringen positioniert wird, um eine relati­ ve axiale Bewegung zwischen dem Ton-Rad und der Hülse zu verhindern.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Abkuppeln des Ton-Rades eine axial verlaufende Nut in einer Oberfläche der Bohrung aufweist, daß ferner eine weitere axial verlaufende Nut in einer Außenfläche der Hülse vorgesehen ist, daß die beiden Nuten zusammenwirken mit einem Keil oder einer Fe­ der, um eine relative Drehung zwischen dem Ton-Rad und der Hülse zu verhindern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Ankuppeln eines Tellerrades eine Mehrzahl von allgemein axial verlaufenden Nasen an dem inneren Ende der Hülse aufweist, die in eine entsprechende Mehrzahl von Schlitzen eingreifen, die in einer gegenüberliegenden Fläche des Teller­ rades des Differentiales ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungs­ einrichtung für das Tellerrad wenigstens ein Paar diametral gegenüberliegender Na­ sen aufweist am inneren Ende der Hülse, die in entsprechende Antriebsflächen ein­ greifen, die an einer gegenüberliegenden Fläche des Tellerrades des Differentiales ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzplatte vorgesehen ist mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Antriebs-Achswelle, wobei die Schutzplatte an dem Gehäuse befestigt ist, um das Ton-Rad und den Sensor gegen Beschädi­ gungen während des Zusammenbaus und des Aus­ baues der Achswellen zu schützen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Paar Räder an gegenüberliegenden Enden einer An­ triebsachse eines Fahrzeuges montiert ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, das die bei­ den Achswellen und ein Differential umschließt, welches ein Paar Tellerräder aufweist zur Drehung der Achswellen und der zugehörigen Räder, ferner mit einem Paar Ton-Räder, von denen jedes eine Mehrzahl von allgemein gleichmäßig beabstande­ ten radial verlaufenden Zähnen aufweist sowie Einrichtungen zum Ankuppeln des Ton-Rades zur Drehung mit einer zugehörigen Achswelle, einem Paar Hülsen, die drehbar innerhalb des Gehäuses montiert sind, wobei jede Hülse Einrichtungen an einem äußeren Ende hat zur Kopplung mit einem der Ton-Räder sowie Einrichtungen an ihrem inneren Ende zur Kopplung mit einem der Tellerräder, sowie durch ein Paar Sensoren, die durch eine Wand des Gehäuses montiert sind zur Erfassung des Vorbei­ ganges der Zähne, wenn die Tellerräder die Hül­ sen und die Ton-Räder antreiben, wobei ein vor­ gegebener Luftspalt zwischen jedem Sensor und dem Umfang des zugehörigen Ton-Rades aufrecht­ erhalten ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Paar Büchsen, die sich um eine Außenfläche jeder Hülse erstrecken und mit entsprechenden La­ gerflächen an einer Innenfläche des Gehäuses zusam­ menwirken, um die Hülsen in dem Gehäuse drehbar zu lagern.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine der Hülsen axial länger ist als die andere der beiden Hülsen.