DE4135789A1 - Drehgeschwindigkeitsdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehgeschwindigkeitsdetektor und insbesondere eine Vor­ richtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit eines Radlagers, welches ein Rad ei­ nes Kraftfahrzeuges trägt.

Ein Kraftfahrzeug, das mit einem Bremsblockierverhinderungssystem versehen ist, weist in der Regel einen Impulsgeberring auf, der auf einem Außenumfang eines Außenringes eines Lagers montiert ist, das ein getriebenes Rad drehbar abstützt. Dabei ist ferner ein Drehgeschwindigkeitssensor vorgesehen, der an einem feststehenden Bauteil, beispiels­ weise einer Achse, so angeordnet ist, daß er dem Außenumfang des Impulsgeberringes gegenübersteht. Mit Hilfe des Impulsgeberringes und des Drehgeschwindigkeitssensors wird die Drehgeschwindigkeit des Rades ermittelt.

Im Falle einer solchen Anordnung liegen sowohl der Impulsgeberring als auch der Drehgeschwindigkeitssensor frei bezüglich der Außenseite des Kraftfahrzeuges. Wäh­ rend der Fahrt können daher Steine und Sand auf den Impulsgeberring und den Dreh­ geschwindigkeitssensor treffen, oder es kann Schlamm, Salzwasser oder dergleichen eindringen. Dadurch kann die Funktion des Impulsgeberringes und des Drehgeschwin­ digkeitssensors beeinträchtigt werden; diese Bauteile können rosten, korrodieren oder in anderer Weise beschädigt oder beeinträchtigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Mängel aus­ zuräumen und einen Drehgeschwindigkeitsdetektor zu schaffen, der gegen schädliche Umwelteinflüsse weitgehend gesichert ist und der sich durch hohe Funktionssicherheit und lange Lebensdauer auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit eines Radlagers, das Lagerringe aufweist, von denen der eine zu­ sammen mit einem Fahrzeugrad drehbar ist, während der andere feststeht, mit einem einen Geberteil aufweisenden Impulsgeberring, der an dem einen Ende des drehbaren Lagerringes des Radlagers sitzt und mit diesem drehfest verbunden ist, einem mit Bezug auf den Impulsgeberring axial außen sitzenden Ring, in dem eine Öffnung ausgebildet ist, einem Drehgeschwindigkeitssensor mit einem in die Öffnung des Ringes eingesetz­ ten Detektorteil, und einer Dichtung, die in dem Raum zwischen dem Ring und dem drehbaren Lagerring angeordnet ist, um diesen Raum abzudichten.

Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung sitzt der Ring zwi­ schen den Lagerringen, wobei er auf dem feststehenden Lagerring angebracht ist, und der Geberteil des Impulsgeberringes steht dem Detektorteil des Drehgeschwindigkeits­ sensors unter Bildung eines radialen Luftspaltes zwischen beiden gegenüber.

Wenn sich bei der Vorrichtung nach der Erfindung der drehbare Lagerring zusammen mit dem Rad zu drehen beginnt, führt auch der auf dem drehbaren Lagerring sitzende Impulsgeberring eine Drehbewegung aus. Der Drehgeschwindigkeitssensor ermittelt von dem rotierenden Impulsgeberring verursachte zyklische magnetische Schwankungen und damit die Drehgeschwindigkeit oder Drehzahl des Radlagers.

Der Ring und die Dichtung trennen den Detektorteil des Drehgeschwindigkeitssensors und den Impulsgeberring von der Außenseite ab und schützen diese gegen Steinschlag, eindringendes Wasser, Korrosion und dergleichen. Dadurch ist eine hohe Funktions­ sicherheit gewährleistet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beilie­ genden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfin­ dung,

Fig. 2 eine Teilstirnansicht der Anordnung nach Fig. 1, welche die Montage des Drehgeschwindigkeitssensors erkennen läßt,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4, 5 und 6 Schnittdarstellungen von abgewandelten Ausführungsformen der Vor­ richtung nach der Erfindung,

Fig. 7 in größerem Maßstab eine Schnittdarstellung eines Teils der Vorrich­ tung nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach den Fig. 6 und 7,

Fig. 9 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 8, von unten gesehen sowie,

Fig. 10 und 11 Schnittdarstellungen weiter abgewandelter Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine erste Ausführungsform der Vorrichtung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt ein Radlager für ein angetriebenes Rad eines Kraftfahrzeuges. Wie gezeigt, sind ein drehbarer Außenring 1, ein Innenring 2 und Wälzkörper 3 vorgesehen, die zwischen den Ringen 1 und 2 sitzen. Das angetriebene Rad ist auf dem Außenring 1 abgestützt, während der Innenring 2 auf einer stationären Achse 4 angeordnet ist.

Der Außenring 1 weist am einen Ende seines Innenumfangs eine Ausnehmung 5 auf. In der Ausnehmung 5 ist ein Impulsgeberring 6 untergebracht.

Der Impulsgeberring 6 weist einen zylindrischen Teil 7 und einen Flansch 8 mit einem Geberteil 40 auf. Der zylindrische Teil 7 ist mit Preßsitz in die Ausnehmung 5 einge­ bracht, und er legt sich gegen die Innenumfangsfläche des Außenringes 1 an. N- und S- Pole wechseln einander an dem Geberteil 40, das heißt, an der einem Sensor S zuge­ wendeten Außenfläche des Flansches 8, in Umfangsrichtung ab.

Axial außen mit Bezug auf den Flansch 8 ist ein Ring 9 angeordnet, der mit Preßsitz am einen Ende des Außenumfangs des Innenringes 2 sitzt. Wie insbesondere aus Fig. 3 her­ vorgeht, ist der Ring 9 mit einer Öffnung 10 und zwei Gewindebohrungen 11 versehen. Ein Detektorteil 12 des Drehgeschwindigkeitssensors S ist in die Öffnung 10 eingesetzt. Um eine Infiltration von Wasser und dergleichen in das Lager über die Öffnung 10 zu verhindern, ist in dem Detektorteil 12 des Drehgeschwindigkeitssensors S an dessen Wurzel eine Ringnut 13 ausgebildet, und ein O-Ring 14 ist in die Ringnut 13 eingelegt. Der O-Ring 14 wird gegen das Außenende des Ringes 9 angepreßt.

Entsprechend den Fig. 2 und 3 ist der Drehgeschwindigkeitssensor S an beiden Seiten mit jeweils einem Halteschenkel 15 ausgestattet. Die Halteschenkel 15 und Halteschen­ kel 17, die an beiden Seiten einer Abdeckung 16 sitzen, welche die Frontseite des Dreh­ geschwindigkeitssensors S abdeckt, werden von Schrauben 18 gehalten, die in die Ge­ windebohrungen 11 eingeschraubt sind.

Der Drehgeschwindigkeitssensor S weist ein magnetfeldabhängiges Bauelement, bei­ spielsweise einen Hall-Generator oder eine Feldplatte (MR-Element) zum Ermitteln von Magnetfeldänderungen in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Impulsgeber­ ringes 6 auf. Wenn sich der den Drehgeschwindigkeitssensor S tragende Ring 9 gegen­ über dem Innenring 2 aufgrund von Kriechvorgängen oder dergleichen drehen sollte, könnte es zu einem Bruch von feststehenden Leitungen 19 (Fig. 1) kommen, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor abgehen. Um solche Schwierigkeiten zu vermeiden, ist der Ring 9 an seiner Innenumfangsfläche mit einem vorspringenden Ansatz 20 versehen, der in einen Ausschnitt 22 in einer Schulter 21 der Achse 4 eingreift.

Eine Dichtung 23 sitzt zwischen der Außenumfangsfläche des Ringes 9 und dem Innen­ umfang der Ausnehmung in dem Außenring 1. Die Dichtung 23 weist einen Kern 24 mit L-förmigem Querschnitt auf, der sich mit Preßsitz gegen die Innenumfangsfläche der Ausnehmung 5 anlegt. Zu der Dichtung 23 gehört ferner ein nachgiebiges Dichtungsteil 25, das mit dem Kern 24 einstückig verbunden ist.

Das nachgiebige Dichtungsteil 25 wird mit einem Dichtring 26 in Kontakt gehalten, der sich mit Preßsitz gegen die Außenumfangsfläche des Ringes 9 anlegt. Dadurch wird das Eindringen von Schmutz, Regenwasser und dergleichen in das Lager verhindert. Der Dichtring 26 weist einen L-förmigen Querschnitt auf. Er ist mit einem zylindrischen Teil 26a, der mit Preßsitz an der Außenumfangsfläche des Ringes 9 anliegt, und mit einem Flansch 26b versehen, der sich vom einen Ende des zylindrischen Teils 26 aus radial nach außen erstreckt. Der Außenrand des Flanschs 26b liegt nahe einem zylindrischen Teil des Kerns 24, wodurch zwischen beiden ein Labyrinth gebildet wird.

Das Außenende des Lagers wird mittels eines Deckels verschlossen, der mit dem ande­ ren Ende des Außenringes 1 verbunden ist, um das Eindringen von Schmutz, Regenwas­ ser und dergleichen in das Lager zu verhindern.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform drehen sich, wenn das Rad zu rotieren be­ ginnt, auch der fest auf dem Rad angebrachte Außenring 1 und der mit dem Außenring 1 fest verbundene Impulsgeberring 6. Der Drehgeschwindigkeitssensor S erfaßt magne­ tische Änderungen, welche die Drehgeschwindigkeit repräsentieren.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann der Innenring des Lagers rotieren. Der zy­ lindrische Teil 7 des Impulsgeberrings 6 legt sich mit Preßsitz gegen die Außenumfangs­ fläche des ein Rad tragenden Innenringes 2 an. Ein den Drehgeschwindigkeitssensor S abstützender Ring 9′ ist mit Preßsitz mit Bezug auf die Innenumfangsfläche der Ausneh­ mung 5 im Außenring 1 festgelegt. Der Kern 24 der Dichtung 23 liegt mit Preßsitz an der Innenumfangsfläche des Ringes 9′ an, und das nachgiebige Dichtungsteil 25 preßt sich gegen den Dichtring 26, der seinerseits mit Preßsitz an der Außenumfangsfläche des Ringes 2 anliegt. Auf diese Weise werden der Impulsgeberring 6 und der Geberteil des Drehgeschwindigkeitssensors S gegenüber der Außenseite abgeschlossen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 5 legt sich der Kern 24 der Dich­ tung 23 mit Preßsitz gegen die Innenumfangsfläche der Ausnehmung 5 des Außenringes 1 an. Die Dichtung 23 ist an ihrem außenliegenden Ende mit einem nach außen rei­ chenden Flansch 27 versehen. Das mit dem Kern 24 einstückig verbundene nachgiebige Dichtungsteil 25 ist mit einer Abdeckung 28 versehen, welche die Oberfläche des Flanschs 27 abdeckt. Die Abdeckung 28 ist gegen den Außenring 1 angepreßt, um im Kontaktbereich eine Dichtung zusammen mit diesem zu bilden.

In den Fig. 6 bis 9 ist eine weitere Ausführungsform des Drehgeschwindigkeitsdetek­ tors dargestellt.

Fig. 6 zeigt ein Radlager, bei dem sich der Außenring drehen kann und das ein ange­ triebenes Rad eines Kraftfahrzeuges abstützt. Zu diesem Radlager gehören ein Außen­ ring 1 als Lagerring an der sich drehenden Seite sowie zwei Innenringe 2 als Antriebs­ ringe an der feststehenden Seite. Zwischen den Ringen 1 und 2 sind Wälzkörper 3 ange­ ordnet. Der Außenring 1 ist an seinem außenliegenden Ende mit einem Flansch 44 ver­ sehen. Ein (nicht dargestelltes) Rad wird an dem Flansch 44 über Schrauben 45 abge­ stützt. Eine Kappe 46 ist am Außenende auf den Außenring 1 aufgesetzt, um das Ein­ dringen von Schmutz, Wasser und dergleichen in das Lager zu verhindern.

Die Innenringe 2 sind auf den Außenumfang der Achse 4 aufgepaßt, wobei das innen­ liegende Ende der Ringe gegen eine Schulter 21 der Achse 4 angepreßt wird, während auf das außenliegende Ende der Ringe 2 eine Mutter 50 über eine Unterlegscheibe 49 in Achsrichtung drückt.

Fig. 7 zeigt in größerem Maßstab das innenliegende Ende des Radlagers gemäß Fig. 6. Ein Ring 9 ist auf die Außenumfangsfläche des Innenringes 2 aufgepreßt. Der Raum zwischen dem innenliegenden Ende des Ringes 9 und demjenigen des Außenringes 1 ist mittels einer Dichtung 23 abgedichtet.

Die Dichtung 23 weist einen das innenliegende Ende des Außenringes 1 umschließen­ den Kern 24 und ein nachgiebiges Dichtungsteil 25 auf, das am innenliegenden Ende des Kernes 24 sitzt und mit diesem einstückig verbunden ist. Am innenliegenden Ende des Dichtungsteils 25 sind eine Lippe 52 und ein zylindrischer Teil 53 vorgesehen. Eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder 54 ist gegen das innenliegende Ende des zylindrischen Teils 53 angepreßt, wodurch dieser Teil gegen die Außenumfangsflä­ che des Ringes 9 gedrückt wird. Die Lippe 52 preßt sich aufgrund ihrer elastischen Ei­ genschaften gegen die Außenumfangsfläche des Ringes 9 an.

Der Ring 9 ist mit einer in seiner Innenumfangsfläche ausgebildeten Ringnut 55 verse­ hen. Wie aus Fig. 9 hervorgeht, weist der Ring 9 eine Öffnung 10 und zwei Gewindeboh­ rungen 11 auf. Die Öffnung 10 steht mit der Außenumfangsseite der Ringnut 55 in Ver­ bindung. Ein Detektorteil 12 eines Drehgeschwindigkeitssensors S ist in die Öffnung 10 eingesetzt. Um Regenwasser am Eindringen in das Lager über die Öffnung 10 zu ver­ hindern, ist an der Wurzel des Detektorteils 12 eine Ringnut 13 ausgebildet. In diese Ringnut 13 ist ein O-Ring 14 eingesetzt, der gegen die Außenumfangsfläche des Ringes 9 angepreßt wird.

Wie aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht, ist der Drehgeschwindigkeitssensor S an beiden Seiten mit jeweils einem Halteschenkel 15 versehen. Die Halteschenkel 15 und Hal­ teschenkel 17 an beiden Seiten einer die Frontseite des Drehgeschwindigkeitssensors S abdeckenden Abdeckung 16 sind von Schrauben 18 gehalten, die in die Gewindeboh­ rungen 11 eingeschraubt sind.

Der Geberteil 40 des Impulsgeberringes 6 sitzt in der Ringnut 55 des Ringes 9. Ein Ra­ dialspalt wird zwischen der Außenumfangsfläche des Geberteils 40 des Impulsgeberrin­ ges 6 und dem Detektorteil 12 des Sensors S gebildet.

Der Impulsgeberring 6 ist an seinem innenliegenden Ende mit einem nach außen rei­ chenden Flansch 8 versehen. Entlang dem Außenrand des Flansches 8 verläuft ein zy­ lindrischer Teil 7, der sich mit Preßsitz gegen die Innenumfangsfläche des innenliegen­ den Endes des Außenringes 1 anlegt.

Der Impulsgeberring 6 hat die Form eines mehrphasigen Magneten mit N- und S-Polen, die in Umfangsrichtung einander abwechselnd angeordnet sind. Der Drehgeschwindig­ keitssensor S weist ein magnetfeldempfindliches Element, beispielsweise einen Hall- Generator oder ein MR-Element auf, um Magnetfeldschwankungen zu erfassen, welche die Drehgeschwindigkeit des Impulsgeberringes 6 repräsentieren.

Wenn sich der den Drehgeschwindigkeitssensor S tragende Ring 9 gegenüber dem In­ nenring 2 aufgrund von Kriecherscheinungen oder dergleichen drehen sollte, kann es zum Bruch von Leitungen 19 kommen, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor S ab­ gehen. Um dies zu verhindern, kann, wie in Fig. 7 dargestellt ist, der Ring 9 mit einem vorspringenden Ansatz 20 ausgestattet sein, der in einen Ausschnitt 22 in einer Schulter 21 der Achse 4 eingreift. Bei Vorsehen einer solchen drehfesten Verbindung können die Innenringe 2 auf die Achse 4 lose aufgesetzt sein.

Wenn im Betrieb das Rad zu rotieren beginnt, drehen sich der darauf fest montierte Außenring 1 und der auf dem Außenring 1 sitzende Impulsgeberring 6. Der Drehge­ schwindigkeitssensor S erfaßt Magnetfeldänderungen entsprechend der jeweiligen Drehgeschwindigkeit.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Ermitteln von Drehge­ schwindigkeiten. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ring 9, der am einen Ende des Außenumfangsteils des Innenringes 2 aufgepreßt ist, mit einer Öffnung 10 versehen, die mit dem innenliegenden Umfangsteil der Ringnut 55 in Verbindung steht. Der Geber­ teil des Impulsgeberringes 6 befindet sich an der Außenumfangsseite des Detektorteils 12 des in die Öffnung 10 eingesetzten Drehgeschwindigkeitssensors S. Bei dieser Ausführungsform sind daher der Detektorteil 12 und der Geberteil 40 des Impulsgeber­ ringes 6 entgegengesetzt zu der zuvor beschriebenden Ausführungsform angeordnet.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit ist in Fig. 11 dargestellt. Das Radlager ist bei dieser Ausführungsform so ausgebildet, daß sich der Innenring drehen kann. Ein den Drehgeschwindigkeitssensor S tragender Ring 9 legt sich mit einem Preßsitz gegen den Innenumfang des feststehenden Außen­ ringes 1 an dessen einem Ende an. Eine Dichtung 23 sitzt zwischen der Innenumfangs­ fläche des Ringes 9 und der Außenumfangsfläche des Innenringes 2 an diesem einen Ende.

Ein Impulsgeberring 6 ist an der Innenseite eines Detektorteils 12 eines Drehgeschwin­ digkeitssensors S angeordnet. Der Impulsgeberring 6 ist an seinem innenliegenden Ende mit einem Flansch 60 versehen. Entlang dem Innenrand des Flansches 60 erstreckt sich ein zylindrischer Teil 61, der sich an dem betreffenden Ende gegen die Außenumfangs­ fläche des Innenringes 2 mit Preßsitz anlegt.

Bei allen oben erläuterten Ausführungsformen ist der Impulsgeberring mit einem mehr­ poligen Magneten ausgestattet. Der Impulsgeberring kann aber auch in anderer Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Impulsdetektorrad vorgesehen werden, um Änderungen eines Magnetfeldes aufgrund der Drehung des Impulsdetektorrades unter Verwendung des Impulsgeberringes zu ermitteln.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit eines Radlagers, das Lager­ ringe (1, 2) aufweist, von denen der eine zusammen mit einem Fahrzeugrad drehbar ist, während der andere feststeht, mit einem einen Geberteil (40) aufweisenden Im­ pulsgeberring (6), der an dem einen Ende des drehbaren Lagerringes des Radlagers sitzt und mit diesem drehfest verbunden ist, einem mit Bezug auf den Impulsgeber­ ring axial außen sitzenden Ring (9, 9′), in dem eine Öffnung (10) ausgebildet ist, ei­ nem Drehgeschwindigkeitssensor (S) mit einem in die Öffnung (10) des Ringes (9, 9′) eingesetzten Detektorteil (12), und einer Dichtung (23), die in dem Raum zwi­ schen dem Ring (9, 9′) und dem drehbaren Lagerring (1 oder 2) zur Abdichtung dieses Raumes angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (9) zwischen den Lagerringen (1, 2) sitzt und auf dem feststehenden Lagerring (2 oder 1) ange­ bracht ist, und daß der Geberteil (40) des Impulsgeberringes (6) dem Detektorteil (12) des Drehgeschwindigkeitssensors (S) unter Bildung eines radialen Luftspaltes zwischen beiden gegenübersteht.