DE4135789C2 - Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit eines Radlagers, das einen inneren Lagerring und einen äußeren Lagerring aufweist, wobei einer der Lagerringe zusammen mit einem Fahrzeugrad drehbar ist, während der andere Lagerring feststeht, und mit einem ein Geberteil aufweisenden Impulsgeberring, der mit dem sich drehenden Lagerring verbunden und in einem freien Raum zwischen dem in­ neren und dem äußeren Lagerring angeordnet ist, und mit einem Drehgeschwindigkeits­ sensor (S), mit einem dem Geberteil des Impulsgeberringes gegenüberliegend angeord­ neten Detektorteil, und mit einer Dichtungseinrichtung.

Ein Kraftfahrzeug, das mit einem Bremsblockierver­ hinderungssystem versehen ist, weist in der Regel einen Impulsgeberring auf, der auf einem Außenumfang eines Außenringes eines Lagers montiert ist, das ein getriebe­ nes Rad drehbar abstützt. Dabei ist ferner ein Drehge­ schwindigkeitssensor vorgesehen, der an einem festste­ henden Bauteil, beispielsweise einer Achse, so angeord­ net ist, daß er dem Außenumfang des Impulsgeberringes gegenübersteht. Mit Hilfe des Impulsgeberringes und des Drehgeschwindigkeitssensors wird die Drehge­ schwindigkeit des Rades ermittelt.

Im Falle einer solchen Anordnung liegen sowohl der Impulsgeberring als auch der Drehgeschwindigkeits­ sensor frei bezüglich der Außenseite des Kraftfahrzeu­ ges. Während der Fahrt können daher Steine und Sand auf den Impulsgeberring und den Drehgeschwindig­ keitssensor treffen, oder es kann Schlamm. Salzwasser oder dergleichen eindringen. Dadurch kann die Funk­ tion des Impulsgeberringes und des Drehgeschwindig­ keitssensors beeinträchtigt werden; diese Bauteile kön­ nen rosten, korrodieren oder in anderer Weise beschä­ digt oder beeinträchtigt werden.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 371 836 A1 bekannt. Hierbei ist jedoch der Komplex aus Dichtungsanordnung und Erfassungseinrichtung für die Raddrehzahl verhältnismäßig ausladend und wenig montagegünstig angeordnet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genann­ ten Art zu verbessern derart, daß ein Drehgeschwindigkeitssensor derselben weitge­ hend vor schädlichen Umwelteinflüssen gesichert ist, einfach zu montieren ist und sich durch hohe Funktionssi­ cherheit und lange Lebensdauer auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Wenn sich bei der Vorrichtung nach der Erfindung der drehbare Lagerring zusammen mit dem Rad zu dre­ hen beginnt, führt auch der auf dem drehbaren Lager­ ring sitzende Impulsgeberring eine Drehbewegung aus. Der Drehgeschwindigkeitssensor ermittelt von dem ro­ tierenden Impulsgeberring verursachte zyklische ma­ gnetische Schwankungen und damit die Drehgeschwin­ digkeit oder Drehzahl des Radlagers.

Der Ring und die Dichtung trennen den Detektorteil des Drehgeschwindigkeitssensors und den Impulsge­ berring von der Außenseite ab und schützen diese ge­ gen Steinschlag, eindringendes Wasser, Korrosion und dergleichen. Dadurch ist eine hohe Funktionssicherheit gewährleistet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt einer Ausführungsform der Vor­ richtung nach der Erfindung,

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

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

Fig. 4, 5 und 6 Schnittdarstellungen von abgewandel­ ten Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfin­ dung,

Fig. 7 in größerem Maßstab eine Schnittdarstellung eines Teils der Vorrichtung 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 abgewan­ delter Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Er­ findung.

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 Außen­ ring 1 abgestützt, während der Innenring 2 auf einer stationären Achse 4 angeordnet ist.

Der Außenring 1 weist am einen Ende seines Innen­ umfangs 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 eingebracht, und er legt sich gegen die Innenumfangs­ fläche des Außenringes 1 an. N- und S-Pole wechseln einander an dem Geberteil 40, das heißt, an der einem Sensor S zugewendeten 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 Außen­ umfangs des Innenringes 2 sitzt. Wie insbesondere aus Fig. 3 hervorgeht, ist der Ring 9 mit einer Öffnung 10 und zwei Gewindebohrungen 11 versehen. Ein Detek­ torteil 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 Drehge­ schwindigkeitssensors 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 Drehgeschwin­ digkeitssensor S an beiden Seiten mit jeweils einem Hal­ teschenkel 15 ausgestattet. Die Halteschenkel 15 und Halteschenkel 17, die an beiden Seiten einer Abdeckung 16 sitzen, welche die Frontseite des Drehgeschwindig­ keitssensors S abdeckt, werden von Schrauben 18 gehal­ ten, die in die Gewindebohrungen 11 eingeschraubt sind.

Der Drehgeschwindigkeitssensor S weist ein magnet­ feldabhängiges Bauelement, beispielsweise einen Hall- Generator oder eine Feldplatte (MR-Element) zum Er­ mitteln von Magnetfeldänderungen in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Impulsgeberringes 6 auf.

Wenn sich der den Drehgeschwindigkeitssensor S tra­ gende Ring 9 gegenüber dem Innenring 2 aufgrund von Kriechvorgängen oder dergleichen drehen sollte, könn­ te es zu einem Bruch von feststehenden Leitungen 19 (Fig. 1) kommen, die von dem Drehgeschwindigkeits­ sensor abgehen. Um solche Schwierigkeiten zu vermei­ den, 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 Außenumfangs­ fläche des Ringes 9 und dem Innenumfang der Ausneh­ mung in dem Außenring 1. Die Dichtung 23 weist einen Kern 24 mit L-förmigem Querschnitt auf, der sich mit Preßsitz gegen die Innenumfangsfläche der Ausneh­ mung 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. Da­ durch 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 ei­ nem 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 zylin­ drischen Teil des Kerns 24, wodurch zwischen beiden ein Labyrinth gebildet wird.

Das Außenende des Lagers wird mittels eines Dec­ kels verschlossen, der mit dem anderen Ende des Au­ ßenringes 1 verbunden ist, um das Eindringen von Schmutz, Regenwasser und dergleichen in das Lager zu verhindern.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform drehen sich, wenn das Rad zu rotieren beginnt, auch der fest auf dem Rad angebrachte Außenring 1 und der mit dem Außenring 1 fest verbundene Impulsgeberring 6. Der Drehgeschwindigkeitssensor S erfaßt magnetische Än­ derungen, welche die Drehgeschwindigkeit repräsentie­ ren.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 kann der In­ nenring des Lagers rotieren. Der zylindrische Teil 7 des Impulsgeberrings 6 legt sich mit Preßsitz gegen die Au­ ßenumfangsfläche des ein Rad tragenden Innenringes 2 an. Ein den Drehgeschwindigkeitssensor S abstützender Ring 9' ist mit Preßsitz mit Bezug auf die Innenumfangs­ fläche der Ausnehmung 5 im Außenring 1 festgelegt. Der Kern 24 der Dichtung 23 liegt mit Preßsitz an der Innenumfangsfläche des Ringes 9' an, und das nachgie­ bige Dichtungsteil 25 preßt sich gegen den Dichtring 26, der seinerseits mit Preßsitz an der Außenumfangsfläche des Ringes 2 anliegt. Auf diese Weise werden der Im­ pulsgeberring 6 und der Geberteil des Drehgeschwin­ digkeitssensors S gegenüber der Außenseite abge­ schlossen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 5 legt sich der Kern 24 der Dichtung 23 mit Preßsitz gegen die Innenumfangsfläche der Ausnehmung S des Außenringes 1 an. Die Dichtung 23 ist an ihrem außen­ liegenden Ende mit einem nach außen reichenden 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 Drehgeschwindigkeitsdetektors dargestellt.

Fig. 6 zeigt ein Radlager, bei dem sich der Außenring drehen kann und das ein angetriebenes Rad eines Kraft­ fahrzeuges abstützt. Zu diesem Radlager gehören ein Außenring 1 als Lagerring an der sich drehenden Seite sowie zwei Innenringe 2 als Antriebsringe an der fest­ stehenden Seite. Zwischen den Ringen 1 und 2 sind Wälzkörper 3 angeordnet. Der Außenring 1 ist an sei­ nem außenliegenden Ende mit einem Flansch 44 verse­ hen. Ein (nicht dargestelltes) Rad wird an dem Flansch 44 über Schrauben 45 abgestützt. Eine Kappe 46 ist am Außenende auf den Außenring 1 aufgesetzt, um das Eindringen von Schmutz, Wasser und dergleichen in das Lager zu verhindern.

Die Innenringe 2 sind auf den Außenumfang der Ach­ se 4 aufgepaßt, wobei das innenliegende 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 umschließenden Kern 24 und ein nachgiebiges Dichtungsteil 25 auf, das am innenliegen­ den Ende des Kernes 24 sitzt und mit diesem einstückig verbunden ist. Am innenliegenden Ende des Dichtungs­ teils 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 Außenumfangsfläche des Ringes 9 ge­ drückt wird. Die Lippe 52 preßt sich aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften gegen die Außenumfangsflä­ che des Ringes 9 an.

Der Ring 9 ist mit einer in seiner Innenumfangsfläche ausgebildeten Ringnut 55 versehen. Wie aus Fig. 9 her­ vorgeht, weist der Ring 9 eine Öffnung 10 und zwei Gewindebohrungen 11 auf. Die Öffnung 10 steht mit der Außenumfangsseite der Ringnut 55 in Verbindung. Ein Detektorteil 12 eines Drehgeschwindigkeitssensors S ist in die Öffnung 10 eingesetzt. Um Regenwasser am Ein­ dringen in das Lager über die Öffnung 10 zu verhindern, ist an der Wurzel des Detektorteils 12 eine Ringnut 13 ausgebildet. In diese Ringnut 13 ist ein O-Ring 14 einge­ setzt, der gegen die Außenumfangsfläche des Ringes 9 angepreßt wird.

Wie aus den Fig. 8 und 9 hervorgeht, ist der Drehge­ schwindigkeitssensor S an beiden Seiten mit jeweils ei­ nem Halteschenkel 15 versehen. Die Halteschenkel 15 und Halteschenkel 17 an beiden Seiten einer die Front­ seite des Drehgeschwindigkeitssensors S abdeckenden Abdeckung 16 sind von Schrauben 18 gehalten, die in die Gewindebohrungen 11 eingeschraubt sind.

Der Geberteil 40 des Impulsgeberringes 6 sitzt in der Ringnut 55 des Ringes 9. Ein Radialspalt wird zwischen der Außenumfangsfläche des Geberteils 40 des Impuls­ geberringes 6 und dem Detektorteil 12 des Sensors S gebildet.

Der Impulsgeberring 6 ist an seinem innenliegenden Ende mit einem nach außen reichenden Flansch 8 verse­ hen. Entlang dem Außenrand des Flansches 8 verläuft ein zylindrischer Teil 7, der sich mit Preßsitz gegen die Innenumfangsfläche des innenliegenden Endes des Au­ ßenringes 1 anlegt.

Der Impulsgeberring 6 hat die Form eines mehrphasi­ gen Magneten mit N- und S-Polen, die in Umfangsrich­ tung einander abwechselnd angeordnet sind. Der Dreh­ geschwindigkeitssensor S weist ein magnetfeldempfind­ liches Element, beispielsweise einen Hall-Generator oder ein MR-Element auf, um Magnetfeldschwankun­ gen zu erfassen, welche die Drehgeschwindigkeit des Impulsgeberringes 6 repräsentieren.

Wenn sich der den Drehgeschwindigkeitssensor S tragende Ring 9 gegenüber dem Innenring 2 aufgrund von Kriecherscheinungen oder dergleichen drehen soll­ te, kann es zum Bruch von Leitungen 19 kommen, die von dem Drehgeschwindigkeitssensor S abgehen. Um dies zu verhindern, kann, wie in Fig. 7 dargestellt ist, der Ring 9 mit einem vorspringenden Ansatz 20 ausgestat­ tet sein, der in einen Ausschnitt 22 in einer Schulter 21 der Achse 4 eingreift. Bei Vorsehen einer solchen dreh­ festen Verbindung können die Innenringe 2 auf die Ach­ se 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 Drehgeschwindigkeitssensor S erfaßt Magnetfeldände­ rungen entsprechend der jeweiligen Drehgeschwindig­ keit.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vor­ richtung zum Ermitteln von Drehgeschwindigkeiten. Bei dieser Ausführungsform ist ein Ring 9, der am einen Ende des Außenumfangsteils des Innenringes 2 aufge­ preßt ist, mit einer Öffnung 10 versehen, die mit dem innenliegenden Umfangsteil der Ringnut 55 in Verbin­ dung steht. Der Geberteil des Impulsgeberringes 6 be­ findet sich an der Außenumfangsseite des Detektorteils 12 des in die Öffnung 10 eingesetzten Drehgeschwindig­ keitssensors S. Bei dieser Ausführungsform sind daher der Detektorteil 12 und der Geberteil 40 des Impulsge­ berringes 6 entgegengesetzt zu der zuvor beschrieben­ den Ausführungsform angeordnet.

Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit ist in Fig. 11 darge­ stellt. 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 Außenringes 1 an dessen einem Ende an. Eine Dichtung 23 sitzt zwischen der Innenumfangsflä­ che des Ringes 9 und der Außenumfangsfläche des In­ nenringes 2 an diesem einen Ende.

Ein Impulsgeberring 6 ist an der Innenseite eines De­ tektorteils 12 eines Drehgeschwindigkeitssensors S an­ geordnet. Der Impulsgeberring 6 ist an seinem innenlie­ genden Ende mit einem Flansch 60 versehen. Entlang dem Innenrand des Flansches 60 erstreckt sich ein zylin­ drischer Teil 61, der sich an dem betreffenden Ende gegen die Außenumfangsfläche des Innenringes 2 mit Preßsitz anlegt.

Bei allen oben erläuterten Ausführungsformen ist der Impulsgeberring mit einem mehrpoligen Magneten aus­ gestattet. Der Impulsgeberring kann aber auch in ande­ rer Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Im­ pulsdetektorrad vorgesehen werden, um Änderungen eines Magnetfeldes aufgrund der Drehung des Impuls­ detektorrades unter Verwendung des Impulsgeberrin­ ges zu ermitteln.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit eines Radlagers, das einen inne­ ren Lagerring und einen äußeren Lagerring aufweist, wobei einer der Lagerringe zusammen mit einem Fahrzeugrad drehbar ist, während der andere Lagerring feststeht, und mit einem ein Geberteil aufweisenden Impulsgeberring, der mit dem sich drehenden Lagerring verbunden und in einem freien Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Lagerring angeordnet ist, und mit einem Drehgeschwindigkeitssensor (S), mit einem dem Geberteil des Impulsgeberringes gegenüberliegend angeordneten Detektorteil, und mit einer Dichtungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der freie Raum zwischen dem inneren und äußeren Lagerring (2, 1) durch einen Ring (9), verbunden mit dem äußeren oder inneren feststehenden Lagerring (2 oder 1), und die Dichtungseinrichtung (23), angeordnet zwischen dem Ring (9) und dem drehbaren inneren bzw. äußeren Lagerring (2 oder 1), abgedichtet ist, und
• 2. der Drehgeschwindigkeitssensor (S) mit dem Detektorteil (12) an einer Außenseite des Ringes (9) lösbar befestigt ist, unter abgedichtetem Einsatz des Detektorteiles (12) in eine Durchgangsausnehmung (10) des Ringes (9).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungseinrich­ tung (23) eine Labyrinthdichtung ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungs­ einrichtung (23) einen Kern (24) mit L-förmigem Querschnitt aufweist, mit dem ein nachgiebiges Dichtungsteil (25) einstückig verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige Dichtungsteil (25) in Kontakt ist mit einem L-förmigen Dichtring (26).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsausnehmung (10) mittels einer das Detektorteil (12) umschließenden, auf der Außenseite des Ringes (9) anliegenden Dichtung (14) abgedichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet, daß der Drehgeschwindigkeitssensor (S) über Halteschenkel (15) mit Gewindebohrungen (11) des Ringes (9) unter Einschluß einer den Drehgeschwindigkeitssensor (S) abdeckenden Abdeckung (16) verschraubt ist.