DE4231332A1 - Lager mit passivem impulsgeber-ring - Google Patents
Lager mit passivem impulsgeber-ringInfo
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Description
Üblicherweise werden aktive und passive
Impulsgeber-Ringsysteme dazu benutzt, die
Drehgeschwindigkeiten von Rädern zu messen.
Fig. 1 zeigt ein aktives Impulsgeber-Ringsystem, das einen
magnetischen Impulsgeberring M mit abwechselnden Nord- und
Südpolen und einem magnetischen Sensor H hat, der zum
Beispiel Hall-Elemente aufweist, um Wellenformen a) und b)
zu erzeugen. Die Drehungen des Impulsgeberringes werden
durch den Magnetsensor H über die Wechsel der Pole
gemessen. Dieses System ist durch den Impulsgeberring
gekennzeichnet, der magnetische Kräfte erzeugt.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für ein passives
Impulsgeber-Ringsystem, das einen rotierenden
Impulsgeberring S hat, mit abwechselnden starken und
schwachen magnetischen Widerständen und einem äußeren
Magneten M. Die magnetischen Kräfte von außen werden mit
Hilfe eines magnetischen Sensors C durch die abwechselnden
starken und schwachen magnetischen Widerstände gemessen, um
auf diese Weise die Drehgeschwindigkeit des
Impulsgeberringers S zu messen.
Dieses System ist durch den Impulsgeberring gekennzeichnet, der die magnetischen Kräfte
von außen empfängt; es ist beispielsweise in der
japanischen, ersten Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
60-1 12 757 offenbart sowie in den US-Patenten 41 61 120 und
50 02 287.
Zum Messen der Drehungen eines Lagers sind Kompaktsysteme
entwickelt worden, die einen Impulsgeberring aufweisen, der
zwischen dem äußeren und inneren Ring des Lagers angeordnet
ist; solche Systeme sind im US-Patent 46 88 951, in der
europäischen Patentveröffentlichung Nr. 03 75 019 und in der
Patentveröffentlichung des Vereinten Königreichs Nr.
16 40 861 offenbart.
Der Impulsegeberring ist integral im Dichtungsaufbau
enthalten, und zwar radial zwischen dem inneren und äußeren
Ring des Lagers, um auf diese Weise die gesamte
Drehmeßvorrichtung kompakt zu machen.
Aktive Impulsgeberringe, die innerhalb einer
Dichtungsvorrichtung zwischen dem äußeren und inneren Ring
des Lagers integriert sind, sind in der europäischen
Patent-Veröffentlichung 03 78 939, der französischen
Patentveröffentlichung Nr. 25 74 501 und der japanischen
ersten Patentveröffentlichung Nr. 62-2 42 130 offenbart.
Es besteht jedoch noch die Forderung, den eingebauten
Magneten davor zu bewahren, durch ein äußeres Magnetfeld
dann nachteilig beeinflußt zu werden, wenn das Lager mit
dem eingebauten Magneten zusammengebaut wird; ferner
besteht die Forderung, die mechanische Festigkeit des
Magneten zu verbessern, damit der Magnet beim Zusammenbau
des Lagers nicht beschädigt wird.
Ferrit-Magnetplatten mit relativ geringer mechanischer
Festigkeit, beispielsweise wie sie in der europäischen
Patentveröffentlichung Nr. 03 75 019 und in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 62-2 42 130 dargestellt sind,
müssen beispielsweise vor Brüchen und Verformungen dann
bewahrt werden, wenn sie in die Abdichtungsnut im äußeren
Ring eingepreßt werden. Solche Magnetplatten werden
allgemein mit einem Stahlblechrahmen verbunden, wie dies in
der französischen Patentveröffentlichung Nr. 25 74 501
offenbar ist.
Es ist jedoch nach wie vor erforderlich, den Magneten vor
Beeinflussungen vor einem äußeren Magnetfeld zu bewahren
und zwar selbst dann, wenn der Magnet auf einem
Stahlblechrahmen befestigt ist.
Andererseits ist ein passiver Impulsgeberring, der
innerhalb eines Dichtungsaufbaus zwischen dem äußeren und
inneren Ring eines Lagers integral eingebaut ist, im
US-Patent Nr.48 50 722, in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 62-2 42 130 und in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 64-21 219 offenbart.
Bei dieser Bauart von Lagern, die solche passiven
Impulsgeberringe aufweisen, werden nenneswerte Unterschiede
der magnetischen Widerstände und genaue Meßabstände in
bezug auf den magnetischen Sensor benötigt.
Die japanische erste Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr.
60-1 12 757 offenbart einen Lageraufbau, bei dem ein passiver
Impulsgeberring auf einem Dichtungsrahmen befestigt ist,
nicht auf der äußeren Umfangsfläche des Gehäuses, wobei
längs seines Umfanges und radial davon abstehend
Ausschnitte vorgesehen sind, um die magnetischen
Widerstände in Axialrichtung des Gehäuses zu messen. Diese
Lagerbauart ist schwierig kompakt herzustellen, und zwar
wegen des sich axial erstreckenden Zahnabschnittes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen passiven
Impulsgeberring anzugeben, der Teil eines Dichtungsaufbaus
ist, der sich radial zwischen dem inneren und äußeren Ring
eines Lagers erstreckt, um wirkungsvoll nennenswerte
Unterschiede in magnetischen Widerständen, eine genaue
Meßlücke in bezug auf einen Magnetsensor und eine
mechanische Festigkeit der Gesamtkombination mit dem
Dichtungsaufbau zu erzielen. Ferner soll ein kompakter,
passiver Impulsgeberring radial zwischen der inneren
Umfangsfläche des äußeren Ringes und der äußeren
Umfangsfläche des inneren Ringes des Lagers vorgesehen
sein, um die magnetischen Widerstände axial zu messen.
Schließlich soll eine Dichtungseinheit angegeben werden,
die einen zylindrischen Tragteil für eine bessere
Parallelität aufweist, wodurch der axiale Abstand zwischen
dem Sensor und dem passiven Impulsgeberring genau
eingestellt werden kann.
Eine weitere Aufgabe nach der Erfindung besteht darin,
einen Dichtungsring anzugeben, der ein zylindrisches
Tragteil umfaßt, der einstückig mit einem Flanschtragteil
ausgebildet ist, mit dessen Hilfe eine hohe Festigkeit
erzeugt wird.
Eine weitere Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt,
besteht darin, einen Dichtungsring anzugeben, der ein
Flanschtragteil umfaßt, mit dessen Hilfe ein passiver
Impulsgeberring getragen wird, wodurch es möglich wird,
einen verbesserten Tragrahmen und einen verbesserten Aufbau
eines passiven Impulsgeberringes zu erreichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen
Dichtungsring anzugeben, der einen kostengünstigen Rahmen
umfaßt, wobei die Herstellbarkeit, die Genauigkeit und die
Festigkeit verbessert werden sowie einen passiven
Impulsgeberring, der bessere Impulseigenschaften (Dicke,
Form, Materialeigenschaften usw.) aufweist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun
Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen beispielsweise
beschrieben, wobei weitere Eigenschaften, Vorteile und
Merkmale hervortreten werden. Es zeigt
Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung eines aktiven
Impulsgeberringsystems;
Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung eines passiven
Impulsgeberringsystems;
Fig. 3 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform
der Dichtungseinheit nach der vorliegenden
Erfindung, wobei der Dichtungsring in einer
Lagereinheit zum Messen der Drehgeschwindigkeit
eingebaut ist;
Fig. 4 ist eine Querschnittansicht des Dichtungsringes
nach Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform des Dichtungsringes nach der
vorliegenden Erfindung, wobei der Dichtungsring in
eine Lagereinheit zum Messen der
Drehgeschwindigkeit eingebaut ist;
Fig. 6 ist eine Querschnittansicht des Dichtungsringes
nach Fig. 5;
Fig. 7A und 7B sind Draufsichten auf das Teil mit
abwechselnd veränderlichen magnetischen
Widerständen;
Fig. 8 ist eine Querschnittansicht eines Dichtungsringes
nach dem Stand der Technik;
Fig. 9 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Dichtungseinheit nach der
Erfindung;
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf ein Teil der
Dichtungseinheit nach Fig. 2;
Fig. 11 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Dichtungseinheit nach der
Erfindung;
Fig. 12 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Dichtungseinheit nach der
Erfindung;
Fig. 13 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform des Dichtungsringes nach der
Erfindung;
Fig. 14 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform des Dichtungsringes nach der
Erfindung;
Fig. 15 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung
zwischen der größtmöglichen Luftlücke, die zum
Messen von Impulsen geeignet ist und der Dicke der
Magnetplatte des Dichtungsringes angibt, wie sie
gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben ist,;
Fig. 16A und 16B sind perspektivische Ansichten eines
Teiles des Bauteiles, das abwechselnd
veränderliche magnetische Widerstände aufweist;
Fig. 17 ist eine Querschnittansicht einer weiteren
Ausführungsform der Lagereinheit nach der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 ist eine Querschnittansicht einer
Dichtungseinheit, wie sie bei der Lagereinheit
nach Fig. 17 verwendet wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine erste Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
Um die äußere Umfangsfläche des axial äußeren Endes (des
linken Endes in Fig. 3) der Nabe 1 befindet sich ein
Flansch 2, an dem ein Rad befestigt werden kann und längs
der inneren Umfangsfläche der Nabe 2 verlaufen äußere
Spurrillen 7a, 7b, die die äußeren Ringe darstellen. In dem
erwähnten Flansch 2 werden zum Befestigen des Rades
Befestigungsbolzen 19 aufgenommen. Innerhalb der Nabe 1
befindet sich ein Paar von Innenringen 4, längs deren
Außenumfangsflächen innere Spurrillen 3a, 3b ausgebildet
sind und zwischen diesen inneren Spurrillen 3a, 3b und den
erwähnten äußeren Spurrillen 7a, 7b befinden sich mehrere
Wälzkörper 8, die es der Nabe 1 ermöglichen, sich frei um
die Innenringe 4 herum zu drehen. Das erwähnte Paar von
Innenringen 4 kann auf einem Achsschenkelbolzen oder
dergleichen gelagert sein.
Ferner ist ein erster Dichtungsring 20 zwischen der inneren
Umfangsfläche des axial äußeren Endes der Nabe 1 und der
äußeren Umfangsfläche des axial äußeren Endes des
Innenringes 4 vorhanden und ein zweiter Dichtungsring 21,
der in der vorliegenden Erfindung dazu benutzt wird, die
Drehgeschwindigkeiten zu messen, ist zwischen der inneren
Umfangsfläche des axial inneren Endes der Nabe 1 und der
äußeren Umfangsfläche des axial inneren Endes des
Innenringes 4 eingebaut. Diese Dichtungsringe schließen
einen Raum 29 ab, der zwischen der Innenumfangsfläche der
Nabe 1 und der Außenumfangsfläche der Innenringe 4 besteht
und in dem mehrere der oben erwähnten Wälzkörper 8
angeordnet sind. Die Dichtungseinheit oder der
Dichtungsring 21 zum Messen der Drehgeschwindigkeiten, der
auch als "Umfangsgeschwindigkeitsmeß- und Dichtungsring"
bezeichnet wird, ist im einzelnen in Fig. 4 dargestellt und
umfaßt eine Verstärkungs-Metallplatte 22, die ringförmig
ausgebildet ist und insgesamt aus einem magnetischen
Werkstoff besteht sowie ein Dichtmaterial 23, das aus einem
elastischen Werkstoff, wie z. B. aus Gummi oder Polymer
besteht, das mit der Verstärkungsplatte 22 verbunden ist.
Die Verstärkungsplatte 22 hat einen ringförmigen, ebenen
oder Flanschtragteil 24 und einen zylindrischen Tragteil
25, der längs der Ringkante des ebenen Teiles 24 abgebogen
ist und im ebenen Teil 24 sind in Abständen rund um seinen
Umfang mehrere Fenster oder Ausschnitte 17 eingeformt. Die
Ausdrücke "Fenster" oder "Ausschnitt" sind so zu verstehen,
daß sie Ausnehmungen, Öffnungen, Schlitze und
Durchgangslöcher umfassen.
Die Verstärkungsplatte 22, die bei der Dichtungseinheit
oder dem Umfangsgeschwindigkeitsmeß- und Dichtungsring 21
nach der Erfindung benutzt wird, ist durch Zusammenfügen
einer Hauptplatte oder eines Rahmens 26 mit einem ebenen
Tragteil 24 und dem zylindrischen Tragteil 25 mit
L-förmigem Querschnitt und einer ebenen Zusatzplatte 27
aufgebaut, die nachfolgend als passiver Impulsgeberring
bezeichnet wird. Mit anderen Worten wird die
Dickenabmessung des ebenen Teils 24 des
Umfangsgeschwindigkeitsmeß- und Dichtungsringes 21 dadurch
größer gemacht, daß die in ihm ausgebildete Hauptplatte 26
und die Zusatzplatte 27 zusammengefügt werden.
Die Fenster oder Ausschnitte, die sowohl im Flanschtragteil
24 der Hauptplatte 26 als auch in der Zusatzplatte 27
eingeformt sind, sind miteinander ausgerichtet und die
genannten Teile werden in diesem Zustand in die
Spritzgießform für das Dichtungsmaterial 23 eingesetzt.
Wenn das Dichtungsmaterial 23 eingespritzt wird, werden sie
miteinander durch einen Teil des elastischen Materials
verbunden, das insgesamt das Dichtungsmaterial 23 ausmacht.
Mit anderen Worten läuft das in die Spritzgießform
eingespritzte elastische Material in die Fenster oder
Ausschnitte 17, die sowohl im Flanschtragteil 24 der
Hauptplatte 26 als auch in der Zusatzplatte 27 ausgebildet
sind, hinein, bevor es erstarrt. Ein Teil des erwähnten
elastischen Materials überdeckt auch die Außenumfangsseite
des zylindrischen Teils 25, das durch die Hauptplatte 26
gebildet wird und der verbleibende Teil des elastischen
Materials fließt von der inneren Kante der Hauptplatte 26
und der Zusatzplatte 27 weg und bildet eine im Querschnitt
gabelförmige Dichtungslippe 28.
Wie dies oben beschrieben ist, wird der
Umfangsgeschwindigkeitsmeß- und Dichtungsring 21 nach der
Erfindung, dessen zylindrischer Teil 25 längs seiner
Außenumfangsfläche mit einem Teil des elastischen Materials
überzogen ist, in die innere Umfangsfläche des axial
inneren Endes der Nabe 1 entgegen einer Reibung eingepaßt
und dichtet auf diese Weise die Nabe 1 ab. Dabei kommt der
Innenrand der Dichtlippe 28, die an der Innenseite des
Dichtungsmaterials 23 ausgebildet worden ist, mit der
Außenumfangsfläche des axial inneren Endes des Innenringes
4 in gleitende Berührung.
Ein Umfangsgeschwindigkeits-Meßsensor 18, der an einem
nicht drehbaren Teil, wie z. B. an der
Aufhängungsvorrichtung, befestigt ist, liegt den erwähnten
Fenstern oder Ausschnitten 17 gegenüber.
Durch Anordnen des Umfangsgeschwindigkeitsmeß- und
-abdichtungsringes 21 nach der Erfindung innerhalb einer
reibungsarmen Wälzkörperlagerung, wie z. B. einem Kugellager
oder einem Rollenlager, trägt dieses Lager nicht nur das
Rad, so daß es sich frei in bezug auf die
Aufhängungsvorrichtung drehen kann, sondern es kann fast in
derselben Weise wie das reibungsarme Wälzlager nach dem
Stand der Technik, das oben erwähnt worden ist, zum Messen
der Drehzahl des Rades benutzt werden, das am Flansch 2 der
Nabe 1 befestigt ist. Da der Drehzahlmeß- und Dichtungsring
21, mit anderen Worten, innerhalb des axial inneren Endes
der Nabe 1 befestigt ist und sich mit dem Rad dreht,
verändert sich der Ausgang des Sensors 18, der den Fenstern
oder Ausschnitten 17 im Dichtungsring 21 gegenüberliegt.
Die Frequenz, mit der sich der Ausgang des Sensors 18
verändert, ist der Drehgeschwindigkeit proportional.
Wenn das Ausgangssignal des Sensors 18 daher als
Eingangssignal für eine nicht dargestellte
Steuervorrichtung verwendet wird, so daß die
Drehgeschwindigkeit des Rades ermittelt werden kann, kann
daher ein Antiblockiersystem (ABS) und ein
Tractions-Steuersystem (TCS) ordnungsgemäß gesteuert werden.
Der Drehzahlmeß- und -abdichtungsring 21 nach der Erfindung
verhindert auch, daß Regenwasser oder Schmutz in den Raum
29 eindringen können.
Im Fall des Drehzahlmeß- und Dichtungsringes 21 nach der
Erfindung ist die Verstärkungsplatte 22 durch Zusammenfügen
der Hauptplatte 26 und der Zusatzplatte 27 hergestellt, so
daß die Dicke des ebenen Teiles 24 ansteigt, in dem die
oben erwähnten Fenster oder Ausschnitte eingeformt sind;
die Änderung des Ausganges des Sensors 18, der diesen
Fenstern oder Ausschnitten 17 gegenüberliegt, ist so
genügend erhöht, so daß es möglich ist, die
Drehgeschwindigkeit des Rades genauer zu messen.
Es ist nicht notwendig, die Dicke sowohl der Hauptplatte 26
als auch der Zusatzplatte 27 ansteigen zu lassen, die aus
magnetischem Material bestehen und die das oben erwähnte
ebene Teil 24 ausmachen. Der Biegevorgang der Hauptplatte
26 kann daher mit Hilfe eines billigen
Herstellungsverfahrens durchgeführt werden, z. B. mit Hilfe
eines sogenannten Barring-Verfahrens.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine zweite Ausführungsform der
Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist ein Außenring 5
mit Hilfe eines Befestigungsteiles 6 mit einer nicht
dargestellten Aufhängevorrichtung verbunden, wobei das
Befestigungsteil 6 an der Außenumfangsfläche des
Außenringes 5 angformt ist und die Innenringe 4 laufen frei
zusammen mit dem damit verbundenen Rad um. Auch hier ist
die Öffnung des axial inneren Endes des Raumes 29, in dem
die Wälzkörper angeordnet sind, durch eine Dichtungseinheit
oder einen Dichtungsring 11a abgeschlossen, der auf der
äußeren Umfangsfläche des axial inneren Endes des
Innenringes 4 befestigt ist sowie durch einen äußeren
Dichtungsring 12, der in die innere Umfangsfläche des axial
inneren Endes des Außenringes 5 eingepaßt ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Dichtungseinheit oder
der Dichtungsring 11a der Drehzahlmeß- und Dichtungsring.
Dieser Dichtungsring 11a hat, mit anderen Worten, eine
Verstärkungsplatte 22a, die eine Hauptplatte 26a und eine
Zusatzplatte oder einen passiven Impulsgeberring 27a umfaßt
und diese beiden Platten 26a, 27a liegen so zusammen, daß
die Fenster oder Ausschnitte 17, die in ihnen eingeformt
sind, miteinander ausgerichtet sind.
Insbesondere dann, wenn der Dichtungsring 11a zum Messen
der Drehgeschwindigkeit der Räder eine einzige Hauptplatte
oder einen einzigen Rahmen 26a umfaßt, der aus einer
ringförmigen Platte mit einer Dicke von etwa 0,5 mm
hergestellt ist, wird er mit Hilfe des sogenannten
"Barring"-Verfahrens zu einer Hauptplatte 26a mit
L-förmigem Querschnitt umgewandelt.
Wenn die Hauptplatte 26a jedoch eine Dicke hat, die groß
genug ist, um eine größere Ausgangs-Veränderung des Sensors
zu erzielen, dann würde es schwierig sein, mit Hilfe eines
einfachen "Barring"-Verfahrens eine genügend große
Maßgenauigkeit zu erzielen. Die dicke Hauptplatte 26a muß
demzufolge dem teuren Tiefziehverfahren unterworfen werden,
was zu höheren Kosten der Dichtring-Herstellung führt.
Es sollte festgestellt werden, daß die Dicke der
Verstärkungsplatte 22a mit den Fenstern oder Ausschnitten
17 groß gemacht werden kann, da die Zusatzplatte 27a die
Ausgangsveränderung des Sensors 18 genügend erhöht, um die
Drehgeschwindigkeiten der Räder und des Dichtringes 11a
genauer zu messen.
Andererseits würde ohne die Zusatzplatte 27a, wie dies in
Fig. 8 dargestellt ist, dann, wenn die Hauptplatte 15a
einfach dick gemacht werden müßte, diese Hauptplatte 15a
schwierig herzustellen sein, was zu höheren
Produktionskosten führen würde, wie dies oben bereits
erwähnt worden ist.
Rund um das innere Ende des oben erwähnten Außenringes 5
herum ist eine Metallplatte aufgepaßt, deren Rand einen
L-förmigen Querschnitt hat, um auf diese Weise eine
allgemein ringförmige Abdeckung 30 zu schaffen und der
Sensor 18 zum Messen der Drehzahlen ist innerhalb dieser
Abdeckung 30 gelagert.
Der übrige Aufbau ist im wesentlichen derselbe wie bei der
oben erwähnten ersten Ausführungsform; aus diesem Grunde
werden die gleichen Teile mit den gleichen Bezugsziffern
bezeichnet und eine doppelte Erklärung wird unterlassen.
Die Form des Sensors zum Messen der Drehzahlen des
Dichtungsringes 11a, wie er in den Fig. 5 und 6 dargestellt
ist, kann so sein, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Ebenso können die Fenster oder Ausschnitte 17, die sowohl
in den Hauptplatten 26, 26a als auch in den Zusatzplatten
27, 27a eingeformt sind, als Durchgangslöcher ausgebildet
sein, wie dies in Fig. 7A dargestellt ist, oder sie können
zahnförmige Ausnehmungen sein, wie dies in Fig. 7B gezeigt
ist. Auf jeden Fall werden für diesen Zweck unterschiedliche
Bedingungen aufgrund einer unebnen Oberfläche oder aufgrund
von Durchgangslöchern benutzt.
Der Drehzahlmeß- und Dichtring nach der Erfindung ist so
aufgebaut, wie dies oben beschrieben worden ist, wodurch es
möglich ist, die Drehgeschwindigkeit des Rades genauer zu
messen, ohne daß ein Anstieg der Herstellungskosten gegeben
wäre.
Die Fig. 9 und 10 zeigen eine dritte Ausführungsform der
Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Zusatzplatte 56 mit
Ausschnitten 56a an der Seitenfläche 54a des
Dichtungselementes 54 zwischen ersten und zweiten, relativ
zueinander verdrehbaren Teilen 51 und 52 angeordnet,
wodurch leicht eine höhere Steifigkeit erzielt werden kann
und wobei gleichzeitig die Qualität und Dicke von jedem der
Teile und damit Gewicht und Kosten vermindert werden.
Wie dies oben erwähnt worden ist, ist die Zusatzplatte 56
integral mit dem Dichtungselement 54 ausgebildet; wenn es
demzufolge dicht neben der Dichtungslippe 55 liegt, ist es
leicht, die Ausnehmungen 56a mit dem elastischen Material
zu füllen (dies ist selbst dann möglich, wenn die
Dichtungslippe 55 nicht dicht danebenliegt) und diese
Ausnehmungen 56a, die mit elastischem Material gefüllt
sind, sind genau voneinander getrennt, wodurch die
Impulserzeugungsfunktion erheblich verbessert wird.
Wenn die im wesentlichen L-förmigen Dichtungselemente 53
und 54 aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt
werden, und die Zusatzplatte 56 aus einem magnetischen
Material hergestellt wird, wird es auf diese Weise möglich,
das Drehzahlsignal genauer zu messen, ohne daß es durch das
Magnetfeld von anderen Teilen her beeinflußt würde.
Bei dieser Ausführungsform kann der Biegevorgang der
Dichtungselemente durch ein billiges "Barring"-Verfahren
ermöglicht werden und die Dichtungselemente und die
Zusatzplatte für das flache Teil müssen jeweils nicht dick
sein und zwar selbst dann nicht, wenn die Gesamtdicke
dieser Platten groß ist, um eine genügende
Auslaßveränderung des Sensors zu erzielen.
Bei der Konstruktion der Dichtvorrichtung dieser Bauart
(die manchmal als Packungsdichtung bezeichnet wird) ist die
Drehzahl-Meßfunktion an der Seite angeordnet, die zur
Atmosphäre offen ist, wie dies in Fig. 9 dargestellt ist;
aus diesem Grunde ist es möglich, einen einzigen Aufbau zu
konstruieren, bei dem die Platte 56 innerhalb der
Dichtvorrichtung angeordnet ist und durch die Anordnung des
Drehzahl-Meßsensors (in der Figur nicht dargestellt) am
feststehenden, äußeren Dichtungselement 53, wie dies in der
Fig. 9 dargestellt ist, wird die Messung der
Drehgeschwindigkeit vollständig durchgeführt. Es ist auch
ein solcher Aufbau möglich, daß derjenige Teil der Platte
56, in dem die Ausnehmungen 56a eingeformt worden sind, in
axialer Richtung gebogen ist, wie dies in Fig. 10
dargestellt ist; auf diese Weise weist der
Drehzahlmeßsensor in radialer Richtung.
Wie oben beschrieben, integriert die Erfindung die Mittel
zum Messen der Drehgeschwindigkeit des Rades direkt in die
Dichtvorrichtung; diese Anordnung, die viele raummäßige und
anordnungsmäßige Vorteile hat, macht es möglich, mühsame
Schleif- und Polierarbeiten der eingebauten Teile wegfallen
zu lassen. Es ist auch einfach, die oben erwähnte
Abdichtvorrichtung an den vorgeschriebenen Stellen als
übliche Dichtungen einzubauen und die eingebaute
Dichtvorrichtung dient als Führung, um die erwähnte Platte
56 in geeigneter Stellung zu halten und hält den
Einbauwinkel in radialer Richtung sehr genau ein. Der
gezahnte Rotor, wie er beim Stand der Technik benutzt wird,
wird selbstverständlich nicht mehr länger benötigt und der
genaue Schleifvorgang der Preßpaß-Teile, die bisher zum
Erzielen der Genauigkeit beim Messen benötigt wurden, ist
nach der Erfindung nicht mehr nötig, so daß die Erfindung
auch eine große Rolle bei der Gewichtsverminderung spielt.
Die Ausschnitte 56a, die mit einem elastischen Material
gefüllt sind, sind schließlich genau getrennt, was die
Meßfunktion des Rotors wesentlich verbessert, wobei
gleichzeitig die anti-korrodiven Eigenschaften der
gefüllten Abschnitte verbessert werden. Es können nicht
rostende, magnetische Edelstahl-Zusatzplatten verwendet
werden.
Da es auch möglich ist, die Platte 56 und die Dichtelemente
53 oder 54 gleichzeitig dann auszubilden, wenn die
Dichtlippe 55 gebildet ist, werden die
Herstellungseigenschaften erheblich verbessert. Die Fig. 11
und 12 zeigen eine Abwandlung der dritten Ausführungsform.
Fig. 13 bis 16A, B zeigen vierte Ausführungsformen der
Erfindung, bei denen Rahmen oder Hauptplatten 126, 126a aus
magnetischem Material hergestellt sind und bei denen die
Dicke t der magnetischen Zusatzplatten oder passiven
Impulsgeberringe 127, 127a 0,8 mm oder mehr beträgt, so daß
der Ausgang aus dem Sensor 18 (Fig. 3) ausreichend ist.
Wenn, mit anderen Worten, ein aktiver Sensor als Sensor 18
benutzt wird, dann verändert sich die Beziehung zwischen
der Dicke t der magnetischen Zusatzplatten 127, 127a und
dem größtmöglichen meßbaren Luftspalt des Sensors 18 so,
wie dies in Fig. 15 dargestellt ist. Wenn die Kosten des
Sensors 18, die Produktionskosten und die Prozeßgenauigkeit
des Dichtringes 121, sowie die Einbaugenauigkeit des
Sensors 18 und des Dichtringes 121 in Betracht gezogen
werden, dann ist der größtmögliche, normalerweise zulässige
Luftspalt etwa 0,7 mm; dies entspricht der Dicke der
magnetischen Zusatzplatten 127, 127a von 0,8 mm, so daß
eine ausreichende Drehzahlmessung möglich wird. Dies ist im
wesentlichen selbst dann dasselbe, wenn der Sensor 18 ein
passiver Sensor ist und wenn die oben beschriebene
Konstruktion verwendet wird, so daß die Ausgangsspannung
genügend groß ist und eine ausreichende Drehzahlmessung ist
möglich.
Anstelle des Ausbildens einer unebenen Oberfläche mit
Einbuchtungen in Umfangsrichtung in den magnetischen
Zusatzplatten 127, 127a, können auch Durchgangslöcher 117
in den magnetischen Durchgangsplatten 127, 127a angebracht
werden oder es ist auch möglich, die magnetischen
Zusatzplatten 127, 127a selbst uneben zu machen. ln diesem
Fall werden die magnetischen Zusatzplatten 127, 127a einem
Preßvorgang unterworfen, um längs ihrer Umfangskante Wellen
zu bilden, wie dies in Fig. 16A dargestellt ist. Die
magnetischen Zusatzplatten 127, 127a können auch durch einen
Prägevorgang oder einen Sintervorgang hergestellt werden,
wie dies in Fig. 16B dargestellt ist, um die erwähnte
unebene Fläche mit Vertiefungen herzustellen. Die Tiefe der
Vertiefungen der unebenen Abschnitte sollte hier 0,8 mm
oder mehr betragen.
Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform eine
elastische Dichtung 123, z. B. aus Gummi, die Seitenflächen
der magnetischen Platten 127, 127a abdeckt, kann die
elastische Dichtung 123 auch weggelassen werden, so daß die
Seitenflächen der magnetischen Zusatzplatten 127, 127a
vorstehen. In diesem Fall kann der Abstand zwischen der
Seitenfläche der magnetischen Zusatzplatten 127, 127a und
dem (nicht dargestellten) Sensor leicht eingestellt werden.
Insbesondere der Abstand zwischen der Innenfläche der
magnetischen Platten 127, 127a und dem (nicht
dargestellten) Sensor 18 kann zu einer genauen Messung der
Drehgeschwindigkeit verkürzt werden.
Die Fig. 17 und 18 zeigen eine Abwandlung der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Bei dieser Ausführungsform hat das Flanschtragteil 24 des
Rahmens 26a kein Durchgangsloch, sondern die Zusatzplatte
oder der passive Impulsgeberring 27a hat ein
Durchgangsloch, das mit elastischem Material gefüllt ist.
Der passive Impulsgeberring 27a ist axial außerhalb der
Seitenflächen der äußeren und inneren Ringe angeordnet. Die
verbleibende Konstruktion ist im wesentlichen dieselbe wie
die zweite Ausführungsform; gleiche Teile sind daher mit
gleichen Bezugsziffern bezeichnet und eine nochmalige
Erläuterung wird daher unterlassen.
Während bisher das beschrieben worden ist, was als
bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
angesehen worden ist, können für Fachleute aus den
gegebenen Lehren andere Abwandlungen der Erfindung
offensichtlich sein.
Obwohl beispielsweise bei den oben erwähnten
Ausführungsformen die Hauptplatte denselben Durchmesser hat
wie die Zusatzplatte, kann die Zusatzplatte in radialer
Richtung frei verändert werden und zwar entsprechend der
Befestigungsstellung des Sensors. Aus diesem Grunde sollen
die beigefügten Ansprüche alle solche Abweichungen
einschließen, die innerhalb des Geistes und des
Schutzumfanges der Erfindung liegen.
In den beigefügten Ansprüchen dienen die Bezugszeichen nur
der Erläuterung, nicht jedoch der Einschränkung.
Claims (23)
1. Lager mit passivem Impulsgeberring mit
- A) einem ersten Lagerelement (5),
- B) einem zweiten Lagerelement (4),
- C) mehreren Wälzkörpern (8), die radial zwischen dem ersten und zweiten Lagerelement (4, 5) angeordnet sind;
- D) einer Dichtungseinheit (11a), die radial zwischen
dem ersten und zweiten Lagerelement (4, 5)
angeordnet und an der Umfangsfläche des ersten
Lagerelementes zur Abdichtung zwischen den beiden
Lagerelementen (4, 5) befestigt ist, wobei die
Dichtungseinheit (11a) einen Rahmen (26) und einen
magnetischen, passiven Impulsgeberring umfaßt, der
axial neben dem Rahmen (26) angeordnet ist und
radial zwischen dem ersten und zweiten
Lagerelement (4, 5), wobei
- a) der magnetische, passive Impulsgeberring (27) axiale, magnetische Widerstände hat, die in veränderlicher Weise in Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß sie hindurchgehende magnetische Flüsse in bezug auf die magnetischen Kräfte von außen verändern, um Impulse bereitzustellen, die den Drehungen des Lagers entsprechen;
- b) und wobei der Rahmen (26) eine Metallplatte im gebogenen Zustand umfaßt, um auf diese Weise einen zylindrischen Tragteil (25) zu bilden, um eine Parallelität und eine axiale Lagebestimmung zu erreichen sowie einen ebenen Tragteil (24), der vom axialen Endabschnitt des zylindrischen Tragteils abgebogen ist, um den passiven Impulsgeber (27) an dessen Seitenfläche abzustützen.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
passive Impulsgeberring (27) aus einem magnetischen,
rostfreien Stahl besteht.
3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) in die zylindrische Umfangsfläche des
ersten Lagerelementes des Lagerringes preßeingepaßt
ist.
4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
passive Impulsgeberring (27) mit mehreren Ausschnitten
(17) längs der Umfangsrichtung versehen ist.
5. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausschnitte (17) des passiven lmpulsgeberringes (27)
Durchgangslöcher sind.
6. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) in einer Scheibenform ohne Öffnung
hergestellt ist.
7. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
passive Impulsgeberring (27) mit mehreren Stegen und
Vertiefungen versehen ist, die abwechselnd längs der
Umfangsrichtung angeordnet sind.
8. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) mit einem elastischen Teil (23, 28) zur
gleitenden Abdichtung versehen ist, wobei der passive
Impulsgeberring (27) am ebenen Tragteil (24) mit Hilfe
eines elastischen Gliedes befestigt ist.
9. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) mit einer Gleitfläche (27) für eine
gleitende Abdichtung versehen ist.
10. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausschnitte (17) mit einem nachgiebigen Material
gefüllt sind.
11. Lager nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
passive Impulsgeberring (27) zur gleitenden Abdichtung
mit einem elastischen Material überdeckt ist.
12. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) zur gleitenden Abdichtung mit einem
elastischen Teil (23, 28) versehen ist und daß der
passive Impulsgeberring (27) am ebenen Tragteil (24)
mit einem elastischen Teil fest verbunden ist.
13. Lager nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stege und Vertiefungen mit einem elastischen
Material gefüllt sind.
14. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) aus einem magnetischen Teil besteht, das
Ausschnitte in derselben Phase in Umfangsstellung
aufweist wie die Ausschnitte am passiven
Impulsgeberring, wodurch die Eigenschaften des
passiven lmpulsgeberringes verbessert werden.
15. Lager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
der Rahmen (26) mit einem elastischen Teil (23, 28)
zur gleitenden Abdichtung versehen ist, und daß der
passive Impulsgeberring am Flanschtragteil (24) mit
Hilfe eines elastischen Teiles befestigt ist.
16. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ausschnitte (17) mit einem elastischen Material
gefüllt sind.
17. Lager nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
die Ausschnitte (17) Durchgangslöcher sind.
18. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) mit einem elastischen Teil zur gleitenden
Abdichtung versehen ist und daß der passive
Impulsgeberring (27) mit Hilfe eines elastischen
Teiles am Flanschtragteil (24) befestigt ist.
19. Lager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Rahmen (26) in Scheibenform ohne Öffnung hergestellt
ist und daß der Impulsgeberring (27) wenigstens 0,8 mm
dick ist.
20. Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stege und Vertiefungen Stufen bilden, die höher sind
als 0,8 mm.
21. Lager mit passivem Impulsgeberring, mit
- A) relativ zueinander drehbaren äußeren und inneren Ringen (4, 5);
- B) mehreren Wälzkörpern (8) zwischen den äußeren und inneren Ringen (4, 5);
- C) einer Dichteinheit (11a), die zwischen dem äußeren
und inneren Ring (4, 5) angeordnet und an der
Umfangsfläche von einem der inneren oder äußeren
Ringe (4, 5) befestigt ist, wobei
- a) die Dichteinheit (11a) einen Rahmen (26a) und einen axial daneben angeordneten magnetischen, passiven Impulsgeberring (27a) umfaßt,
- b) der passive Impulsgeberring (27a) axiale, magnetische Widerstände aufweist, die in Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß sie die Magnetflüsse in bezug auf die Magnetkräfte von außen so ändern, daß Impulse bereitgestellt werden, die den Drehungen des Lagers entsprechen, und
- c) der Rahmen (26a) aus einer einstückigen Metallplatte (22a) durch eine Abbiegung so hergestellt ist, daß ein zylindrischer Tragteil (25a) zum Sichern der Parallelität und der axialen Stellung gebildet wird sowie ein Flanschtragteil (24), um eine Dichtfläche zwischen dem äußeren und inneren Ring (4, 5) zu bilden und den passiven Impulsgeberring (27a) an dessen einer Seite abzustützen.
22. Lager mit passivem Impulsgeberring mit
- A) relativ zueinander drehbaren äußeren und inneren Ringen (51, 52);
- B) mehreren Wälzkörpern zwischen dem äußeren und inneren Ring (51, 52), und
- C) einer Dichtungseinheit, die zwischen dem äußeren
und inneren Ring (51, 52) vorgesehen und an der
Umfangsfläche von einem der beiden Ringe (51, 52)
befestigt ist, wobei
- a) die Dichteinheit (53) einen Hauptrahmen (51a) umfaßt sowie eine Zusatzplatte (53a) und einen magnetischen lmpulsgeberring (56), der axial neben dem Hauptrahmen (51a) liegt;
- b) der passive Impulsgeberring axiale, magnetische Widerstände auf seiner Umfangsrichtung so angeordnet hat, daß magnetische Flüsse in bezug auf die magnetischen Kräfte von außen so geändert werden, daß Impulse entstehen, die den Drehungen des Lagers entsprechen,
- c) der Hauptrahmen (51a) aus einer einstückigen Metallplatte durch einen Biegevorgang hergestellt wird, um auf diese Weise einen zylindrischen Tragteil zu bilden, der eine Parallelität und eine axiale Stellung sicherstellt sowie einen Flanschtragteil, um eine Dichtfläche zu bilden und den passiven Impulsgeberring (56) an dessen einer Seite abzustützen und
- d) die Zusatzplatte ein elastisches Dichtteil hat, das mit der Dichtfläche des Hauptrahmens zusammenarbeitet, um eine Dichtung zwischen dem äußeren und inneren Ring herzustellen.
23. Lager mit passivem Impulsgeberring mit
- A) relativ zueinander drehbaren äußeren und inneren Ringen (4, 5),
- B) mehreren Wälzkörpern (8) zwischen dem äußeren und inneren Ring (4n 5),
- C) einer Dichtungseinheit (111a), die zwischen dem
äußeren und inneren Ring (4, 5) angeordnet und an
einer Umfangsfläche von einem der beiden Ringe
befestigt ist, wobei
- a) die Dichteinheit (111a) einen Hauptrahmen (126a) umfaßt, sowie einen Zusatzrahmen und einen magnetischen, passiven Impulsgeberring (127), der axial neben dem Hauptrahmen (126a) angeordnet ist,
- b) der passive lmpulsgeberring (127) axiale, magnetische Widerstände hat, die in Umfangsrichtung so angeordnet sind, daß Magnetflüsse in bezug auf die magnetischen Kräfte von außen so geändert werden, daß die magnetischen Kräfte von außen so geändert werden, daß Impulse entstehen, die den Drehungen des Lagers entsprechen,
- c) der Hauptrahmen (126a) aus einer einstückigen Metallplatte durch Abbiegen so hergestellt ist, daß ein zylindrischer Tragteil zum Sichern der Parallelität und der axialen Stellung gebildet wird sowie ein Flanschtragteil zum Festhalten eines elastischen Dichtgliedes und zum Abstützen des passiven Impulsgeberringes an dessen einer Seite; und
- d) der Zusatzrahmen eine Gleitfläche hat, die mit dem elastischen Abdichtglied des Hauptrahmens zusammenwirkt, um eine Dichtung zwischen dem äußeren und inneren Ring bereitzustellen.
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