DE4243623C2 - Drehzahlerfassungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehzahlerfassungsvorrichtung für Radlager eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches (DE 28 31 637 A1).

Beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug, das mit einem Antiblockier-Bremssystem ausgestattet ist, kommt es darauf an, die Drehzahl der Fahrzeugräder mit hoher Ge­ nauigkeit zu erfassen. Für diesen Zweck werden ein Impulsgeberring und ein Dreh­ sensor auf einem Ring eines Lagers angeordnet, auf dem die einzelnen Räder gela­ gert sind, um die Drehzahl des betreffenden Rades dadurch zu ermitteln, daß bei der Drehung des Impulsgeberringes auftretende magnetische Änderungen erfaßt werden.

Es ist notwendig, eine Drehzahldetektorvorrichtung mit Mitteln zum Schutz des Im­ pulsgeberringes und des Drehsensors gegen Steinschlag und Schmutzwasser zu ver­ sehen. Eine mit einem derartigen Schutz ausgestattete Vorrichtung ist in der JP- Gebrauchsmusteranmeldung 2-115042 (entsprechend ältere Anmeldung nach DE 41 35 789 A1) erläutert.

Diese ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.

Wie aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, weist diese Vorrichtung einen auf einem drehbaren Ring 31 eines Radlagers sitzenden Impulsgeberring 33, einen auf einen feststehenden Ring 32 aufgepreßten Ring 34 und einen Drehsensor 35 auf, der auf die Außenfläche des Aufpreßringes 34 aufgeschraubt ist. Der Drehsensor 35 ist mit einer Sensoreinheit 36 versehen, die von einer in dem Ring 34 ausgebildeten Öffnung 37 aufgenommen wird.

Eine Dichtung 38 sitzt zwischen dem Aufpreßring 34 und dem drehbaren Ring 31, um den Impulsgeberring 33 gegenüber der Umgebung abzudichten.

Bei dieser Anordnung sind der Aufpreßring 34 und der Drehsensor 35 gesonderte Bauteile. Dies führt zu einer Steigerung der Anzahl der Bauteile, die zusammengebaut werden müssen. Außerdem erfordert diese Anordnung eine Dichtung 39, beispiels­ weise in Form eines O-Ringes, zwischen der Sensoreinheit 36 und dem Ring 34, um Schmutzwasser oder dergleichen abzuhalten.

Des weiteren muß das Drehmoment, mit dem die Schrauben angezogen werden, mit denen der Sensor 35 an dem Ring 34 befestigt ist, mit hoher Genauigkeit vorgegeben und eingehalten werden, um zu verhindern, daß sich der Drehsensor 35 aufgrund der Fahrzeugvibrationen löst. Dies behindert eine effiziente Montage.

Des weiteren ist bei dieser Anordnung ein Dichtring 40 auf dem Ring 34 angeordnet, der in Gleitkontakt mit einer Lippe der Dichtung 38 steht. Dies kann zu einer schlech­ ten Abdichtung zwischen dem Aufpreßring 34 und dem Dichtring 40 führen. Außer­ dem ist diese Anordnung mit dem Problem behaftet, daß die Durchmesserabmessung des Raumes zur Aufnahme der Dichtung 38 klein ist.

Aus der DE 28 31 637 A1 ist eine Drehzahldetektoreinrichtung zur Verwendung in einem Lager für ein Fahrzeugrad bekannt, wobei das Lager einen drehbaren Ring und einen feststehenden Ring aufweist, die jeweils mit einer Fläche versehen sind, welche der be­ treffenden Fläche des anderen Ringes gegenübersteht. Diese Vorrichtung ist mit einem Impulsgeberring, der auf dem drehbaren Ring an einem Ende des betreffenden Ringes angeordnet ist, und einem Preßsitzring versehen, der auf dem anderen der beiden Ringe an dessen einem Ende angeordnet ist. Sie umfaßt ferner eine Sensor­ gehäuseinheit, die mit dem Preßsitzring einstückig verbunden ist, und eine in der Sensorgehäuseeinheit angeordnete Sensoreinheit, die ei­ nen magnetischen Sensor und eine Signalverarbeitungsschaltung zum Umwandeln der Signale von dem magnetischen Sensor in elektrische Signale aufweist, wobei der mag­ netische Sensor in einer in dem Preßsitzring ausgebildeten Öffnung derart aufgenom­ men ist, daß er der einen Seite des Impulsgeberrings gegenüberliegt und von dieser durch einen Spalt getrennt ist.

Aus der DE 28 31 637 A1 ist des weiteren entnehmbar, daß für die Herstellung in kleine­ rem Maßstab andere Verfahren oder ein anderer Aufbau für die Fühlervorrichtung ange­ wendet werden können, beispielsweise indem einzelne elektronische Bauteile des Füh­ lers in einer Schablonenformöffnung miteinander verschaltet bzw. verdrahtet und die Öffnung mit Kunststoff wie z. B. Epoxy-Harz, vorzugsweise durch Spritzpressen, ausge­ füllt wird, um die elektrischen Bauteile einzukapseln und ein Dauergehäuse dafür zu schaffen, z. B. einen Ring.

Ferner ist aus der Fig. 11 von DE 28 31 637 A1 entnehmbar, daß die Sensoranordnung in einer elastischen Dichtung angeordnet ist.

Die US-A-4 948 277 beschreibt Dichtungsmöglichkeiten für magnetische Encoder für Radlager.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahler­ fassungsvorrichtung anzugeben, die kompakt ist, einen einfachen Aufbau hat, leicht montiert werden kann und sich durch eine gute Stoßfestigkeit auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruches gelöst.

Da das Dichtelement auf der äußeren Peripherie des äußeren Ringes vorzugsweise im Preßsitz, ange­ bracht ist, ist es möglich, dessen radiale Dimension zu vergrößern.

Da die Dichtungsanordnung unmittelbar in Gleitkontakt mit der Oberfläche des Preßsitzringes steht, kann die Abdichtwirkung der Dichtungsanordnung verbessert wer­ den; insbesondere kann die Dichtungsanordnung in einem größeren Raum unterge­ bracht werden.

Der Drehsensor läßt sich gegen äußere Stöße hervorragend schützen. Dies erlaubt es, die Abmessungen der Vorrichtung zu verkleinern, die Abdichtung zu verbessern und die Verläßlichkeit der Drehzahlerfassung zu steigern.

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

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Lagers für ein Fahrzeugrad;

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt der Drehzahlerfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine Stirnsansicht der Drehsensorgehäuseeinheit;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV/IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V/V der Fig. 3;

Fig. 6 einen Schnitt der Drehzahlerfassungsvorrichtung nach der eingangs genannten JP 2-115042, und

Fig. 7 eine Stirnansicht der Drehzahlerfassungsvorrichtung gemäß Fig. 6.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Radlager 1 weist einen Außenring 2, einen Innenring 3 und zwischen den Ringen 2 und 3 sitzende Wälzkörper 4 auf. Der Außenring 2 dreht sich zusammen mit dem Rad, während der Innenring 3 auf der feststehenden Achse abgestützt ist.

Der Außenring 2 weist gem. Fig. 2 an einem Ende seiner Innenumfangsfläche eine zylindrische Fläche 5 auf. Ein Impulsgeberring 6 sitzt mit Preßsitz auf der zylindri­ schen Fläche 5. Der Impulsgeberring 6 ist vorzugsweise aus einem gewalzten mag­ netischen Werkstoff, beispielsweise einer Fe-Dr-Co-Legierung, hergestellt. N- und S- Pole sind an der innenliegenden Seitenfläche 7 des Impulsgeberringers 6 einander in Umfangsrichtung abwechselnd ausgebildet.

Des weiteren ist ein Metallring 8, Preßsitzring bzw. Aufpreßring an einem Ende des Innenringes 3 auf dessen Außenumfangsfläche mit Preßsitz aufgesetzt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, weist der Aufpreßring 8 einen auf dem Innenring 3 mit Preßsitz ange­ ordneten zylindrischen Teil 9 und einen Flansch 10 auf, der von dem zylindrischen Teil 9 rechtwinklig absteht. An einem Teil der Umfangsfläche des Aufpreßringes 8 ist ferner, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, eine boxenförmige Sensorgehäuse­ einheit 11 einstückig angeformt.

Die Sensorgehäuseeinheit 11 weist Umfangswände 11a und 11b und Seitenwände 11c und 11d auf, die mit dem Aufpreßring 8 einstückig verbunden sind. Zu der Sen­ sorgehäuseeinheit 11 gehört ferner eine rückseitige Platte 12, die mit der Rückseite der Sensorgehäuseeinheit 11 verschraubt ist. In dem zylindrischen Teil 9 der Sensor­ gehäuseeinheit 11 ist eine Öffnung 13 ausgebildet, die dem Impulsgeberring 6 zuge­ wandt ist. Die Sensorgehäuseeinheit 11 ist mit einem Harz 14 gefüllt, in das eine Sen­ soreinheit 15 eines Drehsensors eingebettet ist. Die Sensoreinheit 15 weist ein Sen­ sorelement 16, beispielsweise ein Hall-Element oder ein MR-Element auf, das von der Öffnung 13 aufgenommen wird.

Das Sensorelement 16 befindet sich nahe dem Ende der Öffnung 13, so daß es dem Impulsgeberring 6 unter Bildung eines vorbestimmten Spaltes 17 gegenübersteht. Der Aufpreßring 8 ist an seiner Innenumfangsfläche mit einem Vorsprung 18 versehen der als Anschlag dient, wenn der Preßsitzring 8 auf den Innenring 3 aufgepreßt wird. Der Preßsitzring 8 wird dadurch positioniert, daß sich der Vorsprung 18 gegen die Stirnfläche des Innenringes 3 anlegt. In diesem Zustand wird der vorbestimmte Spalt 17 zwischen dem Sensorelement 16 und dem Impulsgeberring 6 gebildet.

In die Sensorgehäuseeinheit 11 ist ferner an einer Stelle, die gegenüber der Sen­ soreinheit 15 des Drehsensors in Umfangsrichtung versetzt ist, eine gedruckte Leiter­ platte 19 für eine Signalverarbeitungsschaltung eingebettet (Fig. 5), welche die Signa­ le der Sensoreinheit 15 in elektrische Signale umwandelt. Eine von der gedruckten Leiterplatte 19 abgehende Leitung 20 ist über ein mit dem Preßring 8 verbundenes Kabel 21 an eine externe Einheit (nicht veranschaulicht) angeschlossen.

Eine Dichtungsanordnung 22 sitzt auf der Stirnfläche des Außenrings 2, um den Spalt 17 zwischen dem Preßsitzring 8 und dem Außenring 2 abzudichten. Zu der Dich­ tungsanordnung 22 gehören ein Kernring 23, der mit Preßsitz auf dem Ende des Au­ ßenumfangs des Außenringes 2 sitzt, eine mit dem Kernring 23 fest verbundene ela­ stische Dichtung 24 und ein Federring 25, welcher die elastische Dichtung 24 vor­ spannt, um deren Durchmesser zu verkleinern.

Die elastische Dichtung 24 trägt an ihrer Innenumfangsfläche eine Dichtlippe 26, die von dem Federring 25 gegen eine Dichtfläche 28 angepreßt wird, die am Außenum­ fang des zylindrischen Teils 9 des Preßsitzringes 8 ausgebildet ist. Die elastische Dichtung 24 ist ferner mit einer seitlichen Dichtlippe 27 versehen, die von der Seiten­ fläche der Dichtung 24 seitlich absteht und mit einer Dichtfläche 29 in Gleitkontakt kommt, die an dem Flansch 10 des Preßsitzringes 8 ausgebildet ist.

Wenn im Betrieb das Rad zu rotieren beginnt, drehen sich der Außenring 2 und der Impulsgeberring 6. Änderungen des magnetischen Feldes aufgrund der Drehbewe­ gung des Impulsgeberringes 6 werden von der Sensoreinheit 15 erfaßt. Die dadurch erzeugten Signale werden in der Signalverarbeitungsschaltung der gedruckten Leiter­ platte 19 in elektrische Signale umgesetzt. Dies elektrischen Signale werden einer externen Einheit zugeführt.

Da bei dieser Anordnung die Sensoreinheit 15 des Drehsensors in dem Preßsitzring 8 untergebracht ist, braucht keine Dichtung zwischen dem Drehsensor und dem Preß­ sitzring 8 vorgesehen zu werden. Außerdem ist es nicht erforderlich, den Drehsensor und den Preßsritzring 8 bei der Montage der Drehzahlerfassungsvorrichtung an dem Radlager 1 zusammenzubauen.

Die Sensoreinheit 15 des Drehsensors und die die Signalverarbeitungsschaltung tra­ gende gedruckte Leiterplatte 19 sind in der Sensorgehäuseeinheit 11 des Preßsitzrin­ ges 8 in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Aufgrund dieser Anordnung wird die Axialabmessung der Vorrichtung verkleinert. Außerdem kann der Drehsensor ge­ gen Stoßbeanspruchungen durch Steinschlag und dergleichen hervorragend ge­ schützt werden.

Die Dichtlippen 26 und 27 der Dichtungsanordnung 22 werden unmittelbar in Gleitkon­ takt mit den Dichtflächen 28 bzw. 29 gehalten, so daß kein Dichtring vorgesehen wer­ den muß. Dadurch wird das Dichtungsverhalten der Dichtungsanordnung 22 verbessert; ins­ besondere kann die Dichtungsanordnung in einem Raum untergebracht werden, der ei­ ne ausreichend große Durchmesserabmessung hat.

Claims (1)

1. Drehzahlerfassungsvorrichtung für Radlager eines Kraftfahrzeuges, mit einem feststehenden Lagerring (3) und einem drehbaren Lagerring (2), einem Impulsgeberring (6), verbunden mit dem drehbaren Lagerring (2), und mit einem an dem feststehenden Lagerring (3) angeordneten Gehäuse (11), in dem ein dem Impulsgeberring (6) mit Abstand gegenüberliegend zugeordneter Sensor und eine Leiterplatte (19) einer zugehörigen Signalverarbeitungsschaltung angeord­ net sind, wobei

• - ein Preßsitzring (8) mit dem feststehenden Lagerring (3) verbunden ist und einstückig eine Gehäuseeinheit (11) bildet, die mit einer Öffnung (13) dem Impulsgeberring (6) unter Belassung eines Spaltes (17) gegenüberliegt,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Impulsgeberring (6) in einer Innenausnehmung des als Außenring ausgebildeten, drehbaren Lagerringes (2) eingesetzt ist und alternierend Magnetpole aufweist,
• - der feststehende Lagerring (3) als Innenring ausgebildet ist,
• - in der Gehäuseeinheit (11) der als Magnetsensor ausgebildete Sensor (16) sowie die Leiterplatte (19) der Signalverarbeitungsschaltung in Kunstharz eingebet­ tet sind und
• - daß am Außenumfang des Außenringes (2) und über dessen Stirnfläche sich radial einwärts erstreckend eine Dichtungsanordung (22) mit einem Kernring (23) und einem elastischen Dichtungsring (24) angeordnet ist, mit einer ersten, gegen einen zylindri­ schen Abschnitt des Preßsitzringes (8) vorgespannten, ersten Dichtungslippe (26) und einer zweiten, mit einem radial sich erstreckenden Teil (Flansch 10) des Preßsitzringes (8) in Dichtungskontakt befindlichen zweiten Dichtungslippe (27), zur Abdichtung des Spaltes zwischen Außenring (2) und Preßsitzring (8).