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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Radlageranordnung zum Ermitteln
einer Drehgeschwindigkeit gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruches 1.
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Eine
Radlageranordnung wird verwendet, um die Drehgeschwindigkeit eines
Fahrzeug-Rads zu ermitteln und um das Fahrzeug-Rad bezüglich des Fahrzeug-Aufbaus
drehbar abzustützen,
während das
Antiblockiersystem (ABS) und/oder Traktionskontrollsystem (TCS)
gesteuert wird. Solch eine Radlageranordnung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit
ist z.B. in der gattungsbildenden
DE 38 77 549 T2 offenbart.
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Die
Radlageranordnung, gemäß dem Stand der
Technik, zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit ist schwierig, kompakt
auszuführen,
und ist in ihrer Anwendung auf relativ große Automobile beschränkt. Speziell
der Sensor ist auf den Bereich gerichtet, der auf der Endfläche des
Taktgeberrads oder des Impulsrings angeordnet ist, um die Drehgeschwindigkeit
des Rads zu ermitteln. Daraus ergibt sich, daß die axiale Länge des
Mechanismus zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit größer ausgeführt werden muß.
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Um
die Produktionskosten zu reduzieren, wird das Taktgeberrad oder
der Impulsring aus einem magnetischen Material, und nicht aus einem
permanent magnetischen Material hergestellt, und der Sensor, der
dem Taktgeberrad oder Impulsring gegenüberliegt, umfaßt ein magnetisches
Kernelement mit einer darumgewickelten Spule. Dieses wird als Passivtyp
bezeichnet. Der Sensor des Passivtyps muß entsprechend größer in seiner
axialen Länge
ausgebildet sein, um entsprechend ausreichende Ausgangssignale zu
produzieren. Entsprechend wird die Radlageranordnung zum Ermitteln
der Rotationsgeschwindigkeit eine größere Länge in axialer Richtung aufweisen.
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Andere
Radlageranordnungen des Standes der Technik zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit sind
in der japanischen Patenterstveröffentlichung
JP 1-175502 A und der japanischen Gebrauchsmustererstveröffentlichung
JP 3-99676 U offenbart. In diesen Radlageranordnungen weist das
Taktgeberrad oder der Impulsring eine innere oder äußere Umfangsfläche auf,
deren magnetische Eigenschaften in Umfangsrichtung verändert ist,
während
der Sensor einen Ermittlungsbereich aufweist, der der Innen- oder
Außenumfangsfläche gegenüberliegt.
Diese Radlageranordnung ist jedoch nicht auf einfache Weise kompakt
herzustellen, weil das Kernelement des Sensors vom passiven Typ
axial auf ihr angeordnet ist.
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Darüber hinaus
offenbart die japanische Gebrauchsmustererstveröffentlichung JP 4-36121 U ein
Taktgeberrad oder Impulsring, der mit dem Außenringelement gedreht wird,
wobei dessen Innenumfangsfläche
dem Sensor gegenüberliegt.
Dieser Aufbau gemäß dem Stand
der Technik ist jedoch in seiner Anwendung eingeschränkt und
komplett unterschiedlich von dem, welchen die vorliegende Erfindung
bereitstellt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radlageranordnung der
eingangs genannten Art zu verbessern, derart, daß eine kompaktere Gestaltung
der Radlageranordnung erzielt wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch
eine Radlageranordnung zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit,
aufweisend eine Radnabe, bei der an einem Ende ein Flansch zur Befestigung
eines Fahrzeugrades und am anderen Ende ein Außengewinde angeordnet ist,
und die auf ihrem Außenumfang
eine erste innere Laufbahn und einen Lagerinnenring mit einer zweiten
inneren Laufbahn aufweist; eine Mutter, die auf dem Außengewinde
aufgeschraubt ist, um den Lagerinnenring in ei ner vorgegebenen Position
mit der Radnabe zu verspannen; einen Außenring, an dem ein Flansch
zur Befestigung des Außenringes
an einem Fahrzeugaufbau angeordnet ist und der auf seinem Innenumfang äußere Laufbahnen
aufweist; mehrere Wälzkörperelemente, die
zwischen der Radnabe und dem Außenring
angeordnet sind; einen Taktgeberrad, das auf der Radnabe befestigt
ist; eine Abdeckung, die mit der der Mutter zugewandten Öffnung des
Außenringes
verbunden ist und diese Öffnung
verschließt;
und einen an der Abdeckung befestigten Sensor, der dem Taktgeberrad
gegenüberliegt,
wobei
- a) das Taktgeberrad aus einer bearbeiteten
Metallplatte besteht, mit einem äußeren Zylinderbereich,
der einen größeren Durchmesser
aufweist als der Durchmesser der Mutter, einem Ringbereich, der
sich vom Zylinderbereich radial nach innen erstreckt, und einem
inneren Zylinderbereich, wobei der äußere Zylinderbereich um die
Mutter angeordnet ist und magnetische Eigenschaften aufweist, die
sich wechselweise in gleichmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung verändern,
und der innere Zylinderbereich von einem Endabschnitt der Radnabe
gehalten wird, und
- b) der Sensor so an der Abdeckung angeordnet ist, daß ein Ermittlungsbereich
des Sensors dem äußeren Zylinderbereich
des Taktgeberrads gegenüberliegt.
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Weitere
bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den
Unteransprüchen dargelegt.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehöriger Zeichnungen
näher erläutert. In
diesen zeigt:
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1 eine bekannte Radlageranordnung zum
Ermitteln der Drehgeschwindigkeit,
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2 bis 5 bevorzugte Ausführungsbeispiele der Radlageranordnung
zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit.
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1 zeigt eine Radlageranordnung
zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit, welche einen Flanschbereich 1,
der an einem axialen Außenendbereich
(linkes Ende in 1) angeordnet
ist, um. ein Automobilrad aufzunehmen, eine Nabe 3, an
die eine erste innere Laufspur 2a auf ihrer Außenumfangsfläche an ihrem
Mittenbereich und an die ein Außengewindebereich 5 auf
ihrer Außenumfangsfläche an ihrem
Innenendbereich (rechtes Ende von 1)
angeformt ist, ein Innenringelement 4, an das eine zweite
innere Laufspur 2b auf ihrer Außenumfangsfläche geformt
ist und das auf die Außenumfangsfläche der Nabe
an ihrem Mittenbereich aufgesetzt ist, eine Mutter 6, die
auf den Außengewindebereich 5 aufgeschraubt
ist, so daß sie
gegen die Innenendfläche des
inneren Ringelements 4 drückt, wenn sie aufgeschraubt
ist, um dabei das innere Ringelement 4 in einer vorbestimmten
Position auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 3 zu fixieren, ein Außenringelement 9,
an das zwei Reihen von äußeren Laufspuren 8a, 8b auf
seiner Innenumfangsfläche
angeformt sind und an das ein Befestigungsbereich 7 auf
seiner Außenumfangsfläche angeformt
ist, um mit einem Aufhangungsaufbau (nicht gezeigt) zum Abstützen verbunden
zu werden und mehrere Wälzkörperelemente 10,
die zwischen der Nabe 3 und dem Außenringelement 9 vorgesehen
sind, umfaßt.
Die Nabe 3 zum Tragen des Rads ist drehbar gelagert im
Innern des Außenringelements 9,
welches von dem Aufhängungsaufbau
abgestützt
ist.
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Es
ist ein zylindrisches Taktgeberrad oder ein Impulsring 11 vorhanden,
welcher auf dem Innenringelement 4 an seinem axialen Innenbereich
aufgesetzt ist. Das Taktgeberrad oder der Impulsring 11 ist mit
einem Grundeinschnittsbereich 12 auf seiner axialen Innenendfläche versehen.
Im speziellen bedeutet das, daß mehrere
Umfangseinschnittbereiche zwischen mehreren Umfangsinseln angeordnet
sind, um die magnetische Eigenschaft des axialen Innenendbereichs
in Umfangsrichtung abwechselnd in gleichbleibendem Intervall zu ändern.
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Ein
Abdeckelement 13 ist auf die Öffnung am axialen Innenende
des Rußenringelements 9 aufgesetzt,
um die Öffnung
abzudecken. Ein Sensor 14 ist an der Abdeckung 13 befestigt
und weist eine axiale Außenflache
auf, die dem Grundeinschnittsbereich 12 des Taktgeberrads
oder des Impulsrings 11 gegenüberliegt.
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Im
Betrieb ist das Automobilrad mit dem Flanschbereich 1 auf
dem axialen Außenbereich
der Nabe 3 befestigt und drehbar bezüglich des Aufhängungsaufbaus
abgestützt,
durch welchen das Außenringelement 9 getragen
ist. Wenn das Taktgeberrad oder der Impulsring 11, der
auf dem Innenringelement 4 aufgesetzt ist, aufgrund des
sich drehenden Rads gedreht wird, ändert der Sensor 14,
der dem Grundeinschnittsbereich 12 gegenüberliegt,
der auf der axialen Innenendflache des Taktgeberrads oder des Impulsrings 11 geformt
ist, seinen Signalausgang. Die Frequenz, in welcher der Signalausgang des
Sensors 14 geändert
wird, ist proportional zu der Drehzahl des Automobilrads. Entsprechend
wird durch Eingeben des Ausgangssignals des Sensors 14 in
eine Regelvorrichtung (nicht gezeigt), die Drehgeschwindigkeit des
Automobilrads ermittelt, um das ABS und/oder das TCS in entsprechender
Weise zu kontrollieren.
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Die
Nabe 3 gemäß 2 weist einen axialen Außenendbereich
(der linke Bereich in 2)
auf, dessen Außenumfangsflache
mit einem Flanschbereich 1 versehen ist, um ein Automobilrad
daran anzubringen.
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Die
Nabe 3 weist einen axialen Mittenbereich auf, dessen Außenumfangsflache
mit einer inneren Laufspur 2a und einem Stufenbereich 15 versehen ist.
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Ein
Innenringelement 4 ist auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 3 aufgesetzt, wobei dessen axiale Außenendfläche (linke
Endfläche
in 2) an dem Stufenbereich 15 angrenzt
und wobei eine zweite innere Laufspur 2b auf der Außenumfangsfläche des
Innenringelements 4 vorgesehen ist.
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Obwohl
die erste innere Laufspur 2a direkt auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 3 geformt ist, kann die erste innere Laufspur 2a auf
einem Innenringelement (nicht gezeigt), das von der Nabe 3 getrennt
ist, angeordnet sein, so daß dieses
Innenringelement auf der Nabe 3 zusammen mit dem Innenringelement 4 aufgesetzt
ist.
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Die
Nabe 3 weist einen Außengewindebereich 16 an
ihrem axialen Innenendbereich auf, so daß eine Mutter 6 auf
sie aufgeschraubt ist. Wenn die Mutter angezogen ist, wird der Innenring 4 an
einem vorbestimmten Bereich auf der Außenumfangsfläche der
Nabe 3 befestigt.
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Um
die Nabe 3 ist ein Außenringelement 9 vorgesehen,
welches einen Befestigungsbereich 7 auf seiner Außenumfangsfläche an ihrem
Mittenbereich aufweist, so daß das
Außenringelement 9 sicher
an dem Aufhängungsaufbau
befestigt ist.
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Auf
der Innenumfangsfläche
des Außenringelements 9 sind äußere Laufspuren 8a, 8b angeordnet,
die der ersten und zweiten inneren Laufspur 2a, 2b entsprechend
gegenüberliegen.
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Mehrere
Wälzkörperelemente 10 sind
zwischen der ersten und zweiten inneren Laufspur 2a, 2b und
den entsprechenden Außenlaufspuren 8a, 8b angeordnet,
so daß die
Nabe in dem Außenringelement 9 drehbar
angeordnet ist.
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Zwischen
der Innenumfangsfläche
des Außenringelements 9 an
seinem axialen Außenendbereich
und der Aunenumfangsfläche
der Nabe 3 ist ein Dichtring 17 angeordnet, welcher
den axial äußeren Öffnungsbereich
des Innenraums zwischen der Innenumfangsfläche des Außenringelements 9 und
der Außenumfangsfläche der
Nabe 3 abdeckt, um die Wälzkörperelemente 10 abgedichtet
unterzubringen.
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Der
axiale innere Endbereich der Nabe 3 steht axial einwärts aus
dem Außengewindebereich 16 hervor,
wobei sein Ende axial innerhalb des Außengewindebereichs 16 angeordnet
ist.
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Der
Endbereich der Nabe 3 weist einen Außenumfangsbereich auf, auf
welchem ein zylindrischer Oberflächenbereich 22 mit
einem gleichmäßigen Durchmesser
geformt ist, so daß das
Taktgeberrad oder der Impulsring 18 von diesem getragen
wird.
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Der
Durchmesser des zylindrischen Oberflächenbereichs 22 ist
ersichtlich kleiner als der Kerndurchmesser des Außengewindebereichs 16.
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Das
Taktgeberrad oder der Impulsring 18 sind aus einer magnetischen
Metallplatte, wie z.B. einer Stahlplatte, durch plastische Bearbeitung,
wie z.B. Pressen, Ziehen etc., hergestellt.
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Das
Taktgeberrad oder der Impulsring 18 umfaßt einen
inneren Zylinderbereich 19 mit einem kleinen Durchmesser,
einen äußeren Zylinderbereich 20 mit
einem großen
Durchmesser, der konzentrisch zu dem inneren Zylinderbereich 19 angeordnet ist, und
einen Ringbereich 21 zum Verbinden der beiden Zylinderbereiche 19 und 20 miteinander.
Der innere Zylinderbereich 19 weist im unmontierten Zustand
einen Innendurchmesser auf, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser
des Zylinderbereichs 22, während der äußere Zylinderbereich 20 einen
Innendurchmesser aufweist, der größer ist; als der maximale Umfangsdurchmesser
der Mutter 6.
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Insbesondere
die axiale äußere Kante
(linke Endkante in 2 und 3) des inneren Zylinderbereichs 19 ist
mit der axialen Innenkante (rechte Innenkante in 2 und 3)
des äußeren Zylinderbereichs 20 durch
den Ringbereich 21 verbunden, so daß das Taktgeberrad oder der
Impulsring 18 im wesentlichen eine ringförmige Form
und einen kurbelförmigen
Querschnitt aufweist.
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Der äußere Zylinderbereich 20 ist
mit mehreren Durchgangslöchern 23 versehen,
die in Umfangsrichtung mit einem gleichförmigen Abstand dazwischen angeordnet
sind.
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Daraus
ergibt sich, daß die
magnetische Eigenschaft in Umfangsrichtung der äußeren Umfangsfläche des äußeren Zylinderbereichs 20 sich
abwechselnd in einem gleichförmigen
Intervall ändert.
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Der
innere Zylinderbereich 19 des Taktgeberrads oder Impulsrings 18 ist
auf dem zylindrischen Oberflächenbereich 22,
der an dem axialen Innenendbereich der Nabe 3 angeformt
ist, befestigt, so daß das
Taktgeberrad oder der Impulsring 18 auf der Nabe 3 befestigt
ist.
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Der äußere Zylinderbereich 20 ist
um die Mutter 6 in einer Weise angeordnet, in der das Taktgeberrad 18 auf
der Nabe 3 befestigt ist.
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Eine
Abdeckung 24 wird verwendet, um den axialen inneren Öffnungsbereich
des Außenringelements 9 abzudecken,
um Fremd körper
wie z.B. Staub, Regenwasser am Eindringen in das äußere Ringelement
durch den Öffnungsendbereich
zu verhindern.
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Die
Abdeckung 24 ist aus einer Metallplatte, wie z.B. einer
rostfreien Stahlplatte durch einen Ziehvorgang usw. hergestellt.
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Die
Abdeckung 24 weist eine Öffnung an ihrem axialen äußeren Ende
und einen flanschförmigen
Vorsprung 25 nahe der Öffnung
entlang ihres Außenumfangs
auf.
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Die
Abdeckung 24 weist einen Außendurchmesser an dem Bereich
der Öffnung
auf, welcher im wesentlichen der gleiche ist oder geringfügig größer als
der Innendurchmesser des axialen Innenendbereichs des Außenringelements 9.
Daraus ergibt sich, daß der
Bereich der Abdeckung 24 in der Nähe der Öffnung in den axialen inneren Öffnungsbereich
des Außenringelements 9 in
einer paßgenauen
Beziehung eingeführt
werden kann bis der ringförmige
Vorsprung 25 mit der axialen Innenendfläche des Außenringelements 9 in
Kontakt kommt.
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Der
Sensor 14, der vom passiven Typ ist, ist in der Abdeckung 24 befestigt
und in seiner Position festgelegt. Die Ausgangssignale des Sensors 14 werden
durch eine Leitung (nicht gezeigt) gesendet, die mit einem Verbinder 26 an
der Außenfläche der Abdeckung 24 verbunden
ist.
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Der
Sensor 14 weist einen Ermittlungsbereich 27 auf,
der radial nach Innen von der Abdeckung 24 gerichtet ist.
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Der
Ermittlungsbereich 27 liegt der Außenumfangsfläche des äußeren Zylinderbereichs 20 mit einem
Abstand 28 von ca. 0,5 mm bis ca. 1,0 mm gegenüber, wenn
die Abdeckung 24 in den axialen Innenendbereich des Außenringelements 9 eingepaßt ist.
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Der
Sensor 14 weist ein Kernelement auf, das sich in Umfangsrichtung
(Vorderseiten-Rückseiten-Richtungen
in der Seite von 2 und 3) des Taktgeberrads oder
des Impulsrings 18 erstreckt.
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Das
Kernelement weist mindestens ein Ende auf, das radial nach Innen
gebogen ist, um den Ermittlungsbereich 27 zu formen und
mit dem angrenzenden Außenumfangsbereich
des Taktgeberrads oder Impulsrings 18 übereinzustimmen.
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Der
Ermittlungsbereich 27 kann aus einem Polstück hergestellt
sein, das von dem Kernelement getrennt ist.
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Die
Radlageranordnung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit, wie oben
erwähnt,
wird zum drehbaren Abstutzen eines Automobilrads bezüglich eines
Aufhängungsaufbaus
und zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit des Rads, das an dem Flanschbereich 1 der
Nabe 3 angebracht ist, verwendet. Diese Funktion und Betriebsweise
ist im wesentlichen die gleiche wie bei Radlageranordnung gemäß dem Stand
der Technik, wie im Vorangegangenen erklärt.
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Obwohl
der Sensor 14 vom passiven Typ eine ziemlich größere Abmessung
aufweist, ermöglicht
die Radlageranordnung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit dem
Sensor 14, radial außerhalb des
Taktgeberrads oder Impulsrings 18 angeordnet zu sein und
sich in Umfangsrichtung länger
zu erstrecken, so daß die
axiale und radiale Abmessung der Radlageranordnung kompakt ist,
um in einem begrenzten Raum in einem kompakten Fahrzeug untergebracht
zu sein.
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Es
soll erkannt werden, daß der
Boden an dem axialen inneren Ende der Abdeckung 24 teilweise
mit Einschnitten versehen ist, um den Sensor 14, der im
Querschnitt fächerförmig ist,
wenn man in axialer Richtung schaut, festzuhalten.
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Entsprechend
ist es schwer, den Sensor 14 durch Vibration in radialer
Richtung zu bewegen.
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Der
Sensor 14 weist einen Bestandteil aus synthetischem Harz
auf, welcher an dem Bereich, der näher an dem axialen Ende angeordnet
ist, größer ist als
die Abmessung des Ringbereichs 21, um die Steifigkeit und
Festigkeit des Sensorbereichs, der den Verbinder 26 umfaßt, sicherzustellen.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform
einer Radlageranordnung. Das Außenringelement 9 weist
einen axialen inneren Öffnungsendbereich
auf, welcher durch die Abdeckung 24a abgedeckt ist, die einen
zylindrischen Steckabschnitt mit einem axialen Außenendbereich
aufweist, der im Querschnitt eine Kurbelform aufweist.
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Deshalb
ist der axiale Außenendbereich
auf dem axialen Innenendbereich des äußeren Ringelements 9 aufgesetzt,
so daß die
Abdeckung 24a auf dem Außenringelement 9 befestigt
ist.
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Die
anderen Konstruktionen und Funktion sind im wesentlichen dieselben
wie die des ersten Ausführungsbeispiels.
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5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel. Die
Nabe 3 weist eine axiale Innenendfläche auf, die mit einer kreisförmigen Aussparung 30 versehen
ist, wobei die kreisförmige
Aussparung 30 eine Innenumfangsfläche 22 in einer zylindrischen
Form mit einem axialen gleichförmigen
Durchmesser aufweist. Das Taktgeberrad oder der Impulsring 18a umfaßt einen inneren
zylindrischen Bereich 19, einen äußeren zylindrischen Bereich 20 und
einen Ringbereich 21 in der Art, daß der innere und äußere Zylinderbereich 19 und 20 gebogen
sind und sich in derselben Richtung bezüglich des Ringbereichs 21 erstrecken.
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Der
innere Zylinderbereich 19 ist in die zylindrische Innenumfangsfläche 22a eingesetzt,
so daß das
Taktgeberrad oder der Impulsring 18a an dem axialen Innenbereich
der Nabe 3 befestigt ist.
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Der äußere Aufbau
und die Funktionen sind im wesentlichen die gleichen wie die des
zweiten Ausführungsbeispiels.
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Gemäß der Radlageranordnung
zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung
ist das Automobilrad drehbar von dem Aufhängungsaufbau abgestützt, während die
Drehgeschwindigkeit des Automobilrads, das an der Nabe befestigt
ist, im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei den bekannten
Nabeneinheiten ermittelt wird.
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In
der Radlageranordnung zum Ermitteln der Drehgeschwindigkeit gemäß der vorliegenden
Erfindung ist, weil der Sensor axial außerhalb des Taktgeberrads oder
Impulsrings angeordnet ist, die gesamte axiale Lange verkürzt, so
daß die
Nabeneinheit in einem begrenzten Raum in einem kompakten Fahrzeug
usw. verwendet werden kann. Zusätzlich
ist das Kernelement des Sensors in Umfangsrichtung des Taktgeberrads
oder Impulsrings angeordnet, wodurch die Länge des Kernelements ausreichend
lang ist, so daß das
Ausgangssignal des Sensors ausreichend stark ist, während der
Sensor nicht radial nach außen
absteht.