DE69103975T2

DE69103975T2 - Vorrichtung zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Innen- und dem Aussenring eines Wälzlagers.

Info

Publication number: DE69103975T2
Application number: DE69103975T
Authority: DE
Inventors: Roberto I-10020 Cambiano Torino Moretti; Angelo I-10144 Torino Varvello
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1990-07-04
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2011-06-11
Also published as: DE69103975D1; EP0464405A1; IT9067490A1; EP0464405B1; IT9067490A0; US5191284A; IT1240482B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Innen- und dem Außenring eines Wälzkontaktlagers.
Es ist bekannt, daß die Installation von speziellen Steuerkreisen an Fahrzeugen neuerdings sehr populär geworden ist; diese speziellen Kreise können von der folgenden Art sein:
- ABS, die das Ziel verfolgen, die Fahrzeugräder vor dem Blockieren während des Bremsens zu bewahren;
- ASR, die für das Steuern des richtigen Schlupfes des Fahrzeuges verantwortlich sind;
- Geschwindigkeitsmeßvorrichtung, wie z.B. Tachometer;
- Entfernungsmeßvorrichtung, wie z.B. Kilometerzähler.
Die herkömmlich verwendeten Meßsysteme werden mit gewöhnlichen Basiskomponenten realisiert, wie z B.: Phonisches Rad, Erfassungssensor, lokale Prozessoreinheit, öldynamische Nebenschlußverbindungseinheit
Das phonische Rad ist normalerweise ein gezahnter Ring, der auf dem zu überwachenden rotierenden Teil befestigt ist, während der Sensor, der aktiv oder passiv sein kann, auf dem Fahrgestell installiert ist, wobei dieser dem gezahnten Teil des phonischen Ringes in einer vorbestimmten Entfernung gegenüberliegt.
Die elektrischen, von dem Signalsensor kommenden Signale werden an die lokale Prozessoreinheit gesendet, die - im Falle von ABS-Systemen - die Unterschiede zwischen den Umlaufgeschwindigkeiten der Räder bestimmt.
Die passive Art von Sensoren, die verwendet werden, um Abweichungen des elektrischen Widerstandes zu messen, benötigen keine Stromversorgung; in jedem Fall müssen diese Sensoren notwendigerweise außerhalb des Lagers montiert werden und befinden sich somit an einer Stelle, die nicht gegen eventuelle Zusammenstöße Verunreinigungen und andere gefährlichen Beschädigungen geschützt ist.
In solchen Anordnungen wird der Sensor durch metallische Partikel, bedingt durch die Abnutzung der Bremsen, die sich in der Nähe der Sensoren befinden und durch die hohen Temperaturen, die durch die Bremsscheiben hervorgerufen werden, negativ beeinflußt. Darüber hinaus benötigen die Sensoren eine geeignete Einstellung, die durch den Anwender während des Zusammenbaus durchgeführt werden muß.
Diese Art von Sensoren ist weiterhin dadurch benachteiligt, daß es unmöglich ist, Umlaufgeschwindigkeiten bis hin zu 0 km/h zu messen.
US Patent Nr. 3,786,272 offenbart einen rotierenden, elektrischen Impulsgenerator, der ein Paar in einem Versteifungsblock montierte Hallsonden und einen auf einem Block befestigten Rotor aufweist mit einem Paar in axialer Richtung voneinander beabstandeter Magnetringe. Die Ringe stellen eine die Hallsonden aufnehmende axiale Lücke zur Verfügung, um elektrische Signale zu erzeugen, sobald sich der Rotor dreht.
DE-A-1 281 549 bezieht sich auf einen rotierenden elektrischen Impulsgenerator, der einen sich drehenden magnetischen Ring beinhaltet, der eine Vielzahl von sich am Umfang befindlichen, axial angeordneten, magnetischen Polen aufweist. Der magnetische Ring ist von einer stationären radialen Platte axial versetzt, die die Hallsonde unterstützt.
Die oben beschriebenen Einrichtungen weisen eine ziemlich komplizierte Struktur aufs die eine passende Applikation auf den Ringen eines Wälzkontaktlagers nicht ermöglicht.
EP-A-0 250 275 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Drehgeschwindigkeit oder des Winkelversatzes zwischen den Lagerringen eines Wälzkontaktlagers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Sensor wird durch eine Abdeckung getragen, die auf dem stationären Lagerring befestigt ist. Der Sensor liegt einem vielpoligen magnetischen Ring radial gegenüber, der durch einen nichtmagnetischen Ring unterstützt wird und der einstückig mit dem drehbaren Lagerring ausgebildet ist.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu offenbaren, die es ermöglicht, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Insbesondere ist es ein Ziel dieser Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Innen- und dem Außenring eines Wälzkontaktlagers zu offenbaren, wie in Anspruch 1 angezeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden jetzt in Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Ausführungsform der Vorrichtung zeigt;
Figuren 2 bis 5 teilweise perspektivische Ansichten von verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtungen sind; und
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1, weist ein Wälzkontaktlagers zum Tragen eines Fahrzeugrades eine erste Versteifung oder Abschirmung 10 auf, die mit dem rotierenden Lagerring 11 des Lagers einstückig ausgebildet ist. Der Ring oder die Abschirmung 10 trägt einen doppelten magnetisierten Ring 12 mit wechselnd gepolten Polpaaren, zwischen die ein Halleffekt-Magnetsensor oder ein Magnetwiderstandssensor 13 eingesetzt ist und durch eine zweite Abschirmung oder Versteifung 14 getragen wird, die mit dem feststehenden Lagerring 15 des Lagers einstückig ausgebildet ist.
Der Halleffekt-Magnetsensor 13, der integrierte, elektronische Schaltkreise aufweist, wird mit der Fahrzeugspannung mit Strom versorgt.
Das Signal, das der lokalen Prozessoreinheit zugeführt wird, ist eine Funktion aus den n-Variationen des Magnetfeldes, dem der Sensor während einer Rotation des Lagers ausgesetzt ist. Der Halleffekt-Sensor kann von der Art sein: linear, unipolar, bipolar, bipolar mit Speicher.
Der Magnetsensor 13, wie in Figur 2 gezeigt, wird in das magnetische Feld eingetaucht, das durch die Polschuhe der n Paare von gegensätzlichen Polen erzeugt wird, welche abwechselnd angeordnet sind, wie es in der Ausführungsform der Figur 3 gezeigt ist.
Wie in der Figur 2 gezeigt, weisen die Pole jedes Ringes die gleiche Polung auf, doch es ist klar, daß sie mit wechselnder Polung NSN auf einem Ring und entsprechend SNS auf dem gegenüberliegenden Ring auf dem gesamten Umfangsbereich des doppelten Ringes 12 realisiert werden können.
Der doppelte, magnetisierte Ring 12 kann aus Gummi hergestellt werden, der mit magnetischen Elementen vermischt und an einem Versteifungsring befestigt oder vulkanisiert ist, der ebenso als ein verschließendes Teil des Magnetflusses dienen kann. Der Ring 12 kann andernfalls aus Plastik herstellt werden, das mit magnetischen Elementen vermischt ist oder aus magnetischen Sinterwerkstoffen oder auch aus Elementarmagneten.
Das Material, aus dem der Ring hergestellt ist, kann isotrope oder anisotrope Charakteristiken aufweisen.
Der doppelte Ring 12 kann entweder ein Magnetfeld aufweisen, das bezüglich der Achse des Lagers radial ausgerichtet ist, wie in Figur 1 oder ein axial ausgerichtetes, wie in Figur 6 gezeigt, ohne einen der Vorteile dieser Erfindung zu verändern.
Die Rotation des doppelten magnetisierten Ringes 12 veranlaßt den Halleffekt-Magnetsensor 13, Abweichungen der Intensität des Magnetfeldes - im Falle der Figur 2 - festzustellen und Abweichungen und Wechselrichtungen des Magnetfeldes - im Falle der Figur 3 - festzustellen.
Nach einigen notwendigen Verarbeitungen wird das Signal, das proportional zur Geschwindigkeit ist, durch die Elektronik ausgesendet, die mit dem Halleffekt- Magnetsensor 13 integriert ausgebildet ist, und zur lokalen Prozessoreinheit gesendet.
Die Sensoreinheit kann ebenfalls aus zwei oder mehr Magnetsensoren 13 mit integrierter Elektronik bestehen, um ein Erfassen der Rotation durch Verwendung einer kleineren Anzahl von Magnetpolen zu ermöglichen, wobei die durch die einzelnen Sensoren erhaltenen Frequenzen gleich sind.
Für diese Anwendung müssen die Sensoren durch einen passenden Winkel verschoben oder in Übereinstimmung mit zwei gegenüberliegenden Paaren plaziert sein, wie es schematisch in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, die mit den Ausführungsformen der Figuren 2 und 3 übereinstimmen.
Dasselbe Mehrfach-Sensorsystem kann ebenfalls zum Erfassen der Rotationsrichtung des Rades verwendet werden, indem ein weiterer Ausgang hinzugefügt wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Innen- und dem Außenring (11, 15) eines Wälzkontaktlagers, das einen magnetisierten Ring (12) mit Magnetpolpaaren beinhaltet, der durch eine erste kreisförmige Abschirmung (10) getragen wird, die auf dem rotierenden Lagerring (11) des Lagers befestigt ist, wobei der magnetisierte Ring (12) mindestens einem Magnetsensor (13) gegenüberliegt, der durch eine zweite Abschirmung (14) getragen wird, die auf dem stationären Ring (15) des Lagers befestigt ist; dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierte Ring (12) ein Doppelring ist, der durch zwei koaxial voneinander beabstandete magnetische Ringe mit entgegengesetzt gepolten Polpaaren gebildet wird, wobei die zwei Ringe durch die erste Abschirmung (10) getragen werden; daß der Magnetsensor (13) zwischen den zwei voneinander beabstandeten Ringen (12) und der ersten Abschirmung (10) eingesetzt ist, um mittels den voneinander beabstandeten Ringen (12), der ersten Abschirmung (10) und der zweiten Abschirmung (14) gegenüber dem Lager nach außen hin geschützt zu sein.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die axial beabstandeten magnetisierten Ringe (12) auf gegenüberliegenden Stirnwänden der ersten Abschirmung (10) befestigt sind.