DE69316831T2 - Halteelement für Sensoren zur Messung der gegenseitigen Bewegung von zwei relativ zueinander drehbaren Teilen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Vorrichtungen zur Messung der gegenseitigen Bewegung von zwei relativ zueinander drehbaren Teilen und kann daher für Drehwellen zur Übertragung von Fahrzeugbewegungen, für Elektromotoren, für Hydraulikmotoren and für viele andere Systeme angewendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Halteelement für den Meßsensor.
• Moderne Vorrichtungen der vorstehend genannten Art, die in der Nähe der Lagerringe eingebaut werden, umfassen im wesentlichen zwei Grundkomponenten, nämlich ein phonisches Rad und einen Meßsensor.
• Das phonische Rad ist gewöhnlich ein Zahnring oder ein vielpoliger magnetisierter Ring, der auf dem zu überwachenden drehenden Teil montiert ist. Der Sensor, der aus einer Spule und einem Flußkonzentrator (passiv) oder einer Hallzelle oder einer Feldplatte (aktiv) besteht, ist in einen Sensorträger eingebaut. Im Gebrauch darf der Sensor sich nicht drehen und liegt dem phonischen Rad in einem vorbestimmten Abstand gegenüber, der konstant mit der Zeit aufrecht erhalten werden muß. Zusätzlich muß der Sensor eine gute Planheit bezüglich des phonischen Rades aufrecht erhalten.
• Die von dem Sensor erzeugten elektrischen Signale werden durch ein externes elektronisches Element, das von dem Lager entfernt angeordnet ist, verarbeitet, um jeweils die zu überwachende besondere physikalische Größe zu messen, nämlich die relative Drehgeschwindigkeit der zwei Teile zueinander, die Winkelbewegung zueinander, die Drehrichtung oder die Beschleunigung.
• Es wurden auch andere Anordnungen verwendet, um den Sensor zu montieren, wie z.B. Sensorträger mit gezahnten ringförmigen Verlängerungen, die direkt mit dem Außenring des Lagers verbunden sind. Man hat jedoch bemerkt, daß sich der Sensor im Gebrauch verlagert und getrennt wird. In einer anderen Anordnung ist eine Seite des nichtumlaufenden Rings verlängert, um eine Verbindungsverlängerung zum Sensor zu bilden. Dies sind jedoch teure und individualle Hilfsmittel, die nicht für alle vorstehend genannten Anwendungsbereiche angepaßt werden können.
• Die CH-A-580812 offenbart ein Halteelement mit im wesentlichen ringförmiger Form für eine Sensorspule, die die Bewegung der Ringe eines Wälzlagers zueinander mißt. Das Halteelement ist an dem nichtumlaufenden Ring des Lagers befestigt, indem eine Kante des Halteelements in eine Umfangsnut gebogen wird, die in einem axialen Endabschnitt des nichtumlaufenden Lagerrings vorgesehen ist.
• Ein Halteelement zum Befestigen eines Stecksensors an dem feststehenden Ring des Lagers ist aus der US-A- 5010290 bekannt.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung vorzusehen, die erlaubt, daß der Sensor schnell durch einen sehr einfachen Vorgang auf dem nichtumlaufenden Ring des Lagers montiert wird. Erfindungsgemäß werden die oben genannten und weitere Aufgaben durch das Vorsehen eines in Anspruch 1 beanspruchten Halteelements gelöst.
• Im folgenden werden die strukturellen und funktionellen Eigenschaften einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Bezug auf die anliegende Zeichnung beschrieben, die einen schematischen Axialschnitt durch ein Wälzlager darstellt, an dem die erfindungsgemäße Vorrichtung angebracht ist.
• In der Figur besteht ein konventionelles und daher im folgenden nur kurz beschriebenes Kugellager aus einem nichtumlaufenden Ring 10, einem umlaufenden Ring 11 und einem Ring aus Rollen 12, die zwischen den zwei Ringen angeordnet sind und durch einen Haltekäfig 13 im konstanten Abstand zueinander gehalten werden.
• Auf einer Seite des Lagers (der linken Seite der Zeichnung) ist ein mit einer Gummidichtung 15 versehener Schutzschild 14 vorgesehen. Der Schild 14 ist auf dem nichtumlaufenden Ring 10 durch Einschub in eine geeignete Umfangsnut 16a befestigt, deren konkave Seite der Drehachse x des Lagers gegenüberliegt. Wenn der Schild 14 in dieser Weise angeordnet ist, bewirkt er, daß eine Nase 17 der Dichtung 15 auf der Oberfläche des umlaufenden Rings 11 gleitet und dadurch das Eindringen von Verunreinigungen (Wasser, Schmutz, Schlamm) in das Lager verhindert. Konventionelle Lager umfassen auch eine zweite Nut 16b, die mit der Nut 16a identisch, aber auf der anderen Seite des Lagers (auf der rechten Seite der Zeichnung) vorgesehen ist. Auf dieser Seite des Lagers ist eine Vorrichtung zum Messen der gegenseitigen Bewegung der zwei Lagerringe montiert, die aus einen phonischen Rad 20 und einem Meßsensor 21 der in der vorliegenden Beschreibungseinleitung beschriebenen Art besteht. Das phonische Rad 20 ist auf dem umlaufenden Ring 11 mittels eines Metallschirms 22 befestigt, der mit dem Ring 11 drehen soll. Der Sensor 21 ist in einem ringförmigen Behälter oder Sensorträger 23 befestigt, der starr mit dem nichtumlaufenden Ring 10 verbunden ist. Dieser Sensorträger ist geeignet dimensioniert, so daß der Sensor 21 im Gebrauch dem umlaufenden phonischen Rad 20 gegenüberliegt.
• Erfindungsgemäß ist der Meßsensor 21 mit dem Sensorträger 23 durch ein Halteelement 24, das aus einem vorteilhafterweise aus Blech geformten Topf besteht, auf dem nichtumlaufenden Ring 10 montiert.
• Wie in der Figur gezeigt, besitzt diese Vorrichtung eine im wesentlichen ringformige Form. Sie umfaßt einen ersten zylindrischen Abschnitt 25 mit größerem Durchmesser und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 26 mit kleinerem Durchmesser, der koaxial zum ersten Abschnitt liegt, wobei diese beiden Abschnitte durch einen radialen flachen Abschnitt 27 miteinander verbunden sind.
• Um die Meßvorrichtung auf dem Lager zu befestigen, wird der Topf 24 erst auf dem nichtumlaufenden Ring 11 montiert, indem der zylindrische Abschnitt 26 in die vordere Öffnung 30 eingeführt wird; die Kante 26a des zylindrischen Abschnitts 26 wird über seinen gesamten Umfang in die Nut 16b gebogen, indem sie gebördelt wird, so daß sie die Form der Nut nachformt. An diesem Punkt wird der Schirm 22 mit dem phonischen Rad 20 montiert, indem er auf den umlaufenden Ring 11 des Lagers als ein Preßsitz gepreßt wird. Danach wird der Sensorträger 23 mit dem Sensor 21 in den Topf 24 eingeführt, bis er gegen den flachen Abschnitt 27 stößt, wonach die Kante 25a des Abschnitts 25 auf den Sensorträger gebogen wird, um ihn sicher in der Position zu verriegeln. Zu diesem Zweck ist der Sensorträgerring 23 mit einer kegelstumpfförmigen Verjüngung 29 ausgebildet, deren Kante 25a der Form nachfolgt.
• Alternativ zur gebogenen Kante 25a kann das Verriegeln des nichtumlaufenden Ringes, des Topfes und des Sensorträgers miteinander selbstverständlich durch andere Mittel (hier nicht beschrieben) erreicht werden, die aber gleichermaßen darauf abzielen, eine relative Bewegung zwischen diesen Teilen zu verhindern.
• Ersichtlich läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht mit dem nichtumlaufenden Ring des Lagers verbinden. Zusätzlich garantiert der beschriebene Montagevorgang eine korrekte Planheit zwischen dem phonischen Rad und dem Sensor, ungeachtet der großen Toleranzen, mit welchen die Verbindungsnut hergestellt wird.
• Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, welche als nur veranschaulichend für die beste Methode der Umsetzung der Erfindung angesehen werden soll, und läßt Abwandlungen bezüglich Form, Dimensionen, Anordnung der Teile und konstruktiver und betrieblicher Einzelheiten zu. In einer weiteren Ausführungsform derselben Erfindung, die nicht gezeigt ist, umfaßt der Topf statt des ununterbrochenen Abschnitts 26 einen gezahnten zylindrischen Abschnitt, wobei dieselben Vorteile erzielt werden. Die Erfindung soll als alle Abwandlungen umfassend angesehen werden, die innerhalb ihres Umfangs liegen, der in den anliegenden Ansprüchen definiert ist.

Claims (3)

1. Halteelement (24) mit im wesentlichen ringförmiger Form für Sensoren zur Messung der gegenseitigen Bewegung von zwei relativ zueinander drehbaren Teilen, wie z.B. die Laufringe eines Wälzlagers, bestehend aus einem phonischen Rad (20) und einer ihm gegenüberliegenden Sensorspule (21), wobei die Sensorspule (21) in einem ringförmigen Sensortragerring (23) befestigt ist, der fest mit dem nichtumlaufenden Ring (10) verbunden ist, wobei das Halteelement (24) im Gebrauch fest mit dem nichtumlaufenden Ring des Lagers verbunden ist, indem eine Kante des Halteelements in eine Umfangsnut (16b) gebogen wird, die in dem axialen Endabschnitt des nichtumlaufenden Lagerrings (10) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement aus einem ersten, axial äußeren zylindrischen Abschnitt (25) mit größerem Durchmesser und einem zweiten, axial inneren zylindrischen Abschnitt (26) mit kleinerem Durchmesser besteht, der koaxial zum ersten Abschnitt ist, wobei der erste und der zweite Abschnitt durch einen radialen flachen Abschnitt (27) so miteinander verbunden sind, daß sie einen im wesentlichen topfförmigen ringförmigen Sitz zur Aufnahme des ringförmigen Sensorträgerringes (23) definieren; die axial innere Kante (26a) des axial inneren zylindrischen Abschnitts (26) wird im Gebrauch in der Umfangsnut (16b) festgeklemmt; das axial äußere Ende (25a) des ersten zylindrischen Abschnitts (25) wird auf den Sensorträgerring (23) gebogen, um ihn sicher zu verriegeln.

2. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das axial äußere gebogene Ende (25a) des ersten zylindrischen Abschnitts (25) eine kegelstumpfförmige Form hat, die eine kegelstumpfförmige Verjüngung (29) nachformt, die in dem axial äußeren Teil des Sensorträgerrings (23) gebildet ist.

3. Halteelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial innere Kante (26a) des axial inneren zylindrischen Abschnitts (26) in der Umfangsnut (16b) über deren gesamten Umfang festgeklemmt ist, um die Form der Nut nachzuformen.