DE69912862T2

DE69912862T2 - Wälzlagereinheit mit Drehgeschwindigkeitsmessung

Info

Publication number: DE69912862T2
Application number: DE69912862T
Authority: DE
Inventors: Daniel Forestiero; Angelo Vignotto
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-01-14
Also published as: ITTO980035A1; EP0930505B1; DE69912862D1; US6323640B1; EP0930505A1

Description

Die betreffende Erfindung bezieht sich auf eine Wälzlagereinheit, insbesondere für die Radnabe eines Fahrzeugrades, der Art, die mit einer Abdichtvorrichtung und einer Vorrichtung für das Messen der Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Laufringes ausgerüstet ist.
Die bekannten Messvorrichtungen der oben genannten Art umfassen ein Impulsgeberrad in der Form einer ringförmigen Scheibe aus magnetisiertem Kunststoff- oder Gummimaterial, das zum Drehring des Lagers rotatorisch gesichert ist. In einigen bekannten Arten der Vorrichtung ist das Impulsgeberrad kraftschlüssig auf dem Drehring des Lagers oder auf einem fest damit verbundenen Element befestigt. Es wurde jedoch herausgefunden, dass Impulsgeberräder dieser Art nicht sehr gut der Beanspruchung widerstehen, der sie unterworfen sind, wenn sie kraftschlüssig befestigt werden; außerdem sind die auf diese Weise befestigten Impulsgeberräder der Wirkung von äußeren verunreinigenden Mitteln, wie Wasser, Staub, Schlamm, Metallpartikeln von nahe gelegenen Bremsvorrichtungen usw. ausgesetzt; wenn die verunreinigenden Mittel mit den Impulsgeberrädern in Kontakt kommen, tendiert ihre Leistung dazu, beeinträchtigt zu werden, und das von einem Sensor erzeugte Signal, das Änderungen des magnetischen Flusses, der von dem drehenden Impulsgeberrad erzeugt wird, aufnimmt, kann beeinträchtigt sein.
In anderen bekannten Arten der Vorrichtung, wie der in EP-A-0 675 364 oder in der Italienischen Patentanmeldung Nr. T097A000371 (für die Öffentlichkeit noch nicht verfügbar, da vom Datum der betreffenden Patentanmeldung) beschriebenen Art, ist das Impulsgeberrad in die Abdichtvorrichtung der Lagereinheit integriert. Während diese Art der Alternative in gewisser Hinsicht bestimmte Vorzüge zeigt, ist das Impulsgeberrad jedoch in solch einer Weise befestigt, in der für den Sensor eine eingeschränkte Oberfläche zum Lesen vorliegt.
Ein Ziel der betreffenden Erfindung ist, eine robuste, zuverlässige Anordnung zu erreichen, die sicherstellt, dass kein Risiko auftritt, dass das Impulsgeberrad während des Zusammenbaus, des Transports oder des Verwendens beschädigt wird.
Ein anderes Ziel der betreffenden Erfindung ist, eine Anordnung mit reduzierten Gesamtabmessungen zu erreichen, die das Impulsgeberrad zwischen den axialen Abmessungen der Lagereinheit unterbringt.
Ein anderes Ziel der betreffenden Erfindung ist, eine maximale Intensität von dem magnetischen Feld, das von dem Impulsgeberrad erzeugt wird, zu erhalten und eine größere Leseoberfläche für den Sensor bei dem Benutzen zu erhalten, bei dem er dem Impulsgeberrad gegenübersteht.
Ein anderes Ziel der betreffenden Erfindung ist, ein Verfahren vorzuschlagen, das auch bei herkömmlichen Lagereinheiten angewendet werden kann, ohne sie verändern zu müssen, um ein Impulsgeberrad auf den herkömmlichen Lagereinheiten zu befestigen.
Ein weiteres Ziel der betreffenden Erfindung ist, eine Anordnung zu erreichen, die das magnetisierte Rad vor plötzlichen außergewöhnlichen Änderungen der Temperatur schützt, die von den Fahrzeugbremsvorrichtungen, die sich in der Nähe der Radnabe befinden, verursacht werden.
Diese und andere Ziele und Vorzüge, die nachstehend besser verstanden werden, werden gemäß der betreffenden Erfindung durch eine Rollenlagereinheit, insbesondere für die Radnabe eines Fahrzeugrades, erreicht, das Lager umfasst einen radial äußeren rotierenden Laufring, einen radial inneren feststehenden Laufring, eine Abdichtvorrichtung zwischen den Laufringen und eine Vorrichtung für das Messen der Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Laufringes, wobei die Messvorrichtung ein Impulsgeberrad in der Form einer radial orientierten ringförmigen Scheibe aus magnetisiertem Kunststoff- oder Gummimaterial umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager einen metallischen ringförmigen Einsatz umfasst, der für das Anbringen des Impulsgeberrades an den äußeren Laufring des Lagers angepasst ist, der Einsatz bildet: einen äußeren zylindrischen Abschnitt für das kraftschlüssige Befestigen an einer äußeren Oberfläche des äußeren Laufringes; einen radialen Wandabschnitt, der beim Bilden einer ringförmigen Befestigungsfläche für das Unterbringen des Impulsgeberrades übereinstimmt, der Wandabschnitt erstreckt sich radial nach innen, um mit der Abdichtvorrichtung zusammenzuwirken, um den Spalt zwischen den Laufringen zu schließen; einen Abschnitt, der den äußeren zylindrischen Abschnitt und den radialen Wandabschnitt verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt der Teil ist, an dem ein axialer Schub für das Ausführen der kraftschlüssigen Befestigung ausgeübt wird.
Es werden nun die strukturellen und funktionellen Merkmale einiger bevorzugter, aber nicht einschränkender Ausführungsformen der Lagereinheit gemäß der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine axiale Schnittansicht einer Lagereinheit, die mit einem Impulsgeberrad gemäß der betreffenden Erfindung versehen ist, ist;
2 eine Detailansicht des in 1 gezeigten Impulsgeberrades in einem vergrößerten Maßstab in einer relevanten ersten bevorzugten Ausführungsform ist, und
3 und 4 Ansichten ähnlich zu 2 sind, die relevante veränderte Formen des Impulsgeberrades gemäß der betreffenden Erfindung zeigen.
Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst eine Lagereinheit für die Radnabe eines Fahrzeugrades einen radial äußeren rotierenden Laufring 10, einen radial inneren feststehenden Laufring 11 und zwei Reihen Rollenelemente 12, in diesem Beispiel Kugeln, die zwischen den Laufringen 10 und 11 eingeschoben sind. Der Lagereinheit ist mit einer Messvorrichtung für das Messen der Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Laufringes 10 versehen, die Messvorrichtung umfasst ein Impulsgeberrad 13, das auf dem rotierenden Laufring befestigt ist, und einen (nicht veranschaulichten) Sensor, der dem Impulsgeberrad gegenübersteht und an einer festen Wand des Fahrzeuges befestigt ist.
Das Impulsgeberrad 13 ist eine radial orientierte ringförmige Scheibe, die aus Kunststoff oder magnetisiertem Gummi hergestellt ist, mit wechselnden Polaritäten um den Umfang, die an der axialen Innenseite des äußeren Laufringes 10 befestigt ist.
Mit besonderem Bezug auf 2 ist das Impulsgeberrad 13 auf einem im wesentlichen ringförmigen metallischen Einsatz 14 vulkanisiert, wobei dessen Form in einem axialem Schnitt entsprechend profiliert ist, um einem äußeren zylindrischen Abschnitt 14a und eine innere radiale Wand 14b zu zeigen, die durch einen gebogenen Abschnitt 14c verbunden sind, der sich axial in Richtung der Innenseite des Fahrzeuges erstreckt. Die radiale Wand 14b und der Verbindungsabschnitt 14c weisen eine ringförmige Befestigungsfläche auf, an der das Impulsgeberrad untergebracht ist.
Der gebogene Abschnitt 14c erstreckt sich axial mit einem Minimalabstand von R hinsichtlich der axialen Innenseite 13a des Impulsgeberrades 13, um das Impulsgeberrad vor beliebigen späteren Schocks zu schützen, die z. B. durch Sand, der das Impulsgeberrad während des Benutzens (gemäß der mit dem Pfeil A gekennzeichneten Richtung) treffen kann, verursacht werden, und um eine sich axial erstreckende Oberfläche bereitzustellen, auf der ein axialer Schub ausgeübt wird, um das Impulsgeberrad auf der Lagereinheit gemäß der mit dem Pfeil B gekennzeichneten Richtung zu befestigen. Mit anderen Worten, die ringförmige Befestigungsfläche, in der das Impulsgeberrad untergebracht ist, weist eine axiale Ausdehnung auf, welche die des Impulsgeberrades übersteigt.
Das auf dem Einsatz 14 vulkanisierte Impulsgeberrad ist auf dem äußeren rotierenden Laufring 10 befestigt, der in den zylindrischen Abschnitt 14a um die äußere zylindrische Oberfläche 10a des äußeren rotierenden Laufringes 10 passt, und axial gegen den gebogenen Abschnitt 14c drückt, bis die radiale Wand 14b des Einsatzes 14 gegen die axiale Außenseite 10b des äußeren Laufringes 10 und gegen eine radiale Wand 15a einer Abschirmung 15, die einen Teil einer Abdichtvorrichtung bildet, die in ihrer Gesamtheit mit 16 angedeutet ist, die den Spalt zwischen dem äußeren Laufring 10 und dem inneren Laufring 11 hermetisch abdichtet, anstößt.
Mit Bezug auf 3 ist eine Abwandlung veranschaulicht, die sich von 2 darin unterscheidet, dass der gebogene Abschnitt in der radialen Ausdehnung weniger Raum beansprucht, um die Oberfläche des Impulsgeberrades zu vergrößern und somit den Leseraum für den (nicht veranschaulichten) Sensor, der dem Impulsgeberrad gegenübersteht, zu optimieren.
Mit Bezug auf 4 ist der ringförmige Einsatz 14, der das Impulsgeberrad 13 trägt, auf solch eine Weise hergestellt, dass ein völliger äußerer Schutz für das Impulsgeberrad geschaffen wird. Mit diesem Ziel bildet der Einsatz eine Befestigungsfläche 14d mit einem axialen Abschnitt in der Form eines C, die mit dem Umriss des Impulsgeberrades kongruent ist. Wenn das Impulsgeberrad in dieser Form aus Kunststoff- oder magnetisiertem Gummimaterial hergestellt wird, kann es immer noch auf den Einsatz 14 vulkanisiert und zusammen mit dem Einsatz magnetisiert werden, wie in den vorherigen Beispielen, oder es kann gesondert magnetisiert und somit einfach in die Befestigungsfläche eingebaut werden, die von dem Teil 14d des metallischen Einsatzes 14 gebildet wird, und auf dem äußeren Laufring 10, auf dem der Einsatz 14 kraftschlüssig befestigt ist, verschlossen werden.
Die oben erwähnte Abwandlung, die für eine getrennte Magnetisierung sorgt, hat den Vorteil, dass sie eine verbesserte Magnetisierung erlaubt, die auch von einem praktischen Standpunkt, im Vergleich mit der, die durch die Magnetisierung eines Impulsgeberrades, das bereits in einem Einsatz vulkanisiert ist, erhalten wird, einfacher ist. Vorzugsweise ist der Einsatz 14 aus nichtmagnetischem Metall, z. B. nichtmagnetischem Stahl oder Aluminium, hergestellt.
In dem Fall, dass das Impulsgeberrad nicht auf dem Einsatz 14 vulkanisiert ist, ist das Impulsgeberrad rotatorisch an seinem eigenen Träger mittels axialer Unregelmäßigkeiten in der Form von Buckeln oder Rillen an der Schnittstelle zwischen dem Impulsgeberrad und der radialen Oberfläche, gegen die es anstößt, wenn der Einsatz 14 kraftschlüssig auf dem rotierenden Ring 10 der Lagereinheit befestigt ist, blockiert. In dem in 4 veranschaulichten Beispiel werden die oben erwähnten Unregelmäßigkeiten in Form von axialen Rillen 17a auf der axial äußeren Seite, genauer auf dem radialen Innenteil dieser Seite des Impulsgeberrades 13, und durch Buckel 17b in einer radial nach außen gerichteten Verlängerung 18a des Gummis, der die Lippe 18 der Abdichtvorrichtung 16 einer bekannten Art bildet, erreicht. Die Unregelmäßigkeiten 17a, 17b, die in den zwei sich berührenden Körpern geformt sind, sollten vorzugsweise verschiedene geometrischen Formen aufweisen, so dass die zwei Elemente, die in Kontakt miteinander kommen, elastisch an bestimmten Punkten nachgeben, wenn das kraftschlüssige Befestigen durchgeführt wird. Zum Beispiel können Buckel um den Umfang der Verlängerung 18a gebildet werden, während spiralförmige Rillen im Impulsgeberrad oder umgekehrt gebildet werden können, um die relative Drehung zwischen diesen zwei Elementen zu behindern. Die Gummilippe, die frei von metallischen Partikeln ist, ist nachgiebiger als der magnetisierte Gummi, aus dem das Impulsgeberrad hergestellt ist, so dass in diesem Fall die Verlängerung 18a das elastisch nachgiebigere Element ist.
Es wird für Experten in der relevanten Branche offensichtlich, dass, bei einer Betrachtung der Nutzung der elastischen Nachgiebigkeit zum Blockieren des Impulsgeberrades, zahlreiche Änderungen hinsichtlich des rotierenden Ringes der Lagereinheit gemacht werden können. Zum Beispiel können axiale Vorsprünge im Impulsgeberrad und/oder an der radialen Wand 15a der metallischen Abschirmung 15 in dem Fall geschaffen werden, wenn die Lippe 18 nicht die in 4 gezeigte Verlängerung 18a aufweist; in solch einem Fall wird der magnetisierte Gummi des Impulsgeberrades offensichtlich gegenüber der metallischen Abschirmung 15 nachgeben.
Die in 4 veranschaulichte Anordnung bringt jedoch auch bestimmten Vorteile aufgrund der Tatsache, dass die Verlängerung der Lippe 18, außer der Behinderung der Drehung des Impulsgeberrades in dem Einsatz 14, eine Dichtung hinsichtlich des Einsickerns von Wasser und anderen ver unreinigenden Mitteln schafft, da sie diese daran hindert, das Impulsgeberrad 13 durch durchlaufen zwischen dem Einsatz 14 und der Abschirmung 15 zu erreichen.
Die Verbindung sollte, wieder mit Bezug auf 4, zwischen dem Impulsgeberrad 13 und dem Trägereinsatz 14 so sein, dass sie nicht irgendeine Nachgiebigkeit in dem Impulsgeberrad erzeugt wenn der Einsatz 14 kraftschlüssig auf der Lagereinheit befestigt ist. Mit diesem Ziel im Blick ist es auch vorteilhaft, dass in dieser Art der Anordnung die axiale Ausdehnung der ringförmigen Befestigungsfläche, in der das Impulsgeberrad untergebracht ist, größer als die des Impulsgeberrades selbst sein sollte, in solch einer Weise, dass eine axiale Lichtöffnung L zwischen dem Rad und der Oberfläche 10b des Laufringes, der es gegenübersteht, gelassen wird wenn das Impulsgeberrad befestigt wird. Wie oben beschrieben, sollte der Schub B, der sich aus dem kraftschlüssigen Befestigen ergibt, nicht auf den Magneten ausgeübt werden; hinsichtlich der in 4 veranschaulichten Anordnung sollte der Schub auf der radialen Oberfläche des Verbindungsabschnittes oder der Zone 14c ausgeübt werden. Die axiale Lichtöffnung L sollte vorzugsweise gleich oder kleiner als 9,5 mm sein.
Alle hierin beschriebenen Anordnungen erlauben außer dem Erreichen der in der Einführung der betreffenden Beschreibung umrissenen Ziele die Entfernung des herkömmlichen äußeren Dichtungsmaterials, das normalerweise zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche des äußeren Laufringes und dem Impulsgeberrad eingepasst ist. Wie erklärt, wird in dem in 4 gezeigten Beispiel das Abdichten durch das Ausnutzen der Verlängerung 18a der Gummilippe der Abdichtvorrichtung 16 sichergestellt; in den in 2 und 3 gezeigten Beispielen wird das Abdichten durch Kontakt zwischen der Innendurchmesserzone 14e des Einsatzes 14 und dem äußeren radialen Teil 18b der Lippe 18 garantiert.
Der Einsatz 14 erstreckt sich, wieder mit Bezug auf 2, 3 und 4, radial nach innen in Richtung des freien Endes 20a einer nicht rotierenden ringförmigen Abschirmung 20, die auch als eine Zentrifuge oder nach dem englischen Ausdruck als "Schleuder" bekannt ist, die einen Teil der Abdichtvorrichtung 16 und die Reibungsfläche, gegen die die Dichtlippe 18 wirkt, bildet. Wenn sich diese in Richtung der Zentrifugalabschirmung 20 erstreckt, definiert sie zusammen mit dem Einsatz 14 eine Labyrinthdichtung, die so arbeitet, dass die oben beschriebene Kontaktdichtung perfektioniert wird. Das freie Ende 20a sollte vorzugsweise eine letzte Kante bilden, die radial nach außen hin gebogen ist, um die Dichtwirkung der Labyrinthdichtung zu maximieren und um die Zentrifugalwirkung zu verbessern.
Wie geschätzt werden kann, verursacht der bei der kraftschlüssigen Befestigung ausgeübte Schub in all den oben beschriebenen Abwandlungen keine wesentliche Gesamtspannung in dem Impulsgeberrad, da jede Beanspruchung, die sich aus dieser Tätigkeit ergibt, vollständig durch den Trägereinsatz 14 absorbiert wird. Es kann auch angemerkt werden, dass die betreffende Erfindung die Befestigung eines Impulsgeberrades erlaubt, das innerhalb der axialen Ausdehnung der Lagereinheit, definiert durch die axiale Innenseite (auf der rechten Seite des Diagramms) des inneren Laufringes 11, enthalten ist. Schließlich erlaubt der Einsatz der betreffenden Erfindung die Verringerung der Wirkung von plötzlichen, außergewöhnlichen Änderungen der Temperatur, der Impulsgeberräder, die sich nahe den Fahrzeugbremsvorrichtungen befinden, unterworfen sind.

Claims

Wälzlagereinheit insbesondere für die Radnabe eines Fahrzeugrades, wobei das Lager einen radial äußeren rotierenden Laufring (10), einen radial inneren feststehenden Laufring (11), eine Abdichtvorrichtung (16) zwischen den Laufringen (10, 11) und eine Vorrichtung für das Messen der Rotationsgeschwindigkeit des äußeren Laufringes (10) umfasst, wobei die Messvorrichtung ein Impulsgeberrad (13) in der Form einer radial orientierten ringförmigen Scheibe aus magnetisiertem Kunststoff- oder Gummimaterial umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager einen metallischen ringförmigen Einsatz (14) umfasst, der für das Anbringen des Impulsgeberrades (13) an den äußeren Laufring (10) des Lagers angepasst ist, der Einsatz (14) bildet: einen äußeren zylindrischen Abschnitt (14a) für das kraftschlüssige Befestigen an einer äußeren Oberfläche (10a) des äußeren Laufringes (10); einen radialen Wandabschnitt (14b, 14d), der beim Bilden einer ringförmigen Befestigungsfläche für das Unterbringen des Impulsgeberrades übereinstimmt, der Wandabschnitt erstreckt sich radial nach innen, um mit der Abdichtvorrichtung (16) zusammenzuwirken, um den Spalt zwischen den Laufringen (10, 11) zu schließen; einen Abschnitt (14c), der den äußeren zylindrischen Abschnitt (14a) und den radialen Wandabschnitt (14b, 14d) verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt der Teil ist, an dem ein axialer Schub für das Ausführen der kraftschlüssigen Befestigung ausgeübt wird.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche, auf welcher der axiale Schub ausgeübt wird, aus einem gebogenen Abschnitt (14c) besteht, der den äußeren zylindrischen Abschnitt (14a) mit dem radialen Wandabschnitt (14b, 14d) verbindet.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (13) auf einer Befestigungsfläche des Einsatzes (14) vulkanisiert ist.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Befestigungsfläche eine axiale Ausdehnung aufweist, die jene des Impulsgeberrades (13) überschreitet.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil (14e) des radialen Wandabschnittes (14b) gegen eine radial nach außen gerichtete Verlängerung (18b) einer Gummilippe (18) der Abdichtvorrichtung (16) anstößt.
Lagereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Wandabschnitt (14d) die axiale Außenseite des Impulsgeberrades (13) abdeckt.
Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (13) gesondert magnetisiert wird bevor es mit dem Einsatz (14) verbunden wird, und dass elastisch nachgiebige Mittel (17a, 17b) axial an der Schnittstelle zwischen dem Impulsgeberrad (13) und der Oberfläche (15a, 18a), gegen die das Impulsgeberrad (13) anstößt, bereitgestellt sind, um das Impulsgeberrad (13) rotatorisch in Bezug auf den äußeren Laufring (10) der Lagereinheit zu blockieren.
Lagereinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass elastisch nachgiebige Mittel (17a, 17b) durch Buckel und/oder Rillen (17a, 17b) definiert sind, die in dem Impulsgeberrad und/oder in einer radialen Wand (15a) einer metallischen Abschirmung (15) der Abdichtvorrichtung (16) und/oder in einer radial nach außen gerichteten Verlängerung (18a) einer Gummilippe (18) der Abdichtvorrichtung (16) erreicht werden.
Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abschnitt der axialen Innenseite des Impulsgeberrads (13) gegen eine radial nach außen gerichtete Verlängerung (18b) einer Gummilippe (18) der Abdichtvorrichtung (16) anstößt.
Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (14) aus nichtmagnetischem Metall hergestellt ist.
Lagereinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich diese radiale Wand (14a, 14d) des Einsatzes (14) in der radialen Richtung nach innen in Richtung einer nicht rotierenden ringförmigen Abschirmung (20) der Abdichtvorrichtung (16) fortsetzt, um zusammen mit der Abdichtvorrichtung (16) eine Labyrinthdichtung zu definieren.