DE69919612T2

DE69919612T2 - Wälzlager mit Dichtmittel und Drehgeschwindigkeitsmesser

Info

Publication number: DE69919612T2
Application number: DE69919612T
Authority: DE
Inventors: Angelo Vignotto; Pierangelo Cherio
Original assignee: SKF Industrie SpA
Current assignee: SKF Industrie SpA
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2019-02-06
Also published as: EP0937984B1; US6190051B1; EP0937984A1; ITTO980140A1; DE69919612D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit, insbesondere für die Nabe eines Fahrzeugrades, von der Bauart, die mit einer Dichtung und einer Einrichtung zum Messen der Drehzahl des Außenrings ausgestattet ist.
Bekannte Messeinrichtungen der zuvor genannten Art umfassen ein Codierrad in Form einer Ringscheibe aus magnetisiertem Kunststoff- oder Gummimaterial, die an dem sich drehenden Lagerring drehbar befestigt ist. Bei einigen wohlbekannten Vorrichtungsarten wird das Codierrad auf den sich drehenden Lagerring (normalerweise der Außenring) oder auf ein hiermit fest verbundenes Element aufgepresst.
Die EP-A-0.726.468 offenbart in einer ersten Ausführungsform eine Vorrichtung zum Messen der Drehzahl des Außenrings eines Lagers, die ein Codierrad in Form einer radial ausgerichteten Ringscheibe aus Kunststoff- oder Gummimaterial enthält. Die Scheibe umfasst einen Ringeinsatz aus nichtmagnetischem Material, der zweckmäßig geformt ist, um ein Einspannmittel zum Fixieren des Einsatzes an dem Außenring der Lagereinheit zu bilden, und besteht aus einem zylindrischen Außenabschnitt zum Aufpressen auf die Außenfläche des Außenrings.
Ein axiales Anschlagmittel ist dazu geeignet, gegen eine Seitenfläche des Außenrings anzustoßen und besteht aus einer radialen Wand des Einsatzes, die den zylindrischen Außenabschnitt mit dem Ringsitz verbindet.
Ein Ringsitz nimmt die Codierräder auf und umgibt diese außenseitig, und ein Haltemittel bildet eine dichtende Abdeckung, die an einer mit dem stationären Ring verbundenen stationären Fläche gleiten kann.
Eine weitere Ausführungsform des Dokumentes EP-A-0.726.468 offenbart mehrere Kerben, die dazu bestimmt sind, mit mehreren Haltepratzen in dem Endteil eines Halteelementes zusammenzuwirken, wobei die Haltepratzen in die Kerben eingefaltet sind, um so den Impulsgeber festzulegen.
Das Dokument EP-A-0.681.185 offenbart ein Gummielement, das eine dichtende Abdeckung bildet, die an einer stationären Fläche, die mit dem stationären Ring verbunden ist, gleiten kann. Sie bildet auch einen radialen Außenabschnitt, der sich in das Innere des Sitzes erstreckt, um die Drehung des Codierrades in Bezug auf den Einsatz zu blockieren. Das Gummielement weist wenigstens ein erhabenes Element auf, das in einer radialen Richtung elastisch nachgiebig ist, geeignet zum Zusammenwirken mit der zylindrischen Innenfläche des Codierrades, um die Drehblockierung zwischen dem Blockierrad und dem Einsatz zu vervollkommnen.
Man hat nun herausgefunden, dass Codierräder dieser Art den Belastungen, denen sie ausgesetzt sind, wenn sie getrieben werden, nicht gut standhalten. Des Weiteren werden auf diese Art eingebaute Codierräder der Einwirkung äußerer verschmutzender Dinge wie beispielsweise Wasser, Staub, Schlamm, Metallpartikel von den naheliegenden Bremseinrichtungen etc. ausgesetzt. Wenn diese verschmutzenden Dinge mit den Codierrädern in Kontakt kommen, besteht die Neigung, dass deren Leistung geschmälert wird und das Signal, das durch einen Sensor erzeugt wird, der Magnetflussschwankungen in dem durch das drehende Codierrad erzeugten Magnetfluss aufnimmt, nachteilig beeinflusst werden kann. Metallpartikel habe eine besondere Tendenz, an irgendwelchen geringfügigen Unregelmäßigkeiten oder Rauhigkeiten an der Oberfläche eines Codierrades, das aus magnetisiertem Gummi- oder Kunststoffmaterial besteht, zu haften.
Anderweitige wohlbekannte Vorrichtungsarten besitzen ein Codierrad, das aus noch nicht magnetisiertem Kunststoff- oder Gummi besteht, welches auf einem ringförmigen Halteeinsatz aus Metall aufvulkanisiert ist, und dann gemeinsam hiermit magnetisiert wird. Diese An von Magnetisierungstechnik lässt, neben dem dass sie sowohl komplex und teuer ist, nicht zu, dass in dem Codierrad optimale Magnetisierungswerte erzielt werden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine robuste, zuverlässige Anordnung zu realisieren, welche die Gefahr beseitigt, dass das Codierrad während des Zusammenbaus, des Transports oder bei der Verwendung beschädigt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lagereinheit zu realisieren, die mit einer Vorrichtung zum Messen der Drehzahl ausgestattet ist, an der durch das magnetisierte Codierrad angezogene Metallpartikel nicht dazu neigen zu haften.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu realisieren, die das magnetisierte Rad vor Temperaturschwankungen schützt, die durch die Nähe der Fahrzeugbremsen an der Nabe verursacht werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese und andere Ziele und Vorteile, wie in dem unabhängigen Anspruch 1 eingehend erläutert, durch eine Lagereinheit erreicht, die mit einer Vorrichtung zum Messen der Drehzahl ausgestattet ist, in der eine Dichtung eingebaut ist und die mit einem Metalleinsatz ausgestattet ist, der eine Doppelfunktion als Halteelement und Schutz für das Codierrad und auch als Halterung für eine Abdeckdichtung aus Gummi erfüllt. Andere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 definiert.
Es werden nun die strukturellen und funktionellen Merkmale der Ausführungsform der Lagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine Teilansicht eines Axialschnitts einer auf einer Kugellagereinheit montierten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen umfasst eine Wälzlagereinheit für die Nabe eines Fahrzeugrades einen sich drehenden Außenring 10 und einen stationären Innenring 11, zwischen denen sich drehende Elemente, im vorliegenden Fall Kugeln, angeordnet sind.
Die Lagereinheit ist mit einer Vorrichtung zum Messen der Drehzahl des sich drehenden Außenrings 10 ausgestattet, wobei die Vorrichtung ein auf dem sich drehenden Außenring angebautes Codierrad 13 und einen dem Codierrad zugewandten und an einem sich nicht bewegenden Fahrzeugteil angebauten Sensor (nicht gezeigt) umfasst.
Das Codierrad 13 ist eine radial ausgerichtete ringförmige Scheibe aus magnetisiertem Kunststoff- oder Gummimaterial mit abwechselnden Polaritäten am Umfang und neben der in Axialrichtung gesehen Innenseite 10b (d.h. zum Fahrzeuginneren hin) des sich drehenden Außenrings 10 befestigt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Codierrad 13 in einem auf dem Außenring 10 aufgepressten Ringeinsatz 14 aus Metall befestigt. Der Einsatz 14 aus nichtmagnetischem Metall, beispielsweise aus nichtmagnetischem Stahl, ist zweckmäßig derart geformt, dass er einen Sitz bildet, der zum Aufnehmen des Codierrades und eines Ansatzstücks dient, das einen Halt für die Abdeckung der Abdichtungseinrichtung der Lagereinheit bildet, wie nachfolgend beschrieben wird.
Der Einsatz 14 bildet einen zylindrischen Außenabschnitt (Einspannmittel) 14a, das auf die zylindrische Außenwandung 10a des Außenrings 10 der Lagereinheit aufgepresst ist. Der zylindrische Abschnitt 14a ist mit einer radialen Wandung 14b verbunden, die gegen die Seitenfläche 1 Ob des Außenrings 10 anstoßen kann. Die radiale Wandung 14b ist wiederum mit einem Abschnitt 14c verbunden, der mit einem C-förmigen Teil verbunden ist, welcher ein Sitz zum Aufnehmen des Codierrades 13 formt. Der radiale Innenteil des Ringeinsatzes 14 ist zur Bildung eines radialen Flansches 14d verlängert, an den ein Gummidichtungselement 15 angeformt ist.
Das Gummielement 15 formt einen radialen Innenabschnitt 15a, der im Wesentlichen eine Dichtungsfunktion erfüllt, indem er an einer Metallscheibe 16 (eine stationäre Fläche einer Dichtungseinrichtung bildend) mit einem L-Querschnitt entlang gleitet, der mit dem stationären Ring 11 der Lagereinheit integral ausgebildet ist, und einem radialen Außenabschnitt mit im wesentlichen zylindrischer Form 15b, der sich zum Inneren des C-förmigen Abschnitts 14c erstreckt, indem das Codierrad 13 untergebracht ist, um sicherzustellen, dass es in dem Sitz 14c des Metalleinsatzes 14 eingerastet ist.
Das miteinander Verbinden des Codierrades 13 und des Halteeinsatzes 14, das vor dem Aufpressen des Einsatzes 14 auf der Lagereinheit ausgeführt wird, muss dergestalt ausgeführt werden, dass das Codierrad weder fließt noch bricht, wenn es auf die Lagereinheit montiert wird. Um dies zu erreichen, ist die axiale Abmessung des Ringsitzes 14b, in dem das Codierrad untergebracht ist, größer als der des Codierrades selbst, um so im angebrachten Zustand des Codierrades einen Axialspalt L zwischen dem Rad 13 und der dem Rad 13 zugewandten Seite 10b des Laufrings 10 frei zu lassen. Die Presskraft, die in der Zeichnung durch den Fall A angedeutet ist, wird nicht auf den Magneten sondern auf den radialen Wandabschnitt 14b ausgeübt. Der Axialspalt L sollte vorzugsweise gleich oder kleiner als 0,5 mm sein.
Die radiale Abmessung des Codierrades betreffend ist festzustellen, dass dessen Außendurchmesser D₁₃ kleiner ist als der Innendurchmesser D₁₄ der am weitesten außen liegenden Fläche der sich axial erstreckenden Abschnitte des C-förmigen Sitzes 14c, in dem es untergebracht ist, um so zu vermeiden, dass das magnetisierte Rad bricht, wenn es eingebaut wird, und um zuzulassen, dass das Kunststoff- oder Gummimaterial, aus dem es gemacht ist, Temperaturschwankungen entsprechend nachgeben kann, ohne Spannungen zu erzeugen. Es ist wohlbekannt, dass der Stahl, aus dem der Einsatz 14 hergestellt ist, einen niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das zuvor genannte Material, aus dem das Codierrad 13 besteht.
Die Zwischenfläche zwischen der zylindrischen Innenseite des Codierrades 13 und der zylindrischen Außenseite des zylindrischen Vorsprungs 15b des Gummielementes 15 ist dergestalt zweckmäßigerweise angeordnet, dass es als Blockiermittel dient, um das Codierrad in Umfangsrichtung gegenüber dem Einsatz 14 und dem hierauf aufvulkanisierten Gummielement 15 zu blockieren. Dieses Blockiermittel umfasst in der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausgestaltung eine Anzahl erhabener Mittel oder Erhebungen, um den Umfang 15c herum, die sich radial von der Oberfläche der zylindrischen Verlängerung 15b radial erstrecken, und eine Anzahl axialer Nuten 13c in der zylindrischen Innenseite des Codierrades 13. Die Abmessungen der verschiedenen Teile sollten so sein, dass, wenn das Codierrad einmal in den Sitz 14b eingesetzt ist, die nachgiebigen Erhebungen um den Umfang 15c aus Gummi leicht durch die zylindrische Innenseite des Codierrades zusammengepresst werden und sich dann wieder ausdehnen, um in die Axialnuten (Ausnehmungen) 13c zu passen, so dass sie eine Reibschlussblockierung bilden, ohne dass es ein Hindernis beim Einsetzen des Codierrades in dessen Aufnahme darstellt. Der Gummi, aus dem das Element 15 hergestellt ist, ist frei von irgend welchen Metallpartikeln, es ist tatsächlich nachgiebiger als der magnetisierte Gummi, aus dem das Codierrad hergestellt ist. Diese Art von nachgiebiger Kopplung eliminiert auch Probleme von Toleranzschwankungen zwischen dem Codierrad und dessen Halteeinsatz.
In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel bildet die zylindrische Außenfläche der zylindrischen Verlängerung 15b auch zwei sich um den Umfang 15d, 15e herum axial erstreckende Borte. Die erste Borte 15d, die entsprechend der axial äußeren Seite des Codierrades 13 positioniert ist, dient dazu, ein axiales Blockiermittel zu enthalten, das verhindert, dass das Codierrad axial aus seiner Aufnahme 14b herausrutscht. Die zweite Borte 15b ist eine Lippe, die dazu ausgestaltet ist, dass sie die Oberfläche des Außenrings 10 nachgiebig kontaktiert, um so die Abdichtungswirkung zwischen dem Außenring 10 der Lagereinheit und dem metallischen Einsatz 14, der hierauf befestigt ist, zu vervollkommnen.
Wie anzuerkennen ist, wird das Codierrad separat von seinem eigenen Einsatz magnetisiert, so dass optimale Magnetisierungswerte erzielt werden, und es ist einfach in den Sitz einzusetzen, der aus dem Teil 14c des metallischen Einsatzes 14 besteht, der es außenseitig umgibt und eine glatte Außenfläche schafft, von der irgendwelche magnetischen Partikel, die sich auf dem Einsatz ablagern, infolge der Zentrifugalkraft der sich drehenden Lagereinheit leicht entfernt werden können. Des Weiteren ist der Ringeinsatz 14, der das Codierrad 13 stützt, so geformt, dass es für das Codierrad einen vollkommenen außenseitigen Schutz schafft, was die in der obigen Einleitung erläuterten Probleme löst. Außerdem verursacht die beim Aufpressen ausgeübte Längskraft auf das Codierrad keine beträchtliche Gesamtkraft, da jedwede Erschütterung bei diesem Vorgang durch den Halteeinsatz 14 vollständig absorbiert wird. Schließlich erlaubt die Anordnung der vorliegenden Erfindung eine Reduzierung unerwarteter Temperaturschwankungen, denen Codierräder unterworfen werden, wenn sie nahe an Fahrzeugbremsen angeordnet sind.

Claims

Wälzlagereinheit, insbesondere für die Nabe eines Fahrzeugrades, umfassend einen sich drehenden Außenring (10), einen stationären Innenring (11), eine Dichtung (16) zwischen den Ringen (10, 11) und eine Einrichtung zum Messen der Drehzahl des Außenrings (10), wobei die Messeinrichtung ein Codierrad (13) in Form einer radial ausgerichteten, kreisförmigen Scheibe aus Kunststoff- oder Gummimaterial und einen Ringeinsatz (14) aus nichtmagnetischem Metall umfasst, der zweckmäßig geformt ist, um zu bilden: – ein Einspannmittel (14a) zum Festlegen des Einsatzes (14) an dem Außenring der Lagereinheit und das aus einem zylindrischen Außenabschnitt (14a) zum kraftschlüssigen Aufsetzen auf die Außenfläche (10a) des Außenrings (10) besteht; – ein axiales Anschlagmittel (14b), das an eine Seitenfläche (1 Ob) des Außenrings (10) anlegbar ist und aus einer radialen Wand des Einsatzes besteht, die den zylindrischen Außenabschnitt (10a) mit dem Ringsitz (14c) verbindet; – ein Ringsitz (14c) zum außenseitigen Umschließen des Codierrades (13); – ein Haltemittel (14d) für ein Gummielement (15), das eine dichtende Abdeckung bildet, die an einer mit dem stationären Innenring (11) verbundenen stationären Fläche (16) entlang gleiten kann und die auch einen radial äußeren Abschnitt (15b) mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form bildet; gekennzeichnet durch die Merkmale, dass der radial äußere Abschnitt (15b) sich in das Innere des Sitzes (14c) erstreckt, um die Drehung des Codierrades (13) in Bezug auf den Einsatz (14) zu blockieren, und zumindest ein erhabenes Element (15c) vorhanden ist, das in einer radialen Richtung elastisch nachgiebig ist zum Zusammenwirken mit der inneren zylindrischen Fläche des Codierrades, um die Drehblockierung zwischen dem Codierrad 13 und dem Einsatz (14) zu vervollkommnen, und durch das Merkmal, dass das Codierrad (13) einen Außendurchmesser (D₁₃) besitzt, der kleiner ist als der Innendurchmesser (D₁₄), der am weitesten außen liegenden Fläche der sich axial erstreckenden Abschnitte des C-förmigen Sitzes (14c), der dieses aufnimmt, um zuzulassen, dass das Kunststoff- oder Gummimaterial, aus dem das Codierrad hergestellt ist, Temperaturschwankungen entsprechend frei nachgeben kann.
Lagereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass das Codierrad (13) separat magnetisiert ist, bevor es in dem Einsatz fixiert wird.
Lagereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass der Ringsitz aus einem Abschnitt (14c) mit einem C-förmigen axialen Querschnitt besteht, der eine axiale Abmessung (L) besitzt, die größer ist als die des Codierrades (13), so dass das Codierrad nicht gegen die Seitenfläche (10b) des Außenrings (10) stößt, wenn der Einsatz (14) mit einem vormontierten Codierrad (13) an die Lagereinheit (10) montiert wird.
Lagereinheit nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass die zylindrische Innenfläche des Codierrades mit wenigstens einer Ausnehmung (13c) versehen ist, die zum Zusammenwirken mit dem elastisch nachgiebigen erhabenen Element (15c) geeignet ist.
Lagereinheit nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass der zylindrische Abschnitt (15b) des Gummielementes (15) auch ein sich radial erstreckendes Axialblockiermittel (15d) bildet, das der axialen Außenseite des Codierrades (13) entspricht.
Lagereinheit nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Tatsache, dass der zylindrische Abschnitt (15b) des Gummielementes (15) auch eine Dichtung in Form einer Lippe (15e) bildet, die mit dem Außenring (10) der Lagereinheit in direkten Kontakt bringbar ist.