KR20150045437A

KR20150045437A - Ａｂｓ 인코더 장치

Info

Publication number: KR20150045437A
Application number: KR20157003916A
Authority: KR
Inventors: 페터 니블링; 안드레아스 벡커
Original assignee: 섀플러 테크놀로지스 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2012-08-22
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2015-04-28
Also published as: WO2014029535A1; DE102012214872B4; CN104718458A; US9188165B2; BR112015001453A2; DE102012214872A1; CN104718458B; US20150233428A1

Abstract

본 발명은 다중 극 구조물을 지지하는 환형 디스크 코어(annular disk core)와; 각진 링(angular ring) 및 이 각진 링에 연결되어 그 자체로서 하나의 밀봉 립 구조물을 형성하는 엘라스토머 몸체를 포함하는 밀봉 링 요소;를 구비한 ABS 인코더 장치에 관한 것으로, 상기 각진 링은 원통 재킷 섹션 및 반경방향 내부로 돌출하는 환형 디스크 섹션을 포함하고, 이 환형 디스크 섹션은 전술한 밀봉 립 구조물을 지지하며, 상기 환형 디스크 코어는, 이 환형 디스크 코어가 환형 돌출부를 형성하면서 각진 링의 원통 재킷 섹션의 내부 원주면을 넘어서 반경방향 내부로 돌출하도록 형성되며, 원통 재킷 섹션의 내부 원주면에는 엘라스토머 재료로 형성된 패킹 링이 부착되고, 반경방향으로 측정된 이 패킹 링의 두께는 반경방향으로 측정된 환형 디스크 코어의 돌출부보다 더 크다. 이러한 방식으로, 인코더 링이 중력 또는 원심력의 작용 하에 밀봉 립 구조물로부터 불순물을 배출시키는 과정을 방해하지 않는 점이 보장된다.

Description

ＡＢＳ 인코더 장치{ABS ENCODER ARRANGEMENT}

본 발명은, 휠 베어링 영역에서 휠의 회전과 관련하여 지시 신호를 발생시키기 위해 이용되는, 특허 청구항 1의 전제부에 따른 ABS 인코더 장치에 관한 것이다.

DE 696 06 928 T2호에는 종래의 ABS 인코더 장치가 공지되어 있다. 이 ABS 인코더 장치의 경우, 허브 측에 고정되고 밀봉 립을 구비한 밀봉 링을 포함하는 밀봉 장치가 제공된다. 밀봉 링은 휠 허브와 베어링 내륜 사이의 환형 갭 내에 배치된다. 그 밀봉 립이 베어링 내륜 또는 그 위에 배치된 링의 원주면에 마찰되면서 접촉됨으로써, 밀봉 효과가 달성된다. 이와 같이 형성된 밀봉 구조는 외부로부터, 그 자체로서 다중 극 구조물을 지지하는 환형 요소에 의해서 덮인다. 다중 극 구조물은, 상응하는 센서에 의해 검출될 수 있는 자기장을 발생시킨다. 이와 같이 검출된 신호들로부터, 휠 허브가 베어링 내륜에 대하여 회전하는 경우에 회전 주파수가 결정될 수 있다. 이들 신호는 차량 측에서 브레이크 시스템 또는 ESP 시스템을 구동하는 데 이용될 수 있다.

DE 699 12 862 T2호로부터 마찬가지로 베어링 환형 갭의 영역에 밀봉 장치가 제공된 ABS 인코더 장치가 공지되어 있다. 이 ABS 인코더 장치도, 다중 극 구조물을 지지하며 축방향으로 외부로부터, 밀봉 링에 의해 밀봉된 베어링 갭 상에 부착되는 링 요소를 포함한다.

DE 103 61 900 A1호에는, 다중 극 구조물을 구비한 링 요소와 밀봉 립을 구비한 링 요소가 결합되어 하나의 구성 유닛을 형성하는 휠 베어링 장치용 코드 송신기가 공지되어 있다. 상기 구성 유닛 내부에서 상호 결합된 링 요소들 사이에는 비교적 큰 환형 갭 공간이 남는다.

EP 1 469 211 A1호에는, 딥 드로잉 판금부로서 제작된 지지 링 상에 다중 극 링이 가황 처리된 ABS 인코더 장치가 공지되어 있다. 이 문헌에서 다중 극 링은, 강자성 입자가 혼입되어 있는 엘라스토머 재료로 제작되었다. 지지 링은, 휠 측에서 함께 동작하는 환형 섹션 상으로의 부착을 위해 제공된 시트 섹션(seat section)을 포함하도록, 그리고 추가로 반경방향 내부로 돌출하며 엘라스토머 밀봉 립 구조물이 고정될 환형 플랜지를 형성하도록 구성되었다. 이로써, 다중 극 링과 밀봉 립 구조물은 지지 링을 통해 상호 결합되어 하나의 일체형 유닛을 형성한다.

본 발명의 과제는, 그 주변에서 인접하는 베어링의 효율적이고도 지속적인 밀봉이 보장될 수 있으며 콤팩트한 구성을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 본 발명에 따른 특허 청구항 1에 기재된 특징들을 갖는 ABS 인코더 장치에 의해 해결된다.

본 발명에 의해 바람직하게, 환형 디스크 코어에서 상대적으로 작은 내경을 구현하는 것, 그리고 밀봉 립 구조물의 영역 내로 유입되는 불시의 유동성 또는 자유 유동성 불순물뿐만 아니라, 비말수(splash water) 및 응축수가 중력 또는 원심력 작용에 의해 실질적으로 완전히 상기 밀봉 립 구조물로부터 다시 배출될 수 있도록, 밀봉 링 요소와 환형 디스크 코어를 상호 결합하는 것이 가능하다.

본 발명의 매우 바람직한 한 실시예에 따라, 패킹 링은 밀봉 립 구조물과 동일한 재료로 형성된다. 이때, 패킹 링은 특히 밀봉 립 구조물과 일체로 제조될 수 있다. 이 경우 패킹 링과 밀봉 립 구조물 사이에는, 그 자체로서 밀봉 립 구조물과 패킹 링을 연결하는 얇은 커버 층이 환형 디스크 섹션 상에 형성될 수 있다.

본 발명의 특별한 일 양태에 따라, 다중 극 구조물은 엘라스토머 재료로 제조되어 환형 디스크 코어 상에 가황되며, 엘라스토머 재료는 이로 인해 형성된 내부 에지 영역에 의해 환형 디스크 코어의 내부 원주면 위로 돌출한다. 이때 환형 디스크 코어는, 내측에서 환형 디스크 코어의 내부 원주면 위로 돌출하는 다중 극 구조물 영역이 내부 원주 벽에 의해 제한되고, 이 내부 원주 벽의 내경이 실질적으로 패킹 링의 내벽의 내경에 상응하도록 형성될 수 있다. 그럼으로써, 매우 바람직한 방식으로, 패킹 링의 내부 원주면에 수집되는 불시의 유동성 불순물이 다중 극 구조물의 내부 에지를 거쳐서 "원활하게" 배출될 수 있다. 그럼으로써, 바람직한 방식으로, 상응하는 공간이 패킹 링에 의해 채워짐으로써, 워터 포켓(water pocket)의 형성이 방지된다. 추가로, 인코더 재료가 패킹 링의 전방측에 부착됨으로써, 밀봉 링 요소의 외측 링에서 정적인 씰 시트(seal seat)의 밀봉 상태가 더욱 개선된다.

바람직한 방식으로, 내측에서 환형 디스크 코어의 내부 원주면 위로 돌출하는 다중 극 구조물의 엘라스토머 영역이 엘라스토머 패킹 링의 전방측에 밀착되도록, 밀봉 링 요소와 환형 디스크 코어를 기하학적으로 상호 매칭시킬 수 있다. 접촉면 영역에서는, 예컨대 상보적으로 윤곽이 형성된 씰 홈(seal groove)의 기하학적 미세 구조(micro geometry)가 형성될 수 있으며, 이들 기하학적 미세 구조는 그 자체로서 상기 접촉 구역의 밀봉 효과를 더욱 지원하며, 경우에 따라서는 심지어 서로 맞물리거나 스냅식으로 결합된다.

본 발명의 매우 바람직한 한 실시예에 따라, 밀봉 링 요소와의 협력 시 볼 레이스(ball race)를 포함하는 소위 카트리지 씰 형태의 밀봉 장치가 제공된다. 상기 볼 레이스는 바람직하게 보호 링과 일체형으로 형성되며, 이 경우 보호 링의 외부 둘레는 패킹 링의 내경보다 더 작다. 이로써, 보호 링은 패킹 링에 의해 둘러싸인 영역 내부에서 연장될 수 있고, 밀봉 립 구조물을 정면에서 덮을 수 있다. 추가로, 바람직하게 전방측은 축방향으로 다중 극 구조물의 레벨 아래에 위치하는데, 다시 말해 전방측은 베어링에 더 가까이 있다.

밀봉 립 구조물 자체는, 이 밀봉 립 구조물이 복수의 밀봉 립을 형성하도록 구성될 수 있다. 이로써, 밀봉 립 구조물은 보호 링에 접하는 보호 립(예를 들어 먼지 보호 립) 및 볼 레이스에 접하는 밀봉 립(예를 들어 윤활제 밀봉 립)을 포함하도록 형성될 수 있다. 추가로, 밀봉 립 구조물에는 볼 레이스의 전면을 향해 가다가 볼 레이스의 내부 원주 벽의 직경 레벨 위로 떨어지는 보조 립도 형성될 수 있으며, 이 보조 립은 그 자체로서 볼 레이스에 접하는 밀봉 립을 재차 베어링 영역으로부터 밀봉한다.

환형 디스크 코어에 코딩 링 섹션의 주변을 둘러싸는 원통형 재킷 링이 제공됨으로써, 환형 디스크 코어는 이 환형 디스크 코어를 지지하는, 특히 그 주변을 둘러싸는 구조물(예컨대 휠 허브)의 중앙에 매우 견고하고 정확하게 고정될 수 있다. 상기 원통형 재킷 링은 링 에지 영역을 통해서, 다중 극 구조물을 지지하는 환형 디스크 섹션에 연결되어 이 환형 디스크 섹션을 안정화한다. 원통형 재킷 링이 관련 섹션 상에 압착된 후, 환형 디스크 코어는 설치된 상태에서 지지 섹션의 전면에, 통상적으로는 허브 플랜지에, 바람직하게 평평하게 올려진다.

본 발명의 추가 세부 사항 및 특징들은 도면과 관련된 이하의 설명에 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 ABS 인코더 장치의 축방향 단면도이다.

도 1에는, 본 발명에 따른 ABS 인코더 장치의 구성이 상세도의 형태로 도시되어 있다. 본 발명에 따른 ABS 인코더 장치는 다중 극 구조물(2)을 지지하는 환형 디스크 코어(1)를 포함한다. 또한, ABS 장치는 밀봉 링 요소(3)를 포함하며, 이 밀봉 링 요소는 각진 링(4)과, 이 각진 링에 연결되어 그 자체로서 하나의 밀봉 링 구조물(6)을 형성하는 엘라스토머 몸체를 포함한다.

각진 링(4)은 원통 재킷 섹션(4a)과, 반경방향 내부로 돌출하고 전술한 밀봉 립 구조물(6)을 지지하는 환형 디스크 섹션(4b)을 포함한다.

환형 디스크 코어(1)는, 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 이 환형 디스크 코어가 반경방향 내부로, 각진 링(4)의 원통 재킷 섹션(4a)의 내부 원주면(S1) 위로 본 도면에 도시된 크기(t1)만큼 돌출하도록 형성된다. 원통 재킷 섹션(4a)의 내부 원주면(S1)은 엘라스토머 재료로 형성된 패킹 링(7)에 연결되며, 반경방향으로 측정된 패킹 링의 두께(t2)는 반경방향으로 측정된 환형 디스크 코어(1)의 돌출부(t1)보다 더 크다. 패킹 링(7)은, 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 밀봉 립 구조물(6)과 일체로 형성되며, 이를 위해 커버층 섹션(5)을 통해 밀봉 링 구조물(6)에 연결된다.

다중 극 구조물(2)은 엘라스토머 재료로 제조된다. 다중 극 구조물(2)은, 이 다중 극 구조물의 내부 에지 영역이 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주면(S2) 위로 돌출하도록 형성된다. 내측에서 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주면(S2) 위로 돌출하는 다중 극 구조물(2)의 영역은 내부 원주 벽(S3)에 의해 제한되며, 이 내부 원주 벽의 내경(DS3)은 실질적으로 패킹 링(7)의 내벽(S4)의 내경(DS4)에 상응한다. 내측에서 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주면(S2) 위로 돌출하는 다중 극 구조물(2)의 영역은 패킹 링(7)의 전방측(S5)에 밀착된다.

밀봉 장치(3)는 카트리지 씰로서 형성되며, 볼 레이스(8)를 포함한다. 볼 레이스(8)는 보호 링(8a)과 일체형으로 형성된다. 보호 링(8a)의 외부 직경은 패킹 링(7)의 내경(DS4)보다 작고, 따라서 환형 디스크 코어(1)의 내경보다도 작다.

밀봉 립 구조물(6)은, 보호 링(8a)에 접하는 보호 립(3a) 및 볼 레이스(8)에 접하는 밀봉 립(3b)을 포함하도록 형성된다. 추가로, 밀봉 립 구조물(6)은 볼 레이스(8)의 전면(S6)을 향해 가다가 볼 레이스(8)의 내부 원주 벽의 직경 레벨 위로 떨어지는 보조 립(3c)을 포함한다.

환형 디스크 코어(1)는, 반경방향 내부로 연장되는 코딩 링 섹션(1a) 및 이 코딩 링 섹션(1a)의 주변을 둘러싸는 원통형 재킷 링(1b)을 포함하도록 형성된다. 외부 링(1b) 위에도, 다중 극 구조물을 형성하기 위해 제공된 엘라스토머 재료가 분사된다.

밀봉 링 요소(3)의 영역에서뿐만 아니라 환형 디스크 코어(1)의 영역에서도, 거기에 제공된 엘라스토머 재료가 금속 환형 구조물과 접착식으로 결합된다. 이와 같은 접착은 가황 공정의 범주 내에서 이루어질 수 있다. 금속 환형 구조물들(1, 4)은 딥 드로잉 판금부로서 제작되며, 각각 횡단면에서 볼 때 각진 프로파일을 갖는다.

밀봉 링 요소(3)의 각진 링(4)은 원통 재킷 섹션(4a)의 영역에 지지면(S7)을 형성하며, 이 지지면을 통해 밀봉 링 요소(3)가 약하게 압입 끼워맞춤(press fit) 된 상태에서 원통형의 수용 섹션(9) 내부에 포지셔닝될 수 있다. 원통 재킷 섹션(4a)이 환형 디스크 섹션(4b)에 인접해 있는 외부 에지 영역에는 엘라스토머 링 섹션(11)이 형성되며, 이 엘라스토머 링 섹션은 그 자체로서 수용 섹션의 내부 면(S9)과 외부 원주 벽(S7) 사이의 압입 끼워맞춤 갭을 밀봉한다. 전술한 에지 영역에, 도면에는 상세하게 도시되어 있지 않은 몇몇 소형 관통 보어를 제공할 수 있는데, 이들 관통 보어는 그 자체로서 엘라스토머 링 섹션(11)을 패킹 링(7)과 연결한다. 이는, 밀봉 링 요소(4)의 제작의 범주 내에서 엘라스토머 링 섹션(11)을 형성하기 위해 필요한 엘라스토머 재료를 형상 기술적으로 바람직하게 처리할 수 있게 해 준다. 추가로, 패킹 링(7)의 바람직한 형상 결합 방식의 고정이 구현된다. 또한, 엘라스토머 링 섹션(11)을 보조 립(3c)의 연결 영역과 연결하는 것도 가능하다.

도면에 도시된 ABS 인코더 장치는 예를 들어 구동되지 않은 휠을 위한 ABS 인코더 장치로서 설계된 것이다. 이 경우, 카트리지 씰의 볼 레이스(8)는 볼(13)이 장착된 앵귤러 콘택트 볼 베어링(angular contact ball bearing)의 베어링 내륜(12)의 원통형 원주면 섹션 상에 배치된다. 각진 링(4)의 원통 재킷 섹션(4a)은 휠 허브(14)의 원통형 연장부 내에 배치된다. 상기 연장부(14) 상에는 다중 극 구조물(2)을 지지하는 환형 디스크 코어(1)도 압착된다.

본 발명에 따른 ABS 인코더 장치는 3개의 개별 요소, 다시 말해 다중 극 구조물(2)을 포함하는 다중 극 링 요소(MPE), 밀봉 링 요소(DRE) 및 볼 레이스(8)로 구성된다. 밀봉 링 요소(DRE)는 다중 극 링 요소(MPE)와 별도로 장착될 수 있고, 휠 허브(14) 내부에서 신뢰성 있게 매칭될 수 있는 압입 끼워맞춤에 의해 자동으로 센터링된다. 다중 극 링 요소(MPE)는 밀봉 링 요소(DRE)의 조립 후에 휠 허브(14) 에 압착되고, 자신의 기능 위치에 도달하면 밀봉 링 요소의 전방측(S5)에 밀봉 방식으로 접촉된다. 패킹 링(7)의 내부 원주 벽(S4)은 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주 벽(S2)보다 작은 직경을 갖는다. 다중 극 구조물의 내부 원주면(S3)은 패킹 링(7)의 내부 원주면(S4)에 실질적으로 연속으로 연결된다.

휠 허브(14)가 회전할 때, 다중 극 구조물(2)은 베어링 링(12)에 의해 규정된 베어링 축을 중심으로 회전한다. 다중 극 구조물(2)은 하나 이상의, 바람직하게는 복수의 자기 활성 구역(magnetically active zone)을 갖는다. 이들 자기 활성 구역은 도면에 상세하게 도시되지 않은 센서에 의해 검출될 수 있다. 이렇게 하여 발생한 신호들은 ABS 시스템 또는 ESP 시스템을 위해 충분한 분해능으로 상응하는 휠의 회전에 대한 정보를 제공해 준다. 다중 극 구조물 내에 형성된 구역들을 직접 자기장을 방출하는 구역으로서 형성하는 대신에, 이들 구역을 예를 들어 강자성 입자들의 국소 결합에 의해 뛰어난 투과성을 갖는 구역으로서 구현하는 것도 가능하다. 또한, 환형 디스크 코어(1)에 축방향 프로파일링을 제공하는 것도 가능한데, 이 축방향 프로파일링은 그 자체로서, 예컨대 홀 센서를 이용한 전자기적 상호 작용 효과에 기반한 구역 식별(zone discrimination)을 가능케 한다.

1 환형 디스크 코어
1a 코딩 링 섹션
1b 외부 링
2 다중 극 구조물
3 밀봉 링 요소
3c 보조 립
3a 보호 립
3b 밀봉 립
4 각진 링
4a 원통 재킷 섹션
4b 환형 디스크 섹션
5 커버 층 섹션
6 밀봉 립 구조물
7 패킹 링
8 볼 레이스
8a 보호 링
9 수용 섹션
11 엘라스토머 링 섹션
12 베어링 내륜
13 볼
14 휠 허브
S1 내부 원주면
S2 내부 원주면
S3 내부 원주 벽
S4 내벽
S5 전방측
S6 전면
S7 지지면 / 외부 원주 벽
DS3 내경
DS4 내경
MPE 다중 극 링 요소
DRE 밀봉 링 요소
t1 크기
t2 두께

Claims

ABS 인코더 장치로서,
- 다중 극 구조물(2)을 지지하는 환형 디스크 코어(1), 및
- 각진 링(4) 및 상기 각진 링에 연결되어, 그 자체로서 하나의 밀봉 립 구조물(6)을 형성하는 엘라스토머 몸체를 포함하는 밀봉 링 요소(3)를 구비하며,
- 각진 링(4)은 원통 재킷 섹션(4a) 및 반경방향 내부로 돌출하는 환형 디스크 섹션(4b)을 포함하고, 상기 환형 디스크 섹션은 전술한 밀봉 립 구조물(6)을 지지하며,
- 환형 디스크 코어(1)는, 이 환형 디스크 코어가 각진 링(4)의 원통 재킷 섹션(4a)의 내부 원주면(S1)을 넘어서 반경방향 내부로 돌출하도록 형성되며,
- 상기 각진 링(4)의 원통 재킷 섹션(4a)의 내부 원주면(S1)에는 엘라스토머 재료로 형성된 패킹 링(7)이 부착된, ABS 인코더 장치에 있어서,
- 패킹 링(7)은, 반경방향으로 측정된 패킹 링의 두께(t2)가 반경방향으로 측정된 환형 디스크 코어(1)의 돌출부(t1)보다 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제1항에 있어서, 패킹 링(7)이 밀봉 립 구조물(6)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 다중 극 구조물(2)은 엘라스토머 재료로 제조되고, 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주면(S2) 위로 돌출하는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제3항에 있어서, 내측에서 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주면(S2) 위로 돌출하는 다중 극 구조물(2)의 영역은 내부 원주 벽에 의해 제한되고, 상기 내부 원주 벽의 내경(DS3)은 실질적으로 패킹 링(7)의 내벽(S4)의 내경(DS4)에 상응하는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제4항에 있어서, 내측에서 환형 디스크 코어(1)의 내부 원주면(S2) 위로 돌출하는 다중 극 구조물(2)의 영역은 패킹 링(7)의 전방측에 밀착되는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 밀봉 장치는 카트리지 씰로서 형성되며, 볼 레이스(ball race, 8)를 포함하는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제6항에 있어서, 볼 레이스(8)는 보호 링(8a)과 일체형으로 형성되며, 상기 보호 링(8a)의 외부 둘레는 패킹 링(7)의 내경(DS4)보다 더 작은 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 밀봉 립 구조물(6)은 보호 링(8a)에 인접하는 보호 립(3a) 및 볼 레이스(8)에 인접하는 밀봉 립(3b)을 포함하는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제8항에 있어서, 밀봉 립 구조물(6)은 볼 레이스(8)의 전면(S6)을 향해 가다가 볼 레이스(8)의 내부 원주 벽의 직경 레벨 위로 떨어지는 보조 립(3c)을 포함하는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.
제1항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 환형 디스크 코어(1)는 반경방향 내부로 연장되는 코딩 링 섹션(1a) 및 상기 코딩 링 섹션(1a)의 주변을 둘러싸는 원통형 재킷 링(1b)을 포함하는 것을 특징으로 하는, ABS 인코더 장치.