DE102008031665B4 - Wheel speed sensor - Google Patents
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Abstract
Drehsensorbaugruppe, umfassend:ein Radlager (100), ausgebildet, um in Verbindung mit einer Achse (640) verwendet zu werden, wobei das Radlager (100) umfasst:einen ersten Laufring (110);einen zweiten Laufring (105);eine Vielzahl von Kugellagerkugeln (125), die zwischen dem ersten Laufring (110) und dem zweiten Laufring (105) positioniert sind; undein Tonrad (150), das mit dem zweiten Laufring (105) gekoppelt ist und wenigstens teilweise in einem ringförmigen Raum (203) zwischen dem ersten Laufring (110) unddem zweiten Laufring (105) positioniert ist, wobei das Tonrad (150) eine Vielzahl von Magnetpolpaaren enthält, die um einen Umfang des Tonrades (150) herum verteilt sind;einen Träger (155), der mit dem zweiten Laufring (105) gekoppelt ist und aus einem Material mit einer relativ hohen Permeabilität konstruiert ist, wobei das Tonrad (150) mit dem Träger (155) verbunden ist, um das Tonrad (150) mit dem zweiten Laufring (105) zu koppeln,ein Radabstandhalter (245), der an den ersten Laufring (110) anstößt, und ausgebildet ist, um zwischen dem Radlager (100) und einer Verbindung eines Schwingarmes (645) mit der Achse (640) angeordnet zu werden;einen Sensor (250), der an dem Radabstandhalter (245) angebracht ist und an das Tonrad (150) angrenzend positioniert ist, wobei der Sensor (250) eingerichtet ist, um ein Drehen des Tonrades (150) relativ zu dem Sensor (250) durch Erfassen der Magnetpolpaare während des Drehens zu erfassen; undeinen Schleuderring (145), der mit dem ersten Laufring (110) oder dem zweiten Laufring (105) gekoppelt ist und zwischen dem Tonrad (150) und dem Sensor (250) positioniert ist,wobei der Träger (155) derart an den zweiten Laufring (105) pressgepasst ist, dass sich das Tonrad (150) in einer festen Tiefe zu einer Außenkante des ersten Laufrings (110) befindet, das Tonrad (150) eine relative Flachheit von 0,1 mm aufweist und ein Abstand zwischen dem Sensor (250) und dem Tonrad (150) auf 1,87 mm +/-0,27 mm festgelegt ist.A rotary sensor assembly comprising: a wheel bearing (100) configured to be used in conjunction with an axle (640), the wheel bearing (100) comprising: a first race (110); a second race (105); a plurality of Ball bearings (125) positioned between the first race (110) and the second race (105); and a tone wheel (150) coupled to the second race (105) and positioned at least partially in an annular space (203) between the first race (110) and the second race (105), the tone wheel (150) being a plurality of magnetic pole pairs distributed around a circumference of the tone wheel (150); a carrier (155) coupled to the second race (105) and constructed of a material with a relatively high permeability, the tone wheel (150 ) is connected to the carrier (155) in order to couple the tone wheel (150) to the second race (105), a wheel spacer (245) which abuts the first race (110) and is designed to move between the wheel bearing (100) and a linkage of a swing arm (645) to the axle (640); a sensor (250) attached to the wheel spacer (245) and positioned adjacent to the tone wheel (150), the sensor (250) is set up to turn the tone wheel detect it (150) relative to the sensor (250) by sensing the magnetic pole pairs while rotating; and a slinger (145) coupled to the first race (110) or the second race (105) and positioned between the tone wheel (150) and the sensor (250), the carrier (155) thus attached to the second race (105) is press-fitted that the tone wheel (150) is at a fixed depth to an outer edge of the first race (110), the tone wheel (150) has a relative flatness of 0.1 mm and a distance between the sensor (250 ) and the tone wheel (150) is set to 1.87 mm +/- 0.27 mm.
Description
VERWANDTE ANMELDUNGENRELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Es ist oft notwendig, die Drehzahl eines Rades eines Fahrzeugs, wie z. B. eines Kraftfahrzeugs oder eines Motorrades, zu kennen. Zum Beispiel müssen Antiblockier-Bremssysteme wissen, wann ein Rad „blockiert“, um eine Bremse zu lösen und ein Rutschen des Rades zu verhindern. Zusätzlich wird die Drehzahl eines Rades oft verwendet, um die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs zu bestimmen und einem Bediener eine Anzeige der Geschwindigkeit bereitzustellen.It is often necessary to adjust the speed of a wheel of a vehicle, such as B. a motor vehicle or a motorcycle. For example, anti-lock braking systems need to know when a wheel “locks” to release a brake and prevent the wheel from slipping. In addition, the speed of a wheel is often used to determine the speed of a vehicle and provide an indication of the speed to an operator.
In der Vergangenheit haben Systeme zum Bestimmen der Raddrehzahl mechanische Kopplungen (z. B. Tachometerwellen) oder Sensoren verwendet. Typische Systeme, die Sensoren einsetzen, haben einen Magnetring, der reibschlüssig mit dem Rad gekoppelt war, zusammen mit einem Hallsensor verwendet, um das Magnetfeld anhand des Ringes zu erfassen und die Drehzahl des Rades zu bestimmen. Diese sensorbasierten Systeme weisen verschiedene Nachteile auf, zu denen sperrige Größe und die Schwierigkeit des Anbringens zum Erreichen der korrekten reibschlüssigen Kopplung und zum korrekten Positionieren des Sensors in dem Magnetfeld gehören.In the past, systems for determining wheel speed have used mechanical couplings (e.g. tachometer shafts) or sensors. Typical systems that use sensors have used a magnetic ring that was frictionally coupled to the wheel along with a Hall sensor to sense the magnetic field from the ring and determine the speed of the wheel. These sensor-based systems have various disadvantages, including bulky size and difficulty of attachment to achieve the correct frictional coupling and to correctly position the sensor in the magnetic field.
Aus der
Ferner ist aus der
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine Drehsensorbaugruppe wie in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.The subject of the present invention relates to a rotation sensor assembly as defined in
Ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Drehsensorbaugruppe enthält die Vorgänge des Anbringens eines Tonrades an einem Träger, des Presspassens des Trägers in einen ersten Laufring eines Lagers, des Presspassens eines Schleuderrings an einen zweiten Laufring des Lagers angrenzend an den Träger, des Anbringens des Lagers an einer Achse und des Bringens eines Abstandshalters zum Anstoßen an den zweiten Laufring angrenzend an den Schleuderring. Der Abstandshalter enthält den Sensor, der eingerichtet ist, um ein Drehen des Tonrades zum Bestimmen der Drehgeschwindigkeit des Rades zu erfassen.A method for manufacturing the rotary sensor assembly according to the invention includes the processes of attaching a tone wheel to a carrier, press-fitting the carrier into a first race of a bearing, press-fitting a slinger ring onto a second race of the bearing adjacent to the carrier, and attaching the bearing to one Axis and bringing a spacer to abut the second race adjacent to the slinger. The spacer contains the sensor that is configured to detect a rotation of the tone wheel for determining the speed of rotation of the wheel.
Die erfindungsgemäße Drehsensorbaugruppe kann in ein Motorrad eingebaut ist werden. Das Motorrad enthält eine Vorderradbaugruppe, eine Hinterradbaugruppe und einen Raddrehzahlsensor Wenigstens eines von der Vorderradbaugruppe und der Hinterradbaugruppe enthält den Raddrehzahlsensor. Der Sensor ist eingerichtet, um ein Drehen des Tonrades zum Bestimmen der Drehgeschwindigkeit des Rades der jeweiligen Radbaugruppe zu erfassen.The rotation sensor assembly according to the invention can be installed in a motorcycle. The motorcycle includes a front wheel assembly, a rear wheel assembly, and a wheel speed sensor. At least one of the front wheel assembly and the rear wheel assembly contains the wheel speed sensor. The sensor is set up to detect a rotation of the tone wheel in order to determine the rotational speed of the wheel of the respective wheel assembly.
Andere Aspekte der Erfindung werden durch Berücksichtigung der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen offensichtlich.Other aspects of the invention will become apparent upon consideration of the detailed description and accompanying drawings.
FigurenlisteFigure list
Um die vorliegende Erfindung zu verstehen, wird sie nun mittels Beispiel beschrieben, wobei Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen wird, bei denen:
-
1 eine einen Schnittabschnitt enthaltende Perspektivansicht eines Kugellagers nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
2 eine Schnittansicht des Kugellagers von1 ist; -
3 eine Schnittansicht eines Codierers nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
4 eine Schnittansicht eines Schleuderrings nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
5 eine Schnittansicht einer Radabstandshalter-Sensor-Baugruppe nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
6 eine schematische Darstellung einer Sensorschaltung nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
7 ein Tonrad zeigt, das an einem Sensor nach einer Ausführung der Erfindung vorbeiläuft; -
8A-8C ein Durchlaufen eines Sensors durch ein Magnetfeld eines Tonrings nach einer Ausführung der Erfindung zeigen; -
9 eine Darstellung eines Ausgangssignals eines Sensors relativ zu einem Magnetfeld nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
10 eine Perspektivansicht eines beispielhaften Motorrades ist, in das eine Ausführung der Erfindung eingebaut ist; -
11 eine Hinteransicht eines beispielhaften Motorrades ist, in das eine Ausführung der Erfindung eingebaut ist; -
12 eine Draufsicht eines beispielhaften Motorrades ist, in das eine Ausführung der Erfindung eingebaut ist; -
13 eine Perspektivansicht einer Hinterradanbringungsbaugruppe nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
14 eine Schnittansicht einer Hinterradanbringungsbaugruppe nach einer Ausführung der Erfindung ist; -
15 eine Schnittansicht einer Hinterradanbringungsbaugruppe nach einer Ausführung der Erfindung ist; und -
16 eine Schnittansicht eines Kugelagers und einer Radabstandshalter-Sensor-Baugruppe nach einer Ausführung der Erfindung ist.
-
1 Figure 3 is a perspective view of a ball bearing, including a section, according to an embodiment of the invention; -
2nd a sectional view of the ball bearing of1 is; -
3rd Figure 3 is a sectional view of an encoder according to an embodiment of the invention; -
4th is a sectional view of a slinger according to an embodiment of the invention; -
5 Figure 3 is a sectional view of a wheel spacer sensor assembly according to an embodiment of the invention; -
6 is a schematic representation of a sensor circuit according to an embodiment of the invention; -
7 shows a tone wheel passing a sensor according to an embodiment of the invention; -
8A-8C show a passage of a sensor through a magnetic field of a tone ring according to an embodiment of the invention; -
9 Figure 3 is an illustration of an output signal from a sensor relative to a magnetic field according to an embodiment of the invention; -
10th Figure 3 is a perspective view of an exemplary motorcycle incorporating an embodiment of the invention; -
11 4 is a rear view of an exemplary motorcycle incorporating an embodiment of the invention; -
12 Figure 4 is a top view of an exemplary motorcycle incorporating an embodiment of the invention; -
13 Figure 3 is a perspective view of a rear wheel mounting assembly according to an embodiment of the invention; -
14 Figure 3 is a sectional view of a rear wheel mounting assembly according to an embodiment of the invention; -
15 Figure 3 is a sectional view of a rear wheel mounting assembly according to an embodiment of the invention; and -
16 a sectional view of a ball bearing and a wheel spacer sensor assembly according to an embodiment of the invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Bevor Ausführungen der Erfindung ausführlich erklärt werden, ist zu beachten, dass die Erfindung bei ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionseinzelheiten und die Anordnungskomponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt werden oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung ist zu anderen Ausführungen in der Lage und kann auf verschiedene Weisen praktiziert oder ausgeführt werden. Außerdem ist zu beachten, dass die Phraseologie und Terminologie, die hierin verwendet werden, dem Zweck der Beschreibung dienen und nicht als beschränkend zu erachten sind. Die Bezeichnungen „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“ usw. sollen so, wie sie hierin verwendet werden, lediglich darstellenden Zwecken dienen und beschränken die Ausführungen in keiner Weise. Zusätzlich zeigt der Begriff „Vielzahl“ so, wie er hierin verwendet wird, eine Anzahl von mehr als eins, entweder disjunktiv oder konjunktiv, je nach Bedarf, bis zu einer unendlichen Anzahl an. Die Verwendung von „enthalten“, „umfassen“ oder „aufweisen“ sowie Varianten davon soll hierin die Elemente, die danach aufgeführt werden, und Äquivalente davon sowie zusätzliche Elemente einschließen. Soweit dies nicht anderweitig spezifiziert oder beschränkt wird, werden die Begriffe „angebracht“, „verbunden“, „getragen“ und „gekoppelt“ sowie Varianten davon in breitem Sinne verwendet und schließen sowohl direkte als auch indirekte Anbringungen, Verbindungen, Trageinrichtungen und Kopplungen ein. Des Weiteren sind „verbunden“ und „gekoppelt“ nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt. Zusätzlich soll „angrenzend“ nicht das Nichtvorhandensein eines Elementes oder mehrerer Elemente zwischen angrenzenden Elementen implizieren.Before explaining embodiments of the invention in detail, it should be noted that the invention in its application is not limited to the details of construction and arrangement components set forth in the following description or illustrated in the following drawings. The invention is capable of other implementations and of being practiced or carried out in various ways. It should also be noted that the phraseology and terminology used herein are for the purpose of description and are not intended to be limiting. The terms "first", "second", "third", etc., as used herein, are for illustrative purposes only and do not limit the statements in any way. In addition, as used herein, the term "variety" indicates a number of more than one, either disjunctive or conjunctive, as needed, up to an infinite number. The use of "contain", "comprise" or "have" and variants thereof are intended to include the elements listed below and equivalents thereof and additional elements herein. Unless otherwise specified or restricted, the terms “attached”, “connected”, “carried” and “coupled” and variants thereof are used in a broad sense and include both direct and indirect attachments, connections, support devices and couplings. Furthermore, "connected" and "coupled" are not limited to physical or mechanical connections or couplings. In addition, "adjacent" is not intended to imply the absence of one or more elements between adjacent elements.
Ausführungen der Erfindung enthalten einen Raddrehzahlsensor mit einem Codierer, der in ein Radlager eingebaut ist, und einen magnetoresistiven Sensor (MR-Sensor) (z. B. einen anisotropischen MR-Sensor), der in einen Radabstandshalter eingebaut ist. Der Raddrehzahlsensor kann relativ klein sein und im Wesentlichen der Sicht entzogen sein, wenn er an einem Motorrad installiert ist.Embodiments of the invention include a wheel speed sensor with an encoder installed in a wheel bearing and a magnetoresistive sensor (MR sensor) (e.g. an anisotropic MR sensor) installed in a wheel spacer. The wheel speed sensor can be relatively small and essentially out of sight when installed on a motorcycle.
Die
Der innere Ring
Bei der gezeigten Ausführung ist das Tonrad
Das Tonrad
Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, ändert sich, wenn ein Magnetfeld an dem Sensor
Der Strommesswiderstand
Die
Wie in den
Wie in
Während des Betriebs des Raddrehzahlsensors
Der Einzelteilungsfehler (SPE) wird definiert als die prozentuale Abweichung einer einzelnen Periodenlänge (Tn) von einem mittleren Wert aller Periodenlängen (Tavg) für eine vollständige Umdrehung des Tonrades
Daher entspricht der Einzelteilungsfehler:
Der Gesamtteilungsfehler (TPE) wird definiert als die Differenz zwischen der maximalen Einzelperiodenlänge (Tmax) und der minimalen Einzelperiodenlänge (Tmin) für eine vollständige Umdrehung des Tonrades
Daher entspricht die Gesamtteilungsfehlerabweichung:
Die Gesamtteilungsfehlerabweichung an angrenzenden Polpaaren
Die
Die Antriebsbaugruppe
Das Vorder- und Hinterrad
Die
Wie in
Durch das Positionieren des Codierers
Der Raddrehzahlsensor kann außerdem oder alternativ an einer Vorderradanbringungsbaugruppe angebracht sein. Die Vorderradanbringungsbaugruppe kann einige der gleichen Bauteile wie die Hinterradanbringungsbaugruppe
Da der Sensor
Der Raddrehzahlsensor kann widerstehen, wenn er rauen Umgebungen ausgesetzt wird, die sich für ein Motorrad ergeben (z. B. unverbleites Benzin, Motoröl, Bremsflüssigkeit, Reinigungsmittel usw.). Die Struktur des Raddrehzahlsensors macht ihn für Luftspaltinkonsistenzen, die durch Teileverschleiß verursacht werden (e.g., Tonradrundlauffehler, Tonradzahnschäden, Achsenendspiel, Lagerverschleiß), und Straßenbelagsinkonsistenzen weniger anfällig. Der Raddrehzahlsensor kann außerdem dem breiten Temperaturbereich widerstehen, der sich für ein Motorrad ergibt, und wird nicht durch die axialen Lasten beeinflusst, die durch das Motorrad auf den Raddrehzahlsensor ausgeübt werden. Außerdem ist der Zwischenraum zwischen dem Sensor
Bei einigen Ausführungen kann ein MR-Sensor an einen Schleuderring geformt sein. Bei anderen Ausführungen enthält ein Lager, das einen Codierer enthält, kein Schleuderringelement. Bei derartigen Ausführungen enthält der Codierer ein Dichtungselement, um Lagerfett dicht einzuschließen und Verunreinigungen mittels der Dichtung auszuschließen.In some implementations, an MR sensor can be molded onto a slinger. In other designs, a bearing that contains an encoder does not contain a slinger element. In such designs, the encoder contains a sealing element in order to seal bearing grease tightly and to exclude contamination by means of the seal.
Die vorgenannten Ausführungen wurden unter Verwendung spezifischer Größen und Abmessungen von Bauteilen beschrieben; andere Ausführungen, die unterschiedliche Größen und Abmessungen von Bauteilen verwenden, liegen jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung. Zusätzlich wurden die vorgenannten Ausführungen unter Verwendung eines MR-Sensors beschrieben; es liegt jedoch innerhalb des Umfangs der Erfindung, andere Arten von Sensoren zu verwenden (z. B. Halleffektsensoren).The foregoing has been described using specific sizes and dimensions of components; however, other designs that use different sizes and dimensions of components are within the scope of the invention. In addition, the aforementioned statements have been described using an MR sensor; however, it is within the scope of the invention to use other types of sensors (e.g. Hall effect sensors).
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungen von Raddrehzahlsensoren beschrieben; die Erfindung findet jedoch Anwendung bei einer Drehvorrichtung, die ein Lager verwendet und bei der eine Drehzahl überwacht wird, wie zum Beispiel eine Fördervorrichtung oder ein Motor oder eine andere Art von Fahrzeug (z. B. ein Kraftfahrzeug). Zum Überwachen der Drehzahl kann die Erfindung zusätzlich auf Positionserfassung anwendbar sein (d. h. durch Zählen der Anzahl von Impulsen).The invention has been described with reference to designs of wheel speed sensors; however, the invention applies to a rotating device that uses a bearing and that monitors speed, such as a conveyor or an engine or other type of vehicle (e.g., a motor vehicle). To monitor speed, the invention may also be applicable to position sensing (i.e., by counting the number of pulses).
Somit stellt die Erfindung unter anderem einen relativ kleinen, leicht installierbaren Raddrehzahlsensor bereit, der der Schwingung und den Verunreinigungen widerstehen kann, die sich normalerweise für ein Motorrad ergeben. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den folgenden Ansprüchen dargelegt.Thus, the invention provides, among other things, a relatively small, easy-to-install wheel speed sensor that can withstand the vibration and contaminants that normally result for a motorcycle. Various features and advantages of the invention are set out in the following claims.
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