DE102017220658A1 - Kodierrad für eine radnabeneinheit - Google Patents

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Abstract

Geschwindigkeitsmessvorrichtung (1) für eine Radnabeneinheit (2) mit einem Wälzlager (3), wobei die Messvorrichtung (1) ein Kodierrad (7), welches aus magnetisiertem Material hergestellt ist und auf einem rotierenden Ring (4) des Lagers (3) montiert ist; mechanische Stützmittel (8), die direkt zwischen dem Kodierrad (7) und dem rotierenden Ring (4) angeordnet sind, so dass das Kodierrad (7) und der Ring (4) winklig zueinander gehalten sind; und mechanische Verriegelungsmittel (9) zum axialen Verriegeln des Kodierrads (7) in einem Sitz (100) aufweist, der durch die mechanischen Verriegelungsmittel (9) zusammen mit den mechanischen Stützmitteln (8) definiert ist.

Description

  • Technisches Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kodierrad für eine Radnabeneinheit.
  • Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, in dem Gebiet von Kraftfahrzeugradnabeneinheiten geeignet, die mit einem Wälzlager ausgestattet sind. Diese Anwendungen weisen sowohl den Fall auf, in dem der Außenring des Lagers rotiert, während der Innenring des Lagers fest ist, als auch den entgegengesetzten Fall, in dem der Innenring rotiert und der Außenring fest ist. Das Kodierrad bildet einen Teil einer Vorrichtung zum Detektieren der Rotationsgeschwindigkeit des rotierenden Rings des Lagers. Diese Vorrichtungen weisen auch einen Sensor, normalerweise einen Geschwindigkeitssensor, auf, der geeignet ist, ein Signal, das durch das Kodierrad erzeugt wird, zu beschaffen, was erlaubt, die kinematischen Betriebsparameter der Radnabeneinheit zu überwachen. Die Beschreibung, die folgt, wird als Beispiel auf diese spezifischen Anwendungen Bezug nehmen, ohne dadurch ihren allgemeinen Charakter zu verlieren.
  • Stand der Technik
  • Bekannte Geschwindigkeitsmessvorrichtungen der vorher erwähnten Art weisen ein Kodierrad in der Form einer ringförmigen Scheibe oder eines zylindrischen Schutzschilds aus magnetisiertem Gummi auf, die winklig zu dem rotierenden Ring des Lagers gehalten sind. In manchen bekannten Lösungen weist das Kodierrad einen metallischen Einsatz auf, der mittels Kleben an dem magnetisierten Gummiabschnitt befestigt ist und auf dem rotierenden Ring des Lagers oder auf einem Element, das integral damit ist, kraftschlüssig verbunden ist. In anderen Lösungen ist das Kodierrad stattdessen direkt auf dem rotierenden Ring befestigt und ist winklig zu dem rotierenden Ring mittels Kleben gehalten.
  • Es wurde jedoch herausgefunden, dass in dem Fall, in dem sie auf den metallischen Einsatz geklebt sind, die Kodierräder einer Spannung unterliegen, der sie nicht gut widerstehen, wohingegen in dem Fall, in dem sie direkt auf den rotierenden Ring geklebt sind, die Kodierräder schwierig zu positionieren sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kodierrad für eine Radnabeneinheit bereitzustellen, die frei von den oben beschriebenen Nachteilen ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Kodierrad für eine Radnabeneinheit, die mit einem Wälzlager versehen ist, realisiert, wobei die Einheit die charakteristischen Merkmale hat, die in den angehängten unabhängigen Ansprüchen angegeben sind.
  • Das somit realisierte Kodierrad ist an den rotierenden Ring des Lagers befestigt und ist daran mittels der Anordnung, dazwischen von mechanischen Stützmitteln, gehalten, die nicht nur den Zusammenbau davon vereinfachen sondern auch in der Lage sind, beispielsweise frei von irgendeinem Kleben, praktisch vollständig die Bildung von Spannungszuständen in dem magnetisierten Gummi zu eliminieren und positionelle Anpassungen zu erlauben, während die Stabilität davon während des Einsatzes sichergestellt wird.
  • Des Weiteren gibt die Möglichkeit des Eliminierens von Kleben und damit des Reduzierens der Anzahl von Komponenten der Geschwindigkeitsmessvorrichtung eine Erhöhung der zusätzlichen Vorteile eines schnelleren Herstellungs- und Zusammenbauverfahrens und einen reduzierten Umwelteinfluss.
  • Des Weiteren sind bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung in Übereinstimmung mit den charakteristischen Merkmalen, die in den angehängten abhängigen Ansprüchen angegeben sind, beschrieben.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nun mit Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, die ein nicht-beschränkendes Beispiel einer Ausführungsform davon darstellen, in denen:
    • 1 eine Teilschnittansicht einer Radnabeneinheit ist, die mit einer Geschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist, wobei ein radiales Kodierrad an dem Außenring des Lagers befestigt ist;
    • 2 eine Ansicht in einem größeren Maßstab des radialen Kodierrads gemäß 1 ist.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Mit Bezugnahme auf 1 stellt 1 in seiner Gesamtheit eine Geschwindigkeitsmessvorrichtung für eine Radnabeneinheit 2 dar. Die Einheit 2 ist mit einem Wälzlager 3 versehen, das einen Außenring 4, koaxial mit einer Rotationsachse A des Lagers 3, einen Innenring 5, koaxial mit dem Außenring 4, und mehrere Wälzkörper 6, beispielsweise Kugeln, die zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind, aufweist. In dem Beispiel, das in 1 vorgeschlagen ist, rotiert der Außenring 4 des Lagers 3, während der Innenring 5 fest ist.
  • Das Lager 3 ist mit einer Vorrichtung 1 zum Messer der Drehgeschwindigkeit des rotierenden Außenrings 4 versehen; diese Vorrichtung 1 weist auf:
    • - ein radiales Kodierrad 7,
    • - mechanische Stützmittel 8, die zwischen dem Kodierrad 7 und dem Außenring 4 angeordnet sind, um das Kodierrad 7 zu stützen und winklig zu dem Außenring 4 zu halten;
    • - mechanische Verriegelungsmittel 9 zum axialen Verriegeln des Kodierrads 7 an den mechanischen Stützmitteln 8; und
    • - einen Sensor (nicht gezeigt), der dem Kodierrad zugewandt ist und an einem festen Teil des Fahrzeugs befestigt ist.
  • Gemäß auch dem in 2 gezeigten sind die mechanischen Stützmittel 8 direkt an der axial äußeren Seite 41 des Außenrings 4 befestigt und weisen eine zylindrische Bodenwand 82 auf, die in einer anpassbaren Weise an einer äußeren zylindrischen Fläche 42 des Außenrings 4 verkeilt ist, koaxial mit der Achse A ist und radial zu der Außenseite durch eine zylindrische Bodenfläche 821 begrenzt ist
  • Die mechanischen Verriegelungsmittel 9 sind mit den mechanischen Stützmitteln 8 kombiniert, um das Kodierrad 7 axial an den mechanischen Stützmitteln 8 zu verriegeln, und weisen eine schmalere Seitenwand oder Flansch 93 und eine größere Seitenwand oder Flansch 94 auf, wobei die Wände oder Flansche integral an den gegenüberliegenden Seiten mit der zylindrischen Bodenwand 82 sind und sich von der zylindrischen Bodenwand 82 radial nach außen erstrecken; die Seitenwände oder Flansche 93 und 94 sind mechanische Mittel zum Verriegeln des Kodierrads 7 und verriegeln das Kodierrad 7 axial an der zylindrischen Bodenwand 82. Die schmalere seitliche Wand oder Flansch 93 ist axial an der gegenüberliegenden Seite zu der axial äußeren Seite 41 des Außenrings 4 bezüglich der zylindrischen Bodenwand 82 angeordnet und ist radial hin zu der Außenseite durch eine zylindrische Fläche 933 begrenzt, die einen Durchmesser 93f mit kleineren Abmessungen als die Abmessungen eines Durchmessers 94f einer radial äußeren zylindrischen Fläche 943 der größeren Seitenwand oder Flanschs 94 hat, die an derselben Seite wie die axial äußere Seite 41 des Außenrings 4 angeordnet ist. Die Seitenwände oder Flansche 93 und 94 sind des Weiteren an der Seite, die der zylindrischen Bodenwand zugewandt ist, durch jeweilige Flächen 931 und 941 begrenzt, die schräg zu der Achse A sind, und mit der zylindrischen Bodenfläche 821 mittels jeweiliger torodialer Verbindungsabschnitte 932 und 942 verbunden sind.
  • Die Seitenwände oder Flansche 93 und 94 sowie die zylindrische Bodenwand 82 sind aus metallischem Material hergestellt und definieren zwischen sich einen U-förmigen metallischen Einsatz 81 sowie einen Sitz 100 für das Kodierrad 7: Wenn beide Seitenwände oder Flanschen 93 und 94 eine axiale Bewegung des Kodierrads 7 bezüglich der zylindrischen Bodenwand 82 verhindern, ist die radiale Höhe der Seitenwände oder Flansche 93 und 94 derart, dass die Seitenwand oder Flansch 93 eine unterschiedliche Funktion als die Seitenwand oder Flansch 94 hat. In der Tat erlaubt die Seitenwand oder Flansch 93 die Einfügung des Kodierrads 7 in den Sitz 100, während die Seitenwand oder Flansch 94 das Befestigen des Kodierrads 7 auf der Fläche 42 mittels Drückmitteln, nicht gezeigt, erlaubt, die eine axiale Befestigungskraft auf die Seitenwand oder Flansch 94 ausüben, ohne gegen das Kodierrad 7 zu drücken, welches zumindest während des Befestigens an dem Lager 3 daher geschützt ist. Die Seitenwand oder Flansch 94 ist auch in der Lage, das Kodierrad 7 während des Betriebs der Messvorrichtung 1 zu schützen, wodurch Stöße zwischen dem Kodierrad 7 und externen Elementen und/oder dem Lager 3 und/oder der Messvorrichtung 1 verhindert werden.
  • Das Kodierrad 7 weist einen zylindrischen Schutzschild 71 auf, der aus Gummi hergestellt ist, der mit alternierenden Polaritäten in der Umfangsrichtung magnetisiert ist und radial an der Außenseite durch eine Lesefläche 72 und an der Innenseite durch eine Befestigungsfläche 73 begrenzt ist: Beide Flächen 72 und 73 sind zylindrische Flächen und die Lesefläche 72 hat einen Durchmesser 72f mit Abmessungen, die größer als sowohl die Abmessungen des Durchmessers 93f als auch die Abmessungen des Durchmessers 94f sind, während die Befestigungsfläche 73 in Kontakt mit der Fläche 821 angeordnet ist und einen Durchmesser 73f mit Abmessungen hat, die leicht kleiner als die Abmessungen des Durchmessers 93f sind, aber mit einem Unterschied, der ausreichend ist, um sowohl zu erlauben, dass sich die Elastizität des zylindrischen Schirms 71, bevorzugt radial, um die Menge ausdehnt, die benötigt wird, um sich axial über die Seitenwand oder Flansch 93 während des Zusammenbaus zu erstrecken, als auch sicherzustellen, dass die Seitenwand oder Flansch 93 eine effektive axiale Verriegelungswirkung für das Kodierrad 7 bereitstellen kann.
  • In der Tat hat der magnetisierte Gummi, aus dem der zylindrische Schutzschild 71 hergestellt ist, eine Gesamtelastizität derart, dass eine elastische Ausdehnung des zylindrischen Schutzschilds 71 während des Zusammenbaus des Kodierrads 7 auf den mechanischen Stützmitteln 8 erlaubt wird: Diese elastische Ausdehnung, die thermal, bevorzugt aber nicht notwendigerweise durch Erhitzen des zylindrischen Schutzschilds 71, oder mechanisch, bevorzugt aber nicht notwendigerweise mittels einer mechanischen Ausdehnung des zylindrischen Schutzschild 71, erhalten werden kann, erlaubt, dass der Durchmesser 73f der Befestigungsfläche 73 eine Abmessung erlangt, die größer als die Abmessung des Durchmessers 93f der Seitenwand oder Flanschs 93 ist, und erlaubt daher, dass der Schutzschild 71 einfach in den Sitz 100 eingeführt wird, wobei er ohne Schwierigkeit über die Seitenwand oder Flansch 93 passt. Die Elastizität des magnetisierten Gummis, aus dem der zylindrische Schutzschild 71 hergestellt ist, erlaubt auch, dass der zylindrische Schutzschild 71 seine nominellen die Abmessungen wiedererlangt, sobald er in den Sitz 100 eingeführt ist, nämlich diejenigen Abmessungen, die verursachen, dass die Fläche in direkten und nahen Kontakt mit der Fläche 821 kommt, wodurch Reibungsbedingungen erzeugt werden, sodass das Kodierrad 7 und die Wand 82 winklig zueinander gehalten werden. Das elastische Zurückkehren des magnetisierten Gummis des zylindrischen Schutzschilds 71 schließt den zylindrischen Schutzschild 71 radial gegen die Wand 82, und da die Wand 82 im Gegenzug auf der äußeren zylindrischen Fläche 42 des Außenrings 4 verkeilt ist, resultiert nämlich die Art der Befestigung der Wand 82 darin, dass die Wand 82 und der Außenring 4 winklig zueinander gehalten werden, während kleine Anpassungen in der axialen Richtung, wenn nötig, ermöglicht werden, wobei das Kodierrad 7 endgültig winklig an dem Außenring 4 gehalten wird, wobei alles der Reibungskraft, die durch den Kontakt zwischen den Flächen des Kodierrads 7 und der Wand 82 und zwischen den Flächen der Wand 82 und dem Außenring 4 erzeugt wird, geschuldet ist.
  • Das Kodierrad 7 hat schließlich in dem Bereich der torodialen Verbindungsabschnitte 932 und 942 jeweilige gerundete ringförmige Kanten 77 und 78, um so der Form der torodialen Verbindungsabschnitte 932 und 942 zu entsprechen, und um so die Operationen des Zusammenbaus des zylindrischen Schutzschilds 71 in dem Sitz 100 zu vereinfachen. Die gerundeten ringförmigen Kanten 77 und 78 verhindern auch die Bildung von irgendwelchen Spalten und/oder Rissen in dem zylindrischen Schutzschild 71 und erlauben schließlich auch eine optimale Zentrierung des Kodierrads 7 in dem Sitz 100.
  • Zuletzt sollte beachtet werden, dass der zylindrische Schutzschild 71 eine radiale Dicke S mit Abmessungen hat, die entschieden größer als der Unterschied zwischen den Abmessungen des Durchmessers 93f und den Abmessungen des Durchmessers 73f sind, sodass das Befestigen des Kodierrads 7 in dem Sitz 100 sogar zuverlässiger ist, nämlich frei von irgendwelchen Defekten. Als nicht beschränkendes Beispiel ist eine Dicke S, die gleich zumindest 4- oder 6-mal der Unterschied zwischen den Abmessungen des Durchmessers 93f und den Abmessungen des Durchmessers 73f ist, derart, dass ein Befestigen des Kodierrads 7 in dem Sitz 100 absolut sicher und problemfrei sowohl in dem Fall, in dem der zylindrische Schutzschild 71 thermal ausgedehnt werden muss, als auch in dem Fall, in dem der zylindrische Schutzschild 71 mechanisch ausgedehnt werden muss, ist.
  • Die mechanischen Stützmittel 8 und die mechanischen Verriegelungsmittel 9 gemäß der vorliegenden Erfindung bieten zahlreiche technische Vorteile, wie beispielsweise:
    • - Die Möglichkeit des Befestigens des Kodierrads 7 an der Fläche 42 des Außenrings 4 ohne Anpassung der axialen Position des Kodierrads 7 auch während eines endgültigen Zusammenbaus der Radnabeneinheit 2 an dem Fahrzeug und mit Kompensation von irgendwelchen Fehlern in der Ausrichtung des Kodierrads 7 bezüglich des Sensors;
    • - Die Möglichkeit des Vermeidens der Verwendung von Klebstoffen zum Befestigen des Kodierrads 7 an dem rotierenden Ring 4, wobei die Klebstoffe oft nicht umweltverträglich sind und in jedem Fall eine besondere Aufmerksamkeit während des Herstellungszyklus erfordern und auch in einem Erhöhen der Zusammenbauzeit resultieren; und
    • - Die Möglichkeit des Schützens des zylindrischen Schutzschilds 71 vor irgendwelchen Stößen, insbesondere während des Zusammenbaus mit dem Lager 3.
  • Der größte Vorteil der mechanischen Verriegelungsmittel 9 gemäß der vorliegenden Erfindung besteht jedoch in den unterschiedlichen Abmessungen der Seitenwände oder Flansche 93 und 94 sowohl mit Bezug aufeinander als auch mit Bezug auf das Kodierrad 7. In der Tat lässt die bestimmte kleinere Abmessung der Seitenwand oder Flanschs 93 verglichen mit einer radialen Dicke des zylindrischen Schutzschilds 71 eine Seitenkante 75 des Kodierrads 7 beinahe vollständig im Wesentlichen freigelegt, was in dem Bereich des zylindrischen Schutzschilds 71 eine einfachere Diffusion des magnetischen Felds, das durch den magnetisierten Gummi des zylindrischen Schutzschild 71 erzeugt wird, erlaubt. Auf der axial gegenüberliegenden Seite lässt die kleinere Abmessung der Seitenwand oder des Flanschs 94 verglichen mit der radialen Dicke des zylindrischen Schutzschilds 71 einen Abschnitt einer Seitenkante 76 im Wesentlichen freigelegt, um in jedem Fall eine gute Diffusion des magnetischen Felds, das durch den magnetisierten Gummi erzeugt wird, zu ermöglichen und zur selben Zeit die Kante 76 während des Befestigens des Kodierrads 7 an dem rotierenden Außenring 4 zu schützen. Die größere Diffusion des magnetischen Felds, das durch den magnetisierten Gummi des zylindrischen Schutzschilds 71 sowohl an der Seite, die der axial äußeren Seite 41 des Außenrings 4 zugewandt ist, als auch insbesondere an der Seite, die der axial äußeren Seite 41 axial gegenüberliegt, erzeugt wird, bedeutet, dass eine axiale Befestigung der Vorrichtung 1 zum Messen der Drehgeschwindigkeit des rotierenden Außenrings 4 auch freier durchgeführt werden kann, was eine einfachere Kompensation von irgendwelchen axialen Fehlern im Befestigen entweder des Sensors oder des Kodierrads 7 erlaubt, ohne jedoch die Qualität des magnetischen Signals negativ zu beeinflussen, dass durch den Sensor empfangen werden kann.
  • Des Weiteren erlaubt auch die bestimmte kleinere Abmessung der Seitenwand oder Flanschs 93 verglichen mit der radialen Dicke des zylindrischen Schutzschilds 71 eine einfachere Befestigung des Kodierrads 7 in dem Sitz 100 ohne einen Schaden an dem Kodierrad 7 und nur unter Verwendung der typischen Elastizität des magnetisierten Gummis.
  • Dank dieser vielen Vorteile ist der Prozess des Zusammenbaus der Vorrichtung, zusätzlich dazu, dass er aufgrund der kleinen Anzahl an Komponenten schneller ist, weiter durch die Flexibilität, die durch die axiale Ausdehnung des magnetischen Felds angeboten wird, das nicht in irgendeiner Weise durch die Seitenwände oder Flansche 93 und 94 behindert wird, vereinfacht, was einen effektiven Schutz und eine zuverlässige und stabile Befestigung des Kodierrads 7 sicherstellt.
  • Zusätzlich zu der Ausführungsform der Erfindung, wie sie oben beschrieben ist, sollte verstanden werden, dass zahlreiche weitere Varianten existieren. Es muss auch verstanden werden, dass die Ausführungsform nur ein Beispiel ist und nicht den Gegenstand der Erfindung oder ihrer Anwendungen oder ihrer möglichen Ausgestaltungen beschränkt. Im Gegenteil, obwohl die Beschreibung, die oben bereitgestellt wurde, den Fachmann in die Lage versetzt, die vorliegende Erfindung zumindest in einem ihrer Ausgestaltungsbeispiele zu implementieren, muss verstanden werden, dass zahlreiche Variationen der beschriebenen Komponenten möglich sind, ohne dadurch von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist, wörtlich und/oder in Übereinstimmung mit ihren rechtlichen Äquivalenten interpretiert, abzuweichen.

Claims (6)

  1. Geschwindigkeitsmessvorrichtung (1) für eine Radnabeneinheit (2) mit einem Wälzlager (3), wobei die Messvorrichtung (1) aufweist: - ein Kodierrad (7), welches aus magnetisiertem Material hergestellt ist und auf einem rotierenden Ring (4) des Lagers (3) montiert ist; - mechanische Stützmittel (8), die direkt zwischen dem Kodierrad (7) und dem rotierenden Ring (4) angeordnet sind, so dass das Kodierrad (7) und der Ring (4) winklig zueinander gehalten sind; wobei die Messvorrichtung (1) dadurch gekennzeichnet ist, dass sie des Weiteren mechanische Verriegelungsmittel (9) zum axialen Verriegeln des Kodierrads (7) in einem Sitz (100) aufweist, der durch die mechanischen Verriegelungsmittel (9) zusammen mit den mechanischen Stützmitteln (8) definiert ist.
  2. Geschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Stützmittel (8) direkt auf einer axial äußeren Seite (41) des rotierenden Rings (4) befestigt sind und eine zylindrische Bodenwand (82) aufweisen, die in einer axial anpassbaren Weise an dem rotierenden Ring (4) verkeilt ist.
  3. Geschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodierrad (7) aus einem elastischen magnetisiertem Material hergestellt ist, direkt in Kontakt mit der zylindrischen Bodenwand (82) angeordnet ist und winklig an der zylindrischen Bodenwand (82) gehalten ist.
  4. Geschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Verriegelungsmittel (9) mit den mechanischen Stützmitteln (8) kombiniert sind, um das Kodierrad (7) axial an den mechanischen Stützmitteln (8) zu verriegeln, und zwei laterale Flansche (93, 94) aufweisen, die integral mit der zylindrischen Bodenwand (82) sind; wobei die zwei lateralen Flansche (93, 94) und die zylindrische Bodenwand (82) als ein Stück und bevorzugt aus metallischem Material hergestellt sind und zwischen sich einen U-förmigen Einsatz (81) definieren, der den Sitz (100) begrenzt.
  5. Geschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster lateraler Flansch (93) der zwei lateralen Flansche (93, 94) ein Flansch ist, dessen radiale Ausdehnungen kleiner als die radialen Ausdehnungen eines zweiten lateralen Flanschs (94) der zwei lateralen Flansche (93, 94) sind; wobei der zweite laterale Flansch (94) ein drückender lateraler Flansch (94) zum Verkeilen der Messvorrichtung (1) auf dem rotierenden Ring (4) des Lagers (3) ist und in der Lage ist, das Kodierrad (7) zumindest während des Befestigens der Messvorrichtung (1) auf dem rotierenden Ring (4) abzuschirmen.
  6. Geschwindigkeitsmessvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kodierrad (7) eine zylindrische Abschirmung (71) aufweist, die aus Gummi hergestellt ist, der mit umfänglich alternierenden Polaritäten magnetisiert ist, und die innere radiale Ausdehnungen hat, die kleiner als äußere radiale Ausdehnungen der zwei lateralen Flansche (93, 94) sind.
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