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Die Erfindung betrifft ein Radlager umfassend einen Innenring mit einer Innenringlaufbahn, einen Außenring mit einer Außenringmantelfläche und mit einer Außenringlaufbahn, Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend gelagert in einem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie umfassend eine Dichtung, wobei der als rotierender Teil ausgebildete Innenring oder Außenring stirnseitig umlaufend angeordnet einen Signalgeber aufweist, der als magnetischer Encoder ausgeführt ist, und der geeignet ist mit einer Sensoreinheit ein Signal zu erzeugen, wobei der Signalgeber einen Trägerring zur Befestigung am rotierenden Teil aufweist und einen Encoderring zur Signalerzeugung aufweist.
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Wälzlager, insbesondere auch Wälzlager mit integrierten Signalgebern oder vollständig integrierter Sensorik zur Drehzahlerfassung von Fahrzeugrädern, sind seit langem im Stand der Technik bekannt.
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Heute werden Raddrehzahlen vom Radlager erfasst und geliefert. Dazu wird oftmals ein Signalgeber in Form eines sogenannten Multipol-Encoders beispielsweise in die Dichtung des Radlagers integriert. Über eine entsprechende Sensoreinheit wird das Drehzahlsignal erfasst und von verschiedenen Steuergeräten genutzt. Derartige Encoder bestehen heute meist aus einem Kunststoffring mit integriertem Metall-Trägerring, wobei der Kunststoffring (der den eigentlichen Encoder bildet) entsprechend magnetisierbar ist, um in Wechselwirkung mit einer Sensoreinheit entsprechende Lagepositionssignale zu erzeugen. Über den Metall-Trägerring wird der Signalgeber dann auf den Außenring des Radlagers gepresst und eine entsprechende Kraftschlussverbindung zwischen Außenring und Metall-Trägerring des Encoders hergestellt.
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Das Raddrehzahl-Signal wird für ganz unterschiedliche Fahrassistenzsysteme genutzt. Die Fahrzeughersteller verwenden dafür oftmals unterschiedliche Begriffe wie beispielsweise: Anti-Blockier-System (ABS), Antriebsschlupfregelung (ASR), Elektrisches Stabilitäts-Programm (ESP), Dynamic Stability-Control (DSC), Vehicle Stability Control (VSC), Vehicle Stability Assist (VSA), Traktions-Kontrolle (TRC), Dynamic Traction Control (DTC) oder Traction Control Support System (TCSS) oder dergleichen.
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Moderne aktive Sensoren liefern heute Signale bis zum Stillstand. Auch die Drehrichtung kann erfasst werden. Damit ergeben sich gerade für CAN-Bus Systeme, wie bspw. automatisches Einparken, Navigation-, Getriebe- und Motorsysteme vielfältige Möglichkeiten. Sensoren dieser Systeme arbeiten z.B. nach dem Hall-Prinzip. Das Signal wird beispielsweise durch einen als Multipol-Encoder ausgeführten Signalgeber geliefert, der sich entweder im bzw. am Radlager befindet und wechselseitig magnetisiert ist. Die Sensoreinheit wird mit einer Versorgungsspannung betrieben und liefert ein digitales Ausgangssignal, welches vom Steuergerät direkt verarbeitet werden kann. Auf einem Oszilloskop wird es als Rechtecksignal in unterschiedlichen Varianten dargestellt.
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Aus der
DE 10 2017 115 572 A1 ist eine Wälzlageranordnung bekannt, die umfasst ein Wälzlager mit einem ersten Lagerring, einem zweiten Lagerring und mehreren zwischen dem ersten Lagerring und dem zweiten Lagerring in einem Wälzkörperraum angeordneten Wälzkörpern, eine magnetische Encoderschicht, welche auf einer zu der Rotationsachse des Wälzlagers senkrecht stehenden Stirnfläche des ersten Lagerrings aufgebracht ist, sowie eine sich in radiale Richtung über den Wälzkörperraum erstreckende Dichtungsanordnung zur Abdichtung des Wälzkörperraumes. Die Encoderschicht ist innerhalb einer umlaufenden Ausnehmung der Stirnfläche des ersten Lagerrings (03) angeordnet. In axialer Richtung außen liegend ist ein Schutzelement angeordnet, welches sich radial zumindest über die Encoderschicht erstreckt.
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Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Radlager mit integriertem Signalgeber zu schaffen welches im Hinblick auf die Herstellung und Montage verbessert ist. Insbesondere soll auch vermieden werden, dass ein Radlager - wenn es denn nach erfolgter Montage die Funktionsprüfungen mit Blick auf die Drehzahlerfassungssensorik nicht erfüllt (also beispielsweise ein Impulsgeber nicht ausreichend genau positioniert ist), verschrottet werden muss.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Radlager mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein Radlager gemäß der Erfindung umfasst einen Innenring mit einer Innenringlaufbahn, einen Außenring mit einer Außenringmantelfläche und mit einer Außenringlaufbahn, Wälzkörper, die zwischen dem Innenring und dem Außenring wälzend gelagert in einem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, sowie umfassend eine Dichtung, wobei der als rotierender Teil ausgebildete Innenring oder Außenring stirnseitig umlaufend angeordnet einen Signalgeber aufweist, der als magnetischer Encoder ausgeführt ist, und der geeignet ist mit einer Sensoreinheit ein Signal zu erzeugen, wobei der Signalgeber einen Trägerring zur Befestigung am rotierenden Teil aufweist und einen Encoderring zur Signalerzeugung aufweist. Erfindungsgemäß weist der Innenring auf seiner Innenringmantelfläche oder der Außenring auf seiner Außenringmantelfläche eine Ausnehmung auf, und weist der Trägerring ein radial nach innen gerichtetes Federelement zum Zusammenwirken mit der Ausnehmung auf, derart, dass eine kraftformschlüssige Anbindung des Signalgebers am Außenring oder am Innenring gewährleistet ist. Insbesondere ist die Kraftformschlussverbindung derart ausgelegt, dass zum einen eine sichere und dauerhafte Positionierung des Signalgebers am Innenring oder Außenring des Radlagers gewährleistet ist und das zum anderen der Signalgeber auch austausch- also lösbar am Innen- oder Außenring angeordnet ist.
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Hierdurch kann erreicht werden, dass der Signalgeber nach erfolgter Montage am Radlager auch wieder vom Innen- oder Außenring des Radlagers gelöst bzw. demontiert werden kann, so dass ein Radlager, welches nach Endmontage im Rahmen der Prüfungen hinsichtlich der Signalgeberanforderungen die Prüfkriterien nicht erfüllt, durch Austausch des Signalgebers nachgebessert werden kann.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchswortlaut erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Rad- bzw. Wälzlager sind Lager, bei denen zwischen einem Innenring und einem Außenring rollende Wälzkörper den Reibungswiderstand verringern. Wälzlager werden bevorzugt in Anwendungsgebieten verwendet, wo Lagerungen bei kleinen Drehzahlen und hohen Lasten reibungsarm arbeiten sollen und wo sich Drehzahlen häufig ändern.
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Radlager in Fahrzeugen dienen dazu, eine Rotation der Fahrzeugräder relativ zum Fahrgestell zu ermöglichen und müssen dabei radiale und axiale, auftretende Kräfte aufnehmen. Die radialen Kräfte können dabei durch das Eigengewicht des Fahrzeuges entstehen und die axialen Kräfte können durch seitliche Kräfte, beispielsweise bei der Kurvenfahrt eines Fahrzeuges entstehen. Für die Aufnahme von radialen und axialen Kräften bei der Radlagerung gibt es bereits eine Vielzahl verschiedener, aus dem Stand der Technik bekannter Radlagerkonfigurationen.
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Der Außenring und der Innenring des Radlagers sind koaxial und/oder konzentrisch zueinander angeordnet. Durch die Anordnung des Außen- und Innenrings steht sich die Außenringlaufbahn und Innenringlaufbahn gegenüber. Hierdurch wird ein Wälzkörperraum gebildet, der einen oder mehrere Sätze Wälzkörper zwischen der Außenringlaufbahn und der Innenringlaufbahn aufnehmen kann.
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Die Wälzkörper haben abhängig von der Radlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Innenrings und des Außenrings ab und haben die Aufgabe, die auf das Radlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen.
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Das Radlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig ist so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einteilig als Ring oder mehrteilig durch sogenannte Abstandselemente (auch spacer genannt) gebildet sein.
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Die Dichtung des Radlagers verhindert zum einen, dass das Schmiermittel aus dem Radlager austreten kann. Andererseits sorgt die Dichtung dafür, dass kein Schmutz bzw. Feuchtigkeit in das Radlager eindringen können. Dichtungen für Radlager gibt es in zahlreichen Varianten. Üblicherweise besitzen Dichtungen für Radlager mehrere Dichtlippen, die die Kontaktfläche zum drehenden Lagerring - je nach Ausführung also den Innenring oder den Außenring - abdichten. Bei deren Berührung entsteht Reibung, die zum einen notwendig ist, um eine hinreichende Dichtheit zu gewährleisten, zum anderen jedoch unerwünscht ist, da sie die Radlagerreibung spürbar erhöht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass der Trägerring in einem Axialschnitt gesehen ein im Wesentlichen L-förmiges Querschnittsprofil aufweist, wobei der in axialer Richtung sich erstreckende zylindrische Teil des Trägerrings eine Mehrzahl von radial nach innen gerichteten Federelementen zur Bildung eines Kraftformschlusses zwischen Außenring und Trägerring aufweist. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Signalgeber einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine hohe Zuverlässigkeit im Hinblick auf eine passgenaue und sichere Anbindung an den Innen- oder Außenring eines Radlagers gewährleistet.
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Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass der Trägerring mit seinen Federelementen an der innenliegenden Innenringmantelfläche des Innenrings angebunden ist, wodurch eine platzsparende Anbindung eines Signalgebers an ein Radlager erreicht werden.
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In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Innenringlaufbahn durch einen separaten Laufbahnring gebildet ist, der in die innenliegende Innenringmantelfläche eingebracht ist, und die Federelemente des Trägerrings für eine Kraftformschlussverbindung zwischen Innenring und Trägerring mit den Ausnehmungen im Laufbahnring zusammenwirken.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Radlager gemäß der Erfindung in einem Teil-Axialschnitt.
- 2 einen Signalgeber für ein Radlager in perspektivischer Darstellung mit Axialschnitt.
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Die 1 zeigt ein Radlager 1 umfassend einen zweireihig ausgebildeten Innenring 2 mit zwei Innenringlaufbahnen 3, einen korrespondierenden, zweireihig ausgebildeten Außenring 4 mit einer Außenringmantelfläche 5 und mit zwei Außenringlaufbahnen 6, als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 7, die zwischen dem Innenring 2 und dem Außenring 4 wälzend gelagert in einem Käfig 8 voneinander beabstandet angeordnet sind. Ferner ist eine Dichtung 9 zur Abdichtung des Wälzlagerinnenraums gegen Schmutz und Feuchtigkeit vorgesehen. Im Beispiel ist der Innenring 2 als rotierender Teil ausgebildet, der stirnseitig umlaufend angeordnet einen Signalgeber 10 aufweist, der als magnetischer Encoder ausgeführt ist und der geeignet ist mit einer Sensoreinheit 11 ein Signal zu erzeugen. Der Signalgeber 10 weist einen Trägerring 12 zur Befestigung am rotierenden Innenring 2 auf und einen Encoderring 13 zur Signalerzeugung. Zur Befestigung des Signalgebers 10 weist der Innenring 2 auf seiner Innenringmantelfläche 14 eine Ausnehmung 15 auf, welche mit den Federelementen 16 des Trägerrings 12 zusammenwirkt. Der Trägerring 12 weist eine Mehrzahl radial nach innen gerichteter Federelemente 16 zum Zusammenwirken mit der Ausnehmung 15 auf, derart, dass eine kraftformschlüssige Anbindung des Signalgebers 10 am Innenring 2 gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Innenring 2 des Radlagers 1 mit einem integrierten Flansch zur Anbindung eines Rades ausgebildet, wobei ein nicht dargestelltes Rad über Schrauben herkömmlich angebunden werden kann. Im oberen Teil der 1 ist eine Detailvergrößerung gezeigt, in der die Anbindung des Signalgebers 10 über seinen Trägerring 12 an den Innenring 2 des Radlagers noch einmal klarer gezeigt ist. Aus beiden Darstellungen geht hervor, dass die äußere Innenringlaufbahn 3 durch einen separaten Laufbahnring gebildet ist.
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Die 1 zeigt ferner, dass der Trägerring 12 in einem Axialschnitt gesehen ein im Wesentlichen L-förmiges Querschnittsprofil aufweist, wobei der in axialer Richtung sich erstreckende zylindrische Teil des Trägerrings 12 eine Mehrzahl von radial nach innen gerichteten Federelementen 16 zur Bildung eines Kraftformschlusses zwischen Außenring 4 und Trägerring 12 aufweist. Die 1 zeigt darüber hinaus, dass der Trägerring 12 mit seinen Federelementen 16 an der innenliegenden Innenringmantelfläche 14 des Innenrings 2 angebunden ist.
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Die 2 zeigt den Trägerring 12 in verschiedenen Darstellungen. Im oberen Bild ist der Signalgeber in einem Axialschnitt gezeigt, wobei der Signalgeber 10 auf dem Innenring 2 montiert ist. In dieser Darstellung ist gut zu erkennen, wie der Signalgeber 10 mit den Federelementen 16 seines Trägerrings 12 mit den Ausnehmungen 15 der Innenringmantelfläche 14 des Innenrings 2 zusammenwirkt. Im mittleren Bild ist der Signalgeber 10 in perspektivischer Darstellung in einem Teilschnitt gezeigt, während im unteren Bild der Signalgeber 10 in perspektivischer Darstellung ohne Schnitt dargestellt ist. Der Signalgeber 10 hat in einem Axialschnitt gesehen ein im Wesentlichen L-förmiges Querschnittsprofil, wobei der in axialer Richtung sich erstreckende zylindrische Teil des Trägerrings 12 eine Mehrzahl von radial nach innen gerichteten Federelementen 16 zur Bildung eines Kraftformschlusses zwischen Außenring 4 und Trägerring 12 aufweist.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radlager
- 2
- Innenring
- 3
- Innenringlaufbahn
- 4
- Außenring
- 5
- Außenringmantelfläche
- 6
- Außenringlaufbahn
- 7
- Wälzkörper
- 8
- Käfig
- 9
- Dichtung
- 10
- Signalgeber
- 11
- Sensoreinheit
- 12
- Trägerring
- 13
- Encoderring
- 14
- Innenringmantelfläche
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Federelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017115572 A1 [0006]
