DE19947157B4

DE19947157B4 - ABS-fähige Wälzlagereinheut in einer Schutzanordnung sowie Schutzkappe oder Schutzhaube

Info

Publication number: DE19947157B4
Application number: DE19947157A
Authority: DE
Inventors: Roland Langer; Rainer Breitenbach; Roland Werb; Johannes Schottdorf
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1999-10-01
Filing date: 1999-10-01
Publication date: 2009-12-10
Anticipated expiration: 2019-10-02
Also published as: WO2001025799A1; BR0007195B1; US6688770B1; BR0007195A; DE19947157A1

Abstract

Schutzanordnung mit einer ABS-fähigen Wälzlagereinheit, die einen baulich integrierten Winkelgeber besitzt, der zu seiner Drehung mit einem umlauffähigen Lagerring (2b) verbunden ist, Dauermagnetpole zur Kopplung mit einem externen Sensor aufweist und in einem Ringraum zwischen zwei gegenüberliegenden Lagerringen (1, 2a, 2b) der Wälzlagereinheit eingebaut ist, wobei zur magnetischen Abschirmung des Winkelgebers gegenüber der Außenumgebung eine an der Wälzlagereinheit mit Abstand (11) vom Winkelgeber angeordnete, weichmagnetische Hülle (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weichmagnetische Hülle (8) mit einem Luftspalt (11) unmittelbar gegenüber dem Winkelgeber und dessen Einbauraum angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzanordnung mit einer ABS-fähigen Wälzlagereinheit, die einen baulich integrierten Winkelgeber besitzt, der zu seiner Drehung mit einem umlauffähigen Lagerring bzw. Wälzkörperlaufring verbunden ist und Dauermagnetpole besitzt, die der Kopplung mit einem externen Sensor dienen. Die genannte Schutzanordnung ist in Form einer Schutzkappe oder Schutzhaube ausgeführt.
Es ist bekannt (vgl. Heinrich Hofmann und Oswald Bayer „ABS-fähige Radlager”, Vorabdruck aus „Wälzlagertechnik-Industrietechnik” 1990 der FAG Kugelfischer, Schweinfurt), bei nichtgetriebenen Pkw-Rädern zur Realisierung des ABS eine „Impulsdichtung” einzusetzen. Dabei dreht die Dichtung mit dem Rad mit, wobei eine Blecheinlage in der Dichtung mit Fenstern versehen ist, woraus elektromagnetisch Impulse entsprechend der Winkellage und der Drehzahl abgeleitet werden können. Dieser in der Wälzlagereinheit integrierte Winkelimpulsgeber oder -encoder stellt ein für das Antiblockiersystem (ABS) des Fahrzeugs wesentliches Funktionsteil dar und ist damit sicherheitsrelevant. Heutige, im Radlager integrierte ABS-Winkelgeber sind mit hartmagnetischem Material zur Bildung einer Vielzahl von Dauermagnetpolen aufgebaut. Bei der Lagerung und beim Transport entsprechender ABS-fähiger Wälzlagereinheiten ist deshalb darauf zu achten, daß der Winkelgeber störenden Fremdmagnetfeldern nicht ausgesetzt wird, welche die magnetische Winkelcodierung fehlerhaft beeinflussen und so im Fahrbetrieb Unfälle herbeiführen können. Zudem ist eine Verschmutzung der Einbauumgebung des Winkelgebers mit Fremdpartikeln zu verhindern.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, bei der Lagerung und beim Transport ABS-fähiger Wälzlagereinheiten deren Zuverlässigkeit und Sicherheit in technischer Hinsicht zu erhöhen. Dies soll mit einem Minimum an Konstruktionsaufwand und zusätzlichem Gewicht und Raumbedarf erfolgen, wobei gleichzeitig eine leichte Handhabbarkeit und Montage erwünscht ist.
Zur Lösung wird bei einer Schutzanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß vorgeschlagen, an der Wälzlagereinheit eine weichmagnetische Hülle derart mit Abstand vom Winkelgeber anzuordnen, daß für den Winkelgeber eine magnetische Abschirmung gegenüber der Außenumgebung gebildet ist. Der weichmagnetische Werkstoff der erfindungsgemäßen Hülle verhindert eindringende, magnetische Fremdfelder und schützt so einfach, wirkungsvoll und kostengünstig den in die Wälzlagereinheit eingebauten Winkelgeber vor magnetischen Fremdfeldern. Ferner ist auch ein Schutz gegenüber Ferritverschmutzung und sonstiger Verschmutzung geschaffen. Die erfindungsgemäße Schutzhülle läßt sich, wenn es zum Einbau der Wälzlagereinheit in das Kraftfahrzeug kommt, schnell und in leichter Handhabung entfernen. Sie läßt sich nicht nur als Einwegartikel, sondern auch leicht wiederverwendbar ausgestalten, so daß eine Abschirmhülle zur Lagerung und zum Transport einer Vielzahl von ABS-fähigen Wälzlagern eingesetzt werden kann. Dies erhöht insgesamt die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen ABS-Wälzlagerschutzsystems.
Vielfach sind die Lagerringe aus Stahl oder sonstigem ferromagnetischen Material gebildet. In dieser Hinsicht wird nach einer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß die weichmagnetische Hülle in direkter Berührung mit einem oder beiden der gegenüberliegenden Lagerringe angeordnet ist. Die störenden magnetischen Fremdfelder lassen sich mit erhöhter Zuverlässigkeit an den Winkelgeber vorbeiführen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß einer oder beide Lagerringe der Abschirmhülle als Anlagefläche dienen, woraus sich eine definierte Positionierung der Abschirmhülle an der Wälzlagereinheit ergibt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß zwischen der weichmagnetischen Hülle und dem Winkelgeber ein mit Luft oder einem sonstigen, nichtmagnetisierbaren Stoff ausgefüllter Abstand oder Zwischenraum besteht, damit eine wirksame magnetische Abschirmung ohne Durchschlagen magnetischer Fremdfelder erzielt wird. Dem wird mit einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung Rechnung getragen, wonach die Abschirmhülle mit einem Luftspalt unmittelbar gegenüber dem Winkelgeber und dessen Einbauraum angeordnet ist. Die Unmittelbarkeit bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich zwischen Winkelgeber und Abschirmhülle der Luftspalt, aber kein weiteres Bauteil befindet. Besonders zweckmäßig ist dieser Luftspalt zwischen dem Ringraum, der von den beiden Lagerringen begrenzt ist, und der Abschirmhülle gebildet.
Die Handhabung und den Transport erleichtert es, wenn nach einer weiteren Ausbildung die weichmagnetische Hülle an der Wälzlagereinheit mittels einer flexiblen Umhüllung, beispielsweise einer Kunststoff-Folie, befestigt ist. Diese kann ganz oder teilweise um die Wälzlagereinheit nebst Abschirmhülle gewickelt und so zusätzlich zur Abweisung von Schmutzpartikeln nützlich sein.
Um die Abschirmhülle schnell an die Wälzlagereinheit anbringen oder von dieser lösen zu können, ist für die Hülle die Form einer Haube oder Kappe zweckmäßig, wobei eine etwa hohlzylindrische Innenwandung einen Durchmesser aufweist, der größer als eine Außenerstreckung des Wälzlagers, insbesondere eines Außenmantels oder Außenrings ist. Damit ist die Abschirmhülle bzw. Schutzkappe oder -haube leicht auf die Wälzlagereinheit aufsteckbar und abnehmbar. Mittels der oben genannten Kunststoff-Folie oder Verpackungs-Einlagen in einem Verpackungskarton läßt sich die Schutzkappe oder -haube in ihrer Position festlegen.
Im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee liegt eine spezifisch ausgestaltete Schutzkappe oder -haube für die oben erläuterte Schutzanordnung mit einer ABS-fähigen Wälzlagereinheit. Die Schutzkappe oder -haube zeichnet sich zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe dadurch aus, daß sie aus weichmagnetischem, möglichst hochpermeablem Material hergestellt ist und eine rotationssymmetrische Stirnwandung aufweist, deren Grundriß bzw. Durchmesser zur Abdeckung und Abschirmung einer Stirnseite oder eines Stirnendes der Wälzlagereinheit dimensioniert ist. Im Axialschnitt ist die Schutzkappe oder -haube erfindungsgemäß in einen Mittelteil und einen diesen ringartig umgebenden, achsparallel versetzten Randteil untergliedert. Der Mittelteil ist dazu vorgesehen, deckungsgleich mit dem Innenring des Wälzlagers zu liegen, während der Randteil dazu dient, den Außenring und einen Ringraum zwischen dem Innen- und Außenring des Lagers abzudecken. In dem Ringraum ist zweckmäßig der abzuschirmende Winkelgeber eingebaut. Der Mittelteil der Stirnwandung eignet sich bei Wälzlagereinheiten besonders dazu, in Anlage an den Lagerinnenring zwecks Positionierung der Schutzkappe oder -haube gesetzt zu werden, während dann der ringartige Randteil aufgrund seiner achsparallelen, gekröpften Versetzung einen Abstand vom dem Einbauringraum des Winkelgebers besitzt. Der resultierende Luftspalt zwischen Einbauringraum des Winkelgebers im Wälzlager und der Innenseite der Schutzkappe oder -haube fördert effektiv die Abschirmung gegen magnetische Fremdfelder.
Mit Vorteil ist die hohlzylindrische Umfangswandung, in welche die Stirnwandung der Schutzkappe oder -haube übergeht, mit einem Innendurchmesser dimensioniert, der zur Bildung eines Abstands gegenüber dem Außenmantel der Wälzlagereinheit führt. Dadurch läßt sich die Schutzkappe oder -haube äußerst schnell auf die Wälzlagereinheit aufsetzen oder davon abnehmen. Wichtig ist, daß die Schutzkappe oder -haube zumindest in dem Bereich oder Abschnitt, der deckungsgleich mit dem Einbauort der Winkelgebers liegen soll, aus hochpermeablem Material, beispielsweise weichmagnetischem Eisenblech mit möglichst wenig Kohlenstoffgehalt, hergestellt ist. Dagegen kann der mittige bzw. zentrale Bereich, der dem Winkelgeber nicht gegenüber liegen soll, durchgehende Aussparungen oder Ausnehmungen aufweisen und/oder mit Kunststoff gebildet sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie aus der Zeichnung. Diese zeigt im axialen Längsschnitt eine ABS-fähige Wälzlagereinheit mit daran angeordneter Schutzhaube:
Die Wälzlagereinheit ist als Lager mit einem Außenring 1 und einem zweigeteilten Innenring mit einem ersten Innenringteil 2a und einem zweiten Innenringteil 2b gebildet. Zwischen dem Außenring 1 und den Innenringen 2a, 2b laufen Wälzkörper 3 um. Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Innenringteile 2a, 2b dazu vorgesehen, sich zu drehen. Zur Erhöhung der Lagerlebensdauer sind die Zwischenräume zwischen den Innen- und Außenringen an den beiden Stirnseiten je mit einer Lippendichtung 4a, 4b verschlossen. Diese besitzen je ein Dichtungsteil 5a, 5b, das auf dem Außenmantel des jeweiligen Innenringteils 2a, 2b fixiert ist und so bei Drehung der Innenringteile 2a, 2b mit um die Lagermittelachse 6 umläuft. Die beiden genannten Dichtungsteile 5a, 5b sind stirnseitig außen an der jeweiligen Außenkante des Innenrings 2a, 2b angrenzend angeordnet. Wie an sich bekannt, können die Dichtungen aus einem Elastomer bestehen, das mit Blecheinlagen 7 armiert ist.
In eines der stirnseitig angeordneten Dichtungsteile 5a, 5b, gemäß Zeichnung in das in der rechten Hälfte der Wälzlagereinheit befindliche Außendichtungsteil 5b ist ein Winkelencoder baulich integriert (vom Dichtungselastomer umgeben und verdeckt). Wie an sich bekannt, ist der Winkelencoder in eine Vielzahl von Magnetpolpaaren, beispielsweise vierundvierzig Magnetpolpaare strukturiert. Zur Abschirmung des Winkelencoders bzw. des diesen umfassenden Außendichtungsteils 5b ist eine Schutzhaube 8 über die entsprechende Stirnseite der Wälzlagereinheit gesetzt. Die Stirnwandung 8a der Schutzhaube 8 ist untergliedert in einen Mittelteil 9, der mit seiner Innenseite an der zugewandten Stirnseite des in der Zeichnung rechten Innenringteils 2b anliegt, und einen den Mittelteil 9 ringartig umgebenen Randteil 10. Letzterer liegt dem den Winkelencoder aufweisenden Außendichtungsteil 5b und der zugewandten Stirnseite des Außenrings 1 mit einem Abstand gegenüber, der einen die Abschirmung des Winkelencoders unterstützenden Luftspalt 11 ergibt. Dieser kommt dadurch zustande, daß bei der Stirnwandung 8a der Schutzhaube 8 der ringartige Randteil 10 bezüglich der Lagermittelachse 6 gegenüber dem Mittelteil 9 der Stirnwandung 8a achsparallel von der Lagereinheit weg- bzw. rückversetzt ist. Dadurch ergibt sich eine Kröpfung 12, welche die Abgrenzung zwischen dem Mittelteil 9 und dem Randteil 10 der Stirnwandung 8a bildet.
Die Stirnwandung 8a der Schutzhaube bzw. deren Randteil 10 endet in einer Umbiegung 13, die etwa einem Winkel von beispielsweise 90° entspricht und in eine hohlzylindrische Umfangswandung 14 führt. Deren Innendurchmesser ist so bemessen, daß gegenüber dem Außenmantel 15 des Außenrings 1 noch ein Ringspalt bzw. Abstand 16 verbleibt, welcher ein schnelles und leichtes Aufsetzen und Abnehmen der Schutzhaube 8 von der Lagereinheit ermöglicht.

1: Außenring
2, 2a: erster Innenringteil
2b: zweiter Innenringteil
3: Wälzkörper
4a: Lippendichtung
4b: Lippendichtung
5a: Dichtungsteil
5b: Dichtungsteil
6: Lagermittelachse
7: Blecheinlage
8: Schutzhaube
8a: Stirnwandung
9: Mittelteil
10: Randteil
11: Luftspalt
12: Kröpfung
13: Umbiegung
14: Umfangswandung
15: Außenmantel
16: Ringspalt bzw. Abstand

Claims

Schutzanordnung mit einer ABS-fähigen Wälzlagereinheit, die einen baulich integrierten Winkelgeber besitzt, der zu seiner Drehung mit einem umlauffähigen Lagerring (2b) verbunden ist, Dauermagnetpole zur Kopplung mit einem externen Sensor aufweist und in einem Ringraum zwischen zwei gegenüberliegenden Lagerringen (1, 2a, 2b) der Wälzlagereinheit eingebaut ist, wobei zur magnetischen Abschirmung des Winkelgebers gegenüber der Außenumgebung eine an der Wälzlagereinheit mit Abstand (11) vom Winkelgeber angeordnete, weichmagnetische Hülle (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weichmagnetische Hülle (8) mit einem Luftspalt (11) unmittelbar gegenüber dem Winkelgeber und dessen Einbauraum angeordnet ist.
Schutzanordnung nach Anspruch 1, wobei die Wälzlagereinheit wenigstens zwei gegenüberliegende Lagerringe (1, 2a, 2b) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Hülle (8) in direkter Berührung mit einem oder beiden der Lagerringe (1, 2a, 2b) angeordnet ist.
Schutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wälzlagereinheit wenigstens zwei gegenüberliegende Lagerringe (1, 2a, 2b) mit ferromagnetischem Material aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Hülle (8) in magnetischer Wir kungsverbindung mit einem oder beiden der Lagerringe (1, 2a, 2b) angeordnet ist.
Schutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzlagereinheit zusammen mit der weichmagnetischen Hülle (8) von einer flexiblen Umhüllung, beispielsweise Kunststoff-Folie, umfaßt ist.
Schutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Hülle (8) mit einem Abstand (16) gegenüber einem Außenmantel (15) oder Außenring (1) der Wälzlagereinheit angeordnet ist.
Schutzanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Winkelgeber zwischen einem Innen- und einem Außenring (2a, 2b, 1) an einem stirnseitigen Ende einer Wälzlagereinheit eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetisch Hülle (8) zur Abdeckung des stirnseitigen Endes ausgebildet und angeordnet ist.
Schutzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Hülle (8) wenigstens die Stirnseite des Außenrings (1) und über eine Biegung (13) oder einen Knick zumindest einen Teil des Außenmantels (15) des Außenrings (1) umgibt.
Schutzanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetische Hülle (8) mit der Form einer Schutzkappe oder -haube gestaltet ist, die am stirnseitigen Ende der Wälzlagereineit angebracht ist.
Schutzkappe oder -haube (8) mit einer Schutzanordnung mit einer ABS-fähigen Wälzlagereinheit nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine mit zumindest teilweise aus weichmagnetischem Material hergestellte, rotationssymmetrische Stirnwandung (8a), deren Grundriß beziehungsweise Durchmesser zur Abdeckung und Abschirmung einer Stirnseite oder eines Stirnendes der Wälzlagereinheit bemessen ist, und deren axial geschnittenes Profil in einen einem Lager-Innenring (2b) zugeordneten Mittelteil (9) und einen diesen ringartig umgebenden, achsparallel versetzten oder gekröpften Randteil (10) untergliedert ist, der der jeweiligen Stirnseite eines Lager-Außenrings (1) und eines Ringraums zwischen dem Innen- und Außenring (2b, 1) zugeordnet ist, wobei der Bereich oder Abschnitt, der deckungsgleich mit dem Einbauort des Winkelgebers liegt, aus hochpermeablem Material hergestellt ist.
Schutzkappe oder -haube (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwandung (8a) in eine hohlzylinderartige Umfangswandung (14) übergeht, deren Innendurchmesser zur Bildung eines Abstands (16) gegenüber dem Außenmantel (15) der Wälzlagereinheit bemessen ist.
Schutzkappe oder -haube (8) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (9) der Stirnwandung (8a) einen zentralen Bereich aufweist, der aus nichtmagnetisierbaren Material, insbesondere Kunststoff besteht und zur Abdeckung einer Lagerbohrung der Wälzlagereinheit bemessen ist.
Schutzkappe oder -haube nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (9) der Stirnwandung (8a) eine Ausnehmung aufweist, die für eine gemeinsame Flucht mit einer Lagerbohrung der Wälzlagereinheit vorgesehen und angeordnet ist.