DE3877549T2

DE3877549T2 - Fahrzeugradlageranordnung.

Info

Publication number: DE3877549T2
Application number: DE8888312219T
Authority: DE
Inventors: Ltd Okumura
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2008-12-23
Also published as: JPH01175502A; EP0323159B1; DE3877549D1; EP0323159A1; JP2633274B2; US4907445A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radlagereinheit für ein Automobil, bestehend aus Wälzelementen, einem Käfig, einem Außenteil, welches am Fahrgestell eines Automobils montiert ist, einem Innenelement, das mit einem Rad verbunden ist, einem Ringelement auf dem Innenelement, das sich mit diesem dreht, und einem Drehgeschwindigkeitsdetektor, der eine Drehgeschwindigkeit des Ringelementes detektiert.
In einigen Automobilen wird die Drehgeschwindigkeit jedes Rades mittels eines Drehgeschwindigkeitsdetektors detektiert und der Betrieb des Bremszylinders wird gemäß der Geschwindigkeit jedes Rades gesteuert, um zu verhindern, daß die Räder blockieren, wenn die Bremsen plötzlich auf vereister Straße betätigt werden.
Ein derartiger Drehgeschwindigkeitsdetektor ist aus der in Figur 11 gezeigten Stand früheren Technik bekannt. Diese Radlagereinheit hat einen Innenring 51, der als zwischenrad auf einem Achsenende 50 montiert ist, welches seitlich an einem Fahrgestell vorsteht, einen Käfig 52, der über den Innenring 51 paßt und mehrere Wälzelemente 53 hält, einen Außenring 55 an den das Rad 54 montiert ist und der sich frei um die Wälzelemente 53 bewegen kann, einen Impulsgeber 56, der einen leistungsstarken magnetischen Körper aufweist, welcher über den Außenring 55 paßt und am Ring 55 an der dem Rad 54 gegenüberliegenden Seite befestigt ist und der zahnradartige Vorsprünge aufweist, die sich entlang des Umfanges desselben erstrecken, und einen Geschwindigkeitssensor 57, der am Fahrgestell an der Basis des Achsenendes 50 montiert ist. Ein Mindestspalt ist zwischen dem Außenumfang des Impulsgebers 56 und dem Geschwindigkeitssensor 57, der einen eingebauten Permanentmagneten und eine Spule hat, vorgesehen. Wenn der Impulsgeber 56 in Verbindung mit dem Rad 54 dreht, wird ein Magnetfluß, der am Permanentmagneten des Geschwindigkeitsensors 57 austritt, durch die zahnradartigen Vorsprünge am Außenumfang des Impulsgebers verändert, wodurch in der Spule eine Wechselspannung mit einer Frequenz proportional zur Drehgeschwindigkeit des Impulsgebers erzeugt wird; und daher ist es möglich, die Drehgeschwindigkeit des Rades 54 durch Detektieren der Frequenz dieser Wechselspannung zu erhalten.
Bei einer herkömmlichen Radlagereinheit für ein Automobil ist jedoch der Geschwindigkeitssensor 57 an der Basis des Achsbolzenendes 50 montiert, so daß er an der Schutzabdekkung 58 am Fahrgestell vorsteht. Somit können Splitt, Schlamm, Wasser und andere Fremdsubstanzen in einen Detektorkopf des Geschwindigkeitssensors 57, wie durch den Pfeil A gezeigt, durch einen Spalt zwischen der Schutzabdeckung 58 und dem am Rad 54 montierten Bremsschuh 59 eindringen, was zu Korrosion und Zerstörung dieses Detektorkopfes führt. Weiterhin können Splitt, Wasser und andere Fremdsubstanzen die Zähne am Umfang des Impulsgebers 56 zerstören und können die Zwischenräumen zwischen den Zähnen verstopfen, wodurch in jedem Fall ein Hauptproblem, der Verlust des Vermögens, die Drehgeschwindigkeit des Rades mit hoher Präzision zu detektieren, verursacht wird.
Durch die FR-A-2 133 955 ist eine Einrichtung zum Detektieren von Relativbewegungen in einem Lager bekannt. Eine Lageranordnung hat Verschlußglieder, die an einem drehbaren Element montiert sind und die in Kombination mit wenigstens einem anderen drehbaren Element einen geschlossenen Raum bilden.
Die FR-A-2 365 055 bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen einer Vorlast an oder eines Spaltes in Lagern, wie beispielsweise Kegelrollenlagern oder Winkelkontaktlagern, auf einen vorbestimmten Wert beim Installieren der Lager.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden, indem eine kompakte, leichte Radlagereinheit für ein Automobil mit einem solchen Raddrehgeschwindigkeitsdetektor ausgestattet wird, der nicht durch das Eindringen von Splitt, Wasser und anderen Fremdsubstanzen zerstört werden kann und der daher ein Detektieren der Drehgeschwindigkeit des Rades mit hoher Präzision über eine ausgedehnte Zeitspanne hinweg ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Radlagereinheit für ein Automobil gelöst, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist.
Die Abdichtelemente verhindern das Eindringen von Splitt, schlammigem Wasser oder dergleichen in die Baueinheit aus Drehungsdetektor und Ringelement. Weil das Ringelement am Innenteil montiert ist, und der Drehungsdetektor zwischen der inneren Umfangsfläche des Dichtelements und der äußeren Umfangsfläche der Mutter positioniert ist und am Dichtelement gegenüber der Endfläche des Ringelementes in axialer Richtung der Einheit betrachtet, montiert ist, erstreckt sich der Drehungsdetektor weiterhin nicht bis zur Außenseite des Dichtelements und kann so aufgebaut sein, daß er kleiner und leichter als die bekannten Detektoren ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen anhand der Beispiele mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben, in denen zeigt:
Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils in einem Vertikalquerschnitt bzw. einer Vorderansicht;
Fig. 3 eine Ausführungsform, bei der ein Impulsgeber in einem Innenring integriert ist, im Vertikalschnitt;
Fig. 4 und 5 eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils in einem Vertikalschnitt bzw. einer Vorderansicht;
Fig. 6 und 7 ein alternativer Impulsgeber gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Vertikalschnitt bzw. einer Vorderansicht;
Fig. 8 und 9 eine Beilagscheibe mit einem Impulsgeber gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Vertikalschnitt bzw. einer Vorderansicht;
Fig. 10 die Vorsprünge an einem Teilkreis eines Impulsgebers gemäß der vorliegenden Erfindung als Einzelheit in vergrößerter Darstellung im Schnitt; und
Fig. 11 eine herkömmliche Radlagereinheit für ein Automobil mit einem Drehgeschwindigkeitsdetektor in einer vertikalen Schnittansicht.
Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer Radlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils in einer Querschnittsansicht und einer Ansicht von rückwärts, wobei ein Außenring 1 an einem Fahrgestell eines nicht dargestellten Automobils montiert ist und ein Innenteil 2 aus einer Welle 3 besteht, die einen Flansch 3c hat, an welchem ein nicht dargestelltes Rad befestigt ist, ein Innenring 4, auf das andere Ende der Welle 3 paßt. Der Innenring 4 ist an der Welle 3 mittels einer Beilagscheibe 5 und einer Mutter 6 befestigt, die auf ein Außengewinde 3b am anderen Ende der Welle 3 paßt. Auf einer Paßfläche 4a des Innenrings 4 sitzt ein Impulsgeber 10 und ist dort befestigt, der die Form eines ringförmigen Elementes mit axial vorstehenden Vorsprüngen 10a hat, die sich in radialen Richtungen und in gleichmäßigen Abständen entlang des Umfangs an einer rückwärtigen, axialen Endfläche erstrecken. Weiterhin sind Kugeln 7, 8 als Wälzelemente in gleichmäßigen Abständen zwischen dem Außenring 1 und dem Innenteil 2 mittels Käfigen 9, 9 in einem Ringmuster in Umfangsrichtung positioniert. Die Kugeln 7, 8 berühren die einander gegenüberliegenden Laufbahnen 1a, 3a des Außenrings 1 bzw. der Welle 3 und die einander gegenüberliegenden Laufbahnen 1b, 4b des Außenringes 1 und des Innenringes 4, so daß sie frei rollen können. Eine Abdeckhülle 11, die ein Dichtelement bildet, ist am Ende des Außenrings 1 aufgesetzt, um die Mutter 6 und den Impulsgeber 10 abzudecken. Ein Drehungsdetektor 12 ist an der axialen Endwand der Abdeckhülle 11 montiert. Der Drehungsdetektor 12 ist zwischen einer inneren Umfangsfläche der Abdeckhülle 11 und der äußeren Umfangsfläche der Mutter 6 positioniert und ist an der Abdeckhülle 11 so montiert, daß seine Detektorfläche dem Impulsgeber 10 in axialer Richtung gegenüberliegt. Anzumerken ist, daß der Drehungsdetektor 12 von einem solchen Typ sein kann, der einen eingebauten Permanentmagneten und eine Spule aufweist, oder mit einem magnetischen Widerstandselement versehen ist, oder von einem der zahlreichen anderen Typen sein kann, der in der vorliegenden Ausführungsform gezeigte Typ ist jedoch von der Art, die einen Permanentmagneten und eine Spule hat.
Der vorstehend erwähnte Außenring 1 ist am Boden eines Druckstabes, der in der Figur nicht gezeigt ist, montiert, welcher an den Fahrgestell des Automabils mittels nicht dargestellter Bolzen montiert ist, welche durch die Bolzenbohrungen 1d an den vier Ecken des trapezförmingen Flansches 1c, der am rückwärtigen Ende angeformt ist, durchführen. Auch das Rad ist an dem Flansch 3c der Welle 3 mittels in der Figur nicht dargestellter Bolzen montiert, welche durch die vier Bolzenbohrungen 3d geführt sind. Ein Spalt zwischen dem vorderen Ende des Außenrings 1 und des Innenteils 2 ist durch eine Öldichtung 14 abgedichtet; die Öldichtung 14 und die Abdeckhül1e 11 dichten den Impulsgeber 10, den Drehungsdetektor 12, der an der Abdeckhülle 11 montiert ist, den Innenring 4, der in den Außenring 1 eingesetzt ist, die Kugeln 7, 8 und die Käfige 9, 9 gegenüber der Umgebung vollständig ab.
Wenn das Fahrzeug mit der insoweit beschriebenen Automobil- Radlagereinheit gefahren wird, dreht die Welle 3, auf der das Rad und der Innenring 4 montiert sind, und der Impulsgeber 10 dreht in Verbindung mit diesen. Der Magnetfluß, der am Permanentmagnet des Drehungsdetektors 12, welcher an der Abdeckhülle 11 an der Fahrgestellseite gegenüber der axialen Richtung des Impulsgebers 10 montiert ist, emittiert wird, wird so durch die Vorsprünge 10a des Impulsgebers variiert, und in der Spule des Drehungsdetektors 12 wird eine Spannung mit einer Frequenz proportional zur Geschwindigkeit des Impulsgebers 10 erzeugt. Als nächstes wird die Frequenz dieses Spannungsausganges am Drehungsdetektor 12 durch einen Detektor detektiert, der in der Figur nicht dargestellt ist, und die Geschwindigkeit des Rades wird erhalten. Da der Impulsgeber 10 und das Ende des Drehungsdetektors 12 vollständig gegenüber der Umgebung mittels der Abdeckhülle 11 und der Öldichtung 14 abgedichtet sind, können Splitt, Wasser oder andere Fremdsubstanzen nicht in diesen Bereich eindringen, so daß eine Zerstörung, Verstopfen oder andere Störungen, die durch solche Substanzen verursacht werden können, nicht auftreten, und die Geschwindigkeit des Rades kann mit hoher Präzision über eine ausgedehnte Zeitspanne durch den Impulsgeber 10 und den Drehungsdetektor 12 ermittelt werden. Weiterhin kann der Impulsgeber 10 kleiner und leichter ausgebildet werden, weil der Impulsgeber 10 am Innenring 4 und nicht am Außenring wie bei herkömmlichen Einrichtungen installiert ist, und daher kann die Radlagereinheit kompakter ausgebildet werden. Weiterhin steht der Drehungsdetektor 12 kaum über die Abdeckhülle 11 vor, weil der Impulsgeber 10 in Axialrichtung gegenüber dem Drehungsdetektor 12, welcher an der Abdeckhülle 11 an einem Ort montiert ist, der relativ zum Außenring 1 eindrückt montiert ist, so daß der Drehungsdetektor 12 zwischen dem Innenumfang der Abdeckhülle 11 und dem Außenumfang der Mutter 6 liegt, und daher kann die Radlagereinheit kompakt ausgestaltet sein. Weiterhin ist es möglich, die Anzah1 der Vorsprünge 10a zu erhöhen und damit das Detektionsvermögen des Drehungsdetektors zu verbessern, weil der Durchmesser des Teilkreises der radialen äußeren Enden der Vorprünge 10a des Impulsgebers 10 so groß wie möglich innerhalb der Abdeckhülle 11 ausgebildet ist, verglichen mit einem Fall, bei dem der Impulsgeber an der Außenkante der Mutter ausgebildet ist.
Bei der gerade beschriebenen ersten Ausführungsform ist der Impulsgeber 10 ein ringförmiges Element, welches an seiner Endfläche in gleichmäßigen Abständen vorstehende Vorsprünge 10a aufweist, und das um die Paßfläche 4a des Innenringes 4 angeordnet ist, aber es können auch ähnliche Vorsprünge 20a, die direkt und einstückig an einer Endfläche des Teils 20 mit dem großen Durchmesser des Innenringes 24, wie in der Fig. 3 gezeigt, angeformt sein. Weiterhin kann der Impulsgeber alternativ ringförmig mit einem L-förmigen Ringquerschnitt sein, wie dies in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, wobei die Vorsprünge 10a' ähnlich wie jene des Impulsgebers 10 an einer Endfläche rechtwinkelig zur Achse ausgebildet sind und der Impulsgeber auf die Paßfläche 4a des Innenringes 4 aufgesetzt ist.
Fig. 4 und 5 zeigen eine zweite Ausführungsform einer Radlagereinheit für ein Automobil gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Vertikalquerschnitt bzw. einer Vorderansicht. In den Fig. 1, 2, 3, 4 und 5 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und auf eine weitere Beschreibung gleicher Teile wird hier verzichtet und es werden nur unterschiedliche Teile im nachfolgenden beschrieben. Ein Innenteil 2' besteht aus der Welle 3 mit dem Flansch 3c am einen Ende, an welchem ein Rad montiert ist, das in der Figur nicht dargestellt ist, und einem Innenring 34, der ringformig ist und einen vereinfacht L- förmigen Querschnitt hat, und der auf dem anderen Ende der Welle 3 sitzt. Der Innenring 34 ist auf dieser Welle 3 mittels der Beilagscheibe 35 und einer Mutter 6 gehalten, die auf das Außengewinde 3b am anderen Ende der Welle 3 aufgeschraubt ist. Wie in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt, sind an der Kante der axialen Fläche der Beilagscheibe 35 axiale Vorsprünge 35a ausgebildet, die sich in gleichmäßigen Abständen entlang der Umfangsrichtung in radialer Richtung erstrecken, ähnlich wie bei dem Impulsgeber 10. Somit ist ein Impulsgeber 40 erzeugt. Die Fig. 5 zeigt den Teilkreis 35b der Vorsprünge 35a.
Wenn ein Fahrzeug mit der Automobil-Radlagereinheit, die wie vorstehend beschrieben konstruiert ist, gefahren wird, dreht die Welle 3, auf der das Rad und der Innenring 34 montiert sind, und der Impulsgeber 40, der an der Beilagscheibe 35 ausgebildet ist, dreht in Verbindung mit diesen. Auf diese Art wird ein Magnetfluß, der an dem Permanentmagneten des Drehungsdetektors 12, welcher an der Abdeckhülle 11 auf der Fahrgestellseite gegenüber dem Impulsgeber 40 montiert ist, emittiert wird, durch die vom Impulsgeber ausstrahlenden Vorsprünge variiert und es wird in der Spule des Drehungsdetektors 12 eine Wechselspannung mit einer Frequenz proportional zur Geschwindigkeit des Impulsgeber 40 erzeugt. Als nächstes wird die Frequenz des Wechselspannungsausganges am Drehungsdetektor 12 durch einen Detektor dedektiert, der in der Figur nicht dargestellt ist, und es wird die Geschwindigkeit des Rades erhalten. Zusätzlich zu dem Erhalt der gleichen verschiedenen Vorteile der ersten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, hat die vorliegende Ausführungsform bei der der Impulsgeber 40 auf der Beilagscheibe 35 gebildet ist, den Vorteil, daß die Anzahl der Teile verringert wird und dadurch die Kosten verringert werden können.
In der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Mutter 6 und die Beilagscheibe 35 mit dem Impulsgeber 40 separat angeordnet, aber es ist auch möglich die Mutter mit der Beilagscheibe, welche den Impulsgeber bilden, einstückig auszubilden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung ersichtlich ist, ist eine Automobil-Radlagereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Dichtelement versehen, welches einen Mindestbereich abdeckt, in welchem Bereich ein Ringelement gegenüber einem Drehungsdetektor liegt, der eine Drehgeschwindigkeit des Ringelementes detektiert, wodurch das Eindringen von Splitt, Wasser und anderen Fremdsubstanzen in diesen Bereich verhindert wird und damit eine Zerstörung eines derartigen Bereiches verhindert wird. Somit kann die Drehgeschwindigkeit des Rades über eine ausgedehnte Zeitspanne mit hoher Präzision detektiert werden.
Weiterhin kann das Ringelement kleiner und leichter ausgebildet werden, weil das Ringelement an einem Ende eines Innenteils vorgesehen ist, an welchem ein Rad montiert ist, und die Automobil-Radlagereinheit kann daher verglichen mit herkömmlichen Einrichtungen, bei denen ein derartiges Ringelement auf einem Außenteil vorgesehen ist, an welchem ein Rad montiert ist, kompakter ausgebildet werden. Darüber hinaus kann der Drehungsdetektor kompakt in das Dichtelement eingebaut werden, weil der Drehungsdetektor an dem Außenteil dergestalt vorgesehen ist, daß der Drehungssensor zwischen einer inneren Umfangsfläche des Dichtelementes, welches eine Mutter abdeckt, und einer äußeren Umfangsfläche der Mutter angeordnet sein, und liegt, in axialer Richtung der Einheit gesehen, dem Ringelement gegenüber, und die Automobil-Radlagereinheit kann kleiner, leichter und kompakter ausgebildet werden. Weiterhin ist es möglich mehr Vorsprünge auszubilden, wenn die Vielzahl Vorsprünge an einer Endfläche des Ringelementes ausgebildet sind, die in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung weisen, verglichen mit dem Fall, bei dem ein derartiges Element an einer Endfläche der Mutter vorgesehen wird, weil das Ringelement am Innenteil vorgesehen ist und der Drehungsdetektor an der Umfangseite der Mutter gegenüber dem Ringelement positioniert ist, um die Geschwindigkeit des Ringelementes zu detektieren, wodurch die Anzahl der erzeugten Impulse erhöht wird und es dadurch möglich gemacht wird, die Auflösung zu erhöhen.

Claims

1. Radlagereinheit für ein Automobil mit einem zylindrischen Außenteil (1), das einen Außenflansch (1c) zur Befestigung des Außenteils am Chassis eines Automobils aufweist, einem Innenteil (2, 2') mit einer Welle (3), die an einen Ende einen Flansch (3c) zum Tragen eines Rades und einem das andere Ende der Welle uingebenden Innenring (4, 24, 34) aufweist, und Wälzelementen (7, 8) und einem Käfig (9), die zwischen dem zylindrischen Außenteil und dem Innenteil eingesetzt sind, und aufweisend:

a) eine Mutter (6), die auf das andere Ende des Innenteils (2, 2') aufgesetzt ist, um das Innenteil in einer festgelegten Position relativ zum zylindrischen Außenteil (1) über die Wälzelemente (7, 8) drehbar zu halten;

b) ein erstes Dichtelement (11), das an dein zylindrischen Außenteil befestigt ist und einen Umfangsteil, der sich im radialen Abstand von der Mutter (6) um diese herum erstreckt, sowie einen Stirnteil im axialen Abstand von der Mutter (6) aufweist derart, daß das erste Dichtelement die Mutter (6) abdeckt;

c) ein zweites Dichtelement (14), das zwischen dem zylindrischen Außenteil (1) und dem Innenteil (2, 2') der Radseite der Radlagereinheit angeordnet ist, um den Spalt zwischen dem zylindrischen Außenteil und dem Innenteil abzudichten;

d) einem Ringteil (10, 20, 35), welches mit dem Innenring (4, 24, 34) des Innenteils (2, 2') nahe der Mutter (6) verbunden oder einstückig ausgebildet ist und mit einer Anzahl von Vorsprüngen (10a, 20a, 35a) versehen ist, die in Umfangsrichtung von einander beabstandet sind und von einer axialen Stirnfläche des Ringelements axial in Richtung auf einen Stirnabschnitt des ersten Dichtelementes (11) vorspringen, wobei diese Vorsprünge radial zwischen den Umfangsteil des ersten Dichtelementes und dem Außenumfang der Mutter liegen und der Durchmesser des Kreises der radial äußeren Enden der Vorsprünge (10a, 26a, 35a) so groß wie möglich innerhalb der vom Außenteil (1) und dem ersten Dichtelement (11) gebildeten ortsfesten Struktur ist und

e) einen Drehungsdetektor (12) zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit des Ringelementes (10, 20, 35) durch Detektierung des Vorbeigangs der Vorsprünge, wobei der Drehungsdetektor (12) an dem Stirnteil des ersten Dichtelementes befestigt ist und sich in Axialrichtung zwischen dem Umfangsteil des Dichtelementes (11) und der äußeren Umfangsfläche der Mutter (6) erstreckt, so daß er zwischen diesen liegt, wobei das von dem Stirnteil des ersten Dichtelementes entfernte Axialende des Drehungsdetektors mit kleinem Axialabstand von den Vorsprüngen (10a, 20a, 35a) angeordnet ist.