DE3814920A1 - BEARING FOR A ROTATING PART AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF - Google Patents
BEARING FOR A ROTATING PART AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Lager, insbesondere für Fahrzeug räder, das zum Lagern eines sich drehenden Teils dient und gleichzei tig die Feststellung der Winkelgeschwindigkeit des sich drehenden Teils mit Hilfe eines elektromagnetischen Sensors ermöglicht, der beispiels weise Teil eines Steuerkreises, etwa eines Kreises für ein Antiblok kierbremssystem (ABS), bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein einfa ches und ökonomisches Verfahren zur Herstellung eines derartigen La gers.The invention relates to a bearing, in particular for a vehicle wheels used to support a rotating part and at the same time determining the angular velocity of the rotating part with the help of an electromagnetic sensor, for example wise part of a control circuit, such as a circuit for an antiblock kier brake system (ABS). The invention further relates to a simple ches and economical process for producing such a La gers.
Insbesondere bei Sportmotorfahrzeugen oder sogenannten "Grand Touring" Fahrzeugen ist es bekannt, spezielle Steuerkreise vom ABS-Typ einzubauen, die den Zweck haben, das Blockieren der Räder des Fahrzeugs während des Bremsens zu verhindern. Diese Systeme umfassen in bekannter Weise einen hydraulisch wirkenden Teil, der über Ventile auf die Brems kreise einwirkt, und einen elektronischen Steuerteil, der in der Lage ist, auf den operativen Teil einzuwirken, wenn eine differenzielle Än derung der Drehgeschwindigkeit der Räder jeder Achse des Fahrzeugs grö ßer als ein vorbestimmter Schwellenwert festgestellt wird. Diese Ge schwindigkeitsänderungen werden über einen geeigneten Kreis unter Ver wendung eines elektromagnetischen Sensors festgestellt, wobei wenig stens einer für jedes Rad des Fahrzeugs vorgesehen ist, der ein Puls signal proportional zur Drehgeschwindigkeit des hiervon kontrollierten Rades abgibt. Dieses Pulssignal wird in der überwiegenden Zahl der Fäl le dadurch erhalten, daß gewöhnlich auf dem das Rad tragenden Lager ein gezahntes Element montiert wird, das als "klingendes" Rad oder "Im pulsring" bekannt ist. Dieses Element umfaßt im wesentlichen einen Flansch aus ferromagnetischem Material, der zur Drehung mit dem Rad montiert und mit einem gezahnten Ring versehen ist, mit dem der Sensor zusammenwirkt. Während der Drehung des Rades bewirkt daher der alter nierende Durchgang der festen Teile, d.h. der Zähne und der Zwischen räume zwischen den Zähnen an dem Sensor eine periodische Änderung des Luftspaltes zwischen dem Flansch und dem Sensor und somit zu einer pe riodischen Änderung des magnetischen Feldes, wodurch ein entsprechendes periodisch oszillierendes Signal einer Frequenz durch den Sensor er zeugt wird, die proportional zur Rotationsgeschwindigkeit des Rades ist.Especially in sports motor vehicles or so-called "Grand Touring "vehicles are known to have special control circuits of the ABS type to install, which have the purpose of locking the wheels of the vehicle to prevent during braking. These systems include known ones Way a hydraulically acting part that via valves on the brake circles and an electronic control unit that is capable is to act on the operational part when a differential change change in the rotational speed of the wheels of each axle of the vehicle ß is determined as a predetermined threshold. This Ge Changes in speed are recorded in a suitable circle under Ver Use of an electromagnetic sensor found, little at least one is provided for each wheel of the vehicle, which has a pulse signal proportional to the speed of rotation of the controlled one Wheel gives up. The majority of this pulse signal is the fall le obtained in that usually on the bearing bearing the wheel toothed element is mounted, which as a "sounding" wheel or "Im pulse ring "is known. This element essentially comprises one Flange made of ferromagnetic material for rotation with the wheel mounted and provided with a toothed ring with which the sensor cooperates. Therefore, while turning the wheel, the old one causes nating passage of the solid parts, i.e. the teeth and the intermediate between the teeth on the sensor a periodic change of the Air gap between the flange and the sensor and thus to a pe periodic change in the magnetic field, causing a corresponding periodically oscillating signal of a frequency through the sensor is produced, which is proportional to the rotational speed of the wheel is.
Ein Nachteil dieses Detektorsystems besteht in der Sperrig keit des tönendes Rades, dessen Kosten deshalb hoch sind, weil dieses Rad wegen der Präzision, mit der es hergestellt werden muß, gänzlich durch Materialabtragung herzustellen ist. Die Notwendigkeit der Montage eines zusätzlichen Teils wie eines tönenden Rades kompliziert die Mon tage und die lnstandhaltung der gesamten mechanischen Anordnung der Fahrzeugaufhängung. Schließlich wird hierdurch das Gewicht der Aufhän gung und damit die Masse, die während der Bewegung des Fahrzeugs in Richtung Boden bewegt wird, mit einer folglichen Verringerung der An sprache der Aufhängung gegenüber Beanspruchungen vergrößert, wodurch auch eine, wenn auch nur geringe, Reduzierung der Straßenstandzeit her vorgerufen wird.A disadvantage of this detector system is that it is bulky of the sounding wheel, the cost of which is high because of this Wheel entirely because of the precision with which it must be made is to be produced by material removal. The need for assembly of an additional part like a sounding wheel complicates the mon days and the maintenance of the entire mechanical arrangement of the Vehicle suspension. Eventually this will add weight to the suspension gung and thus the mass that during the movement of the vehicle in Is moving towards the ground, with a consequent decrease in the An Language of the suspension increased against stress, which also a, if only a small, reduction in road life is called.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Lager für ein drehendes Teil, insbesondere für ein Fahrzeugrad, zu schaffen, das ohne ein tö nendes Rad auskommt, trotzdem die Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit des Rades selbst über einen Sensor ermöglicht und geeignet ist, das Rad zu tragen und es mit der Fahrzeugaufhängung zu verbinden.The object of the invention is to provide a bearing for a rotating To create part, especially for a vehicle wheel that without a tö wheel, but the determination of the angular velocity of the wheel itself is enabled and suitable via a sensor, the wheel to carry and connect it to the vehicle suspension.
Diese Aufgabe wird entsprechend Anspruch 1 gelöst.This object is achieved in accordance with claim 1.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das eine einfache und ökonomische Herstellung eines derarti gen Lagers ermöglicht.It is also an object of the invention to provide a method create a simple and economical production of such a gene camp enabled.
Diese Aufgabe wird entsprechend Anspruch 5 gelöst.This object is achieved in accordance with claim 5.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention are as follows Description and the dependent claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below in the attached Illustrated embodiment illustrated.
Fig. 1 zeigt perspektivisch ein Lager und in schematischer Weise seine beiden Herstellungsstufen. Fig. 1 shows in perspective a bearing and its two stages of manufacture in a schematic manner.
Fig. 2 zeigt einen Teillängsschnitt des Lagers von Fig. 1. FIG. 2 shows a partial longitudinal section of the bearing from FIG. 1.
Das dargestellte Traglager 1 für das Rad 2 eines nicht darge stellten Fahrzeugs oder ein anderes drehendes Teil umfaßt einen Außen ring 3, der mit einem radialen Außenflansch 4 versehen ist, der zum Rad 2 gerichtet ist, und einen Innenring 5, der vorzugsweise aus zwei Halb ringen 6 und 7 gebildet wird und drehfest in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise mit einer Konstantdrehzahlverbindung, wenn das Rad 2 ein angetriebenes Rad ist, oder mit einem einfachen Trägerstift, wenn das Rad 2 ein nicht angetriebenes Rad ist, verbunden werden kann. Zwi schen den Ringen 3 und 5 sind Dichtungsglieder 9 und 10 und Wälzkörper 8, beispielsweise Kugeln, angeordnet. Der Flansch 4 ist mit Durch trittsöffnungen 11 zur direkten Befestigung des Rades versehen, so daß der Außenring 3 gleichzeitig die Funktion einer Nabe erfüllt. Jedoch ist dieser Aufbau insoweit nur beispielhaft.The illustrated support bearing 1 for the wheel 2 of a vehicle not shown Darge or another rotating part comprises an outer ring 3 , which is provided with a radial outer flange 4 which is directed to the wheel 2 , and an inner ring 5 , which is preferably made of two halves rings 6 and 7 is formed and rotatably in a conventional manner, not shown, with a constant speed connection when the wheel 2 is a driven wheel, or with a simple support pin when the wheel 2 is a non-driven wheel, can be connected. Between the rings 3 and 5 sealing members 9 and 10 and rolling elements 8 , for example balls, are arranged. The flange 4 is provided with through openings 11 for direct attachment of the wheel, so that the outer ring 3 simultaneously fulfills the function of a hub. However, this structure is only an example in this respect.
Das Lager 1 besitzt einen Ring, in diesem Fall der Außenring 3, der mit dem zu lagernden Teil drehbar montiert ist. Der Außenring 3 ist stirnseitig mit einer Ringnut 12 versehen, die wenigstens teilweise mit einer festen Substanz 13 gefüllt ist, die in der Ringnut 12 befe stigt und so geformt ist, daß im wesentlichen ein gezahnter Ring 14 (Fig. 1) gebildet wird. Die feste Substanz 13 füllt die Nut 12 stellen weise gänzlich derart, daß in dieser parallel zu der Bodenwandung 15 der Ringnut 12 und auf der gegenüberliegenden Seite von der Bodenwand 15 selbst eine Vielzahl von Vorsprüngen und Vertiefungen gebildet wer den, die eine regelmäßige Folge von entsprechend geformten Zähnen 16 und entsprechenden Zwischenräumen 18 in alternierender Reihenfolge ent lang der Ringnut 12 bilden.The bearing 1 has a ring, in this case the outer ring 3 , which is rotatably mounted with the part to be stored. The outer ring 3 is provided on the end face with an annular groove 12 which is at least partially filled with a solid substance 13, which is fixed in the annular groove 12 and is shaped such that a toothed ring 14 ( FIG. 1) is essentially formed. The solid substance 13 fills the groove 12 places so completely that in this parallel to the bottom wall 15 of the annular groove 12 and on the opposite side of the bottom wall 15 itself a plurality of projections and depressions are formed who the who a regular sequence of accordingly formed teeth 16 and corresponding spaces 18 in an alternating order ent along the annular groove 12 .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die feste Sub stanz 13, aus der der gezahnte Ring 14 in der Ringnut 12 befestigt aus gebildet ist, aus einer verfestigten Paste gebildet, die eine Matrix aus einem polymerisierten synthetischen Plastikharz und einem homogenen Füllstoff umfaßt, der in der Matrix dispergiert ist und durch eine fer romagnetische Substanz in Pulver- oder Granulatform gebildet wird, bei spielsweise Eisenfeilstaub. Die ringförmige Nut 12 wird vorzugsweise stirnseitig an einem Ende des Außenrings 30 gegenüber demjenigen, auf dem das Rad 2 montiert und das mit dem Flansch 4 versehen ist, ausge bildet. Wenn die Abmessungen des Endes 20 nicht ausreichend sind, um eine genügende Menge an fester Substanz 13 für einen gezahnten Ring ausreichender Abmessungen aufzunehmen, um mit einem Sensor 21, im dar gestellten Ausführungsbeispiel ein elektromagnetischer Sensor bekannten Typs, zusammenzuarbeiten, um die Drehgeschwindigkeit des Rings 3 und damit diejenige des Rades 2 feststellen zu können, kann das Ende 20 auf seiner Außenseite mit einem sich radial erstreckenden Flansch 22 ähn lich demjenigen des Flansches 4, jedoch kleiner, wie er gestrichelt in Fig. 2 dargestellt ist, versehen werden, in dem dann stirnseitig eine Nut 12 mit geeigneten Abmessungen ausgebildet wird. Im Betrieb wird das Lager 1 an einer Fahrzeugaufhängung und das Rad 2 an dem Lager 1 mon tiert. Gegenüber dem gezahnten Ring 14 ist der Sensor 21 angeordnet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel ein einfacher Elektromagnet ist, der in nicht dargestellter Weise mit einem elektronischen Detek torschwingkreis verbunden ist. Während der Drehung des Rades 2 laufen die Zähne 16 und die Zwischenräume 18 aufeinanderfolgend an dem Sensor 21 vorbei und bewirken aufgrund der Anwesenheit des Eisenfeilstaubs oder einer anderen Substanz mit ähnlichen Eigenschaften in den Zähnen 16 eine periodische Änderung des magnetischen Flusses und erzeugen da her über den Sensor 21 ein periodisches Pulssignal mit einer Frequenz proportional zu der Anzahl der Zähne und Zwischenräume, die pro Zei teinheit vorbeilaufen oder, proportional zur Drehgeschwindigkeit des Rades 2. Dieses Signal kann beispielsweise in einem ABS-System durch Vergleichen hiervon mit Analogsignalen verwendet werden, die von ähnli chen Sensoren stammen, die mit anderen Lagern, identisch zum Lager 1, zusammenarbeiten und die anderen Räder des Fahrzeugs tragen, um den Be ginn von anormalen differenziellen Änderungen der Geschwindigkeit von diesen zu bestimmen und folglich beispielsweise geeignete Ventile im Bremskreis zu steuern.According to a preferred embodiment, the solid substance 13 , from which the toothed ring 14 is fastened in the annular groove 12 , is formed from a solidified paste which comprises a matrix of a polymerized synthetic plastic resin and a homogeneous filler which is in the matrix is dispersed and is formed by a ferromagnetic substance in powder or granule form, for example iron filing dust. The annular groove 12 is preferably the end face at one end of the outer ring 30 relative to that on which the wheel 2 is mounted and which is provided with the flange 4 , forms. If the dimensions of the end 20 are not sufficient to accommodate a sufficient amount of solid substance 13 for a toothed ring of sufficient dimensions to work with a sensor 21 , in the illustrated embodiment, an electromagnetic sensor of the known type, to the rotational speed of the ring 3rd and in order to be able to determine that of the wheel 2 , the end 20 can be provided on its outside with a radially extending flange 22 similar to that of the flange 4 , but smaller, as shown in broken lines in FIG. 2, in which a groove 12 with suitable dimensions is formed on the end face. In operation, the bearing 1 is mounted on a vehicle suspension and the wheel 2 on the bearing 1 . Opposite the toothed ring 14 , the sensor 21 is arranged, which in the exemplary embodiment shown is a simple electromagnet, which is connected to an electronic detector oscillating circuit in a manner not shown. During the rotation of the wheel 2 , the teeth 16 and the spaces 18 pass in succession past the sensor 21 and, due to the presence of the iron filing dust or another substance with similar properties in the teeth 16, cause a periodic change in the magnetic flux and therefore generate over it Sensor 21 a periodic pulse signal with a frequency proportional to the number of teeth and spaces that pass per unit time or proportional to the rotational speed of the wheel 2 . This signal can be used in an ABS system, for example, by comparing it with analog signals that come from similar sensors that work with other bearings, identical to bearing 1 , and that carry the other wheels of the vehicle to begin abnormal abnormalities To determine changes in the speed of these and consequently for example to control suitable valves in the brake circuit.
Zur Herstellung des Lagers 1 wird in bekannter Weise die Ringnut 12 am Ende 20 des Außenrings 3 beispielsweise durch Entfernen von Material oder einfach direkt in der Herstellungsstufe für den Au ßenring 3 ausgebildet. Nachfolgend wird eine fluide Paste 13 mit hoher Viskosität hergestellt, die ein im wesentlichen pseudoplastisches Ver halten oder dergleichen aufweist und gegossen oder ausgeformt wird, vorzugsweise durch Spritzgießen, und zwar in die Ringnut 12 beispiels weise mittels einer Düse 13 (Fig. 1). Die Paste 13 kann hergestellt werden durch gleichmäßiges Dispergieren eines Füllstoffes, der durch eine ferromagnetische Substanz wie Magnetpulver, Eisenfeilpulver o. dgl. gebildet wird, in einer flüssigen Matrix, die durch ein Harz oder eine Mischung von teilweise polymerisierten Plastikharzen gebildet wird. Diese Mischung bildet die Paste 13, die durch Wärme und/oder den Zusatz von Polymerisierungssubstanzen wie Aktivatoren und/oder andere Monomere oder Polymere, die chemisch mit der Matrix reagieren können, das Härten bewirken, wenn die Paste 13 in die Ringnut 12 eingebracht ist, wodurch die Paste 13 beispielsweise durch die Wirkung eines drei dimensionalen Vernetzens fest wird. Bevor diese Verfestigung stattfin det oder beendet ist, wird die noch flüssige Paste, die in die Ringnut 12 durch die Düse 30 eingebracht wurde, mittels eines Formgebungswerk zeugs plastisch geformt, wobei das Bearbeitungswerkzeug ein mit Zähnen versehenes Ritzel 31 ist, das um seine Symmetrieachse gedreht und gleichzeitig mit konstanter Geschwindigkeit längs der Nut 12 bewegt wird, wobei seine Zähne 33 in die plastische Masse, die durch die Paste 13 gebildet wird, eingedrückt werden, so daß hierin Zwischenräume 18 und gleichzeitig entsprechende Zähne 16 zwischen jedem Paar von Zwi schenräumen 18 gebildet werden. Überschüssige Paste 13 wird aus der Ringnut 12 herausgedrückt und beispielsweise über einen nicht darge stellten Trichter gesammelt. Wenn die gesamte in der Ringnut 12 befind liche Paste 13 bearbeitet ist, läßt man sich die Paste 13 verfestigen, um durch die Härtung den gezahnten Ring 14 zu erhalten. Aufgrund der Herstellungsweise und aufgrund der oberflächlichen chemischen und phy sikalischen Bindungen, die sich zwischen dem Harz infolge Polymerisa tion und dem Material des Außenrings 3, gewöhnlich Stahl, ausbilden können, wird der gezahnte Ring 14 in dem Außenring 3 verankert. Diese Verankerung kann gewünschtenfalls verbessert werden, indem in der Ring nut 12 Aufrauhungen, Riefen, Zähne oder ähnliche Schultern, die nach folgend in der Paste 13 eingebettet werden, verbessert werden. Als Harz ist insbesondere ein Epoxyharz oder ein anderes bei Umgebungstemperatur wärmehärtbares Harz vom Zweikomponententyp geeignet.For the manufacture of the bearing 1, the annular groove 12 of the outer ring 3 formed at the end 20, for example by removing material or simply ßenring 3 directly into the preparation step for the Au in a known manner. Subsequently, a fluid paste 13 having a high viscosity is produced, which has a substantially pseudoplastic behavior or the like and is cast or molded, preferably by injection molding, specifically in the annular groove 12, for example by means of a nozzle 13 ( FIG. 1). The paste 13 can be prepared by uniformly dispersing a filler formed by a ferromagnetic substance such as magnetic powder, iron filing powder or the like in a liquid matrix formed by a resin or a mixture of partially polymerized plastic resins. This mixture forms the paste 13 , which through heat and / or the addition of polymerizing substances such as activators and / or other monomers or polymers which can react chemically with the matrix, cause the hardening when the paste 13 is introduced into the annular groove 12 , whereby the paste 13 is solidified, for example, by the effect of three-dimensional crosslinking. Before this solidification takes place or has ended, the still liquid paste, which has been introduced into the annular groove 12 through the nozzle 30 , is plastically shaped by means of a molding tool, the processing tool being a toothed pinion 31 which is rotated about its axis of symmetry and simultaneously at a constant speed along the groove 12 is moved with the teeth 33, pressed into the plastic mass which is formed by the paste 13 so that herein spaces 18 while corresponding teeth 16 between each pair of Zvi rule spaces 18 formed will. Excess paste 13 is pressed out of the annular groove 12 and collected, for example, via a funnel not shown. If the entire in the annular groove 12 Liche paste 13 is processed, the paste 13 can be solidified in order to obtain the toothed ring 14 by hardening. Due to the manufacturing method and due to the superficial chemical and physical bonds that can form between the resin due to polymerization and the material of the outer ring 3 , usually steel, the toothed ring 14 is anchored in the outer ring 3 . If desired, this anchoring can be improved by improving roughening, scoring, teeth or similar shoulders in the ring groove 12 , which are subsequently embedded in the paste 13 . Particularly suitable as the resin is an epoxy resin or another two-component type resin which is thermosetting at ambient temperature.
Erfindungsgemäß wird das "tönende Rad" im Inneren des Außen rings vorgesehen, so daß sich eine beträchtliche Reduzierung in den Ab messungen und eine wesentliche Erleichterung bei der Montage ergibt. Des weiteren ergibt sich eine Gewichtsersparnis durch Eliminierung ei nes Metallteils, wobei außerdem eine Nut ausgebildet wird, die das Ge wicht des Außenrings 3 reduziert. Diese Reduzierung wird durch das Ge wicht der Paste 13 nicht kompensiert, zumal diese vorwiegend aus Pla stikmaterial mit niedriger Dichte im Vergleich zu Metall gebildet wird. Schließlich kann das Lager 1 in einfacher, schneller und ökonomischer Weise durch plastische Bearbeitung einer Paste mit nachfolgender Aus härtung hergestellt werden. Außerdem ermöglicht diese Anordnung eine Herstellung mit geringen Herstellungstoleranzen. Anstelle eines elek tromagnetischen Sensors läßt sich beispielsweise auch ein optischer Sensor verwenden, der ebenfalls Signale entsprechend dem Durchlauf von Spitzen und Tiefen, wie sie durch den gezahnten Ring 14 definiert wer den, erzeugt. In diesem Falle kann die Paste 13 ohne Füllstoff, insbe sondere ohne ferromagnetischen Füllstoff hergestellt werden und ledig lich aus einem einfachen, durch Wärme erweichten Wachs bestehen.According to the invention, the "ringing wheel" is provided in the interior of the outer ring, so that there is a considerable reduction in the dimensions and a substantial relief in assembly. Furthermore, there is a weight saving by eliminating egg nes metal part, wherein also a groove is formed, which reduces the weight of the outer ring 3 Ge. This reduction is not compensated for by the weight of paste 13 , especially since it is predominantly made of low-density plastic material compared to metal. Finally, the bearing 1 can be produced in a simple, quick and economical manner by plastic processing of a paste with subsequent curing. In addition, this arrangement enables production with small manufacturing tolerances. Instead of an elec tromagnetic sensor, for example, an optical sensor can also be used, which also generates signals corresponding to the passage of peaks and troughs as defined by the toothed ring 14 . In this case, the paste 13 can be produced without a filler, in particular without a ferromagnetic filler, and only consist of a simple wax softened by heat.
Claims (7)
- - Ausbilden einer äußeren Ringnut (12) auf einem Ring (3) des Lagers (1), der mit dem rotierenden Teil (2) drehfest verbindbar ist;
- - Einbringen einer flüssigen Substanz (30) in pastösem Zu stand in die Ringnut (12);
- - plastisches Bearbeiten der flüssigen Substanz in der Ring nut (12) derart, daß in der pastösen Substanz eine regelmäßige Aufein anderfolge von Vorsprüngen und Vertiefungen ausgebildet wird, und
- - Aushärtenlassen der pastösen Substanz (13) in der Nut (12) nach der Formgebung derart, daß ein im wesentlichen gezahnter Ring (14) in der Ringnut (12) ausgebildet wird.
- - Forming an outer annular groove ( 12 ) on a ring ( 3 ) of the bearing ( 1 ) which can be connected to the rotating part ( 2 ) in a rotationally fixed manner;
- - Introducing a liquid substance ( 30 ) in a pasty state into the annular groove ( 12 );
- - Plastic processing of the liquid substance in the ring groove ( 12 ) such that a regular succession of projections and depressions is formed in the pasty substance, and
- - Allow the pasty substance ( 13 ) to harden in the groove ( 12 ) after shaping such that an essentially toothed ring ( 14 ) is formed in the ring groove ( 12 ).
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