SENSORANORDNUNG MIT EINEM SENSORTRÄGER UND EINER DICHTKAPPE UND RADNABEN-WÄLZLAGERANORDNUNG MIT EINEM SIGNALGEBER UND DER SENSORANORDNUNG

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Befestigung und Sensierung eines Radlagers, sowie ein Radlager mit einer derartigen Sensoranordnung.

Hintergrund der Erfindung

In der Vergangenheit wurden Radlager und Radlagereinheiten, insbesondere nichtgetriebene Radlager und Radlagereinheiten, für den Einsatz im Zusammenhang mit einem Anti-Blockier-System in Fahrzeugen entwickelt. Die Aus- rüstung mit einem Sensor beziehungsweise die Sensierung eines Radlagers führt dazu, dass insbesondere bei nicht getriebenen Radlagern eine Sensoranordnung gefunden werden muss, die die Abdichtung des Radlagers fahrzeugseitig nach außen nicht beeinträchtigt. Aus der DE 197 35 978 A1 ist eine Radlagereinheit bekannt, die fahrzeugseitig mit einem Deckel verschlossen ist und mittels eines außerhalb angebrachten Sensors das Signal des innerhalb des Radlagers angeordneten Signalgebers durch den Deckel hindurch detektiert. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil der Deckel das Radlager dauerhaft, das heißt vor und nach der Installation des Rad- lagers am Radträger, schützt und abdichtet. Selbst bei einem erforderlichen Sensoraustausch kann das Radlager im geschützten Zustand verbleiben, wobei das geschützte Radlager abgenommen und der Sensor am Radträger entfernt beziehungsweise festgemacht wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass eine Verwendung des Radträgers zur Sensorbefestigung herstellungstechnisch eine Herausforderung darstellt, womit die Produktkosten durch zusätzliche Herstellungsschritte in die Höhe getrieben werden. Aus JP 2012-105647 A ist eine Sensoranordnung bekannt, die fahrzeugseitig an einer Radlagereinheit angebracht werden kann, wobei gleichzeitig ein axial- seitig angebrachter Deckel der Radlagereinheit verwendbar ist, um das Lagerinnere zu schützen und abzudichten. Die Sensoranordnung wird mittels eines zweiten Deckels auf den Außenring von außen aufgesteckt, wobei sich die Sensoranordnung bei installiertem Radlager innerhalb der Aufnahme des Radträgers befindet. Der zweite Deckel ist nicht zum Sichern und Abdichten vorgesehen, sondern weist die Funktion auf, die Sensoranordnung in der vorgesehenen Position zu halten. Daran ist vorteilhaft, dass der zweite Deckel mit dem Sensorträger am Radlager verbleiben kann, wobei der Sensor austauschbar ist. Da der innenliegende Deckel, welcher für die Abdichtung und Sicherung des Radlagerinneren verwendet wird, für die Sensorbefestigung nicht benötigt wird, bleibt das Innere des Radlagers auch während des Austauschvorgangs abgedichtet. Bisher hat man die Kosten und den Herstellungsaufwand in Kauf genommen, eine fahrzeugseitig gedeckelte, sensierte Radlagereinheit mit zwei Deckeln auszurüsten.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein gedeckeltes Radlager beziehungsweise eine gedeckelte Radlagereinheit eine Sensoranordnung anzugeben, die axialen Bauraum einspart, kostengünstig herzustellen und zu warten ist ohne die vorteilhaften Eigenschaften eines gedeckelten Radlagers beziehungsweise einer gedeckelten Radlagereinheit zu beeinträchtigen. Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einer Sensoranordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Sensorträger zur Befestigung am Deckel und am Außenring des Radlagers vorgesehen ist. Der Deckel ist zur Befestigung am Radlager sowie der Sensorträger zur Befestigung am Außenring des Radlagers und gegebenenfalls zur Befestigung am Deckel vorgesehen. Vorteilhafterweise weist der Sensorträger eine Ringform auf, um leicht befestigt und positioniert zu werden. Weiter ist vorteilhaft, dass Spaltbildung und damit Leckage, zwischen Sensorträger und Deckel vermieden wird. Die Herstellung bleibt kostengünstig und dennoch kann bei absoluter Abdichtung und bei einfacher Montage Korrosion vermieden werden.

Unter Sensierung wird die Ausrüstung eines Radlagers oder einer Radlagereinheit mit einem Sensor oder einer Sensoranordnung verstanden, womit das Radlager beziehungsweise die Radlagereinheit zunächst ohne Sensoranordnung (unsensiert) betrieben werden kann oder alternativ mit einem Sensor oder einer Sensoranordnung ausrüstbar oder nachrüstbar ist.

Unter Radlagereinheit, wird ein Radlager verstanden, welches für eine schnellere oder einfachere Montage vorgesehen ist. Dazu können beispielsweise ein Befestigungsflansch und/oder ein Radflansch in einen Radlagerring integriert sein oder es kann ein Wälznietbund zur Vorspannung eines Lagerringes oder mehrerer Lagerringe verwendet werden.

Der Deckel liegt an einem feststehenden Teil des Radlagers an, wofür in der Regel der Außenring des Radlagers oder der Radlagereinheit vorgesehen ist. Dabei kann der Deckel innenseitig oder außenseitig am Außenring befestigt sein, wie zum Beispiel über einen Kraftschluss oder einen Formschluss. Durch den Deckel fallen andere Dichtungsanordnungen idealerweise weg, wie man sie typischerweise zwischen zueinander drehbaren Bestandteilen von Lagern vorsieht. Daher ist es nicht erforderlich auf der Radnabe irgendwelche Be- standteile einer Dichtungsanordnung, beispielsweise einer Kassettendichtung, anzubringen.

Vorteilhafterweise verschließt der Deckel das Wälzlager axialseitig komplett und besteht vorzugsweise aus Edelstahl mit aufgeklipptem Sensor oder Sensorträger. Der Sensor kann axial oder radial oder schräg gestellt werden.

Vorteilhafterweise hat der Deckel (zum Beispiel als Blechkappe ausgeführt) radial Vertiefungen, die zur formschlüssigen Verbindung beim Aufschnappen oder Aufklippen dienen. Der Deckel ist bevorzugt als Blechkappe mit radial federndem Passungssitz ausgeführt. Damit lässt sich das Radlager fahrzeug- seitig in ähnlicher Weise abdichten, wie eine Farbblechdose. Der Deckel besteht beispielsweise aus einem nicht-ferromagnetischem Material, womit eine Detektion durch den Deckel hindurch möglich ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Sensorträger eine Ringform auf. Der Sensorträger an sich ermöglicht eine positionsstabile Anordnung und positionsstabile Fixierung des Sensors, der in Bezug zu einem Signalgeber durch den Deckel hindurch dessen Signale detektieren soll. Mit der Signalde- tektion kann auf die Bewegung der Radnabe rückgeschlossen werden. Mittels der bevorzugten Ringform ist es nunmehr möglich den Sensorträger auf vorteilhafterweise am Deckel zumindest teilweise zu befestigen, wobei ein Form- schluss oder ein Kraftschluss zur Befestigung des Sensorträgers eingesetzt werden kann. Eine bevorzugte Trennung des Sensorträgers vom Sensor er- möglicht eine leichte Installation der Sensoranordnung während des Herstellungsverfahrens, führt aber vorteilhafterweise auch dazu, dass man einen während der Radlagerlebensdauer ausfallenden Sensor austauschen kann, weil dieser vom Sensorträger trennbar ist. Dabei kann es sein, dass der Sensorträger durch die Anordnung im Radträger unverlierbar am Außenring oder dem Radlager fixiert ist, jedoch der Sensor dennoch aus der Radträgeraufnahme herausgenommen werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Klippfunktion oder eine Schnappfunktion durch eine eingedrehte Nut am Außenring ermöglicht. Damit kann der Deckel außen am Außenring befestigt werden, indem ein Bestandteil des Deckels, wie zum Beispiel eine Rastnase, für einen axialen Formschluss mit dem Außenring vorgesehen ist. Dabei kann der Deckel oder ein Bestandteil desselben elastisch beansprucht werden und mittels seiner Entspannungsbewegung in die eingedrehte Nut einschnappen oder eingeklippt werden. Alternativ wird die Klippfunktion oder die Schnappfunktion nicht durch eine eingedrehte Nut am Außenring, sondern durch Ausformungen im Deckel ermöglicht. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein am Radträger befestigbarer Außenring vorgesehen, wobei der Außenring fahrzeugseitig mit dem Deckel verschlossen ist und der Sensorträger radial außen formschlüssig am Außenring befestigt ist. Der Sensorträger liegt bevorzugt zumindest teilweise oder ganz im Deckel ein. Somit ist es möglich die Position des Sensorträgers und damit die Position des Sensors von vornherein festzulegen, sodass keine Installationsfehler unterlaufen. Außerdem ist diese einliegende Installation ebenso für den axialen Bauraum vorteilhaft.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind/ist der Sensor und/oder der Sen- sorträger in einem vom Deckel zumindest teilweise radial innerhalb des Außenrings angeordnet. Somit kann weiter axialer Bauraum eingespart werden, wobei gleichzeitig der Deckel eine Form aufweist, die für die Installation des Deckels vorteilhaft ist, zumal ein für den Formschluss mit dem Außenring vorgesehener Teil des Deckels durch eine Zugbewegung in Richtung des Lagerinneren be- wegt werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensorträger axial durch den Formschluss am Außenring und radial durch einen Formschluss mit dem Deckel befestigt. Damit ergibt sich eine vorteilhaftere Befestigungsstabilität und eine bessere Positionsstabilität für den Sensor während des Betriebes.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst der Deckel den zylindrischen Signalgeber radial und der Sensor ist zur Signalübertragung in radialer Rieh- tung vorgesehen. Eine radiale Signalübertragung zur Drehungsdetektion ist vorteilhafter installierbar, weil die Abstandstoleranzen einfacher eingestellt werden können. Obwohl der Sensor und gegebenenfalls ein Teil des Sensorträgers sich innerhalb des Außenrings und gegebenenfalls zwischen der Rad- nabe und dem Außenring befinden können, ist dennoch eine radiale Signalübertragung möglich, die nunmehr auch bei einem optimal ausgenutzten Bauraum einsetzbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Deckel zwei zylindrische Teilstücke auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise sind zwei Formschlüsse herstellbar, nämlich ein radialer Formschluss nach innen und ein weiterer radialer Formschluss nach außen, womit der Deckel vorteilhafterweise den Sensorträger in seiner Position sichert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eines der beiden zylindrischen Teilstücke des Deckels auch zur Befestigung des Deckels am Außenring vorgesehen ist. Dabei übernimmt das besagte zylindrische Teilstück eine Doppelfunktion.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst ein Rastelement den Außenring teilweise oder ganz und ist mittels eines Formschlusses am Außenring befestigt. Das Rastelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen den Sensorträger in axialer Richtung zu sichern und gegebenenfalls auch gegen ein Drehen in Umfangsrichtung. Optional kann das Rastelement auch weitere Positionie- rungs- oder Fixierungsfunktionen des Sensorträgers übernehmen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine Stützfläche am Außenring ausgeformt, die zur Aufnahme im hohlzylindrischen Radträger vorgesehen ist und deren Außendurchmesser größer ist als der des Rastelementes, wobei das Rastelement nach der Aufnahme im Radträger gesichert ist. Auf diese Weise bildet das Rastelement zusammen mit dem Radträger noch eine Verliersiche- rung des Sensorträgers aus, die durch die Installation im Radträger umgesetzt wird. Hierbei ist es sinnvoll den Sensor, wenn er denn austauschbar sein soll, mit einer Befestigungsvorrichtung am Sensorträger zu befestigen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Sensorträger axial durch den Formschluss am Außenring und radial durch einen Formschluss mit dem Deckel befestigt. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass der Formschluss am Außenring durch das Rastelement hergestellt wird, sondern der Form- schluss kann auch beispielsweise über einen Bajonettverschluss oder einen anderen Formschluss hergestellt werden. Den radialen Formschluss am Deckel kann alternativ eine ringförmige Nut, eine Mehrzahl von Fortsätzen oder Ausnehmungen bilden, die jeweils am Deckel ausgebildet sind. Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu ent- nehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Es zeigen

Fig. 1 ein zweireihiges Radlager mit einer Sensoranordnung, deren

Sensorträger in einer Nut des Außenrings einschnappbar ist, Fig. 1 a eine vergrößerte Ansicht der Sensoranordnung aus Figur 1

Fig. 1 b eine dreidimensionale Ansicht der Deckelbefestigung aus den

Figuren 1 und 1 a, und Fig. 2 eine Sensoranordnung am installierten Radlager. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Figuren 1 ,1 a und 1 b zeigen eine Verschnappung der Nase 41 in der Nut des Außenrings 61 , wobei der Deckel 66 zusätzlich durch die Befestigung des Sensorringes 42 am Radlager befestigt wird. Damit kann der Kraftschluss des zylindrischen Teils 30 innerhalb des Außenrings 61 unterstützt werden, falls dieser überhaupt notwendig ist. Jedoch ist es vorteilhafter, wenn der Deckel 66 schon basierend auf besagtem Kraftschluss fest im Außenring 61 sitzt, weil damit der als Sensorring 42 ausgeführte Sensorträger 42 entfernbar bleibt ohne das Lagerinnere zu exponieren und zu verschmutzen.

Der Sensor 43 ist im Sensorring 42 fest integriert, zum Beispiel, mittels eines Kunststoffspritzverfahrens. Der Sensor 43 ragt axial fahrzeugseitig aus dem Deckel 66 heraus und schützt damit den Kabelstrang 15, der bei Radlagerinstallationen dem größten Beschädigungsrisiko unterliegt.

Der Sensor füllt ferner einen durch Kaltumformungen gebildeten Innenraum des Deckels 66 ein. Der Innenraum wird durch die zylindrischen Teile 30,31 gebildet und durch deren scheibenförmiges Verbindungsstück 32. Axial fahrzeugseitig ist der Innenraum des Deckels 66 offen und zur Einpassung des Sensorringes 42 vorgesehen, wobei der Sensorring 42 in Umfangsrichtung durchgängig oder unterbrochen sein kann. Auch der Innenraum kann in Umfangsrichtung durchgängig oder unterbrochen sein und liegt größtenteils radial innerhalb des Außenrings 61 .

Die Leserichtung des Sensors 41 ist durch das zylindrische Teilstück 31 radial nach innen gerichtet, damit der Sensor 41 durch den nicht-magnetischen Deckel 66 die Bewegung des Signalgebers 33 detektieren kann. Damit weist das Teilstück 31 eine Doppelfunktion auf, nämlich einerseits eine Schutzfunktion des Lagerinnenraums, aber auch die möglichst störungsfreie Durchleitung der Signale des Signalgebers 31 . Vorteilhaft für den Bauraum ist auch, dass der Signalgeber, wie zum Beispiel ein magnetischer Encoder, parallel zur zylindri- sehen Außenfläche des Innenrings 3 angeordnet ist.

Das zylindrische Teilstück 30 bildet mit dem Außenring 61 einen Presssitz, wobei es sich wegen des scheibenförmigen Verbindungsstücks 32 und des zylindrischen Teilstückes 31 um einen federnden Presssitz handelt, der den Sensor 43 zwar in Position hält, aber auch gegen Erschütterungen abfedert. Zudem ergibt sich ein Vorteil beim Einpressen des Deckels 66 während der Herstellung des Radlagers, weil das zylindrische Teilstück 30 in den Presssitz über eine axiale Kraftanwendung über die axiale Mitte des Deckels 66 in den Außenring 61 gezogen werden kann, zumal die Einpresskraft über das Teilstück 31 und das Verbindungsstück 32 umgeleitet wird.

Aus Fig. 1 b geht hervor, dass die Rastnasen 41 in Umfangsrichtung unterbrochen sind, beziehungsweise eine Mehrzahl von Rastnasen 41 vorgesehen sind, um einen ausreichend großen Formschluss zu erzielen.

Figur 2 zeigt, dass in allen Ausführungsbeispielen der Sicherungsring 42 durch den Radträger 67 in seiner Position gesichert werden kann. Leider ist für einen Austausch des Sensorringes 42 auch eine Deinstallation des Radlagers not- wendig. Daher ist es vorteilhaft den Sensor 43 nicht fest in den Sensorring 42 zu integrieren, sondern eine Befestigungsvorrichtung vorzusehen, die den Sensor 43 bei am Außenring 61 befestigtem Sensorring 42 austauschbar macht oder zumindest eine Entfernung des Sensors 43 vom Sensorring 42 ermöglicht. Die Stützfläche 20 weist einen Durchmesser auf, der geringfügig größer ist als der größte Außendurchmesser der Rastnase 41 . Geringfügig bedeutet hierbei, dass der Betrag der Durchmesserdifferenz der genannten Durchmesser geringer ist als der Formschluss in radialer Richtung zwischen der Nut 68 und der Rastnase.

Der Signalgeber 13 kann sowohl für eine axiale Leserichtung durch das scheibenförmige Verbindungsstück 32 als auch für eine radiale Leserichtung (Detek- tionsrichtung) durch das Teilstück 31 vorgesehen sein. Vorteilhafterweise ist der Deckel 66 im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 5 ausgebildet, wobei an der Sensorposition eine an den Sensor angepasste Aussparung vorgesehen ist. Nichtumlaufende Verformungen sorgen für eine vorgegebene Positionierung in Drehrichtung und sichern gleichzeitig den Sensor oder Sensorträger gegen eine Verdrehung auf dem als Blechkappe ausgeführten Deckel 66.

In der Figurenbeschreibung werden alle Bezugszeichen einheitlich verwendet, gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren verweisen somit auch auf das gleiche Bauteil.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Sensoranordnung zur Befestigung und Sensierung eines Radlagers, wobei die Sensoranordnung aus einem Deckel 66 und einem Sensorträger 42 besteht und wobei der Deckel 66 zur Befestigung am Radlager vorgesehen ist. Die Lehre der Erfindung richtet sich auf eine verbesserte Installation und Wartung eines Radlagers mit Sensoranordnung. Dazu wird vorgeschlagen, dass der Sensorträger 42 zur Befestigung am Deckel 66 und am Außenring 61 des Radlagers vorgesehen ist. Die Erfin- dung betrifft des Weiteren ein Radlager mit einer derartigen Sensoranordnung.

Bezugszahlenliste

2 Wälzkörper

3 Innenring

5 Rotationsachse

13 Signalgeber

15 Kabel

20 Stützfläche

30 zylindrisches Teilstück

31 zylindrisches Teilstück

32 scheibenförmiges Verbindungsstück

33 Signalgeber

41 Schnappnase

42 Sensorträger

43 Sensor

61 Außenring

63 Sensor

66 Deckel

67 Radträger

68 Nut