Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung eines Signalaufnehmers eines Drehzahlsensors an einer Achse eines Fahrzeugs.

Hintergrund der Erfindung

In Fahrzeugen messen Drehzahlsensoren die Drehzahl eines Rades gegenüber dem Fahrgestell. Dazu muss der Drehzahlsensor an einer Stelle im Fahrzeug angebracht werden, an dem er die Bewegung des Rades gegenüber dem Fahrwerk erfassen kann. Die durch den Drehzahlsensor erfasste Drehzahl wird in der Regel vom Antiblockiersystem zum Feststellen eines durch die Bremse blockierten Rades oder von einer erweiterten Fahrdynamikregelung beispielsweise mit Antischlupfregelung verwendet, um die Gierrate zu erfassen. Über diese wirkt die erweiterte Fahrdynamikregelung dann durch dedizierte Bremseingriffe an den einzelnen Achsen rechtzeitig einem Untersteuern oder Über- steuern des Fahrzeuges entgegen.

Aus der DE 697 09 500 T2 ist es bekannt, den Drehzahlsensor in das Radlager zu integrieren. Dazu weist der Drehzahlsensor einen am Innenring fixierten Encoder, auch Polrad genannt, und einen am Au ßenring positionierten Signalauf- nehmer auf, der über einen Deckel am Außenring gehalten ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Datenkabel zur Weiterleitung der Messergebnisse des Signalaufnehmers an eine Fahzeugelektronik in der DE 697 09 500 T2 rei ßen können. Aufgabe der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Befestigung eines Drehzahlsensors in einem Fahrzeug zu verbessern. Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Erfindung schlägt eine Vorrichtung vor, mit der der Drehzahlsensor drehfest an der Achse eines Fahrzeugs fixiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es in einem realen Drehlager, wie beispielsweise einem Wälzlager vorkommt, dass der drehende Lagerpart- ner den eigentlich stillstehenden Lagerpartner mitreißt. Im Falle des Radlagers eines Fahrzeugs, indem ein Lagerpartner mit der Achse des Fahrzeuges und der andere Lagerpartner mit dem Rad des Fahrzeugs verbunden ist, kann der mit dem Rad verbundene Lagerpartner beispielsweise durch nicht optimale Schmierverhältnisse den mit der Achse verbundenen Lagerpartner mitrei ßen und gegenüber der Achse verdrehen.

Wird der Signalaufnehmer jedoch vom mit der Achse verbundenen Lagerpartner gehalten, so dreht sich auch der Signalaufnehmer gegenüber der Achse mit und wickelt sein Verbindungskabel zur Fahrzeugelektronik um die Achse auf. Kann sich der Signalaufnehmer aufgrund der begrenzten Länge des Kabels nicht mehr weiter mit dem mit der Achse verbundenen Lagerpartner mittdrehen, können die auf das Kabel wirkenden Zugkräfte so groß werden, dass dieses letztendlich rei ßt. Daher schlägt die Erfindung eine Vorrichtung zur Befestigung eines Signalaufnehmers eines Drehzahlsensors an einer Achse eines Fahrzeugs vor, die ein Halteelement zum Tragen des Signalaufnehmers und ein am Halteelement ausgebildetes Verbindungselement einer Steckverbindung zum Zusammenführen mit einem entsprechenden Gegenstück der Steckverbindung an der Achse umfasst, so dass das Halteelement und damit der Signalaufnehmer mit der Achse drehfest verbunden ist. Die Steckverbindung kann dabei formschlüssig und/oder kraftschlüssig ausgebildet sein. Dazu kann das am Halteelement ausgebildete Verbindungselement jede beliebige Form aufweisen, die ein drehfestes Zusammenführen zwischen dem Verbindungselement am Haltelement und dem entsprechenden Gegenstück an der Achse ermöglicht.

Die angegebene Vorrichtung reduziert die Wahrscheinlichkeit für vorzeitige Ausfälle des Drehzahlsensors, da sich durch die drehfeste Verbindung ein Aufwickeln der Verbindungskabel zur Fahrzeugelektronik um die Achse wirksam vermeiden lässt. Ein die Vorrichtung aufweisendes Fahrzeug ist damit zuverläs- siger und ausfallsicherer. Ferner können Fertigungskosten gespart werden, da die Verbindungskabel durch die angegebene Vorrichtung kaum mehr mechanischen Zugbelastungen ausgesetzt sind, gegen die sie fertigungstechnisch beispielsweise durch einen erhöhten Materialaufwand zu schützen wären. Das an der Haltevorrichtung ausgebildete Verbindungselement der Steckverbindung kann der männliche Teil einer Steckverbindung, mit einem nach außen weisenden Passstift, oder das weibliche Teil einer Steckverbindung, mit einer nach innen weisenden Öffnung sein. Vorzugsweise ist das Verbindungselement der Passstift. Dieser kann jede beliebige Form aufweisen, um einen Form- schluss mit dem weiblichen Teil an der Achse zu ermöglichen. So kann der Passstift beispielsweise als Zylinderstift, Kegelstift, Spannstift, Knebelkerbstift oder Zylinderkerbstift ausgebildet sein. Den Passstift am Halteelement auszubilden ist besonders günstig, da dieses konstruktionsbedingt schwächer ist, als die Achse und durch das weibliche Teil nur noch stärker geschwächt werden würde.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die angegebene Vorrichtung einen weiteren Passstift, der mit einem die Achse haltenden Radlager in axialer Richtung fest verbindbar ist. Die feste Verbindung kann beispielsweise eine Presspassung sein. Alternativ kann der Passstift aber stoffschlüssig oder formschlüssig mit dem Radlager in axialer Richtung fest verbunden werden. Auf diese Weise kann die angegebene Vorrichtung und damit der an der Vorrichtung ge- haltene Signalaufnehmer in einfacher Weise zusammen mit dem Radlager vorgefertigt für eine Montage im Fahrzeug geliefert werden, was eine hochgenaue Positionierung des Signalaufnehmers am Radlager ermöglicht. Zusätzlich kann die Vorrichtung auch gleichzeitig mit dem Radlager aus dem Fahrzeug ausgebaut werden, so dass die Vorrichtung und damit der Signalaufnehmer einfacher zugänglich sind.

In einer zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung sind der Passstift und der weitere Passstift einstückig ausgebildet. Durch die einstückige Ausbildung der Passstifte lassen sich diese in einfacher Weise durch Ausbilden einer Öffnung im Halteelement und Einsetzen der Passstifte in diese mit dem Haltelement zusammenfügen.

In einer alternativen oder zusätzlichen Weiterbildung der Erfindung ist der weitere Passstift aus einem Material hergestellt, das weicher ist, als das Material des ersten Passstiftes. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen beiden Passstiften eine Sollbruchstelle vorgesehen sein. Auf diese Weise können Scherkräfte auf die Passstifte am Halteelement, die beim Verdrehen des die Achse haltenden Rings des Radlagers gegen die Achse selbst entstehen, an einer definierten Stelle in der angegebenen Vorrichtung aufgefangen werden. Da- durch werden Beschädigungen der angegebenen Vorrichtung an unbestimmten Stellen vermieden. Der weitere Passstift kann zudem ausgelegt sein, nach dem Einbau des Radlagers mit der am Radlager angebrachten angegebenen Vorrichtung in das Fahrzeug vom Halteelement abzubrechen. Dies hat den Vorteil, dass die angegebene Vorrichtung auch beim Ausbau des Radlagers aus den Fahrzeug an der Achse verbleibt, so dass in diesem Fall keine Steckverbindungen an den Verbindungskabeln zwischen dem Signalaufnehmer und der Fahrzeugelektronik gelöst werden müssen.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Signalaufnehmer ein aktiver Signalaufnehmer. Unter einem aktiven Signalaufnehmer soll nachstehend ein Signalaufnehmer verstanden werden, der unter Energieverbrauch die Drehzahl in eine elektrische Größe, wie Spannung oder Strom umwandelt. Aktive Signalaufnehmer sind besonders günstig in einem Fahrzeug, da sie selbst bei niedrigen Drehzahlen (beispielsweise beim Anfahren) bereits Messwerte liefern, da sie genauer sind und da sie Zusatzfunktionen anbieten, wie beispielsweise die automatische relative Positionskontrolle zwischen dem Signalaufnehmer und dem Encoder.

Die Erfindung gibt auch ein Fahrzeug an, das eine Achse, ein die Achse tra- gendes Radlager und eine angegebene Vorrichtung umfasst, die mit der Achse über die Steckverbindung drehfest verbunden ist.

In einer Weiterbildung ist der Passstift der Steckverbindung in der Achse lose gepasst, so dass die Vorrichtung beispielsweise zu Inspektionszwecken von der Achse ohne weitere technische Maßnahmen axial gelöst werden kann.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist der weitere Passstift mit dem Radlager per Presspassung verbunden, so dass das Radlager nicht nur vorgefertigt mit der angegebenen Vorrichtung in das Fahrzeug eingesetzt werden kann, es kann auch beim Ausbau, beispielsweise zu den Inspektionszwecken gemeinsam mit diesem ausgebaut werden. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung überkragt die Vorrichtung eine axiale Endseite des Radlagers radial. Auf diese Weise kann der Signalaufnehmer zur axialen Endseite axial beabstandet angebracht werden. In dieser Lage des Signalaufnehmers wird der Leseabstand zwischen Signalauf- nehmer und Encoder durch eine axiale Verschiebung zwischen dem Radlager und der angegebenen Vorrichtung am geringsten beeinflusst, so dass die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von sogenannten ABS-Fehlern weiter gesenkt wird. Kurze Beschreibung der Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: eine erste einen Signalaufnehmer an einem Radlager befestigende angegebene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 die angegebene Vorrichtung aus Fig. 1 in einer Vorderansicht;

Fig. 3 eine zweite einen Signalaufnehmer an einem Radlager befestigende angegebene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; Fig. 4 die angegebene Vorrichtung aus Fig. 3 in einer Vorderansicht;

Fig. 5 eine dritte einen Signalaufnehmer an einem Radlager befestigende angegebene Vorrichtung in einer Schnittdarstellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 6 die angegebene Vorrichtung aus Fig. 5 in einer Vorderansicht. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine erste einen Signalaufnehmer 2 an einem Radlager 4 befestigende angegebene Vorrichtung 6 in einer Schnitt- darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

Das Radlager 4 lagert in einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug eine Radnabe 8 drehbar um eine Achse 10. Während an der Radnabe 8 über Gewindebohrungen 1 1 , von denen in Fig. 1 nur eine dargestellt ist, ein nicht weiter dar- gestelltes Rad eines Fahrzeugs befestigt werden kann, ist die Achse 10 mit einem nicht weiter dargestellten Fahrgestell des Fahrzeugs verbunden.

Das Radlager 4 weist zwei in der Radnabe 8 aufgenommene Außenringe 1 2 und zwei Innenringe 14 auf, in denen die Achse 10 gehalten ist. Während die Au ßenringe 12 in die Radnabe 8 eingelegt sind, sind die Innenringe 14 in die Au ßenringe 12 eingelegt und über ein Klemmelement 1 6 miteinander verbunden. In einem radialen Spalt 20 zwischen den Außenringen 12 und den Innenringen 14 sind Kegelrollen 18 angeordnet, über die die Außenringe 12 gegenüber den Innenringen 14 abrollen können. Die Kegelrollen 18 werden in dem radialen Spalt 20 in Wälzlagerkäfigen 22 gehalten. Der radiale Spalt 20 ist an seinen axialen Enden ferner über Dichtungen 24 verschlossen, so dass in dem radialen Spalt 20 ein nicht näher gezeigtes Schmiermittel gehalten werden kann, das die Reibung zwischen den Kegelrollen 18 und den Außenringen 12 beziehungsweise zwischen den Kegelrollen 1 8 und den Innenringen 14 redu- ziert. In der vorliegenden Ausführung weist die Radnabe 8 in die Bildebene hinein betrachtet auf der linken Seite eine lange Stirnseite 23 mit der Gewindebohrung 1 1 und auf der rechten Seite eine der langen Stirnseite 23 gegenüberliegende kurze Stirnseite 25 auf. Die kurze Stirnseite 25 der Radnabe 8 schließt bündig mit einer Stirnseite 21 der Innenringe 14 ab.

Der Signalaufnehmer 2 ist Teil eines Drehzahlsensors 26, der ferner einen Encoder 28, auch Polrad genannt, besitzt. Der Encoder 28 weist eine ringförmige Lochscheibe 27 mit Löchern 30 auf, wobei die Lochscheibe 27 konzentrisch auf die kurze Stirnseite 25 der Radnabe 8 aufgesetzt und in einem axialen Spalt 29 zwischen der kurzen Stirnseite 25 der Radnabe 8 und dem Signalaufnehmer 2 angeordnet ist. Die Lochscheibe 27 wird über abgebogene Klemmelemente 31 an der kurzen Stirnseite 25 der Radnabe 8 gehalten. Die Löcher 30 des Encoders 28 sind dabei in nicht dargestellter Weise in einem gleichen radialen Abstand vom nicht gezeigten Mittelpunkt des Encoders 28 und in einem einheitlichen umfänglichen Abstand zueinander angeordnet. Ferner besteht die Lochscheibe 27 des Encoders 28 in der vorliegenden Ausführung aus einem ferromagnetischen Material, das geeignet ist, die magnetischen Eigenschaften des Raums im axialen Spalt 29 zu verändern.

Die Löcher 30 der Lochscheibe 27 sind radial auf der Höhe des Signalaufneh- mers 2 ausgebildet. Dreht sich der Encoder 28 zusammen mit der Radnabe 8, so ziehen die Löcher 30 der Lochscheibe 27 im radialen Spalt 29 in regelmäßigen und von der Drehzahl der Radnabe 8 abhängigen zeitlichen Abständen vor dem Signalaufnehmer 2 vorbei. Dies bewirkt, dass sich die magnetischen Eigenschaften des Raums im axialen Spalt 29 vor dem Signalaufnehmer 2 in Ab- hängigkeit der Drehzahl der Radnabe 8 pulsförmig ändern. Diese Pulse werden vom Signalaufnehmer 2 erfasst und als Messergebnisse über ein Datenkabel 32 an die Fahrzeugelektronik zur Auswertung der Drehzahl weitergeleitet.

Der Signalaufnehmer 2 ist ein aktiver Signalaufnehmer, der unter Energie- verbrauch die erfassten Pulse in eine elektrische Größe, wie Spannung oder Strom umwandelt und über das Datenkabel 32 an die Fahrzeugelektronik sendet. Aus Sicht der Fahrzeugelektronik stellt ein aktiver Signalaufnehmer daher eine Spannungsquelle dar. Aktive Signalaufnehmer sind ferner in der Lage die Position des Signalaufnehmers 2 auf der Achse zu erfassen. Weicht die Positi- on von einer vorbestimmten Position ab, so erzeugt die Fahrzeugelektronik einen sogenannten ABS-Fehler. Dieser muss dann im Rahmen einer Inspektion ausgeräumt werden, um beispielsweise sicherzustellen, dass sich das Datenkabel 32 nicht um die Achse 10 wickelt und letztendlich reißt. Um die Erzeugung eines ABS-Fehlers von vornherein zu vermeiden wird erfindungsgemäß eine Drehbewegung des Signalaufnehmers 2 um die Achse 10 vermieden. Dazu wird der Signalaufnehmer 2 auf der angegebenen Vorrich- tung 6 gehalten, wobei die angegebene Vorrichtung 6 gegen ein Verdrehen gegenüber der Achse 10 gesichert ist.

Dazu weist die angegebene Vorrichtung 6 ein Halteelement 34 auf, das in Fig. 2 in einer Vorderansicht dargestellt ist. Das Halteelement 34 ist in der vorliegen- den Ausführung aus einem ringförmigen Blech hergestellt und weist einen in Fig. 1 gezeigten Kragen 36 auf. An den Kragen 36 schließt sich ein Ringbereich 38, von dem an einer Umfangsposition radial ein Tragebereich 40 abragt. Der Ringbereich 38 und der Tragebereich 40 sind axial zueinander verschoben. Den Ringbereich 38 durchstoßen Steckelemente 42. Ferner durchdringt den Tragebereich 40 ein Fenster 44.

Das Halteelement 34 liegt axial an der oben erwähnten Stirnseite 21 der Innenringe 14 an und ist axial zwischen den Innenringen 14 und der Achse 10 eingeklemmt. Dabei greift der Kragen 36 radial unter die Innenringe 14. Da die Stirn- seite 21 des Innenrings 14 bündig mit der kurzen Stirnseite 25 der Radnabe 8 abschließt, liegen der Ringbereich 38 des Halteelements 34 und die Lochscheibe 27 axial auf einer Linie. Dadurch, dass der Tragebereich 40 axial zum Ringbereich 38 verschoben ist, überlappt er die Lochscheibe 27. Auf diese Weise kann der Signalaufnehmer 2 durch das Fenster 44 die durch den Encoder 28 beeinflussten magnetischen Eigenschaften des Raumes im axialen Spalt 29 und damit die Pulse in der oben erläuterten Weise erfassen.

Jedes Steckelement 42 teilt sich in zwei Passstifte 46, 48 auf. Während der erste Passstift 46 sich axial vom Halteelement 34 in die Achse 10 hinein er- streckt, erstreckt sich der zweite Passstift 48 vom Halteelement 34 in den Innenring 14 hinein. Der erste Passstift 46 übernimmt dabei die eigentliche Verdrehsicherung der Vorrichtung 6 gegenüber der Achse 10. Er ist formschlüssig in eine entsprechende nicht weiter referenzierte Aufnahmeöffnung in der Achse 10 eingelegt. Der Formschluss selbst ist dabei jedoch nicht unbedingt notwendig. Es reicht aus, wenn die Aufnahmeöffnung dem ersten Passstift 46 ab einer gewissen Verdrehung der Vorrichtung 6 gegenüber der Achse 10 einen Anschlag in tangentialer Richtung bietet, so dass ein weiteres Verdrehen der Vorrichtung 6 gegenüber der Achse 10 vermieden wird.

Der zweite Passstift 48 hält die Vorrichtung 6 axial am Innenring 14. Wird das Radlager 4 und damit der Innenring 14 beispielsweise zu Wartungszwecken von der Achse 10 entfernt, so wird die Vorrichtung 10 dadurch automatisch mit entfernt. Dazu ist der zweite Passstift 48 in der vorliegenden Ausführung kraftschlüssig in eine entsprechende nicht weiter referenzierte Aufnahmeöffnung im Innenring eingepresst. Alternativ zum zweiten Passstift könnte die Haltevorrichtung beispielsweise auch stoffschlüssig mit dem Innenring 14 verbunden werden. Eine axiale kraft- beziehungsweise stoffschlüssige Verbindung des Haltelements 34 mit dem Innenring 14 hat zudem den Vorteil, dass die angegebene Vorrichtung 6 am Innenring 14 vormontiert und somit in einer präzisen Lage auf die Achse aufgesetzt werden kann.

Während der erste Passstift 46 somit eine Verdrehsicherung der angegebenen Vorrichtung 6 gegenüber der Achse bereitstellt, erlaubt es der zweite Passstift 48 die angegebene Vorrichtung 6 am Innenring 14 vormontiert auf die Ach- se 10 aufzusetzen und beide gemeinsam von der Achse 10 wieder zu entfernen.

Es wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen, die die den Signalaufnehmer 2 an dem Radlager 4 befestigende angegebene Vorrichtung 6 in einer Schnittdar- Stellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigen. In den Fig. 3 und 4 werden zu den Fig. 1 und 2 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben. Im zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 3 steht die in Fig. 1 erwähnte Stirnseite 21 des Innenrings 14 axial über der kurzen Stirnseite 25 der Radnabe 8. Auf diese Weise kann das Halteelement 34 der angegebenen Vorrichtung 6 aus einem unverformten, ringförmigen und nichtmetallischen Blech gefertigt werden.

Ein Fenster 44 braucht in der vorliegenden Ausführung aufgrund der nichtmetallischen Eigenschaft der Vorrichtung 6 im Tragebereich 40 nicht vorgesehen zu werden. Zudem ist der Kragen 36 des Halteelements 34 durch eine O-Ring-Dichtung 50 ersetzt.

Es wird auf die Fig. 5 und 6 Bezug genommen, die die den Signalaufnehmer 2 an dem Radlager 4 befestigende angegebene Vorrichtung 6 in einer Schnittdar- Stellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigen. In den Fig. 5 und 6 werden zu den Fig. 1 bis 4 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht noch einmal beschrieben.

Das dritte Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 basiert im Wesentlichen auf dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2.

Anders als in den Fig. 1 und 2 weist das ringförmige Blech des Halteelements 34 jedoch keinen Kragen 36 auf. Daher ist die O-Ring-Dichtung 50 zwischen den Innenringen 14 und der Achse 10 angeordnet.

Ferner sind die Steckelemente 42 zweistückig ausgebildet. Während die ersten Passstifte 46 radial auf einer ersten Linie 52 liegen, die den Tragebereich 40 des Halteelementes 34 kreuzt, liegen die zweiten Passstifte 54 radial auf einer zweiten Linie 54, die senkrecht zu ersten Linie 52 steht.

Der Vorteil dieser zweistückigen Ausführung der Steckelemente 42 ist, dass nicht nur die Passstifte 46, 48 selbst sondern auch Ihre Verbindung mit dem Halteelement 34 optimal an die notwendigen mechanischen Anforderungen angepasst werden kann. Das hei ßt, dass die ersten Passstifte 46 und ihre Verbindungen mit dem Halteelement 34 möglichst scherfest sein sollten, um eine dauerhafte Drehfestigkeit der Vorrichtung 6 gegen die Achse 10 zu sichern. Demgegenüber können die zweiten Passstifte 48 und Ihre Verbindung mit dem Halteelement 34 zugfest mit einer Sollbruchstelle ausgebildet sein, um eine einstückige Montage der Vorrichtung 6 zusammen mit dem Radlager 4 zu gewährleisten, aber um einen Bruch während eines Verdrehens der Innenringe 14 gegen die Achse 10 sicherzustellen, damit nicht unbeabsichtigterweise die ers- ten Passstifte 46 brechen. Eine Möglichkeit, dies umzusetzen wäre, die ersten Passstifte 46 aus einem härten Material herzustellen, als die zweiten Passstifte 48.

Liste der Bezugszahlen Signalaufnehmer 52 Linie Radlager 35 54 Linie Vorrichtung

Radnabe

Achse

Au ßenring

Innenring

Klemmelement

Kegelrolle

radialer Spalt

Stirnseite

Wälzlagerkäfig

Stirnseite

Dichtung

Stirnseite

Drehzahlsensor

Lochscheibe

Encoder

Spalt

Loch

Klemmelement

Daten kabel

Halteelement

Kragen

Ringbereich

Tragebereich

Steckelement

Fenster

Passstift

Passstift

Dichtung