DE10242341A1

DE10242341A1 - Magnetischer Codierer und Radlager-Baugruppe, die diesen anwendet

Info

Publication number: DE10242341A1
Application number: DE10242341A
Authority: DE
Inventors: Takayuki Norimatsu
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: US6857782B2; US20030053726A1; JP2003089302A; DE10242341B4

Abstract

Um einen magnetischen Codierer vorzusehen, in dem ein Luftspalt zwischen ihm und einem Magnetfühler erweitert werden kann und die dadurch generierte Magnetkraft leicht qualitätsgesteuert werden kann, und eine Radlagerbaugruppe den magnetischen Codierer aufweist, beinhaltet der magnetische Codierer 20 ein Magnetkernmetall 11 und ein elastisches Glied 14, das mit dem Magnetkernmetall 11 in einer ringförmigen Konfiguration integriert ist. Das elastische Glied 14 besteht aus einem elastischen Material, das mit einem Pulver aus magnetischem Material gemischt ist und hat eine Vielzahl unterschiedlicher Magnetpole abwechselnd in einer umfangsmäßigen Richtung angeordnet. Das elastische Glied 14 hat auch eine Shore-Härte von mindestens Hs 90. Auch eine Radlagerbaugruppe ist vorgesehen, die dem magnetischen Codierer 20 als Bestandteil einer Abdichteinheit 5 benutzt.

Description

Der Erfindung zugrundeliegender allgemeiner Stand der Technik.

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Codierer, der Teil einer Rotationserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Drehzahl eines Drehelements, wie z. B. eines Rades, ist und eine Radlagerbaugruppe, bei der dieser magnetische Codierer angewendet wird.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein magnetischer Codierer, der einen magnetischen Gummi verwendet, wurde bisher weitgehend in einer Radlagerbaugruppe zum Lagern eines Wagenrades verwendet. Dieser Typ eines magnetischen Codierers ist von einer Struktur, in der ein elastisches Glied, gemischt mit einem Pulver aus magnetischem Material, mit einem Magnetkernmetall in einer ringförmigen Konfiguration mit wechselnder Magnetpolarität integriert ist, wobei die Magnetpole abwechselnd in Umfangsrichtung des ringförmigen elastischen Gliedes ausgebildet sind. Dieser magnetische Codierer ist, wenn er im Gebrauch ist, vor einem Magnetfühler mit einem dazwischenliegenden Luftspalt positioniert, um so die Rotationserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Drehzahl, zum Beispiel eines Fahrzeugrades, zu vervollständigen.

In den letzten Jahren hat sich die Notwendigkeit ergeben, die Größe des Luftspalts zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler zu erhöhen, damit die Fertigungskosten der Rotationserfassungsvorrichtung für die Radlagerbaugruppe der oben angegebenen Art durch Erleichtern der zwingenden Konstruktionstoleranz bei der Variation der Dimensionen verringert werden können, die sich beim Zusammenbau der Bestandteile der Rotationserfassungsvorrichtung ergeben. Da der magnetische Codierer, wenn er vom axialen Typ ist, empfindlich gegen eine Durchbiegung in axialer Richtung während der Rotation ist, muß der Luftspalt auf einen so großen Wert gesetzt werden, daß eine Änderung des Abstands zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler, der sich aus der Durchbiegung ergibt, noch innerhalb der für die beim Zusammenbau der Bestandteile der Rotationserfassungsvorrichtung vorgegebenen Toleranzen fällt. Während der Luftspalt im allgemeinen mit einer Größe innerhalb des Bereichs 0,5 bis 0,2 mm konstruiert ist, verlangt das Erfordernis des Verringerns der Fertigungskosten, den Luftspalt weiter auf einen Wert von mehr als 0,5 bis 2,0 mm zu vergrößern.

Um den Luftspalt vergrößern zu können, ist es notwendig, die vom magnetischen Codierer erzeugte Magnetkraft zu erhöhen. Bei der herkömmlichen Qualitätssteuerung wurde die vom magnetischen Codierer entwickelte Magnetkraft durch Messen der Magnetflußdichte mit dem dicht an den magnetischen Codierer angenäherten Magnetfühler gesteuert. Jedoch bringt das Messen mit Hilfe des Magnetfühlers einige Probleme mit sich, weil es eine verhältnismäßig lange Zeit beansprucht, die Messungen durchzuführen und weil Messungen in Abhängigkeit vom Ort der Messung (Meßumgebung) zu Veränderungen tendieren. Im Hinblick auf die Verringerung der Fertigungskosten wurde auch die Forderung erhoben, die Qualitätssteuerung zu erleichtern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf die obigen Ausführungen ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen magnetischen Codierer bereitzustellen, der in der Lage ist, mit einem vergrößerten Luftspalt zwischen dem magnetischen Codierer und einem Magnetfühler zu arbeiten, und der auch in der Lage ist, eine Magnetkraft einer Qualität zu erzeugen, die leicht gesteuert werden kann.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Radlager-Baugruppe vorzusehen, die in der Lage ist, effektiv Merkmale des magnetischen Codierers des obengenannten Typs zu benutzen, und auch in der Lage ist, zur Verringerung der Fertigungskosten durch Mildern der Toleranzvorschriften für den Einbau des magnetischen Codierers in die Radlager- Baugruppe beizutragen.

Der magnetische Codierer gemäß der vorliegenden Erfindung ist von einem Typ, bei dem ein elastisches Glied, vermischt mit einem Pulver aus Magnetmaterial, mit einem Magnetkernmetall zu einer ringförmigen Konfiguration mit unterschiedlichen magnetischen Polaritäten integriert wird, die in Umfangsrichtung abwechselnd im ringförmigen elastischen Glied ausgebildet sind, und weist das Merkmal auf, daß das angewandte elastische Material eine Shore-Härte gleich Hs 90 oder höher aufweist. Dieser magnetische Codierer kann entweder von Axialtyp oder vom Radialtyp sein.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung benutzt die Radlagerbaugruppe der vorliegenden Erfindung den magnetischen Codierer der oben diskutierten Struktur.

Daher ist, gemäß der vorliegende Erfindung, eine Auswahl der Shore-Härte des elastischen Gliedes von nicht weniger als Hs 90 wirksam, nicht nur zum Vergrößern des Luftspalts zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler, sondern auch zum Erleichtern der Qualitätssteuerung der Magnetkraft, die vom magnetischen Codierer generiert wird, wie nachstehend noch in Einzelheiten erklärt wird. Im magnetischen Codierer, in dem das elastische Glied in der Form von magnetischem Gummi, gemischt mit pulverisiertem Magnetmaterial angewendet wird, gilt, je größer die Menge des pulverisierten Magnetmaterials im magnetischen Gummi ist, desto größer ist die dadurch entwickelte Magnetkraft, und desto mehr kann der Luftspalt zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler dadurch vergrößert werden. Andererseits, je größer die Menge des pulverisierten Magnetmaterials im magnetischen Gummi ist, desto härter wird der magnetische Gummi (d. i. desto höher wird die Härte des magnetischen Gummis). Mit anderen Worten, der magnetischen Gummi mit einer höheren Shore-Härte ist das Ergebnis einer relativ großen Menge hineingemischten pulverisierten Magnetmaterials, und desto mehr läßt sich daher der Luftspalt zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler wegen der höheren Magnetkraft vergrößern.

Angesichts der obigen Ausführungen hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Reihe Untersuchungen durchgeführt, um die Zusammenhänge zwischen der Möglichkeit zum Vergrößern des Luftspalts und der Shore-Härte des magnetischen Gummis zu bestimmen, und hat gefunden, daß, während der herkömmliche magnetische Codierer einen magnetischen Gummi mit einer Shore-Härte von etwa HS 80 benutzt, die Verwendung einer Shore-Härte von mindestens Hs 90 zum Vorsehen eines magnetischen Codierers führen könnte, der mit dem vergrößerten Luftspalt zufriedenstellend arbeitet.

Wenn auf der Grundlage dieses Ergebnisses der magnetische Codierer mit einem magnetischen Gummi einer Shore-Härte von Hs 90 auf einer Radlager-Baugruppe montiert wurde, konnte der Luftspalt zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler auf 2 mm oder mehr vergrößert werden, ein Wert der bisher nicht erreicht werden konnte. Wie oben diskutiert, ist es neuerdings erforderlich den Luftspalt zu vergrößern, damit die Fertigungskosten reduziert werden können durch Lockern der Toleranzforderungen während des Zusammenbaus der Bestandteile, um den magnetischen Codierer zu vervollständigen, und entsprechend kann mit dem magnetischen Codierer gemäß der vorliegenden Erfindung der Luftspalt vergrößert werden, und damit kann die bisher auftretende Forderung zufriedenstellend erfüllt werden.

Da auf dem Stand der Technik die Magnetkraft, die eine der wichtigen Elemente des qualitätsgesteuerten magnetischen Codierers ist, durch Messen der Magnetflußdichte mit dem Magnetfühler gesteuert wurde, der nahe an den magnetischen Codierer gebracht wurde, dauert es nicht nur eine verhältnismäßig lange Zeit, die Messung abzuschließen, sondern die Messungen haben auch die Tendenz sich in Abhängigkeit von der Meßumgebung zu verändern, wie bereits besprochen. Mit dem magnetischen Codierer gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch, bei dem die Magnetkraft durch sorgfältiges Auswählen der Shore-Härte des magnetischen Gummis und damit des elastischen Gliedes gesteuert bzw. angepaßt werden kann, kann die genaue Qualitätssteuerung des magnetischen Codierers durch Messen der Shore-Härte des elastischen Gliedes leichter als durch Messen mit dem Magnetfühler ausgeführt werden.

Somit ist die vorliegende Erfindung wirksam zum Bereitstellen des magnetischen Codierers, in dem der Luftspalt vergrößert werden kann und dessen Qualitätssteuerung leicht zu erzielen ist.

In der Praxis der vorliegenden Erfindung ist die obere Grenze, d. h. der maximal zulässige Wert der Shore-Härte des elastischen Gliedes vorzugsweise Hs 98, mit Hs 90 als untere Grenze, d. i. die minimal zulässige Shore-Härte. Die Auswahl der maximal zulässigen Shore-Härte Hs 98 für das elastische Glied im magnetischen Codierer der vorliegenden Erfindung ist wirksam zum Vermeiden der Möglichkeit, daß die Verwendung von zu viel pulverisiertes Magnetmaterial im elastischen Glied dazu führen kann, daß zu wenig elastisches Material als Binder vorhanden ist, um die erforderliche Härte des elastisehen Glieds zuzulassen, mit dem Ergebnis, daß das sich ergebende elastische Glied brüchig wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das elastische Material ausgewählt aus der folgenden Gruppe, bestehend aus einem warmfesten Nitrilkautschuk, hydriertem Nitrilkautschuk und Acrylkautschuk.

In einem weiteren Aspekt der vorliegende Erfindung ist auch eine Lagerbaugruppe vorgesehen, die den magnetischen Codierer der oben diskutierten Konstruktion benutzt. In diesem Fall wird der magnetische Codierer auf einem rotierbaren Glied der Lagerbaugruppe befestigt, das zum Drehen eingerichtet ist. Da in dieser Lagerbaugruppe der magnetische Codierer der vorliegenden Erfindung in Kombination mit dem Magnetfühler mit einem dazwischenliegenden größeren Luftspalt benutzt werden kann, läßt sich die erfindungsgemäße Lagerbaugruppe unter Beachtung der zwingenden Konstruktionstoleranz in maßlich gemilderter Variation beim Zusammenbau der Bestandteile aufbauen und damit können die Fertigungskosten der Lagarbaugruppe vorteilhaft reduziert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind auch vorgesehen: Eine Radlagerbaugruppe zum drehbaren Lagern eines Rades relativ zu einer Fahrzeugkarosseriekonstruktion, die ein Außenglied mit einer inneren Peripheriefläche benutzt, in der eine Vielzahl Reihen äußerer Laufringe angeordnet ist; ein inneres Glied, das eine äußere Peripheriefläche aufweist, die mit entsprechenden Reihen innerer Laufringe versehen ist, die entsprechend nach den Reihen der äußeren Laufringe ausgerichtet sind; eine Vielzahl von Rollenelementen, die zwischen die äußeren und die inneren Glieder gelegt sind und teilweise in dem entsprechenden äußeren Laufring und teilweise in dem entsprechenden inneren Laufring laufen und somit ermöglichen, daß die inneren und die äußeren Glieder relativ zueinander drehbar sind; ein Radbefestigungsflansch, der in einem der inneren und der äußeren Glieder ausgebildet ist, die als drehbares Glied dienen; ein magnetischer Codierer einschließlich eines Magnetkernmetalls; und wenigstens eine Abdichteinheit zum Abdichten eines ringförmigen offenen Endes eines zylindrischen Raums, die zwischen dem inneren und dem äußeren Glied angeordnet ist und den magnetischen Codierer trägt.

Das obengenannte Abdichtglied beinhaltet eine erste Abdichtplatte mit im allgemeinen L-förmigem Querschnitt, die auf dem drehbaren Glied montiert ist und eine innere zylindrische Wand und eine sich radial nach außen erstreckende hochstehende Wand aufweist, die im allgemeinen senkrecht auf der inneren zylindrischen Wand steht; und eine zweite Abdichtplatte mit im allgemeinen L-förmigem Querschnitt, die auf einem der äußeren und inneren Glieder aufmontiert ist, die als stationäres Glied dient und so positioniert ist, daß sie der ersten Abdichtplatte gegenüber liegt und eine äußere zylindrische Wand und eine sich radial nach innen erstreckende hochstehende Wand aufweist, die im allgemeinen senkrecht zur äußeren zylinderförmigen Wand steht. Die zweite Abdichtplatte hat eine daran befestigte Seitenabdichtlippe, die sich gleitend an die sich radial nach außen erstreckende hochstehende Wand der ersten Abdichtplatte legt, und mindestens eine radiale Abdichtlippe, die sich gleitend an die zylindrische Wand der ersten Abdichtplatte legt. Der magnetische Codierer ist spezifisch auf der sich radial nach außen erstreckenden hochstehenden Wand der ersten Abdichtplatte ausgebildet, wobei das Magnetkernmetall durch die erste Abdichtplatte definiert, wird.

Da bei der wie oben beschrieben gebauten Radlagerbaugruppe der magnetische Codierer als Teil der Abdichteinheit für die Lagerbaugruppe eingebaut werden kann, läßt sich der magnetische Codierer kompakt mit guter Zusammenbaubarkeit installieren. Da in dieser Abdichteinheit die erste und die zweite Abdichtplatte einander gegenüberstehen und die seitliche Abdichtlippe und die radiale Abdichtlippe gleitend aneinanderliegen, kann eine hohe Abdichtung erzielt werden. Wo der magnetische Codierer als Teil der Abdichteinheit, wie oben beschrieben, vorgesehen ist, ist es erwünscht, daß zum Erzielen einer Wirkung der effektiv erhöhten Zusammenbaubarkeit der Luftspalt zwischen dem magnetischen Codierer und dem Magnetfühler vergrößert werden kann. Mit dem magnetischen Codierer gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Notwendigkeit zum Sicherstellen des vergrößerten Luftspalts erfüllt werden, und wenn das entsprechend auf die gesamte Radlagerbaugruppe der oben beschriebenen Konstruktion angewandt wird, lassen sich effektiv Wirkungen der guten Zusammenbaubarkeit und wirksamen Kompaktisierung erzielen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Auf jeden Fall wird die vorliegende Erfindung besser verständlich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der begleitenden Zeichnungen. Ausführungsformen und Zeichnungen gelten jedoch nur für Zwecke der Illustration und Erklärung und beschränken keineswegs den Umfang der vorliegende Erfindung, der Umfang der vorliegenden Erfindung wird ausschließlich durch die anhängigen Ansprüche bestimmt. In den begleitenden Zeichnungen gelten gleiche Bezugszahlen für die jeweils gleichen Teile in allen Zeichnungen, und
Fig. 1 ist eine längsweise Schnittansicht einer Radlagerbaugruppe, versehen mit einem magnetischen Codierer des Axialtyps gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine fragmentarische Vorderansicht im vergrößerten Maßstab eines elastischen Glieds, das Teil des magnetischen Codierers bildet, wie er in Fig. 1 gezeigt wird;
Fig. 3 ist eine fragmentarische Schnittansicht der Radlagerbaugruppe, gezeigt in Fig. 1;
Fig. 4 ist eine längsweise Schnittansicht einer Radlagerbaugruppe, versehen mit einem magnetischen Codierer des Radialtyps gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 ist eine fragmentarische Schnittansicht im vergrößerten Maßstab eines wichtigen Teils des magnetischen Codierers gemäß Fig. 4.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nehmen wir zunächst Bezug auf die Fig. 1 bis 3, die zu einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehören; dort wird in einer längsweisen Schnittdarstellung eine Radlagerbaugruppe gezeigt, die mit einem magnetischen Codierer versehen ist. Die hier gezeigte Radlagerbaugruppe beinhaltet ein inneres Glied 1, ein äußeres Glied 2, das im wesentlichen das innere Glied 1 einschließt, um einen im allgemeinen zylindrischen Raum zwischen den beiden zu definieren, eine Vielzahl von Reihen rollender Elemente 3, die rollend beweglich zwischen den inneren und äußeren Gliedern 1 und 2 eingelegt sind, und axial beabstandete Dichtungseinheiten 5 und 13 zum Abdichten der gegenüberliegenden ringförmigen Enden des zylindrischen Raumes, der zwischen dem inneren und dem äußeren Glied 1 und 2 begrenzt ist. Eine der Abdichteinheiten, d. h. die rechte Abdichteinheit 5, wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist versehen mit einem magnetischen Codierer 20 vom axialen Typ, wie später noch in Einzelheiten erklärt wird.
Das innere Glied 1 hat eine äußere periphere Oberfläche ausgebildet mit axial beabstandeten inneren Laufringen 1a in der Form einer radial nach innen ausgesparten Nut, während das äußere Glied 2 eine innere periphere Oberfläche mit ähnlichen axial beabstandeten äußeren Laufringen 2a in der Form einer radial nach außen ausgesparten Nut aufweist, wobei diese Laufringe 2a mit den inneren Laufringen 1a im Innenglied 1 ausgerichtet sind. Die Reihen der rollenden Elemente 3 sind teilweise in den inneren Laufringen 1a und teilweise in den äußeren Laufringen 2a untergebracht, so daß die inneren und äußern Glieder 1 und 2 relativ zueinander rotieren können. In der Praxis können die inneren und äußeren Glieder 1 und 2 ein Lagerinnenlaufring bzw. ein Lageraußenlaufring sein. Zusätzlich kann das Innenglied 1 eine Achse oder Welle sein. Die rollenden Elemente 3 können entweder Kugeln oder Rollen sein, auch wenn in der gezeigten Ausführungsform Kugeln als rollende Elemente 3 dargestellt sind.
Die Radlagerbaugruppe der oben besprochenen Konstruktion kann ein Doppelreihen-Wälzlager, insbesondere ein winkliges Doppelreihen-Berührungskugellager sein und der innere Laufring einer solchen Lagerbaugruppe besteht aus einem Nabenrad 6 und einem gesonderten Innenlaufringsegment 1A, das extern auf dem rechten Endteil des Nabenrads 6 fest montiert ist. Also ist einer der inneren Laufringe, d. h. der rechte innere Laufring 1a, gesehen in Fig. 1, in einer äußeren peripheren Oberfläche des gesonderten Innenlaufringsegments 1A definiert, während der linke innere Laufring 1a in der äußern peripheren Oberfläche des Nabenrads 6 definiert wird, wie in Fig. 1 eindeutig gezeigt wird.
Das Nabenrad 6 ist an seinem rechten Ende mit einem Ende (z. B. einem äußeren Laufring) eines Universalgelenks 7 konstanter Geschwindigkeit versehen, während ein Rad (nicht dargestellt) mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch 6a des Nabenrads 6 mittels einer Vielzahl von Schrauben 8 treibend gekoppelt ist. Das andere Ende (z. B. ein Innenlaufring) des Universalgelenks 7 konstanter Geschwindigkeit ist mit einer Antriebswelle (nicht dargestellt) gekoppelt. Das Außenglied 2 besteht aus einem äußeren Lagerlaufring mit einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch 2b, der an einem Gehäuse 10 befestigt ist, einschließlich z. B. eines Gelenks. Das Außenglied 2 hat seine innere periphere Oberfläche ausgebildet mit den Laufringen 2a und 2a für die Reihen der rollenden Elemente 3. Als konstruktive Maßnahme werden die rollenden Elemente 3 jeder Reihe durch einen Halter 4 gleichmäßig gehalten. Der zylindrische Raum, der zwischen dem inneren und dem äußeren Glied 1 und 2 abgegrenzt ist, hat ein rechtes ringförmiges Ende, das von den entsprechenden Dichtungseinheiten 5, und ein linkes ringförmiges Ende, anliegend an den radialen Flansch 6a, das durch die Dichtungseinheit 13 abgedichtet wird.
Einzelheiten der Abdichteinheit 5 sind fragmentarisch in Fig. 3 vergrößert dargestellt. Wie hier gezeigt wird, beinhaltet die Abdichteinheit 5 erste und zweite ringförmige Abdichtplatten 11 und 12, die entsprechend an den inneren und äußeren Gliedern 1 und 2 befestigt sind. Die ersten und zweiten Abdichtplatten 11 und 12 sind aus Stahl gefertigt und an den inneren und äußeren Gliedern 1 und 2 entsprechend im Preßsitz befestigt. Die erste Abdichtplatte 11 ist allgemein mit L-förmigem Querschnitt konfiguriert, einschließlich einer Zylinderwand 11a, im Preßsitz auf der äußeren peripheren Oberfläche des Innenglieds 1, und eine hochstehende Wand 11b erstreckt sich von einem Ende der zylindrischen Wand 11a radial nach außen in Richtung zum Außenglied 2, während die zweite Abdichtplatte 12, ebenfalls im allgemeinen mit L- förmigem Querschnitt konfiguriert eine zylindrische Wand 12a aufweist, die im Preßsitz auf der inneren peripheren Oberfläche des äußeren Glieds 2 aufgebracht ist, und eine hochstehende Wand 12b sich radial nach innen von einem Ende der zylindrischen Wand 12a aus in Richtung zum inneren Glied 1 erstreckt.
Die erste Abdichtplatte 11 ist auf einem der inneren und äußeren Glieder 1 und 2 montiert, die relativ zueinander verdrehbar sind, d. h. auf dem inneren Glied 1, und dient als Spritzring. Diese erste Abdichtplatte 11 ist ein magnetischer Körper. Die sich radial nach außen erstreckende hochstehende Wand 11b der ersten Abdichtplatte 11 ist in der anliegenden Öffnung des rechten ringförmigen Endes des zylindrischen Raums zwischen dem inneren und dem äußeren Glied 1 und 2 positioniert, und hat eine axiale äußere ringförmige Oberfläche, an der ein ringförmiges elastisches Glied 14 aus einem elastischen Material, vermischt mit pulverisiertem magnetischem Material, fest befestigt ist.
Das obengenannte ringförmige elastische Glied 14 bildet einen Teil des magnetischen Codierers 20 vom Axialtyp, wobei die erste Abdichtplatte 11 als Magnetkernmetall benutzt wird, und ist in der Form eines magnetischen Gummis mit einer Vielzahl alternierender magnetischer N- und S-Magnetpole, die drin in Umfangsrichtung definiert sind, wie in Fig. 2 gezeigt wird. Die magnetischen N- bzw. S-Magnetpole im ringförmigen elastischen Glied 14 sind alternativ angeordnet mit Zwischenräumen einer vorgegebenen Teilung p, gemessen im Teilungskreisdurchmesser (PCD - Pitch Circle Diameter), wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Zusammenwirkend mit diesem ringförmigen elastischem Glied 14 des magnetischen Codierers 20 ist ein Magnetfühler 15 angeordnet, der so positioniert ist, daß er dem ringförmigen elastischen Element 14 gegenüberliegt mit einem Luftspalt G vorgegebener Größe zwischen den beiden. Das ringförmige elastische Glied 14 und der Magnetfühler 15 wirken zusammen zum Definieren einer Rotationserfassungsvorrichtung zum Erfassen der Drehzahl des Rades. Der Magnetfühler 15 ist natürlich an der Fahrzeugkarosseriestruktur befestigt und sieht ein Ausgangssignal vor, das benutzt werden kann, um z. B. ein Fahrzeug-Antiblockiersystem zu steuern.
Die zweite Abdichtplatte 12 ist mit einer seitlichen Abdichtlippe 16a integriert, die so angepaßt ist, daß sie sich gleitend an die sich radial nach außen erstreckende hochstehende Wand 11b der ersten Abdichtplatte 11 anlegt, und mit ersten und zweiten radialen Abdichtlippen 16b und 16c, die so angepaßt sind, daß sie sich gleitend an die zylindrische Wand 11a der ersten Abdichtplatte 11 anlegen. Diese Abdichtlippen 16a bis 16c sind entsprechend Teile eines elastischen Elements 16, das durch Vulkanisierung mit der zweiten Abdichtplatte 12 gebondet ist. Die zweite Abdichtplatte 12 klemmt einen Teil des elastischen Elements 16 in einem Bereich fest, wo die zweite Abdichtplatte 12 mit dem Außenglied 2, das ein stationäres Glied ist, verbunden ist. Die zylindrische Wand 12a der zweiten Abdichtplatte 12 ist um einen kleinen Abstand von einer freien Kante der sich radial nach außen erstreckenden hochstehenden Wand 11b der ersten Abdichtplatte 11 beabstandet, so daß zwischen ihnen eine Labyrinthdichtung 17 definiert wird.
Das ringförmige elastische Glied 14 des magnetischen Codierers 20 hat eine Shore-Härte von mindestens Hs 90. Die Shore- Härte wird repräsentiert durch die Härte einer ringförmigen Oberfläche des elastischen Glieds 14. Vorzugsweise ist die obere Grenze der Shore-Härte des elastischen Glieds 14 gleich Hs 98. Dieses ringförmige elastische Glied 14 ist hergestellt aus einem elastischen Material, vermischt mit pulverisiertem magnetischen Material. Das elastische Material für das ringförmige elastische Glied 14 ist vorzugsweise ein Gummimaterial oder dergl., das ausgewählt werden kann aus einer Gruppe bestehend aus z. B. einem warmfesten Nitrilkautschuk, einem hydriertem Nitrilkautschuk, Acrylkautschuk und anderen. Das pulverisierte Material kann z. B. aus Ferrit gemacht werden, und hat einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser im Bereich von 10 bis 200 µm.
Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da der magnetische Codierer 20 das elastische Glied 14 mit einer Shore- Härte von mindestens Hs 90 benutzt, der Luftspalt G zwischen dem magnetischen Codierer 20 und dem Magnetfühler 15 größer sein als bisher möglich, wie hier nachstehend diskutiert wird.
Spezifisch gesehen, im magnetischen Codierer 20, in dem der magnetische Gummi für das elastische Element 14 verwendet wird, gilt, je größer die Menge des pulverisierten magnetischen Materials im magnetischen Gummi ist, desto höher ist die dadurch entwickelte Magnetkraft, und somit kann der Luftspalt G zwischen dem magnetischen Codierer 20 und dem Magnetfühler 15 vergrößert werden. Andererseits, da die Shore-Härte des magnetischen Gummis mit der Menge des hineingemischten pulverisierten Magnetmaterials zunimmt, zeigt sich, daß die erhöhte Shore-Härte des magnetischen Gummis bedeutet, daß das pulverisierte Magnetmaterial in relativ größerer Menge angewandt wird.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Untersuchungen durchgeführt, um einen Zusammenhang zwischen der Vergrößerungsfähigkeit des Luftspalts und der Shore-Härte des Magnetgummis zu bestimmen. Als Ergebnis wurde gefunden, wenn die Shore- Härte des in der Praxis der vorliegenden Erfindung eingesetzten Magnetgummis mit einer Größe von nicht unter Hs 90 ausgewählt wurde, während der herkömmliche magnetische Codierer den Magnetgummi mit einer Shore-Härte von etwa Hs 80 benutzt, dann konnte bei einem Luftspalt G von 2,0 mm eine vorbestimmte Magnetflußdichte (mindesten ±3 mT) festgestellt werden. Wenn die Shore-Härte mit Hs 80 gewählt wird, kannte die oben besprochene vorgewählte Magnetflußdichte nur dann erreicht werden, wenn der Luftspalt G nicht größer als 1,9 mm war, war aber nicht erfaßbar, wenn der Luftspalt G 2,0 mm groß war. Im Gegensatz dazu, wenn die Shore-Härte mit Hs 90 gewählt wurde, konnte die oben diskutierte vorgegebene Magnetflußdichte erfaßt werden, sogar dann, wenn der Luftspalt G 2,0 mm betrug. Mit der Shore-Härte des Magnetgummis bei Hs 90 konnte die Genauigkeit erfaßt werden, mit der die Größenveränderung per Teilung ±2% war (nicht höher als 4% im Bereich).
Die vorbestimmte Magnetflußdichte wie oben besprochen (±3 mT oder höher) stellt einen Wert dar, der für den Magnetfühler 15 erforderlich ist, um die Polarität des magnetischen Codierers 20 stabil zu erfassen. ±2% der Größenvariation per Teilung, wie oben angezogen, ist eine Teilungspräzision die zum Erfassen der Drehzahl von Fahrzeugrädern erforderlich ist. Diese Größenvariation laut Teilung stellt einen Maximalwert der Variation von einer idealen Teilung dar, die durch Messen der Teilung einer Ausgangswellenform erhalten wird, die für eine komplette Umdrehung repräsentativ ist, die vom Magnetsensor ausgegeben wird, wenn der magnetische Codierer 20 eine volle Drehung ausführt.
Da, wie oben besprochen, der magnetische Codierer 20 bis zum Magnetfühler 15 einen Luftspalt von 2,0 mm oder mehr haben kann, wenn der magnetische Codierer 20 an die Radlagerbaugruppe wie in der illustrierten Ausführungsform angelegt wird, kann die Konstruktionstoleranz in Größenvariationen, die beim Zusammenbau von Bestandteilen auftritt, ermäßigt werden, um das Zusammenbauen, der Radlagerbaugruppe zu vereinfachen, zusammen mit der Reduzierung der Fertigungskosten. Auch kann die Steuerung der Magnetkraft, die vom magnetischen Codierer 20 entwickelt wird, durch Auswählen der Shore-Härte der elastischen Glieder 14 auf einen Wert von mindestens Hs 90 anstelle der herkömmlichen Steuerung auf der Grundlage der Messung der Magnetflußdichte mit dem Magnetfühler, und entsprechend kann eine genauere Messung, als sie durch die herkömmliche Steuerung mit Hilfe der Messung mit dem Magnetfühler erreicht wird, vorteilhafterweise leicht erzielt werden.
Die Auswahl der maximal zulässigen Shore-Härte Hs 98 des elastischen Glieds 14 im magnetischen Codierer 20 ist wirksam zum Vermeiden der Möglichkeit, daß die Verwendung von zu viel pulverisiertem Magnetmaterial im elastischen Glied dahin führen kann, daß die Menge des als Binder dienenden elastischen Materials nicht mehr ausreicht und das entstehende elastische Glied 14 brüchig wird. Demzufolge kann für das elastische Glied 14, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, eine bestimmte Härte gefordert wird. Es muß jedoch angemerkt werden, daß die Shore-Härte 14 bestimmt werden kann auch ohne eine spezifische obere Grenze festzulegen.
Auch kann in der bisher beschriebenen Radlager-Baugruppe, wie sie im Zusammenhang mit der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, da der magnetische Codierer 20 als Teil der Dichtungseinheit 5 eingebaut ist, der magnetische Codierer 2 an dem ringförmigen offenen Ende des Raums, der zwischen dem inneren und dem äußeren Glied 1 und 2 begrenzt wird, kompakt installiert werden. Zusätzlich, weist die Dichtungseinheit 5 eine ausgezeichnete Dichtung auf, da die Dichtungseinheit 5 von einer Konstruktion ist, in der die erste und die zweite Abdichtplatte 11 und 12 einander gegenüberliegen, wobei die Seitenlippe 16a und die radiale Lippe 16b in gleitender Berührung mit der ersten Abdichtplatte 11 gehalten werden.
Fig. 4 illustriert in einer in Längsrichtung liegenden Schnittdarstellung die Radlager-Baugruppe, die mit einem magnetischen Codierer 70 eines radialen Typs gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegende Erfindung ausgestattet ist. Die hier gezeigte Radlagerbaugruppe beinhaltet ein Innenglied 51, ein Außenglied 52, das im wesentlichen das Innenglied 51 einschließt, zum Definieren eines im allgemeinen zylinderförmigen Raums zwischen ihnen, eine Vielzahl von, zum Beispiel, zwei Reihen rollender Elemente 53 die rollend zwischen dem inneren und dem äußern Glied 51 und 52 zwischengelagert sind, und axial beabstandete Einheiten 55 und 63 zum Abdichten einander gegenüberliegender Enden des zylindrischen Raums, der zwischen dem inneren und dem äußeren Glied 51 und 52 eingegrenzt ist. Ein magnetischer Codierer 70 eines radialen Typs ist auf dem rechten Ende des Außenglieds 52 fest montiert, und ist daher getrennt von der rechten Abdichteinheit 55, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Wie schon der Fall mit denen in der vorhergehenden Ausführungsform, hat das Innenglied 51 eine äußere periphere Oberfläche, die mit axial beabstandeten inneren Laufringen in der Form einer nach innen ausgesparten Nut ausgebildet sind, während das Außenglied 52 eine innere periphere Oberfläche aufweist, die auf ähnliche Weise mit axial beabstandeten äußeren Laufringen in der Form einer nach außen ausgesparten Nut ausgebildet ist. Die Reihen der rollenden Elemente 53 laufen teilweise innerhalb der Innenlaufringe im Innenglied 51, und teilweise im Außenlaufring in dem anderen Glied 52, so daß das innere und das äußere Glied 51 und 52 relativ zueinander rotieren können.
Das innere Glied 51 besteht aus einem Paar gespaltener innerer Laufringsegemente 51A und 51B und einer festen Achse (nicht gezeigt), die teilweise innerhalb des rechten inneren Laufringsegments 51A und teilweise innerhalb des linken inneren Laufringsegments 51B eingreift. Andererseits wird das Außenglied 52 als Drehglied benutzt, das relativ zu dem Innenglied 51 drehbar ist und in der Form eines Lager-Außenlaufrings ist und gleichzeitig als Nabenrad dient.
Der magnetische Codierer 70 ist extern am rechte Ende des Außenglieds 52, wie oben beschrieben, montiert. Dieser magnetische Codierer 70 beinhaltet, wie in Fig. 5 in Vergrößerung gezeigt wird, ein im allgemeinen zylindrisches Magnetkernmetall 62 aus Stahl und festmontiert auf einer äußeren peripheren Oberfläche des Außenglieds 52, und ein im allgemeinen zylindrisches elastisches Glied 64, das auf einer äußeren peripheren Oberfläche des Magnetkernmetalls 62 montiert ist. Das Magnetkernmetall 62 hat einen linken Endteil, der gebogen ist um einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch 62a zu definieren, um damit die Steife des Magnetkernmetalls 62 zu verstärken. Das allgemein zylindrische elastische Glied 64 hat eine Dicke, gemessen in radialer Richtung, die kleiner ist als seine Breite, gemessen in axialer Richtung.
Wie bei dem elastischen Glied 14 der vorher beschriebenen Ausführungsform ist das elastische Glied 64 ein Magnetgummi, der aus einem elastischen Material besteht, das mit einem pulverisierten Magnetmaterial gemischt ist, und weist eine Vielzahl alternierender N- und S-Magnetpole in einer Umlaufrichtung darin definiert auf. Jedoch, anders als die N- und S-Magnetpole in dem ringförmigen elastischen Glied 14 strahlen die N- und S-Magnetpole im zylindrischen elastischen Glied Magnetkräfte in einer Richtung radial zum elastischen Glied 64 aus. Das Material für das zylindrische elastische Glied 64 kann das gleiche sein wie das für das ringförmige elastische Glied 14, das in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet wird. Auch wie im Fall mit den ringförmigen elastischen Gliedern 14, hat dieses zylindrische elastische Glied 64 eine Shore-Härte von mindestens Hs 90 mit deren festgesetzter Obergrenze von Hs 98. Bezugszahl 75 repräsentiert einen Magnetfühler, der von einem festen Glied getragen wird und der so positioniert ist, daß er dem elastischen Glied 64 mit einem Luftspalt G radial gegenüberliegt, der eine vorbestimmten Größe aufweist.
Auch wenn der magnetische Codierer 70 im Radialtyp konstruiert ist, ermöglicht es die Auswahl der Shore-Härte von mindestens Hs 90 für das zylindrische elastische Glied 64 die Größe des Luftspalts G auf einen Wert zu erhöhen, der gleich oder größer ist als 2 mm, und dementsprechend ist die Qualitätssteuerung der Magnetkraft, die dadurch generiert wird, leicht möglich durch Steuern der Härte des zylindrischen elastischen Glieds 64. Da auch in dieser Ausführungsform der Luftspalt G mit einer erhöhten Breite gesichert werden kann, kann die Präzisionsforderung betreffend die Position, mit der der Magnetfühler 75 relativ zur Radlagerbaugruppe eingepaßt wird, erleichtert werden, und damit wird der Zusammenbau erleichtert und die Fertigungskosten ermäßigen sich.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, die nur Illustrationszwecken dienen, voll beschrieben, jedoch fallen dem Fachmann beim Lesen der hier vorgestellten Spezifikationen der vorliegende Erfindung leicht zahlreiche Änderungen und Modifikationen innerhalb des Rahmens der Offensichtlichkeit ein. Dementsprechend sind solche Änderungen und Modifikationen, soweit sie nicht von Umfang und Wesensart der vorliegenden Erfindung gemäß der anhängigen Ansprüche abweichen, hier eingeschlossen.

Claims

1. Ein magnetischer Codierer, der umfaßt:
Ein Magnetkernmetall mit einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden Oberfläche; und
ein elastisches Glied, das mit dem Magnetkernmetall in einer ringförmigen Konfiguration integriert ist, wobei das elastische Glied aus einem elastischen, mit einem pulverisierten magnetischen Material gemischten Material besteht, das elastische Glied eine Vielzahl von unterschiedlichen Magnetpolen abwechselnd in Umfangsrichtung desselben aufweist, und das elastische Glied auch eine Shore-Härte von nicht weniger als Hs 90 hat.

2. Der magnetische Codierer gemäß Anspruch 1, in dem die Shore-Härte des elastischen Glieds nicht höher als Hs 98 ist.

3. Der magnetische Codierer gemäß Anspruch 1, in dem das elastische Material für das elastische Glied aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus warmfestem Nitrilkautschuk, hydriertem Nitrilkautschuk und Acrylkautschuk besteht.

4. Eine Lagerbaugruppe enthaltend ein rotierbares Glied und einen magnetischen Codierer eines Typs, wie er in Anspruch 1 definiert ist, wobei der magnetische Codierer auf dem rotierbaren Glied befestigt ist.

5. Eine Radlagerbaugruppe zum rotierenden Lagern eines Rades gegenüber einer Fahrzeugkörperstruktur, wobei die Radlagerbaugruppe umfaßt:
Ein Außenglied mit einer inneren peripheren Fläche, wobei die innere periphere Fläche mit einer Vielzahl von Reihen äußerer Laufringe ausgebildet ist;
ein Innenglied mit einer äußern peripheren Fläche, wobei die äußere periphere Fläche mit einer entsprechenden Vielzahl von Reihen innerer Laufringe ausgebildet ist, die mit den entsprechenden Reihen der äußeren Laufringe ausgerichtet sind;
eine Vielzahl von rollenden Elementen, die zwischen den äußeren und inneren Gliedern angeordnet sind und teilweise in den entsprechenden äußeren Laufringen und teilweise in den entsprechenden inneren Laufringen laufen, so daß damit die inneren Glieder und die äußeren Glieder relativ zueinander rotierbar sind;
einen Radbefestigungsflansch, der in einem, dem inneren und dem äußeren Glied ausgebildet ist, das als rotierbares Glied dient;
einen magnetischen Codierer, einschließlich eines Magnetkernmetalls; und
mindestens eine Abdichteinheit zum Abdichten eines ringförmigen offenen Endes eines zylindrischen Raums, der zwischen dem inneren und dem äußeren Glied eingegrenzt wird, wobei die Abdichteinheit beinhaltet:
eine erste Abdichtplatte mit im allgemeinen L-förmigem Querschnitt, die auf dem rotierbaren Glied montiert ist, und eine innere zylindrische Wand und eine sich radial nach außen erstreckende hochstehende Wand aufweist, die im allgemeinen senkrecht auf der inneren zylindrischen Wand steht;
eine zweite Abdichtplatte mit im allgemeinen L-förmigem Querschnitt, die auf das andere des äußeren bzw. inneren Glieds montiert ist, das als stationäres Glied dient, wobei die zweite Abdichtplatte so positioniert ist, daß sie der ersten Abdichtplatte gegenüber liegt, und eine äußere zylindrische Wand und eine sich radial nach innen erstreckende hochstehende Wand aufweist, die im allgemeinen senkrecht auf der äußeren zylindrischen Wand steht; und
befestigt auf der zweiten Abdichtplatte eine Seitenabdichtlippe angeordnet ist, die gleitend an der radial sich nach außen erstreckenden hochstehenden Wand der ersten Abdichtplatte anliegt, und mindestens eine radiale Abdichtlippe gleitend an der zylindrischen Wand der ersten Abdichtplatte anliegt;
der magnetische Codierer auf der sich radial nach außen erstreckenden hochstehenden Wand der ersten Abdichtplatte ausgebildet ist, wobei das Magnetkernmetall von der ersten Abdichtplatte definiert wird.