ПОДШИПНИК КОЛЕСА С КРЕПЕЖНЫМ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ ДАТЧИКА
WHEEL BEARING WITH MOUNTING DEVICE FOR SENSOR

Изобретение относится к подшипнику колеса с крепежным устройством для установки датчика, воспринимающего вращательное движение колеса, охарактеризованного признаками ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Такой подшипник колеса известен, например, из US 5,756,894. Подшипник в своей основной конструкции имеет закрепленную на транспортном средстве ступицу колеса с установленным неподвижно наружным кольцом и вращающееся внутреннее кольцо, на котором может крепиться колесо грузового автомобиля. Описанная конструкция соответствует подшипнику колеса, предусмотренному на неприводном колесе. Между наружным кольцом и внутренним кольцом предусмотрен подшипник, который включает множество тел качения, которые, например, расположены в двух параллельных кольцах подшипника. Дальше на вращающемся внутреннем кольце неподвижно в части вращения установлено кодирующее устройство, например, в форме зубчатого кольца. На стационарном наружном кольце дальше предусмотрено крепежное устройство для установки датчика, которое позиционировано таким образом, что установленный в нем датчик со своей воспринимающей поверхностью стоит напротив вращающегося кодирующего устройства. В принципе подшипник колеса должен быть смазан, причем для по возможности большого срока службы важно, что смазочное средство не должно ни выходить, ни загрязняться частицами грязи. Для этого подшипник колеса должен быть уплотнен. Так как крепежное устройство для датчика подшипника колеса, известного из US 5,756,894, открыто к кодирующему устройству, в этом подшипнике колеса между датчиком и крепежным устройством для датчика должно предусматриваться уплотнение. Это уплотнение само повышает вероятность повреждения подшипника колеса, так как оно может повреждаться при монтаже подшипника колеса или может терять свою эффективность в части уплотнения по причине износа.
Из WO 2008/006777 A1 известен подшипник колеса, в котором кодирующее устройство в направлении наружу дополнительно защищено с помощью ограждения, которое одновременно предотвращает поступление частиц грязи и выход смазочного средства. Сам датчик в этом подшипнике колеса должен крепиться внешне, так как на подшипнике колеса не предусмотрено никакого крепежного устройства для датчика.
Задачей изобретения является создание подшипника колеса с крепежным устройством для датчика, который должен иметь конструкцию, удобную для монтажа, и иметь большой срок службы.
Изобретение решает задачу с помощью подшипника колеса, охарактеризованного признаками пункта 1 формулы изобретения. Другие предпочтительные формы осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно основным идеям изобретения предлагается, что крепежное устройство для датчика образовано с помощью углубления, предусмотренного в ограждении, которое расположено оппозитно кодирующему устройству и на стороне, обращенной к кодирующему устройству, закрыто с помощью разделительной стенки, проницаемой для магнитного переменного поля между кодирующим устройством и датчиком. Благодаря предложенному образованию крепежного устройства для датчика, включая имеющуюся в ограждении разделительную стенку, отпадает до сих пор требующееся уплотнение, так что повышается срок службы подшипника колеса, соответственно уменьшается вероятность повреждения. Далее трудоемкость монтажа уменьшается, так как отпадает монтаж уплотнения. Сам подшипник колеса может выполняться герметичным с помощью предусмотренного ограждения и проницаемой для магнитного переменного поля разделительной стенки, причем датчик монтируется только после монтажа ограждения, то есть без контакта со смазочным средством.
Дальше благодаря предложенному крепежному устройству для датчика в ограждении упрощается конструкция подшипника колеса, так как датчик может просто монтироваться и, в частности, автоматически располагается в оптимальном для его функционирования положении. Для уплотнения подшипника колеса и крепления датчика нужна только часть, а именно ограждение, которое может монтироваться на единственном этапе работы.
Разделительная стенка образована из металлического неферромагнитного вещества. Применение неферромагнитного вещества в датчиках магнитного поля является особым преимуществом, так как таким путем магнитное поле и, таким образом, созданный сигнал не искажаются. Сами датчики магнитного поля особенно хорошо зарекомендовали себя в подшипниках колес, так как передача сигнала может осуществляться бесконтактно. Благодаря этому сам подшипник колеса может герметически уплотняться с помощью статического уплотнения. Далее предложенное техническое решение имеет то преимущество, что разделительная стенка имеет сравнительно высокую прочность и может изготавливаться очень устойчиво в части формы, так что датчик может очень плотно располагаться у разделительной стенки и, таким образом, также относительно кодирующего устройства.
В качестве альтернативы предлагается, что ограждение и разделительная стенка образованы в виде целого из синтетического материала. С помощью предложенной формы осуществления разделительная стенка может впрыскиваться одновременно в процессе впрыска ограждения, причем синтетический материал кроме этого имеет преимущество, что он при применении датчика магнитного поля не искажает магнитное поле и имеет очень небольшой собственный вес.
Предпочтительно, что ограждение образовано из синтетического материала и ему с помощью элемента жесткости с более высокой прочностью, чем у синтетического материала, придана устойчивость формы. Образование ограждения из синтетического материала позволяет экономичное изготовление больших серий и кроме того экономию веса. Ограждение само имеет две функции, а именно, уплотнять подшипник колеса и одновременно нести датчик. Из-за этих функций ограждение должно иметь определенную стабильность формы и прочность даже при продолжительной нагрузке. Эта прочность и стабильность формы в этом случае может достигаться с помощью элемента жесткости.
Предпочтительно, что ограждение в этом случае с помощью элемента жесткости установлено на наружном кольце подшипника колеса. Так как элемент жесткости благодаря более высокой прочности в целом имеет более высокую точность формы и сам менее сильно деформируется при действующих извне силах благодаря более высокой прочности, ограждение с расположенным в нем датчиком устанавливается на подшипнике колеса с большей точностью положения, что, в частности, в отношении генерирования сигнала является преимуществом, так как датчик благодаря этому может располагаться более точно по месту относительно кодирующего устройства.
Особенно правильная в части формы установка ограждения и просто уплотняемая установка ограждения может достигаться благодаря тому, что элемент жесткости имеет выступающий над краем ограждения кольцевой участок, с которым ограждение прилегает к имеющему форму кольцевого цилиндра продолжению наружного кольца.
Элемент жесткости в другой предпочтительной форме осуществления может быть образован с помощью тонкостенной, металлической поковки, так что он может изготавливаться в виде штампованной детали способом глубокой вытяжки.
Металлическая поковка имеет, по меньшей мере, цилиндрический кольцевой участок, и в кольцевом участке отформован фальцованный участок, выступающий радиально наружу или внутрь, и в области фальцованного участка с помощью экструзии выполнена облицовка синтетическим материалом, образующим ограждение. С помощью фальцованного участка и облицовке синтетическим материалом элемент жесткости и синтетический материал ограждения могут соединяться друг с другом с геометрическим замыканием особенно на длительный срок.
Разделительная стенка может быть образована с помощью элемента жесткости, что, в частности, дает преимущество, так как элемент жесткости может образовываться очень тонкостенным при одновременно большой прочности с высокой точностью в части формы и благодаря этому датчик может позиционироваться очень плотно у кодирующего устройства. В этом случае элемент жесткости предпочтительно изготавливается из металлического неферромагнитного материала.
Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - подшипник колеса с ограждением в первом варианте;
фиг. 2 - подшипник колеса с ограждением во втором варианте;
фиг. 3 - подшипник колеса на фиг. 2 в увеличенном изображении фрагмента;
фиг. 4 - ограждение с элементом жесткости, выполненным в виде облицовки с помощью экструзии;
фиг. 5 - ограждение из металлической поковки с крепежным устройством для датчика.
На фиг. 1 показан подшипник колеса обычной конструкции с вращающимся внутренним кольцом 1 и закрепляемым прочно относительно транспортного средства, установленным неподвижно наружным кольцом 2. Наружное кольцо 2 может закрепляться известным способом, например, на колесной балке или на другой части ходового механизма транспортного средства, в то время как внутреннее кольцо 1 служит для крепления колеса транспортного средства. Между наружным кольцом 2 и внутренним кольцом 1 предусмотрено большое количество тел качения 5, которые расположены в двух ориентированных параллельно друг другу кольцах подшипника. Далее на вращающемся внутреннем кольце зафиксировано кодирующее устройство 4, например, в форме зубчатого кольца, которое неподвижно в части вращения закреплено на внутреннем кольце 1 и таким образом вращается вместе с внутренним кольцом 1 и колесом грузового автомобиля.
На установленном неподвижно наружном кольце 2 предусмотрено ограждение 3 с крепежным устройством для датчика 8, которое изготовлено в форме отливки из синтетического материала. Отливке из синтетического материала в направлении радиально наружу придана устойчивость формы с помощью элемента жесткости 11, который образован кольцевой, металлической поковкой, и ограждение 3 включает кольцевой фланец. Ограждение 3 с кольцевым фланцем и расположенным на нем элементом жесткости 11 введено в отверстие наружного кольца 2 и с внутренней стороны прилегает к кольцевому фланцу 12 наружного кольца 2.
Крепежное устройство для датчика 8 формируется при процессе отливки ограждения 3 и позиционировано таким образом, что оно в положении крепления ограждения 3 расположено оппозитно кодирующему устройству 4. Далее крепежное устройство для датчика 8 закрыто в направлении к кодирующему устройству 4 и подшипнику колеса с помощью тонкой разделительной стенки 7, образованной тонкой стенкой синтетического материала ограждения 3, так что не может выйти ни находящееся в подшипнике колеса смазочное средство, ни произойти загрязнение частицами грязи.
Зафиксированный в крепежном устройстве для датчика 8 датчик обнаруживает сквозь разделительную стенку 7 магнитное переменное поле, созданное кодирующим устройством, и таким образом генерирует электрический сигнал, который представляет вращательное движение колеса.
На фиг. 2 представлен альтернативный вариант осуществления изобретения, в котором точно также предусмотрен элемент жесткости 9, который образован металлической поковкой, которая отформована с образованием горшка и одновременно образует разделительную стенку 7, закрывающую крепежное устройство для датчика 8.
На фиг. 3 можно видеть подшипник колеса согласно фиг. 2 с увеличенным фрагментом крепежного устройства для датчика 8. Элемент жесткости 9 на своей боковой стенке отформован с образованием выступающего радиально наружу фальцованного участка 10, который получен облицовкой с помощью экструзии синтетического материала ограждения 3, так что элемент жесткости 9 и ограждение 3 соединены друг с другом с геометрическим замыканием. Элемент жесткости 9 образован из неферромагнитного металлического материала. Кодирующее устройство 4 образовано кольцом из ферромагнитного материала и на своей, обращенной к крепежному устройству для датчика 8 стороне снабжен, например, выступающими радиально внутрь зубьями или магнитными участками. Крепежное устройство для датчика 8 расположено в утолщенном буртике 6 ограждения 3, который имеет такие размеры, что зафиксированный в крепежном устройстве для датчика 8 датчик надежно закреплен и защищен наружу.
На фиг. 4 можно видеть ограждение согласно фиг. 2 и 3 в виде отдельной детали. Ограждение 3 изготавливается вместе с элементом жесткости 9 в виде единого целого с помощью того, что элемент жесткости 9 после формования закладывается в литьевую форму и облицовывается с помощью экструзии синтетическим материалом ограждения 3.
На фиг. 5 можно увидеть усовершенствование ограждения 3, в котором элемент жесткости 9 сам образует ограждение 3 и имеет крепежное устройство для датчика 8 в форме углубления 13, так что облицовка с помощью экструзии синтетическим материалом отпадает. Ограждение 3 имеет в этом случае второе углубление 14 с, например, резьбой, в котором датчик может фиксироваться в ограждении 3 с помощью резьбового соединения 3 и таким образом в крепежном устройстве для датчика 8.
Важным для функционирования изобретения при этом является, в частности, то, что разделительная стенка 7 ограждения является проницаемой для магнитного переменного поля между кодирующим устройством 4 и датчиком. Это может быть осуществлено, например, при применении датчика магнитного поля с помощью использования синтетического материала или неферромагнитного материала для разделительной стенки 7.
Кодирующее устройство 4 может быть образовано, например, в виде многополюсного кодирующего устройства с переменным по периметру намагничиванием, что может быть осуществлено с помощью распределенных равномерно по периметру участков переменной магнитной полярности.
Кодирующее устройство 4 при этом может иметь вместо радиально направленных зубьев и созданного благодаря этому направленного по оси магнитного поля также направленные по оси зубья, которые создают при соответствующем намагничивании направленное радиально переменное магнитное поле.
При этом кодирующее устройство 4 может быть активно само, то есть создавать магнитное поле, а также может быть образовано чисто пассивным. Если кодирующее устройство образовано пассивным, сигнал создается благодаря формообразованию кодирующего устройства 4, как, например, с помощью зубьев или формы волны, которая во время движения благодаря постоянному магнитному полю датчика создает сигнал, зависящий от формы и числа оборотов колеса.