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Dokumentenidentifikation DE69618380T2 26.09.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0745857
Titel Verbundringelement, insbesondere ein in einem Wälzlager befestigbares magnetisches Messaufnehmerelement
Anmelder SKF Industrie S.p.A., Turin/Torino, IT
Erfinder Moretti, Roberto, 10020 Cambiano, IT;
Genero, Matteo, 10026 Santena, IT;
Cacciatore, Rolando, 10042 Nichelino, IT
Vertreter Beyer & Jochem Patentanwälte, 60322 Frankfurt
DE-Aktenzeichen 69618380
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.05.1996
EP-Aktenzeichen 961084456
EP-Offenlegungsdatum 04.12.1996
EP date of grant 09.01.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.09.2002
IPC-Hauptklasse G01P 3/44
IPC-Nebenklasse G01P 3/487   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem ringförmigen Verbundelement mit einem tragenden Verbindungsring und einem aus zerbrechlichem Material hergestellten Ring. Vorzugsweise ist dieses Material ein geeignet magnetisierter Plastoferrit und das erfindungsgemäße ringförmige Element bildet ein magnetisches Geberelement, das auf das drehbare Teil eines Wälzlagers einer Fahrzeugradnabe oder unmittelbar auf die Fahrzeugradnabe aufsetzbar ist, um ein Impulsrad zu bilden.

Ein großer Nachteil von magnetischen Ringen der beschriebenen Art liegt in der Möglichkeit einer Beschädigung im Betrieb - sogar einer schwerwiegenden Beschädigung, insbesondere auch während der Montage - des Bereiches aus Plastoferrit, das ein zerbrechliches Material mit im wesentlichen den gleichen Eigenschaften wie Keramik ist. Der Grund hierfür liegt in der starken Belastung, die von dem Tragring auf den Plastoferritring übertragen wird, der, selbst nach der Montage, einer noch weiteren Belastung ausgesetzt ist, die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der Tragringe aus dem Plastoferrit und Metall verursacht wird. Dieser Nachteil wird nicht durch das in der EP-A-0 511 106 beschriebene ringförmige Verbundelement beseitigt, bei welchem ein Ring aus zerbrechlichem Material auf eine Endkante eines Flanschbereiches eines metallischen Tragringes aufgesetzt wird: insbesondere ist diese Konstruktion bei der wesentlichen Reduzierung des Risikos der Beschädigung des Rings aus zerbrechlichem Material nicht wirkungsvoll, der nicht ausreichend gegen Bruch sowohl während der Montage als auch bei der Verwendung gesichert ist.

Um die vorstehenden Nachteile zu beseitigen, ist bereits ein magnetischer Ring vorgeschlagen worden, bei welchem der Ring aus teilweise flexiblem, synthetischen Kunststoffmaterial zwischen den Ringen aus Plastoferrit und Metall gemeinsam ausgeformt worden ist. Diese Lösung hat sich jedoch sowohl als teuer als auch als unwirksam erwiesen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, die zuvor erwähnten Nachteile zu überwinden. Genauer besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verbundelement - insbesondere einen magnetischen Ring zum Erfassen der Winkelposition und/oder Drehzahl eines Drehelements - zu schaffen, das einen magnetisierten Ring aus zerbrechlichem Material, wie z. B. Plastoferrit aufweist, der jedoch gegen Bruch sowohl während der Montage als auch bei der Verwendung gesichert ist, auch in Anwendungen, die mit weit schwankenden Temperaturen einhergehen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, sicherzustellen, daß auch im Falle eines Bruches oder anderen Herstellungs- oder Zufallsfehlern des Ringes aus zerbrechlichem Material keine Bruchstücke von einer solchen Größe gelöst werden, daß sie benachbarte mechanische Elemente gefährden.

Erfindungsgemäß wird ein ringförmiges Verbundelement, insbesondere ein als Impulsrad verwendbarer magnetischer Ring gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.

Ferner kann der den Axialabsatz definierende Flanschbereich an der Innenseite des Hülsenbereiches radial über den Innendurchmesser des Ringes aus zerbrechlichem Material derart hinausragen, daß er unter der durch eine Montagevorrichtung aufgebrachten Axialbelastung elastisch nachgibt, jedoch ohne die Rippe und den Ring aus zerbrechlichem Material, der gemeinsam auf die Rippe aufgeformt ist, zu verformen.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ring aus zerbrechlichem Material ein geeignet magnetisierter Ring aus Plastoferrit.

Der metallische Tragring ist daher so ausgebildet, daß er sowohl radiale Belastung während der Montage als auch jegliche Belastung absorbieren kann, die durch den axialen Druck erzeugt wird, welchem das Verbundelement während des Auffügens auf das Drehelement ausgesetzt ist, so daß jegliche Deformation nicht den Ring aus zerbrechlichem Material beeinflußt. Weiterhin sorgt das Trennen des Plastoferritrings von dem der größten Belastung ausgesetzten Bereich des metallischen Tragrings zunächst während der Montage und dann im Betrieb dafür, daß der Plastoferritring völlig unabhängig von jeglicher Deformation des metallischen Tragrings ist.

Gemäß einem weiteren Punkt der vorliegenden Erfindung wird die Rippe, auf welcher der Plastoferritring aufgeformt ist, örtlich und am Umfang deformiert, um eine Reihe von Ausnehmungen oder Eindrücken aufzuweisen, die Verbindungsvorsprünge bilden, die - eingebettet in das Material des Plastoferritrings - auch die kleinste Winkelbewegung des Plastoferritrings mit Bezug auf den metallischen Tragring verhindern, wobei die Winkelbewegung den Plastoferritring als Impulsrad ungeeignet machen würde, und verhindert auch das Abbrechen großer Splitter des Plastoferritrings im Falle eines unvorhersehbaren Brechens.

Eine bevorzugte, nicht beschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Beispiel mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt des erfindungsgemäßen magnetischen Ringes;

Fig. 2 eine Teilseitenansicht von außen des Tragelements des Ringes nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Teildraufsicht des Tragelements nach Fig. 2.

Die Bezugsziffer 1 in Fig. 1 bezeichnet ein ringförmiges Verbundelement, das, bei dem nicht einschränkenden, beschriebenen Beispiel durch einen magnetischer. Ring zur Verwendung als Impulsrad in einem Wälzlager oder an einer Fahrzeugradnabe (beide bekannt und deshalb nicht dargestellt) gebildet und mit einem geeigneten feststehenden Sensor zur Erfassung der Winkelstellung und/oder Drehzahl des Drehelements des Lagers oder der Nabe verbunden ist. Erfindungsgemäß besitzt der Ring 1 einen radial äußeren Ring 2, der aus zerbrechlichem, magnetisierbarem Material - bei dem gezeigten Beispiel Plastoferrit - besteht und der auf einen koaxial, jedoch radial innen liegenden kreisförmigen Metallring 3 aufgeformt ist, der das Trag- und Verbindungselement zum Aufsetzen des Ringes 1 auf das Drehelement (nicht gezeigt) bildet.

Der Ring 2 ist ringförmig mit einem im wesentlichen L-förmigen Radialquerschnitt ausgebildet und ist unmittelbar auf den Ring 3 spritzgeformt, der in der Form angeordnet und daher teilweise in den Ring 2 eingebettet ist. Das vorstehende bekannte Verfahren sorgt daher für das Ausbilden eines einzigen Körpers, in welchem der Ring 2, wenn er hart geworden ist, fest mit dem Tragring 3 ohne eine Möglichkeit des axialen Abziehens verbunden ist. Sobald der Ring 2 geformt ist, wird er in bekannter Weise magnetisch polarisiert, um an seinem Umfang eine Abfolge von geeignet alternierenden und/oder beabstandeten Nord- und Südpolen zu bilden, die beim Bewegen entlang eines magnetinduktiven Meßaufnehmers, wenn der Ring 1 auf einem Drehelement aufgefügt ist, elektrische Impulse erzeugen, die die Drehbewegung des Elements, auf welchem der Ring 1 sitzt, anzeigen.

Der Trag- und Verbindungsring 3 ist einstückig durch Ausstanzen und Biegen eines geeigneten Bleches, z. B. aus verzinktem Stahl gebildet und besitzt einen zylindrischen Hülsenbereich 8, der koaxial zu dem Ring 2 liegt und bei der Verwendung ein Verbindungselement bildet, durch welches der Ring 1 auf dem Drehelement aufsetzbar ist, normalerweise durch Eintreiben in einen Sitz auf dem Drehelement. Der Hülsenbereich 8 weist daher eine ausreichende axiale Länge auf, um eine stabile Montage bei jeder Anwendung sicherzustellen. Der Ring 3 besitzt ferner einen Flanschbereich 10, der sich bezüglich des Hülsenbereiches 8 radial nach innen erstreckt, und eine kreisförmige Rippe 4, die durch eine 180º-Biegung 7 definiert ist, die zwei verbundene Bereiche 5 und 6 aufweist, außen durch eine Ringkante begrenzt ist und sich bis radial außerhalb des Hülsenbereiches 8 erstreckt.

Genauer definieren die Bereiche 5 und 6 ein axiales Ende des Hülsenbereiches 8, liegen in einer radialen Ebene, die die kreisförmige Kante aufweist, und erstrecken sich radial von der kreisförmigen Kante nach innen. Ein erster Bereich, z. B. der Bereich 5, ist um 90º zu der dem zweiten Bereich 6 abgewandten Seite umgebogen, um ein den Hülsenbereich 8 definierendes zylindrisches Element zu bilden, der axial von der Rippe 4 wegragt - genauer über eine Seitenfläche 9 des Ringes 2 - und einen kleineren Durchmesser als die kreisförmige Kante der Biegung 7 besitzt. Der zweite Bereich 6 ragt andererseits radial zur Symmetrieachse hin, um einen flachen Flanschbereich 10 zu bilden, der ein freies inneres Ende 11 aufweist, das durch einen Kreis 12 begrenzt ist, der einen kleineren Durchmesser als der Hülsenbereich 8 besitzt, und ein äußeres Ende aufweist, das mit dem Außenumfang der Biegung 7 zusammenfällt, so daß die Rippe 4 auch als ein durchgängiges Verbindungselement zwischen dem Hülsenbereich 8 und dem Flanschbereich 10 wirkt.

Der Flanschbereich 10 bildet einen Axialabsatz zur Aufnahme des Axialdruckes, der durch eine bekannte Montagevorrichtung (nicht gezeigt) ausgeübt wird, wenn der Ring 1 auf das Drehelement aufgefügt wird, und kann andererseits auch einen axialen Anschlag zum Arretieren des gesamten Ringes 1 gegen einen entsprechenden Absatz an dem Drehelement bilden, z. B. zum genauen axialen Positionieren des Ringes 2 mit Bezug auf den Sensor.

Erfindungsgemäß ist der Ring 2 so ausgebildet, daß er mit dem Ring 3 lediglich durch die Rippe 4 verbunden ist, zu welchem Zweck die Biegung 7 Bereiche 5, 6 aufweist und die gebildete Rippe 4 teilweise radial innerhalb des Ringes 2 eingebettet ist. Beispielsweise ist ein Seitenbereich 14 des Ringes 2 nahe der Rippe 4 radial gestutzt und bildet eine Innenkante 15, die von dem Hülsenbereich 8 des Ringes 3 durch ein durchgängiges, ringförmiges Radialspiel 16 getrennt ist, so daß vom äußeren Ende des Hülsenbereiches 8 zu der 90º-Biegung in einem der Bereiche der Rippe 4 jegliche Radialdeformation des Hülsenbereiches 8 schrittweise eliminiert und so daran gehindert wird, auf den Ring 2 übertragen zu werden.

Ferner wird mit Hilfe des radial nach innen weisenden freien inneren Endes 11 des Flanschbereiches 10 jegliche Deformation des Endes 11, die durch den Montagevorgang oder durch ein Greifelement (nicht gezeigt) entsteht, durch das hervorstehende Ende 11 elastisch absorbiert und daran gehindert, auf die Rippe 4 übertragen zu werden, wodurch der Ring 2 vor einem möglichen Brechen während der Montage oder als Ergebnis einer irregulären Einspannung bewahrt wird. Gleichzeitig gibt der in hervorstehender Weise mit der Rippe 4 verbundene Hülsenbereich 8 jeglicher radialen Belastung elastisch nach, die beispielsweise durch eine falsche Belastung entsteht, und hindert die Belastung daran, auf die Rippe 4 übertragen zu werden, wodurch ein hohes Maß an Sicherheit für den Ring 2 sichergestellt wird.

Der Ring 2 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er sich auf der Seite des Bereiches 6 radial zur Achse des Elements 1 hin über den durch die Kante 15 definierten Durchmesser hinaus erstreckt, jedoch kurz vor dem Ende 11 des Flanschbereiches 10 endet, der daher freiliegend bleibt.

Um jegliche Möglichkeit zu verhindern, daß sich die Ringe 2 und 3 mit Bezug zueinander infolge der schlechten Haftung im Zustand des Aufformens verdrehen, geht dem Aufformen ein Ausbilden einer Anzahl von Vertiefungen 17 auf den gegenüberliegenden Seitenflächen der Biegung 7 durch dauerhafte Verformung, z. B. Verzahnen, voraus, wobei die Vertiefungen 17 in gleichem Abstand über den Umfang nahe der Außenkante der Rippe 4 angeordnet sind. Auf einer ersten Seite der Rippe 4 (Fig. 3) bilden die Vertiefungen 17 eine Anzahl von Hohlräumen 19, die während des Aufformvorganges mit Plastoferrit ausgefüllt werden, und andererseits definieren die Vertiefungen 17 eine Anzahl entsprechender Vorsprünge, die in den Ring 2 gemeinsam mit dem entsprechenden Bereich der Biegung 7 eingebettet werden. Auf jeden Fall bilden die Vertiefungen 17 Verriegelungsausnehmungen in Umfangsrichtung, die in das Material des Ringes 2 eingebettet sind, der dadurch daran gehindert ist, sich mit Bezug zu dem Ring 3 zu verdrehen.

Entsprechend einer aus Gründen der Vereinfachung nicht gezeigten Abwandlungen können die Vertiefungen 17 durch eine Anzahl von Löchern, die durch die Rippe 4 nahe ihrer Außenkante ausgebildet sind, oder durch eine Verzahnung ersetzt werden, die an der Außenkante der Rippe 4 ausgebildet ist.

Selbstverständlich können an dem hier beschriebenen und dargestellten Element Veränderungen vorgenommen werden, ohne jedoch vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.


Anspruch[de]

1. Ringförmiges Verbundelement (1), insbesondere ein als Impulsrad verwendbarer Magnetring, mit einem ringförmigen Verbindungselement (3) zum Aufsetzen auf ein Drehelement und einem Ring (2) aus zerbrechlichem Material, der radial außerhalb und axial und in Umfangsrichtung fest verbunden auf dem Verbindungselement (3) sitzt, wobei das ringförmige Verbindungselement einen kreisförmigen Metallring (3) besitzt, der einstückig durch Stanzen und Biegen aus Blech hergestellt ist und seinerseits einen Hülsenbereich (8), der sich axial zum Aufsetzen auf ein Drehelement erstreckt, und einen Flanschbereich (10) aufweist, der durchgängig mit dem Hülsenbereich verbunden ist, an welchem er einen Axialabsatz bildet, um dem von einer Montagevorrichtung ausgeübten Druck zu widerstehen, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Metallring weiterhin eine Zwischenrippe (4) zwischen dem Hülsenbereich (8) und dem Flanschbereich (10) aufweist und die Rippe (4):

i) durch eine 180º-Biegung (7) in dem den kreisförmigen Metallring (3) formenden Blech gebildet ist, wobei die Biegung (7) ein Ende des Hülsenbereiches (8) mit dem Flanschbereich (10) verbindet,

ii) einen ersten und zweiten Bereich (5, 6) aufweist, die miteinander verbunden und um 180º zueinander in radialer Ebene zur Drehachse des Rings (2) aus zerbrechlichem Material zur Bildung der Biegung (7) gebogen sind;

iii) über den Hülsenbereich (8) hinausragt und teilweise in den Ring (2) aus zerbrechlichem Material eingebettet ist, der auf die Rippe (4) so aufgeformt ist, daß ein vorbestimmtes, durchgängiges kreisförmiges Radialspiel (16) zwischen dem Hülsenbereich (8) des kreisförmigen Metallrings (3) und dem Ring (2) aus zerbrechlichem Material verbleibt.

2. Ringförmiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Axialabsatz bildende Flanschbereich (10) von dem Hülsenbereich (8) radial nach innen und über den Innendurchmesser (15) des Ringes (2) aus zerbrechlichem Material ragt, so daß er unter der durch eine Montagevorrichtung aufgebrachten Axialbelastung elastisch nachgibt, jedoch ohne die Rippe (4) und den Ring (2) aus zerbrechlichem Material, der auf die Rippe aufgeformt ist, zu deformieren.

3. Ringförmiges Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich (5) mit Bezug auf den zweiten Bereich (6) um 90º auf die entgegengesetzte Seite gebogen ist und sich axial erstreckt, um einen axial hervorstehenden zylindrischen Bereich zu formen, der den Hülsenbereich (8) bildet.

4. Ringförmiges Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Bereich (8) im Durchmesser kleiner als eine kreisförmige radiale Außenkante der Rippe (4) ist.

5. Ringförmiges Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Bereich (6) derart erstreckt, daß er den Flanschbereich (10) formt, der innenseitig durch eine kreisförmige Kante (12) begrenzt ist,







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