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Die Erfindung betrifft einen Ringmagneten, der
insbesondere für
Gebersysteme zur berührungslosen
Abtastung durch Sensoren bestimmt ist, nach dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Derartige Ringmagnete werden beispielsweise
bei Antiblockiersystemen ebenso wie bei Systemen zur Antischlupfregelung
von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Ein Problem sind die hohen Temperaturunterschiede
zwischen +150 °C
und 0°C
oder darunter, teilweise bis zu –40°C, die beim Abbremsen der Fahrzeugräder aus
hoher Geschwindigkeit durch plötzliches
Abkühlen
durch Spritzwasser, Eis oder Schnee an den Ringmagneten auftreten
können
und oftmals innerhalb weniger Sekunden mehrfach beherrscht werden
müssen,
ohne daß die
Magnetringe Schaden erleiden. Ent scheidend ist hierbei, daß für eine einwandfreie
Funktion der Gebersysteme sehr enge magnetische und mechanische
Toleranzen an den sich bewegenden und hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen
ausgesetzten Teilen eingehalten werden müssen.
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Bekannt ist eine Aufvulkanisierung
von gummigebundenem Magnetwerkstoff auf einen Tragring, wobei jedoch
die gewünschten
magnetischen Werte mit dieser Werkstoffkombination nicht eingehalten werden
können.
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Untersuchungen an Ringmagneten mit
Magnetringen aus einem kunststoffgebundenen Ferritmaterial haben
gezeigt, daß beim
Schrumpfen des Magnetwerkstoffes am Umfang des Magnetringes infolge
des unterschiedlichen Wärme-Schrumpfverhaltens
des metallischen Tragringes und des Magnetwerkstoffes sehr hohe
Spannungen auftreten, die unter Einhaltung engster Toleranzen nur
schwer beherrscht werden können.
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Aus
DE 198 36 451 C2 ist ein Ringmagnet mit einem
Tragring und von diesem zur Seite gebogenen laschenförmigen Teilen
bekannt, die sich in den Magnetring hineinerstrecken und in diesem
fest verankert sind. Aufgrund dieser Anordnung sollen beim Erkalten
des Magnetmaterials auftretende Schrumpfspannungen, die im wesentlichen
radial nach innen gerichtet sind, von den laschenförmigen Teilen
durch Verbiegen in Richtung der Schrumpfspannungen aufgenommen werden,
wobei es allerdings aufgrund der allseitig festen Einbettung der
Laschen in das Magnetmaterial äußerst fraglich
ist, ob bei dieser vorbekannten Konstruktion eines Ringmagneten
die auftretenden Schrumpfspannungen überhaupt durch ein „Verbiegen" der aus dem Flanschteil
zur Seite herausgebogenen Laschen möglich ist. Die von dem Flanschteil
im Bereich der Durchbrüche
seitlich hervorstehenden Laschen sind nämlich nach dem Erkalten des
kunststoffgebundenen Magnetmaterials von diesem derart formschlüssig und
fest umgeben, dass ein Verbiegen der Laschen nach dem Erkalten des Magnetmaterials
praktisch ausgeschlossen erscheint. Hieraus folgt, dass die während des
Einsatzes solcher Ringmagnete infolge wech selnder Temperaturbeanspruchungen
auftretenden Wärmespannungen
zwischen dem Magnetring und dem mit der Montagebuchse verbundenen
Tragring jedenfalls von den laschenförmigen Teilen nicht hinreichend ausgeglichen
werden können.
Der Dauermagnet ist zudem in den Durchbrüchen des Flanschteils in radialer
Richtung derart fest verankert, dass eine radiale Bewegung des Dauermagneten
gegenüber
dem Flanschteil des Grundkörpers
bei Temperaturänderungen
nicht möglich
ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Ringmagneten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, der insbesondere
für Gebersysteme
zur berührungslosen
Abtastung durch Sensoren geeignet ist, mit fertigungstechnisch einfachen
Mitteln so auszubilden, daß eine
Rißbildung
an dem Magnetring infolge hoher Temperatur-Wechselbeanspruchungen beim Einsatz
solcher Ringmagnete auch über
längere
Zeiträume
mit Sicherheit vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von
einem Ringmagneten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß der Magnetring
den Tragring an dessen Außenumfang im
Querschnitt im wesentlichen U-förmig übergreift, und
daß der
Tragring an seinem Außenumfang
eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten
radialen Einschnitten für
eine elastisch nachgiebige formschlüssige Verbindung des Magnetringes
mit dem Tragring aufweist.
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Weitere besonders vorteilhafte Merkmale der
Erfindung sind in den Ansprüchen
2 bis 12 gekennzeichnet.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß der Magnetring
mit der Montagebuchse insbesondere in radialer Richtung nicht absolut
starr verbunden ist. Zunächst
ist der Magnetring mit dem Tragring an der Montagebuchse so verbunden,
daß er
den Tragring an dessen Außenumfang
im Querschnitt im wesentlichen U-förmig übergreift. Der Magnetring erhält hierdurch
einen sicheren Halt an dem Tragring in Umfangsrichtung der Montagebuchse
und quer dazu, wobei die notwendigen engen Toleranzen sowohl an der
Abgriffsseite des Magnetringes als auch an dessen Außenumfang
sehr genau eingehalten werden können.
Eine solche Verbindung mit dem Tragring der Montagebuchse wäre jedoch
für eine
dauerhafte Befestigung an dem Tragring der Montagebuchse nicht ausreichend.
Der Magnetring würde
durch die hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen, wie sie insbesondere
bei Antiblockiersystemen sowie Systemen zur Antischlupfregelung
bzw. elektronischen Stabilitätsprogrammen
an Kraftfahrzeugen auftreten können,
sowohl radial als auch in Umfangsrichtung einreißen, Teile des Magnetringes
würden abgesprengt
werden mit der Folge, daß der
Magnetring seine Funktionsfähigkeit
schon nach kurzer Betriebsdauer völlig einstellen würde.
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Besonders wichtig für die Erfindung
ist es daher, daß der
Tragring eine Vielzahl von über
seinen Außenumfang
gleichmäßig verteilten
radialen Einschnitten für
eine elastisch nachgiebige formschlüssige Verbindung des Magnetringes
mit dem Tragring aufweist. In einer besonders vorteilhaften bevorzugten
Ausführungsform
ist daher vorgesehen, daß der Magnetring
mit radial nach innen gerichteten nasenartigen Vorsprüngen in
die radialen Einschnitte an dem Tragring mit einem nur geringen
Spiel federnd eingreift. Hierdurch ist eine besonders wirkungsvolle elastisch
nachgiebige formschlüssige
Verbindung des Magnetringes mit dem Tragring gegeben, durch die
sichergestellt wird, daß der
Magnetring bei den auftretenden hohen Temperaturunterschieden und den
dadurch bedingten Temperatur-Wechselbeanspruchungen
sich gegenüber
dem metallischen Tragring der Montagebuchse frei ausdehnen und zusammenziehen
kann, so daß Risse
an dem Magnetring sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung
des Magnetringes ebenso wie in Richtung quer zu dem Tragring der
Montagebuchse vermieden werden.
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Der Magnetring wird daher nicht zerstört und kann
die notwendigen engen magnetischen und mechanischen Toleranzen für die Sensorfunktion
sowohl an der Abgriffsseite als auch an seinem Außenumfang
sicher einhalten.
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Von besonderem Vorteil für die Schrumpfeigenschaften
ist es ferner, wenn die Ringteile des Magnetringes an beiden Seiten
des Tragringes durch eine dünne
Werkstoffschicht am Außenumfang
des Tragringes miteinander verbunden sind und somit unabhängig voneinander
schrumpfen können,
ohne sich gegenseitig nachteilig zu beeinflussen.
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Als besonders vorteilhaft hat es
sich weiterhin erwiesen, wenn die Einschnitte an dem Tragring im
wesentlichen U-förmig
ausgebildet sind und parallele Begrenzungskanten haben, so daß die in
die Einschnitte eingreifenden, radial nach innen gerichteten nasenartigen
Vorsprünge
des Magnetringes sich in Längsrichtung
der Einschnitte, das heißt
also radial zu dem Tragring frei bewegen können.
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Die Einschnitte an dem Tragring können aber
bei Bedarf auch zu dessen Umfang nach außen hin erweitert oder verengt
sein, um die Nachgiebigkeit des Magnetringes gegenüber dem
Tragring noch weiter zu verbessern.
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Zweckmäßig sind die Einschnitte bei
allen Ausführungsformen
an ihrem Grunde ausgerundet, um Spannungsrisse sowohl am Magnetring
als auch an dem Tragring der Montagebuchse zu vermeiden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist
es besonders vorteilhaft, wenn die Vorsprünge des Magnetringes die Einschnitte
an dem Tragring im radial innenliegenden Bereich nur teilweise ausfüllen, um
auf diese Weise die Beweglichkeit des Magnetringes auch bei besonders
hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen sicherzustellen.
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Die Vorsprünge des Magnetringes können bei
dieser Ausführungsform
an ihrem radial innenliegenden Ende vorteilhafterweise ösenförmig ausgeformt
sein mit einer lochartigen Vertiefung, die von einem am Grunde des
Einschnittes anliegenden dünnen
federnden Ringabschnitt umgeben sein kann. Hierdurch können die
bei der Ausdehnung und dem Schrumpfen des Magnetringes gegenüber dem
Tragring auftretenden Bewegungen in besonders wirkungsvoller Form
elastisch federnd abgefangen werden.
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Eine besonders lange Standfestigkeit
des Ringmagneten kann nach einem weiteren Merkmal der Etrfindung
dadurch erreicht werden, daß der
Magnetring den Tragring der Buchse mit den radialen Einschnitten
an der Abgriffsseite für
den Sensor vorzugsweise vollständig überdeckt
und an der gegenüberliegenden
Ringseite den Außenumfang
des Tragringes mit den radialen Einschnitten in radialer Richtung
nur so weit übergreift,
daß die
Einschnitte an dieser Ringseite weitgehend freiliegen. Der Magnetring
hat hierdurch auch bei hohen Temperatur-Wechselbeanspruchungen die Möglichkeit
zum zerstörungsfreien
Schrumpfen gegenüber
dem metallischen Tragring.
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Für
eine maßgerechte
und maßhaltige
Fertigung des Ringmagneten ist es weiterhin bedeutsam, daß sich die
Anspritzpunkte für
den Magnetring an der von der Abgriffseite abgewandten Ringseite
zwischen einzelnen Einschnitten für den Magnetwerkstoff quer
zum Tragring erstrecken.
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Der Magnetring besteht im übrigen vorzugsweise
aus einem thermoplastgebundenen Magnetwerkstoff.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird anhand der Zeichnungen nähen
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Ringmagneten mit einer metallischen Buchse und
einem Magnetring aus einem kunststoffgebundenen Magnetwerkstoff,
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2 einen
Abschnitt des Magnetringes in einer vergrößerten Teildarstellung,
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3 einen
Schnitt durch den Magnetring gemäß Schnittlinie
III – III
von 2,
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4 eine
Seitenansicht der Montagebuchse mit dem Tragring für den Magnetring
eines Ringmagneten gemäß 1 bis 3,
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5 einen
gegenüber 4 vergrößerten Ausschnitt an einem
Tragring mit nach außen
verengten radialen Einschnitten und
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6 einen
gegenüber 4 ebenfalls vergrößerten Ausschnitt
mit nach außen
erweiterten radialen Einschnitten.
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Die in 1 bis 5 gezeigten Ringmagnete 1 sind
insbesondere für
Gebersysteme zur berührungslosen
Abtastung durch Sensoren bestimmt. Jeder Ringmagnet 1 besteht
aus einem Magnetring 2 aus einem kunststoffgebundenen Magnetwerkstoff und
einer Montagebuchse 3 mit einem radial nach außen hervorstehenden
scheibenförmigen
Tragring 4 für
den Magnetring 2.
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Der Magnetring 2 übergreift
den Tragring 4, wie in der Schnittdarstellung von 3 zu erkennen ist, an dessen
Außenumfang
im Querschnitt im wesentlichen U-förmig. Die radiale Überdeckung
des Magnetringes 2 am Umfang 5 des Tragringes 4 ist dabei
derart gering, daß die
beiden Ringteile 2a, 2b des Magnetringes 2 an
den beiden Seiten des Tragringes 4 nur durch eine dünne Werkstoffschicht 6 so miteinander
verbunden sind, so daß sie
unabhängig voneinander
schrumpfen können
und sich somit in ihrem Schrumpfverhalten nicht nachteilig beeinflussen. Der
Tragring 4 hat außerdem
eine Vielzahl von über seinen
Außenumfang 5 gleichmäßig verteilten
radialen Einschnitten 7 für eine elastisch nachgiebige formschlüssige Verbindung
des Magnetringes 2 mit dem Tragring 4.
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In der gezeigten Ausführungsform
von 1 bis 4 sind die Einschnitte 7 an
dem Tragring 4 im wesentlichen U-förmig ausgebildet mit parallelen
Begrenzungskanten 8, 9, können aber auch gemäß 5 und 6 zum Außenumfang 5 des Tragringes 4 hin
erweitert oder verjüngt
bzw. verengt sein, wenn dies für
die Verbindung des Magnetringes 2 mit dem Tragring 4 vorteilhafter
ist.
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Die Einschnitte 7 sind an
ihrem Grunde 10 ausgerundet, und der Magnetring 2 greift
mit radial nach innen gerichteten nasenartigen Vorsprüngen 11 in
die radialen Einschnitte 7 an dem Tragring 4 mit
einem geringen Spiel federnd ein.
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Wie insbesondere anhand der Seitenansichten
von 1 und 2 zu erkennen ist, füllen die
Vorsprünge 11 des
Magnetringes 2 die Einschnitte 7 an dem Tragring 4 im
radial innenliegenden ausgerundeten Bereich nur teilweise aus.
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Die Vorsprünge 11 des Magnetringes 2 sind hierfür an ihrem
radial innenliegenden Ende 12 ösenförmig ausgeformt mit einer kleinen
lochartigen Vertiefung 13, die von einem am Grunde 10 des
Einschnittes 7 anliegenden dünnen federnden Ringabschnitt 13a umgeben
sein kann. Durch die Vertiefung 13 mit dem in 3 mit dem Bezugszeichen 13a angedeuteten
dünnen
federnden Ringabschnitt wird dafür
gesorgt, daß das
Magnetmaterial beim Schrumpfen des Magnetringes 2 in den
Einschnitten 7 des Tragringes 4 zusätzlich federnd
abgefangen wird.
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Außerdem ist die Verbindung des
Magnetringes 2 mit dem Tragring 4 so ausgebildet,
daß der
Magnetring 2 den Tragring 4 der Buchse mit den
radialen Einschnitten 7 an der flachen Abgriffsseite 14 für den Sensor
vorzugsweise vollständig überdeckt
und an der gegenüberliegenden
Ringseite 15 den Außenumfang
des Tragringes 4 mit den radialen Einschnitten 7 in
radialer Richtung nur so weit übergreift,
daß die
Einschnitte 7 an dieser Ringseite weitgehend freiliegen.
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Auch hierdurch wird erreicht, daß der Magnetwerkstoff
des Magnetringes 2 beim Schrumpfen infolge plötzlicher
Abkühlung
gegenüber
dem Tragring 4 frei bewegen kann und somit nicht radial
oder in Umfangsrichtung zu dem Tragring 4 aufreißt und vorzeitig
zerstört
wird.
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Für
die Herstellung des Ringmagneten 1 ist es weiterhin wichtig,
daß sich
die Anspritzpunkte 16 für
den Magnetring 2 an der von der Abgriffsseite 14 abgewandten
Ringseite 15 zwischen einzelnen Einschnitten 7 für den Magnetwerkstoff
quer zum Tragring 4 erstrecken.
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Der Magnetring 1 besteht
zweckmäßig aus einem
thermoplastgebundenen Magnetwerkstoff, während die Montagebuchse 3 mit
dem Tragring 4 üblicherweise
aus einem formstabilen unmagnetischen Material geformt ist.
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- 1
- Ringmagnet
- 2
- Magnetring
- 2a
- Ringteile
- 2b
- Ringteile
- 3
- Montagebuchse
- 4
- Tragring
- 5
- Außenumfang
des Tragringes
- 6
- dünne Werkstoffschicht
- 7
- Einschnitte
- 8
- Begrenzungskante
- 9
- Begrenzungskante
- 10
- Grund
der Einschnitte 7
- 11
- nasenartige
Vorsprünge
- 12
- innenliegendes
Ende
- 13
- lochartige
Vertiefung
- 13a
- Ringabschnitt
- 14
- Abgriffsseite
- 15
- gegenüberliegende
Ringseite
- 16
- Anspritzpunkte