DE102006047725A1

DE102006047725A1 - Konzentrische Anordnung von im wesentlichen kreisringförmigen, miteinander verbundenen Teilen

Info

Publication number: DE102006047725A1
Application number: DE200610047725
Authority: DE
Inventors: Martin Deitmerg; Alexander Trinn
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2008-04-17

Abstract

Beschrieben wird eine konzentrische Anordnung von im wesentlichen kreisringförmigen, miteinander verbundenen Teilen, von denen ein erstes Teil aus Kunststoff und ein zweites Teil aus einem anderen Material besteht, wobei wenigstens eines der Teile angeformte elastische Elemente aufweist, die Verbindungselemente zur Befestigung des anderen Teils aufweisen oder ausbilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine konzentrische Anordnung von im wesentlichen kreisringförmigen, miteinander verbundenen Teilen, von denen ein erstes Teil aus Kunststoff und ein zweites Teil aus einem anderen Material besteht.
Derartige Anordnungen werden beispielsweise vorgesehen, um Rotoren für Winkelsensoren auszubilden. So ist aus der DE 101 45 030 A1 eine Lenkwinkelmeßeinrichtung bekannt, bei der eine Codescheibe aus einem ringförmigen Codeabschnitt aus Metall und aus einem, am inneren Umfang des Codeabschnitts angeordneten Ringbund aus Kunststoff besteht. Die gesamte Codescheibe kann drehfest mit einem Lagerring verbunden werden, wobei der Lagerring in einen zentralen Durchbruch der Codescheibe eingesetzt wird. Die Verbindung zwischen dem Ringbund der Codescheibe und dem Lagerring erfolgt unter anderem mittels Rastnasen, die an radial elastisch nachgiebigen Rastnasenabschnitten angeordnet sind. Die elastische Nachgiebigkeit der Rastnasenabschnitte wird durch eine auf der der jeweiligen Rastnase abgewandten Seite des Abschnitts vorhandene Materialaussparung erreicht.
Wie der vorzugsweise aus Metall bestehende Codeabschnitt der Codescheibe mit dem aus Kunststoff bestehenden Ringbund verbunden sein kann, geht aus der DE 101 45 030 A1 nicht hervor.
Bei einer festen Verbindung von einem Kunststoffteil mit einem Teil aus einem anderen Material, insbesondere einem Metall, besteht das Problem der unterschiedlichen Längenausdehnungen der Materialien bei Temperaturänderungen.
So dehnt sich bei einer Temperaturerhöhung ein Kunststoffteil zumeist wesentlich stärker aus als ein Metallteil. Sind solche Teile in einer konzentrischen Anordnung fest miteinander verbunden, so führen Temperaturänderungen zu Relativbewegungen zwischen den Teilen, die, je nach Dimensionierung der Teile, entweder eine scherende Wirkung des Metallteils am Kunststoffteil oder aber eine Verbiegung des Metallteils zur Folge haben.
Dieses Problem stellt sich besonders bei Gegenständen, die in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommen, da die im Innenraum auftretenden Temperaturen sich hier über einen weiten Bereich erstrecken. Besonders betroffen sind zudem Gegenstände, bei dem Teile formschlüssig miteinander verbunden sind.
Es stellte sich die Aufgabe, eine konzentrische Anordnung von im wesentlichen kreisringförmigen, miteinander verbundenen Teilen zu schaffen, welche die durch unterschiedliche thermische Längenausdehnungen entstehenden Probleme vermeidet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass wenigstens eines der Teile angeformte elastische Elemente aufweist, die Verbindungselemente zur Befestigung des anderen Teils aufweisen oder ausbilden.
Die Verbindungselemente zwischen den beiden Teilen sind somit an elastische Elemente an einem der beiden Teile konstruiert. Auf diese Weise können sich die Teile ausdehnen, ohne Spannungen oder Verschiebungen zu verursachen. Die Verbindungspunkte bleiben fix, und die Relativbewegung der Teile wird durch die elastischen Elemente ausgeglichen.
Die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten kreisringförmigen Teil kann hierbei durch jede denkbare, vor allem auch formschlüssige, Verbindungstechnik, insbesondere durch eine Verstemmung, Vernietung oder Verschraubung hergestellt sein.
Das zweite Teil kann beispielsweise aus Metall oder Glas bestehen, dessen Ausdehnungseigenschaften sich von dem Material des ersten Teils deutlich unterscheiden können.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Die 1 und 2 sowie 3 und 4 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße konzentrische Anordnung mit einer Verbindung zwischen einem Metall- und einem Kunststoffkreisring in jeweils einer schematischen Ansicht. Dargestellt ist jeweils der gleiche Ausschnitt der Anordnung, wobei die 1 die Vorderseite und die 2 die Rückseite der miteinander verbundenen Teile zeigt.
Das erste, radial innenliegende Teil (1) besteht aus einem Kunststoffmaterial während das äußere zweite Teil (2) aus einem Metall gefertigt ist.
Das erste Teil (1) weist entlang seines gesamten Umfangs, von dem hier nur ein kleiner Ausschnitt erkennbar ist, in Winkelabständen von jeweils etwa 30°, sich vom Rand radial nach außen erstreckende Anformungen (4) auf, wobei die Enden dieser Anformungen (4) jeweils durch einen Verbindungssteg (3) miteinander verbunden sind.
Die Verbindungsstege (3) bilden insgesamt einen um den Rand (6) des ersten Teils (1) herum angeordneten Ring oder mindestens einen Ringabschnitt aus, der durch die Anformungen (4) auf Abstand vom Rand (6) des ersten Teils (1) gehalten wird. Hierdurch ergibt sich zwischen jeweils einem Verbindungssteg (3), Anformungen (4) und dem Rand (6) des ersten Teils (1) jeweils ein Zwischenraum (7).
Die einzelnen Verbindungsstege (3) bilden entweder Kreisabschnitte, oder sich etwa parallel zu Tangentiallinien des Randes (6) erstreckende Abschnitte aus. Im letztgenannten Fall besitzt der vorgenannte Ring keine Kreis- sondern eine Vieleckform, wobei die Ecken des Vielecks an den Verbindungsstellen zwischen den Verbindungsstegen (3) und den Anformungen (4) liegen.
Der Querschnitt der Verbindungsstege (3) ist, auch abhängig vom Kunststoffmaterial aus dem sie bestehen, so gewählt, dass diese ausreichend elastische Eigenschaften aufweisen, um senkrecht zu ihrer Erstreckungsrichtung, also in Richtung auf den jeweiligen Zwischenraum (7) hin, sowie auch entgegengesetzt dazu, elastisch verformt werden zu können. Die Verbindungsstege (3) fungieren somit als elastische Elemente.
Die Verbindungsstege (3) bilden, vorzugsweise in ihrem mittleren Bereich, der am weitesten elastisch auslenkbar ist, Verbindungselemente (5) aus, die zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung zum zweiten kreisringförmigen Teil (2) geeignet sind. Verbindungselemente (5) können beispielsweise Anformungen zur Herstellung einer Nietverbindung oder einer Verstemmung sein oder aber auch ein Durchbruch, durch den eine Schraube zur Herstellung einer Schraubverbindung hindurchgeführt werden kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement (5) durch eine Anformung gebildet, die durch ein Langloch (8) des zweiten Teils (2) geführt und auf dessen Rückseite verstemmt ist, was aus der Darstellung der 2 ersichtlich ist.
Hierzu überdecken die Verbindungsstege (3) auf der Vorderseite das zweite Teil (2) ein Stück weit, wodurch das am Verbindungssteg (3) angebrachte Verbindungselement (5) mit dem Langloch (8) am zweiten Teil (2) in Eingriff gebracht werden kann. Nach dem Verstemmen des Verbindungselements (5) ist das erste Teil (1) mit dem zweiten Teil (2) formschlüssig und dennoch elastisch verbunden.
In gleicher Weise können auch weitere, hier nicht näher dargestellte Verbindungsstege Verbindungen zwischen den beiden Teilen (1, 2) herstellen, so dass insgesamt eine sehr stabile Verbindung entsteht.
Die bei Temperaturänderungen auftretenden unterschiedlichen thermischen Längen- bzw. Flächenausdehnungen der beiden Teile (1, 2) werden durch elastische Verformungen der Verbindungsstege (3) ausgeglichen, so dass es, abgesehen von diesen vorgesehenen Verformungen, zu keinen mechanischen Verschiebungen oder Verspannungen zwischen den verbundenen beiden Teilen (1, 2) kommen kann.
Hierdurch kann die Anordnung besonders präzise Eigenschaften aufweisen, da das vorzusehende Spiel zu Ausgleich thermischer Ausdehnungen sehr gering gehalten werden kann.
Eine derartige Anordnung kann besonderes vorteilhaft als Bestandteil eines Winkelsensors, insbesondere eines Lenkwinkelsensors in einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein, wobei das erste Teil (1) etwa ein Trägerteil für eine aus Metall gefertigte, das zweite Teil (2) ausbildende Codescheibe sein kann.
Die 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführung einer konzentrischen Anordnung. Auch bei dieser Anordnung besteht das erste Teil (1a) aus Kunststoff während das zweite Teil (2a) als Metallteil geformt ist. Die 3 zeigt die beiden Teile vor dem Zusammenfügen. Im montierten Zustand, dargestellt in der 4, sind die beiden Teile (1a, 2a) konzentrisch zueinander angeordnet.
Im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführung, sind die elastischen Elemente (3a) hier nicht an dem ersten, aus Kunststoff bestehenden Teil, sondern an dem aus Metall bestehenden zweiten Teil (2a) angeformt. Die elastischen Elemente (3a) sind hier als Federzungen ausgeführt, die sich senkrecht zur Kreisringebene des zweiten Teils (2a) erstrecken. Ausnehmungen in den Federzungen bilden Verbindungselemente (5a) aus, in die am ersten Teil (1a) angeformte Rastnasen (9) eingreifen können.
Wie die 4 zeigt liegen die durch die Rastnasen (9) und die Verbindungselemente (5a) hergestellten Verbindungen oberhalb der den beiden Teilen (1a, 2a) gemeinsamen Kreisringebene. Innerhalb der gemeinsamen Kreisringebene ist zwischen den beiden Teilen (1a, 2a) ein schmaler Dehnungszwischenraum (7a) vorgesehen. Die elastischen Federzungen (3a), die die Teile (1a, 2a) miteinander verbinden, können thermische Ausdehnungen beider Teils (1a, 2a) problemlos ausgleichen. Die relativ große Anzahl der symmetrisch angeordneten Verbindungsstellen sorgt dafür, dass sich die beiden Teile dabei nicht nennenswert gegeneinander verschieben.

1, 1a: erstes Teil
2, 2a: zweites Teil
3: elastische Elemente (Verbindungsstege)
3a: elastische Elemente (Federzungen)
4: Anformungen
5, 5a: Verbindungselemente
6: Rand
7, 7a: (Dehnungs-)Zwischenraum
8: Langloch
9: Rastnasen

Claims

Konzentrische Anordnung von im wesentlichen kreisringförmigen, miteinander verbundenen Teilen, von denen ein erstes Teil aus Kunststoff und ein zweites Teil aus einem anderen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Teile (1, 2a) angeformte elastische Elemente (3, 3a) aufweist, die Verbindungselemente (5, 5a) zur Befestigung des anderen Teils (2, 1a) aufweisen oder ausbilden.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (2, 2a) aus Metall oder Glas besteht.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (1) an seinem Rand radiale Anformungen (4) aufweist, die die elastischen Elemente (3) ausbilden oder tragen.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente (3) als Verbindungsstege zwischen jeweils zwei radialen Anformungen (4) ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (3) im wesentlichen parallel oder tangential zum Rand des ersten Teils (1) ausgerichtet sind.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (3) Verbindungselemente (5) zur Verbindung des ersten Teils (1) mit dem zweiten Teil (2) ausbilden oder aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des ersten Teils (1) mit dem zweiten Teil (2) eine formschlüssige Verbindung ist.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (5) an Verbindungsstegen (3) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (1) und das zweite Teil (2) durch Vernieten miteinander verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (1) und das zweite Teil (2) durch Verstemmen, Verschrauben oder Verklipsen miteinander verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Teile (2a) Federzungen (3a) aufweist, die sich aus der Kreisringebene des Teils (2a) heraus erstrecken, und dass die durch die Federzungen (3a) vermittelten Verbindungen zwischen den Teilen (1a, 2a) außerhalb der durch die konzentrische Anordnung gebildeten gemeinsame Kreisringebene hergestellt sind.
Anordnung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Bestandteil eines Winkelsensors bildet.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelsensor ein Lenkwinkelsensor in einem Kraftfahrzeug ist.