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Anwendungsgebiet
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Die Erfindung betrifft eine Gebereinheit mit einem Basiskörper und daran befestigten Geber-Element für einen Drehlagen-Sensor (one-turn) oder einen Umdrehungs-Sensor (multi-turn). Falls der Sensor ein Magnetfeld-empfindlicher Sensor ist, umfasst eine solche Gebereinheit einen Basiskörper mit einem daran drehfest fixierten Geber-Magneten.
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Technischer Hintergrund
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Dabei wird in aller Regel der Drehlagen-Sensor an einem feststehenden Bauteil montiert und dem Sensor gegenüberliegend die Gebereinheit an demjenigen drehenden Bauteil mitdrehend befestigt, dessen Drehung detektiert werden soll.
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Es versteht sich von selbst, dass im montierten Zustand möglichst kein Spiel in Drehrichtung zwischen der Gebereinheit und dem zu detektierenden Bauteil vorhanden sein soll, da dies die Messgenauigkeit verschlechtern würde.
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Auch fehlerhafte Montagen mit einem nicht erkannten Differenzwinkel zwischen der Gebereinheit und dem sie tragenden Bauteil müssen weitestgehend ausgeschlossen sein.
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Abhängig von den Gegebenheiten des tragenden Bauteiles muss die Gebereinheit auf der Befestigungsseite unterschiedlich ausgebildet sein und auf unterschiedliche Art und Weise daran befestigt werden.
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Eine typische Gegebenheit besteht darin, dass das tragende, insbesondere drehende Bauteil ein Wellenzapfen mit einem unrunden Querschnitt, beispielsweise einem polygonförmigen Querschnitt oder einem runden Querschnitt mit Abflachung, ist. Dies hat den Vorteil, dass die Gebereinheit bei entsprechender Gestaltung formschlüssig an dem Wellenzapfen befestigt werden kann.
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An der Befestigungsstelle herrschen häufig beengte Platzverhältnisse, so dass Befestigungsmöglichkeiten, die ein radiales Ansetzen eines Befestigungselementes wie etwa einer radial eingeschraubten Klemmschraube erfordern, nicht benutzt werden können. Die Gebereinheit soll daher vorzugsweise nur durch Aufstecken auf den Wellenzapfen in axialer Richtung montierbar sein.
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Zusätzlich soll sowohl die Montage als auch die Demontage der Gebereinheit möglichst einfach und möglichst ohne Werkzeug möglich sein.
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Dennoch soll die Gebereinheit einfach und dadurch kostengünstig herstellbar sein.
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In diesem Zusammenhang ist eine kraftschlüssige Verdrehsicherung zwischen Wellenzapfen und Gebereinheit bekannt, bei der ein Basiskörper der Gebereinheit auf der der Aufnahmeseite für den Magneten gegenüberliegenden Befestigungsseite eine Sackloch-Bohrung mit rundem Innen-Querschnitt aufweist, in welche der Wellenzapfen mit seinem runden, jedoch einseitig abgeflachten Querschnitt - im Folgenden nur noch abgeflachter Wellenzapfen genannt - entlang seiner axialen Richtung eingesteckt wird.
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Durch eine in Querrichtung eingesteckte, teilweise den Wellenzapfen und teilweise den Basiskörper umgebende, C-förmigen Feder wird der Querschnitt des Wellenzapfens von der abgeflachten Seite her radial mittels eines geraden Schenkels der Feder mit Federkraft beaufschlagt und gegen den gegenüberliegenden Teil des Innen-Umfanges der Sacklochbohrung gedrückt.
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Eine formschlüssige Verbindung zwischen Basiskörper und Wellenzapfen wird dadurch nicht erreicht, da nur die Anlagekraft der Feder am Basiskörper ein Verdrehen des Basiskörpers gegenüber der Einheit aus Wellenzapfen und Feder verhindert.
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Darstellung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, eine Gebereinheit zur Verfügung zu stellen, die an einem abgeflachten Wellenzapfen werkzeuglos montiert und demontiert werden kann, einfach und funktionssicher aufgebaut ist und für die Montage und Demontage keine Zugänglichkeit vom Umfang des Wellenzapfens her erfordert. Vorzugsweise ist die in der Gebereinheit vorhandene Verdrehsicherung formschlüssig ausgebildet.
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Lösung der Aufgabe
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Von der Funktion her besteht eine solche Gebereinheit aus mehreren Teilen, die teilweise funktionsvereinigt und einstückig zusammen ausgebildet sein können:
- Zum einen einem Basiskörper, der eine Aufnahmeöffnung aufweist, in die der Wellenzapfen eine ausreichend lange Strecke eingesteckt werden kann, um ein aufgrund des vorhandenen Spiels zu starkes Kippen der Gebereinheit gegenüber dem Wellenzapfen um eine Querachse zu vermeiden.
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Zu diesem Zweck sollte die Aufnahmeöffnung in axialer Richtung des Wellenzapfens - die dann gleichzeitig im montierten Zustand auch die axiale Richtung der Aufnahmeöffnung ist - mindestens eine Länge aufweisen, die dem Durchmesser des Wellenzapfens entspricht, vorzugsweise ein Mehrfaches des Durchmessers.
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Ferner umfasst die Gebereinheit ein Magnet-Teil, in dem das Geberelement, auf welches der mit der Gebereinheit zusammenwirkende Sensor reagiert - meist ein Geber-Magnet- angeordnet und fixiert ist. Vorzugsweise ist das Magnetteil topfförmig ausgebildet, um den Geber-Magneten darin sicher und geschützt aufnehmen zu können, insbesondere um ihn darin mit einer aushärtenden Vergussmasse vergießen zu können.
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Im einfachsten Fall kann das Magnet-Teil jedoch auch nur aus dem Geber-Magneten selbst bestehen, in dem dieser am Basiskörper 3 direkt befestigt, beispielsweise verklebt, wird
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Ferner ist ein Formschluss-Teil vorhanden, welches den Formschluss zwischen dem Wellenzapfen und dem Basiskörper herstellt, indem einerseits das Formschluss-Teil formschlüssig am Wellenzapfen befestigt ist und andererseits das Formschluss-Teil formschlüssig am Basiskörper befestigt ist oder einstückig zusammen mit diesem ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist das Formschluss-Teil auf der dem Magnetteil gegenüberliegenden Seite, der Befestigungsseite der Gebereinheit, angeordnet.
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Falls das Formschluss-Teil als separates Teil hergestellt ist und am Basiskörper befestigt werden muss, kann es vorzugsweise auf diesem aufgeschoben werden, entweder in Längsrichtung, insbesondere vom Befestigungsende her, oder in Querrichtung.
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Da die Herstellkosten vor allem des Basiskörpers möglichst gering sein sollen, wird bevorzugt die Aufnahmeöffnung für den Wellenzapfen im Basiskörper mit einem runden Querschnitt ausgebildet, so dass sie kostengünstig durch Bohren, Drehen oder Fräsen herstellbar ist. Ein unrunder Querschnitt wie etwa eine abgeflachte Kreisform ist dagegen wesentlich aufwändiger herzustellen, vor allem wenn es sich bei der Aufnahmeöffnung um ein Sackloch und nicht um eine Durchgangsöffnung handelt.
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In Letzterem Fall könnte eine solche als Formschluss-Öffnung ausgestaltete Aufnahmeöffnung in Form eines Strangpress-Teiles hergestellt werden, und könnte dann entweder als Basiskörper verwendet werden oder als separater Einsatz in einem Basiskörper verwendet werden.
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Das Magnetteil oder auch nur der Magnet könnte separat hergestellt und auf der einen Stirnseite eines solchen Strangpress-Teiles befestigt werden.
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Der Basiskörper ist vorzugsweise ein mittels
- - spanabhebendem Verfahren wie Drehen oder Fräsen hergestelltes oder zumindest nachbearbeitetes Teil,
- - durch Urformen hergestelltes und gegebenenfalls mit einem spannabgebenden Verfahren nach bearbeitetes Teil,
- - ein Blech-Biegeteil ,
- - - ein durch ein interaktives Verfahren wie etwa 3-D-Druck hergestelltes Teil
vorzugsweise bestehend aus Metall,.
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Sowohl das Formschlussteil als auch ein solches Blech-Biegeteil kann insbesondere aus einem elastischen Material, vorzugsweise Federstahl, hergestellt werden und eine insbesondere umfänglich geschlossene, darin vorhandene Formschluss-Ausnehmung kann vorzugsweise mittels Stanzen hergestellt sein.
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Die Gebereinheit kann weiterhin ein Vorspann-Teil, insbesondere eine Vorspann-Feder, umfassen, welche das auch bei formschlüssiger Verbindung immer vorhandene Spiel zwischen Formschluss-Ausnehmung und dem Außenumfang des darin aufzunehmenden Wellenzapfens minimiert durch Vorspannen der beiden Teile in Querrichtung gegeneinander.
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Die Gebereinheit kann ferner eine Abzugs-Bremse umfassen, die das Abziehen der Gebereinheit von dem Wellenzapfen erschwert, um ein unbeabsichtigtes Abziehen in Längsrichtung zu vermeiden.
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Eine solche Abzugs-Bremse wird in der Regel mittels Anliegen eines Teiles, meist das Formschluss-Teiles oder Vorspann-Teil ist, mit Vorspannung an dem Außenumfang des Wellenzapfens erreicht, da ein formschlüssiges Verrasten nicht möglich ist, da an dem Wellenzapfen - der in der Regel keine Umfangsnut aufweist - keine Bearbeitungen durchgeführt werden können und dürfen.
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Ausführungsbeispiele
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Ausführungsformen solcher Varianten der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
- 1: ein separates Formschlussteil einer 1. Bauform in perspektivischer Ansicht,
- 2a - c: dieses Formschlussteil in verschiedenen Ansichten, teilweise im montierten Zustand,
- 3a - d: dieses Formschlussteil in perspektivischer Ansicht im montierten Zustand,
- 4a, b: ein separates Formschlussteil einer 2. Bauform im montierten Zustand im Längsschnitt sowie in der Frontansicht,
- 5a, b: ein separates Formschlussteil einer 3. Bauform im montierten Zustand im Längsschnitt sowie in der Frontansicht,
- 6a, b: ein separates Formschlussteil einer 4. Bauform im montierten Zustand im Längsschnitt sowie in der Frontansicht,
- 7a, b: ein separates Formschlussteil einer 5. Bauform im montierten Zustand im Längsschnitt sowie in der Frontansicht,
- 8a - e: ein separates Vorspann-Teil einer 1. Bauform bei einem Basiskörper mit integriertem Formschlussteil im montierten Zustand,
- 9: eine Frontansicht der Lösung gemäß 8,
- 10a: ein separates Vorspann-Teil einer 2. Bauform bei einem Basiskörper mit integriertem Formschlussteil in perspektivischer Ansicht vor der Montage,
- 10b, c: die Teile gemäß 10a montiert in verschiedenen Ansichten,
- 10d: die Teile gemäß 10a montiert im Längsschnitt,
- 11a: ein kombiniertes Gesamt-Teil in Form eines Blech-Biegeteiles in der Seitenansicht,
- 11b - d: das Teil gemäß 11a in verschiedenen Schnittdarstellungen
- 12a, b: eine Lösung mit separatem Magnetteil.
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Bei den 1 bis 7 ist der Basiskörper 3 der Gebereinheit 1 einstückig zusammen mit einem topfförmigen Magnetteil 2 ausgebildet, indem dieses Basis-Magnet-Teil 2 + 3 eine etwa zylindrische Grundform besitzt und am einen Ende, dem Magnetende, als Magnetteil 2 eine stirnseitige Vertiefung besitzt, in dem der Geber-Magnet 50 angeordnet und fixiert, in diesem Fall mit einer aushärtenden Masse vergossen, ist.
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Die 12 zeigt eine Lösung mit separatem, am Basiskörper 3 befestigt waren, Magnet Teil 2 unabhängig davon, wie der Basiskörper 3 gestaltet ist, also mit ohne oder ohne integriertem Formschluss-Teil 4.
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In der gegenüberliegenden Stirnfläche, am Befestigungsende, befindet sich die Mündung 13a der in axialer Richtung 10 verlaufenden, vorzugsweise als Sackloch ausgebildeten, Aufnahmeöffnung 13 des Basiskörpers 3, die einen runden Querschnitt besitzt und somit auf einfache Art und Weise als Bohrung hergestellt werden kann. Ihre Länge L in axialer Richtung 10 ist dabei vorzugsweise größer als ihr Durchmesser D, und ihr Querschnitt entspricht dem zu einem vollständigen Kreis ergänzten abgeflachten Querschnitt des Wellenzapfens 100 mit einem möglichst geringen Spiel dazwischen.
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Im Außenumfang weist dieses kombinierte Basis-Magnet-Teil 2 + 3 später beschriebene Abflachungen 3a, b auf, die durch beispielsweise Fräsen hergestellt werden können, so dass dieses Basis-Magnet-Teil 2 + 3 einerseits durch Drehen und andererseits die nicht-rotationsmetrischen Flächen durch Fräsen spanabtragend hergestellt werden können, in diesem Fall kostengünstig in nur einer einzigen Aufspannung in einer Dreh-Fräs-Maschine.
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Der hinsichtlich seines Querschnittes 100" abgeflachte, unrunde Wellenzapfen 100 ist in einer solchen runden Aufnahmeöffnung 13 jedoch frei drehbar, wenn keine zusätzliche Verdrehsicherung vorgesehen wird, in diesem Fall in Form des Formschluss-Teiles 4.
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Bei den 1 bis 3 ist das Formschlussteil 4 als separates, im Querschnitt etwa U-förmiges Profil-Teil 6 ausgebildet, wobei die den passgenauen Formschluss zum Außenumfang 100a des Wellenzapfens 100 bietende Formschluss-Ausnehmung 14 in dem verbindenden Schenkel 6b des Profil-Teiles 6 ausgestanzt ist.
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Der Basiskörper 3, in diesem Fall das Basis-Magnet-Teil 2+3, weist am Befestigungsende im rotationssymmetrischen Außenumfang des Basiskörpers 3 einander gegenüberliegende Abflachungen 3a, b auf, die in der gleichen Querrichtung 11 verlaufen, und vorzugsweise parallel zueinander verlaufen, jedenfalls in der Seitenansicht betrachtet eine solche Kontur des Befestigungsendes des Basisteiles 3 ergeben, dass das U-förmige Formschlussteil 4 passend von der oberen Ausnehmung 3a aus um die vordere Stirnfläche herum und entlang der unteren Abflachung 3b entlang um dieses Ende des Basiskörpers 3 gelegt werden kann.
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Die lichte Breite des U-förmigen Profilteiles 6 entspricht etwa der Dicke zwischen den beiden Abflachungen 3a, b.
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Dadurch kann sich das Profil-Teil 6 um die Längsrichtung 10 nicht mehr bezüglich des Basiskörpers 3 verdrehen, wodurch eine Verdrehsicherung durchgängig vom Magnetteil 2 bis zum durch die Formschluss-Ausnehmung 14 und vorzugsweise bis in die Aufnahmeöffnung 13 des Basiskörpers 3 eingesteckten Wellenzapfen 100 gegeben ist.
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Das Anordnen des U-förmigen Formschluss-Teiles 4 am Basiskörper 3 bzw. dem Befestigungsende des Basis-Magnet-Teiles 2+3 kann auf unterschiedliche Art und Weise durchgeführt werden:
- Die 1. Möglichkeit besteht darin, dieses U-förmige Profil-Teil 6 mit seiner Profilrichtung 6' in Querrichtung 11 auf das Befestigungsende des Basiskörpers 3 aufzuschieben, so dass der verbindende Schenkel 6b vor der Stirnfläche des Basiskörpers 3 zu liegen kommt und die beiden frei endenden Schenkel 6a, c parallel zu den Abflachungen 3a, b des Basiskörpers 3 verlaufen, vorzugsweise an diesen Anliegen.
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Eine Fixierung dieser beiden Teile zueinander in Querrichtung 11 wird durch den eingesteckten Wellenzapfen 100 sichergestellt.
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Eine 2. Möglichkeit besteht darin, das Profil-Teil 6 mit den freien Enden der frei endenden Schenkel 6a, c voraus in Längsrichtung 10 von der Stirnseite her auf den Basiskörper 3 aufzuschieben.
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Ohne weitere Maßnahmen würde auch dann die Fixierung dieser beiden Teile zueinander in Querrichtung 11 nur durch den eingesteckten Wellenzapfen 100 erfolgen.
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Bei dieser Aufschiebe-Richtung ist es dann jedoch auch möglich, eine Querpositionierung auch ohne eingestecktem Wellenzapfen 100 sicherzustellen, indem - wie in den 3a, b dargestellt - die eine Abflachung 3a an ihren Seiten in Längsrichtung 10 verlaufende, nach radial außen ragenden Wülste 3a1, 3a2, aufweist, zwischen denen der frei endende Schenkel 6a zu liegen kommt.
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Wenn zusätzlich ein solcher frei endender Schenkel, zum Beispiel 6a, an seinem freien Ende in Profilrichtung 6' seitlich abragend wenigstens einen Fortsatz 6a1, 6a2 aufweist - wie in 1 links oben dargestellt - und die Wülste 3a1, 3a2 in ihrer Länge entsprechend ausgebildet sind, können diese Fortsätze 6a1, 6a2 hinter dem von der Stirnfläche abgewandten Ende der Wülste 3a1, 3a2 zu liegen kommen und ein Abziehen des Profil-Teiles 6 in Längsrichtung 10 vom Basiskörper 3 verhindern.
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Zu diesem Zweck muss allerdings - im Gegensatz zum Aufschieben in Querrichtung 11 - das Profil-Teil 6 elastisch, beispielsweise aus Federstahl bestehen, um die frei endenden Schenkel 6a, c des Profil-Teiles 6 so weit auseinander biegen zu können, dass es mit seinen Fortsätzen 6a1, 6a2 über den Wülsten 3a1, 3a2 entlanggeschoben werden kann.
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Eine solche axiale Abzugssicherung kann jedoch auch dadurch geboten werden, dass einer der frei endenden Schenkel, zum Beispiel 6c, an seinem freien Ende in Profil-Richtung 6' betrachtet eine nach innen gebogene Kröpfung 18 aufweist, mit der das Profil-Teil 6 in eine in der Querrichtung 11 verlaufende Nut 7 im Außenumfang des Basiskörpers 3 eingeschoben werden kann.
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Sofern diese Nut 7 radial so tief ist, dass sie den Innenumfang der Aufnahmeöffnung 13 durchbricht, kann diese Kröpfung 18 so dimensioniert sein, dass das freie Ende dieses Schenkels 6c am Wellenzapfen 100 anliegt.
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Wenn die Formschluss-Ausnehmung 14 im Formschluss-Teil 4 hinsichtlich ihrer Drehlage so positioniert ist, dass ihre Abflachung 14a parallel zur Endkante der Kröpfung 18 verläuft, kann diese so hinsichtlich Länge und Schrägstellung dimensioniert werden, dass sie an der Abflachung 100a1 am Außenumfang 100a des Wellenzapfens 100 anliegt, vorzugsweise aufgrund federnder Eigenschaften zumindest dieses Schenkels 6c mit Vorspannung anliegt.
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Wenn diese anliegende Endkante scharfkantig ausgebildet ist und die Kröpfung 18 in Richtung Boden des Sackloches, also Ende des Wellenzapfen 100, schräg steht, bildet eine solche Kröpfung 18 auch eine Bremse gegen unbeabsichtigtes Abziehen der Gebereinheit 1 vom Wellenzapfen 100.
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Bei der Lösung der 4a, b ist das Formschluss-Teil 4 plattenförmig als Platten-Teil 8 ausgebildet und wird mit den freien Enden seiner frei endenden Schenkel 8a, c voraus in Querrichtung 11 auf das Basisteil 3 aufgeschoben in dort vorhandene, in Querrichtung 11 verlaufende gerade Nuten 7a, b, wovon die eine Nut 7a die Wandung der Aufnahme-Öffnung 13 durchbricht.
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Dabei ist die lichte Breite B zwischen den beiden frei endenden Schenkeln 8a, c so bemessen, dass bei in die Aufnahmeöffnung 13 eingestecktem Wellenzapfen 100 diese dem Abstand A zwischen dem Boden der die Wandung nicht durchdringenden Nut 7b und dem dieser Nut gegenüberliegend angeordneten Abflachung 100a1 des Wellenzapfens 100 entspricht. Der in der durchbrechenden Nut 7a angeordnete, frei endende Schenkel 8a liegt dann mit seiner bezüglich des Freiraumes der U-Form inneren, vorzugsweise geraden, Längskante an der Abflachung 100a1 des Wellenzapfens 100 an.
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Da der andere freiendende Schenkel 8c am Grunde der geraden Nut mit seiner geraden Innenkante ohne oder mit nur geringem Spiel dazwischen anliegt, ist ein Formschluss einerseits zwischen Wellenzapfen 100 und Plattenteil 8 und andererseits zwischen Plattenteil 8 und den Nuten 7a, b des Basiskörpers 3 gegen Verdrehen um die Längsrichtung 10, die bei eingestecktem Wellenzapfen 100 immer der axialen Richtung 100' des Wellenzapfen 100 entspricht, gegeben.
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Wie in 4a dargestellt, können mehrere solche, zur gleichen Seite hin offene, U-förmige Platten-Teile 8 in Längsrichtung 10 beabstandet vorhanden und über einen Verbindungssteg 15 verbunden sein, der die beiden Plattenteile 8 an jeder beliebigen Seite - wie in 4a dargestellt, beispielsweise zwischen zwei analogen frei endenden Schenkeln 8a oder auch zwischen den beiden verbindenden Schenkeln 8b - verbinden kann außer auf derjenigen Seite, zu der der Freiraum des U-förmigen Plattenteiles 8 hin offen ist. Dadurch entstehen entlang des Wellenzapfens 100 mehrere beabstandete Verdrehsicherungen, die eine erhöhte Widerstandskraft gegen Verdrehen bieten.
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Vorzugsweise wird jedoch - wie ebenfalls in 4a dargestellt - ein solches in der Aufsicht auf die Plattenebene U-förmiges Platten-Teil 8 von zwei zueinander vorzugsweise parallel angeordneten und miteinander verbundenen Platten-Teilen 8 über einen Verbindungssteg 15' mit einem weiteren Plattenteil 8' verbunden und gemeinsam in Querrichtung 11 auf das Befestigungsende des Basiskörpers 3 aufgeschoben, wobei jedoch nur das U-förmige Platten-Teil 8 mit seinen beiden frei endenden Schenkeln 8a, c in die in Querrichtung 11 verlaufenden Nuten 7a, b im Außenumfang des Basiskörpers 3 in Querrichtung 11 eingeschoben wird.
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Die axiale Lage dieser Nuten 7a, b einerseits und die Länge des Verbindungssteges 15' andererseits sind so gewählt, dass das weitere Platten-Teil 8' vor der Stirnfläche des Basisteiles 3 zu liegen kommt.
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Dies bietet einerseits den Vorteil, dass die Formschluss-Ausnehmung 14 in diesem vorderen, stirnseitigen Platten-Teil 8' wie bei der Lösung gemäß der 1 bis 3 ausgestanzt werden kann und damit vollständig von dem Plattenteil 8' umgeben ist und damit einen sehr hohen Widerstand gegen Aufbiegen bietet.
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Die Drehlage der Formschluss-Ausnehmung 14 wird dabei natürlich passend zur dem Freiraum in dem U-förmigen Plattenteil 8 gewählt, also bei einem abgeflachten runden Querschnitt die Abflachung 14a der Formschluss-Ausnehmung 14 parallel zur Innenkante des an dem Wellenzapfen 100 anliegenden frei endenden Schenkels 8a des in den Nuten 7a, b eingeschobenen Plattenteiles 8 gewählt.
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Dies bietet weiterhin den Vorteil, dass die Drehlage dieser Formschluss-Ausnehmung 14 für den Anwender sichtbar ist beim Aufstecken der Gebereinheit 1 auf den Wellenzapfen 100, was bei in den Nuten 7a, b liegenden, U-förmigen Plattenteilen 8 nicht der Fall ist.
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Die 5a, b zeigen eine Lösung, bei der wiederum ein U-förmiges oder besser C-förmiges Profil-Teil 9 verwendet wird, welches jedoch zur Befestigung an dem Basiskörper 3 in Längsrichtung 10 von der Mündung 13a aus in das Innere der Aufnahme-Öffnung 13 eingeschoben wird.
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Aufnahme-Öffnung 13 und Profil-Teil 9 sind dabei so bemessen, dass im montierten Zustand der Wellenzapfen 100 mit seinem Querschnitt 100" Form schlüssig genau im Inneren des Profil-Teiles 9 Platz findet, welches einen zum Wellenzapfen 100 analogen inneren freien Querschnitt 100" aufweist also vorzugsweise mit einer entsprechenden Abflachung.
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Zur Verbindung gegenüber dem Basiskörper 3 besitzen die frei endenden Schenkel 9a, 9c an ihrem in Umfangsrichtung freien Ende, vorzugsweise jeweils, mindestens einen radial nach außen weisenden Fortsatz 9a1, 9c1, insbesondere an ihrem in Einschub-Richtung, der axialen Richtung 10 = 100' vorderen Ende, der nach dem Einschieben in einem Durchbruch der Wandung der Aufnahme-Öffnung 13 verrastet, wobei dieser Durchbruch in einer radialen Bohrung oder in einer in Querrichtung verlaufenden, entsprechend tiefen, Nut 7 bestehen kann.
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Die frei endenden Schenkel 9a, c müssen ausreichend elastisch sein, um für das Einschieben in die Aufnahme-Öffnung 13 radial so weit nach Innen gebogen zu werden, dass ein Hineinschieben bis zu diesem Durchbruch möglich ist.
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Die 6a, b zeigen eine analoge Lösung, bei der jedoch das C-förmige Profil-Teil 19 nach dem Einschieben und Verrasten gegenüber dem Basisteil 3 den Freiraum zwischen der Abflachung 100 a1 des eingesteckten Wellenzapfens 100 und dem benachbarten Innen-Umfang der Aufnahme-Öffnung 13 ausfüllt, also das Profil-Teil 19 mit der Außenseite seines verbindenden Schenkels 19b - und nicht wie bei der Lösung gemäß 5a, b mit der Innenseite dieses verbindenden Schenkels - an der Abflachung 100a1 des Wellenzapfens 100 anliegt.
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Die 7a, b zeigen als Formschluss-Teil 4 ein Stab-Teil 23, welches in axiale Richtung 10 von der Mündung 13a her in die Aufnahme-Öffnung 13 - die einen runden Querschnitt besitzt entsprechend der zu einem Kreis vervollständigten Außenumfangskontur des Wellenzapfens 100 - eingeschoben werden kann, und danach aus der Mündung 13 etwas vorstehen kann oder auch nicht.
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Durch einen quer von dem Stabteil 23 abstehen Fortsatz, in diesem Fall eine Kröpfung 23a am in Einschubrichtung vorderen Ende des Stabteiles 23 und/oder eine Ausbiegung 23b, die hiervon in der axialen Richtung 10 entfernt ist, - ist das Stabteil 23 gegen Verdrehen um die axiale Richtung 10 gegenüber dem Basisteil 3 gesichert, indem diese Fortsätze in eine entsprechende, die Wandung des Basisteiles 3 durchdringende, Bohrung 20 passgenau eingreift.
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Nach dem Einstecken des Wellenzapfens 100 füllt das Stabteil 23 mit seinem Querschnitt den Freiraum zwischen der Abflachung 100a1 des Wellenzapfens 100 und dem Innenumfang der Aufnahme-Öffnung 13 weitestgehend aus - wie in 7b in der rechten Bildhälfte dargestellt für ein im Querschnitt rechteckiges Stabteil 23 - oder vollständig aus - wie in 7b in der linken Bildhälfte dargestellt mit einem an den Freiraum im Querschnitt angepassten Stadtteil 23 - und mangels Drehbarkeit des Stabteiles 23 kann auch der Wellenzapfen 100 nicht gegenüber dem Basiskörper 3 verdreht werden.
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Sofern die beiden von dem Stabteil 23 abstehenden Fortsätze, hier die vordere Kröpfung 23a und die hintere Ausbiegung 23b, zusammen mit den aufnehmenden Bohrungen 20 so dimensioniert sind, dass diese beiden in den Bohrungen 20 verspannt sind, können dadurch zwei weitere Vorteile erzielt werden:
- Zum Einen ist das Stabteil 23 dadurch unverlierbar am Basiskörper 3 fixiert, auch wenn noch kein Wellenzapfen 100 darin eingeschoben ist.
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Zum Anderen kann dieses Verspannen durch Dimensionierung der beteiligten Elemente so gestaltet werden, dass sich das Stabteil 23 - welches in diesem Fall natürlich elastisch aus gebildet sein muss und vorzugsweise aus Edelstahl besteht - zwischen den beiden Fortsätzen, also Kröpfung 23a und Ausbiegung 23b - eine Aufwölbung einnimmt, die in die Aufnahme-Öffnung 13 hinein konvex gewölbt ist und erst durch das Einschieben des Wellenzapfens 100 durch dessen Abflachung 100a1 flachgedrückt wird.
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Dadurch wirkt das Stabteil 23 gleichzeitig als Vorspann-Feder 5, die durch radiale Vorspannung das vorhandene Spiel zwischen Wellenzapfen 100 und Innenumfang der Aufnahme-Öffnung 13 minimiert.
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Die 8a bis f sowie 9 zeigen eine 1. Bauform einer Lösung, bei der der Basiskörper 3 einstückig zusammen nicht nur mit dem Magnetteil 2 sondern auch mit dem Formschluss-Teil 4 ausgebildet ist als Gesamt-Teil 2+3+4, indem die Aufnahme-Öffnung 13 in Form einer Sackloch-Bohrung bereits einen Innen-Querschnitt analog der Form des Außen-Querschnittes des Wellenzapfens 100 aufweist und damit gleichzeitig die Formschluss-Ausnehmung 14 darstellt.
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Um zusätzlich das zwischen Wellenzapfen 100 und Aufnahmeöffnung 13 = Formschluss-Ausnehmung 14 vorhandene restliche Spiel zu minimieren, ist in einer Ausnehmung 21 im Innen-Umfang der Aufnahme-Öffnung 13 eine Vorspann-Feder 5 aufgenommen, die sich einerseits radial nach außen auf dem radial nach außen weisenden Grund dieser Ausnehmung 21 abstützt und andererseits am Außenumfang des Wellenzapfens 100, und zwar vorzugsweise auf der der Abflachung 14a gegenüberliegenden Seite der Aufnahme-Öffnung 13 = Formschluss-Ausnehmung 14.
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Die Vorspann-Feder 5 ist in der Seitenansicht - auf die Feder 5 und im eingebauten Zustand gleichzeitig auf das Basisteil 3 - betrachtet ebenfalls etwa U-förmig, genauer gesagt Omega-förmig, gestaltet, indem mindestens eines der freien Enden 5a, b in der Seitenansicht auf die U-Form bzw. Omega-Form nach außen geköpft ist, um die Feder 5 im Inneren des Gesamt-Teiles 2+3+4 fixieren zu können.
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Die Vorspann-Feder 5 liegt also mit ihrer quer zur Seitenansicht liegenden Hauptebene parallel zur Längsrichtung 10 des Basisteiles 3, hier des Gesamt - Teiles 2+3+4, in der Ausnehmung 21, und zwar eingeschoben von der Mündung 13a der Aufnahme-Öffnung 13 aus mit den freien Enden 5.1, 5.2 voraus, bis zumindest eines dieser freien Enden 5a, b im Inneren des Basiskörpers 3 verrastet ist:
- Zu diesem Zweck ist einerseits in der Wandung, die die Ausnehmung 21 umgibt, insbesondere nahe des Magnetteiles 2, ein Durchbruch in der Wandung des Basiskörpers 3 vorhanden, sei es in Form einer in Querrichtung 11 verlaufenden Nut 7 oder einer radialen Bohrung 20 analog gemäß 5a, b.
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Weiterhin ist zwischen der Ausnehmung 21 und der Aufnahmeöffnung 13 ein in Querrichtung 11 verlaufender Zapfen 22 vorhanden, der vom in Längsrichtung 10 hinteren Ende der Ausnehmung 21 beabstandet ist.
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Dadurch kann - wie in 8c dargestellt - die Feder 5 im in den Basiskörper 3 eingesetzten Zustand mit dem einen freien Ende 5.1 nach außen weisend in diesem Durchbruch liegen und das andere freie Ende 5.2 in dem Abstand zwischen dem Zapfen 22 und dem Ende der Ausnehmung 21 in Längsrichtung 10 liegen.
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Zu diesem Zweck wird die mit den freien Enden 5.1, 5.2 schräg nach oben weisende Feder 5 gemäß der 8a, b mit gegeneinander gedrückten freien Enden in Längsrichtung 10 eingeschoben und das eine freie Ende 5a hinter dem Zapfen 22 eingehängt. Durch Hochschwenken des geschlossenen Endes der Omega-förmigen Feder schnappt auch das andere Ende 5.1 in den Durchbruch, also die Bohrung 20 oder die Nut 7, ein.
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Vorzugsweise weist der Hauptkörper der Feder 5 eine abgeflachte Seite auf, die im montierten Zustand an der radialen, in Längsrichtung 10 verlaufenden, Außenseite der Ausnehmung 21 anliegt, während die konvex gewölbte andere Seite des Hauptkörpers in den Querschnitt der Aufnahmeöffnung 13 hineinragt und - nach Einschieben eines Wellenzapfen 100 gemäß der 8d, e - gegen dessen Außenumfang 100a auf der seiner Abflachung 100a1 gegenüberliegenden Seite drückt, also dessen Abflachung 100a1 gegen die Abflachung 14a der Formschluss-Ausnehmung 14 im Basiskörper 4 drückt und das Spiel zwischen den beiden Teilen 100 und 3 somit minimiert.
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Die 10a bis d zeigen eine 2. Bauform einer Lösung, bei der der Basiskörper 3 einstückig zusammen nicht nur mit dem Magnetteil 2 sondern auch mit dem Formschluss-Teil 4 ausgebildet ist als Gesamt-Teil 2+3+4.
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Die Darstellungen stimmen weitgehend mit denen der 1 bis 3d überein, jedoch lediglich mit folgenden Unterschieden:
- Zum Einen ist die Aufnahmeöffnung 13 im Basisteil 3 als Formschluss-Öffnung 14 ausgebildet, also an die Außenkontur des einzusteckenden Wellenzapfens 100 angepasst, und diese Formschluss-Öffnung 14 mündet nicht nur in der Stirnfläche am Befestigungs-Ende des Basisteiles 3, sondern auch im Boden des napfförmigen Magnetteiles 2. Damit ist auch hier ein Gesamtteil 2+3+4 vorhanden.
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Der große Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass damit dieses Gesamtteil 2+3+4 sehr kostengünstig als Strangpress-Profil herstellbar ist und nach Ablängen auf die jeweilige Länge eines solchen Teiles die notwendigen Nachbearbeitungen am Außenumfang durch spanabhebende Bearbeitungen vollzogen werden können.
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Um dem Wellenzapfen 100 einen Längsanschlag zu bieten, wird die Mündung im Magnetteil 2 ganz oder teilweise verschlossen, insbesondere in dem dort der Geber-Magnet 50 diese Mündung zumindest teilweise überdeckt.
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Zum Anderen hat das Profil-Teil 6 - im Gegensatz zu den 1 bis 3d - nicht mehr die Funktion als Formschluss-Teil, da die Durchgangsöffnung im verbindenden Schenkel 6b einen Innenumfang besitzt, der keinen Formschluss gegenüber dem Außenumfang des Wellenzapfens 100 bietet, indem er beispielsweise rund gestaltet ist und/oder mit einem Durchmesser größer als der des Wellenzapfens 100.
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Das Profil-Teil 6 wirkt bei dieser Bauform ausschließlich als Vorspann-Feder 5 - wiederum mit zwei frei endenden Schenkeln 5a, c, einem diese beiden Schenkel verbindenden Schenkel 5b und auch den sonstigen Ausgestaltungen des Profilteiles 6 gemäß der 1 bis 3d - indem wie dort beschrieben der eine frei endende Schenkel 5c mit seiner am freien Ende vorhandenen Kröpfung 18 so gestaltet ist, dass er mit seiner freien Endkante mit Vorspannung radial gegen die Abflachung 100a1 des eingesteckten - hier nicht dargestellten - Wellenzapfens 100 drückt und damit dessen Spiel zur umgebenden Aufnahme-Öffnung 13 = Formschluss-Öffnung 14 minimiert.
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Die 12a, b zeigen, dass bei allen bisher beschriebenen Lösungen das Magnet-Teil 2 auch ein separates, am Basiskörper 3 zu befestigendes, Teil sein kann, unabhängig davon ob der Basiskörper 3 gleichzeitig das Formschluss-Teil 4 ist oder nicht.
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Bei der dargestellten Lösung besteht das Magnet-Teil 2 aus einer Grundplatte 2a, die zwei Durchgangsöffnungen 24 aufweist, welche dem Verschrauben gegenüber der Stirnfläche des Basiskörpers 3 dienen. Zur exakteren Positionierung kann das Magnet-Teil 2, insbesondere die Grundplatte 2a, ein Positionierelement 25, insbesondere einen Vorsprung oder eine Vertiefung, aufweisen, die vorzugsweise am Umfang der Grundplatte 2a angeordnet ist.
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Auf der im montierten Zustand vom Basiskörper 3 abgewandten Seite ist auf der Grundplatte 2a der Gebermagnet befestigt, der in diesem Fall aus zwei separaten Magneten 50a, b besteht, die symmetrisch zur Mitte der Grundplatte 2a und damit auch der axialen Richtung 10 des Basiskörpers 3 angeordnet sind und in diesem Fall jeweils von ausgehärteter Vergussmasse 17 umgeben sind.
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In diesem Fall stellt die Grundplatte 2a den Längsanschlag für den einzusteckenden Wellenzapfen 100 dar.
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Das Magnet-Teil 2 könnte jedoch auch ausschließlich aus einem einzigen, insbesondere plattenförmigen, Geber-Magneten 50 mit einer Polrichtung quer zur axialen Richtung 1 bestehen, wie in den 1 bis 3d dargestellt, der direkt auf die Stirnfläche des Basiskörpers 3 so aufgeklebt wird, dass er die dort zentral angeordnete Durchgangsöffnung 13 bzw. 14 überdeckt
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Die 11a bis d zeigen eine 3. Bauform, bei der zum einen Basiskörper 3, Formschlussteil 4 und Magnetteil 2 einstückig miteinander als Gesamt-Teil 2+3+4 ausgebildet sind, vor allem aber dieses Gesamt-Teil 2+3+4 als Blech-Biegeteil hergestellt ist.
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Zu diesem Zweck ist - wie in 11a zu erkennen - ein Blech-Band 16 mindestens dreifach, besser vierfach, geköpft, so dass in der Seitenansicht drei etwa parallel zueinander liegende Querschenkel 16a, b, c entstehen, die durch jeweils einen Längsschenkel 16d, e miteinander verbunden sind.
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Dabei liegen die beiden Längsschenkel 16d, e bezüglich der Mittel-Lotrechten auf die Querschenkel 16a, b, c auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mittel-Lotrechten, denn sonst würden diese Schenkels 16 a bis e oder f kein durchgehendes Band 16 bilden.
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Denn zusätzlich strebt vorzugsweise von dem freien Ende des letzten Querschenkels 16c ein weiterer Längsschenkel 16f ab, der Teil des Magnet-Teiles 2 ist und eine seitliche Begrenzung oder Anlage für den Magneten 50 bilden soll.
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In den ersten beiden Querschenkeln 16a, b ist jeweils - siehe die 11b, c - eine, vorzugsweise umfänglich geschlossene, Formschluss-Ausnehmung 14 angeordnet, vorzugsweise ausgestanzt, wobei diese beiden Formschluss-Öffnungen 14 zueinander fluchten, so dass der Wellenzapfen 100 hindurchgesteckt werden kann bis zur Anlage an dem 3. Querschenkel 16 c, der keine Formschluss-Öffnung 14 aufweist sondern als Anschlag für den Wellenzapfen 100 dient.
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Um zu verhindern, dass der 3. Querschenkel 16c relativ zum 2. Querschenkel 16b, die zusammen in der Seitenansicht betrachtet eine U-Form bilden, verbogen wird durch den Anschlag des Wellenzapfens 100, können diese beiden Querschenkel formschlüssig gegeneinander fixiert werden.
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Dies ist vorzugsweise dadurch möglich, dass in einem der beiden zueinander fluchtenden Längsschenkel 16d, 16f, die von den freien Enden der U-Form abragen, eine Lasche 22 ausgestanzt wird und an ihrem freien Ende so geköpft wird, dass nach Umlegen dieser Lasche 22 über den Abstand zwischen dem 2. Querschenkel 16b und 3. Querschenkel 16c hinweg die Kröpfung am freien Ende dieser Lasche 22 in eine entsprechende Ausnehmung des frei auslaufenden Längsschenkels 16f eingreift, und dadurch der 2. und 3. Querschenkel gegen ein Auseinanderdrücken formschlüssig gesichert sind.
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Um einen weiteren, von dem frei auslaufenden Längsschenkel 16f bezüglich der Mittel-Lotrechten gegenüberliegenden Fortsatz zu schaffen, um dazwischen beispielsweise formschlüssig den Magnet 50 einlegen zu können kann, kann aus dem 3. Querschenkel 16c ebenfalls eine Lasche 22' ausgestanzt und um 90° umgebogen werden, so dass sie mit ihrem freien Ende in die gleiche Richtung weist wie der frei auslaufende Längsschenkel 16f und mit dem gewünschten Querabstand zu diesem.
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Auch das Ausbilden einer Abzugs-Bremse ist bei dieser Bauform möglich, indem aus dem 1. Querschenkel 16a oder 2. Querschenkel 16b in der Formschluss-Ausnehmung 14 eine Lasche 22" ausgestanzt und in Richtung des frei auslaufenden Längsschenkels 16f schräg umgebogen wird, wobei diese Lasche bei ihrer Lage noch in der Ebene des Querschenkels 16b so lang ist, dass sie noch in den Innenumfang der Formschluss-Ausnehmung 14, wie sie für das Hindurchstecken des Wellenzapfens 100 benötigt wird, hineinragt, wie in 11a zu erkennen.
Indem die beiden Formschluss-Öffnungen 14 nicht exakt fluchtend zueinander angeordnet werden, kann - nach hindurchstecken des Wellenzapfens 100 - durch die hierdurch entstandene Verspannung der beiden Querschenkel 16a, 16b gegeneinander um die axiale Richtung 10 eine Minimierung des Spiels zwischen dem Wellenzapfen 100 und der Formschluss-Öffnungen 14 erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gebereinheit
- 2
- Magnet-Teil
- 2a
- Grundplatte
- 3
- Basiskörper
- 3a, b
- Abflachung
- 3a1, 3a2
- Wulst
- 2+3
- Basis-Magnet-Teil
- 4
- Formschluss-Teil
- 3+4
- Basis-Formschluss-Teil
- 2+3+4
- Gesamt-Teil
- 5
- Vorspann-Teil, Vorspann-Feder
- 5.1, 5.2
- freies Ende
- 5a, c
- frei endender Schenkel
- 5a1, 5a2
- Fortsatz
- 5b
- verbindender Schenkel
- 6
- Profil-Teil
- 6'
- Profilrichtung
- 6a, c
- frei endender Schenkel
- 6a1, 6a2
- Fortsatz
- 6b
- verbindender Schenkel
- 7
- Nut
- 8, 8'
- Platten-Teil
- 9
- Profil-Teil
- 9a, c
- frei endender Schenkel
- 9b
- verbindender Schenkel
- 9a1, 9c1
- Fortsatz
- 10
- Längsrichtung, axiale Richtung
- 11
- 1. Querrichtung
- 12
- 2. Querrichtung
- 13
- Aufnahmeöffnung
- 13a
- Mündung
- 14
- Formschluss-Ausnehmung
- 14a
- Innenumfang
- 15, 15'
- Verbindungssteg
- 16
- Blechband
- 16a, b, c
- Querschenkel
- 16d, e, f
- Längsschenkel
- 17
- Vergussmasse
- 18
- Kröpfung
- 19
- Profil-Teil
- 19a, c
- frei endender Schenkel
- 19a1, 19c1
- Fortsatz
- 19b
- verbindender Schenkel
- 20
- Bohrung
- 21
- Ausnehmung
- 22,22', 22"
- Lasche
- 23
- Stab-Teil
- 23a
- Kröpfung
- 23b
- Ausbiegung
- 24
- Durchgangsöffnung
- 50
- Magnet
- 100
- Wellenzapfen
- 100'
- axiale Richtung
- 100"
- Querschnitt
- 100a
- Außenumfang
- 100a1
- Abflachung
- A
- Abstand
- D
- Dicke
- L
- Länge
