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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zielobjekthalters für eine Sensorlagereinheit.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Sensorlagereinheit, die ein Lager und einen Impulsring umfasst.
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Heutzutage werden Sensorlagereinheiten in einem Bereich von technischen Gebieten eingesetzt, beispielsweise in der Automobilindustrie und der Luftfahrt. Diese Einheiten liefern Signale und Übertragungen von hoher Qualität, während die Integration in einfachere und kompaktere Geräte ermöglicht wird.
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Eine solche Sensorlagereinheit umfasst im Allgemeinen ein Lager, einen Impulsring und ein dem Impulsring zugewandtes Detektionsmittel. Der Impulsring ist beispielsweise mit einem Zielobjekthalter und mit einem magnetisierten Zielobjekt versehen, das an dem Zielobjekthalter über den Außenring des Lagers hinaus befestigt ist.
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Das magnetische Zielobjekt enthält alternierende Nord- und Südpole, deren Anzahl von der Lagergröße, der Detektionsgenauigkeit und der jeweiligen Anwendung abhängt. Das Detektionsmittel kann an dem Außenring des Lagers oder an einem festen Gehäuse befestigt werden.
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Bei einer ersten Art von Impulsring umfasst der Zielobjekthalter einen Flansch, der mit einem äußeren rohrförmigen Abschnitt, an dem das magnetische Zielobjekt angebracht wird, und mit einem inneren rohrförmigen Abschnitt ausgestattet ist, der in einer ringförmigen Nut gesichert ist, die in der Bohrung des Innenrings hergestellt ist, um die Drehung des Impulsrings gegenüber dem Innenring zu verhindern.
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Bei einer zweiten Art von Impulsring ist der Zielobjekthalter des Impulsrings des Weiteren mit einer Befestigungshülse versehen, die den Flansch trägt und an dem Innenring gesichert ist. Die Hülse umfasst einen ringförmigen axialen Abschnitt, der in der ringförmigen Nut des Innenrings gesichert ist, und einen radialen Kragen, der sich radial nach außen von dem axialen Abschnitt erstreckt, wobei der Flansch axial zwischen dem Innenring des Lagers und dem radialen Kragen der Hülse angebracht ist. Für weitere Details ist es beispielsweise möglich, auf das Patent
US 10, 132, 359 zu verweisen.
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In einigen Fällen besteht aufgrund starker Schwingungsbedingungen ein erhebliches Risiko, dass an dem Flansch oder der Hülse, die an dem Innenring gesichert ist, Risse auftreten. Dies verringert die Ermüdungslebensdauer der Sensorlagereinheit unter solchen Bedingungen.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteil zu überwinden.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zielobjekthalters für eine Sensorlagereinheit, wobei der Zielobjekthalter zumindest einen axialen Befestigungsabschnitt, der dazu bestimmt ist, an einem Ring der Sensorlagereinheit gesichert zu werden, und einen radialen Abschnitt umfasst, der sich zumindest radial in Bezug auf den axialen Befestigungsabschnitt erstreckt, wobei ein gekrümmter Verbindungsabschnitt zwischen dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt gebildet wird.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt des Kugelstrahlens zumindest auf der Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters.
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Unter der „Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts“ des Zielobjekthalters ist die Fläche zu verstehen, die dazu bestimmt ist, dem Ring der Sensorlagereinheit zugewandt zu sein, oder dazu bestimmt ist, axial in Richtung dieses Rings ausgerichtet zu sein.
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Unter dem Begriff „radialer Abschnitt“ des Zielobjekthalters ist ein Abschnitt zu verstehen, der sich zumindest radial erstreckt. Ein solcher Abschnitt kann sich beispielsweise rein radial erstrecken. Alternativ kann sich ein solcher Abschnitt auch schräg, d. h. sowohl radial als auch axial erstrecken. In einer anderen Variante kann ein solcher Abschnitt einen radialen Teil (radiale Teile) und einen kegelstumpfförmigen Teil (kegelstumpfförmige Teile) umfassen.
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Der kugelgestrahlte Bereich ermöglicht es, Druckeigenspannungen zu erzeugen, und kompensiert somit die Zugspannungen, die erzeugt werden, wenn der axiale Befestigungsabschnitt des Zielobjekthalters auf dem zugehörigen Ring der Sensorlagereinheit angebracht wird.
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Dies verbessert die Ermüdungslebensdauer des Zielobjekthalters bei starken Schwingungsbedingungen. Die Anmelderin hat in der Tat festgestellt, dass die Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters, der zwischen dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt gebildet ist, der an dem stärksten beanspruchte Bereich ist. Außerdem verbessert dies die Ermüdungslebensdauer des Zielobjekthalters, ohne seine Geometrie zu verändern.
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Wie bereits erwähnt, ist der kugelgestrahlte Bereich gemäß einem allgemeinen Merkmal zumindest die Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters.
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Der kugelgestrahlte Bereich kann auch den angrenzenden Bereich der Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts umfassen, der sich auf dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt des Zielobjekthalters befindet.
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Alternativ oder in Kombination kann der kugelgestrahlte Bereich auch die Außenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters umfassen. Der kugelgestrahlte Bereich kann auch den angrenzenden Bereich der Außenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts umfassen, der sich auf dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt des Zielobjekthalters befindet.
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In einer bestimmten Ausführungsform kann der Schritt des Kugelstrahlens an dem gesamten Zielobjekthalter durchgeführt werden.
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Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren des Weiteren einen Schritt des Polierens und/oder Bürstens zumindest der Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobj ekthalters.
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Dies verbessert die Ermüdungslebensdauer des Zielobjekthalters bei starken Schwingungsbedingungen weiter, da die Rissfestigkeit des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters erhöht wird.
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Der Schritt des Polierens und/oder Bürstens kann auch auf dem angrenzenden Bereich der Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts durchgeführt werden, der sich auf dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt des Zielobjekthalters befindet.
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Alternativ oder in Kombination kann der Schritt des Polierens und/oder Bürstens an der Außenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters durchgeführt werden. Der Schritt des Polierens und/oder Bürstens kann auch auf dem angrenzenden Bereich der Außenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts, der sich auf dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt des Zielobjekthalters befindet, durchgeführt werden.
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In einer bestimmten Ausführungsform kann der Schritt des Polierens und/oder Bürstens an dem gesamten Zielobjekthalter durchgeführt werden.
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Vorzugsweise wird der Schritt des Polierens und/oder Bürstens nach dem Schritt des Kugelstrahlens durchgeführt. Alternativ könnte es möglich sein, den Schritt des Polierens und/oder Bürstens vor dem Schritt des Kugelstrahlens vorzusehen.
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Das Verfahren kann des Weiteren vor dem Schritt des Kugelstrahlens den Schritt des Formens des Zielobjekthalters aus einem Metallblech, insbesondere durch Ziehen, umfassen.
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In diesem Fall kann das Verfahren des Weiteren vor dem Schritt des Formens des Zielobjekthalters den Schritt des Herstellens des Metallblechs umfassen, der einen finalen Dressiervorgang umfasst. Der Dressiervorgang ist der letzte Schritt bei der Herstellung des Metallblechs. Während dieses Schritts wird die Rauheit des Metallblechs verringert.
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Die verringerte Rauheit des Metallblechs verhindert die Entstehung von Rissen während des Ziehens des axialen Befestigungsabschnitts des Zielobjekthalters beim Formungsschritt. Dies verbessert die Rissbeständigkeit des Zielobjekthalters weiter.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorlagereinheit, die ein Lager, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring umfasst, die sich konzentrisch zueinander drehen können, und einen Impulsring umfasst, der mit einem an dem ersten Ring gesicherten Zielobj ekthalter und mit einem auf dem Zielobj ekthalter befestigten Zielobjekt versehen ist.
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Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Herstellen des Zielobjekthalters, wie zuvor definiert, und Sichern des Zielobjekthalters an dem ersten Ring.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Sensorlagereinheit, die ein Lager, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring, die auf einer Achse zentriert sind, und einen Impulsring umfasst, der mit einem Zielobjekthalter, der nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, und mit einem Zielobjekt versehen ist, das auf dem Zielobjekthalter befestigt ist.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Sensorlagereinheit, die ein Lager, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring umfasst, die auf einer Achse zentriert sind, und einen Impulsring umfasst, der mit einem Zielobj ekthalter und mit einem Zielobjekt versehen ist, das auf dem Zielobjekthalter befestigt ist.
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Gemäß einem allgemeinen Merkmal umfasst der Zielobj ekthalter zumindest einen axialen Befestigungsabschnitt, der an dem ersten Ring gesichert ist, und einen radialen Abschnitt, der sich zumindest radial in Bezug auf den axialen Befestigungsabschnitt erstreckt, wobei zwischen dem axialen Befestigungsabschnitt und dem radialen Abschnitt des Zielobjekthalters ein gekrümmter Verbindungsabschnitt gebildet ist.
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Gemäß einem weiteren allgemeinen Merkmal ist zumindest die Innenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts des Zielobjekthalters mit mehreren Vertiefungen versehen.
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Die Vertiefungen sind durch einen Kugelstrahlvorgang gebildet.
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In einer Ausführungsform umfasst der Zielobjekthalter des Impulsrings zumindest einen Flansch, an dem das Zielobjekt befestigt ist. Der Flansch umfasst einen axialen Abschnitt, der den axialen Befestigungsabschnitt des Zielobjekthalters bildet.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst der Zielobjekthalter des Impulsrings zumindest einen Flansch, an dem das Zielobjekt befestigt ist, und eine Hülse. Die Hülse umfasst einen axialen Abschnitt, der den axialen Befestigungsabschnitt des Zielobjekthalters bildet. Der Flansch ist axial zwischen einer Seitenfläche des Innenrings und der Hülse befestigt und ist radial um die Hülse herum befestigt.
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Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden besser verstanden, wenn man die detaillierte Beschreibung spezifischer Ausführungsformen studiert, die in Form von nicht einschränkenden Beispielen gegeben und durch die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, in denen:
- 1 eine axiale Schnittansicht einer Sensorlagereinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
- 2 die Hauptschritte eines Verfahrens zum Herstellen des Flansches eines Zielobjekthalters eines Impulsringes der Sensorlagereinheit von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
- 3 die Hauptschritte eines Verfahrens zum Herstellen der Sensorlagereinheit aus 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
- 4 eine axiale Schnittansicht einer Sensorlagereinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
- 5 eine axiale Schnittansicht einer Sensorlagereinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, und
- 6 die Hauptschritte eines Verfahrens zum Herstellen der Hülse eines Zielobjekthalters eines Impulsringes der Sensorlagereinheit von 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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Die in 1 dargestellte Sensorlagereinheit 10 ist dazu ausgebildet, ein Gerät, wie einen Motor, ein Bremssystem, ein Aufhängungssystem oder irgendeine rotierende Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, auszurüsten.
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Die Sensorlagereinheit 10 umfasst ein Lager 12 und einen an dem Lager befestigten Impulsring 14. Das Lager 12 ist dazu bestimmt, auf einer Welle (nicht dargestellt) des Geräts befestigt zu werden, um die Drehung der Welle zu verfolgen.
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Das Lager 12 umfasst einen ersten Ring 16 und einen zweiten Ring 18. In dem dargestellten Beispiel ist der erste Ring 16 der Innenring, während der zweite Ring 18 der Außenring ist. Der Innen- und der Außenring 16, 18 sind konzentrisch und erstrecken sich axial entlang der Lagerdrehachse X-X', die in axialer Richtung verläuft. Der Innen- und der Außenring 16, 18 sind aus Stahl gefertigt.
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In dem dargestellten Beispiel umfasst das Lager 12 auch eine Reihe von Wälzkörpern 20, die hier in Form von Kugeln vorgesehen sind, die zwischen Laufbahnen (ohne Bezugszeichen) angeordnet sind, die auf dem Innen- und dem Außenring 16, 18 gebildet sind. Das Wälzlager 10 umfasst auch einen Käfig 22 zur Aufrechterhaltung des regelmäßigen Umfangsabstands der Wälzkörper 20.
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Der Innenring 16 des Lagers ist auf der Außenfläche der Welle des Geräts befestigt. Der Innenring 16 ist dazu bestimmt, sich zu drehen, während der Außenring 18 dazu bestimmt ist, fest zu sein. Der Außenring 18 kann in einem feststehenden, zum Gerät gehörenden Tragelement oder Gehäuse befestigt werden.
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Der Innenring 16 umfasst eine zylindrische Innenfläche oder Bohrung 16a und eine zylindrische Außenfläche 16b, die der Bohrung 16a radial gegenüberliegt. Aus der zylindrischen Außenfläche 16b ist eine toroidale kreisförmige Laufbahn für die Wälzkörper 20 gebildet, wobei die Laufbahn radial nach außen gerichtet ist.
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Der Innenring 16 weist auch zwei gegenüberliegende radiale Seitenflächen 16c, 16d auf, die die Bohrung 16a und die Außenfläche 16b des Rings axial begrenzen.
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Der Innenring 16 umfasst des Weiteren eine zylindrische Nut 16e, die in der Bohrung 16a hergestellt ist. Die Nut 16e ist an der Achse X-X' zentriert. Der Durchmesser der Bohrung 16a ist kleiner als der Durchmesser der Nut 16e. Die Nut 16e öffnet sich an der radialen Seitenfläche 16d.
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Der Impulsring 14 ist auf dem Innenring 16 befestigt. Der Impulsring 14 umfasst einen ringförmigen Zielobjekthalter 26 und ein auf dem Zielobjekthalter befestigtes Zielobjekt 28. In diesem Beispiel umfasst der Zielobjekthalter 26 nur einen Flansch 30, auf dem das Zielobjekt 28 befestigt ist.
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Der Flansch 30 ist axial an dem Innenring 16 des Lagers gesichert. Der Flansch 30 ist in der Bohrung 16a des Innenrings des Lagers befestigt. Der Flansch 30 ist axial gegen die Seitenfläche 16d des Innenrings befestigt. In dem offenbarten Beispiel ist der Flansch 30 aus einem Stück gefertigt. Der Flansch 30 ist aus Metall gefertigt.
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Der Flansch 30 umfasst einen ringförmigen radialen Abschnitt 30a, einen äußeren ringförmigen axialen Abschnitt 30b, der das Lager 12 radial umgibt, und einen inneren axialen Abschnitt 30c, der an dem Innenring 16 gesichert ist und die Bohrung des Flansches definiert.
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Der äußere axiale Abschnitt 30b befindet sich radial oberhalb des Außenrings 18 des Lagers. Der äußere axiale Abschnitt 30b erstreckt einen Rand mit großem Durchmesser des radialen Abschnitts 30a radial.
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Der radiale Abschnitt 30a des Flansches erstreckt sich zwischen dem äußeren und dem inneren axialen Abschnitt 30b, 30c. Der axiale Abschnitt 30c erstreckt den radialen Abschnitt 30a axial nach innen. Der axiale Abschnitt 30c erstreckt einen Rand mit kleinem Durchmesser des radialen Abschnitts 30a axial. Hier erstreckt sich der innere axiale Abschnitt 30c rein axial. Zwischen dem radialen Abschnitt 30a und dem inneren axialen Abschnitt 30c ist ein gekrümmter Verbindungsabschnitt 30d vorgesehen. Der gekrümmte Verbindungsabschnitt 30d ist direkt mit dem radialen Abschnitt 30a und dem inneren axialen Abschnitt 30c verbunden.
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Wie später beschrieben wird, ist zumindest die Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d mit mehreren Vertiefungen (nicht gezeigt) versehen. Die Innenfläche 32 wird durch den Innenradius des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d gebildet, der dem Innenring zugewandt ist.
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Der radiale Abschnitt 30a des Flansches liegt axial gegen die radiale Seitenfläche 16d des Innenrings an. Der radiale Abschnitt 30a erstreckt sich im Wesentlichen radial von dem axialen Abschnitt 30c. In dem dargestellten Beispiel ist der radiale Abschnitt 30a des Flansches mit kegelstumpfförmigen Teilen versehen, die in Bezug auf die Achse X-X' in die entgegengesetzte Richtung des Lagers 12 geneigt sind. Die kegelstumpfförmigen Teile verhindern eine Interferenz zwischen dem Flansch 30 und dem Außenring 18 des Lagers.
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Der Flansch 30 ist durch den inneren axialen Abschnitt 30c axial an dem Innenring 16 gesichert. Der innere axiale Abschnitt 30c bildet einen Befestigungsabschnitt des Zielobjekthalters. Der axiale Abschnitt 30c ist in der Bohrung 16a des Innenrings des Lagers befestigt. Der innere Abschnitt 30c ist in der Bohrung 16a gesichert. Genauer gesagt wird der innere Abschnitt 30c in der Nut 16e der Bohrung befestigt und gesichert. Der innere Abschnitt 30c des Flansches kann zum Beispiel durch axiales Einpressen in der Bohrung 16a des Innenrings 16e gesichert werden. Alternativ kann der innere axiale Abschnitt 30c des Zielobjekthalters in der Bohrung 16a durch Einschnappen, durch Kleben, durch Schweißen, durch radiales Verpressen oder andere geeignete Mittel gesichert werden.
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Das Zielobjekt 28 ist auf dem äußeren axialen Abschnitt 30b des Flansches befestigt. In dem dargestellten Beispiel ist das Zielobjekt 28 in der Bohrung des äußeren axialen Abschnitts 30b befestigt. Alternativ kann das Zielobjekt 28 an der Außenfläche des äußeren axialen Abschnitts 30b befestigt sein.
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In einer Ausführungsform umfasst das Zielobjekt 28 alternierende magnetische Nord- und Südpole. Das Zielobjekt 28 ist in Umfangsrichtung multipolar magnetisiert. Das Zielobjekt 28 kann ein Kunststoffformteil sein. Das Zielobjekt 28 kann auf den Flansch 30 aufgespritzt werden. Alternativ kann das Zielobjekt 28 separat gebildet und auf dem Flansch 30 mit irgendeinem geeigneten Mittel, z. B. durch Kleben oder Einpressen, gesichert werden. Das Zielobjekt 28 kann aus einem Gummimaterial mit Magnetpulver oder aus einer magnetischen Legierung oder aus einem Plasto-Ferrit oder einem Elasto-Ferrit gebildet sein.
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Dem Zielobjekt 28 sind Detektionsmittel (nicht dargestellt) zugeordnet, die die Drehung des Impulsrings 14 und des Innenrings 16 um die Achse X-X' verfolgen. Die Detektionsmittel sind so angeordnet, dass sie radial der Innenfläche des Zielobjekts 28 zugewandt sind. Die Detektionsmittel können zum Beispiel Hall-Effekt-Sensoren umfassen. Das Zielobjekt 28 ist ein radiales Zielobjekt. Alternativ kann das Zielobjekt auch ein axiales Zielobjekt sein.
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Als eine Alternative können das Zielobjekt 28 und die Detektionsmittel jede andere geeignete Technologie anstelle der magnetischen Technologie verwenden. Zum Beispiel kann die Induktionstechnik oder die optische Technik implementiert werden.
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2 zeigt die Hauptschritte eines Verfahrens zum Herstellen des Flansches 30 des Zielobjekthalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gemäß diesem Beispiel sieht das Herstellungsverfahren einen vorausgehenden Herstellungsschritt 34 vor, der ein Metallblech durch Kaltwalzen bereitstellt. Dieser vorausgehende Herstellungsschritt endet mit einem Dressiervorgang. Während dieses Schritts wird die Rauheit des Metallblechs verringert. Der Dressiervorgang wird beispielsweise durchgeführt, um einen Oberflächenrauheitswert des Metallblechs zu erhalten, der zwischen 0,75 µm und 0,95 µm, und vorzugsweise zwischen 0,8 µm und 0,9 µm, liegt. Der Oberflächenrauheitswert Ra wird gemäß ISO 4287 gemessen. Der Dressiervorgang wird an dem gesamten Metallblech durchgeführt. Der Dressiervorgang wird unter Verwendung von polierten Walzzylindern im Walzwerk durchgeführt. Das Metallblech kann zum Beispiel AISI 1008 mit einer Phosphatierungsbehandlung und/oder einer Schwarzoxid-Oberflächenbehandlung sein.
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Nach dem Herstellungsschritt 34 des Metallblechs wird ein Formungsschritt 36 an diesem Metallblech angewendet, um den Flansch 30 (1) des Zielobjekthalters mit dem radialen Abschnitt 30a, den axialen Abschnitten 30b, 30c und dem gekrümmten Verbindungsabschnitt 30d zu bilden. Der Formungsschritt 36 kann durch Ziehen und Schneiden ausgeführt werden.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform des Formungsschritts 36 wird die Bohrung des Flansches durch Schneiden gebildet, bevor der Teil des Flansches mit dem kleinen Durchmesser gefaltet wird, um den inneren axialen Abschnitt 30c zu bilden. Alternativ kann gemäß einer zweiten Ausführungsform des Formungsschritts 36 der innere axiale Abschnitt 30c zunächst durch Ziehen gebildet werden, und dann wird die Bohrung des inneren axialen Abschnitts 30c ausgeführt. In diesem Fall wird, bevor die Bohrung des inneren axialen Abschnitts 30c, die auch die Bohrung des Flansches bildet, gebildet wird, eine radiale Vorderwand an dem Ende des axialen Abschnitts 30c auf der dem radialen Abschnitt 30a gegenüberliegenden Seite gebildet. Mit dieser zweiten Ausführungsform werden weniger Spannungen in dem gekrümmten Verbindungsabschnitt 30d des Flansches gebildet.
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Dann wird an der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d des Flansches ein Kugelstrahlverfahren 38 durchgeführt. Aufgrund des Kugelstrahlvorgangs werden auf der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d mehrere Aussparungen oder Vertiefungen gebildet. Diese Vertiefungen bewirken die Erzeugung von Druckspannungen in dem Material des Flansches, das unter der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d liegt.
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Dementsprechend wird die Schicht unter der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d komprimiert, wodurch eine druckbeanspruchte Schicht unter dieser kugelgestrahlten Innenfläche erzeugt wird. Wenn der innere axiale Abschnitt 30c des Flansches an dem Innenring 16 gesichert ist, hilft diese Schicht, zu verhindern, dass der Spannungsbereich reißt, da sich ein Riss in einer druckbelasteten Umgebung nicht ausbreiten kann.
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Beispielsweise können die auf der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d gebildeten Vertiefungen eine Tiefe haben, die sich zwischen 1 µm und 6 µm bewegt. Es ist zum Beispiel möglich, eine Schusshärte, die zwischen HRC50 und HRC65 (Rockwell-Härte) enthalten ist, und/oder eine Schussgeschwindigkeit bereitzustellen, die zwischen 60 m/sec und 150 m/sec enthalten ist.
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Die Parameter für das Kugelstrahlen: Kugelmaterial (Material, Sorte, Härte, Form und Größe der Kugel), die Parameter für das Strahlen (Kugelgeschwindigkeit, Durchflussmenge, Strahlzeit und Auftreffwinkel) und Intensität der Kugel, können gewählt werden, um die vorbestimmte gewünschte maximale Größe der Druckeigenspannung in dem vorbestimmten gewünschten Abstand von der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d zu erreichen. Beispielsweise kann die Tiefe von der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d, die der Druckspannung ausgesetzt ist, zwischen 0,25 mm und 0,75 mm enthalten sein.
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Wie vorher erwähnt, wird die Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d kugelgestrahlt. Alternativ kann der Kugelstrahlvorgang sowohl an der Innenfläche 32 als auch an der Außenfläche des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d des Flansches durchgeführt werden. In einer anderen Variante kann das Kugelstrahlen an der Gesamtheit des Flansches des Zielobjekthalters durchgeführt werden.
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In diesem Beispiel beginnt das Herstellungsverfahren mit dem Herstellungsschritt 34 des Metallblechs, das zur Bildung des Flansches verwendet wird. Alternativ kann das Herstellungsverfahren mit dem Schritt 38 des Kugelstrahlens beginnen, zum Beispiel wenn der Zielobjekthalter in einer anderen Produktionsstätte gebildet wird, die von dem Ort, an dem das Kugelstrahlen durchgeführt wird, entfernt ist.
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Nach dem Kugel strahl schritt 38 kann dann ein Schritt des Polierens und/oder Bürstens 40 an zumindest der Innenfläche 32 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d des Flansches ausgeführt werden. Beispielsweise wird der Schritt des Polierens und/oder Bürstens durchgeführt, um eine Rauheit der Innenfläche 32 zu erhalten, der sich in dem Bereich zwischen 0,05 µm und 0,62 µm und vorzugsweise zwischen 0,07 µm und 0,6 µm bewegt. Der Oberflächenrauheitswert Ra wird gemäß ISO 4287 gemessen. In einer Ausführungsform kann der Schritt des Polierens und/oder Bürstens an dem gesamten Flansch 30 des Zielobjekthalters durchgeführt werden.
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Der Polierschritt könnte durch verschiedene Verfahren und Medien erfolgen, einschließlich Schwingung und/oder Zentrifugalrotation des Flansches 30 in abrasive Poliermaterialien wie Stein oder Metall. Alternativ könnte auch ein chemisches oder elektrolytisches Polieren vorgesehen werden. Alternativ zu oder in Kombination mit dem Polierschritt kann auch ein abrasives Bürsten vorgesehen werden.
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Nach der Herstellung der Flanschhalterung 30 kann die Herstellung der Sensorlagereinheit 10 durchgeführt werden.
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3 zeigt die Hauptschritte eines Verfahrens zum Herstellen der Sensorlagereinheit 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Gemäß diesem Beispiel sieht das Herstellungsverfahren einen Montageschritt 42 der Komponenten des Lagers 12 vor, nämlich des Innen- und des Außenrings 16, 18, der Wälzkörper 20 und des Käfigs 22. Die Nut 16e des Innenrings kann nach oder vor dem Montageschritt 42 bearbeitet werden, zum Beispiel durch Drehen.
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Nach dem Montageschritt 42 wird der Flansch 30 des Zielobjekthalters während eines Schritts 44 auf dem Innenring 16 befestigt. Während dieses Montageschritts 44 des Zielobjekthalters wird der innere axiale Abschnitt 30a des Flansches in die Nut 16e des Innenrings eingeführt. Anschließend wird der Zielobjekthalter 30 in der Nut 16e des Innenrings gesichert. Das Zielobjekt 28 kann vor oder nach dem Montageschritt 44 des Zielobjekthalters an dem Innenring an dem Flansch 30 des Zielobjekthalters befestigt werden.
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In diesem Beispiel beginnt das Herstellungsverfahren mit dem Montageschritt 42 der Komponenten des Lagers 12. Alternativ kann das Herstellungsverfahren mit dem Montageschritt 44 des Flansches 30 des Zielobjekthalters an dem Innenring 16 beginnen, beispielsweise wenn das Lager 12 an einer anderen Produktionsstätte zusammengebaut wird, die von der Stelle entfernt ist, an der der Zielobjekthalter 26 an dem Innenring 16 befestigt wird.
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Das zweite in 4 gezeigte Beispiel, in dem identische Teile mit identischen Bezeichnungen versehen sind, unterscheidet sich von dem ersten Beispiel hauptsächlich dadurch, dass der Zielobjekthalter 26 den Flansch 30, auf dem das Zielobjekt 28 befestigt ist, und eine Scheibe 50 umfasst, die axial zwischen dem radialen Abschnitt 30a des Flansches und dem Innenring 16 angeordnet ist. Die Scheibe 50 ist von dem Flansch 30 getrennt.
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Die Scheibe 50 ist axial zwischen dem radialen Abschnitt 30a des Flansches und der Seitenfläche 16d des Innenrings angeordnet. Die Scheibe 50 ist in axialem Kontakt gegen die Seitenfläche 16d des Innenrings an einer Seite und in axialem Kontakt mit dem radialen Abschnitt 30a des Flansches auf der anderen Seite. Die Scheibe 50 ist radial um den inneren axialen Abschnitt 30c des Flansches herum befestigt.
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Die Scheibe 50 ist ein Abstandshalter, um den Flansch 30 relativ zum Außenring 16 des Lagers axial zu verschieben, um Interferenzen dazwischen zu vermeiden. Dementsprechend kann der radiale Abschnitt 30a des Flansches in Bezug auf das erste Beispiel eine vereinfachte Form haben. In dem dargestellten Beispiel erstreckt sich der radiale Abschnitt 30a des Flansches rein radial.
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Hier ist das Verfahren zum Herstellen des Flansches 30 identisch mit dem zuvor für das erste Beispiel beschriebenen. Das Verfahren zum Herstellen der Sensorlagereinheit 10 unterscheidet sich von dem vorherigen Verfahren nur dadurch, dass die Scheibe 50 auf dem inneren axialen Abschnitt 30c des Flansches vor dem Montageschritt 44 des Zielobjekthalters an dem Innenring befestigt wird.
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Das dritte in 5 gezeigte Beispiel, in dem identische Teile mit identischen Bezeichnungen versehen sind, unterscheidet sich von dem ersten Beispiel dadurch, dass der Zielobjekthalter 26 den Flansch 30, auf dem das Zielobjekt 28 befestigt ist, und eine Befestigungshülse 60 umfasst, die an dem Innenring 16 gesichert ist. In diesem Beispiel bildet die Hülse 60 einen Befestigungsabschnitt des Zielobjekthalters 26.
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Der Flansch 30 ist mittels der Hülse 60 axial an dem Innenring 16 des Lagers gesichert. In diesem Beispiel ist der Flansch 30 des inneren axialen Abschnitts 30c und des gekrümmten Verbindungsabschnitts 30d beraubt. Der radiale Abschnitt 30a definiert die Bohrung des Flansches.
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Der Flansch 30 ist axial zwischen der Seitenfläche 16d des Innenrings und der Hülse 60 befestigt. Der Flansch 30 ist radial um die Hülse 60 befestigt. Der radiale Abschnitt 30a des Flansches ist axial zwischen der Seitenfläche 16d des Innenrings und der Hülse 60 angeordnet und festgeklemmt. Der Flansch 30 ist in axialem Kontakt gegen die Seitenfläche 16d des Innenrings auf einer Seite und in axialem Kontakt mit der Hülse 60 auf der anderen Seite.
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Die Hülse 60 ist axial an dem Innenring 16 gesichert. Die Hülse 60 ist in der Bohrung 16a des Innenrings des Lagers befestigt. Die Hülse 60 ist in der Bohrung 16a gesichert. Genauer gesagt, ist die Hülse 60 in der Nut 16e der Bohrung befestigt und gesichert. Die Hülse 60 kann zum Beispiel durch axiales Einpressen in der Bohrung 16a des Innenrings 16e gesichert sein. Alternativ kann die Hülse 60 in der Bohrung 16a durch Einschnappen, durch Kleben, durch Schweißen, durch radiales Verpressen oder andere geeignete Mittel befestigt sein. In dem offenbarten Beispiel ist die Hülse 60 aus einem Stück hergestellt. Die Hülse 60 ist aus Metall hergestellt.
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Die Hülse 60 umfasst einen ringförmigen axialen Abschnitt 60a, der die Bohrung der Hülse definiert, und einen äußeren radialen Kragen oder Abschnitt 60b, der sich radial von dem axialen Abschnitt 60a erstreckt. Der radiale Abschnitt 60b erstreckt sich von dem axialen Abschnitt 60a radial nach außen. Der Abschnitt 60b erstreckt ein axiales Ende des axialen Abschnitts 34a. Zwischen dem radialen Abschnitt 60b und dem axialen Abschnitt 60a der Hülse ist ein gekrümmter Verbindungsabschnitt 60c vorgesehen. Der gekrümmte Verbindungsabschnitt 60c ist direkt mit dem radialen Abschnitt 60b und mit dem axialen Abschnitt 60b verbunden.
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Wie später beschrieben wird, ist zumindest die Innenfläche 62 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 60c mit mehreren Vertiefungen (nicht gezeigt) versehen. Die Innenfläche 62 wird durch den Innenradius des gekrümmten Verbindungsabschnitts 60c gebildet, der dem Innenring zugewandt ist.
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Der Flansch 30 ist radial um den axialen Abschnitt 60a der Hülse befestigt. Der radiale Abschnitt 30a des Flansches ist radial um den axialen Abschnitt 60a befestigt. Zwischen der Bohrung des Flansches 30 und dem axialen Abschnitt 60a der Hülse existiert ein ringförmiger radialer Spalt (ohne Bezugszeichen). Der axiale Abschnitt 60a der Hülse ist an dem Innenring 16 des Lagers gesichert. Der axiale Abschnitt 60a der Hülse bildet einen Befestigungsabschnitt des Zielobjekthalters. Der axiale Abschnitt 60a ist in der Bohrung 16a des Innenrings des Lagers befestigt und gesichert. Genauer gesagt ist der axiale Abschnitt 60a der Hülse in der Nut 16e der Bohrung befestigt und gesichert.
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Der Flansch 30 ist axial zwischen der Seitenfläche 16d des Innenrings und dem radialen Abschnitt 60b der Hülse angeordnet und festgeklemmt. Der radiale Abschnitt 60b liegt axial gegen den radialen Abschnitt 30a des Flansches an.
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6 zeigt die Hauptschritte eines Verfahrens zum Herstellen der Hülse 60 des Zielobjekthalters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Verfahren ist ähnlich zu dem Verfahren zum Herstellen des Flansches 30 des Zielobjekthalters, wie es in dem ersten Beispiel beschrieben ist.
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Selbstverständlich umfasst das Verfahren auch den bereits beschriebenen vorbereitenden Herstellungsschritt 64.
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Dann wird der Formgebungsschritt 66 auf das Metallblech angewendet, um die Hülse 60 des Zielobjekthalters mit dem axialen Abschnitt 60a, dem radialen Abschnitt 60b und dem gekrümmten Verbindungsabschnitt 60c zu bilden.
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Dann wird der Schritt des Kugelstrahlens 68 zumindest an der Innenfläche 62 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 60c der Hülse durchgeführt. Aufgrund des Kugelstrahlvorgangs werden mehrere Aussparungen oder Vertiefungen gebildet. In diesem Beispiel beginnt das Herstellungsverfahren mit dem Herstellungsschritt 64 des Metallblechs, das zum Bilden der Hülse verwendet wird. Alternativ kann das Herstellungsverfahren mit dem Kugel strahl schritt 68 beginnen.
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Nach dem Kugel strahl schritt 68 kann dann der Schritt des Polierens und/oder Bürstens 70 zumindest an der Innenfläche 62 des gekrümmten Verbindungsabschnitts 60c der Hülse ausgeführt werden.
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In diesem Beispiel kann das Herstellen des Flansches 30 des Zielobjekthalters auf herkömmliche Weise, zum Beispiel durch Ziehen und Schneiden, ausgeführt werden.
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Nach dem Herstellen des Flansches 30 kann das Herstellen der Sensorlagereinheit 10 durchgeführt werden. Nach dem Befestigen des Zielobjekthalters 30 auf der Hülse 60 kann das Herstellen der Sensorlagereinheit wie vorher für das erste Beispiel beschrieben erfolgen.
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In den dargestellten Beispielen ist die Sensorlagereinheit mit einem Wälzlager ausgestattet, das eine Reihe von Wälzkörpern aufweist. Alternativ kann das Wälzlager zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern umfassen. In den dargestellten Beispielen sind die Wälzkörper Kugeln. Alternativ kann das Wälzlager andere Arten von Wälzkörpern, zum Beispiel Rollen, aufweisen. In einer anderen Variante kann das Wälzlager auch mit einem Gleitlager ausgestattet sein, das keine Wälzkörper hat.
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Ansonsten ist, wie bereits erwähnt, in diesen dargestellten Beispielen der erste Ring des Wälzlagers der Innenring, während der zweite Ring der Außenring ist. Alternativ könnte es auch möglich sein, eine umgekehrte Anordnung bereitzustellen, bei der der erste Ring den Außenring und der zweite Ring den Innenring bildet. In diesem Fall ist der Zielobjekthalter an dem Außenring gesichert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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