DE19944492A1 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kodierers und nach diesem Verfahren gewonnener Kodierer - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kodierers, z. B. eines ringförmigen Kodierers für ein ABS-Bremssystem. DOLLAR A Ein wickelbares Metallband (1), das im planebenen Zustand zugeschnitten wird, wird in einer Presse zu einem Skelett des Kodierers geformt. Anschließend werden durch Coinjektion (18, 17) zwei thermoplastische Materialien eingespritzt, von denen eines (9) nachgiebig und antimagnetisch ist und das andere ein Plasto-Ferrit (10) ist. Man erhält so eine Reihe starrer magnetischer Stäbe (10) in einem nachgiebigen und antimagnetischen Haltekörper (9). Bevorzugt wird dem Plasto-Ferrit (10) am Ende der Spritzphase eine Polarisierung (21) verliehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kodierers sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Kodierer.

Es sind z. B. ringförmige magnetische Kodierer bekannt, die an den Rädern eines mit einem Antiblockierbremssystem (ABS) ausgestatteten Automobils angeordnet sind. Sie umfassen eine Reihe äquidistanter, alternierend polarisierter Magnete, die über den gesamten Umfang eines kreisförmigen Metallrings verteilt sind.

Diese an einem Rad angeordneten Messeinrichtungen bestehen aus einem ringförmigen Metallträger, auf dem ein magneti­ sierbarer Gummistreifen aufgeklebt ist, der mit einer mehr­ poligen, im allgemeinen aus mindestens 48 Polpaaren beste­ henden Magnetisierung versehen ist. Dabei handelt es sich insbesondere um ein Gummimaterial, dem ein Pulver aus einem magnetisierbaren Material, wie Bariumoxid, zugemischt ist.

Diese Materialien sind isotrop oder anisotrop. Ihr Tempera­ tureinsatzbereich ist begrenzt und die mechanische Festig­ keit, die durch das Kleben entsteht, ist wenig zuverlässig, vor allem bei hohen Temperaturen, wie sie an einem Automo­ bilrad herrschen.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wurde z. B. in der FR-A-2 694 082 vorgeschlagen, die magnetisierbaren Gummistrei­ fen durch aktive ringförmige Teile aus ferrit- oder plasto­ ferrithaltigem, thermoplastischem Material zu ersetzen.

Dieses Material wird nach diesem Vorschlag auf einen aus einem bombierten Blech bestehenden Träger aufgespritzt.

Die Herstellung ist aber sehr problematisch, denn das ther­ moplastische Material, das im warmen Zustand gespritzt wurde, schrumpft beim Abkühlen. Der bombierte Metallträger schrumpft aber nicht, so daß das thermoplastische Material bricht.

Man könnte auch den magnetisierbaren thermoplastischen Ring in mehrere stumpf stoßende Bereiche unterteilen. Dann wäre aber der nach Abkühlung und Schrumpfung des thermoplasti­ schen Materials gewonnene Ring nicht mehr exakt kreisförmig. Zudem könnte keine regelmäßige Magnetisierung erzeugt wer­ den, da die Magnetisierung in den Bereichen mit Stoß zwangs­ läufig von denjenigen in den Bereichen ohne Stoß abweichen wurde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und folglich einen magnetischen Kodierer zu schaffen, der gute magnetische Eigenschaften aufweist, nämlich bessere und stabilere als diejenigen der bisher verwendeten Gummistreifen, und der trotz der enormen Unter­ schiede hinsichtlich der thermischen Ausdehnung, die zwi­ schen dem Metallträger (der sich relativ wenig ausdehnt) und dem magnetisierten Ring auftreten, einen breiten Tempera­ tureinsatzbereich hat und der mittels eines thermoplasti­ schen Spritzverfahrens leicht herstellbar ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kodierers mit alternier­ enden Polen, der aus einem Metallträger besteht, auf den magnetisierbares thermoplastisches Material aufgespritzt wird, das dann mit alternierenden Magnetpolen versehen wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zunächst, vorzugsweise durch Zuschneiden im plan­ ebenen Zustand und Formgebung in einer Presse, ein wickelbares Metallband hergestellt wird, das profi­ liert ist und so ein Stützskelett für ein erstes spritzbares thermoplastisches Material bildet, das nicht magnetisierbar und nachgiebig ist und das einen Halte- und Verankerungskörper für eine Abfolge in Längserstreckung des Bandes angeordneter, magnetisier­ barer Stäbe bildet, die jeweils aus einem zweiten spritzbaren thermoplastischen Material bestehen, das magnetisierbar und starr ist, wobei das Metallband Verankerungs- und Halteprofile für das erste nachgie­ bige Material und nach Herstellung des Kodierers aus dem ersten Material herausragende Halteprofile für jeden der starren Stäbe hat;
• - daß der Kodierer nach einem Coinjektionsverfahren her­ gestellt wird, uzw. in einer Spritzform, in der das profilierte Metallband angeordnet wird und in die das nachgiebige und nicht magnetisierbare Material einge­ spritzt wird, bevor das starre und auf zwei mögliche Arten magnetisierbare, isotrope oder anisotrope Mate­ rial eingespritzt wird;
• - daß die Halteprofile, wenn erforderlich, nach dem Ab­ kühlen und Entformen gegen die jeweils zugeordneten magnetisierbaren Stäbe geklappt werden, um deren Halt in dem nachgiebigen, sie dann teilweise umgebenden thermoplastischen Körper zu gewährleisten; und
• - daß die Stäbe alternierend polarisiert magnetisiert werden.

Vorzugsweise sind die Halteprofile für die Stäbe umklappbare Laschen, die jeweils, wenn sie einmal gegen den jeweils zugeordneten Stab geklappt sind, diesen in Position halten.

Um die den verwendeten, magnetisierbaren Materialien ver­ leihbaren anisotropen Eigenschaften nutzen zu können, wird vorteilhaft während des Spritzens des magnetisierbaren ther­ moplastischen Materials mindestens ein starker und kurzer magnetischer Impuls angelegt, der dem magnetisierbaren Mate­ rial eine Anisotropie verleiht.

Wenn der herzustellende Kodierer, wie es im allgemeinen der Fall ist, ein ringförmiger Kodierer ist, wird das Metallband vor der Coinjektion zu einem Ring verformt, dessen beiden Enden stumpf stoßend verbunden werden, z. B. über eine Schweiß- oder Bördelverbindung.

Die Erfindung hat auch einen nach diesem Verfahren herge­ stellten ringförmigen magnetischen Kodierer zum Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß

• - daß er ein aus einem profilierten und zu einem Ring geformten Metallband bestehendes Skelett hat,
• - daß das Metallskelett von einem nachgiebigen thermo­ plastischen, nicht magnetisierbaren Material umgeben ist;
• - und daß das nachgiebige thermoplastische Material ei­ nen Halte- und Verankerungskörper für magnetisierbare und im wesentlichen starre thermoplastische Stäbe bil­ det, die jeweils längs einer Erzeugenden des Rings sichtbar an der Außenseite des Rings angeordnet sind und voneinander durch das leicht nachgiebige thermo­ plastische Material getrennt sind, wobei aufeinander­ folgende Stäbe entgegengesetzt polarisiert sind.

Vorteilhaft ist jeder der Stäbe in dem Körper aus nachgiebi­ gem thermoplastischem Material befestigt, uzw.

• - an einem seiner beiden Enden mittels des nachgiebigen thermoplastischen Materials;
• - und an seinem anderen, freien Ende mittels einer Me­ tallzunge, die Teil des aufgerollten Metallbandes ist und die zu diesem Zweck gegen den Stab geklappt ist.

Die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels eines ringförmigen magnetischen Kodierers verdeutlicht die Erfindung anhand der schematischen Zeichnung. Es zeigt:

Fig. 1 eine sämtliche Bestandteile zeigende per­ spektivische Darstellung eines Teilbereichs des Kodierers, bevor die Haltezungen gegen die jeweils zugeordneten Stäbe geklappt wer­ den;

Fig. 2 bis 4 ähnliche Ansichten dieses Kodiererbereichs wie Fig. 1, jedoch unter anderen Winkeln, wobei die Haltezungen teilweise umgeklappt sind;

Fig. 5 bis 7 die Schrittfolge zur Herstellung des Kodier­ ers mittels Coinjektion sowie zur Erzeugung einer Anisotropie in den magnetisierbaren Stäben.

Der in Fig. 1 bis 4 dargestellte magnetische Kodierer für Fahrzeugräder umfaßt ein Gerippe aus einem Metallband 1 aus weichem Stahl, das ringförmig ist und eine Profilierung aufweist, die durch Zuschnitt im planebenen Zustand und Formgebung in einer Presse erzeugt wurde.

Das Band hat

• - in seinem zentralen Bereich zwischen zwei glatten und sich über den Umfang erstreckenden Längsträgern 2, 3 axial, d. h. parallel zu Erzeugenden des den Ring 1 bildenden Zylinders ausgerichtete Stege 4. Die Stege 4 entsprechen einander und sind, wie dargestellt, leicht profiliert. Sie sind regelmäßig über den Umfang des Zylinders 1 verteilt und durch einen freien Zwischen­ raum 5 voneinander getrennt;
• - in der Verlängerung jedes axial ausgerichteten Stegs 4, aber von demselben durch den glatten und ringförmi­ gen Längsträger 3 getrennt, eine umklappbare Zunge 6, die schmäler als der zugeordnete Steg 4 ist (hier etwa ein Drittel der Breite des Steges);
• - an der anderen Seite des Bandes gegenüber einer jeden umklappbaren Zunge 6 (d. h. in der Verlängerung jedes Steges 4, aber von demselben durch den anderen glatten Längsträger 2 getrennt) eine weitere Zunge 7, die hier eine Verstärkungszunge des Rings 1 bildet und folglich profiliert ist und radial, d. h. rechtwinklig zu den Stegen 4 und in Richtung des Zentrums des kreisförmi­ gen Rings 1 weisend, ausgerichtet ist. Die Zungen 7 haben jeweils eine Breite, die etwas geringer als die des zugeordneten Steges 4 ist, aber keinen zwingend vorgeschriebenen Wert haben muß, jedoch so zu wählen ist, daß zwischen den Zungen 7 ein freier Zwischenraum 8 verbleibt, so daß das Band 1, das vorher im planebe­ nen Zustand zugeschnitten und vorgeformt wurde, ge­ wickelt werden kann.

Das Metallband 1 dient zur Armierung eines oder anders ausgedrückt als Stützskelett für einen Körper 9 aus spritz­ barem thermoplastischem Material, das sehr nachgiebig, aber nicht magnetisierbar ist. Dieses Material kann z. B. "PBT" (Polybutylenterephtalat) sein. Es kann ein Material sein, dessen Nachgiebigkeit zwischen der mit der eines Elastomers vergleichbaren, also sehr großen Nachgiebigkeit und der mit der eines halbstarren Kunststoffs vergleichbaren, also geringeren Nachgiebigkeit liegen kann.

Der Körper 9 dient dazu, eine Abfolge magnetisierbarer Stäbe 10 zu halten und zu verankern, die einander entsprechen und axial, längs einer Erzeugenden des Zylinders 1 ausgerichtet sind. Die Stäbe 10 sind starr und bestehen aus einem Plasto­ ferrit, d. h. aus einem spritzbaren und etwa 90% Ferrit enthaltenden thermoplastischen Material.

Wie Fig. 1 bis 4 zu entnehmen ist, ist jeder Stab 10, von dem eine Großfläche 11 an der Außenseite des ringförmigen Kodierers sichtbar ist, axial in einer Aufnahme 12 gehalten, uzw. an einer Seite durch das thermoplastische Material 9 und an der anderen Seite durch die jeweils zugeordnete, rechtwinklig in eine zu diesem Zweck an dem entsprechenden Ende des Stabs 10 liegende Aufnahme 13 geklappte Zunge 6. Das nachstehend beschriebene Ausgießen des Gerippes 1 mit thermoplastischem Material 9, 10 ermöglicht es, beidseits des Stabs 10 in radialer Richtung (d. h. in Längsrichtung des Stabs) nicht magnetisierbares, thermoplastisches Material anzuordnen.

Wie es bei magnetischen Kodierern dieser Gattung erforder­ lich ist, erhalten die Stäbe 10 nach den nachstehend be­ schriebenen Herstellungsschritten eine remanente Magnetisie­ rung, hier in radialer Richtung, mit alternierenden Polari­ sierungen N-S-N-S . . ., wie in der Zeichnung darge­ stellt, wobei der magnetische Fluß von einem zum anderen Stab durch das ferromagnetische Metallband 1 erfolgt, das also nicht nur als mechanisches Stützgerippe, sondern auch als magnetischer Kreis dient.

In Fig. 5 bis 7 ist das Verfahren zur Herstellung des Kodie­ rers dargestellt.

Zunächst wird, wie vorstehend erläuteret, das Metallband 1 im planebenen Zustand ausgestanzt, in einer Presse geformt, zu einem Ring gewickelt und seine beiden freien Enden werden stumpf stoßend verschweißt.

Danach wird es, wie in Fig. 5 dargestellt, in einer Spritz­ form 14 angeordnet, die aus einem Formboden 15 und einer oberen Platte 16 besteht.

Der Formboden 15 hat einen ferromagnetischen Bereich 15A und einen antimagnetischen Bereich 15B. Die beiden Bereiche sind in der Zeichnung unterschiedlich schraffiert.

Die obere Platte 16 der Form 14 ist von zwei Reihen von Spritzdüsen durchgriffen:

• - Eine Reihe von Spritzdüsen 17, die über den gesamten Umfang des Kodierers aufgereiht sind, wobei jeweils eine Düse lotrecht über einem jeden starren magneti­ schen Stab 10 angeordnet ist; diese Düsen sind in ei­ ner ersten Phase mittels eines nachstehend beschriebe­ nen Bauteils 19 verschlossen.
• - Eine weitere Reihe von Spritzdüsen 18, die ebenfalls über den gesamten Umfang des Kodierers aufgereiht sind und deren Anzahl der der Düsen 17 entspricht, wobei jeweils jede Düse 18 neben einer Düse 17 angeordnet ist, jedoch wie dargestellt, orientiert in Bezug auf einen Metallkern 19, der dem Spritzen mittels der Düse 17 nachführbar ist, wie bei der Coinjektion von Ther­ moplasten bekannt. Vor Beginn der Spritzphasen befin­ det sich jeder Kern 19 in der oberen Stellung (vgl. Fig. 5); er füllt dann den Raum aus, der zur Aufnahme des korrespondierenden magnetischen Stabs 10 dient.

Der verbleibende Bereich des Formbodens 15 hat eine Form, die komplementär zu der ist, die mittels des biegsamen thermoplastischen Materials 9 des Kodierers ausgebildet ist; das in dem verbleibenden Bereich ausgebildete Band rastet schmalliegend in einer am Umfang liegenden Reihe zugeord­ neter, in dem Formboden 15 ausgebildeter Schlitze 20 ein, damit die Zungen 6 nach dem Entformen frei von thermoplasti­ schem Material sind.

Wenn das Metallband 1 so in dem Formboden angeordnet ist, wird das nachgiebige thermoplastische Material 9 ausschließ­ lich mittels der Düsen 18 eingespritzt (vgl. Fig. 5), wobei der Metallkern 19 während der gesamten ersten Spritzphase in der oberen Stellung verbleibt und so den Spritzkanal 17 verschließt.

In diesem Stadium kühlt der Kern 19 die warme und fluide thermoplastische Masse 9, wodurch der Beginn der Verfesti­ gung begünstigt wird.

Wenn der jeweilige Raum vollständig mit thermoplastischem Material 9 ausgefüllt ist, wird das Spritzen mittels der Düsen 18 gestoppt, einige Sekunden gewartet, und dann der die Stäbe 10 bildende Plastoferrit über die Düsen 17 nach der bekanten Coinjektionstechnik eingespritzt (vgl. Fig. 6).

Bei der zweiten Injektion fährt der Kern 19 in bekannter Weise infolge des Injektionsdrucks zurück. Wegen des kon­ tinuierlichen Absenkens des Kerns 19 bleibt der zuvor mit­ tels der Düsen 18 gespritzte Bereich 9 unversehrt.

Wenn das Ende der Spritzphase erreicht ist (vgl. Fig. 7) und der Kern 19 seine untere Endstellung erreicht hat, wird an den so gebildeten Magnetstäben 10, die hier aus isotropem Plastoferrit bestehen, ein sehr kurzer und sehr starker magnetischer Polarisationsimpuls 21 angelegt, so daß ihnen eine Anisotropie verliehen wird.

Dazu wird ein sehr kurzer und sehr starker Stromimpuls 22 (z. B. mit einer Stärke von einigen 1000 Ampere und einer Dauer von einer bis einigen Millisekunden) durch eine Spule 23 geleitet, die hierzu eine Rippe 24 des ferromagnetischen Bereiches 15A des Formbodens 15 umgibt.

Nach dem Abkühlen und Entformen werden die Zungen 6 gegen die jeweils zugeordneten magnetischen Stäbe 10 geklappt. Dann wird der Kodierer mittels herkömmlicher Mittel alter­ nierend polarisiert magnetisiert (vgl. Fig. 1 bis 3).

Wenn der Kodierer z. B. an einem Fahrzeugrad angebracht wird, kann das thermoplastische Material 9 aufgrund seiner Nach­ giebigkeit die infolge in diesem Bereich z. B. beim Bremsen herrschender, hoher Temperaturen entstehenden Ausdehnungen der starren magnetischen Stäbe 10 absorbieren; die Ausdeh­ nungen können sechsmal größer sein als die des Metalls, das den Kodierer trägt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungs­ beispiel beschränkt. Z.B. können die Stäbe 10 mittels eines anderen Werkzeugs in axialer statt in radialer Richtung magnetisiert werden. Bei einer anderen Anwendung muß der Kodierer nicht ringförmig sein. Auch wenn die Endpolarisier­ ung 21 der magnetischen Stäbe 10 sehr vorteilhaft ist, denn sie erlaubt eine beträchtliche Erhöhung der magnetischen Leistungen, ist diese Polarisierung für die Ausführung der Erfindung nicht unbedingt erforderlich.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Kodierers mit alternierenden Polen, der aus einem Metallträger besteht, auf den magnetisierbares thermoplastisches Material aufgespritzt wird, das dann mit alternieren­ den Magnetpolen versehen wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zunächst, vorzugsweise durch Zuschneiden im planebenen Zustand und Formgebung in einer Pres­ se, ein wickelbares Metallband (1) hergestellt wird, das profiliert ist und so ein Halteskelett für ein erstes spritzbares thermoplastisches Ma­ terial (9) bildet, das nicht magnetisierbar und nachgiebig ist und das einen Halte- und Veranke­ rungskörper für eine Abfolge in Längserstreckung des Bandes (1) angeordneter magnetisierbarer Stä­ be (10) bildet, die jeweils aus einem zweiten spritzbaren thermoplastischen Material bestehen, das magnetisierbar und starr ist, wobei das Me­ tallband Verankerungs- und Halteprofile (7, 4) für das erste, leicht nachgiebige Material (9) und Halteprofile (6) für jeden der starren Stäbe (10) hat, die nach Herstellung des Kodierers aus dem ersten Material herausragen;
• - daß der Kodierer nach einem Coinjektionsverfahren hergestellt wird, uzw. in einer Spritzform (14), in der das profilierte Metallband (1) angeordnet wird und in die das nachgiebige und nicht magne­ tisierbare Material (9) eingespritzt wird, bevor das starre und auf zwei mögliche Arten magneti­ sierbare, isotrope oder anisotrope Material (10) eingespritzt wird;
• - daß die Halteprofile (6), wenn erforderlich, nach dem Abkühlen und Entformen gegen die jeweils zu­ geordneten magnetisierbaren Stäbe (10) geklappt werden, um deren Halt in dem nachgiebigen, sie dann teilweise umgebenden thermoplastischen Kör­ per (9) zu gewährleisten; und
• - daß die Stäbe (10) alternierend polarisiert (N-S-N-S . . .) polarisiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteprofile für die Stäbe (10) umklappbare La­ schen (6) sind, die jeweils, wenn sie einmal gegen den jeweils zugeordneten Stab (10) geklappt sind, diesen in Position halten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß, um die den verwendeten, magnetisierbaren Materialien verleihbaren anisotropen Eigenschaften nutzen zu können, während des Spritzens des magneti­ sierbaren thermoplastischen Materials (10) mindestens ein starker und kurzer magnetischer Impuls (21) ange­ legt wird, der dem magnetisierbaren Material (10) eine Anisotropie verleiht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn der herzustellende Kodierer ein ringförmiger Kodierer ist, das Metallband (1) vor der Biinjektion zu einem Ring verformt wird, dessen beiden Enden stumpf stoßend verbunden werden, z. B. über eine Schweiß- oder Bördelverbindung.

5. Ringförmiger magnetischer Kodierer, der nach dem Ver­ fahren nach Anspruch 4 hergestellt ist, dadurch ge­ kennzeichnet,

• - daß er ein aus einem profilierten und zu einem Ring geformten Metallband (1) bestehendes Skelett hat;
• - daß das Metallskelett (1) von einem nachgiebigen thermoplastischen, nicht magnetisierbaren Mate­ rial (9) umgeben ist;
• - und daß das nachgiebige thermoplastische Material einen Halte- und Verankerungskörper für magneti­ sierbare und im wesentlichen starre thermoplas­ tische Stäbe (10) bildet, die jeweils längs einer Erzeugenden des Rings sichtbar an der Außenseite (11) des Rings angeordnet sind und voneinander durch das nachgiebige thermoplastische Material (9) getrennt sind, wobei aufeinanderfolgende Stä­ be (10) entgegengesetzt polarisiert sind.

6. Magnetischer Kodierer nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der Stäbe (10) in dem Körper aus nachgiebigem, thermoplastischen Material (9) befestigt ist, uzw.

• - an einem seiner beiden Enden mittels des biegsa­ men thermoplastischen Materials (9);
• - und an seinem anderen, freien Ende mittels einer Metallzunge (6), die Teil des aufgerollten Me­ tallbands (1) ist und die zu diesem Zweck gegen den Stab (10) geklappt ist.