WO2007012459A1 - Mit einem polrad versehenes bauteil und verfahren zur herstellung und montage eines polrades - Google Patents

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    • F16D2066/003—Position, angle or speed

Definitions

  • the present invention relates to a provided with a flywheel component according to the preamble of claim 1 and a method for producing and mounting a flywheel.
  • Such pole wheels as known from DE 101 45 947 C1, DE 39 27 171 C2, DE 87 17 505 U1 and DE 86 02 839 U1, are used as functional parts of anti-blocking systems (ABS) on motor vehicles. where they are attached to the associated wheel hub of the motor vehicle in the connection area of a disc brake.
  • ABS anti-blocking systems
  • the disk brake in this case has a brake disk connected to the wheel hub, which is contacted by the brake shoes for braking the motor vehicle, by means of which friction linings resting against the brake disk are decelerated.
  • the pole wheel which is in operative connection with a sensor, secured against rotation on the wheel hub or on a neck of the brake disc.
  • pole wheel either by casting in one piece with the rotating part, ie the wheel hub or brake disc, wherein magnetically conductive particles are integrated in the serving as a pole wheel area, or as a separate sheet metal part, with the rotating part by up - or pressing is connected.
  • the sensing is usually carried out axially, radially or at an angle to the axis of rotation.
  • the known pole wheels made of sheet metal are produced seamlessly as stamped and shaped parts, wherein the annular design leads to an unfavorable material utilization. The material waste is more than half the area of the sheet used.
  • the sprockets produced by casting often corrode after a certain amount
  • the invention is therefore the object of a component of the generic type in such a way that it is simple and inexpensive to manufacture and assemble and has a long service life, and to develop a method for manufacturing and mounting a flywheel.
  • This object is achieved by a pole wheel with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 12.
  • the new pole wheel which is made of a commercially available strip material, preferably a steel, magnetic, stainless steel strip sheet metal, not only can be easily manufactured, but mounted in a simple manner or dismantling, resulting in a number compared to the prior art of benefits.
  • openings are punched out in the band material, which can be cut to length from a coil, so that teeth form. Thereafter, this band portion is formed into a ring and placed open around a rotatable axle member, such as a brake disk neck or a hub and closed in a ring. It is also conceivable inserting the ring in a designated hole of the axle component.
  • the senor When using so-called passive speed sensors, the sensor may be positioned no more than 1 mm from the flywheel to provide a signal. In this case, it is necessary to connect the sheet metal strip bent into a ring without overlapping at its ends. This can be done for example by welding.
  • interference-free speed detection takes place even with a distance of the sensor to the rotor of up to 5 mm.
  • the ends of the ring can be overlapped by, for example, riveting, clinging or beading.
  • a caulking of the Polrades can be done with the rotating component or for example by an additional non-magnetic rivet in a tooth gap.
  • pole wheel according to the invention Since the known pole wheels are endless, so to speak, only a fixed number of 90 or 100 teeth tuned to the ABS can be provided. In the case of the pole wheel according to the invention, on the other hand, a recognizable joint is created, which generates an additional signal each time the wheel rotates. This signal can be used by the ABS to determine the number of poles. Thus, no predetermined number of teeth is required. Rather, Poltex can also z. B. recognized with 93 or 97 teeth and processed accordingly. The variety of different pole wheel sizes that was previously required, can be reduced to a few prefabricated tapes, which are shortened depending on the required diameter of the ring at corresponding markings. Depending on the method of joining, the required end of the tape can then be created using a special tool.
  • the sensing takes place radially, that is, the teeth are in an axial plane of the rotating component. Due to the resulting favorable installation position for the pole and the sensor results in a lower temperature load, which is naturally associated with an increase in service life.
  • the pole wheel can be positioned such that it is not positioned in the immediate vicinity of the friction surface of the brake disk which faces the vehicle interior, as has hitherto been the norm.
  • the now possible arrangement of the pole wheel and the sensor between a wheel flange to which the brake disk neck is connected, and the outer friction surface of the brake disc leads to lower temperature requirements for the corrosion protection of the pole wheel as well as to the sensor.
  • the sensor can be integrated both in a fixed caliper brake as well as a sliding caliper brake in achsfesten brake component of a brake carrier, whereby the installation costs for a cable and the sensor is eliminated.
  • the ABS cable can be combined within the brake with a wear signal output, so that when brake assembly only one Plug connection is to simultaneously pass the ABS and the wear signal to the vehicle.
  • the cross section of the strip material is rectangular, with the teeth extending in the axial direction of the rotating component. It is also conceivable, however, to design the strip angularly in cross-section with the extension of the teeth in the radial direction. In this case, an angular band can be used as starting material. However, it is also conceivable to edge the material present as a flat strip along its length so that an angular cross-section results.
  • Figure 1 is a brake with mounted pole in a perspective view
  • FIG. 2 shows a brake disc with mounted pole wheel, also in a perspective view
  • FIG. 4 shows the pole wheel in an intermediate step of production
  • FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 4
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of a pole wheel mounted on a brake disk in a perspective view
  • Figure 7 shows another embodiment of a deformable to a pole wheel band
  • FIG. 8 shows an enlarged partial section of the pole wheel in the connecting region of the two ends, corresponding to FIG. 2
  • FIG. 1 shows a disc brake for a commercial vehicle is shown, which has a brake disc 1 cross-caliper 5, are arranged in the brake shoes, which can be pressed against the brake disc 1 via an application device.
  • the brake disk 1 has a concentric, axially extending brake disk neck 2, whose free end face 4 is provided with bores 6 for the passage of screws which can be fastened to a flange of a wheel hub (not shown) of the utility vehicle.
  • a groove 7 is provided in the circumferential surface of the brake disk neck 2 in which a pole wheel 3 rests axially and non-rotationally, which according to the invention is formed from a strip material shaped into a ring.
  • the strip material initially present in stretched form is provided by punching with tooth gaps 9, between which teeth 8 are formed.
  • End rivet boss 10 introduced, through which a firm connection of the two ends of the band is achieved by means of rivets, wherein the two end portions then overlap.
  • the band is first formed into a ring and pushed onto the brake disc neck 2 until the ring rests in the groove 7, wherein the depth of the groove 7 is adapted to the thickness of the band.
  • FIG. 6 shows a cohesive connection in the form of a weld seam 12 of the two ends of the ring, the ends being butted against one another.
  • the band with introduced markings 13 can be seen, which allow an aid in cutting and adjusting to different diameters of the brake disc neck 2 or a hub.

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Abstract

Mit einem Polrad (3) versehenes Bauteil, insbesondere eine Bremsscheibe (1) oder Radnabe eines Kraftfahrzeuges, wobei das verdrehsicher befestigte Polrad (3) aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht, mit einer Vielzahl in gleichem Winkelabstand zueinander angeordneten Zähnen (8), ist so ausgebildet, dass das Polrad (3) aus einem zu einem Ring geformten, an den Enden miteinander verbundenen Bandmaterial gebildet ist.

Description

Mit einem Polrad versehenes Bauteil und Verfahren zur Herstellung und
Montage eines Polrades
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit einem Polrad versehenes Bauteil entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung und Montage eines Polrades.
Derartige Polräder, wie sie aus den DE 101 45 947 Cl , DE 39 27 171 C2, DE 87 17 505 Ul und DE 86 02 839 Ul bekannt sind, kommen als Funktionsteile von An- tiblockier- Systemen (ABS) an Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wo sie im Anbin- dungsbereich einer Scheibenbremse an der zugeordneten Radnabe des Kraftfahr- zeuges befestigt sind.
Die Scheibenbremse weist dabei eine mit der Radnabe verbundene Bremsscheibe auf, die zur Bremsung des Kraftfahrzeuges von Bremsbacken kontaktiert wird, durch deren an der Bremsscheibe anliegende Reibbeläge die Abbremsung erfolgt.
Neben der Bremsscheibe ist dabei das Polrad, das mit einem Sensor in Wirkverbindung steht, verdrehsicher an der Radnabe oder an einem Hals der Bremsscheibe befestigt.
Dabei ist es bekannt, das Polrad entweder durch Gießen einstückig mit dem sich drehenden Teil, also der Radnabe oder Bremsscheibe auszubilden, wobei magnetisch leitfähige Partikel in dem als Polrad dienenden Bereich integriert sind, oder als separates Blechteil, das mit dem sich drehenden Teil durch Auf- oder Einpressen verbunden wird. Die Sensierung erfolgt üblicherweise axial, radial oder unter einem Winkel zur Drehachse. Die bekannten aus Blech hergestellten Polräder werden nahtlos als Stanz- und Formteile hergestellt, wobei die ringförmige Gestaltung zu einer ungünstigen Materialausnutzung führt. Dabei beträgt der Materialverschnitt mehr als die Hälfte der Fläche des eingesetzten Bleches.
Einer wirtschaftlichen Herstellung steht dieser Umstand naturgemäß entgegen. Dies ist vor allem deshalb als besonders nachteilig anzusehen, da es sich bei diesen Polrädern um Serienartikel handelt, die in großen Stückzahlen gefertigt werden.
Die durch Gießen hergestellten Polräder korrodieren häufig nach einer gewissen
Betriebsdauer, was zu Störungen und Ausfall des Drehzahlsignals fuhren kann. Zwar ist schon versucht worden, durch Schutzüberzüge die Korrosion zu verhindern bzw. zu minimieren, jedoch hält dieser Korrosionsschutz den vorherrschenden Beanspruchungen nicht stand, insbesondere den beim Bremsen entstehenden hohen Temperaturen.
Bei separaten Polrädern aus Blech kann dieses Problem vermieden werden, indem nicht rostende, magnetisierbare Stähle zum Einsatz kommen oder dass die Polräder bei Ausfall ausgetauscht werden. Je nach Konstruktion gestaltet sich ein solcher Austausch jedoch sehr zeitaufwendig, wobei neben einer Rad- und Bremsendemontage zusätzlich der Radträger, die Bremsscheibe und ein Kompaktlager als Träger des Polrades demontiert werden müssen. Im ungünstigsten Fall ist zum Austausch des Polrades an einer angetriebenen Hinterachse mit Außenplanetenge- triebe die gesamte Achse einschließlich des Außenplanetengetriebes zu zerlegen.
Alles in allem stellen die bekannten Polräder hinsichtlich der Herstellung und/oder des Betriebs unbefriedigende Lösungen dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der gattungsgemäßen Art so auszubilden, dass es einfach und kostengünstiger herstell- und montierbar ist und eine hohe Standzeit aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung und Montage eines Polrades zu entwickeln. Diese Aufgabe wird durch ein Polrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Das neue Polrad, das aus einem handelsüblichen Bandmaterial hergestellt wird, vorzugsweise einem Bandstahlblech aus magnetischem, nicht rostendem Stahl, lässt sich nicht nur einfach herstellen, sondern auf einer einfache Art und Weise montieren bzw. demontieren, wodurch sich gegenüber dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen ergeben.
Hierzu zählen zunächst einmal die reduzierten Fertigungskosten, die sich aus einem verringerten Materialeinsatz sowie einer rationellen Herstellung ergeben.
Dabei werden in das Bandmaterial, das von einem Coil abgelängt werden kann, zunächst Durchbrechungen ausgestanzt, so dass sich Zähne ausbilden. Danach wird dieser Bandabschnitt zu einem Ring geformt und offen um ein drehbares Achsenbauteil, beispielsweise einen Bremsscheibenhals oder eine Radnabe gelegt und zu einem Ring geschlossen. Denkbar ist auch das Einlegen des Ringes in eine dafür vorgesehene Bohrung des Achsenbauteiles.
Bei Verwendung von sogenannten passiven Drehzahlsensoren darf der Sensor maximal 1 mm vom Polrad entfernt positioniert sein, um ein Signal zu liefern. In diesem Fall ist es notwendig, den zu einem Ring gebogenen Blechstreifen ohne Überlappung an seinen Enden zu verbinden. Dies kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen.
Kommen hingegen sogenannte aktive Sensoren zum Einsatz, erfolgt eine störungsfreie Drehzahlerfassung auch bei einem Abstand des Sensors zum Polrad von bis zu 5 mm. In diesem Fall können die Enden des Ringes überlappend durch beispielsweise Nieten, Chlinchen oder Umbördeln miteinander verbunden werden.
Zur axialen Sicherung wird das Polrad in eine Nut im Bremsscheibenhals oder in der Radnabe eingelegt während eine notwendige Verdrehsicherung, die ein Wandern des Polrades in Umfangsrichtung verhindert, durch eine Verstemmung des Polrades mit dem rotierenden Bauteil oder beispielsweise durch einen zusätzlichen nicht magnetischen Niet in einer Zahnlücke erfolgen kann.
Da die bekannten Polräder sozusagen endlos sind, kann nur eine auf das ABS ab- gestimmte festgelegte Zahl von 90 oder 100 Zähnen vorgesehen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Polrad hingegen entsteht eine erkennbare Fügestelle, die bei jeder Radumdrehung ein zusätzliches Signal erzeugt. Dieses Signal kann vom ABS verwandt werden, um die Anzahl der Pole zu ermitteln. Somit ist keine vorbestimmte Anzahl von Zähnen erforderlich. Vielmehr können Polräder auch z. B. mit 93 oder 97 Zähnen erkannt und entsprechend verarbeitet werden. Die Vielzahl unterschiedlicher Polradgrößen die bislang erforderlich war, lässt sich auf wenige vorgefertigte Bänder reduzieren, die je nach erforderlichem Durchmesser des Ringes an entsprechenden Markierungen gekürzt werden. Mit einem speziellen Werkzeug lässt sich dann, je nach verwendetem Fügeverfahren, das benötige Bandende erstellen.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Sensierung radial, das heißt, die Zähne liegen in einer axialen Ebene des rotierenden Bauteiles. Durch die sich daraus ergebende günstigere Einbauposition für das Polrad und den Sensor ergibt sich eine geringere Temperaturbelastung, was naturgemäß mit einer Erhöhung der Standzeit verbunden ist.
Dabei kann das Polrad so positioniert werden, dass es nicht, wie bislang vorwiegend üblich, in unmittelbarer Nähe der der Fahrzeuginnenseite zugewandt liegen- den Reibfläche der Bremsscheibe positioniert ist. Die jetzt mögliche Anordnung des Polrades und des Sensors zwischen einem Radflansch, an dem der Bremsscheibenhals angeschlossen ist, und der äußeren Reibfläche der Bremsscheibe führt zu geringeren Temperaturanforderungen an den Korrosionsschutz des Polrades wie auch an den Sensor. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit den Sensor in die Bremse zu integrieren. Dabei kann der Sensor sowohl bei einer Festsattelbremse wie auch bei einer Schiebesattelbremse im achsfesten Bremsenbauteil eines Bremsträgers integriert sein, wodurch der Installationsaufwand für ein Kabel und den Sensor entfällt. Das ABS-Kabel kann innerhalb der Bremse mit einem Verschleißsignal-Ausgang kombiniert sein, so dass bei der Bremsenmontage lediglich eine Steckverbindung herzustellen ist, um gleichzeitig das ABS- und das Verschleißsignal an das Fahrzeug weiterzugeben.
Bevorzugt ist der Querschnitt des Bandmaterials rechteckig ausgebildet, wobei sich die Zähne in axialer Richtung des rotierenden Bauteiles erstrecken. Denkbar ist aber auch, das Band im Querschnitt winkelförmig auszubilden mit der Erstreckung der Zähne in radialer Richtung. Hierbei kann als Ausgangsmaterial ein winkelförmiges Band zum Einsatz kommen. Denkbar ist aber auch, das als Flachband vorliegende Material längs abzukanten, so dass sich ein winkelförmiger Quer- schnitt ergibt.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefugten
Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 eine Bremse mit montiertem Polrad in einer perspektivischen Ansicht
Figur 2 eine Bremsscheibe mit montiertem Polrad, ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht
Figur 3 einen Teilausschnitt der Bremsscheibe in einem Längsschnitt
Figur 4 das Polrad in einem Zwischenschritt der Fertigung
Figur 5 eine vergrößerte Darstellung der Figur 4
Figur 6 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines an einer Bremsscheibe montierten Polrades in einer perspektivischen Ansicht Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines zu einem Polrad verformbaren Bandes
Figur 8 einen vergrößerten Teilausschnitt des Polrades im Verbindungsbereich der beiden Enden, entsprechend der Figur 2
In der Figur 1 ist eine Scheibenbremse für ein Nutzfahrzeug dargestellt, das einen eine Bremsscheibe 1 übergreifenden Bremssattel 5 aufweist, in dem Bremsbacken angeordnet sind, die über eine Zuspanneinrichtung gegen die Bremsscheibe 1 pressbar sind.
Die Bremsscheibe 1 weist einen konzentrischen, sich axial erstreckenden Bremsscheibenhals 2 auf, dessen freie Stirnseite 4 mit Bohrungen 6 versehen ist zur Durchführung von Schrauben, die an einem Flansch einer nicht dargestellten Rad- nabe des Nutzfahrzeuges befestigbar sind.
Wie insbesondere die Figur 3 sehr deutlich wiedergibt, ist in der Mantelfläche des Bremsscheibenhalses 2 umfänglich eine Nut 7 vorgesehen, in der axial und verdrehgesichert ein Polrad 3 einliegt, das erfindungsgemäß aus einem zu einem Ring geformten Bandmaterial gebildet ist.
Die Verdrehsicherung des Polrades 3 im Bremsscheibenhals 2 erfolgt beispielsweise durch Verstemmen, während die axiale Sicherung dadurch erreicht wird, dass die Breite der Nut 7 der Breite des Polrades 3 entspricht.
Entsprechend den Figuren 4 und 5 wird das zunächst in gestreckter Form vorliegende Bandmaterial durch Stanzen mit Zahnlücken 9 versehen, zwischen denen sich Zähne 8 herausbilden.
An einem Ende sind ebenfalls durch Stanzen Nietbohrungen 1 1 und am anderen
Ende Nietbuckel 10 eingebracht, durch die eine fest Verbindung der beiden Enden des Bandes mittels Nieten erreicht wird, wobei sich die beiden Endbereiche dann überlappen. Vor dieser Verbindung wird jedoch das Band zunächst zu einem Ring geformt und auf den Bremsscheibenhals 2 geschoben, bis der Ring in der Nut 7 einliegt, wobei die Tiefe der Nut 7 an die Dicke des Bandes angepasst ist.
Danach erfolgt das Vernieten der beiden Enden, wie es in den Figuren 1 und 2 zu erkennen ist.
In der Figur 6 ist eine stoffschlüssige Verbindung in Form einer Schweißnaht 12 der beiden Enden des Ringes dargestellt, wobei die Enden stumpf aneinander lie- gen.
In der Figur 7 schließlich ist das Band mit eingebrachten Markierungen 13 erkennbar, die eine Hilfe beim Ablängen und Anpassen an unterschiedliche Durchmesser des Bremsscheibenhalses 2 oder einer Radnabe ermöglichen.
Bezugszeichenliste
1 Bremsscheibe
2 Bremsscheibenhals
3 Polrad
4 Stirnseite
5 Bremssattel
6 Bohrungen
7 Nut
8 Zahn
9 Zahnlücke
10 Nietbuckel
11 Nietbohrung
12 Schweißnaht
13 Markierung

Claims

Ansprüche
1. Mit einem Polrad (3) versehenes Bauteil, insbesondere eine Bremsscheibe (1) oder Radnabe eines Kraftfahrzeuges, wobei das verdrehsicher befestigte PoI- rad (3) aus einem magnetisch leitfähigen Material besteht, mit einer Vielzahl in gleichem Winkelabstand zueinander angeordneten Zähnen (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (3) aus einem zu einem Ring geformten, an den Enden miteinander verbundenen Bandmaterial gebildet ist.
2. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (3) in einer umlaufenden Nut der Bremsscheibe (1) oder Radnabe einliegt.
3. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7) in ihrer Breite der Breite des Polrades (3) entspricht.
4. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7) in ihrer Tiefe etwa der Dicke des Polrades (3) entspricht.
5. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass die Enden des Ringes form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
6. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die miteinander verbundenen Enden des Ringes überlappen.
7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Ringes miteinander vernietet sind.
8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass zum Vernieten der Enden an einem Ende Nietbohrungen (1 1) und am anderen Ende Nietbuckel (10) vorgesehen sind.
9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Ringes stumpf miteinander verschweißt sind.
10. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Bandmaterial Markierungen (13) vorgesehen sind zum Ablängen entsprechend einem vorbestimmten Durchmesser des Ringes.
11. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (8) bzw. Zahnlücken (9) in axialer Richtung der Bremsscheibe bzw. Radnabe verlaufen.
12. Verfahren zur Herstellung und Montage eines Polrades nach Anspruch 1 , da- durch gekennzeichnet, dass ein Bandmaterial entsprechend dem vorgegebenen Umfang abgelängt, Zahnlücken (9) und/oder Zähne (8) eingestanzt, das abgelängte Bandmaterial zu einem Ring geformt, als offener Ring um das drehbare Bauteil gelegt und die beiden Enden miteinander verbunden werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandmaterial von einem Coil abgeschnitten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden des Ringes form- oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die beiden Endbereiche des abgelenkten Bandes zum einen Nietbohrungen (11) und zum anderen Nietbuckel (10) ausgestanzt bzw. geprägt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Ringes durch Nieten, Chlinchen oder Bördeln verbunden werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Enden des Ringes verschweißt werden, vorzugsweise stumpf.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der um das Bauteil gelegte Ring mit dem Bauteil verstemmt wird.
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