DE102009046330A1

DE102009046330A1 - Anordnung zur Befestigung eines Magnetringes

Info

Publication number: DE102009046330A1
Application number: DE102009046330A
Authority: DE
Inventors: Thomas Riedisser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-11-03
Filing date: 2009-11-03
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Magnetringes (8) an einem Getriebebauteil (3). Es wird vorgeschlagen, dass der Magnetring (8) in einem Haltering (7) aufgenommen und der Haltering (7) mittels eines Zwischenringes (6) formschlüssig mit dem Getriebebauteil (3) verbunden sind. Die Anordnung dient der berührungslosen Drehzahlmessung bei Automatgetrieben in Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Befestigung eines Magnetringes an einem Getriebebauteil.
Es ist bekannt, bei der berührungslosen Messung von Drehzahlen, insbesondere bei Kraftfahrzeug-Automatgetrieben Magnetringe zu verwenden, welche auf einem rotierenden Bauteil befestigt sind und als Impulsgeber für einen Hall-Sensor dienen. Ein Problem hierbei ist die sichere und zuverlässige Befestigung des Magnetringes an dem Bauteil, dessen Drehzahl mittels des Hall-Sensors gemessen werden soll.
Durch die DE 198 51 760 A1 der Anmelderin wurde eine Drehzahlmesseinrichtung bekannt, welche in einem Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Ein Magnetring, der die Form eines Polrades aufweist, ist an einem rotierenden Getriebeteil, beispielsweise einem zylindrischen Lamellenträger mittels eines Halteringes befestigt. Der Magnetring ist in eine Aussparung des zylindrischen Getriebeteils eingesetzt und wird durch den Haltering fixiert, wobei der Magnetring mit dem Haltering verklebt ist. Dabei kann der Haltering mit dem Getriebebauteil verstemmt sein.
Durch die DE 197 34 303 A1 wurde ein Magnetrad, bestehend aus einem Magnetring und einem Haltering, für eine berührungslose Drehzahlmessung, vorzugsweise mit einem Hall-Sensor bekannt. Der Magnetring ist mit einem elastischen Klebstoff mit dem Haltering verbunden. Zusätzlich sind am Haltering mechanische Verbindungselemente in Form von Laschen vorgesehen, welche in korrespondierende Aufnahmeöffnungen im Magnetring eingreifen und einer zusätzlichen Lagesicherung des Magnetringes im Haltering dienen. Bedingt durch Fertigungstoleranzen, ist davon auszugehen, dass zwischen den Laschen und den Aufnahmeöffnungen im Magnetring ein Spiel in Umfangsrichtung auftritt, welches durch die elastische Klebverbindung kompensiert wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die Verbindung zwischen dem Magnetring und dem Getriebebauteil sicher und zuverlässig zu gestalten und insbesondere ein Lösen des Magnetringes während des Betriebes zu verhindern.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Magnetring in einem Haltering aufgenommen und der Haltering mittels eines Zwischenringes formschlüssig mit dem Getriebebauteil verbunden ist. Durch die Verwendung eines Zwischenringes ergibt sich der Vorteil, dass das Material des Zwischenringes an das Material des Getriebebauteiles hinsichtlich seiner Wärmedehnungs- und Festigkeitseigenschaften angepasst werden kann, was bei dem Haltering in sofern nicht möglich ist, da dieser aus einem nicht magnetisierbaren Material, bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung besteht. Darüber hinaus kann der Zwischenring derartig profiliert werden, dass eine formschlüssige Mitnahme zwischen Getriebebauteil und dem Haltering für den Magnetring erreicht wird. In der Regel ist das Getriebebauteil aus Stahl hergestellt, in diesem Falle wird für den Werkstoff des Zwischenringes ebenfalls ein Stahl gewählt. Bei wechselnden Temperaturen ergibt sich somit für das Getriebebauteil und den Zwischenring eine gleiche Temperaturdehnung, sodass die Verbindung beider Bauteile nicht beeinträchtigt wird.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zwischenring auf seinem Umfang Einprägungen auf der äußeren Stirnseite und Ausprägungen auf der inneren Stirnseite auf, welche bevorzugt als Materialdurchstellungen ausgebildet sind. Damit lässt sich am Zwischenring auf beiden Stirnseiten kostengünstig ein Mitnahmeprofil durch Umformung herstellen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenring drehfest auf dem Getriebeteil angeordnet und zentriert, wobei die formschlüssige Verbindung durch Verstemmen des Materials des Getriebebauteiles in die Einprägungen auf der äußeren Stirnseite des Zwischenringes erfolgt. Das Material des Getriebebauteiles, vorzugsweise Stahl, wird durch Ansetzen geeigneter Werkzeuge in radialer Richtung, von innen nach außen, in die Einprägungen hineingedrückt, wodurch sich ein Mitnahmeverzahnungseffekt zwischen Getriebebauteil und Zwischenring ergibt. Da das Getriebebauteil und der Zwischenring zumindest annähernd das gleiche Material und damit auch gleiche Festigkeitseigenschaften aufweisen, kann eine spielfreie Mitnahmeverbindung hergestellt werden, die auch gegen Lockern oder Ausschlagen Sicherheit bietet.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Haltering, der ebenfalls auf dem Getriebebauteil angeordnet ist, auf seinem Umfang als Taschen ausgebildete Aussparungen auf, in welche die Ausprägungen auf der Innenseite des Zwischenringes formschlüssig eingreifen, sodass auch eine Mitnahmeverzahnung zwischen Zwischenring und Haltering hergestellt wird. Haltering und Zwischenring können durch axiales Fügen und vorzugsweise Verkleben als Baueinheit vorgefertigt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Haltering zwischen einem axialen Anschlag des Getriebebauteils und dem Zwischenring eingespannt und durch die Verstemmungen auf der Außenseite des Zwischenringes axial fixiert. Damit ergibt sich eine sichere dauerhafte Verbindung zwischen Magnetring und Getriebebauteil.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Getriebebauteil als Planetenträger eines Automatgetriebes für Kraftfahrzeuge ausgebildet, wobei der Zwischen- und der Haltering bevorzugt an einer Führungsscheibe des Planetenträgers befestigt sind. Führungsscheibe und Zwischenring sind aus Stahl, der Haltering dagegen aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Durchstellungen des Zwischenringes und ebenso die Taschen des Halteringes gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilt, sodass sich ein hoher Traganteil ergibt, was die Lebensdauer der Verbindung erhöht. Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Befestigung des Magnetringes ist, dass die Materialverstemmung gegenüber dem härteren Zwischenring und nicht gegenüber dem relativ weichen Haltering erfolgt, der mit den Ausprägungen auf der Innenseite des Zwischenringes lediglich in axialer Richtung gefügt werden muss, um die Mitnahmeverbindung herzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschreiben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen
1 einen Ausschnitt eines Planetenradsatzes mit Magnetring,
2 eine Teilansicht auf einen Zwischenring,
3 einen Schnitt durch den Zwischenring in der Ebene III-III in 2,
4 eine 3-D-Ansicht des Zwischenringes,
5 eine Teilansicht auf eine Befestigung des Zwischenringes durch Verstemmung,
6 einen Schnitt in der Ebene VI-VI in 5,
7 ein Werkzeug zum Verstemmen und
8 einen Schnitt in der Ebene VIII-VIII in 7.
1 zeigt einen Ausschnitt eines Planetenradsatzes 1, wie er insbesondere in Automatgetrieben für Kraftfahrzeuge Verwendung finden kann. Der Planetenradsatz 1 umfasst einen Planetenträger 2 mit einer stirnseitigen Führungsscheibe 3, einen Planetenbolzen 4 sowie ein darauf gelagertes Planetenrad 5, von denen drei oder vier auf dem Umfang vorgesehen sind. An der Führungsscheibe 3 ist mittels eines Stütz- oder Zwischenringes 6 ein topfartig ausgebildeter Haltering 7 befestigt, der in seinem radial äußeren Bereich einen Magnetring 8 aufnimmt. Der Magnetring 8, der aus dem eingangs genannten Stand der Technik an sich bekannt ist, dient der Drehzahlerfassung des Planetenträgers 2 bzw. der Führungsscheibe 3, welche Teil des Planetenträgers 2 ist und daher mit derselben Drehzahl um eine nicht maßstäblich angeordnete Drehachse a umläuft. Radial außerhalb des mit der Drehzahl der Führungsscheibe 3 umlaufenden Magnetringes 8 ist eine nicht dargestellte Drehzahlerfassungseinrichtung, vorzugsweise ein Hall-Sensor stationär angeordnet, vorzugsweise an einem nicht dargestellten Getriebegehäuse. Die Befestigung des Halteringes 7 mittels des Zwischenringes 6 am der Führungsscheibe 3 des Planetenträgers 2 wird im Folgenden ausführlich erläutert.
2 zeigt einen Teil des Zwischenringes 6 in einer Ansicht auf seine vordere Stirnseite 6a. Der Zwischenring 6 weist einen Innendurchmesser d_i und einen Außendurchmesser da auf. Auf der Seite des Innendurchmessers d_i sind gleichmäßig über den Umfang verteilt taschenartige Einprägungen 9 angeordnet.
3 zeigt einen Schnitt in der Ebene III-III in 2 im Bereich einer Einprägung 9. Der Einprägung 9 auf der Stirnseite 6a liegt eine Ausprägung 10 auf der anderen Stirnseite 6b gegenüber. Die Ein- und Ausprägungen 9, 10 werden auch als Durchstellungen bezeichnet, da sie durch Materialdurchstellung, d. h. einen Umformvorgang hergestellt werden. Die Durchstellungen 9, 10 bilden Mitnahmeprofile auf beiden Stirnseiten 6a, 6b.
5 zeigt eine Teilansicht in axialer Richtung auf die Verbindung zwischen der Führungsscheibe 3 (vgl. 1), dem Zwischenring 6 und dem Haltering 7 (vgl. 1). Aus der Stirnseite der Führungsscheibe 3 sind Mitnahmeelemente 3a durch Materialverstemmung ausgeformt, welche in die Einprägungen 9 des Zwischenringes 6 eingreifen und somit eine Art Mitnahmeverzahnung bilden.
6 zeigt einen Schnitt in der Ebene VI-VI in 5, d. h. im Beriech der Einprägung 9 und des Mitnahmeelementes 3a. Das Mitnahmeelement 3a erscheint in 6 als Nase, welche den Zwischenring 6 gegenüber der Führungsscheibe 3 axial fixiert. Die Ausprägung 10 des Zwischenringes 6 liegt dabei an einer Planfläche 3b der Führungsscheibe 3 an. Zwischen dem Zwischenring 6 und der Planfläche 3b (axialer Anschlag) ist der Haltering 7 eingespannt, welcher auf seinem Innenumfang Aussparungen (vgl. 8) aufweist, in welche die Ausprägungen 10 formschlüssig eingreifen. Insofern ist der Haltering 7 formschlüssig mit dem Zwischenring 6 verbunden, der seinerseits formschlüssig über die Mitnahmeelemente 3 und die Einprägungen 9 mit der Führungsscheibe 3 und dem Planetenträger 2 verbunden ist.
7 zeigt einen keilförmig ausgebildeten Stempel 11 mit einer Schneide 11a und einer Schrägfläche 11b. Der Stempel 11 wird in axialer Richtung, dargestellt durch einen Pfeil A, auf die Stirnfläche der Führungsscheibe 3 zugestellt und bewirkt aufgrund seiner Geometrie eine Verstemmung des Materials der Führungsscheibe 3 in der Weise, dass das Material in radialer Richtung in die Einprägung 9 verdrängt wird. Der Zwischenring 6 und die Führungsscheibe 3 weisen den gleichen Materialtyp auf, d. h. auch etwa gleiche Festigkeits- und Wärmedehnungseigenschaften. Bei der Verstemmung ist daher sichergestellt, dass der Zwischenring 6 nicht verformt wird. Bei Wärmedehnungen, wie sie beim Betrieb in einem Kraftfahrzeug-Automatgetriebe auftreten, treten keine unterschiedlichen Dehnungen auf, welche die Festigkeit und den Sitz der Verbindung beeinträchtigen könnten. Das Material des Halteringes 7, ein nicht magnetisierbarer Werkstoff, ist vorzugsweise eine Aluminiumlegierung, d. h. relativ weich.
8 zeigt einen Schnitt in der Ebene VIII-VIII in 6, d. h. mit Blick auf den Haltering 7 und die Ausprägungen 10 des Zwischenringes 6. Der Haltering 7 weist im Bereich seines Innenumfanges 7a Aussparungen in Form von Taschen 12 auf, welche in ihrer Kontur den Ausprägungen 10 entsprechen. Die Taschen 12 werden vorzugsweise aus dem Haltering 7 ausgeklinkt. Durch die Ausprägungen 10 des Zwischenringes 6 und die Taschen 12 des Halteringes 7 ergibt sich eine formschlüssige Mitnahmeverbindung, welche durch axiales Fügen herstellbar ist. Der Zwischenring 6 und der Haltering 7 können als Baueinheit vorgefertigt und vorzugsweise miteinander verklebt werden, was die Montage erleichtert.
Bezugszeichenliste

1: Planetensatz
2: Planetenträger
3: Führungsscheibe
3a: Mitnahmeelement
3b: Planfläche
4: Planetenbolzen
5: Planetenrad
6: Zwischenring
6a: äußere Stirnseite
6b: innere Stirnseite
7: Haltering
7a: Innenumfang
8: Magnetring
9: Einprägung
10: Ausprägung
11: Stempel
11a: Schneide
11b: Schrägfläche
12: Tasche (Aussparung)
di: Innendurchmesser
da: Außendurchmesser
A: Axialrichtung
a: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19851760 A1 [0003]
DE 19734303 A1 [0004]

Claims

Anordnung zur Befestigung eines Magnetringes (8) an einem Getriebebauteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetring (8) in einem Haltering (7) aufgenommen und der Haltering (7) mittels eines Zwischenringes (6) formschlüssig mit dem Getriebebauteil (3) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (6) auf seinem Umfang verteilt angeordnete, jeweils ein Mitnahmeprofil bildende Einprägungen (9) auf der äußeren Stirnseite (6a) und Ausprägungen (10) auf der inneren Stirnseite (6b) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Ausprägungen als Materialdurchstellungen (9, 10) ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (6) drehfest auf dem Getriebebauteil (3) angeordnet ist, wobei durch Verstemmen erzeugte Mitnahmeelemente (3a) des Getriebebauteiles (3) in die Einprägungen (9) des Zwischenringes (6) eingreifen.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verstemmte Material des Getriebebauteils (3) und das Material des Zwischenringes (6) annährend die gleichen Festigkeits- und Wärmedehnungseigenschaften aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (7) über den Umfang verteilt angeordnete Taschen (12) aufweist, in welche die Ausprägungen (10) des Zwischenringes (6) formschlüssig eingreifen.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (7) zwischen dem Getriebebauteil (3, 3b) und dem Zwischenring (6, 6b) eingespannt und axial fixiert ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebebauteil als Planetenträger (3) eines Automatgetriebes für Kraftfahrzeuge ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (2) eine Führungsscheibe (3) aufweist, an welcher der Haltering (7) und der Zwischenring (6) durch Verstemmen des Materials der Führungsscheibe (3) befestigt sind.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (2) respektive die Führungsscheibe (3) und der Zwischenring (6) jeweils aus Stahl hergestellt sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (7) aus einem nicht magnetisierbaren Material, insbesondere einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und Ausprägungen respektive die Durchstellungen (9, 10) gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.