WO2006040051A1

WO2006040051A1 - Verfahren zur herstellung einer polrad/radnaben-verbindung und deren anordnung

Info

Publication number: WO2006040051A1
Application number: PCT/EP2005/010707
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Pahle; Thomas Lehner; Johann Baumgartner
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2006-04-20
Also published as: US8191973B2; MX2007004103A; EP1799519A1; CA2583516A1; US20070246269A1; DE102004049355A1; JP2008515698A; EP1799519B1; AU2005293833A1

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Polrad/Radnaben-Verbindung eines Kraftfahrzeuges, ist so ausgebildet, dass das magnetisch leitfähige, vorgefertigte Polrad (2) in eine Gießform für die Radnabe (1) gelegt und danach die die Radnabe (1) bildende, aus einem im Erstarrungszustand magnetisch nicht leitfähigen Werkstoff bestehende Schmelze unter weitgehendem Formerhalt des Polrades (2) eingefüllt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Polrad/Radnaben- Verbindung und deren

Anordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Polrad/Radnaben- Verbindung eines Kraftfahrzeuges und deren Anordnung.

Derartige Polräder kommen als Funktionsteile von Antiblockier-Systemen (ABS) an Kraftfahrzeugen zum Einsatz, wo sie üblicherweise im Anbindungsbereich einer Scheibenbremse an der zugeordneten Radnabe des Kraftfahrzeuges 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 Wirkver- bindung steht, verdrehsicher an der Radnabe befestigt. Ein solches Polrad ist bei¬ spielsweise aus der DE 102 05 046 Al bekannt.

Dabei ist das Polrad als Blechstanzteil mit der Radnabe durch Form- oder Reib- schluss verbunden. Statt als Blechstanzteil kann das Polrad auch als Sinterteil aus- gebildet sein. Bei anderen bekannten Lösungen werden im gleichen Winkelabstand zueinander stehende Zähne des Polrades aus der gegossenen Radnabe gießtech¬ nisch oder zerspanend geformt, was jedoch mit einem erheblichen Fertigungsauf¬ wand verbunden ist. Weiter ist es bekannt, durch Einlagerung von magnetischen Partikeln eine zugeordnete Radlagerdichtung in Verbindung mit aktiven Drehzahl- sensoren als Polrad zu verwenden. - -

Bei freiliegenden Polrädern, die nicht vollkommen gegen äußere Einflüsse abge¬ schirmt sind, wie dies bei der Integration in die Radlagerdichtung der Fall ist, be¬ steht die Gefahr der Korrosion und Verschmutzung, insbesondere der Spalte zwi¬ schen den einzelnen Zähnen, wobei die Spalten auch durch fensterformige Durch- brechungen gebildet sein können.

Besonders bei Verschmutzungen durch metallische Bestandteile, wie sie beim Ab¬ rieb der Bremsscheibe und der Bremsbeläge entstehen, kann das Drehzahlsignal gestört werden oder ausfallen. Um dies zu verhindern ist schon versucht worden, das Polrad vollständig in Kunststoff einzubetten, was jedoch insofern nachteilig ist, als die beim Bremsen auftretenden Temperaturen den Kunststoff über Gebühr stark beanspruchen, so dass die Standzeit dieser Verbindungsart als den Anforderungen nicht entsprechend angesehen werden muss.

Neben der Verschmutzungsproblematik ist auch die bislang bekannte Art der Fixie¬ rung des Polrades am sich drehenden Fahrzeugteil als nachteilig anzusehen. Durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten und Wärmeleitungen kann es bei ho¬ hen Temperaturen, wie sie bei der genannten Bremsung entstehen, zum Versagen dieser Verbindung kommen, wenn diese durch eine Presspassung zwischen dem Polrad und dem sich drehenden Fahrzeugteil hergestellt ist. Es ist daher notwendig, einen zusätzlichen Formschluss vorzusehen, der nur mit einem entsprechend hohen Fertigungs- und Montageaufwand zu realisieren ist. Im übrigen ist ein hoher Mon¬ tageaufwand auch für die anderen genannten Konfigurationen des Polrades charak¬ teristisch, so dass sich insgesamt eine ungünstige Kostenstruktur ergibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung bzw. eine Anordnung einer Polrad/Radnaben- Verbindung zu entwi¬ ckeln, durch das die Vertriebssicherheit des Polrades verbessert und die Ferti¬ gungs- und Montagekosten gesenkt werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, bzw. durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Durch die Erfindung wird eine Baueinheit Polrad/Radnabe geschaffen, die sich durch eine ganze Reihe von Vorteilen auszeichnet.

So ist zunächst einmal die gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verein- fachte Montage zu nennen, da nur diese Baueinheit fahrzeugseitig befestigt werden muss. Verbindungsmittel, mit denen das Polrad an der Radnabe bisher befestigt wurde, sind nicht mehr erforderlich, ebenso wenig wie die dafür notwendigen bau¬ lichen Voraussetzungen.

Der Einfluss der beim Bremsen auftretenden Wärme auf die hinsichtlich ihrer Aus¬ dehnungskoeffizienten und Wärmeleitungen unterschiedlichen Werkstoffe kann unberücksichtigt bleiben, da das Polrad in die Radnabe eingebettet ist und von da¬ her sozusagen fest verankert ist.

Daneben ist auch die Fertigung der Baueinheit Polrad/Radnabe relativ einfach und mit geringem fertigungstechnischen Aufwand zu realisieren. Dabei ist im Bedarfs¬ fall lediglich eine geringe spanende Bearbeitung erforderlich. Diese vor allem dann, wenn es bei den üblichen Materialdicken des Polrades von 2 bis 3 mm auf¬ grund der Gießtemperatur zu Verformungen des Polrades kommt. In diesem Fall kann die spanende Bearbeitung der Stirnfläche der Radnabe bei gleichzeitigem

Freilegen der Polradverzahnung die vorhandene Verformung beseitigen.

Für eine problemlose Fertigung muss die Gießtemperatur erheblich unter der des Polrades liegen. Als Radnaben- Werkstoff bieten sich dabei Aluminiumlegierungen an, die mit einer Gießtemperatur von 700 bis 750° Celsius zu verarbeiten sind. In diesem Temperaturbereich besteht keine Gefahr einer Qualitätsminderang der Ver¬ zahnung des Polrades.

Eine weitere Anforderung an den Radnaben- Werkstoff besteht darin, dass dieser selbst nicht magnetisch leitend sein darf, während das Polrad zur Funktionsfähig¬ keit aus einem magnetisch leitenden Material, üblicherweise Stahl, besteht. Durch die genannte spanende Bearbeitung sowohl der Radnabe wie auch des Pol¬ rades wird letzteres freigelegt und ist damit korrosionsgefährdet den Witterungs¬ einflüssen ausgesetzt. Zur Verhinderung der Korrosion besteht daher, nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, das Polrad aus einem nicht rostenden Stahl, der überdies magnetisch leitfähig sein muss. Hierzu eignen sich besonders martensitische und ferritische, jedoch keine austenitischen rostfreien Stähle.

Durch das Eingießen des Polrades in die Radnabe werden die Ausnehmungen bzw. Durchbrechungen zwischen den Zähnen durch den Werkstoff der Radnabe ausge- füllt und praktisch hermetisch verschlossen, so dass ein Eindringen von Ver¬ schmutzungen, insbesondere von die Funktionsfähigkeit des Polrades beeinträchti¬ genden Metallpartikel und wirksam verhindert ist. Insofern stellt die geschaffene Baueinheit eine erhebliche Verbesserung der Betriebssicherheit dar, zumal ein ver¬ schmutzungsbedingter Ausfall des Gesamtsystems praktisch ausgeschlossen ist.

Als besonders bemerkenswert ist auch die sich aus der Erfindung ergebende signi¬ fikante Erhöhung der Standzeit zu nennen, durch die eine Senkung der Betriebs¬ kosten gegeben ist, die in Addition mit den reduzierten Fertigungs- und Montage¬ kosten zu einer außerordentlichen wirtschaftlichen Verbesserung führt.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge¬ kennzeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Ausführangsbeispiel einer Anordnung einer Polrad/Radnaben- Verbindung wird nachfolgend anhand der beigefügten

Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1 eine montierte Polrad/Radnaben- Verbindung in einer perspektivischen

Ansicht

Figur 2 einen Längsschnitt durch die Verbindung gemäß Figur 1 Figur 3 eine vergrößerte Einzelheit der Verbindung, ebenfalls in einem Längsschnitt

Figur 4 ein Polrad als Einzelheit dargestellt

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Anordnung einer Polrad/Radnaben- Verbindung ei¬ nes Kraftfahrzeuges dargestellt, wobei das magnetisch leitfähige Polrad 2 mit einer Vielzahl in gleichem Winkelabstand zueinander angeordneten Durchbrechungen 5 versehen ist, zwischen denen jeweils ein Zahn 6 gebildet ist.

Wie insbesondere die Figur 4 sehr deutlich wiedergibt, ist das Polrad 2 als gestanz¬ tes, ringförmiges, flächiges Blechteil ausgebildet, bei dem sich die Durchbrechun¬ gen 5 und die Zähne 6 radial erstrecken.

In der Figur 1 ist die Polrad/Radnaben- Verbindung gezeigt, an die eine Brems¬ scheibe 3 über Schrauben 4 angeschlossen ist, wobei die Schrauben 4 in einen um¬ fänglichen Kranz 7 der Radnabe 1 eingedreht sind.

Das Polrad 2 ist als vorgefertigtes Blechteil in die Radnabe 1 eingegossen, wozu das Blechteil in eine Gießform für die Radnabe 1 gelegt und danach die die Radna¬ be bildende, aus einem im Erstarrungszustand magnetisch nicht leitfähigen Werk¬ stoff bestehende Schmelze unter weitgehendem Formerhalt des Polrades 2 in die Gießform eingefüllt wird.

Dabei ist das Polrad 2 so positioniert, dass es im wesentlichen den der Bremsschei¬ be 3 zugewandten Stirnseitenbereich der Radnabe 1 bildet, wobei die Schmelze für die Radnabe 1 die Durchbrechungen 5 des Polrades 2 vollständig ausfüllt.

Um eventuell vorhandene Verformungen des Polrades zu beseitigen, die durch die Schmelzwärme beim Gießen der Radnabe 1 auf das Polrad 2 einwirkt, kann die

Polrad/Radnaben- Verbindung im Bereich der entsprechenden Stirnseite der Rad¬ nabe 1 spanend bearbeitetet werden, so dass sich eine plane Fläche ergibt. - -

Zur Minimierung der Verformungen ist als Werkstoff für die Radnabe 1 einer ge¬ genüber dem aus einem nicht rostenden, martensitischen oder ferritischen, magne¬ tisch leitfähigen Stahl bestehenden Polrad 2 mit geringerer Schmelztemperatur zu wählen, vorzugsweise eine Aluminiumlegierung, die magnetisch nicht leitend ist. Dadurch wird die im Zusammenspiel mit einem nicht dargestellten, mit dem Pol¬ rad 2 in Wirkverbindung stehenden Sensor eine durch den Wechsel zwischen^{^} Durchbrechungen 5 und Zähnen 6 erzeugte einwandfreie Impulsgebung für den Betrieb des Antiblockiersystems gewährleistet.

Durch den sicheren Verbund des Polrades 2 mit der Radnabe 1 sind die betriebsbe¬ dingten Einflüsse, beispielsweise durch beim Bremsen entstehenden Reibungs¬ wärme unwirksam.

Bezugszeichenliste

1 Radnabe

2 Polrad

3 Bremsscheibe

4 Schraube 5 Durchbrechung

6 Zahn

7 Kranz

Claims

- o -Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Polrad/Radnaben- Verbindung eines Kraft¬ fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisch leitfähige, vorge- fertigte Polrad (2) in eine Gießform für die Radnabe (1) gelegt und danach die die Radnabe (1) bildende, aus einem im Erstarrungszustand magnetisch nicht leitfähigen Werkstoff bestehende Schmelze unter weitgehendem Formerhalt des Polrades (2) eingefüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (2) aus einem Blech gestanzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zähnen (6) des Polrades (2) gebildete Lücken oder Durchbrechungen (5) durch die Schmelze ausgefüllt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das vorgefertigte Polrad (2) in den Bereich der Gießform einge¬ legt wird, der eine Stirnseite der fertigen Radnabe (1) bildet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Stirnseite der Radnabe (1) sowie das darin eingebetete Pol¬ rad (2), dessen Zähne (6) bzw. Durchbrechungen (5) sich radial erstrecken, zu einer planen Fläche spanend bearbeitet werden.

6. Anordnung einer Polrad/Radnaben- Verbindung eines Kraftfahrzeuges, wobei das magnetisch leitfähige Polrad (2) mit einer Vielzahl, in gleichem Winkel¬ abstand zueinander angeordneten Zähnen (6) versehen ist, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Polrad (2) als vorgefertigtes Blechteil in die Radnabe (1) eingegossen ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad (2) als ein planer Ring ausgebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rad¬ nabe (1) aus einem Werkstoff gegossen ist, dessen Gießtemperatur niedriger ist als die des Polrades (2).

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) aus einem Werkstoff gegossen ist, dessen Gießtemperatur et¬ wa 700 bis 750° Celsius ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) aus einem magnetisch nicht leitenden Werkstoff besteht.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Radnabe (1) aus einer Aluminiumlegierung besteht.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polrad aus einem nicht rostenden Stahl besteht.

13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Polrad (2) aus einem martensitischen oder ferritischen rost- freiem Stahl besteht.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Zähnen (6) gebildeten Lücken oder Durchbrechungen (5) des Polrades (2) durch Werkstoff der Radnabe (1) ausgefüllt sind.