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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sensorring, der für das Detektieren
einer Drehung eines sich drehenden Elementes verwendet wird, und
ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Sensorrings.
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Im
Allgemeinen wird ein Sensorring verwendet, um die Drehung eines
sich drehenden Elementes, wie beispielsweise einer Achse eines Automobils,
zu detektieren. Der Sensorring hat einen zylindrischen Körper, der
an dem sich drehenden Element montiert ist, ein ringförmiges Element,
das sich von dem zylindrischen Körper
in einer radialen Richtung des zylindrischen Körpers erstreckt, und eine Mehrzahl
von Öffnungen,
die in dem ringförmigen
Element ausgebildet sind. Diese Öffnungen
sind in Umfangsrichtung des ringförmigen Elementes unter konstanten
Abständen
voneinander beabstandet. Zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Öffnungen
des ringförmigen
Elementes ist ein Zahn definiert. Der Sensorring wird dem sich drehenden
Element, wie beispielsweise einer Automobilachse montiert, und ein Näherungssensor
("Proximity Sensor") ist in der Nähe angeordnet.
Der Näherungssensor
detektiert die Zähne
des Sensorrings, die sich mit der sich drehenden Achse drehen. Der
Sensorring und der Näherungssensor
detektieren in Kombination die Drehzahl des sich drehenden Elementes.
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Der
Sensorring wird im Allgemeinen über
einen Außenumfang
eines freien Endes des rotierenden Elementes gepresst, und das freie
Ende des sich drehenden Elementes hat einen gestuften Abschnitt an
seinem Außenumfang,
um den Sensorring aufzunehmen. Insbesondere hat der gestufte Abschnitt des
freien Endabschnitts des sich drehenden Elementes eine sich axial
erstreckende zylindrische Fläche,
um in einem inneren Durchmesserabschnitt des zylindrischen Körpers des
Sensorrings einzugreifen, und eine sich radial erstreckende ringförmige Anschlagsfläche, um
eine Endseite des Sensorrings zu unterstützen. Der Sensorring wird über das
freie Ende des sich drehenden Elementes in axialer Richtung des
sich drehenden Elementes aufgepresst, bis er die Anschlagsfläche berührt. Der
Sensorring sitzt auf der radialen Anschlagsfläche des sich drehenden Elementes,
so dass der Sensorring in axialer Richtung des sich drehenden Elementes
akkurat positioniert ist.
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Der
zylindrische Körper
des Sensorrings definiert eine Mittelbohrung, die eine einfache
zylindrische Fläche
hat, die über
die zylindrische Fläche
des gestuften freien Endabschnitts des sich drehenden Elementes
zu pressen ist.
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Die
sich axial erstreckende zylindrische Fläche und die sich radial erstreckende
Anschlagsfläche des
gestuften freien Endabschnitts des sich drehenden Elementes werden
durch maschinelle Bearbeitung ausgebildet, und die Verbindung zwischen
diesen beiden Flächen
wird durch eine bogenförmige Fläche definiert,
die durch eine runde Spitze eines Schneidewerkzeugs ausgebildet
wird.
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Wenn
der Radius der runden Spitze des Schneidewerkzeugs relativ groß ist, d.
h., wenn die Verbindungsfläche
zwischen der sich axial erstreckenden Fläche und der sich radial erstreckenden Fläche des
sich drehenden Elementes einen relativ großen Krümmungsradius hat, kann die
Endseite des Sensorrings nicht an der Anschlagsfläche des
sich drehenden Elementes anliegen, wenn der Sensorring auf das sich
drehende Element gepresst wird. In solch einem Fall ist sowohl die
Positionierung des Sensorrings in axialer Richtung des sich drehenden Elementes
als auch die Lage des Sensorrings relativ zur Anschlagsfläche (d.
h. die Ebenheit des Sensorrings) instabil.
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Selbst
wenn der Radius der Verbindung zwischen der axialen und der radialen
Fläche
des freien Endabschnitts des sich drehenden Elementes ausreichend
klein ist, und die Endseite des Sensorrings auf der Anschlagsfläche des
sich drehenden Elementes sitzen kann, kann die Endseite des Sensorrings
bei dem Anschlagen gegen die Anschlagsfläche des sich drehenden Elementes
verformt werden, wenn die Druckkraft zum Aufpressen des Sensorrings über das
sich drehende Element übermäßig groß ist, oder
wenn die Aufpressoperation in Form eines Schlages durchgeführt wird.
Dies führt
zu einer Verringerung der Länge
des Sensorrings in axialer Richtung des sich drehenden Elementes
und verursacht eine Instabilität
in der axialen Position und in der horizontalen Stellung des Sensorrings.
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Um
den Sensorring auf das sich drehende Element auf gewünschte Weise
aufzupressen, ist es ideal, dass der Sensorring aus einem einstückigen Material
hergestellt wird, das eine hohe Steifigkeit und Festigkeit hat,
so dass sich der Sensorring während
der Aufpress-Operation nicht verformt. Herkömmlicherweise wird der Sensorring
durch Sintern oder maschinelle Bearbeitung hergestellt. Diese Herstellungsprozesse
sind jedoch kompliziert und schwierig. Um den Herstellungsprozess
zu vereinfachen, wird ein Druck-Formprozess verwendet. Ein metallisches
Plattenmaterial wird zu einem einstückigen Produkt druckgeformt,
aber jegliche herkömmliche
Druck-Formverfahren liefern zufriedenstellende Produkte.
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Die
DE 42 30 043 A1 offenbart
einen Sensorring, der koaxial an einem sich drehenden Element montiert
ist, wobei der Sensorring einen Erfassungsabschnitt hat, der in
einer radialen Ebene liegt, und einen äußeren zylindrischen Abschnitt,
der an den Erfassungsabschnitt angrenzt, wobei das sich drehende
Element zumindest teilweise den Sensorring umgibt, und der äußere zylindrische
Abschnitt eng in das sich drehende Element eingepasst ist und durch eine
Klammer fixiert ist.
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Die
vorliegende Erfindung wurde erdacht, um die oben beschriebenen Probleme
auszuräumen.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen neuen Sensorring anzugeben,
der immer an der radialen Anschlagsfläche anliegen kann, die an dem freien
Endabschnitt des sich drehenden Elementes ausgebildet ist, unabhängig von
der Größe der Verbindungskrümmung zwischen
der radialen und der horizontalen Fläche des freien Endabschnitts
des sich drehenden Elementes, und ein Herstellungsverfahren für solch
einen Sensorring.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
neuen Sensorring anzugeben, der sich nicht verformt, wenn er über den
freien Endabschnitt des sich drehenden Elementes aufgepresst wird,
sowie ein Herstellungsverfahren für solch einen Sensorring.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
neuen Sensorring anzugeben, der ein einstückiges Produkt ist, das aus
einem Plattenmaterial mit hoher Festigkeit hergestellt ist, sowie
ein Verfahren zum Herstellen desselben.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
neuen Sensorring anzugeben, der mit einer relativ kleinen Druckkraft
hergestellt werden kann, sowie ein Herstellungsverfahren für solch
einen Sensorring.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
neuen Sensorring anzugeben, der einen Herstellungsfehler gering
halten kann, sowie ein Herstellungsverfahren dafür.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Sensorring nach Anspruch
1 angegeben.
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Da
sich der Flanschabschnitt des Sensorrings von dem Umfang des zylindrischen
Abschnitts des Sensorrings in radialer Richtung diagonal nach außen erstreckt
und einen nach und nach zunehmenden Durchmesser hat, kann der Flanschabschnitt eine
Verbindungs-Krümmung
zwischen der axialen und der radialen Fläche des freien Endabschnitts
des sich drehenden Elementes während
der Aufpressoperation meiden (bzw. diese nicht berühren). Als
Resultat daraus kann das freie Ende des Flanschabschnitts des Sensorrings
immer an der radialen Anschlagsfläche des sich drehenden Elementes
anliegen. Somit ist es möglich,
den Sensorring an dem sich drehenden Element in einer erwünschten
Position mit erwünschter
Ebenheit anzuordnen.
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Der
Flanschabschnitt des Sensorrings kann eine abgeschrägte Innenfläche haben,
um die Verbindungs-Krümmung
zwischen der axialen und der radialen Fläche des freien Endabschnitts
des sich drehenden Elementes zu meiden.
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Das
freie Ende des Flanschabschnitts kann einen ebenen Bereich haben,
der parallel zur Anschlagsfläche
des sich drehenden Elementes ist, so dass der Flanschabschnitt des
Sensorrings mit der ebenen radialen Anschlagsfläche des sich drehenden Elementes
einen flächigen
Kontakt bildet.
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Der
Sensorring kann einen ringförmigen
Erfassungsabschnitt haben, der sich von dem anderen Endumfang des
zylindrischen Abschnitts radial nach außen erstreckt, und einen äußeren Ringabschnitt, der
sich von dem Außenumfang
des Sensorringabschnitts axial in Richtung auf den Flanschabschnitt erstreckt,
um den zylindrischen Abschnitt teilweise zu umgeben. Der Sensorring
ist ein einstückiges
Produkt, das den zylindrischen Abschnitt, den Flanschabschnitt,
den Erfassungsabschnitt und den äußeren Ringabschnitt
hat.
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Eine
Mehrzahl von rechteckigen oder quadratischen Öffnungen kann in dem Erfassungsabschnitt
unter konstanten Intervallen in Umfangsrichtung des Sensorrings
ausgebildet sein. Eine jede der Öffnungen
kann eine radial äußere Seite
haben, die von der Mitte des Sensorrings am weitesten entfernt ist,
eine radial innere Seite, die der Mitte des Sensorrings am nächsten ist,
und zwei weitere Seiten, die jeweils die Enden der äußeren Seite
mit den Enden der inneren Seite verbinden. Die radiale Position
der inneren Seite einer jeden Öffnung
kann im Wesentlichen die gleiche sein wie diejenige der Außenwand des
zylindrischen Abschnitts des Sensorrings. Die radiale Position der äußeren Seite
der Öffnung
kann im Wesentlichen die gleiche sein wie diejenige der Innenwand
des Ringabschnitts.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Herstellen eines Sensorrings aus einem Rohling aus einem einplattigen
Material nach Anspruch 5 angegeben. Dementsprechend wird der Sensorring
erhalten, der den Flanschabschnitt hat.
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Durch
dieses Herstellungsverfahren ist es möglich, einen Sensorring mit
hoher Festigkeit aus einem einplattigen Material herzustellen. Die
Stanzelemente kön nen
unter dem doppelten Intervall bzw. Abstand P angeordnet sein wie
die Öffnungen
des Erfassungsabschnitts, so dass die Öffnungen des Erfassungsabschnitts
durch eine erste und eine zweite Stanzoperation ausgebildet werden.
Zwischen der ersten und der zweiten Stanzoperation kann der Rohling
um ein Intervall bzw. einen Abstand der Öffnungen des Erfassungsabschnitts
gedreht werden.
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Die
untere Form der ersten Formeinheit kann eine Mehrzahl von Bohrungen
(Stanzlöchern)
haben, um die Stanzelemente jeweils aufzunehmen. Ein zweiter Kern
("nest pin") kann in der unteren
Form zwischen zwei vorbestimmten Stanzlöchern vorgesehen sein, so dass
er von der Oberfläche
der unteren Form abstehen kann. Der Kern kann während der ersten Stanzoperation
zurückgedrückt werden
und nicht vorstehen. Wenn die erste Stanzoperation beendet ist und
der Rohling um ein Intervall der Öffnungen gedreht wurde, kann
der Kern vorstehen und in eine der gestanzten Öffnungen passen. Somit wird die
Positionierung des Rohlings vor der zweiten Stanzoperation akkurat
durchgeführt.
Es kann mehr als ein solcher Kern vorgesehen sein. Ausnehmungen (oder
Kern-Löcher)
zum Aufnehmen der Kerne können
in der unteren Form ausgebildet sein. Ein jeder der Kerne kann ein
scharfes freies Ende haben. Ein jedes der Kern-Löcher kann einen ovalen Querschnitt
haben, wobei sich die Hauptachse in einer radialen Richtung des
Sensorrings erstreckt, dergestalt, dass die Kern-Löcher in
radialer Richtung größer sind
als die Stanzlöcher.
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Ein
jedes der Stanzelemente kann einen rechteckigen oder einen quadratischen
Querschnitt haben, und die Druckform kann dazu passende rechteckige
oder quadratische Nuten haben, zum gleitenden Eingriff der Stanzelemente
und zum Führen
derselben.
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Der
obere Formstempel der zweiten Formeinheit kann einen Abschnitt mit
geringerem Durchmesser haben, um den ersten Kern herunterzudrücken, wenn
der obere Formstempel abgesenkt wird, einen oberen Abschnitt mit
größerem Durchmesser zum
Biegen der vorstehenden Länge
des zylindrischen Abschnitts des Rohlings in eine radial äußere Richtung,
und eine C-Fläche
(abgeschrägte
Fläche), die
an der Verbindungsstelle zwischen dem Abschnitt mit geringerem Durchmesser
und dem Abschnitt mit größerem Durchmesser
ausgebildet ist. Der Abschnitt mit kleinerem Durchmesser kann sich
mit der Innenwand des zylindrischen Abschnitts des Sensorring-Rohlings
in Gleitkontakt befinden, wenn der obere Formstempel nach unten
bewegt wird.
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Die
vorstehende Länge
des zylindrischen Abschnitts kann so bestimmt sein, dass sie eine
solche Größe hat,
dass die Ecke, die definiert wird durch eine horizontale Endseite
der vorstehenden Länge und
die vertikale Innenwand des zylindrischen Abschnitts durch die Unterseite
des Abschnitts mit großem
Durchmesser des oberen Formstempels kollabiert wird.
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Die
bewegliche Form kann eine vertikale zylindrische Fläche haben,
die der Umfangswand des Abschnitts mit geringem Durchmesser des
oberen Formstempels zugewandt ist und diese umgibt, wenn der obere
Formstempel abgesenkt wird, eine horizontale ringförmige Fläche, die
der ringförmigen
unteren Fläche
des Abschnitts mit großem
Durchmesser des oberen Formstempels außerhalb der C-Fläche zugewandt
ist, und eine schräge
Fläche,
die der C-Fläche
des oberen Formstempels zugewandt ist und die vertikale Fläche mit
der horizontale Fläche verbindet.
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Die
Schrägfläche der
beweglichen Form kann steiler sein als die C-Fläche.
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Die
Länge der
Schrägfläche kann
ungefähr die
Hälfte
derjenigen der C-Fläche
in radialer Richtung des Sensorrings betragen, und die Höhe der Schrägfläche kann
größer sein
als diejenige der C-Fläche.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann
auf dem Gebiet, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, aus
der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
und den anhängenden
Ansprüchen
deutlich werden, in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen.
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1 ist eine vertikale Schnittansicht
eines Sensorrings gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn er an einem sich drehenden Element montiert ist;
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2 ist eine fragmentarische
perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
Sensorrings;
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3A zeigt eine Teildraufsicht
auf den in 1 gezeigten
Sensorring;
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3B zeigt eine fragmentarische
vertikale Schnittansicht des in 3A gezeigten
Sensorrings;
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4A zeigt eine fragmentarische
perspektivische Ansicht eines Rohlings;
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4B zeigt eine perspektivische
Ansicht des Rohlings, wenn die Hälfte
der Öffnungen
in einen Erfassungsabschnitt des Rohlings gestanzt ist;
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4C zeigt eine perspektivische
Ansicht des Rohlings, wenn alle Öffnungen
in dem Rohling ausgebildet sind;
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4D zeigt eine perspektivische
Ansicht des fertiggestellten Sensorrings;
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5A bis 5E zeigen in Kombination eine Serie von
Schritten, die ausgeführt
werden, um den Rohling aus einem Einschichtmaterial herzustellen, in
vertikaler Schnittansicht;
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6 ist eine vertikale teilweise
geschnittene Ansicht der ersten Formeinheit, die zwei unterschiedliche
Ebenen darstellt;
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7 ist ein vergrößerter Querschnitt
des Rohlings, der auf die erste Formeinheit gesetzt ist;
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8 ist eine perspektivische
Ansicht einer Form der ersten Formeinheit und eines Kerns;
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9 zeigt eine Druckform in
perspektivischer Ansicht;
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10 zeigt den Satz der zweiten
Form in vertikalem Querschnitt, wobei die rechte Hälfte der Figur
eine Situation zeigt, bei der eine obere Form angehoben ist, und
die linke Hälfte
eine Situation zeigt, bei der die obere Form abgesenkt ist;
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11A zeigt, wie ein Flanschabschnitt
des Sensorrings geformt wird, wenn eine vorstehende Länge des
zylindrischen Abschnitts des Rohlings relativ lang ist;
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11B ist eine der 11A ähnliche Ansicht, die einen
Fall zeigt, bei dem die vorstehende Länge relativ kurz ist;
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11C ist eine der 11A ähnliche Ansicht, die einen
Fall zeigt, bei dem die vorstehende Länge relativ kurz ist, aber
sich steiler erstreckt als in 11B;
und
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12 ist eine vergrößerte Schnittansicht der
zweiten Formeinheit, welche insbesondere eine C-Fläche eines
oberen Formstempels zeigt und eine dazu passende geneigte Fläche einer
beweglichen Form.
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In
den Figuren werden Begriffe wie beispielsweise "oben/aufwärts", "unten/abwärts", "unterer", "oberer", "vertikal", "horizontal", "rechts" und "links" verwendet, um einen
Aufbau des Sensorrings und eine Form-Maschine zum Herstel len des
Sensorrings zu beschreiben, aber diese Begriffe werden nur verwendet,
um das Verständnis
einer dargestellten Ausführungsform
der Erfindung zu erleichtern und werden nicht benutzt, um den Schutzbereich
der Erfindung zu beschränken.
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Nun
wird eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche
Bezugszeichen werden ähnlichen
Teilen in unterschiedlichen Zeichnungen zugewiesen.
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In 1 ist ein Sensorring 1 koaxial
auf eine Nabe einer Automobilachse gepasst. Die Nabe 2 (oder
Achse) ist ein Beispiel eines sich drehenden Elementes. Die Nabe 2 hat
eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einer Mittellinie C.
Die Nabe 2 hat einen gestuften Abschnitt an seiner Außenfläche, um eine
zylindrische Fläche 3 und
eine Anschlagsfläche 4 zu
bilden. Die zylindrische Fläche 3 hat
einen bestimmten Durchmesser und eine bestimmte Länge in axialer
Richtung der Automobilachse entlang der Mittellinie C. Die Anschlagsfläche 4 erstreckt
sich im rechten Winkel zur zylindrischen Fläche 3 radial nach außen. Die
Anschlagsfläche 4 definiert
eine ringförmige
ebene Fläche.
Die zylindrische Fläche 3 und
die Anschlagsfläche 4 werden
durch eine Bearbeitung mit hoher Präzision ausgebildet. Diese Flächen sind miteinander
durch eine gekrümmte
Fläche
(R-Fläche) 5 verbunden,
die einen bestimmten Radius hat, der bestimmt wird durch einen Spitzenradius
eines Schneidewerkzeugs, das verwendet wird, um diese gekrümmte Fläche 5 auszubilden.
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Der
Sensorring 1 hat im Wesentlichen eine Ringform. Der Sensorring 1 wird
auf die Nabe 2 von der Oberseite der 1 montiert, wie durch den nicht-schattierten
Pfeil angezeigt ist. Der Sensorring 1 wird über die
zylindrische Fläche 3 der
Nabe 2 gepresst, bis er an der Anschlagsfläche 4 anschlägt. Auf
diese Weise wird die relative Position des Sensorrings 1 zur
Nabe 2 bestimmt. Der Sensorring 1 beinhaltet einen
zylindrischen Abschnitt 6, der über die zylindrische Fläche 3 der
Nabe 2 aufzupressen ist, und einen Flanschabschnitt 7,
der sich von dem unteren Ende des zylindrischen Abschnitts 6 diagonal nach
radial außen
neigt. Der Flanschabschnitt 7 liegt an der Anschlagsfläche 4 an,
wenn der Sensorring 1 auf der Nabe 2 montiert
ist.
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Der
Sensorring 1 beinhaltet außerdem einen Erfassungsabschnitt 8,
der sich von dem oberen Ende des zylindrischen Abschnitts 6 radial
nach außen
erstreckt, und einen äußeren Ringabschnitt 9, der
sich von dem Außenumfang
des Erfassungsabschnitts 8 nach unten erstreckt. Der Sensorring 1 ist ein
einstückiges
Produkt, das aus einem metallischen Plattenmaterial mit einer vorbestimmten
Dicke, wie beispielsweise "SPHC" durch Pressen und Biegen
hergestellt ist. Das Verfahren zum Herstellen des Sensorrings 1 wird
unten im Detail beschrieben.
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Ein
Näherungssensor 96,
wie beispielsweise ein magnetischer Sensor, ist in der Nähe des Sensorrings 1 so
angeordnet, dass er unter einem Abstand dem Erfassungsabschnitt 8 des
Sensorrings 1 zugewandt ist. Der Näherungssensor 96 detektiert
Drehungen des Sensorrings 1 (d. h., Drehungen der sich drehenden
Achse 2) und sendet ein bestimmtes Signal an einen Anzeiger 98.
Der Anzeiger 98 zeigt eine Drehzahl der sich drehenden
Achse 2 an.
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Der
Erfassungsabschnitt 8 (siehe 2) wird
zum Detektieren der Drehungen des sich drehenden Elementes (Nabe 2)
verwendet. Der Erfassungsabschnitt 8 hat eine Mehrzahl
von rechteckigen Öffnungen 10 entlang
seines Umfangs unter konstanten Intervallen (Abständen). Ein
Steg oder Zahn 11 wird zwischen je zwei nebeneinanderliegenden Öffnungen 10 definiert.
Der Näherungssensor 96 (1) detektiert die sich drehenden
Stege 11, um die Drehzahl der Nabe 2 zu bestimmen.
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Wie
in 3A gezeigt ist, hat
eine jede der rechteckigen Öffnungen 10 eine
innere Seite (rechte Seite in der Zeichnung) 12, die von
oben betrachtet im Wesentlichen mit der Außenwand 13 des zylindrischen
Abschnitts 6 überlappt
(am besten in 3B zu
sehen), und eine äußere Seite
(linke Seite in der Zeichnung) 14, die im Wesentlichen
mit der Innenwand 15 des äußeren Ringabschnitts 9 überlappt.
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Daher
ist die Breite Wr einer jeden rechteckigen Öffnung 10 im Wesentlichen
gleich dem Abstand zwischen der Außenwand 13 des zylindrischen
Abschnitts 6 und der Innenwand 15 des äußeren Ringabschnitts 9,
und der radiale Positionsunterschied Wr1 zwischen der inneren Seite 12 der Öffnung 10 und
der Außenwand 13 des
zylindrischen Abschnitts 6 sowie die radiale Positionsdifferenz
Wr2 zwischen der äußeren Seite 14 der Öffnung 10 und
der Innenwand 15 des äußeren Ringabschnitts 9 sind
beide sehr klein (geringer als 0,2 mm in dieser speziellen Ausführungsform).
P zeigt einen Abstand der rechteckigen Öffnungen 10 an. 3B zeigt den vertikalen Querschnitt
des äußeren Ringabschnitts 9,
der Öffnung 10 und
des zylindrischen Abschnitts 6.
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Man
beachte hier, dass die Herstellung der Öffnung 10 mit der
Breite Wr, die im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen der Außenwand 13 des
zylindrischen Abschnitts 6 und der Innenwand 15 des äußeren Ringabschnitts 9 ist,
nach bekannten Verfahren schwierig war. Es wurde jedoch durch das Anwenden
eines neuen und einzigartigen Verfahrens, das die Erfinder erdacht
haben, möglich
gemacht (wird unten beschrieben). Da neben der rechteckigen Öffnung 10 sowohl
in der radial inneren als auch der radial äußeren Richtung ein solider
Teil verbleibt, ist die Festigkeit verbessert. In der gezeigten Ausführungsform
hat die rechteckige Öffnung 10 eine größere Breite
Wr in radialer Richtung als Breite Wh in Umfangsrichtung.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren
der Erfindung kann das Verhältnis
der Breite Ws des Steges 11 in Umfangsrichtung zur Breite
Wh der rechteckigen Öffnung 10 in
Umfangsrichtung auf 0,75 oder weniger reduziert werden.
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Wenn
der Sensorring 1 den äußeren Ringabschnitt 9 nicht
hätte,
würden
die Stege oder Zähne 11 vom
zylindrischen Abschnitt 6 wie bei einem Kamm nach außen abstehen,
und die Festigkeit des Erfassungsabschnitts 8 würde erheblich
verschlechtert. Der Sensorring 1 hat den äußeren Ringabschnitt 9, so
dass die Stege oder Zähne 11 miteinander
verbunden sind und der Erfassungsabschnitt 8 eine ausreichende
Festigkeit hat. Darüber
hinaus definiert der Erfassungsabschnitt 8 eine ebene Fläche mit
einer insgesamt hohen Genauigkeit.
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Wie
in 1 zu sehen ist, ist
der äußere Ringabschnitt 9 in
axialer Richtung der Nabe 2 erheblich kürzer als der zylindrische Abschnitt 6.
Der Flanschabschnitt 7 erstreckt sich unter einem stumpfen Winkel
vom zylindrischen Abschnitt 6 nach diagonal unten (stumpfer
Winkel gemessen von der äußeren Wand
des zylindrischen Abschnitts 6). Wenn das Aufpressen ("Press Fitting") des Sensorrings
fertig ist, meidet der Flanschabschnitt 7 die gekrümmte Fläche 5 der
Nabe 2 und berührt
die Anschlagsfläche 4 in
einer Position radial außerhalb
der gekrümmten
Fläche 5 der
Nabe 2. Wie am besten in 2 zu
sehen ist, hat der Teil des Flanschabschnitts 7, der an
der Anschlagsfläche 4 anliegt,
eine ringförmige
ebene Fläche 16.
Diese Fläche 16 hat
eine geringe Breite in radialer Richtung des Sensorrings 1.
Somit berührt
der Flanschabschnitt 7 die Anschlagsfläche 4 durch diese
ringförmige
Fläche 16.
Die innere Umfangswand 17 des Flanschabschnitts 7 wird
durch Pressen (Pressformen) gemacht (wird unten beschrieben) und
definiert eine Schräge
(C-Fläche).
Im Querschnitt erstreckt sich die innere Umfangswand 17 diagonal
gerade in eine radial äußere Richtung.
Die Abmessungen der inneren Umfangswand 17 (C1 und C2 in 12) sind so bestimmt, dass
die innere Umfangswand 17 die gekrümmte Fläche 5 der Nabe 2 meidet.
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Da
der oben beschriebene Flanschabschnitt 7 vorgesehen ist,
berührt
der Sensorring 1 die gekrümmte Fläche 5 des sich drehenden
Elementes 2 nicht und kann bei der Montage des Sensorrings
die Anschlagsfläche 4 zuverlässig erreichen.
Dementsprechend ist es möglich,
den Sensorring 1 relativ zur Nabe 2 in axialer
Richtung akkurat zu positionieren und die Ebenheit (horizontale
Lage) des Erfassungsabschnitts 8 relativ zur Anschlagsfläche 4 der
Nabe 2 oder relativ zum Näherungssensor 96 sicherzustellen.
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Die
Festigkeit des unteren Endes des zylindrischen Abschnitts 6 wird
auch durch den Flanschabschnitt 7 erhöht. Daher würde sich der zylindrische Abschnitt 6 nach
dem Anschlagen des Flanschabschnitts 7 an der Anschlagsfläche 4 nicht deformieren,
selbst wenn der Sensorring 1 mit einer schweren Last oder
mit einem Schlag auf die Nabe 2 gepresst wird. Dieses verhindert
die Verringerung der Länge Hp
des Sensorrings 1 in axialer Richtung durch die Montage
des Sensorrings 1. Dementsprechend nimmt der Sensorring 1 (insbesondere
der Erfassungsabschnitt 8 des Sensorrings 1) eine
erwünschte
und akkurate Position relativ zur Anschlagsfläche 4 ein, und der
Sensorring 1 (insbesondere dessen Erfassungsabschnitt 8)
nimmt eine erwünschte
und akkurate Lage relativ zur Mittelachse C der Nabe 2 oder zum
Näherungssensor 96 ein.
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Der
Flanschabschnitt 7 erhöht
auch die Festigkeit des gesamten Sensorrings 1. Daher verformt sich
der Erfassungsabschnitt 8 nicht während der Operation des Aufpressens.
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Da
der Flanschabschnitt 7 die ebene Fläche 16 an der Seite
seines freien Endes hat, hat er einen relativ großen Kontaktbereich
mit der Anschlagsfläche 4 im
Vergleich zu einem Flanschabschnitt, der ein scharfes oder abgerundetes
freies Ende hat. Die ebene Fläche 16 verteilt
einen Schlag infolge des Anschlagens an die Anschlagsfläche 4 und
verhindert ferner die Verformung des Sensorrings 1. Darüber hinaus
kann der Erfassungsabschnitt 8 in einer erwünschten
Position in axialer Richtung angeordnet werden, und kann er sich
mit höherer
Genauigkeit im rechten Winkel relativ zur Mittellinie C der Nabe 2 erstrecken.
Eine präzise
Parallelität
zwischen der ebenen Fläche 16 und
dem Erfassungsabschnitt 8 oder eine Ebenheit der ebenen
Fläche 16 relativ
zum Erfassungsabschnitt 8 wird durch ein Pressverfahren, das
unten beschrieben wird, leicht verwirklicht.
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Der
Sensorring 1 ist ein einstückiges Produkt, das durch ein
Herstellungsverfahren, das später
beschrieben wird, aus einem einzelnen Plattenmaterial hergestellt
wird. Somit ist der Sensorring 1 von geringem Gewicht,
aber hat eine hohe Festigkeit. Dementsprechend ist es möglich, eine
Verformung des Sensorrings 1 während des Aufpressprozesses und
im Gebrauch zu verhindern.
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Nun
wird ein Verfahren zum Herstellen des Sensorrings 1 beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 4A bis 4D wird der Herstellungsprozess
kurz beschrieben. Wie in 4A dargestellt
ist, wird ein Plattenmaterial 18 zu einem Rohling 19 geformt,
der den zylindrischen Abschnitt 6, den Erfassungsabschnitt 8 und
den äußeren Ringabschnitt 9 hat.
Dann wird, wie in 4B gezeigt,
der erste Stanzschritt (49) durchgeführt, um die Hälfte (jede
zweite) der rechteckigen Öffnungen 10a im
Erfassungsabschnitt 8 auszubilden. Danach wird der zweite
Stanzschritt (50) ausgeführt, um den Rest der rechteckigen Öffnungen 10b zwischen
den Öffnungen 10a zu
bilden, wie in 4C dargestellt
ist. Zuletzt wird der untere End-Umfang des zylindrischen Abschnitts 6 diagonal
radial nach außen
gebogen, um den Flanschabschnitt 7 zu bilden, wie in 4D dargestellt ist. Dementsprechend
ist der Sensorring hergestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 5A bis 5E wird ein Verfahren zum
Herstellen des Rohlings 19 aus dem Plattenmaterial 18 beschrieben.
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Wie
in 5A dargestellt ist,
ist das Plattenmaterial 18, das von oben betrachtet eine
runde Form hat, vorbereitet. Das Plattenmaterial 18 hat eine
mittlere Dicke (z. B. ungefähr
1 bis 4 mm in dieser Ausführungsform).
Dieses Plattenmaterial 18 erfährt einen Zieh-Prozess ("Drawing-Process"), um einen Flansch 22,
einen zylindrischen Körper 20 und einen
Boden 21 zu erhalten, wie in 5B gezeigt ist.
Dann wird der Boden 21 ausgestanzt und der Flansch 22 wird
wie ein umgedrehtes abgerundetes U (oder J) umgebogen, wie in 5C dargestellt ist. Danach
wird das Material 18 entgratet und geglättet, um den zylindrischen
Abschnitt 6 mit einem linearen Querschnitt zu bilden, wie
in 5D gezeigt ist. Schließlich wird
der Flansch 22 in Form eines umgekehrten runden U in die
Form eines umgekehrten eckigen U umgeformt, wie in 5E gezeigt ist. Im Ergebnis werden der
Erfassungsabschnitt 8 und der äußere Ringabschnitt 9 gebildet.
Auf diese Weise wird ein Rohling 19 vorbereitet. Obwohl
dies später verständlich wird,
werden der Erfassungsabschnitt 8 und der äußere Ringabschnitt 9 mit
einer hohen Präzision
geformt. Insbesondere sind ihre inneren und äußeren Durchmesser wichtig.
Ferner wird der Rohling so geformt, dass er eine präzise Höhe hat,
um die Formlast, die zum Bilden des Flanschabschnitts 7 des
Sensorrings 1 benötigt
wird, gering zu halten.
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Wie
in 6 gezeigt wird, wird
der Rohling 19 nun auf die erste Formeinheit 23 gesetzt,
um den ersten und den zweiten Stanzprozess (49 und 50 in 4B und 4C) auszuführen.
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Wie
in 6 gezeigt ist, beinhaltet
die erste Formeinheit 23 eine untere Form 24,
die eine stationäre
Form ist, und eine obere Form 25, die eine anhebbare Form
ist. Die untere Form 24 hat eine Form 26, die
an einer oberen Fläche
der unteren Form befestigt ist, und die Form 26 hat eine
Kernplatte oder Eingriffsplatte ("nest plate") 27, die an einer oberen Fläche der
Form 26 befestigt ist. Die obere Form 25 hat einen
Stempelhalter ("punch
holder") 28 an
seiner unteren Seite. Eine Mehrzahl von Stanzstempeln bzw. Stanzelementen
("pierce punches") 29, die
sich jeweils vertikal nach unten erstrecken, sind am Stempelhalter 28 fest
gehalten. Die Stanzelemente 29 sind in Umfangsrichtung
in vorbestimmten Intervallen derart angeordnet, dass die Stanzelemente
bzw. Stempel 29 die rechteckigen Öffnungen 10 in dem
Erfassungsabschnitt des Sensorrings 1 in den vorbestimmten
Intervallen erzeugen können.
Die obere Form 25 hat außerdem Führungsstangen 30 und
Bolzen 65, die sich von ihr vertikal nach unten erstrecken.
Die Führungsstangen 30 und
Bolzen 65 sind in Umfangsrichtung der oberen Form 25 unter
Abständen
in Umfangsrichtung in einer vorbestimmten Weise (z. B. alternierend)
angeordnet. Eine Druckform 31 wird von den Führungsstangen 30 und
Bolzen 65 so gehalten, dass sie sich nach oben und unten
bewegen kann.
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Wie
am besten in 7 zu sehen
ist, wird der Rohling 19 auf die Form 26 mit nach
unten weisendem Erfassungsabschnitt 8 platziert. Wenn der Rohling 19 auf
die Form 26 gesetzt wird, passt der zylindrische Abschnitt 6 über die
Eingriffsplatte 27, so dass der Rohling 19 auf
geeignete Weise zentriert wird.
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Die
Anzahl der Stanzelemente 29 beträgt die Hälfte der benötigten rechteckigen Öffnungen 10, und
der Abstand der Stanzelemente in Umfangsrichtung beträgt das Zweifache
des Abstandes P der rechteckigen Öffnungen (3). Dementsprechend bilden die Stanzelemente 29 in
einer Operation jede zweite rechteckige Öffnung 10 (10a und 10b)
aus. Ein jedes der Stanzelemente 29 hat einen rechteckigen
Querschnitt, der mit der Form der rechteckigen Öffnung 10 übereinstimmt.
Wie in 6 dargestellt ist,
hat die Form 26 Stanzlöcher 32 mit
einem Querschnitt, der demjenigen des Stanzelementes 29 ähnlich ist,
um die Stanzelemente 29, die durch den Rohling 19 hindurchdringen,
aufzunehmen. Die Anzahl der Stanzlöcher 32 ist gleich
der Anzahl der Stanzelemente 29. Die Stanzlöcher 32 kommunizieren
mit Schachtlöchern 33,
die in der unteren Form 24 ausgebildet sind. Abfall, der
beim Stanzen des Rohlings 19 erzeugt wird, fällt in die
Löcher 32 und 33 und
wird entsorgt.
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Die
Führungsstangen 30 sind
einfache Stifte, die an der Unterseite der oberen Form 25 angebracht sind.
Die Führungsbolzen 65 haben
Gewindeabschnitte 34 und sind durch Gewindeeingriff mit
der oberen Form 25 an der oberen Form 25 befestigt. Eine
Sprungfeder 35 ist um einen jeden der Führungsbolzen 65 gewunden,
um die Druckform 31 nach unten vorzuspannen. Die Druckform 31 ist
zwischen Köpfen 36 der
Führungsbolzen 65 und
den zugehörigen
Sprungfedern 35 eingezwängt
und wird im Wesentlichen zusammen mit der oberen Form 25 bewegt.
Wenn die Druckform 31 während
der Abwärtsbewegung
der oberen Form 25 mit dem Rohling zusammenstößt, kann
die Druckform 31 sich nicht weiter nach unten bewegen.
Die obere Form 25 kann sich aufgrund der Komprimierung
der Sprungfedern 35 weiter nach unten bewegen. Eine repulsive
Kraft, die durch die komprimierten Sprungfedern 35 zu diesem
Zeitpunkt erzeugt wird, bewirkt, dass der Erfassungsabschnitt 8 die
Form 26 fest berührt.
Nach dem Stanzen dient diese repulsive Kraft auch als Abstreifkraft,
um die Trennung der Stanzelemente 29 vom Erfassungsabschnitt 8 zu
erleichtern.
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Wie
in 9 gezeigt ist, hat
die Druckform 31 eine Mehrzahl von fingerähnlichen
Fortsätzen 37, die
von ihrer inneren Umfangswand nach unten abstehen. Wie am besten
in 7 zu sehen ist, greifen diese
Fortsätze 37 in
einen Raum 38 ein, der durch den zylindrischen Abschnitt 6,
den Erfassungsabschnitt 8 und den äußeren Ringabschnitt 9 begrenzt ist,
um den Erfassungsabschnitt 8 von oben auf der Form 26 zu
halten, wenn die Druckform 31 in Richtung auf die untere
Form 24 abgesenkt wird. Eine untere Innenwand 39 und
eine untere Außenwand 40 eines
jeden Fortsatzes 37, die Außenwand 13 des zylindrischen
Abschnitts 6 und die Innenwand 15 des äußeren Ringabschnitts 9 sind
alle präzise
so geformt, dass sie alle relativ zueinander gleiten können. Die
Außenwand 40 eines
jeden Fortsatzes 37 hat einen ausgeschnittenen Abschnitt 42,
um eine Intervention mit dem äußeren Ringabschnitt 9 zu
vermeiden.
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Wie
in 8 gezeigt ist, ist
ein erster Kern ("nest
pin") 43 in
der Form 26 vorgesehen, so dass er von der Oberseite der
Form 26 vorstehen kann. Der Kern 43 ist in einem
Kern-Loch 44 in der Form 26 aufgenommen und bewegt
sich nach oben und unten. Das Kern-Loch 44 führt diese
Bewegung des ersten Kerns 43. Der erste Kern 43 steht
von der Form 26 ab, wenn der zweite Stanzprozess durchgeführt wird (4C), aber wird zurückgezogen
oder in das Kern-Loch 44 heruntergedrückt, wenn der erste Stanzprozess
ausgeführt
wird (4B). Wie in 6 gezeigt ist, ist eine
Feder 45 im Kern-Loch 44 angeordnet, um den ersten
Kern 43 nach oben vorzuspannen. In einer normalen Situation,
zusätzlich
zu der Situation während
des zweiten Stanzprozesses, steht daher der erste Kern 43 von
der Oberseite der Form 26 ab.
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Die
Spitze des ersten Kerns 43 ist ein scharfes freies Ende ähnlich einem
Dach. Die radiale Position des Kern-Lochs 44 ist die gleiche
wie die der Stanzlöcher 32.
Das Kern-Loch 44 ist in der Mitte zwischen zwei bestimmten
nebeneinanderliegenden Stanzlöchern 32 angeordnet.
Mit anderen Worten ist das Kern-Loch 44 von dem nächsten Stanzloch 32 um
einen Abstand P in Umfangsrichtung beabstandet. Das Kern-Loch 44 ist
ein längliches
ovales Loch verglichen mit dem Stanzloch 32, seine Hauptachse erstreckt
sich in einer radialen Richtung der Form 26 (länger als
das Stanzloch 32 in radialer Richtung der Form 26),
und es hat an den inneren und äußeren radialen
Enden von oben betrachtet abgerundete Enden. Obwohl nur ein erster
Kern 43 und ein Kern-Loch 44 in 8 dargestellt sind, kann eine Mehrzahl
von Paaren von Kernen und Kern-Löchern unter
vorbestimmten Intervallen in Umfangsrichtung der Form 26 angeordnet
sein. Die Breite des ersten Kerns 43 in Umfangsrichtung
der Form 26 ist etwas geringer als diejenige des Stanzelementes 29.
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Wie
in 9 dargestellt ist,
haben die Finger 37 der Druckform 31 nutenartige
vertikale Zwischenräume 46 und 47 zwischen
den Fingern 37, um den Durchgang der Stanzelemente 29 und
der ersten Kerne 43 zu gestatten. Die Nuten 46 sind
für die Stanzelemente 29 und
die Nuten 47 für
die ersten Kerne 43 bestimmt. Insbesondere hat eine jede
der Nuten 46 drei vertikale Flächen, um das zugehörige Stanzelement 29 gleitend
zu führen,
wie der 7 zu entnehmen
ist. Eine Fläche 48 der
drei vertikalen Flächen
einer jeden Nut 46 ist radial nach innen gerichtet und
nimmt im Wesentlichen die gleiche radiale Position ein wie die Innenwand 15 des äußeren Ringabschnitts 9,
so dass sie mit der Außenwand 13 des zylindrischen
Abschnitts 6 zusammenwirkt, um das zugehörige Stanzelement 29 akkurat
zu führen. Durch
Anwendung des oben beschriebenen Aufbaus ist es möglich, den
Rohling 19 um die rechteckigen Öffnungen 10 herum
durch die Finger 37 der Druckform 31 fest und
zuverlässig
zuhalten und die rechteckigen Öffnungen 10 zu
bilden, die eine Breite Wr haben, die im Wesentlichen gleich dem
Abstand zwischen der Außenwand 13 des
zylindrischen Abschnitts 6 und der Innenwand 15 des äußeren Rings 9 ist.
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Der
erste Stanzprozess unter Verwendung des ersten Form-Satzes 23 wird
auf folgende Weise durchgeführt.
Wie in 6 gezeigt ist,
wird der Rohling 19 auf die Form 26 gesetzt, wobei
der Erfassungsabschnitt 8 nach unten gerichtet ist. In
dieser Situation werden die ersten Kerne 43 durch den Erfassungsabschnitt 8 nach
unten gedrückt,
so dass sie vollständig
in den zugehörigen
Kern-Löchern 44 aufgenommen
sind. Dann wird die obere Form 25 zusammen mit der Druckform 31 abgesenkt.
Als Resultat daraus greifen die Finger 37 der Druckform 31 in den
Zwischenraum 38 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 6,
dem Erfassungsabschnitt 8 und dem äußeren Ringabschnitt 9 des
Rohlings 19, und halten sie den Erfassungsabschnitt 8 von
oben gegen die Form 26. Dementsprechend wird der Rohling 19 in drei
Richtungen gehalten. Wenn die Finger 37 der Druckform 31 den
Erfassungsabschnitt 8 fest auf die Form 26 drücken, wird
die Abwärtsbewegung
der Druckform 31 angehalten, aber die obere Form 25 bewegt
sich immer noch nach unten, da die Sprungfedern 35, die
die Führungsbolzen 65 umgeben,
eine derartige Bewegung der oberen Form 25 gestatten. Die
Stanzelemente 29 werden von der oberen Form 25 gehalten,
so dass sie die Hälfte
der rechteckigen Öffnungen 10 (10a in 4B) gleichzeitig erzeugen, wenn die obere
Form 25 sich nach unten bewegt.
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Nach
dem ersten Stanzschritt (49) wird die obere Form 25 nach
oben bewegt. Die Druckform 31 wird durch die repulsive
Kraft, die von den Sprungfedern 35 ausgeübt wird,
nach unten gegen die Form 26 gedrückt, so dass der Erfassungsabschnitt 8 auf der
Form 26 gehalten wird, während die Stanzelemente 29 aus
den rechteckigen Öffnungen 10 nach oben
gehoben werden. Wenn die obere Form 5 weiter angehoben
wird, verlassen die Finger 37 der Druckform 31 den
Zwischenraum 38, und dann wird der Rohling 19 durch
die ersten Kerne 43 nach oben gedrückt. Die ersten Kerne 43 stehen
in dieser Situation von der Oberseite der Form 26 ab. Als
Resultat daraus "schwebt" der Rohling nach
dem ersten Stanzprozess 49 von der Form 26, wobei
der zylindrische Abschnitt 6 immer noch über der
Eingriffsplatte 27 sitzt. Danach wird der Rohling 19 (49)
um einen Abstand P in Umfangsrichtung gedreht, so dass die vorstehenden
Kerne 43 in die soeben gestanzten rechteckigen Öffnungen 10 passen
und verursacht wird, dass der Rohling 19 (49)
wieder auf der Form 26 sitzt. Auf diese Weise wird der
Rohling 19 (49) leicht auf die Form 26 gesetzt.
Ferner wird der Rohling 19 (49) akkurat in Umfangsrichtung
positioniert. Da das freie Ende eines jeden Kerns 43 schart
zuläuft,
passt der erste Kern 43 leicht und zuverlässig in die
zugehörige Öffnung 10.
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Als
nächstes
wird der zweite Stanzprozess 50 (4C) durchgeführt. Die obere Form 25 wird zusammen
mit den Stanzelementen 29 nach unten bewegt, um die verbleibende
Hälfte
der rechteckigen Öffnungen 10 (10b)
auszubilden. In dieser Situation stehen die Kerne 43 durch
den Rohling 19 vor und werden in den Nuten 47 der
Druckform 31 aufgenommen. Nachdem sämtliche rechteckige Öffnungen 10 (10a und 10b)
im Erfassungsabschnitt 8 ausgebildet sind, wird die obere
Form 25 angehoben, und der Rohling 19 (50)
wird aufgehoben. Auf diese Weise ist der gesamte Stanzprozess vollendet.
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Der
Rohling 50 wird dann, wie in 10 gezeigt,
auf die zweite Formeinheit 51 gesetzt, um den Biegeprozess
am zylindrischen Abschnitt 6 durchzuführen. In der Zeichnung zeigt
die rechte Seite von der Mittellinie Cx den Fall, bei dem eine obere
Form 53 angehoben ist, und die linke Seite zeigt den Fall, bei
dem die obere Form 53 nach unten bewegt ist.
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Die
zweite Formeinheit 51 beinhaltet eine stationäre untere
Form 52 und die anhebbare obere Form 53. Die untere
Form 52 hat eine Setzstufe ("riser") 54 der unteren Form, die
an der Oberseite der unteren Form 52 befestigt ist, und
die Setzstufe 54 der unteren Form hat einen Stempel ("Punch") 55, der
an der Oberseite der Setzstufe der unteren Form befestigt ist. Die
obere Form 53 hat koaxial einen oberen Formstempel ("mold punch") 56, der
an ihrer Unterseite montiert ist, und ein ringförmiges federndes Element 57 ist
ebenfalls an der Unterseite der oberen Form 53 um den Stempel 56 herum
angeordnet. Die untere Form 52 hat außerdem einen zweiten Kern („nest pin") 58 auf
seiner Oberseite, so dass der zweite Kern 58 sich nach
oben und unten bewegen kann. Außerdem
ist eine bewegliche Form 59 auf der Oberseite der unteren
Form 52 derart vorgesehen, dass die Form 59 sich
in einer radialen Richtung bewegen kann.
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Die
Setzstufe 54 der unteren Form hat eine gestufte Oberfläche, um
einen zylindrischen vorstehenden Teil 60 um seine Mitte
herum zu definieren. Der feststehende Stempel 55 ist ein
ringförmiges
Element, dessen Außendurchmesser
der gleiche ist wie derjenige des vorstehenden Teils 60.
Der Stempel 55 ist koaxial an dem vorstehenden Teil 60 befestigt.
Der Stempel 55 hat einen L-förmigen Querschnitt, wobei seine
kürzere
Seite radial nach innen gerichtet ist, um den Sitz des Stempels 55 auf
der Form-Setzstufe 54 zu stabilisieren. Der Rohling 50 mit
nach unten gerichtetem Erfassungsabschnitt 8 wird auf die
längere Seite
des "L" des Stempels 55 platziert.
Der Stempel 55 hat eine radiale Dicke, die im Wesentlichen
gleich der radialen Länge
des Erfassungsabschnitts 8 des Rohlings 50 ist.
Der zweite Kern 58 ist mit der Innenwand 61 des
feststehenden Stempels 55 in Gleitkontakt. Im normalen
Zustand wird der zweite Kern 58 in einer Stellung gehalten,
die von dem befestigten Stempel 55 vorsteht, wie in der
rechten Hälfte
von 10 gezeigt ist.
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Der
zweite Kern 58 hat eine Stange 62, die sich von
seiner Unterseite vertikal nach unten erstreckt, und die Kernstange 62 erstreckt
sich durch eine Mittelbohrung 63 der Setzstufe 54 der
unteren Form und eine koaxiale Mittelbohrung 63' der Setzstufe 52 der
unteren Form. Die Kernstange 62 wird durch Vorspannmittel
(nicht gezeigt) nach oben vorgespannt, aber eine obere Positionsbegrenzung
der Kernstange 62 wird mit Hilfe eines Anschlagsmittels (nicht
gezeigt) reguliert. Daher wird der zweite Kern 58 während des
Normalzustandes in der gezeigten Position gehalten, obwohl eine
nach oben gerichtete Kraft auf den zweiten Kern 58 wirkt.
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Die
bewegliche Form 59 hat eine zylindrische Form, die den
befestigten Stempel 55 umgibt, und besteht aus einer Mehrzahl
von Segmenten, die in Umfangsrichtung unterteilt sind (zwei halbkreisförmige Segmente
in dieser speziellen Ausführungsform).
Diese Segmente können
sich radial bewegen. In der gezeigten Ausführungsform ist eine Zylindereinheit
(Aktuatoreinheit) 64 an der Außenwand eines jeden Formsegmentes 49 befestigt,
um das zugehörige
Formsegment 59 in radialer Richtung zu relokalisieren.
Die Formelemente 59 bewegen sich horizontal in einer Ebene
außerhalb
des vorstehenden Teils 60 der Setzstufe 54 der
unteren Form. Für
eine sanfte Gleitbewegung der Formsegmente 59 ist ein Gleiter 66 an
der Oberseite der Setzstufe 54 der unteren Form außerhalb
des vorstehenden Teils 60 befestigt, und ein dazu passender
Gleiter 67 ist an der Unterseite der beweglichen Form 59 befestigt.
Die bewegliche Form 59 hat einen oberen Fortsatz 68,
der von ihrer Innenwand nach radial innen vorsteht.
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Wenn
der Rohling in die zweite Formeinheit 51 gesetzt wird,
werden die Formelemente 50 zuvor radial nach außen bewegt.
Der Rohling 50 wird auf den befestigten Stempel 55 mit
nach unten gerichtetem Erfassungsabschnitt 8 gesetzt. In
diese Situation passt der zylindrische Abschnitt 6 des
Rohlings 50 über
den zweiten Kern 58, so dass der Rohling 50 auf geeignete
Weise zentriert wird. Danach werden die beweglichen Formelemente 59,
wie in 10 gezeigt, nach
radial innen bewegt, bis die radialen Fortsätze 68 der beweglichen
Formsegmente 59 den zylindrischen Abschnitt 6 von
der äußeren Lateralseite halten.
Die radialen Fortsätze 68 haben
eine Höhe, die
so bestimmt ist, dass sie während
dieser Bewegung nach radial innen nicht mit dem äußeren Ringabschnitt 9 des
Rohlings intervenieren. Ein ungefähr mittlerer Teil des zylindrischen
Abschnitts 6 in Höhenrichtung
wird von den radialen Fortsätzen 68 der
beweglichen Form 59 und dem zweiten Kern 58 mit
einer geeigneten Last in radialer Richtung des zylindrischen Abschnitts 6 eingezwängt. Auf
diese Weise wird der Prozess des Haltens des Rohlings abgeschlossen.
In dieser Situation steht das obere freie Ende des zylindrischen
Abschnitts 6 etwas über
die Oberseite 80 der beweglichen Form 59 vor.
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Das
federnde Element 57 ist aus einem federnden Material, wie
beispielsweise Urethangummi hergestellt. Das federnde Element 57 liegt
zwischen der oberen Form 53 und einer Ringplatte 75 und
ist mit Bolzen 76 an der oberen Form 53 befestigt.
Ein jeder der Bolzen 76 hat einen Gewindeteil 77,
und der Gewindeteil 77 ist so in der oberen Form 53 versenkt,
dass das federnde Element 57 in dem Normalzustand, wie
in der rechten Hälfte
der Zeichnung gezeigt, eine natürliche
Länge haben
kann.
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Der
obere Formstempel 56 hat eine gestufte zylindrische Form,
die einen oberen Teil 69 mit großem Durchmesser und einen unteren
Teil 70 mit kleinem Durchmesser umfasst. Wie der zweite
Kern 58 hat der Teil 70 mit kleinem Durchmesser
einen Außendurchmesser,
der im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des zylindrischen
Abschnitts 6 des Rohlings 50 ist, so dass der
Teil 70 mit kleinem Durchmesser die Innenwand 71 des
zylindrischen Abschnitts 60 des Rohlings 50 gleitend
berührt.
Der Teil 69 mit großem
Durchmesser definiert eine Stufenfläche 72, die eine untere
Fläche
des Teils 69 mit großem
Durchmesser ist, der Teil 70 mit kleinem Durchmesser definiert
eine äußere Umfangswand 73,
und eine C-Fläche 74 verbindet
die Fläche 72 mit der
Fläche 73.
Der Stempel 56 hat den oben beschriebenen Aufbau, um die
C-Fläche 17 des
Sensorrings 1 (1 und 2) zu bilden. 12 zeigt die Details der
C-Fläche 74 des
Stempels 56.
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Wie
ebenfalls in 12 gezeigt
ist, hat der radiale Fortsatz 68 der beweglichen Form 59 eine
geneigte Fläche 81,
die seine horizontale Oberseite 80 mit seiner vertikalen
Innenwand 79 verbindet. Die C-Fläche 74 des Stempels 56 hat
eine radiale Länge C1
und eine Höhe
C2. In der gezeigten Ausführungsform
ist C1 = C2, so dass die C-Fläche 74 sich
unter einem Winkel von 45° sowohl
relativ zur Höhenrichtung
des Stempels als auch zur Radialrichtung erstreckt. Die schräge Fläche 81 der
beweglichen Form 59 erstreckt sich jedoch im Vergleich
zur C-Fläche 74 steil.
Insbesondere hat die schräge
Fläche 81 eine radiale
Breite Wdr, die ungefähr
die Hälfte
von C1 der C-Fläche 74 beträgt, und
eine Höhe
Wdh, die größer ist
als C2 der C-Fläche 74.
Der Grund, weshalb die schräge
Fläche 81 diese
Abmessungen besitzt, wird später
beschrieben. Der Zwischenraum zwischen der Außenwand 73 des Teils 70 mit
geringem Durchmesser des Stempels 56 und der Innenwand 79 des
radialen Fortsatzes 68 der beweglichen Form 59 ist gleich
der Dicke T des zylindrischen Abschnitts 6 des Sensorrings 1.
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Nachdem
der Rohling 50 auf geeignete Weise auf die zweite Formeinheit 51 gesetzt
wurde, wird verursacht, dass sich die obere Form 53 absenkt,
wie in der linken Hälfte
von 10 gezeigt ist,
so dass der Teil 70 mit kleinem Durchmesser des oberen Formstempels 56 in
den zylindrischen Abschnitt 6 des Rohlings 50 passt.
Die untere Endseite des Teils 70 mit kleinem Durchmesser
ist entlang seines Umfangs abgeschrägt, so dass der Teil 70 mit
kleinem Durchmesser leicht und zuverlässig in den zylindrischen Abschnitt 6 eingeführt wird.
Während
dieses Einführens
gleitet die Außenwand 73 des
Teils 70 mit kleinem Durchmesser an der Innenwand 71 des
zylindrischen Abschnitts 6 entlang.
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In
der Zwischenzeit stößt der Teil 70 mit
kleinem Durchmesser auf den zweiten Kern 58 und schiebt
den zweiten Kern 58 nach unten aus dem Rohling 50 heraus.
Obwohl der zweite Kern 58, der die Zentrierung des Rohlings 50 aufrechterhält, aus dem
Rohling 50 austritt, passt nun der Teil 70 mit
kleinem Durchmesser in den zylindrischen Abschnitt 6, so
dass verhindert wird, dass der Rohling 50 seine Zentrierung
verliert.
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Dann
stößt die Ringplatte 75 neben
dem Teil 69 mit großem
Durchmesser auf der beweglichen Form 59 an, und das federnde
Element 57 wird in axialer Richtung in gewissem Ausmaß komprimiert. Eine
dadurch erzeugte repulsive Kraft zwingt die bewegliche Form 59 nach
unten gegen die Setzstufe 54 der unteren Form. Dies verhindert,
dass sich die bewegliche Form 59 in vertikaler und radialer
Richtung aus ihrer Position bewegt. Während die obere Form 53 weiter
abgesenkt wird, verlässt
das untere Ende (der Kopf) eines jeden Bolzens 76 die Ringplatte 75 nach
unten, aber dieser vorstehende Bolzen wird in einer zugehörigen Ausnehmung 78 aufgenommen, die
in der beweglichen Form 59 ausgebildet ist.
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Schließlich wird
das obere freie Ende des zylindrischen Abschnitts 6 zwischen
der C-Fläche 74 und
der ebenen Stufenfläche 72 des
oberen Formstempels 56 und der Schrägfläche 81 und der ebenen
oberen Fläche 80 der
beweglichen Form 59 eingezwängt, und er wird radial nach
außen
in eine in der Zeichnung diagonal nach oben gerichtete Richtung
gebogen. Dieser Biegeprozess wird fortgesetzt, bis der zweite Kern 58 auf
der Setzstufe 54 der unteren Form anstößt (unterer Totpunkt). Nach
der Beendigung des Biegeprozesses ist der Flansch 7 mit
erwünschter
Form gebildet. Demgemäß ist der
Sensorring 1 fertiggestellt. Die obere Form 53 wird
angehoben und die beweglichen Formen 59 werden radial nach
außen
geschoben, um das Produkt 1 aufzuheben.
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Nun
wird der Biegeprozess im Detail beschrieben.
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11A, 11B und 11C zeigen
unterschiedliche Beispiele des Biegeprozesses. Insbesondere zeigt 11A ein Beispiel, bei dem
die vorstehende Länge
Hm des zylindrischen Abschnitts 6 relativ groß ist und
die Schrägfläche 81 die
gleiche Größe hat und sich
in die gleiche Richtung erstreckt wie die C-Fläche 74, 11B zeigt ein Beispiel,
bei dem die vorstehende Länge
Hm relativ kurz ist und die gleiche Schrägfläche 81 wie in 11A verwendet wird, und 11C zeigt ein Beispiel,
bei dem die vorstehende Länge
Hm relativ kurz ist und sich die Schrägfläche 81 Steil erstreckt,
wie in 12 gezeigt ist
(vorliegende Erfindung).
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Im
Fall der 11A trifft,
wenn sich der obere Formstempel 56 nach unten bewegt, die
Ecke 83 der oberen Endseite 82 und der Innenwand 71 des zylindrischen
Abschnitts 6 als erstes die C-Fläche 74. Dann gleitet
die Ecke 83 des zylindrischen Abschnitts 6 auf
der C-Fläche 74,
und eine Länge 84 des
zylindrischen Abschnitts 6 über der Schrägfläche 81 wird radial
nach außen
gebogen. Da die Länge 84 relativ lang
ist, windet sie sich während
des Biegeprozesses. Die gewundene Länge 84 gleitet auf
die Stufenfläche 72 des
Stempels 56. Schließlich
wird die gewundene Länge 84 zwischen
der Stufenfläche 72 des Stempels 59 und
der Oberfläche
der beweglichen Form 69 gepresst, um die ebene Anschlagsfläche 16 des
Sensorrings 1 (1 und 2) zu erzeugen. In diesem
Beispiel ist es daher nötig,
die Windung des gebogenen Abschnitts zu begradigen. Dementsprechend
wird eine relativ schwere Formungslast benötigt.
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Da
im Fall der 11B die
vorstehende Länge
Hm relativ kurz ist, windet sich die Länge 84 des zylindrischen
Abschnitts 6 nicht, wenn er entlang der C-Fläche 74 gebogen
wird. Die Anschlagsfläche 16 wird
geformt, wenn die Ecke 83 zwischen der Stufenfläche 72 des
Stempels 56 und der Oberfläche 80 der beweglichen
Form 59 gepresst wird. Die Länge 84 windet sich
nicht, und ein Begradigen einer gewundenen Länge ist nicht erforderlich.
Daher ist die benötigte
Formungs-Kraft geringer als im Fall der 11A.
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Wenn
jedoch die Ecke 83 gequetscht wird, neigt die Länge 84 dazu,
dicker zu werden. In 11B gibt
es nicht genügend
Platz zwischen der C-Fläche 74 und
der Schrägfläche 81,
so dass ein sogenanntes geschlossenes Schmieden ("closed forging") stattfindet (rechte
Zeichnung von 11B).
Es besteht die Möglichkeit, dass
sich der Erfassungsabschnitt 8 als Ergebnis der Abwärtsbewegung
des Materials unter einer gewissen Kompressionsbedingung verformt,
wenn das geschlossene Schmieden stattfindet. Daher benötigt der
Fall von 11B ebenfalls eine
schwere Formlast und resultiert in einer Verschlechterung der Flachheit
des Erfassungsabschnitts 8. Darüber hinaus kann sich auch die
bewegliche Form 59 verformen. Insbesondere kann die bewegliche
Form 59 infolge ihres Aufbaus keine schwere Last tragen.
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Im
Fall der 11C gibt es
genügend
Platz zwischen der C-Fläche 74 und
der Schrägfläche 81 in der
Endstufe des Biegeprozesses (rechte Zeichnung von 11C). Daher ist es möglich, dass das Material dicker
wird und in diesen Raum ausweicht. Dementsprechend kann das Auftreten
des geschlossenen Schmiedens vermieden werden und zugehörige Probleme
treten nicht auf. Die Breiten Wdr und Wdh der geneigten Fläche 81 (12) werden unter dem oben
beschriebenen Aspekt bestimmt.
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Aus
einer anderen Sicht kann gesagt werden, dass die geneigte Fläche 81 der 11C sich näher zur
Außenwand 73 des
Teils 70 mit kleinem Durchmesser oder zur C-Fläche 74 erstreckt,
als diejenige der 11A (oder 11B), bei gleicher Lücke zwischen
den Flächen 73 und 79.
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Die
dargestellte Ausführungsform
bietet daher einen erwünschten
Sensorring 1.
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Da
der Stanzprozess zum Bilden der rechteckigen Öffnungen 10 im Erfassungsabschnitt 8 durch den
ersten und den zweiten Prozess 49 und 50 (4B und 4C) unterteilt ist und die beste geneigte Fläche 81 ausgewählt ist
(12), wird eine geringere
Formlast benötigt
und der Formprozess wird leichter. Darüber hinaus kann die Herstellungsvorrichtung (erste
Formeinheit 23, zweite Formeinheit 51 und zugehörige Komponenten,
wie beispielsweise Antriebseinheiten) so ausgelegt werden, dass
sie kompakt und preiswert ist.
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Da
die ersten Kerne 43 verwendet werden, ist ein Fehler in
den Abständen
zwischen den rechteckigen Öffnungen
im Erfassungsabschnitt 8 recht gering. Da die Druckform 31 den
Rohling 19 um die ersten Kerne 43 herum fest hält, wird
ein Verformen des Materials verhindert. Obwohl die Kern-Löcher 44 zwischen
den Stempellöchern 32 in
der Form 26 ausgebildet sind, wie 8 zu entnehmen ist, und die Form 26 schwächen, verringert
die längliche
Form der Kern-Löcher 44 die
Möglichkeit
eines Brechens der Form 26 erheblich.