DE102005008580A1 - Spanner mit Drehwinkelsensor - Google Patents

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Gary Spicer
Zbyslaw Staniewicz
Flaviu V. Dinca
Victor Z. I. Krisztics
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Litens Automotive Inc
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Litens Automotive Partnership
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Abstract

Ein Spanner weist eine Schwenkwelle, einen schwenkbar auf der Schwenkwelle montierten Schwenkarm und eine Feder auf, die den Schwenkarm so vorspannt, dass er sich in einem ersten Sinn um die Schwenkwelle dreht. Ein Positionssensor ist auf dem Spanner montiert und so positioniert, dass er eine Winkelposition des Schwenkarms relativ zur Schwenkwelle erkennt und ein Ausgangssignal erzeugt, das der Winkelposition entspricht. Das Ausgangssignal ermöglicht die Durchführung einer modernen Motordiagnose.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Spanner für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Sensor, der den Drehwinkel eines Schwenkarms eines Spanners mit Bezug auf eine Basis bestimmen kann.
  • Spanner sind in der Automobilindustrie gut bekannt. In Fahrzeugmotoren dienen von Riemen bzw. Ketten angetriebene Systeme zur Aufrechterhaltung der richtigen Spannung der Endlosriemen bzw. der Endlosketten. Die richtige Spannung ist für eine Verringerung der Geräusche, für eine höhere Lebensdauer und für eine bessere Leistung von wesentlicher Bedeutung. Ist der Riemen bzw. die Kette zu stark gespannt, verkürzt sich die Lebensdauer des Riemens bzw. der Kette, und die Geräusche werden stärker. Ist der Riemen bzw. die Kette zu schwach gespannt, kann ein Durchrutschen mit nachteiliger Wirkung auf die Motorleistung auftreten, das schließlich zum Motorschaden führen kann.
  • Spanner halten die Spannung eines Endlosriemen- bzw. Endloskettentriebs möglichst gleichmäßig aufrecht. Spanner nach dem Stand der Technik werden statisch eingestellt, indem die Spanner bei nicht laufendem Motor installiert werden.
  • Im US-Patent 6,484,593 wird ein Spanner beschrieben, der einen Lastsensor enthält, der die Riemen- bzw. Kettenspannung in von einem Endlosriemen bzw. von einer Endloskette angetriebenen Systemen misst. Der Lastsensor umfasst einen Belastungsmesser mit einem Ausgang, der in eine dynamische Mittelpunktbelastung transformiert werden kann. Die Werte der dynamischen Mittelpunktbelastung können sodann in der Kompensationsstrategie während der statischen Installation eines Spanners verwendet werden, der keinen Lastsensor enthält.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist wünschenswert, einen Spanner mit einem Positionssensor bereitzustellen, damit die Winkelposition des Schwenkarms für die moderne Motordiagnose genutzt werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Spanner mit einer Schwenkwelle bereitgestellt, wobei ein Schwenkarm schwenkbar an der Schwenkwelle montiert ist und eine Feder den Schwenkarm so vorspannt, dass er in einer ersten Richtung um die Schwenkwelle rotiert. Ein Positionssensor ist am Spanner montiert und so positioniert, dass er eine Winkelposition des Schwenkarms relativ zur Schwenkwelle erfasst und ein Ausgangssignal erzeugt, das der Winkelposition entspricht. Das Ausgangssignal ermöglicht die Durchführung einer modernen Motordiagnose.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Spanner vorgesehen. Der Spanner schließt eine Basis ein, die am Verbrennungsmotor dauerhaft befestigt ist. Von der Basis aus erstreckt sich eine Schwenkwelle. An der Schwenkwelle ist ein Schwenkarm drehbar montiert. An dem bzw. um den Schwenkarm ist eine Riemenscheibe drehbar angebracht. Eine Feder erstreckt sich zwischen dem Schwenkarm und der Basis, um die Riemenscheibe in Berührung mit dem Riemen bzw. der Kette zu zwingen. Der Spanner schließt einen Positionssensor ein, der am Schwenkarm dauerhaft befestigt und so konfiguriert ist, dass er eine Drehposition des Schwenkarms gegenüber der Basis erfasst und ein Ausgangssignal erzeugt, das der erkannten Winkelposition entspricht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Vorteile der Erfindung sind leicht ersichtlich, da die Erfindung mit Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verständlich wird, wenn man sie in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet. Darin sind:
  • 1: eine schematische Ansicht der Front eines Fahrzeugmotors mit einem Endlosriemen, der sich in einem gewundenen Verlauf um mehrere Riemenscheiben mit einem schematisch dargestellten Riemenspanner erstreckt;
  • 2: eine seitliche Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels des Spanners der vorligenden Erfindung, der an dem teilweise in Schnittansicht gezeigten Verbrennungsmotor montiert ist;
  • 3: eine Draufsicht auf einen Positionssensor der vorliegenden Erfindung; und
  • 4: eine perspektivische Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Positionssensors der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • 1 zeigt einen Endlosriemen 10, der sich in einem gewundenen Verlauf erstreckt. Bei dem Endlosriemen 10 kann es sich auch um eine in der Technik bekannte Kette handeln. Der gewundene Verlauf wird durch fünf Riemenscheiben 12, 14, 16, 18, 20 und eine Spannscheibe 22 definiert. Die Riemenscheiben 12, 14, 16, 18, 20 sind hier beispielhaft gezeigt, auch wenn nicht jeder Verbrennungsmotor all diese Riemenscheiben enthält. Im vorliegenden Beispiel handelt es sich um folgende Riemenscheiben: eine Kurbelwellenscheibe 12, eine Generatorscheibe 14, eine Zwischenscheibe 16, eine Servolenkungsscheibe 18 und eine Klimaanlagenscheibe 20. Je nach Position und Größe der Scheiben 1220 befinden sich unterschiedliche Prozentwerte des Umfangs jeder Riemenscheibe 1220 in Berührung mit dem Riemen 10.
  • Der Riemen 10 kann eine Kraft von mehr als 3000 Newton zum Antrieb der verschiedenen Komponenten des Verbrennungsmotors 24 (2) übertragen. Die für den Antrieb eines Zubehörantriebs bzw. Steuerantriebs erforderlichen typischen Kräfte sind je nach Motor und Anwendung sehr unterschiedlich. In den meisten Fällen liegt eine typische Größenordnung für die Kraft bei Messung auf der „durchhängenden" Seite des Riemens jedoch bei etwa 300 N bis 500 N. Eine typischerweise geringe Riemenspannung weist eine Größenordnung von etwa 100 N auf. Eine typischerweise hohe Riemenspannung liegt in etwa im Bereich 1000 bis 2000N.
  • Die Spannscheibe 22 ist drehbar auf dem bei 26 gezeigten Spannerschwenkarm montiert. Der Spannerschwenkarm 26 kann zwischen den zwei Endpositionen 26', 26'' bewegt werden. Die erste Endposition 26' ist der Freiarmstopp. Diese Position entspricht dem maximalen Weg des Spannerschwenkarms 26 in einem Riemenspannungssinn. Umgekehrt hat der Spannerarm 26 eine zweite Endposition 26'', die Laststoppposition. Die Laststoppposition entspricht dem maximalen Weg des Spannerarms 26 im Riemenlösesinn. Der Spanner wird in eine Laststoppposition bewegt, damit der Riemen 10 auf die Riemenscheibe 22 aufgelegt werden kann.
  • In 2 ist der allgemein bei 28 gezeigte Spanner an einem Verbrennungsmotor 24 montiert. Ein Bolzen 30 fixiert den Spanner 28 am Motorblock des Verbrennungsmotors 24. Der Spanner 28 schließt eine Basis 32 ein. Die Basis 32 ist am Verbrennungsmotor 24 fixiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Basis 32 schalenförmig ausgebildet, um einen Federhalter 27 zu halten, der ein Ende der Vorspannfeder 29 aufnimmt. Eine Schwenkwelle 31 erstreckt sich von der Basis 32 aus. Die Schwenkwelle 31 weist eine Bohrung auf, die den Bolzen 30 aufnimmt.
  • Der Spannerarm 26 schwenkt um eine Schwenkwelle 31. Eine Bolzenbuchse 34 erstreckt sich über einen Bereich des Bolzens 30 koaxial zur Basis 32 und zum Bolzen 30. Dämpfer, wie eine DU-Buchse 33 erstrecken sich zwischen der Schwenkwelle 31 und der Bolzenbuchse 34, um die Bewegung des Schwenkarms 26 gegenüber der Schwenkwelle 31 zu dämpfen, während er zwischen den beiden Positionen 26' und 26'' bewegt werden kann.
  • Der Spannerarm 26 schließt ein Basisende 36 und ein Riemenscheibenende 38 ein. Das Riemenscheibenende 38 ist ein distales Ende des Spannerarms 26. Die Spannerarm-Riemenscheibe 22 ist mit einem Bolzen 40 drehbar am Riemenscheibenende 38 befestigt. Die Lager 42 ermöglichen die reibungslose und freie Drehung der Spannerarm-Riemenscheibe 22 um den Bolzen 40, der sich aus dem Riemenscheibenende 38 des Spannerarms 26 erstreckt.
  • Der Spanner 28 schließt einen allgemein bei 44 gezeigten Positionssensor ein. Der Positionssensor 44 erfasst die Dreh- bzw. Winkelposition des Schwenkarms 26 gegenüber der Schwenkwelle 31, während sich der Schwenkarm 26 wie oben beschrieben zwischen den beiden Endpositionen 26', 26'' bewegt.
  • In 2 und 3 schließt der Positionssensor 44 einen Hall-Effekt-Sensor 46 ein, der die Drehbewegung des Spannerarms 26 gegenüber der Basis 32 erfasst. Der Hall-Effekt-Sensor 46 schließt zwei Sensorelemente 48, 50 ein. Die beiden Sensorelemente 48, 50 sind um 90° versetzt. Spezifischer sind die beiden Sensorelemente 48, 50 gegeneinander um 90° mit Bezug auf eine Drehachse versetzt, zu der die beiden Sensorelemente 48, 50 den gleichen Abstand aufweisen. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Drehachse koaxial mit der Schwenkwelle 31.
  • Der Hall-Effekt-Sensor 46 ist auf einer Leiterplatte 52 montiert und über elektrische Verbindungen 54 elektrisch mit den Bauteilen auf der Leiterplatte 52 verbunden. Die Leiterplatte 52 empfängt vom Hall-Effekt-Sensor 46 erzeugte Signale und überträgt bzw. sendet sie über einen Kabelbaum 56 zu Schaltungen innerhalb des Verbrennungsmotors 24.
  • Der Hall-Effekt-Sensor 46 ist in einem Kunstharzgehäuse 58 eingeschlossen, um den Hall-Effekt-Sensor 46 vor der vom Verbrennungsmotor 24 erzeugten schädlichen Umgebung zu schützen. Das Kunstharzgehäuse 58 ist mit einem Befestigungshalter 60 und einem Isolator 62 am Spannerarm 26 befestigt. Der Befestigungshalter 60 ist am Spannerarm 26 montiert, und der Hall-Effekt-Sensor 46 dreht sich somit mit dem Spannerarm 26. Zu den typischen Herstellern von Hall-Effekt-Sensoren 46 zählen GMW Associates (Schweiz), Honeywell, Philips Semiconductors, HL Planar, Siemens und Sentron.
  • Der Positionssensor 44 schließt auch einen Magneten 66 ein. Die gebräuchlichsten Magneten weisen einen Durchmesser von 15 mm und eine Stärke von 5 mm, einen Durchmesser von 10 mm und eine Stärke von 5 mm bzw. einen Durchmesser von 5 mm und eine Stärke von 5 mm auf. Vorzugsweise muss das Verhältnis von Durchmesser zu Stärke so sein, dass die Stärke gegenüber dem Durchmesser signifikant ist. Der Magnet 66 ist an einem Magnethalter 64 montiert, der am Bolzen 30 fixiert ist. Der magnetische Halter 64 hält den Magneten 66 koaxial mit der Schwenkwelle 31. Der Magnet 66 ist mit einem Abstand zum Hall-Effekt-Sensor 46 angeordnet. Die gesamte Spaltbreite zwischen dem Sensorkopf und dem Zielmagneten 66 kann vorzugsweise von einem Zustand mit Beinaheberührung bei 0,25 mm Freiraum bis hin zu und über 10,0 mm betragen, um richtig zu funktionieren. Der gesamte Spalt kann auch Maße zwischen etwa 1 und 6 mm aufweisen. Die Befestigungen sind so ausgeführt, dass sie typischerweise einen Luftspalt von 1 mm bis 3 mm zwischen der oberen Oberfläche des Zielmagneten 66 und der naheliegendsten Oberfläche bzw. Unterseite der Sensorbefestigungsvorrichtung 60 aufweisen. Die Stärke des Materials, das die Sensorkopfbefestigung und den Luftspalt trennt, beträgt typischerweise zwischen 1 und 1,5 mm, was zu einem Luftspalt zwischen dem Sensor und dem Magneten führt, der je nach Montagetoleranzen theoretisch zwischen 2,0 und 5,0 mm betragen kann. Das Material der Sensorkopfbefestigungsvorrichtung 60 ist typischerweise nichtmagnetisch und z.B. Aluminium. Für Fachleute ist ersichtlich, dass die Toleranzen bei der koaxialen Ausrichtung des Magneten 66 mit dem Hall-Effekt-Sensor 46 – abhängig von dessen Empfindlichkeit – variieren können und dass der Magnet 66 den Hall-Effekt-Sensor 46 berühren kann, sofern die Konstruktion dies erfordert.
  • Vorzugsweise ist der Magnet 66 ein zylindrischer Magnet. Ein zylindrischer Magnet kann einfach in eine Bohrung des Halters 64 gepresst werden und wird bei hohen Motordrehzahlen natürlich im Gleichgewicht gehalten. Ein Stabmagnet oder Radialmagnet kann ebenfalls verwendet werden.
  • Vorzugsweise besteht der Magnet 66 aus Samariumkobalt oder Neodym, die beide "Seltenerdmetalle" sind, die ein relativ kräftiges Magnetfeld bei geringer Größe und leichtem Gewicht aufweisen. Außerdem verfügen Samariumkobalt und Neodym über ein Magnetfeld über eine ausreichende Strecke, so dass der Sensor 46 die Trennlinie zwischen Nord- und Südpol bei Luftspaltgrößen zwischen dem Magneten 66 und dem Sensor von 0,00 mm (Berührung) bis 20 mm erkennen kann.
  • Der Magnet 66 weist Nord- und Südpole auf, deren Trennlinie allgemein koaxial mit der Schwenkwelle 31 und dem Hall-Effekt-Sensor 46 verläuft. Die Drehung des Hall-Effekt-Sensors 46 relativ zum Magneten 66 bewirkt eine Änderung der Nord-Süd-Ausrichtung des vom Magneten 66 erzeugten Magnetfeldes. Der Hall-Effekt-Sensor 46 erkennt die Änderung der Ausrichtung und erzeugt ein entsprechendes Signal.
  • Das Funktionsprinzip des Hall-Effekt-Sensors 46 unterscheidet sich signifikant von den konventionelleren Positionsbestimmungsverfahren, da der Hall-Effekt-Sensor 46 Änderungen in der Position der Nord-Süd-Linie auf der Oberfläche des Magneten 66 erkennt und nicht den tatsächlichen bzw. absoluten Wert der magnetischen Feldstärke misst oder anderweitig analysiert. Dieses Verfahren ermöglicht einen vergleichsweise großen Luftspalt bzw. Abstand zwischen dem Magneten 66 und dem Hall-Effekt-Sensor 46. Der Hall-Effekt-Sensor 46 ist unabhängig von der magnetischen Feldstärke. Der Sensor 46 wirkt in einem Zustand des "gesättigten Feldes", d.h. der Fluss schließt ab einem Schwellenwert der magnetischen Feldstärke den Hall-Effekt-Sensor 46 vollständig ein. Wenn der Hall-Effekt-Sensor 46 betriebsbereit ist, misst er die Winkelposition der Übergangslinie zwischen dem Nord- und dem Südpol. Hierdurch ist der Hall-Effekt-Sensor 46 unabhängig vom tatsächlichen Wert der Feldstärke und wird deshalb durch Zunahme oder Abnahme der Feldstärke nicht signifikant beeinflusst, solange die Stärke des Magnetfelds größer als der vorstehend erläuterte Mindest-Schwellenwert ist. Der Hall-Effekt-Sensor 46 wird somit nicht durch Schwankungen oder Verringerungen der Feldstärke im Laufe der Zeit beeinflusst, wenn der Magnet altert oder Temperaturänderungen ausgesetzt ist.
  • Das Signal wird sodann in einer Schaltung auf der Leiterplatte 52 verarbeitet, die das Signal in ein Ausgangssignal umwandelt, das der Winkelposition des Spannerarms 26 entspricht. Das Ausgangssignal wird über den Kabelbaum 56 zur zentralen elektronischen Steuereinheit (ECU) des Verbrennungsmotors 24 übertragen.
  • Die ECU empfängt das Ausgangssignal und verwendet das Signal in einer Diagnose-Routineprüfung. Zeigt das Ausgangssignal an, dass der Schwenkarm eine Position aufweist, die sehr nahe an 26' liegt, aktiviert die ECU eine Wartungs-Anzeigeleuchte. Ist der Schwenkarm 26 sehr nahe an der Endposition 26', hat sich der Riemen 10 gelängt und nähert sich dem Ende seiner Lebensdauer. Zeigt das Ausgangssignal verstärkte und über den normalen Betriebsbedingungen liegende Schwingungen an, kann die ECU die Motordrehzahl erhöhen, indem die Nockenwellenphase bei einem Motor mit variabler Ventilsteuerung verändert, die Kraftstoffeinspritzung erhöht oder der Zündzeitpunkt vorverlegt wird. Stärkere Schwingungen zeigen an, dass der Motor nahe an oder auf der Motorresonanz arbeitet. Eine Erhöhung der Motordrehzahl bewirkt einen Motorbetrieb oberhalb der Motorresonanz und verringert den Betrieb mit hoher Belastung. Wenn nach der Drehzahlerhöhung die starken Schwingungen anhalten, können andere Motorprobleme vorhanden sein, und die ECU kann wiederum die Wartungs-Anzeigeleuchte aktivieren.
  • Alternativ kann das Ausgangssignal für Test- oder andere Diagnosezwecke verwendet werden.
  • Die tatsächliche Konfiguration und die Ausrichtung des Magneten 66 und seiner Pole kann variieren, solange sie im Wesentlichen konzentrisch mit dem Hall-Effekt-Sensor 46 und symmetrisch um die Drehachse ist.
  • In 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Positionssensors 44' mit einer Sensorabschirmung 68' gezeigt. Die Sensorabschirmung 68' deckt den Sensor 44' ab, um zusätzlichen Schutz vor der vom Verbrennungsmotor 24 erzeugten schädlichen Umgebung zu bieten. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Sensorabschirmung 68' aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Das ferromagnetische Material isoliert den Hall-Effekt-Sensor 46' gegen alle Magnetfelder, die von anderen Bauteilen des Verbrennungsmotors 24 abgestrahlt oder erzeugt werden. Hierdurch kann der Hall-Effekt-Sensor 46 so viel wie möglich von einem ungestörten Magnetfeld empfangen, das von dem direkt unter dem Hall-Effekt-Sensor 46 angebrachten Magneten 66 erzeugt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde als ein Bauteil dargelegt, das an einem Spanner montiert ist. Für Fachleute ist nun ersichtlich, dass der Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung als eine separate Einheit hergestellt werden kann, die auf vorhandene Spanner geklemmt werden kann. Vorhandene Motoren können mit dem Positionssensor gemäß der vorliegenden Erfindung zu Diagnosezwecken nachgerüstet werden.
  • Außerdem wurde die vorliegende Erfindung als Spanner für einen Zubehörantrieb beschrieben. Für Fachleute ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung auch bei Steuerriemenspannern verwendet werden kann. Steuerriemenspanner sind umfassender in den US-Patenten 4,583,962; Re. 34,543; 5,919,107; 6,149,542 und 6,196,940 beschrieben. Das als „Exzenter" bzw. "Schwenkstruktur" beschriebene Bauteil weist eine äquivalente Funktion wie der Schwenkarm der vorliegenden Erfindung auf. Bei einem Steuerriemenspanner könnte die feste Komponente des Positionssensors auf der Abdeckplatte des Motors und die bewegliche Komponente auf dem Schwenkarm oder Exzenter des Spanners montiert werden.
  • In 4 ist ein für Steuerriemenspanner geeigneter Positionssensor 44' gezeigt. Der Positionssensor 44' weist einen Kanal 45' in Form eines umgedrehten U auf. Ein Magnet ist relativ zum Kanal 45' so vorgesehen, dass sich der Positionssensor 44' relativ zum Magneten bewegt, um die Winkelposition zu erkennen, wenn sich der Positionssensor 44' relativ zum Magneten bewegt. Diese Anordnung des Positionssensors 44' ist bei Steuerriemenspannern besonders nützlich, bei denen der Drehwinkel relativ klein ist. Die Winkeldrehung ist an der Peripherie des Exzenters einfacher zu erkennen als an der Schwenkwelle.
  • Der Einbau der vorliegenden Erfindung in einen Steuerriemenspanner ist besonders vorteilhaft, da der Ausfall des Steuerriemens fatale Folgen hat. Auch ist der Austausch eines Steuerriemens ein relativ teurer Vorgang. Der Einbau der vorliegenden Erfindung in einen Motor ermöglicht den Austausch des Steuerriemens zum geeignetsten Zeitpunkt, wodurch die sichere Lebensdauer des Riemens maximiert wird.
  • Die vorstehenden Ausführungen lassen zahlreiche Änderungen und Variationen der Erfindung zu. Die Erfindung kann deshalb im Rahmen der beigefügten Ansprüche anders als spezifisch beschrieben ausgeführt werden.
  • Mit Bezug auf 2 und 3 wird nachfolgend eine bevorzugte Sensor-Installationssequenz beschrieben. Der Spannermontagebund 60 wird an seine Position abgesenkt und im Spannerarm 36 verklebt, mit Kunstharz befestigt, verbunden, verschraubt oder verpresst. Das bevorzugte Verfahren besteht darin, den Spannermontagebund mit leichtem Druck in den Spannerarm zu drücken, um einen festen Sitz zu erreichen, und den Bund mit dem Spannerarm zu verkleben, damit der Bund dauerhaft fixiert und so nahe wie möglich zum Bolzenkopf zentriert wird. Die Spannervorrichtung wird an den Motor geschraubt. Der Bolzen 30 wird am Motor befestigt. Der Spannerarm 36 schwingt relativ zum Bolzenkopf. Das magnetische Ziel, d.h. der zweipolige Zielmagnet, wird auf der Stahlkopfschraube montiert. Hierzu wird der äußere Rand einer üblichen magnetischen Stahlkopfschraube bearbeitet und mit einem Feingewinde versehen. Auf die Stahlkopfschraube wird die Magnethaltevorrichtung 64 geschraubt, die typischerweise aus einem nichtmetallischen Material besteht, d.h. aus einem beliebigen Aluminium bzw. aus den meisten nichtmagnetischen 300er Edelstahlsorten, aus Kunststoff etc.
  • Der Zielmagnet wird durch Verpressen oder Verkleben in der Magnethaltevorrichtung 64 befestigt. Die Magnethaltevorrichtung hat die Aufgabe, den Magneten relativ zum Sensor und zur Sensorhaltevorrichtung zu zentrieren. Typischerweise besteht jedes Bauteil, das in direkten Kontakt mit dem Magneten kommt, aus einem nichtmetallischen Material, um Störungen, die unerwünschte Ablenkung und die Verschiebung der Kraftflusslinien zu minimieren.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Magnethaltevorrichtung 64 weggelassen, und der Stahlbolzen wird typischerweise durch einen Stahlbolzen aus nichtmagnetischem 300er Edelstahl ersetzt, z.B. durch eine Sechskantschraube. Aus der Mitte des Schraubenkopfes wird Material abgetragen, um eine Tasche" zu schaffen, in die der Magnet eingesetzt werden und mit Klebstoff wie Loctite oder durch leichtes Verpressen gehalten werden kann. Der Innendurchmesser des Spannermontagebunds weist ein Gewinde auf. Die Sensorhaltevorrichtung wird in den Spannermontagebund eingesetzt und eingeschraubt oder auf andere Weise in den Spannermontagebund eingesetzt, bis sie befestigt ist. Der Sensorkopf 58 mit dem Sensorchip 46 und dem Kabel 56 wird in der Sensorhaltevorrichtung installiert. Der Sensorkopf wird in eine der beiden Richtungen gedreht, bis der Bezug zwischen der Ausgangsspannung von 0,25 VDC bis 4,500 VDC zu einer bestimmten Position des Spannerarms relativ zum zweipoligen Zielmagneten 66 hergestellt bzw. eingegeben ist. Sobald diese Referenz- bzw. Startposition erreicht ist, wird der Sensorkopf relativ zum Spannerbolzen und zum zweipoligen Zielmagneten fixiert – entweder mit mehreren Innensechskantschrauben, die radial in den Sensorkopf ragen, oder mit einem geteilten Sicherungskragen bzw. einfach durch die geeignete Befestigung des Sensorkopfs mit Klebstoff oder Kunstharz in der Sensorhaltevorrichtung. Nach dieser Installation sollte die gesamte Spaltbreite zwischen der aktiven Oberfläche des Sensorkopfs und dem zweipoligen Zielmagneten im Bereich einer Beinaheberührung (d.h. 0,25 mm Abstand) bis zu über 10,0 mm liegen, um richtig zu funktionieren.

Claims (14)

  1. Ein Spanner (28), der umfasst: eine Schwenkwelle (31); einen schwenkbar an der genannten Schwenkwelle montierten Schwenkarm (26); eine Feder (29), die den genannten Schwenkarm so vorspannt, dass er sich in einem ersten Sinn um die genannte Schwenkwelle dreht; einen Positionssensor (44), der auf dem genannten Spanner montiert und positioniert ist, um eine Winkelposition des genannten Schwenkarms relativ zur genannten Schwenkwelle zu erfassen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das der genannten Winkelposition entspricht.
  2. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 1, bei dem der genannte Positionssensor einen Hall-Effekt-Sensor (46) und einen Magneten (66) umfasst, wobei der genannte Hall-Effekt-Sensor so montiert ist, dass er Winkelbewegungen relativ zum genannten Magneten erfasst.
  3. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 2, bei dem der genannte Sensor und der genannte Magnet mit einem festen Abstand zueinander vorgesehen sind, ohne dass sich magnetisches Material zwischen ihnen befindet.
  4. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 2 oder 3, bei dem der genannte Magnet (66) in einer Magnethaltevorrichtung (64) montiert ist, die an einem Bolzen (30) in einer Schwenkwelle (31) fixiert ist.
  5. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 4, bei dem der genannte Magnet (66) koaxial mit der Schwenkwelle (31) angeordnet ist.
  6. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem die genannte Magnethaltevorrichtung (64) aus einem nichtmetallischen Material besteht.
  7. Ein Spanner (28) gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem der genannte Magnet (66) in einer Aussparung im Zentrum eines nichtmagnetischen Edelstahlbolzens (30) montiert ist.
  8. Ein Spanner (28) gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, bei dem der genannte Magnet (66) so zentriert wie möglich – vorzugsweise innerhalb eines Durchmessers von einem Millimeter oder weniger – zum Sensor (44) vorgesehen ist.
  9. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 2, bei dem der genannte Magnet (66) an der genannten Schwenkwelle (31) fixiert und der genannte Hall-Effekt-Sensor (46) koaxial mit der genannten Schwenkwelle (31) an dem genannten Schwenkarm (26) montiert ist.
  10. Ein Spanner (28) gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der genannte Positionssensor (44) zwei um 90° versetzte Sensorelemente (48, 50) einschließt.
  11. Ein Spanner (28) gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche einschließlich einer Sensorabschirmung (68), die sich über den genannten Positionssensor erstreckt.
  12. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 11, bei dem die genannte Sensorabschirmung (68) aus einem ferromagnetischen Material gefertigt ist.
  13. Ein Spanner (28) gemäß Anspruch 11 oder 12 einschließlich eines Kabelbaums (56) für den Empfang von Signalen, die von dem genannten Positionssensor (44) erzeugt werden, und zur Übertragung der genannten Signale aus der genannten Sensorabschirmung (68') heraus.
  14. Ein Positionssensor zur Montage an einem Spanner (28), der umfasst: einen Hall-Effekt-Sensor (46) und einen Magneten (66), wobei der genannte Hall-Effekt-Sensor (46) so montiert ist, dass er Winkelbewegungen relativ zum genannten Magneten (66) erkennt, wobei die genannte Winkelbewegung der Winkelbewegung eines Schwenkarms (26) und einer Schwenkwelle (31) des genannten Spanners (28) entspricht.
DE200510008580 2004-02-27 2005-02-24 Spanner mit Drehwinkelsensor Ceased DE102005008580A1 (de)

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US54832604P 2004-02-27 2004-02-27
US60/548,326 2004-02-27

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