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Die Erfindung betrifft eine Drehzahlmessvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine Geberscheibe.
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Geberscheiben bestehen üblicherweise aus einem metallischen Material, im Regelfall tiefziehfähiger Stahl, welches durch Stanzen, Prägen oder ein spanabhebendes Verfahren so geformt wird, dass aus dem metallischen Material ein Scheibenelement mit an der Außenumfangsfläche des Scheibenelements ausgeformten drehzahlsignalgenerierende Stegelemente ausgebildet ist. Die Geberscheibe wird üblicherweise über das Scheibenelement fest auf einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs montiert. Im montierten Zustand ist die Geberscheibe vorzugsweise im Bereich eines Sensors angeordnet, so dass die Stegelemente der Geberscheibe durch ein Rotieren der Geberscheibe unter oder über einem beispielsweise fest im Motorblock verbauten Sensor vorbeilaufen können. Durch das Vorbeilaufen der Stegelemente an dem Sensor wird in diesem eine Magnetfeldänderung induziert, die zu einer Sinusschwingung führt. Diese Schwingung ist synchron zur Drehzahl des Motors. Die Stegelemente der Geberscheibe dienen somit als Signal für einen Sensor. Dabei ist es üblicherweise vorgesehen, dass sowohl die Stegelemente als auch das Scheibenelement der Geberscheibe aus ein und demselben Material, einem Metallmaterial, ausgeformt sind. Die Herstellung einer solchen Geberscheibe bzw. einer Drehzahlmessvorrichtung ist sehr aufwändig und mit hohen Werkzeugkosten verbunden.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehzahlmessvorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, welche sich durch einen geringeren Fertigungsaufwand und geringere Herstellungskosten auszeichnet.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Drehzahlmessvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist eine Geberscheibe auf, wobei die Geberscheibe ein Scheibenelement aufweist, an dessen Umfangsfläche mehrere signalgebende Elemente angeordnet sind. Die Geberscheibe zeichnet sich dadurch aus, dass das Scheibenelement aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Drehzahlmessvorrichtung ist nunmehr nicht mehr die komplette Geberscheibe aus einem Metall hergestellt, sondern zumindest das Scheibenelement der Geberscheibe ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Dadurch ist es möglich zum einen das Gewicht der Geberscheibe zu reduzieren und zum anderen den Fertigungsaufwand für die Geberscheibe zu reduzieren, da ein aus einem Kunststoffmaterial hergestelltes Scheibenelement leichter zu fertigen und zu bearbeiten ist als ein aus einem Metall hergestelltes Scheibenelement. Kunststoffmaterialien lassen sich besonders flexibel verarbeiten, so dass eine weitgehend freie Formgebung für das Scheibenelement der Geberscheibe möglich ist. Zudem sind bei der Verwendung eines Kunststoffmaterials als Scheibenelement hohe Fertigungsgenauigkeiten erzielbar. Aufgrund der hohen Fertigungsgenauigkeiten eines solchen Scheibenelements ist eine verbesserte Signalgenerierung für Start/Stopp-Automatik und eine feinere Abstimmung zum Beispiel für besonders exakte Einspritzzeitpunkte, ermöglichbar. Zudem können durch die Verwendung eines Kunststoffmaterials die Materialkosten für die Herstellung einer Geberscheibe reduziert werden.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Scheibenelement in einem Spritzgießverfahren hergestellt. Das Spritzgießverfahren ermöglicht eine einfache Herstellung des Scheibenelements, so dass das Scheibenelement insbesondere in einer Serienfertigung kostengünstig, schnell und einfach hergestellt werden kann. Hierbei können die anfallenden Werkzeugkosten gegenüber den Werkzeugkosten, welche bei der Herstellung des Scheibenelements aus einem Metall benötigt werden, wesentlich reduziert werden, da lediglich ein entsprechend ausgeformtes Werkzeug benötigt wird, um eine große Anzahl von Scheibenelementen herstellen zu können, welche nach Ausformung aus dem Spritzgießwerkzeug kaum oder gar nicht mehr nachbearbeitet werden müssen. Durch die Verwendung des Spritzgießverfahrens ist eine sehr maßgenaue Fertigung mit geringem Aufwand möglich, wobei sich das Verfahren durch eine hohe Flexibilität auszeichnet. Neben dem Spritzgießverfahren sind aber auch ähnliche formgebende Verfahren zur Verarbeitung von Kunststoffmaterialien zu einem Scheibenelement gemäß der Erfindung möglich.
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Die signalgebenden Elemente sind vorzugsweise aus einem Metall hergestellt. Die signalgebenden Elemente können in Form von Stegen, Rundstäben oder aufgedampften bzw. aufgedruckten Folien ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die aus einem Metall hergestellten signalgebenden Elemente in Form von Stegelementen, welche eine kreisförmige oder eine rechteckige Querschnittsfläche aufweisen, ausgebildet. Durch die Kombination verschiedener Materialien in einer Geberscheibe, insbesondere bei der das Scheibenelement aus einem Kunststoffmaterial und die signalgebenden Elemente aus einem Metall gefertigt sind, kann bei gleichzeitig optimaler signalgebender Eigenschaften der Stegelemente eine Gewichtsreduzierung der gesamten Geberscheibe erzielt werden, wobei zusätzlich der Fertigungsaufwand und die Fertigungskosten für die Geberscheibe reduziert werden können.
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Alternativ hierzu ist es bevorzugt vorgesehen, dass die signalgebenden Elemente aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind, wobei das Kunststoffmaterial ein Metallpulver enthält. Durch das Hinzufügen von Metallpulver in das Kunststoffmaterial erhält das Kunststoffmaterial magnetische Eigenschaften, so dass an dem Sensor mittels der aus einem Kunststoffmaterial geformten signalgebenden Elemente Signale erzeugt werden können. Ist das signalgebende Element ebenso wie das Scheibenelement aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, so ist es beispielsweise möglich, das signalgebende Element zusammen mit dem Scheibenelement in einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren herzustellen, wodurch eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit und geringe Fertigungskosten bei gleichzeitig geringem Aufwand möglich sind. Dadurch kann eine Geberscheibe hergestellt werden, welche fast oder gar keine Nachbearbeitung mehr erfordert.
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Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass die signalgebenden Elemente zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial des Scheibenelements umgeben sind. Die signalgebenden Elemente können beispielsweise in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt werden, insbesondere wenn die signalgebenden Elemente aus einem Metall hergestellt sind, und können anschließend bei der Ausformung des Scheibenelements von dem Kunststoffmaterial des Scheibenelements zumindest teilweise umspritzt werden. Dadurch können die signalgebenden Elemente sehr exakt an dem Scheibenelement positioniert werden, so dass eine anschließende zusätzliche Arretierung der signalgebenden Elemente an dem Scheibenelement entfallen kann. Sind die signalgebenden Elemente aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, so können diese beispielsweise durch ein Zweikomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden, indem zunächst die signalgebenden Elemente in dem Spritzgießwerkzeug ausgeformt werden und anschließend das Scheibenelement zumindest teilweise um die signalgebenden Elemente herumgespritzt wird. Alternativ können die signalgebenden Elemente aber auch in einem mechanischen Fügeprozess, wie beispielsweise Einschrauben, Einschieben oder Einclipsen, in das Scheibenelement integriert werden. Die signalgebenden Elemente können grundsätzlich auch durch Aufdampfen (Sputtern) oder das Aufbringen einer Metallfolie auf das Scheibenelement angebracht werden, soweit diese die Technologie der verfügbaren Sensoren zulässt. Sind die signalgebenden Elemente zumindest teilweise von dem Kunststoffmaterial des Scheibenelements umgeben, beispielsweise durch Einspritzen, so ist ein Schutz gegenüber einer mechanischen Überbeanspruchung der signalgebenden Elemente dadurch realisierbar.
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Das Kunststoffmaterial des Scheibenelements und/oder der signalgebenden Elemente ist vorzugsweise aus mindestens einem der folgenden Kunststoffmaterialien ausgewählt: Polyamid, Polypropylen, Polyethylen und/oder faserverstärkter Kunststoff. Die Auswahl eines geeigneten Kunststoffmaterials ergibt sich aus der mechanischen und thermischen Belastung des Scheibenelements und/oder der signalgebenden Elemente und den sonstigen Umgebungsbedingungen durch den Betrieb im drucklosen Ölraum des Motors. Technische Kunststoffe, wie beispielsweise mit Metallpulver versetzte Kunststoffe, sind in der Lage, diesen Belastungen über die Lebensdauer des Motors hinweg standzuhalten. Durch die Verwendung einer dieser Kunststoffmaterialien ist eine kostengünstige Herstellung des Scheibenelements und/oder der signalgebenden Elemente bei einer guten Bauteilqualität möglich.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drehzahlmessvorrichtung in einer Draufsicht; und
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2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Drehzahlmessvorrichtung in einer Seitenansicht.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehzahlmessvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Geberscheibe 10, welches ein Scheibenelement 12 und entlang der Außenumfangsfläche 22 des Scheibenelements 12 angeordnete signalgebende Elemente 14 aufweist. Das Scheibenelement 12 weist eine kreisförmige Fläche auf, wobei mittig an dem Scheibenelement 12 eine Öffnung 16 vorgesehen ist, über welche das Scheibenelement 12 an einer Kurbelwelle, hier nicht dargestellt, montierbar ist. Zur Befestigung des Scheibenelements 12 an einer Kurbelwelle weist das Scheibenelement 12 mehrere, hier dargestellte drei, Montagepunkte 18 in Form von Schraublöchern auf. Das Scheibenelement 12 ist dabei erfindungsgemäß aus einem Kunststoffmaterial hergestellt.
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Entlang der Außenumfangsfläche 22 des Scheibenelements 12 ist eine Vielzahl von signalgebenden Elementen 14 hier in Form von Stegelementen, angeordnet, wobei die signalgebenden Elemente 14 vorzugsweise mit einem gleichen Abstand zueinander entlang der Außenumfangsfläche 22 des Scheibenelements 12 angeordnet sind. Entlang der Außenumfangsfläche 22 ist eine Unterbrechung 20 der signalgebenden Elemente 14 in Bezug auf ihren regelmäßig zueinander vorgesehenen Abstand vorgesehen, wobei diese Unterbrechung 20 einen Nullpunkt für die Signalgenerierung an einem hier nicht dargestellten Sensor darstellt. Die signalgebenden Elemente 14 können erfindungsgemäß aus einem Metall hergestellt sein oder aus einem Kunststoffmaterial, welches mit einem Metallpulver versetzt ist.
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Die erfindungsgemäße Drehzahlmessvorrichtung ist vorzugsweise an einem Motorblock angeordnet, wobei ein hier nicht dargestellter Sensor ebenfalls im Motorblock eingeschraubt ist, so dass die signalgebenden Elemente beim Rotieren der Geberscheibe 10, beispielsweise um eine Kurbelwelle, über dem Sensor vorbei streichen können und damit einen Impuls als Signal am Sensor auslösen können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Geberscheibe
- 12
- Scheibenelement
- 14
- signalgebendes Element
- 16
- Öffnung
- 18
- Montagepunkt
- 20
- Unterbrechung
- 22
- Außenumfangsfläche
