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Die Erfindung betrifft eine Signalgebervorrichtung, aufweisend ein erstes Material sowie ein zweites Material, wobei das erste Material und das zweite Material ein unterschiedliches magnetisches Verhalten aufweisen, und wobei das erste Material und das zweite Material derart angeordnet sind, dass sich das resultierende magnetische Verhalten der Signalgebervorrichtung längs einer magnetischen Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung ändert.
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Signalgebervorrichtungen, die manchmal auch als Geschwindigkeitsgeberringe bezeichnet werden, werden regelmäßig für vielfältigste technische Vorrichtungen genutzt. Beispielsweise werden sie dazu genutzt, die Geschwindigkeit, und manchmal auch die Position einer Vorrichtung zu bestimmen, welche sich relativ zu einem (Haupt-) Teil einer stationären Maschine bewegt.
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Ein Beispiel hierfür ist eine sich drehende Achse eines Fahrzeugs (an welcher Räder befestigt sind) oder die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors.
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Aufgrund der weit verbreiteten und häufigen Verwendung derartiger Geschwindigkeitsgeberringe ist im Stand der Technik ein breites Spektrum an Geschwindigkeitsgeberringen bekannt, welche alle durchaus gut funktionstüchtig sind.
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Manchmal treten jedoch in bestimmten speziellen technischen Einsatzgebieten Probleme auf, die im Kontext anderer technischer Anwendungsgebiete nicht bekannt sind (obgleich diese manchmal als eng miteinander verwandt erscheinen).
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Beispielsweise werden Zahnräder, die aus einem weichmagnetischen Material gefertigt sind, häufig als Signalgebervorrichtungen für einen magnetischen Sensor verwendet, wobei die Kombination aus Zahnrad und Sensor zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit einer Achse, die mit einem Rad verbunden ist, verwendet wird. Eine derartige Anordnung wird zur Bestimmung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs verwendet, sowie - als ein weitergehendes Beispiel - als Sensoranordnung für ein Antiblockiersystem für Bremsen (welches ebenfalls auf einer Geschwindigkeitsinformation beruht). Obgleich eine derartige Anordnung für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten gut funktioniert, können Probleme auftreten, wenn die Vorrichtung für Hydrauliksysteme verwendet wird. Hier ist das Vorhandensein von Öl in der Nähe der Signalgebervorrichtung nahezu unvermeidlich. Manchmal muss das Zahnrad in einem Bereich des Fahrzeugs angeordnet werden, in dem das Zahnrad teilweise oder sogar vollständig in Hydrauliköl eintaucht. Hierbei tritt das Problem auf, dass die Zähne und Lücken zwischen den Zähnen einen hydraulischen Widerstand im Ölbad erzeugen. Insbesondere bei höheren Drehgeschwindigkeiten der Achse/des Zahnrads kommt es bei Benutzung eines derartigen Zahnrads zu einem erheblichen Verlust an mechanischer Energie (und als Folge daraus zu einer entsprechenden hohen Erzeugung an thermischer Energie). Ein derartiges nachteiliges Verhalten sollte natürlich vermieden werden.
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Für derartige Anwendungsgebiete wurde eine Alternativlösung vorgeschlagen, bei der ein elastisches Band als Basismaterial für eine Signalgebervorrichtung verwendet wird. Auf dem Basismaterial ist in regelmäßigen Abständen eine magnetische Beschichtung angebracht. Anschließend wird auf der Außenfläche der Vorrichtung eine dünne Beschichtung aufgebracht, um deren Oberfläche so glatt wie möglich zu machen. Ein Nachteil bei dieser Lösung besteht darin, dass nach wie vor eine gewisse Rauigkeit auf der Außenseite vorhanden ist. Darüber hinaus ist eine derartige Vorrichtung in der Produktion recht kostenintensiv. Noch ein weiterer Nachteil besteht in der Verwendung magnetischen Materials (um genau zu sein: hartmagnetischen Materials). Wenn das Material magnetisiert ist, neigt es dazu, dass sich weichmagnetisches oder hartmagnetisches Material auf ihm ansammelt. Derartiges Material kann jedoch in Form kleiner metallischer Partikel im Hydrauliköl vorhanden sein, wobei die kleinen metallischen Partikel aufgrund von Verschleiß metallischer Komponenten vorhanden sein können. Dies kann sogar zu einer Zerstörung des Sensors führen. Es ist leicht einsichtig, dass dies unerwünscht ist.
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In der Deutschen Offenlegungsschrift
DE 35 30 693 A1 wird ein verbessertes gezahntes Geberrad vorgeschlagen, das zur Erzeugung drehzahlabhängiger Signale mit einem Impulssignalgeber zusammenwirkt. Bei manchen gezahnten Geberrädern führt der sich bei einem drehenden Geberrad verändernde Luftspalt unterhalb des Impulssignalgebers zu einer starken Geräuschentwicklung, der sogenannten Sirenenwirkung. Um dies zu verhindern, wird in der Druckschrift vorgeschlagen, die Zahnlücken mit einem elektrisch nicht leitenden Material zu füllen.
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In der
deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2013 104 832 A1 wird eine Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper beschrieben, der eine Magnetspur aus mehreren Magneten aufweist, sowie einem magnetischen Sensor zum Abtasten der Maßverkörperung. Der Grundkörper weist Ausnehmungen auf, in die ein magnetisierbarer Füllstoff zur Bildung der Magnete eingebracht ist. Die Druckschrift beschreibt außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Maßverkörperung für eine Positionsmessvorrichtung mit einem Grundkörper, der eine Magnetspur aus mehreren Magneten aufweist. Dabei werden in dem Grundkörper Ausnehmungen gebildet, in welche ein magnetisierbarer Füllstoff zur Bildung der Magnete eingebracht wird.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 42 30 043 A1 offenbart einen Impulsring für ABS-überwachte Fahrzeugräder. Der Impulsring arbeitet mit einem Rotationssensor zusammen und weist eine ferromagnetische Verzahnung auf. Die Zwischenräume der Verzahnung sind mit einem magnetisch neutralen Werkstoff derart ausgefüllt, dass der Impulsring eine durchgehend glatte Oberfläche aufweist. Hierdurch wird verhindert, dass sich in der Verzahnung durch Stören der magnetischen Abtastung Fehlsignale bewirkende Verschmutzungen ablagern.
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Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 195 13 669 A1 beschreibt eine hydrostatische Axialkolbenpumpe, die eine Antriebswelle aufweist, die in einem Gehäuse gelagert und um eine Achse drehbar mit einem Zählkranz verbunden ist, der sich in einem mit Öl gefüllten Gehäuseinnenraum dreht. Die Oberflächenkontur des Zählkranzes ist so gestaltet, dass er im Querschnitt gesehen längs seines Umfangs die gleiche radiale Ausdehnung aufweist. Dadurch wird beim Eintauchen in den Ölsumpf keine Luft mitgerissen und beim Verlassen des Ölsumpfes werden keine Ölmengen emporgehoben, d. h. es wird Planscharbeit vermieden.
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In der US-amerikanischen Offenlegungsschrit
US 2003/0122539 A1 ist ein Signalgeberrad zum Erzeugen elektrischer Impulse mit einer Rate, die proportional zur Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrads ist, beschrieben. Das Signalgeberrad ist aus Stahlblech gestanzt und zeichnet sich durch längliche, sich axial erstreckende Zähne aus, die radial von einem Mittelteil des Signalgeberrads abstehen. Die Zähne sind voneinander beabstandet und weisen über einen Großteil ihrer Länge keine weiteren Strukturen auf, so dass sie bei der Abtastung durch einen Sensor einen deutlichen Impuls erzeugen und selbstreinigend sind. Dadurch kann das Risiko einer Ansammlung von Schmutz und Ablagerungen verringert werden, was andernfalls zur Zerstörung des Sensors führen könnte. In anderen Ausführungsformen besteht das Signalgeberrad aus einem Verbund aus ferromagnetischem Stahl und einem nichtmagnetischen Material wie beispielsweise Kunststoff. Das nichtmagnetische Material dient dazu, das Eindringen von Schmutz oder Öl in die Lücken zwischen den Zähnen zu verhindern, wodurch einsbesondere eine Schaumbildung eines Öls, in dem sich das Signalgeberrad dreht, verringert wird.
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In der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 053 916 A1 ist eine Drehzahlmessvorrichtung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, die eine Geberscheibe aufweist, wobei die Geberscheibe ein Scheibenelement aufweist, an dessen Außenumfangsfläche mehrere signalgebende Elemente angeordnet sind. Das Scheibenelement ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Entlang der Außenumfangsfläche des Scheibenelements ist eine Vielzahl von signalgebenden Stegelementen angeordnet.
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In der US-amerikanischen Offenlegungsschrift
US 2003/0137203 A1 ist eine magnetische Materialbefestigungsstruktur eines Motorrotors mit mehreren sich überlappenden Siliziumstahlplatten beschrieben. Der Außenumfang jeder Siliziumstahlplatte weist Vertiefungen auf, um mehrere in gleichen Abständen angeordnete Aufnahmeausnehmungen zu bilden. In jeder Aufnahmeausnehmung ist ein magnetisches Material angeordnet. Jede Aufnahmeausnehmung hat zwei Seitenflächen, eine Bodenfläche und eine gegenüber der Bodenfläche befindliche Öffnung. Die Übergangsbereiche von den beiden Seitenflächen zu der Bodenfläche sind mit einem eingedellten Abschnitt versehen, sodass mehrere biegsame Stege entstehen. Beim Einlegen des magnetischen Materials in die Aufnahmeausnehmungen werden die biegsamen Stege verformt, sodass das magnetische Material elastisch festgeklemmt wird.
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Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Signalgebervorrichtung vorzuschlagen, die längs einer magnetischen Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung ein variierendes magnetisches Verhalten aufweist und die gegenüber Signalgebervorrichtungen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, verbessert ist.
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Eine Signalgebervorrichtung gemäß Anspruch 1 löst diese Aufgabe.
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Es wird vorgeschlagen, eine Signalgebervorrichtung, die ein erstes Material sowie ein zweites Material aufweist, wobei das erste Material und das zweite Material ein unterschiedliches magnetisches Verhalten aufweisen und wobei das erste Material und das zweite Material derart angeordnet sind, dass sich das resultierende magnetische Verhalten der Signalgebervorrichtung längs einer magnetischen Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung ändert, derart auszubilden und einzurichten, dass die magnetische Interaktionsoberfläche eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist, insbesondere bezüglich der Standardbewegungsrichtung der magnetischen Interaktionsoberfläche. Obgleich auch mehr Materialien verwendet werden können, ist es bevorzugt, wenn genau zwei unterschiedliche Materialien für die Signalgebervorrichtung und/oder im Bereich der magnetischen Interaktionsoberfläche einer Signalgebervorrichtung verwendet werden. Das magnetische Verhalten kann sich auf unterschiedliche Weisen ändern (variieren). Beispielsweise kann ein unterschiedliches magnetisches Verhalten in Bezug auf den zugrunde liegenden physikalischen Effekt des betreffenden Materials in Betracht gezogen werden. Um dies zu verdeutlichen: Das erste Material kann eine paramagnetische Substanz oder eine diamagnetische Substanz sein, wohingegen das zweite Material eine ferromagnetische Substanz sein kann. Es sind jedoch auch andere Kombinationen möglich. Insbesondere im Fall ferromagnetischer Substanzen kann eine Unterscheidung zwischen hartmagnetischen Substanzen (die gegebenenfalls per se einen Permanentmagnetismus zeigen und/oder per se keinen Permanentmagnetismus zeigen) und weichmagnetischen Substanzen gemacht werden. Aufgrund des nur eingeschränkten magnetischen Effekts paramagnetischer und diamagnetischer Substanzen können beide auch als (im Wesentlichen) nichtmagnetische Substanzen angesehen werden (insbesondere im Kontext der vorliegenden Anmeldung und/oder Erfindung). Eine weitere Unterscheidung bezüglich unterschiedlichen magnetischen Verhaltens kann basierend auf der Stärke des entsprechenden Effekts gemacht werden. Beispielsweise kann sowohl das erste als auch das zweite Material eine ferromagnetische Substanz sein, wobei das erste Material ein weichmagnetisches Material und das zweite Material ein hartmagnetisches Material ist (oder etwas in der Art). Es ist sogar möglich, dass das erste und das zweite Material eine Gruppe entnommen sind, die den gleichen „zugrunde liegenden physikalischen Effekt“ zeigt, wobei sie sich hinsichtlich der „Stärke des entsprechenden Effekts“ unterscheiden. Um ein Beispiel zu nennen: Sowohl das erste, als auch das zweite Material kann ein weichmagnetisches Material sein. Es ist jedoch möglich, dass das erste Material eine niedrigere (relative) magnetische Suszeptibilität verglichen mit der des zweiten Materials aufweist (oder umgekehrt). Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass „erstes Material“ und „zweites Material“ nicht nur in dem Sinne zu verstehen ist, dass unterschiedliche „reine“ Substanzen verwendet werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass eines der betreffenden Materialien oder beide betreffende Materialien Kompositmaterialien sind, die ein Gemisch unterschiedlicher Materialien aufweisen (beispielsweise eine Legierung oder eine keramische Substanz). Es ist sogar möglich, dass das erste Material und das zweite Material dahingehend zu verstehen sind, dass es sich um ein Gemisch der gleichen Komponenten handelt, wobei jedoch das Verhältnis der unterschiedlichen Bestandteile unterschiedlich ist. Das „resultierende magnetische Verhalten“ kann insbesondere als der „kombinierte magnetische Effekt“ an einem bestimmten Ort relativ zur Signalgebervorrichtung verstanden werden, insbesondere relativ zur magnetischen Interaktionsoberfläche. Typischerweise ist der bestimmte Ort eine Position, an der ein Sensor (insbesondere ein magnetischer Sensor) typischerweise angeordnet ist, wenn die Signalgebervorrichtung an ihrem vorgesehenen Ort in einer komplexeren Maschine (einschließlich des betreffenden Sensors) eingesetzt wird. Es ist anzumerken, dass sich die bestimmte Position (d. h. dort, wo der Sensor typischerweise angeordnet wird) üblicherweise relativ zur Signalgebervorrichtung bewegt (oder, um genauer zu sein: Typischerweise bewegt sich die Signalgebervorrichtung relativ zu der betreffenden Position; insbesondere einer Position, an der der Sensor angeordnet ist). Die bestimmte Position, bei der die Messung vorgenommen wird (insbesondere der Ort des Sensors), bezieht sich typischerweise auf ein Bezugssystem der komplexeren Maschine, für die die Signalgebervorrichtung genutzt wird. In diesem Bezugssystem ist die bestimmte Position (des Sensors) in Ruhe. Um ein Beispiel zu nennen: Wird die Signalgebervorrichtung (und gegebenenfalls der Sensor) in einem Fahrzeug verwendet, bewegt sich das Bezugssystem des Fahrzeugs natürlich typischerweise relativ zu einem Fabrikgebäude. Sowohl die Signalgebervorrichtung als auch der Sensor des Fahrzeugs werden daher typischerweise relativ zu dem Fabrikgebäude bewegt, wobei der Sensor relativ zum Fahrzeugkörper ruht. Darüber hinaus kann sich das resultierende magnetische Verhalten der Signalgebervorrichtung auf im Wesentlichen jede denkbare Weise ändern. Es kann sich nicht nur ein (absoluter) Wert wie die magnetische Suszeptibilität und/oder die (absolute) Stärke eines permanentmagnetischen Feldes ändern, sondern es kann sich zu zusätzlich und/oder alternativ die Richtung einer Suszeptibilität, die Richtung eines Permanentmagnetfelds und dergleichen ändern. Gemäß des vorliegenden Vorschlags ist die Signalgebervorrichtung auf eine Weise ausgebildet, dass die magnetische Interaktionsoberfläche eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist, insbesondere in Bezug auf die Standardbewegungsrichtung der magnetischen Interaktionsoberfläche. Die glatte Oberfläche ist typischerweise in Bezug auf fluiddynamische Kräfte aufzufassen, die auftreten, wenn die im Wesentlichen glatte Oberfläche relativ zu dem Fluid, mit dem die im Wesentlichen glatte Oberfläche (magnetische Interaktionsoberfläche) in Kontakt kommt, bewegt wird, wenn die Signalgebervorrichtung in der vorgesehenen Maschine verwendet wird. Wenn beispielsweise die Signalgebervorrichtung teilweise in Hydrauliköl eingetaucht ist, wenn sie im Getriebe eines Gabelstaplers angeordnet ist (um ein Beispiel zu nennen), kommt die magnetische Interaktionsoberfläche mit Luft (bei Umgebungsdruck; typischerweise mit etwa 1 bar Luftdruck, was natürlich von den Wetterverhältnissen und der Höhe abhängig) und mit Hydrauliköl (welches das gleiche Druckniveau wie die „darüber befindliche“ Luft aufweist) in Kontakt. Daher sollte eine im Wesentlichen glatte Oberfläche verhältnismäßig kleine Viskositätskräfte erzeugen, wenn sie in Kontakt mit Luft und hydraulischem Öl kommt und sich die Signalgebervorrichtung in ihrer Standardbewegungsrichtung bewegt. Daher können Ausbuchtungen, die zur Erzeugung eines Lotuseffekts genutzt werden (um ein Beispiel zu nennen), im vorliegenden Sachzusammenhang als eine „im Wesentlichen glatte Oberfläche“ verstanden werden, obgleich es sich von einem streng geometrischen Standpunkt aus gesehen natürlich nicht um eine glatte Oberfläche handelt. Daher kann der Begriff einer (im Wesentlichen) glatten Oberfläche bezüglich der Standardbewegungsrichtung der magnetischen Interaktionsoberfläche als eine Oberfläche verstanden werden, bei der geringe Kräfte (insbesondere Viskositätskräfte oder dämpfende Kräfte) auftreten, wenn diese relativ zu einem Fluid (oder auch mehrerer Fluide) bewegt wird, mit denen die magnetische Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung von der Konstruktion her in Kontakt treten soll (insbesondere bei Standardbetriebsbedingungen der Signalgebervorrichtung). Ganz allgemein kann es sich bei einem Fluid im Sinne der vorliegenden Anmeldung um ein Gas, eine Flüssigkeit oder ein Gemisch aus beidem handeln. Insbesondere ist es auch möglich, dass einige Festkörperpartikel enthalten sind (wie beispielsweise Rauch = ein Gas, das Festkörperpartikel aufweist oder eine Suspension = eine Flüssigkeit, die Festkörperpartikel enthält). Dementsprechend soll es möglich sein, beide Definitionen (und insbesondere leichte Variationen und/oder bevorzugte Weiterbildungen dieser) alternativ, in Kombination und/oder wechselweise zu verwenden. Weiterhin sollte erwähnt werden, dass die Signalgebervorrichtung mehr als nur eine Standardbewegungsrichtung der magnetischen Interaktionsoberfläche haben kann. Ein typisches Beispiel ist die Verwendung einer Signalgebervorrichtung an der Achse eines Antriebsrads bei einem Gabelstapler. Der Gabelstapler kann selbstverständlich in zwei Richtungen gefahren werden (Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung). Somit kann die Signalgebervorrichtung derart ausgebildet werden, dass sie eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweist, wenn diese in beide Richtungen bewegt wird (also in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung). Um beim Beispiel eines Gabelstaplers zu bleiben, ist es bevorzugt, dass die glatte Oberfläche in beiden Richtungen die gleiche Qualität/Quantität bezüglich der Glattheit aufweist (da ein Gabelstapler typischerweise sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung mit vergleichbaren Geschwindigkeiten und über vergleichbare Strecken hinweg bewegt wird). Natürlich ist es auch möglich, dass für unterschiedliche Richtungen unterschiedliche Qualitäten/Quantitäten bezüglich der Oberflächenglattheit vorhanden sein können. Um ein Beispiel zu nennen: Ein Auto wird typischerweise in einer Vorwärtsrichtung verwendet. In dieser Richtung sollte die Glattheit möglichst groß sein. Die Rückwärtsrichtung wird demgegenüber vergleichsweise selten genutzt und die Qualität der Glattheit kann in dieser Richtung sehr gering sein, ohne dass dies irgendwelche spürbaren negativen Effekte mit sich bringt. Dennoch kann auch diese Richtung in einem gewissen Ausmaß berücksichtigt werden, sodass die „Qualität/Quantität der im Wesentlichen glatten Oberfläche“ hinsichtlich der typischerweise auftretenden, unterschiedlichen Richtungen gewichtet werden kann. Lediglich zur Klarstellung wird darauf hingewiesen, dass es natürlich möglich ist, dass die Signalgebervorrichtung in noch mehr Richtungen betrieben werden kann; dennoch wird es sich bei Standardanwendungsfällen um eine Bewegung in eine Vorwärtsrichtung und eine Rückwärtsrichtung handeln (daher handelt es sich bei diesen Richtungen um Richtungen, die zumindest in einem größeren Ausmaß berücksichtigt werden sollten).
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Es ist bevorzugt, wenn das erste Material und das zweite Material der Signalgebervorrichtung einander abwechselnd längs der magnetischen Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung, insbesondere längs der Standardbewegungsrichtung der magnetischen Interaktionsoberfläche, angeordnet sind. Beispielsweise können längs der Außenumfangsfläche einer ringartigen Struktur eine Art von Blöcken einander abwechselnd angeordnet werden. Insbesondere diese Aufbauweise (aber möglicherweise auch andere Aufbauweisen) kann dadurch realisiert werden, dass zumindest das erste und/oder das zweite Material in Gestalt einer Mehrzahl von im Wesentlichen voneinander separierter Materialstücke angeordnet ist/sind, die vorzugsweise im Wesentlichen nicht miteinander verbunden sind (oder - in dem Fall dass diese (teilweise) miteinander verbunden sind - derart, dass die Verbindungen lediglich nach Art einer Restverbindung ausgeführt sind, d.h. dass diese derart ausgeführt sind, dass sie keine größeren Kräfte aufnehmen können). Selbstverständlich ist es auch möglich, dass aus dem ersten und/oder dem zweiten Material Gruppen aus einzelnen Stücken realisiert werden, derart, dass (um ein Beispiel zu geben) eine bestimmte (möglicherweise variable) Anzahl an Stücken mechanisch miteinander verbunden ist, wohingegen die betreffenden Gruppen, die bei dieser Ausbildungsweise ausgebildet werden, im obigen Sinne im Wesentlichen nicht miteinander verbunden sind. Bei Verwendung des vorgeschlagenen Aufbaus kann sehr effektiv eine besonders starke Änderung des resultierenden magnetischen Verhaltens an einem Messpunkt (beispielsweise der Position eines Sensors) realisiert werden. Selbstverständlich sollten die Entfernungen und Dimensionen der verwendeten Materialien (insbesondere in Bezug auf „das Ausmaß und/oder die Richtung der Änderung des magnetischen Verhaltens“ der verwendeten Materialien) derart gewählt werden, dass sie zu den Abmessungen der Signalgebervorrichtung und/oder der Position des Messpunkts und Ähnlichem passen. Auf diese Weise kann ein besonders einfacher und effizienter Aufbau realisiert werden.
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Es ist möglich, den Signalgeberring derart auszubilden, dass zumindest eine der Oberflächen des ersten Materials, sowie des zweiten Materials längs des Umfangs des Signalgeberrings eine im Wesentlichen gleiche Höhe aufweisen, insbesondere längs der magnetischen Interaktionsoberfläche des Signalgeberrings. Es ist bevorzugt, den Signalgeberring derart auszubilden, dass sowohl das erste Material, als auch das zweite Material von außen sichtbar und/oder erreichbar sind und/oder von einem dritten Material mit einer im Wesentlichen gleichartigen Dicke überdeckt sind. Diese Ausbildungsweisen können sich auf die äußere Umfangsfläche und/oder (zumindest) eine Seitenwand, insbesondere (zumindest) eine Seitenwand in der Nähe des radial äu-ßeren Bereichs des Signalgeberrings beziehen. Daher ist die magnetische Interaktionsoberfläche des Signalgeberrings und/oder die Oberfläche, die in der Nähe eines magnetischen Sensors angeordnet wird, wenn der Signalgeberring in einer Maschine (oder ähnlichem) angeordnet ist, üblicherweise als eine Art von Patchwork-Oberfläche ausgebildet, d.h. derart, dass die Oberfläche Oberflächenbereiche aufweist, die aus dem ersten Material bestehen, wohingegen üblicherweise die (im Wesentlichen) verbleibende Oberfläche Oberflächenbereiche aufweist, die aus dem zweiten Material bestehen. Dies muss nicht notwendigerweise das Vorhandensein von (typischerweise vergleichsweise kleinen) Oberflächenbereichen, die aus einem dritten Material (oder sogar aus weiteren Materialien) bestehen, beinhalten. Weiterhin schließt dies nicht aus, dass die magnetische Interaktionsoberfläche möglicherweise (teilweise) mit einer Art Abdeckung überdeckt ist, vorzugsweise mittels einer dünnen Beschichtungslage, die vorzugsweise (Teile) des ersten Materials und des zweiten Materials (und möglicherweise sogar weitere Materialien) in gleichartiger Weise überdeckt, insbesondere auf eine Weise, dass die Dicke der Abdeckung/der Beschichtungslage im Wesentlichen die gleiche ist, insbesondere oberhalb von Oberflächenbereichen, die aus dem ersten und dem zweiten Material bestehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel kann realisiert werden, wenn im Wesentlichen alle freiliegenden Oberflächen der Signalgebervorrichtung eine im Wesentlichen glatte Oberfläche aufweisen, insbesondere bezüglich der Standardbewegungsrichtung der Signalgebervorrichtung. Ein derartiger Aufbau widerspricht üblicherweise nicht bekannten Fertigungsprozessen und/oder erhöht typischerweise nicht die Gesamtkosten der Signalgebervorrichtung. Bei Verwendung des vorgeschlagenen Aufbaus kann jedoch die Signalgebervorrichtung universeller verwendet werden und insbesondere selbst bei stark schwankenden Betriebsbedingungen verwendet werden. Wenn beispielsweise eine Signalgebervorrichtung mit dem vorgeschlagenen Aufbau verwendet wird, kann die Signalgebervorrichtung bei Vorliegen unterschiedlicher Flüssigkeitsniveaus im Getriebe eines Gabelstaplers verwendet werden, wenn sie unter den vorab genannten Bedingungen genutzt wird. Auf diese Weise kann die Vorrichtung universeller genutzt werden.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, die Signalgebervorrichtung derart auszubilden, dass die magnetische Interaktionsoberfläche als geschlossene Oberfläche ausgebildet ist, insbesondere als gekrümmte Oberfläche, bevorzugt als kreisförmige Oberfläche und/oder derart auszubilden, dass die Signalgebervorrichtung als ringartiges Objekt und/oder als radartiges Objekt ausgebildet ist. Bei Verwendung eines derartigen Aufbaus zeigt die Signalgebervorrichtung dank des zugrundeliegenden Aufbaus nur geringe entgegengerichtete Viskositätskräfte. Darüber hinaus entspricht eine derartige Formgebung typischen Erfordernissen, die im Zusammenhang mit der typischen Verwendung einer Signalgebervorrichtung auftreten. Da die vorgeschlagenen Formgebungen in einem gewissen Ausmaß dem typischen Aufbau von Signalgebervorrichtungen entsprechen, kann die vorgeschlagene Signalgebervorrichtung als Austauschlösung („snap-in“-Lösung) verwendet werden, was die Akzeptanz der Vorrichtung erhöhen kann.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, die Signalgebervorrichtung derart auszubilden, dass die Signalgebervorrichtung im Wesentlichen symmetrisch ist, bevorzugt spiegelsymmetrisch, insbesondere bezüglich der Geometrie und/oder des magnetischen Verhaltens und/oder bezüglich einer Ebene, die normal zur Standardbewegungsrichtung der Signalgebervorrichtung und/oder der Standardbewegungsrichtung der magnetischen Interaktionsoberfläche steht. Ein derartiger Aufbau stimmt mit Standardanforderungen an Signalgebervorrichtungen überein und ist ganz allgemein bevorzugt. Insbesondere können die betreffenden Vorrichtungen als Austauschlösungen („snap-in“-Lösungen) verwendet werden, was die Akzeptanz der vorliegend vorgeschlagenen Signalgebervorrichtung erhöht. Darüber hinaus kann der betreffende Aufbau Viskositätskräfte verringern und/oder die Glattheit der betreffenden Oberflächen erhöhen, was natürlich vorteilhaft ist.
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Es wird weiter vorgeschlagen, die Signalgebervorrichtung derart auszubilden, dass längs der freiliegenden Oberfläche der Signalgebervorrichtung Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen angeordnet sind, vorzugsweise längs der magnetischen Interaktionsoberfläche, wobei die Ausbuchtungen und/oder Einbuchtungen vorzugsweise derart angeordnet sind, dass sie eine im Wesentlichen glatte Oberfläche bezüglich der Standardbewegungsrichtung der Signalgebervorrichtung und/oder der magnetischen Interaktionsoberfläche aufweisen. Eine derartige Ausbildung ist besonders bevorzugt, da die Signalgebervorrichtung besonders einfach an im Wesentlichen beliebige geometrische Anforderungen der Maschine, in der die Signalgebervorrichtung verwendet werden soll, angepasst werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass der zur Verfügung stehende Platz in heutigen Maschinen typischerweise sehr knapp ist, insbesondere dann, wenn die betreffende Maschine als tragbare/bewegliche Maschine ausgebildet ist (was der Fall ist, wenn beispielsweise ein Fahrzeug wie ein Auto oder ein Gabelstapler konstruiert wird). Trotz des Freiheitsgrads bei der geometrischen Formgebung können die betreffenden Oberflächen nach wie vor einen hohen Grad an Glattheit und dementsprechend keine (oder - falls überhaupt - eine geringe) Erhöhung von Viskositätskräften zeigen, wenn diese verwendet werden.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann realisiert werden, wenn die Signalgebervorrichtung derart ausgebildet ist, dass das erste Material ein weichmagnetisches Material und/oder ein hartmagnetisches Material und/oder ein Material aufweist, das der Gruppe entnommen ist, welche Eisen, Eisenlegierungen, Stahl und Ferrite umfasst und/oder welche derart ausgebildet ist, dass das zweite Material ein nichtmagnetisches Material und/oder ein Material aufweist, das der Gruppe entnommen ist, die Harze, Kunststoffe, Plastomere, Nickel, Nickellegierungen, Kupfer und Kupferlegierungen umfasst. Erste Experimente haben gezeigt, dass eine derartige Ausbildungsweise besonders bevorzugt ist. Insbesondere dann, wenn ein Material verwendet wird, das keinen (oder nur einen geringen) Permanentmagnetismus aufweist, kann eine Ansammlung metallischer Partikel längs der Signalgebervorrichtung vermieden werden, was besonders vorteilhaft ist. Insbesondere dann, wenn ein (weich- und/oder hart-) magnetisches Material in Verbindung mit einem nichtmagnetischen Material verwendet wird, kann längs der magnetischen Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung eine besonders große Änderung des resultierenden magnetischen Verhaltens (an der Position des Sensors) realisiert werden. Auf diese Weise kann ein einfacherer und weniger empfindlicher Sensor verwendet werden. Wenn weiterhin Eisen, Stahl oder Ähnliches als „Basissubstrat“ der Signalgebervorrichtung verwendet wird, kann eine besonders stabile Signalgebervorrichtung realisiert werden, da Metalle oder Ähnliches typischerweise eine hohe Festigkeit aufweisen und vergleichsweise kostengünstig und/oder einfach erhältlich sind. Darüber hinaus handelt es sich hierbei um Standardmaterialien für eine große Anzahl technischer Anwendungsfälle.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, die Signalgebervorrichtung derart auszubilden, dass das erste Material und/oder das zweite Material eine blockartige Formgebung längs der magnetischen Interaktionsoberfläche aufweist, bevorzugt über das gesamte Ausmaß der magnetischen Interaktionsoberfläche hinweg. Insbesondere sind die blockartigen Stücke (im Wesentlichen) voneinander separiert und/oder (im Wesentlichen) nicht miteinander verbunden. Wie bereits vorab beschrieben ist es dennoch möglich, dass Gruppen aus blockartigen Stücken verwendet werden, bei denen die betreffenden blockartigen Stücke innerhalb einer Gruppe mechanisch miteinander verbunden sind, wohingegen die betreffenden Gruppen aus blockartigen Stücken (im Wesentlichen) mechanisch voneinander separiert sind. Insbesondere schließt der Begriff einer „mechanischen Separation voneinander“ nicht notwendigerweise das Vorhandensein eines empfindlichen und/oder schwachen, die betreffenden Teile verbindenden Materialstegs/einer derartigen Materialwand aus, wobei der betreffende Steg/die betreffende Wand keine größeren Kräfte aufnehmen kann. Derartige dünne Stege können als eine Art Restverbindungssteg/Restverbindungswand zurückbleiben, wenn Spritzgusstechniken verwendet werden. Derartige Restverbindungsstege/Restverbindungswände werden daher im Rahmen der vorliegenden Anmeldung üblicherweise nicht als mechanische Verbindung zwischen voneinander separierter Stücken angesehen. Erste Experimente haben gezeigt, dass ein derartiger Aufbau ein besonders vorteilhaftes Verhalten zeigt und nach wie vor vergleichsweise einfach realisierbar ist. Der Begriff „blockartige Formgebung“ kann breit aufgefasst werden. Insbesondere sind würfelförmige oder quaderförmige Formgebungen möglich. Andere Formgebungen sind jedoch ebenfalls möglich. Insbesondere ist eine kreisförmige oder elliptische Querschnittsform, eine (doppelt) schwalbenschwanzartige Querschnittsform, eine dreieckige Querschnittsform oder eine rhombusartige Querschnittform möglich (entlang einer oder zwei Ebenen, wobei diese Ebenen bevorzugt senkrecht aufeinander stehen und wobei eine der Ebenen vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Ebene des Rings/der Platte der Signalgebervorrichtung liegt). Insbesondere kann sich eine (doppelt) schwalbenschwanzartige Formgebung als vorteilhaft erweisen, um die mechanische Stabilität der Signalgebervorrichtung zu vergrößern.
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Es ist weiterhin bevorzugt, die Signalgebervorrichtung derart auszubilden, dass zumindest das erste oder das zweite Material in Form einer Zahnstange angeordnet ist und/oder derart auszubilden, dass zumindest das erste oder das zweite Material als ein Füllmaterial für Ausnehmungen angeordnet ist, insbesondere für die Zwischenräume zwischen den Zähnen einer Zahnstange. Falls für die Signalgebervorrichtung ein radartiger Aufbau verwendet wird, kann ein Zahnrad und/oder können die Lücken zwischen den Zähnen eines Zahnrads verwendet werden. Erste Experimente haben gezeigt, dass auf diese Weise eine besonders kostengünstige und dennoch besonders stabile Signalgebervorrichtung realisiert werden kann, die vorteilhafte Effekte zeigt. Insbesondere ist es bei Verwendung der vorliegenden Vorrichtung üblicherweise möglich, Standardkomponenten, die bereits existieren und leicht verfügbar sind, verwenden zu können. Die Zähne der Zahnstange können im Wesentlichen eine beliebige Formgebung aufweisen. Insbesondere sind rechteckförmige, sägezahnartige und/oder dreieckförmige Zahnstangen und/oder Zahnstangen mit „abgerundeten Zähnen“ möglich. Insbesondere ist eine Formgebung der Zähne möglich, und oftmals auch bevorzugt, die eine formschlüssige Verbindung ermöglicht und/oder vereinfacht. Beispielsweise können die Zähne eine schwalbenschwanzartige Formgebung aufweisen.
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Es wird weiterhin vorgeschlagen, die Signalgebervorrichtung derart auszubilden, dass das erste Material und das zweite Material mittels einer kraftschlüssigen Verbindung oder mittels einer formschlüssigen Verbindung mittels einer stoffschlüssigen Verbindung oder einer Kombination hiervon (bei der zwei der vorgenannten Verbindungsarten genutzt werden oder sogar alle drei) miteinander verbunden sind. Als stoffschlüssige Verbindung können beispielsweise Kleben, Löten oder Schweißen verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass alle der genannten Verbindungsarten (also kraftschlüssige Verbindung und/oder formschlüssige Verbindung und/oder stoffschlüssige Verbindung) nicht nur im Zusammenhang mit dem ersten Material und dem zweiten Material verwendet werden können. Stattdessen ist es ebenso möglich ein drittes Material zu verwenden, um zumindest einen Teil der „Verbindungsarbeit“ durchzuführen. Wenn beispielsweise ein Zahnrad, das beispielsweise aus einem weichmagnetischen Material gefertigt ist (wie Eisen oder einer Eisenlegierung), als „Ausgangspunkt“ der Signalgebervorrichtung verwendet wird, können die Lücken zwischen den Zähnen des Zahnrads später mit einem Plastikmaterial (oder einem sonstigen, vorzugsweise nichtmagnetischen Material) gefüllt werden. Diese Füllungen können mittels adhäsiver Kräfte (unter Verwendung von beispielsweise Klebstoff) und/oder durch Ausbildung einer Art von Einlage-Verbindung („Inlay“), wie sie aus der Zahnmedizin bekannt ist, an ihrem Platz gehalten werden. Später kann eine zusätzliche Befestigung vorgesehen werden, wie beispielsweise eine elastische Beschichtung aufgebracht werden, die das erste und das zweite Material überdeckt, um die Gesamtvorrichtung zu verstärken. Vorzugsweise wird die hauptsächliche Verbindungskraft zwischen den beiden Materialien (insbesondere in Bezug auf Kräfte, die während des Betriebs des Signalgeberrings auftreten) von der formschlüssigen Verbindung aufgebracht. Das erste Material und/oder das zweite Material kann in Form einer Mehrzahl einzelner Stücke vorgesehen werden, die in Aufnahmebereiche, die im jeweiligen anderen Material vorgesehen sind, eingesetzt sind. Insbesondere ist es möglich, dass die betreffenden einzelnen Stücke voneinander unabhängig/mechanisch voneinander separiert angeordnet werden (wobei jedoch eine „Gruppenbildung“ und/oder das Vorhandensein von einigen „Restverbindungsstegen/Restverbindungswänden“ möglich ist, so, wie dies bereits beschrieben wurde).
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform kann realisiert werden, wenn das erste Material und/oder das zweite Material gleichmäßig voneinander beabstandet sind und/oder wenn das erste Material und/oder das zweite Material gemäß einer auf bestimmte Weise kodierten Anordnung angeordnet sind und/oder wenn die Signalgebervorrichtung, insbesondere das erste Material und/oder das zweite Material derart angeordnet und ausgebildet ist/sind, dass die magnetische Interaktionsoberfläche ein im Wesentlichen binäres Signal erzeugt. Wenn die Signalgebervorrichtung gemäß diesem Vorschlag ausgebildet wird, kann diese im Zusammenhang mit typischen Anforderungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Signalgebervorrichtung für eine einfache Geschwindigkeitsmessung verwendet werden (beispielsweise die Drehgeschwindigkeit einer Achse). Wenn demgegenüber eine auf bestimmte Weise erfolgte Kodierung verwendet wird, ist es auch möglich, die Position der Signalgebervorrichtung zu ermitteln (wobei es sich um die Achse eines Rads oder um die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors oder Ähnliches handeln kann). Typischerweise ist es von Vorteil, wenn das resultierende Signal von einem binären Typ ist. Dies ist nicht nur deshalb der Fall, weil die erforderliche Verarbeitungslogik typischerweise einfacher umgesetzt werden kann. Vielmehr verhält es sich bei einem Signal vom binären Typ darüber hinaus so, dass Ansammlungen von Schmutz, Veränderungen der Vorrichtung oder Ähnliches keine relevante Rolle spielen (wobei im dem Fall, in dem die Größe eines analogen Signals verwendet wird, wobei die Größe des Signals eine gewisse Information enthält, dies typischerweise zu „schlechten Messungen“ führt).
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Weiterhin wird eine Signalgeberanordnung vorgeschlagen, die eine Signalgebervorrichtung vom vorab vorgeschlagenen Typ und eine Sensorvorrichtung aufweist. Insbesondere können die Signalgebervorrichtung und die Sensorvorrichtung auf „sinnvolle Weise“ miteinander kombiniert werden. Insbesondere bedeutet dies typischerweise, dass bei der vorliegend vorgeschlagenen Vorrichtung der Sensor das (sich verändernde) magnetische Verhalten der Signalgebervorrichtung längs dessen magnetischer Interaktionsoberfläche misst. Darüber hinaus ist die Anordnung und die Platzierung der beiden Vorrichtungen derart zu wählen, dass der Sensor ein gutes Signal erzeugt und/oder dass keine nachteiligen mechanischen Effekte auftreten (wie beispielsweise ein Zusammenstoßen oder Ähnliches), was zumindest für übliche Betriebsbedingungen gilt.
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Insbesondere kann die Signalgebervorrichtung und/oder die Signalgeberanordnung gemäß der voranstehenden Beschreibung für jegliche Art von sich drehender Vorrichtung verwendet werden. Bei der sich drehenden Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Achse, eine Kurbelwelle, eine Rad, eine Radaufhängung, eine Spindelvorrichtung und/oder die Welle eines im Wesentlichen beliebigen Typs von Maschine handeln. Um nur einige Beispiele zu nennen: Bei der Maschine kann es sich um einen Motor, einen Verbrennungsmotor, eine Werkzeugmaschine, einen elektrischen Motor, einen elektrischen Generator, eine Fluidarbeitsmaschine, eine Fluidpumpe, einen Fluidmotor (wobei es sich bei dem Fluid in beiden Fällen um Hydrauliköl und/oder Wasser handeln kann), eine Turbine, eine Wageneinrichtung, eine Fahrgestelleinrichtung, eine Generatorvorrichtung, eine Windgeneratorvorrichtung oder Ähnliches handeln kann. Die Signalgebervorrichtung und/oder die Signalgeberanordnung kann für stationäre Maschinen, Landfahrzeuge (einschließlich Straßenfahrzeuge, Geländefahrzeuge und/oder schienengebundene Fahrzeuge), Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge und/oder Raumfahrzeuge verwendet werden. Insbesondere Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen, Busse, Fahrzeuge mit Hydraulikkomponenten, Gabelstapler, Traktoren, landwirtschaftliche Maschinen und Ähnliches sind möglich.
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Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aufgaben der Erfindung werden mittels der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Beschreibungen verdeutlicht, wobei die Figuren folgendes zeigen:
- 1 : ein erstes Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitsgeberrings in einer schematischen Perspektivansicht;
- 2: das erste Ausführungsbeispiel des Geschwindigkeitsgeberrings in einer ausschnittsweisen Ansicht von der Seite aus gesehen und in einer Querschnittsansicht;
- 3: ein zweites Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitsgeberrings in einer ausschnittsweisen Ansicht von der Seite aus gesehen und in einer Querschnittsansicht;
- 4: ein drittes Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitsgeberrings in einer Querschnittsansicht;
- 5: mögliche weitere Ausführungsformen eines Geschwindigkeitsgeberrings, jeweils in einer ausschnittsweisen Draufsicht von oben und einer Teilquerschnittsansicht;
- 6: einen möglichen Herstellungsvorgang für einen Geschwindigkeitsgeberring.
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In 1 wird ein erstes mögliches Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitsgeberrings 1 in einer schematischen Perspektivansicht gezeigt. In Abhängigkeit vom Anwendungsfall kann der Geschwindigkeitsgeberring 1 von seiner Größe her erheblich variieren. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Geschwindigkeitsgeberring 1 jedoch eine Breite von 1,5 cm (Axialabmessung), einen Durchmesser von 15 cm (äußere radiale Abmessung) und eine Dicke der Ringstruktur von 1,5 cm. Weitere Details des Aufbaus des Geschwindigkeitsgeberrings 1 sind in 2 zu erkennen, die eine teilweise Seitenansicht und eine Querschnittsansicht durch den Geschwindigkeitsgeberring 1 zeigt.
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Der Geschwindigkeitsgeberring 1 umfasst einen Grundkörper 2, der vom Grundaufbau her ein Zahnrad mit im Wesentlichen rechteckigen Zähnen 3 darstellt (selbstverständlich handelt es sich bei dem „Zahnrad“ vorliegend nicht um ein Rad, sondern um einen Ring, sodass die „innenliegende Platte“ fehlt; der Geschwindigkeitsgeberring 1 könnte jedoch vom Aufbau her auch ein Rad sein). Die rechteckigen Zähne 3 haben eine Länge in Umfangsrichtung von vorliegend 3 mm (entlang des Radius). Die Entfernung zwischen zwei Zähnen 3 beträgt vorliegend 5 mm. Die Lücken zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen 3 sind mit Füllungen 4 gefüllt. Die Füllungen 4 sind derart dimensioniert, dass sich eine im Wesentlichen glatte äußere Oberfläche (äußere Radialoberfläche 5) bildet, wenn der Geschwindigkeitsgeberring 1 gedreht wird (beispielsweise wenn er auf der Antriebsachse eines Gabelstaplers angeordnet wird). Auf diese Weise erzeugt eine Drehbewegung des Geschwindigkeitsgeberrings 1 keine (erhebliche) Reibung/verlangsamenden (Viskositäts-) Kräfte, wenn der Geschwindigkeitsgeberring 1 beispielsweise (teilweise) in Hydrauliköl eintaucht.
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Um genau zu sein, müssen die äußere Umfangsfläche 5 und beide Seitenwände 6 des Geschwindigkeitsgeberrings 1 eine glatte Oberfläche aufweisen. Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch die innere Umfangsfläche 7 des Geschwindigkeitsgeberrings 1 mit einer glatten Oberfläche ausgebildet. Dies kann jedoch auch anders gehalten werden. Beispielsweise kann die innere Umfangsfläche 7 einige Rücksprünge oder Vorsprünge (Ausbuchtungen oder Einbuchtungen) aufweisen, die sich in einer axialen Richtung erstrecken. Diese Rücksprünge oder Vorsprünge können in hierzu korrespondierende Vorsprünge/Rücksprünge, die längs der Außenumfangsfläche einer Achse angeordnet sind, eingreifen, um auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen der Achse und dem Geschwindigkeitsgeberring 1 auszubilden. Wenn dies auf geeignete Weise ausgeführt ist, sind keine „rauen Oberflächen“ von außen her „sichtbar“ (beispielsweise für das Hydrauliköl).
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Wird jedoch die vorliegende Ausführungsweise mit einer glatten inneren Umfangsfläche 7 verwendet, ist die Handhabung und Anordnung des Geschwindigkeitsgeberrings 1 normalerweise besonders einfach. Eine Befestigung an einer Achse kann beispielsweise mithilfe von Klebstoff erfolgen.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Füllungen 4 mittels Klebstoff in den Lücken zwischen den rechteckigen Zähnen 3 gehalten. Insbesondere dann, wenn die Drehgeschwindigkeit des Geschwindigkeitsgeberrings 1 nicht übermäßig groß ist, ist eine solche Befestigungsmethode typischerweise ausreichend, um den Tangentialkräften infolge der Drehung des Geschwindigkeitsgeberrings 1 entgegenzuwirken. Die Dicke der Füllungen 4 (und damit die Tiefe der Lücken zwischen zwei Zähnen 3) beträgt vorliegend 2,5 mm.
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Im vorliegend dargestellten Beispiel ist der Grundkörper 2 des Geschwindigkeitsgeberrings 1 aus einem weichmagnetischen Material gefertigt, vorliegend eine Eisenlegierung oder Stahl. Demgegenüber sind die Füllungen 4 aus einem nichtmagnetischen Material (vorliegend aus einem Plastikmaterial) gefertigt. Somit tritt längs der äußeren Umfangsfläche 5 (magnetische Interaktionsoberfläche) ein recht ausgeprägter Unterschied im magnetischen Verhalten der beiden Materialien 3, 4 auf, sodass sich ein entsprechendes resultierendes magnetisches Verhalten in der Nähe der äußeren Umfangsfläche 5 des Geschwindigkeitsgeberrings 1 ergibt.
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Es wird darauf hingewiesen, dass nicht nur ein Kunststoffmaterial als nichtmagnetisches Material verwendet werden kann, sondern dass ebenso unterschiedliche Materialien wie insbesondere nichtmagnetische Metalle (beispielsweise Aluminium, Kupfer, Messing) verwendet werden können.
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Ein Vorteil bei der Verwendung nichtmagnetischen Materials in Kombination mit weichmagnetischem Material ist, dass vom Geschwindigkeitssensorring 1 keine (starken) Permanentmagnetfelder erzeugt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil keine kleinen metallischen Partikel (wie beispielsweise kleine Stahlstückchen aufgrund von Verschleiß oder Ähnlichem), die vorhanden sein könnten, vom Geschwindigkeitsgeberring 1 aufgenommen werden können (aufgrund der fehlenden Magnetkräfte). Auf diese Weise kann eine Ansammlung von Oberflächenrauigkeit „mit der Zeit“ auf effektive Weise vermieden werden.
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Dennoch sollte darauf hingewiesen werden, dass der Geschwindigkeitsgeberring 1 auch (teilweise) aus magnetisierbarem Material (hartmagnetisches Material) und/oder magnetisiertem Material (Permanentmagnet) gefertigt werden kann.
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Wie in 1 schematisch dargestellt, kann in der Nähe der äußeren Umfangsfläche 5 (magnetische Interaktionsoberfläche der Signalgebervorrichtung) ein magnetischer Sensor 8 platziert werden, sodass dieser Veränderungen im resultierenden magnetische Verhalten des Geschwindigkeitsgeberrings 1 längs dessen äußerer Umfangsfläche 5 registrieren kann. Auf diese Weise kann die Drehgeschwindigkeit des Geschwindigkeitssensorrings 1 ermittelt werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass im vorliegenden Beispiel die Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen 3 und/oder zwei aufeinanderfolgenden Füllungen 4 längs des Umfangs des Geschwindigkeitsgeberrings 1 identisch sind. Von daher müssen zusätzliche Mittel zur Ermittlung einer Drehrichtung und/oder der Position der Vorrichtung, für die der Geschwindigkeitsgeberring 1 verwendet wird (beispielsweise eine Achse), vorgesehen werden.
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Alternativ kann für den Geschwindigkeitsgeberring 1 ein Aufbau verwendet werden, bei dem unterschiedliche Größen der Zähne 3/der Füllungen 4 verwendet werden, derart, dass sich ein bestimmtes Muster ergibt, sodass die Drehrichtung und/oder die Position des Geschwindigkeitsgeberrings 1 mithilfe des Musters und unter Verwendung des Sensors 8 bestimmt werden kann.
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Wie insbesondere aus 2b ersichtlich ist, ist die Erstreckung der Füllungen 4 in Axialrichtung derart gewählt, dass sich die Füllungen 4 über die gesamte axiale Abmessung des Geschwindigkeitsgeberrings 1 erstrecken. Selbstverständlich sind auch unterschiedliche Aufbauweisen möglich, wie beispielsweise die Verwendung einer Seitenwand, die vom Grundkörper 2 auf einer oder auf beiden Seiten 6 des Geschwindigkeitsgeberrings 1 gebildet wird.
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Dementsprechend könnten die Füllungen 4 eine axiale (und/oder radiale) Ausdehnung aufweisen, sodass sich längs einer oder beider Seitenwände 6 und/oder längs der äußeren Umfangsfläche 5 eine Verbindung zwischen den Füllungen 4 ergibt.
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In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitsgeberrings 9 dargestellt. In 3 ist eine ausschnittsweise Seitenansicht (3a) und eine Querschnittsansicht (3b) durch den Geschwindigkeitsgeberring 9 dargestellt.
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Wie zu erkennen ist, weist der Geschwindigkeitsgeberring 9 eine angeschrägte Oberfläche 10 auf, die zwischen einer der Seitenwände 6 (in 3b die rechte Seitenwand) und der äußeren Umfangsfläche 5 des Geschwindigkeitsgeberrings 9 angeordnet ist.
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Im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel ist die angeschrägte Oberfläche 10 derart angeordnet und ausgebildet, dass sich in der Nähe einer der beiden Seitenwände 6 (in 3b die rechte Seitenwand) ein „Vorsprung“ des Grundkörpers 2 in axialer Richtung des Geschwindigkeitsgeberrings 9 ergibt. Damit ergibt sich ein sichtbares „Band“ des Grundkörpers 2 in der Nähe der betreffenden Seitenwand 6, wenn man in einer Draufsicht in Richtung der äu-ßeren Umfangsfläche 5 des Geschwindigkeitsgeberrings 9 blickt.
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Das vorliegend dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Geschwindigkeitsgeberrings 9 kann für bestimmte Aufbauten von Vorteil sein. So ist es möglich, dass insbesondere aufgrund von begrenztem Bauraum und/oder aufgrund von geometrischen Überlegungen der Sensor 8 in einem gewissen Ausmaß „seitlich“ vom Geschwindigkeitsgeberring 9 angeordnet werden muss. Eine solche Anordnung des Sensors 8 ist in 3b schematisch dargestellt.
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Wie aus 3b ersichtlich ist, kann nunmehr die angeschrägte Oberfläche 10 als magnetische Interaktionsoberfläche angesehen werden. Die äußere Umfangsfläche 5 kann jedoch nach wie vor als magnetische Interaktionsoberfläche genutzt werden. Es ist sogar möglich, dass ein Sensor 8 im Bereich einer Seitenwand 6 angeordnet wird, sodass sogar die Seitenwände 6 (oder eine der Seitenwände) als magnetische Interaktionsoberfläche angesehen werden können.
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Lediglich der Vollständigkeit halber ist in 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Geschwindigkeitsgeberrings 11 dargestellt. Hier weisen beide Seitenwände 6 eine angeschrägte Oberfläche im Sinne des zweiten Ausführungsbeispiels eines Geschwindigkeitsgeberrings 9 (wie in 3 dargestellt) auf.
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In 5 ist ein Satz von weiteren drei beispielhaften Ausführungsbeispielen eines Geschwindigkeitsgeberrings 18, 19, 20 in jeweils zwei unterschiedlichen ausschnittsweisen Ansichten dargestellt. Die erste Ansicht (obere Reihe in 5) ist eine Draufsicht auf die äußere Umfangsoberfläche des betreffenden Geschwindigkeitsgeberrings 18, 19, 20, wohingegen die zweite Ansicht (untere Reihe in 5) eine ausschnittsweise Querschnittsansicht durch den betreffenden Geschwindigkeitsgeberring 18, 19, 20 darstellt.
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Eine Eigenschaft, die den weiteren drei beispielhaften Ausführungsbeispielen eines Geschwindigkeitsgeberrings 18, 19, 20 gemein ist, ist, dass die betreffenden Füllungen „von außen her“ sichtbar sind, insbesondere in einer Draufsicht auf die äußere Umfangsfläche 5 und/oder die magnetische Interaktionsoberfläche des Geschwindigkeitsgeberrings 18, 19, 20.
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Beim in 5a dargestellten Geschwindigkeitsgeberrings 18 weisen die betreffenden Füllungen in Draufsicht von oben eine elliptische Formgebung auf (äußere Umfangsfläche 5 des Geschwindigkeitsgeberrings 18) während einige dünne Wände 21, die aus dem „Basismaterial“ des Geschwindigkeitsgeberrings 18 bestehen, auf der seitlichen Oberfläche des Geschwindigkeitsgeberrings 18 verbleiben. In einer seitlichen Draufsicht würde man daher eine durchgehende, ununterbrochene Oberfläche des Geschwindigkeitsgeberrings 18 sehen. In einer Querschnittsansicht (Querschnittsebene parallel zur Ebene des Geschwindigkeitsgeberrings 18) sieht man jedoch die vorliegend rechteckig geformten Füllungen 4 (wobei auch schwalbenschwanzartige Formen oder Ähnliches möglich sind). Die Querschnittsansicht ist in der unteren Reihe von 5a dargestellt.
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In 5b weist der Geschwindigkeitsgeberrings 19 in Draufsicht von oben (äußere Umfangsfläche 5 des Geschwindigkeitsgeberrings 19) rechteckige Füllungen 4 auf. In der Querschnittsansicht kann man dagegen eine schwalbenschwanzartige Formgebung der Füllungen 4 erkennen. Auf diese Weise ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen den Füllungen 4 und dem Grundkörpermaterial des Geschwindigkeitsgeberrings 19. Aufgrund dieser formschlüssigen Verbindung halten die Füllungen 4 auch bei sehr hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Geschwindigkeitsgeberrings 19 fest an ihrem Platz. Die Füllungen 4 sind vorliegend als einzelne Stücke gefertigt, die aus dem gleichen Material gefertigt sind. Mit anderen Worten gibt es zwischen den betreffenden Stücken keine mechanische Verbindung, die aus dem gleichen Material, aus dem die Füllungen 4 gefertigt sind, besteht. Das Einfügen der Füllungen 4 kann durch Spritzgussverfahren oder durch seitliches Einschieben der betreffenden Füllungen 4 erfolgen.
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In 5c weisen die Füllungen 4 des Geschwindigkeitsgeberrings 20 nicht nur in der Querschnittsansicht eine schwalbenschwanzartige Formgebung auf, sondern darüber hinaus in der Draufsicht von oben (äußere Umfangsfläche 5 des Geschwindigkeitsgeberrings 20) eine doppelt schwalbenschwanzartige Formgebung. Auf diese Weise halten die Füllungen 4 auch in Bezug auf seitliche Kräfte fest an ihrem Platz. Die Füllungen können beispielsweise durch Spritzgussverfahren ausgebildet werden. Ähnlich dem Ausführungsbeispiel des Geschwindigkeitsgeberrings 19, das in 5b gezeigt ist, sind die Füllungen 4 als einzelne Stücke gefertigt.
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Schließlich sind in 6 mögliche Herstellungsschritte zur Fertigung eines Geschwindigkeitsgeberrings 12 dargestellt. Der Geschwindigkeitssensorring 12 kann einen Aufbau gemäß einem der bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele aufweisen (also ein Geschwindigkeitsgeberring 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ein Geschwindigkeitsgeberring 9 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und/oder ein Geschwindigkeitsgeberring gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel und/oder ein Geschwindigkeitsgeberring 18, 19, 20 gemäß einem der zusätzlichen drei beispielhaften Ausführungsbeispiele) und/oder einen sonstigen andersgearteten Aufbau aufweisen. Insbesondere kann der Geschwindigkeitsgeberring auch eine radartige Struktur aufweisen (in einem solchen Fall könnte man auch von einer Geschwindigkeitsgeberscheibe oder einem Geschwindigkeitsgeberrad sprechen).
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Zunächst wird (6a) ein Grundkörper 13 gefertigt, der eine Anzahl an (vorliegend) gleichmäßig beabstandeten Zähnen 14 aufweist (vorliegend weisen die Zähne einen rechteckigen Aufbau auf; dies könnte jedoch auch anders gestaltet werden; insbesondere muss man hier etwas umdenken, falls eines der drei zusätzlichen Ausführungsbeispiele eines Geschwindigkeitsgeberrings 18, 19, 20 verwendet wird), wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zähnen 14 eine Lücke 15 angeordnet ist (die vorliegend ebenfalls einen rechteckigen Aufbau aufweist).
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Im Anschluss daran (6b) werden die Lücken 15 zwischen den Zähnen 14 mit einem Füllmaterial 16 derart gefüllt, dass sich eine im Wesentlichen glatte Oberfläche ergibt (äußere Umfangsfläche und/oder Seitenwände des Geschwindigkeitsgeberrings 12). Beispielsweise können die Füllungen 16 durch Spritzgussverfahren oder Ähnliches ausgebildet werden.
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Schließlich kann in einem weiteren optionalen Schritt (6c) auf die äußere Umfangsfläche und/oder auf eine oder beide Seitenwände 6 eine Beschichtung 17 aufgebracht werden. Vorzugsweise weist die Beschichtung 17 längs der äußeren Umfangsfläche und/oder längs der Seitenwände 6 eine im Wesentlichen gleichartige Dicke auf, insbesondere in Bereichen, in denen die Beschichtung 17 das erste Material und/oder das zweite Material bedeckt (insbesondere die äußere Umfangsfläche 5, die aus den betreffenden Oberflächenbereichen des Grundkörpers 2 und der Füllungen 4 gebildet wird). Auf diese Weise kann eine gewisse (typischerweise geringe) Rauigkeit der äußeren Oberflächen verringert, minimiert und/oder (im Wesentlichen) vermieden werden. Darüber hinaus kann durch das Vorsehen einer Beschichtung 17 die Stabilität des Geschwindigkeitsgeberrings 12 erhöht werden.
