DE102017115157A1

DE102017115157A1 - Polrad

Info

Publication number: DE102017115157A1
Application number: DE102017115157.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wallmeier
Original assignee: SAF Holland GmbH
Current assignee: SAF Holland GmbH
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: DE102017115157B4

Abstract

Betrifft ein Polrad, insbesondere zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, umfassend eine Vielzahl von Stegen und zwischen den Stegen ausgebildeten Spalten, welche entlang einer Kreisbahn um eine Radachse verteilt angeordnet sind und sich jeweils überwiegend radial zu der Radachse erstrecken, wobei ein Kalibrierbereich an einem der Stege oder an einem der Spalte oder benachbart zu den Stegen und/oder Spalten am Polrad ausgebildet ist, wobei der Kalibrierbereich sich in seiner geometrischen Form und/oder seiner Anordnung und/oder seinen ferromagnetischen Eigenschaften von den Stegen und/oder Spalten unterscheidet

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polrad zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug sowie ein Drehzahlüberwachungssystem.
Drehzahlüberwachung an einzelnen Rädern eines Kraftfahrzeuges hat sich im Laufe der letzten Jahrzehnte bereits durchgesetzt. Insbesondere zur Ansteuerung eines Antiblockiersystems oder einer Antischlupfregelung ist dabei die Überwachung der Drehzahl an den jeweils einzelnen Rädern des Kraftfahrzeuges notwendig geworden. Auch im Bereich der Nutzfahrzeuge werden Drehzahlüberwachungen eingesetzt, wobei diese zumeist ein Polrad aufweisen, zu welchem benachbart ein Sensor angeordnet ist, welcher bei Rotation des Polrades relativ zum Sensor ein oszillierendes Signal ausgibt, wobei die Frequenz des Signals ein Maß für die Rotationsgeschwindigkeit des Polrades und somit des mit diesem fest verbundenen Fahrzeugrades bildet. Im Bereich der Nutzfahrzeuge hat sich dabei eine Vielzahl verschiedener Drehzahlüberwachungssysteme durchgesetzt, welche je nach Hersteller verschiedenartig gestaltete Polräder verwenden. Dabei ist es bei Austausch eines Bauteiles am Fahrwerk des Nutzfahrzeuges oft erforderlich, dass das Geschwindigkeitsüberwachungssystem des Nutzfahrzeuges neu kalibriert wird, um ein in seiner Bauart verschiedenes Polrad richtig einpflegen zu können. Dieses bisher manuelle Einpflegen der jeweiligen Daten zum verwendeten Polrad birgt dabei eine große Fehlerquelle, welche insbesondere angesichts der Wichtigkeit der genauen Bestimmung der Drehzahl des einzelnen Rades für das Antiblockiersystem und somit für die Gesamtsicherheit des Nutzfahrzeuges einen entscheidenden Nachteil darstellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Drehzahlüberwachungssystem und insbesondere ein Polrad bereit zu stellen, welches eine automatisierte Kalibrierung des Drehzahlüberwachungssystems erlaubt.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Polrad gemäß Anspruch 1 sowie einem Drehzahlüberwachungssystem gemäß Anspruch 10. Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind Teil der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß umfasst das Polrad eine Vielzahl von Stegen und zwischen den Stegen ausgebildeten Spalten, welche entlang einer Kreisbahn um eine Radachse verteilt angeordnet sind und sich jeweils überwiegend radial zu der Radachse erstrecken, wobei ein Kalibrierbereich an einem der Stege oder an einem der Spalte oder benachbart zu den Stegen und/oder Spalten am Polrad ausgebildet ist, wobei der Kalibrierbereich sich in seiner geometrischen Form und/oder seiner Anordnung und/oder seinen ferromagnetischen Eigenschaften von den Stegen und/oder Spalten unterscheidet. Das Polrad weist einen Grundkörper auf, an welchem über den Umfang verteilt Stege und zwischen diesen Stegen angeordnete Spalte vorgesehen sind. Dabei können die Stege vorzugsweise einstückig mit dem Grundkörper des Polrades ausgeführte Vorsprünge sein, welche von diesem abstehen. Die Stege sind dabei, abgesehen von der Stelle an der sich der Kalibrierbereich befindet, gleichmäßig über den Umfang des Polrades verteilt. Vorzugsweise ist die Radachse gleichzeitig die Drehachse des Polrades. Zwischen den Stegen sind jeweils Spalte ausgebildet, wobei sich Stege und Spalte jeweils periodisch abwechseln. Ein Sensor, der diesen Wechsel von Stegen und Spalten abtastet, erhält auf diese Weise ein alternierendes Signal mit einer bestimmten Frequenz, die wiederum Ausdruck für die Rotationsgeschwindigkeit des Polrades ist. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind dabei die Spalte-Ausstanzungen in einem scheibenförmig ausgeführten Körper, wobei die zwischen den Ausstanzungen verbleibenden Materialstege die Stege im Sinne der vorliegenden Erfindung definieren. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform sind die Stege als lokale Vorsprünge auf einem scheibenförmigen Körper vorgesehen, wobei zwischen diesen Stegen jeweils Spalte ausgebildet sind. Das Polrad weist weiterhin einen Kalibrierbereich auf, welcher sich in seiner geometrischen Form und/oder seiner Anordnung und/oder seinen ferromagnetischen Eigenschaften von den Stegen und/oder den Spalten unterscheidet. Der Kalibrierbereich ist somit eine lokale Abweichung vom periodischen Wechsel von Stegen und Spalten, welche vorzugsweise nur an einer Stelle entlang des Umfangs des Polrades vorgesehen ist. Der Kalibrierbereich sorgt dabei dafür, dass ein das Polrad abtastender Sensor in dem Moment, in welchem der Kalibrierbereich unter dem Sensor hindurchläuft, ein anderes Signal, vorzugsweise eine lokale Spannungsspitze, ausgibt, als dies von dem Durchlauf der Stege und Spalte im Wechsel erzeugt wird. Der Kalibrierbereich ist dabei in einer ersten bevorzugten Ausführungsform zwischen dem äußeren und dem inneren Ringbereich angeordnet und vorzugsweise mit beiden Bereichen verbunden. Alternativ bevorzugt ist der Kalibrierbereich nur an einem äußeren oder nur an einem inneren Ringbereich angeordnet und/oder ausgebildet, wobei auf diese Ausführungsformen später noch detailliert eingegangen wird. Entscheidendes Merkmal des Kalibrierbereiches ist, dass er eine gegenüber dem periodischen Wechsel von Stegen und Spalten unterschiedliche und bei einem Umlauf des Polrades um 360° einmalige Anomalie des vom Sensor ausgegebenen Signals erzeugt. Der Kalibrierbereich weist vorzugsweise eine geometrisch verschiedene Form als die Stege und/oder Spalte auf. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt umfasst der Kalibrierbereich ein Material, dessen ferromagnetische Eigenschaften vom restlichen Polrad, insbesondere von den Stegen und Spalten, abweichen. Insbesondere bevorzugt stellt der Kalibrierbereich eine ferromagnetisch wirksame Anomalie dar, welche sich von den ferromagnetischen Eigenschaften der Spalte und Stege unterscheidet. Dies ermöglicht den Einsatz zur Kalibrierung mit den weit verbreiteten elektromagnetischen Sensoren, wie bspw. Hall-Sensoren. Auf diese Weise ist es möglich, anhand einer entsprechend angepassten Drehzahlsignalauswertungs-Software eine 360°-Umdrehung des Polrades genau zu registrieren und dieser Umdrehung um 360° eine bestimmte Anzahl von Spalten und Stegen zuzuordnen. Auf diese Weise ist das Polrad für eine automatische Kalibrierung der Drehzahlmessung geeignet.
Vorzugsweise ist das Polrad nicht als eigenständiges Bauteil ausgebildet, sondern als Abschnitt eines Bauteils der Radaufhängung, wie bspw. der Nabe oder der Bremsscheibe, definiert. Dabei umfasst dieser Abschnitt Stege und Spalte mit den zuvor beschriebenen Merkmalen, welche sich radial oder axial zur Rotationsachse des jeweiligen Bauteils erstrecken. Auch an diesem, als Abschnitt eines anderen, rotierenden Bauteils ausgeführten Polrades kann ein Kalibrierbereich mit den zuvor beschriebenen Merkmalen zum Einsatz gelangen, welcher einen 360°-Umlauf des jeweiligen Bauteils kennzeichnet und für einen Sensor erfassbar macht.
Bevorzugt weist das Polrad einen äußeren Ringbereich und einen inneren Ringbereich auf, wobei der äußere Ringbereich konzentrisch zum inneren Ringbereich angeordnet ist, wobei zwischen dem äußeren und dem inneren Ringbereich die Vielzahl von Stegen und zwischen den Stegen ausgebildeten Spalten ausgebildet ist, welche sich jeweils überwiegend radial zu der Radachse erstrecken und am äußeren und am inneren Ringbereich festgelegt sind. Das Polrad ist vorzugsweise kreisringförmig ausgebildeter Körper, welcher einen äußeren Ringbereich und einen inneren Ringbereich aufweist. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind der äußere und der innere Ringbereich getrennt voneinander vorgesehen und konzentrisch zueinander angeordnet, wobei zwischen den Ringbereichen jeweils Stege vorgesehen sind, welche sich radial zu einer Radachse erstrecken. Mit Vorteil ist das Polrad als Blechscheibe ausgebildet, an welcher die Spalte ausgestanzt sind, so dass ein innerer und ein äußerer Ringbereich und zwischen den Spalten Stege gebildet sind. Diese Ausführungsform ist besonders einfach herzustellen und weist ein besonders geringes Gewicht auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform spannt je ein Steg und/oder je ein Spalt einen in der Radachse liegenden ersten Bogenwinkel auf, wobei der Kalibrierbereich einen in der Radachse liegenden zweiten Bogenwinkel aufspannt, wobei der erste Bogenwinkel kleiner als der zweite Bogenwinkel ist. Mit anderen Worten weist somit der Kalibrierbereich eine größere umfängliche Erstreckung entlang einer um die Radachse verlaufenden Kreisbahn auf, als die Stege und/oder die Spalte. Das somit hauptsächlich durch einen Sensor feststellbare Unterscheidungsmerkmal zwischen den Stegen und den Spalten und dem Kalibrierbereich ist somit der von diesen Bereichen jeweils aufgespannte Bogenwinkel, welcher wiederum Ausdruck einer bestimmten umfänglichen Länge ist.
Besonders bevorzugt ist der erste Bogenwinkel ein 0,2- bis 8,5-faches des zweiten Bogenwinkels. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Verhältnisbereich des ersten zum zweiten Bogenwinkels eine sichere Unterscheidung des Kalibrierbereiches von den Stegen und den Spalten durch einen Sensor gewährleistet ist. Gleichzeitig sollte aber, um eine lokale Unwucht am Fahrzeugrad zu minimieren, der Verhältnisbereich des ersten zum zweiten Bogenwinkels auch nicht kleiner als 0,2 werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der zweite Bogenwinkel ein Dreifaches des ersten Bogenwinkels. Diese besonders bevorzugte Ausführungsform erlaubt es, dass anstelle eines zwischen zwei Stegen angeordneten Spaltes Füllmaterial aus demselben Herstellungswerkstoff wie die Stege derart angeordnet ist, dass der Kalibrierbereich die umfänglich Erstreckung von drei Stegen oder Spalten aufweist. Diese Ausführungsform des Polrades ist besonders einfach herzustellen und es ist sichergestellt, dass der somit relativ groß ausgebildete Kalibrierbereich ein für einen Sensor deutlich erkennbares Signal erzeugt. Um eine Unwucht, bzw. Exzentrizität des Massenschwerpunktes des Polrades zu vermeiden, ist es bevorzugt, dass dem Kalibrierbereich gegenüberliegend ein Bereich höheren Materials vorgesehen ist, welcher jedoch vom Sensor nicht erfasst wird.
In einer weiteren alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kalibrierbereich zwei benachbarte Stege, wobei zwischen den Stegen anstelle eines Spaltes lichtundurchlässiges Material oder ferromagnetisches Material angeordnet ist. In einer besonders einfachen und bevorzugten Ausführungsform ist somit einer der Spalte mit lichtundurchlässigem Material oder mit ferromagnetischem Material ausgefüllt, wobei dieses Material entweder einstückig mit dem Polrad ausgeführt ist, oder in Form eines nachträglich am Polrad vorgesehenen Bauteils zwischen den Stegen installiert ist. Lichtundurchlässiges Material ist dabei insbesondere für einen mit Laser- oder Lichtsignalen fungierenden Sensor ausgelegt. Ferromagnetisches Material dient dabei der Verwendung mit einem als Hall-Sensor ausgebildeten Sensors.
Besonders bevorzugt bildet das lichtundurchlässige Material oder das ferromagnetische Material ein Formteil, welches an den zwei benachbarten Stegen in formschlüssigen Eingriff bringbar ist, wobei das Formteil den zwischen den Stegen ausgebildeten Spalt im Wesentlichen verschließt. Das Formteil weist dabei vorzugsweise Eingriffsgeometrien auf, welche eine Hinterschneidung mit den zwei benachbart vorgesehenen Stegen bilden kann und somit formschlüssig zwischen den beiden Stegen festlegbar ist. Weiterhin bevorzugt verschließt das Formteil den Spalt möglichst vollständig, wobei jedoch eine vollständige Abdeckung des Spaltes für die Erzeugung eines zur Kalibrierung ausreichenden Signals am Sensor nicht unbedingt erforderlich ist. Bevorzugt wird dabei zumindest 80% des Spaltes durch das lichtundurchlässige oder durch das ferromagnetische Material des Formteiles abgedeckt. Eine alternativ bevorzugte Möglichkeit um auf einfache Weise einen Kalibrierbereich auszubilden ist das Verschließen eines Spaltes durch eine aufgeklebte Folie aus ferromagnetisch wirksamem Material. Alternativ zu einer Folie kann auch ein Kleber mit ferromagnetischem Stoffanteil in den Spalt eingebracht und dort verklebt werden. Der Vorteil dieser stoffschlüssigen Abdeckung eines Spaltes, sind die geringen Herstellungskosten und sichere Befestigung des so gebildeten Kalibrierbereiches.
Besonders bevorzugt umfasst der Kalibrierbereich einen zwischen zwei Stegen angeordneten vergrößerten Spalt, welcher eine größere umfängliche Erstreckung bezogen auf die Radachse aufweist als die übrigen Spalte. Unter der Voraussetzung, dass die übrigen Spalte am Polrad die gleiche umfängliche Erstreckung um die Radachse aufweisen, ist der Kalibrierbereich vorzugsweise als vergrößerter Spalt ausgebildet, welcher eine größere umfängliche Erstreckung aufweist als die übrigen Spalte. Auch dies ermöglicht es, einem Sensor die 360°-Umdrehung des Polrades mit einem einmalig abweichenden Signal erkennbar zu machen. Die Ausbildung des Kalibrierbereiches als vergrößerter Spalt hat den Vorteil, dass das Gewicht des Polrades gesenkt werden kann.
Weiterhin bevorzugt umfasst der Kalibrierbereich einen Vorsprung der am äußeren Ringbereich nach außen ragend oder am inneren Ringbereich nach innen ragend ausgebildet ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform befindet sich der Kalibrierbereich somit nicht auf dem gleichen Kreis um die Radachse wie die Stege und Spalte des Polrades. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist es somit möglich, das Polrad auch weiterhin in Drehzahl-Messsystemen zu verwenden, welche keine automatische Kalibrierung erlauben und welche durch eine Störstelle im Bereich der Spalte und Stege, wie sie durch den Kalibrierbereich erzeugt wird, in ihrer Funktion beeinträchtigt würden. Gleichzeitig erlaubt das Polrad mit dem vorzugsweise außen oder innen angeordneten Kalibrierbereich, dass entsprechend angepasste und aktualisierte Sensoren dennoch mittels der Registrierung des Durchlaufes des Kalibrierbereiches einen 360°-Umlauf des Polrades registrieren können und somit eine automatische Kalibrierung der Drehzahlüberwachung an das Polrad zulassen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich dabei der zuvor beschriebene vergrößerte Spalt und der Vorsprung entlang einer gemeinsamen Radialen zur Radachse, wobei die Masse des Vorsprungs der Masse eines Steges entspricht. Insbesondere bevorzugt und um den Einsatz in verschiedenen Sensorsystemen zu erlauben, ist sowohl ein vergrößerter Spalt, als auch ein innen oder außen am Polrad angeordneter Vorsprung vorgesehen. Dabei entspricht die Masse des Vorsprunges vorzugsweise der Masse eines Steges des Polrades. Gleichzeitig wird durch den vergrößerten Spalt ein Steg ersetzt. Um eine Unwucht am Polrad zu vermeiden, ist dabei vorzugsweise die Masse des Vorsprunges gleich der Masse des durch den vergrößerten Spalt ersetzten Steges. Es kann auf diese Weise ein besonders ruhiger und schwingungsfreier Lauf des Polrades erreicht werden.
In einer Abwandlung der zuvor beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen des Polrades ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, zwei Kalibrierbereiche einander gegenüberliegen am Polrad vorzusehen. Der Vorteil hierbei ist, dass bei identischer Ausbildung der Kalibrierbereiche, eine Unwucht am Polrad vermieden, bzw. ausgeglichen werden kann. Entsprechend werden bei dieser Ausführungsform die Auswertealgorithmen des von einem Sensor ausgegebenen Signals auf eine 180°-Drehung des Polrades vom Durchlauf eines Kalibrierbereiches bis zum nächsten Kalibrierbereich justiert.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Drehzahlüberwachungssystem vorgesehen, welches ein Polrad und eine Messeinheit umfasst, wobei das Polrad an einem Fahrzeugrad festlegbar ist, um gemeinsam mit diesem um die Radachse zu rotieren, wobei die Messeinheit einen Sensor aufweist, welcher derart benachbart zum Polrad angeordnet ist, dass er das Vorbeilaufen von Stegen und Spalten des Polrades registrieren und in ein Geschwindigkeits-Signal wandeln kann, wobei das Polrad einen Kalibrierbereich aufweist, dessen Vorbeilauf vom Sensor erfassbar ist, wobei die Messeinheit einen Rechenteil aufweist, welcher ausgelegt ist, die Messeinheit mittels des vom Kalibrierbereich erzeugten Signales und des von den Stegen und Spalten erzeugten Signalen auf das Polrad zu kalibrieren. Das Drehzahlüberwachungs-System umfasst somit ein Polrad, welches sich gemeinsam mit dem Fahrzeugrad dreht und eine Messeinheit mit einem Sensor, welcher statisch im Bereich der Radaufhängung festgelegt ist. Der Sensor ist dabei dafür ausgelegt und entsprechend angeordnet, die vorbeilaufenden Stege und Spalte und auch den Kalibrierbereich des Polrades in ein Spannungssignal zu wandeln, welches wiederum in einem Rechenteil der Messeinheit ausgewertet wird. Dabei liefert der Sensor bei Vorbeilauf des Kalibrierbereiches ein anderes Signal als er liefert, während die Spalte und Stege des Polrades vorbeilaufen. Durch diese einmalige Abweichung des vom Sensor gelieferten Signales ist es möglich, im Rechenteil einen 360°-Umlauf des Polrades und des Fahrzeugrades zu ermitteln. Insbesondere ist es dabei möglich, dass der Rechenteil aus der Anzahl der vom Durchlauf der Stege und Spalte ermittelten Spannungsspitzen und Spannungstiefstwerte gemeinsam mit der einmal alle 360° (bzw. 180° bei zwei Kalibrierbereichen) auftretenden charakteristischen Spannung, welche bei Vorbeilauf des Kalibrierbereiches im Sensor erzeugt wird, die Anzahl der Stege und Spalte des Polrades zu ermitteln und auf diese Weise die Messeinheit automatisch an dieses tatsächliche verwendete Polrad anzupassen bzw. zu adaptieren. Insbesondere ist es eine entscheidende Größe bei der Geschwindigkeitsbestimmung der Rotationsgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades mittels eines Polrades, wie viele Spalte und Stege über den Umfang des Polrades verteilt angeordnet sind, da aus dieser Anzahl und der entsprechenden Frequenz des Vorbeilaufes von Spalten und Stegen die genaue Rotationsgeschwindigkeit, mit anderen Worten, die Winkelgeschwindigkeit des Polrades ermittelt werden kann. Durch die automatische Kalibrierung der Messeinheit auf das Polrad kann somit insbesondere die bisher vorhandene Fehlerquelle der Falscheingabe der Steg- und Spaltzahl des Polrades durch einen Anwender ausgeschlossen werden. Alternativ bevorzugt kann der Kalibrierungsmechanismus der Messeinheit auch als Kontrollinstanz eine Fehlermeldung herausgeben, sofern vom Anwender ein falscher Wert von Stegen und Spalten zu dem verwendeten Polrad eingegeben wurde.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor ein Hall-Sensor. Hall-Sensoren sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt. Bevorzugt ist der in dem vorgesehenen Drehzahlüberwachungssystem verwendete Hall-Sensor geeignet, sowohl das Vorbeilaufen der Stege und Spalte des Polrades entsprechend zuverlässig in ein Geschwindigkeitssignal zu wandeln, als auch das Vorbeilaufen des Kalibrierbereiches in ein von der Messeinheit und insbesondere deren Rechenteil wiedererkennbares Signal zu wandeln. Hall-Sensoren haben den Vorteil, dass sie gegenüber den lichtbasierten Sensoren wie Laser oder ähnlichen Signalquellen, unabhängig von Verschmutzungszustand des Polrades funktionieren.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass einzelne nur in einer der Ausführungsformen gezeigte Merkmale auch in Ausführungsformen anderer Figuren Anwendung finden können, sofern sich dies nicht aufgrund technischer Gegebenheiten verbietet oder explizit ausgeschlossen wurde. Es zeigen:

1 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Polrades entlang der Radachse A;
2 eine Detailansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Polrades im Bereich im Bereich des Kalibrierbereiches;
3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polrades;
4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßem Polrades;
5 eine und
7 eine teilweise schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehzahlüberwachungssystems.

1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Polrades 1, wobei dieses eine Vielzahl von Ausstanzungen aufweist, die jeweils einen Spalt 6 definieren. Zwischen den Ausstanzungen, welche als Spalt 6 erscheinen, sind jeweils Materialstege vorhanden, welche als Steg 5 im Sinne der vorliegenden Erfindung fungieren. An der Innenseite des Polrades 1 ist ein innerer Ringbereich 4 und an der Außenseite des Polrades 1 ein äußerer Ringbereich 2 definiert, wobei sich die Stege 5 im Wesentlichen zwischen dem inneren und dem äußeren Ringbereich 4, 2 erstrecken. Dabei verläuft die Haupterstreckungsrichtung der Stege 5 jeweils entlang einer radialen zur Radachse A, welche parallel zur Betrachtungsrichtung von 1 verläuft. Einer der Spalte 6 ist durch ein ferromagnetisches Material verdeckt, wodurch ein Kalibrierbereich 8 definiert ist. Der Kalibrierbereich 8 ist an der unteren Seite des Polrades 1 schwarz hervorgehoben. Dabei umfasst der Kalibrierbereich 8 vorzugsweise zwei Stege 5 und die Erstreckung eines dazwischen angeordneten, und durch das Material des Kalibrierbereiches 8 verschlossenen Spaltes. Der Kalibrierbereich 8 weist somit vorzugsweise die dreifache umfängliche Erstreckung eines der übrigen Stege 5 auf. Mit Vorteil ist dabei das gesamte Polrad 1, d. h. der innere und der äußere Ringbereich 4, 2 sowie die Stege 5 und der Kalibrierbereich 8 aus ferromagnetischem Material, wie beispielsweise Eisen oder einem eisenhaltigen Werkstoff, ausgeführt. Auf diese Weise kann das Polrad 1 mit einem Hall-Sensor verwendet werden.
2 zeigt die in 1 dargestellte Schnittansicht des Polrades 1. Vorzugsweise ist der Kalibrierbereich 8 durch ein Formteil 9 definiert, welches zwischen zwei benachbarten Stegen 5 in formschlüssigen Eingriff bringbar ist. Die in 2 gezeigte Schnittansicht stellt nur eine bevorzugte Ausführungsform des in 1 gezeigten Polrades 1 dar. So kann der Kalibrierbereich 8 von 1 auch durch bloßes Weglassen eines Spaltes 6 gebildet sein, wobei er einstückig mit den Stegen 5 ausgebildet ist. Die Verwendung eines Formteils 9 bietet den Vorteil, dass dieses an bereits existierenden Polrädern ohne Kalibrierbereich nachgerüstet werden kann.
3 zeigt einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polrades 1 bei welchem die Stege 5 als radiale Vorsprünge an dem scheibenförmigen Grundkörper des Polrades 1 ausgebildet sind. Zwischen zwei Stegen 5 ist dabei jeweils ein Spalt 6 definiert. Die Stege 5 und Spalte 6 sind, abgesehen vom Kalibrierbereich 8 gleichmäßig über den Umfang des Polrades 1 verteilt. Dabei ist besonders bevorzugt der von jedem einzelnen der Stege 5 aufgespannte erste Bogenwinkel α₁ gleich dem von jedem der Spalte 6 aufgespannten Bogenwinkel (nicht dargestellt). Der Kalibrierbereich 8 ist vorzugsweise als vergrößerter Spalt 6 ausgeführt, welcher einen zweiten Bogenwinkel α₂ aufspannt, der mit Vorteil größer ist als der erste Bogenwinkel α₁ . In einer Alternativ bevorzugten Ausführungsform, und unter der Voraussetzung dass ein besonders genauer Sensor 16 verwendet wird, könnte der Kalibierbereich 8 auch einen kleineren Bogenwinkel aufspannen als jeweils die Stege 5 und Spalte 6.
4 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Polrades 1, welche der in 1 dargestellten Ausführungsform ähnelt. Der Kalibrierbereich 8 ist dabei am äußeren Ringbereich 2 als radialer Vorsprung ausgebildet. Alternativ zur Ausbildung als radialer Vorsprung kann auch ein axialer Vorsprung als Kalibrierbereich 8 dienen, insbesondere dann, wenn der Platz in radialer Richtung begrenzt ist und ein Hall-Sensor zum Einsatz gelangt, der die lokale Änderung der ferromagnetischen Eigenschaften registriert.
5 zeigt eine Detailansicht eines Ausschnitts eines Polrades 1 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. Dabei ist der Kalibrierbereich 8 als vergrößerter Spalt 6a ausgebildet, welcher einen größeren Bogenwinkel α₂ aufspannt als die übrigen Spalte 6 am Polrad 1. Im vorliegenden Fall ist der zweite Bogenwinkel α₂ des Kalibrierbereiches 8, bzw. des vergrößerten Spaltes 6a ein ca. 2,5-faches des ersten Bogenwinkels α₁ der übrigen Spalte 6 des Polrades 1. In 2 sind lediglich drei benachbarte Spalte 6 zum vergrößerten Spalt 6a dargestellt, wobei es sich versteht, dass wie in 1 gezeigt, das gesamte Polrad Spalte 6 und Stege 5 im periodischen Wechsel aufweist.
6 zeigt eine weitere Detailansicht eines Abschnittes einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Polrades 1. Dabei ist der Kalibrierbereich 8 zwischen zwei Spalten 6 vorgesehen und bildet somit einen breiteren Materialsteg als die benachbarten und übrigen Stege 5 des Polrades 1. Wie auch der vergrößerte Spalt 6a in dem Ausführungsbeispiel von 5 weist der Kalibrierbereich 8 in dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Erstreckung auf, die einen zweiten Bogenwinkel α₂ aufspannt, welcher größer ist als der von den übrigen Stegen 5 aufgespannte erste Bogenwinkel α₁ . Im vorliegenden Beispiel ist der zweite Bogenwinkel α₂ ungefähr doppelt so groß wie der erste Bogenwinkel α₁ .
7 zeigt eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Drehzahlüberwachungssystems. Dabei ist ein Polrad 1 vorgesehen, benachbart zu dem ein Sensor 16 einer Messeinheit 15 angeordnet ist, wobei der Sensor 16 das Vorbeilaufen von Stegen 5 und Spalten 6 des Polrades 1 registriert und in ein Geschwindigkeitssignal wandelt und wobei dieses Geschwindigkeitssignal von einem Rechenteil 17 der Messeinheit 15 ausgewertet wird. Dabei weist das Polrad 1 darüber hinaus einen Kalibrierbereich 8 auf, dessen Vorbeilaufen ebenfalls vom Sensor 16 registriert wird, wobei der Rechenteil 17 aus dem Signal, welches aus dem Vorbeilaufen des Kalibrierbereiches resultiert, eine 360°-Umdrehung des Polrades 1 relativ zum Sensor 16 interpretieren kann. Erforderlich hierfür ist, dass das durch das Vorbeilaufen von den übrigen Spalten 6 und Stegen 5 des Polrades am Sensor 16 erzeugte Signal ein anderes ist als das durch das Vorbeilaufen des Kalibrierbereiches 8 erzeugte Signal. Der in 7 gezeigte Sensor 16 ist vorzugsweise ein Hall-Sensor. Als Alternative zu einem Hall-Sensor kommt ein lichtempfindlicher Sensor in Frage, der den Wechsel zwischen Spalt 6 und Steg 5 anhand der gemessenen Lichtreflexion oder dem Eintreffen von Licht aus einer gegenüber angeordneten Lichtquelle registriert.
Bezugszeichenliste

1 -: Polrad
2 -: äußerer Ringbereich
4 -: innerer Ringbereich
5 -: Steg
6 -: Spalt
6A -: vergrößerter Spalt
8 -: Kalibrierbereich
9 -: Formteil
15 -: Messeinheit
16 -: Sensor
17 -: Rechenteil
A -: Radachse
α₁ -: erster Bogenwinkel
α₂ -: zweiter Bogenwinkel

Claims

Polrad (1), insbesondere zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, umfassend eine Vielzahl von Stegen (5) und zwischen den Stegen (5) ausgebildeten Spalten (6), welche entlang einer Kreisbahn um eine Radachse (A) verteilt angeordnet sind und sich jeweils überwiegend radial zu der Radachse (A) erstrecken, wobei ein Kalibrierbereich (8) an einem der Stege (5) oder an einem der Spalte (6) oder benachbart zu den Stegen (5) und/oder Spalten (6) am Polrad (1) ausgebildet ist, wobei der Kalibrierbereich (8) sich in seiner geometrischen Form und/oder seiner Anordnung und/oder seinen ferromagnetischen Eigenschaften von den Stegen (5) und/oder Spalten (6) unterscheidet.
Polrad (1) nach Anspruch 1, aufweisend einen äußeren Ringbereich (2) und einen inneren Ringbereich (4), wobei der äußere Ringbereich (2) konzentrisch zum inneren Ringbereich (4) angeordnet ist, wobei die Stege (5) und Spalte (6) zwischen dem äußeren und dem inneren Ringbereich (2,4) ausgebildet sind.
Polrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils ein Steg (5) und/oder jeweils ein Spalt (6) einen in der Radachse (A) liegenden ersten Bogenwinkel (α₁) aufspannt, wobei der Kalibrierbereich (8) einen in der Radachse (A) liegenden zweiten Bogenwinkel (α₂) aufspannt, wobei der erste Bogenwinkel (α₁) kleiner als der zweite Bogenwinkel (α₂) ist.
Polrad (1) nach Anspruch 3, wobei der erste Bogenwinkel (α₁) ein 0,2- bis 0,85-faches des zweiten Bogenwinkels (α₂) ist.
Polrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kalibrierbereich (8) zwei benachbarte Stege (5) umfasst, wobei zwischen den Stegen (5) anstelle eines Spaltes (6) lichtundurchlässiges Material und/oder ferromagnetisches Material angeordnet ist.
Polrad (1) nach Anspruch 5, wobei das lichtundurchlässige Material oder das ferromagnetische Material ein Formteil (9) bildet, welches an den zwei benachbarten Stegen (5) formschlüssig festlegbar ist, wobei das Formteil (9) den zwischen den Stegen (5) ausgebildeten Spalt (6) im Wesentlichen verschließt.
Polrad (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kalibrierbereich (8) einen zwischen zwei Stegen (5) angeordneten vergrößerten Spalt (6A) umfasst, welcher eine größere umfängliche Erstreckung bezogen auf die Radachse (A) aufweist als die übrigen Spalte (6).
Polrad (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der Kalibrierbereich (8) einen Vorsprung umfasst, der am äußeren Ringbereich (2) nach außen ragend, oder am inneren Ringbereich (4) nach innen ragend ausgebildet ist.
Polrad (1) nach den Ansprüchen 7 und 8, wobei der vergrößerte Spalt (6A) und der Vorsprung sich entlang einer gemeinsamen Radialen durch die Radachse (A) erstrecken, wobei die Masse des Vorsprungs der Masse eines Steges (5) entspricht.
Drehzahlüberwachungssystem, insbesondere zum Einsatz in einem Nutzfahrzeug, umfassend ein Polrad (1) und eine Messeinheit (15), wobei das Polrad (1) an einem Fahrzeugrad festlegbar ist, um gemeinsam mit diesem um die Radachse (A) zu rotieren, wobei die Messeinheit (15) einen Sensor (16) aufweist, welcher derart am Polrad (1) angeordnet ist, dass er das Vorbeilaufen von Stegen (5) und Spalten (6) des Polrades (1) registrieren und in ein Geschwindigkeitssignal wandeln kann, wobei das Polrad (1) einen Kalibrierbereich (8) aufweist, dessen Vorbeilauf vom Sensor (16) erfassbar ist, wobei die Messeinheit (15) einen Rechenteil (17) aufweist, welcher ausgelegt ist, die Messeinheit (15) mittels des vom Kalibrierbereich (8) erzeugten Signals und des von den Stegen (5) und Spalten (6) erzeugten Signals auf das Polrad (1) zu kalibrieren.