DE10335049A1

DE10335049A1 - Impulsgeber an Einrichtungen zur Erfassung der Drehzahl von Wellen, Naben und dergleichen

Info

Publication number: DE10335049A1
Application number: DE10335049A
Authority: DE
Inventors: Jens Dipl.-Ing. Hofmann; Pascal Dipl.-Ing. Penoty
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: DE10335049B4; FR2858418B1; JP2005055434A; JP4275591B2; FR2858418A1

Abstract

Impulsgeber an Einrichtungen zur Erfassung der Drehzahl von Wellen, Naben oder dgl. mit einem Stützkörper aus Metall und einem auf mindestens einer Außenseite des Stützkörpers angebrachten Funktionsfläche aus einem Werkstoff aus magnetisierbarem Elastomer, wobei der Stützkörper aus einem massiven Metallkern besteht.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem Impulsgeber an Einrichtungen zur Erfassung der Drehzahl von Wellen, Naben oder dergleichen mit einem Stützkörper aus Metall und einem auf mindestens einer Außenseite des Stützkörpers angebrachten Funktionsfläche aus einem Werkstoff aus magnetisierbarem Elastomer.

Technisches Gebiet

Es ist bekannt, metallische Räder als Impulsgeber für passive oder aktive Sensoren bei Drehzahlerfassungssystemen zu verwenden. Die metallischen Räder sind mit Unterbrechungen versehen, die der Polzahl entsprechen.

Bekannt sind außerdem Encoderelemente, die aus einem Stützring aus einem metallischen Werkstoff bestehen, der außenumfangsseitig von einem magnetisierten Elastomerwerkstoff umschlossen ist. Dabei besteht der Stützkörper aus einem tiefgezogenen Blech, das mit seinem innen liegenden Teil mit der Welle verbunden ist. Beispiele für Encoder dieser Art enthalten die DE 100 24 026 A1 und EP 0 726 468 B1 .

Bekannt sind auch Encoder, bei denen die metallischen Stützkörper auf ihrer Innenseite einen Überzug aus einem nicht magnetisierten Elastomerwerkstoff haben und mittels dieses Überzugs drehfest auf einer rotierenden Welle festgelegt sind. Bei diesem Decoder liegen folglich voneinander abweichende Werkstoffe vor, was zu einer Fertigung mit erhöhtem Aufwand führt. In einigen Anwendungsgebieten ist es auch von Nachteil, wenn der aus einem tiefgezogenen Blech bestehende Stützkörper eine zu geringe Steifigkeit hat und zu große Fertigungstoleranzen aufweist. Durch die geringe Steifigkeit und die großen Fertigungstoleranzen ist das dedektierte Signal, das idealerweise eine Sinuskurve darstellt, verzerrt.

Durch die DE 198 23 640 A1 ist auch ein hohler Magnetkörper bekannt geworden, der aus permanent magnetisierbaren Partikeln und einer thermoplastischen Bindung besteht und der direkt auf die Welle aufgebracht ist. Es ist jedoch schwierig, diesen Magnetkörper mit sicherem Sitz auf der Welle zu befestigen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Encoder zu schaffen, der einfach und kostengünstig zu fertigen ist und der im Einsatz ein verbessertes Signal ergibt. Der Encoder soll über weite Temperaturbereiche einsetzbar und gegen Fliehkraftbelastung unempfindlich sein. Eine leichte Montage wird bezweckt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Impulsgeber der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Stützkörper aus einem massiven Metallring besteht. Dieser Metallring kann auf unterschiedliche Weise hergestellt werden, so ist es beispielsweise möglich, ihn als Schmiedeteil herzustellen. Eine besonders günstige Herstellung des Metallrings wird dadurch erreicht, dass von einem Rohr entsprechende Metallringstücke durch Stechen abgetrennt werden.

Der Metallkern hat einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Dabei ist es günstig, wenn die axiale Länge des Querschnitts des Metallkerns gleich oder größer als die radiale Dicke des Metallkerns ist. Bevorzugt wird eine Ausbildung, bei der das Verhältnis der axialen Länge zur radialen Dicke des Querschnitts maximal zwei ist.

Der Metallkern kann mit seiner Außenfläche bzw. Innenfläche direkt in der Nabe bzw. direkt auf der Welle eingefügt bzw. aufgesetzt werden. Es ist jedoch günstig, den Metallkern auf seiner Außen- bzw. Innenfläche mit einer seiner Befestigung dienenden Haftschicht aus einem Elastomer zu versehen. Dabei kann die Haftschicht eine in axialer Richtung erstreckende Wellung haben, die eine günstige Befestigung des Stützkörpers erlaubt.

Nach der Ausstattung des Metallkerns mit einem magnetisierbaren Elastomer, wird in einem weiteren Fertigungsschritt die Magnetisierung des Elastomers vorgenommen. Dabei wird eine Magnetisierung durchgeführt, die bis an den Metallkern reicht. Die Magnetisierung wird in bekannter Weise entsprechend der Anzahl der Polpaare durchgeführt. Der radial innere Teilbereich der elastomeren Ummantelung wird nicht magnetisiert, da er lediglich der Befestigung des Encoders auf der Welle dient. Die elastomere Haftschicht erlaubt eine sichere Befestigung des Encoders in seiner betriebsbedingten Position. Dabei können auch herstellungsbedingte Toleranzen durch die Wellung ausgeglichen werden. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Ausführung bezüglich einer Befestigung des Encoders auf einer Welle in gleicher Weise auch für die Befestigung eines Encoders in einer Nabe gelten. Bei dieser Ausführungsform ist die nicht magnetisierte Haftschicht aus einem Elastomer auf der Außenseite des Metallkerns angebracht, während die magnetisierbare Schicht des Elastomers auf der Innenseite des Metallkerns sich befindet.

Die bevorzugte Ausführungsform des Encoders wird jedoch dann erreicht, wenn der Metallkern vollständig von dem magnetisierbaren Elastomer ummantelt ist. In diesem Fall wird ein Elastomer verwendet, das eine ausreichende Menge an magnetisierbaren Ferritteilchen aufweist, jedoch noch so elastisch ist, dass es gleichermaßen auch für die Befestigung des Metallkerns auf der Welle bzw. in einer Nabe geeignet ist. Es versteht sich, dass von einer vollständigen Ummantelung auch dann gesprochen wird, wenn kleinere Teilbereiche des Metallkerns, die zur Lagefixierung des Metallkerns in einem Werkzeug bei der Ummantelung mit elastomerem Werkstoff dienen, frei bleiben.

Der erfindungsgemäße Encoder zeigt sehr gute Rundlaufeigenschaften, so dass am Sensor ein ausgezeichnet gleichmäßiges Signal dedektiert wurde.

Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Es zeigt
1: Einen Querschnitt durch die obere Hälfte eines Impulsgebers, der auf seiner Außenfläche magnetisiert ist;
2: einen Impulsgeber im Schnitt, der auf einer axialen Fläche magnetisiert ist und
3: einen Impulsgeber im Schnitt, der auf seiner Innenfläche magnetisiert ist.
Ausführung der Erfindung
Der in der 1 im Schnitt gezeigte Impulsgeber 1 besteht aus dem massiven Metallkern 2, mit einem rechteckigen Querschnitt, der von einer Elastomerschicht 3 vollständig ummantelt ist. Die axiale Länge L des Metallkerns 2 ist größer als seine radiale Dicke D. Das Verhältnis der Länge L zur Dicke D wird je nach Anwendungsfall festgelegt und beträgt maximal 2. Im gezeigten Beispiel ist der Metallkern 2 vollständig mit einer magnetisierbaren Elastomerschicht überzogen. Dabei ist die Schicht 6 auf der Außenfläche 4 des Metallkerns 2 dicker als die Innenschicht 7 auf der Innenfläche 5 des Metallkerns 2. Die Außenschicht 6 ist entsprechend magnetisiert, so dass die gewünschten Polpaare entstehen. Die innere Schicht 7 ist als Haftschicht ausgebildet, die mit den Wellungen 9 versehen ist. Diese Haftschicht 7 mit den Wellungen 9 dient zur Befestigung des Impulsgebers 1 auf einer nicht näher gezeigten Welle. Die Stirnflächen 10 und 11 des Metallkerns sind ebenfalls mit der Elastomerschicht überzogen, was von Vorteil ist, wenn ein Korrosionsschutz gewünscht wird bzw. bei einem Einsatz in einem Elektromotor eine Isolatorwirkung erreicht werden soll.
Die 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Impulsgeber 1, das in seinen wesentlichen Teilen mit dem Beispiel nach 1 übereinstimmt, mit der Abweichung, dass dieser Impulsgeber 1 in eine Nabe einsetzbar ist. Hierfür ist entsprechend die Außenschicht 6 an der Außenfläche 4 des Metallkerns 2 mit einer Wellung 9 versehen, während die Innenschicht 7 an der Innenfläche 5 des Metallkerns 2 die magnetisierte Schicht 8 trägt. Der Sensor zum Empfang der Signale ist demzufolge innerhalb des Impulsgebers 1 unterzubringen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der 3 ist der Impulsgeber 1 mit einer Haftschicht 7 auf der Innenfläche 5 des Metallkerns 2 versehen. Dabei hat die Haftschicht 7 die Wellung 9 zur Befestigung auf einer Welle. Die magnetisierte Elastomerschicht 8 befindet sich in diesem Fall auf der axialen Seite 10 des Metallkerns 2.

Claims

Impulsgeber an Einrichtungen zur Erfassung der Drehzahl von Wellen, Naben oder dergl. mit einem Stützkörper aus Metall und einem auf mindestens einer Außenseite des Stützkörpers angebrachten Funktionsfläche aus einem Werkstoff aus magnetisierbarem Elastomer, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützkörper aus einem massiven Metallkern (2) besteht.
Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkern (2) einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt hat.
Impulsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge (L) des Querschnitts des Metallkerns (2) gleich oder größer als die radiale Dicke (D) des Metallkerns (2) ist.
Impulsgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der axialen Länge (L) zur radialen Dicke (D) des Querschnitts maximal zwei ist.
Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkern (2) mit einer seiner Außen- bzw. Innenfläche (4, 5) direkt in einer Nabe bzw. direkt auf einer Welle eingefügt bzw. aufgesetzt ist.
Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkern (2) auf seiner Außen- bzw. Innenfläche (4, 5) mit einer seiner Befestigung dienenden Haftschicht (7) aus einem Elastomer versehen ist.
Impulsgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (7) eine in axialer Richtung sich erstreckende Wellung (9) hat.
Impulsgeber nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkern (2) vollständig von dem magnetisierbaren Elastomer ummantelt ist.