DE1911488A1

DE1911488A1 - Elektrischer Drehzahl-Messwertgeber

Info

Publication number: DE1911488A1
Application number: DE19691911488
Authority: DE
Inventors: Watt John Arven; Riordan Rugh Ernest
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-03-06
Publication date: 1970-02-19
Also published as: FR1604318A; GB1241095A; DE1911488B2; CA947839A

Description

Kelsey-H-iyes Company ^Γβ/· 5 3ö

3.3^31 Huron River Drive

Uomulus, Iliehlgan/USA if, Kars I969

Anwalts.akte H-539

Ziel: bris ehe r Dr ehz ahl-Meßwe rtrieb er

Die Erfindung betrifft einon -elektrischen Drehzahl- i

Beim i'Iesaen der »Unkel^euchwindigkeit insbesondere an den Hinterrädern eines Fahrzeuges wird der iießwertgeber p^instiserweise awi-» sehen einem Plansch der Achsuelle und dem Aohskas.ten des Ilinter-r-ades angcordnot. 3ei starken Belastungen verbiegt aioh jedoch
die Aohav/elie In iladialrichtung merklich gegenüber dem Achskasten, Bei einen': I.oP.^ertgebar mit awei rel,ativ zusinander- drehh^peii Polst ückon _% von denen eines am Achskasten und d.as andere
'in der Aohs.felle befestigt ist,, verändert sich der p

vr.-iisohen den Polstücken infolge der durch die star-ke Be,la.stiliPig
"or?-ring te η hohen Radial- und/oder Axialvertiiegungen dßP.
jeträohtlioh, \tt\3, in manchen. Fällen zu einem gegenseitigep
fen aeider Polstücke und daher zu einer Beschädigung des Meßwert-geoers führt*

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ί Die Gefahr eines ^'jenseitigen Eilgriffs beider Polstücke ließe sich durch einen ausreichend großen Luftspalt zwischen den beiden

i ."

Polstücken vermeiden, ao daß die Polstücke selbst bei größtrnög?-

licher Belastung der Achsv/elle nicht in Eingriff gelangen. Eine ι
derartige Maßnahme macht jedoch einen verhältnismäßig großen

Luftspalt erforderlich, der die Güte des Heßwertgebers beeiniträchtlgt. Erfindungsgemilf; soll ein Drehzahl-Keßwertgeber gej schaffen werden, bei den auch bei einer stadial- und/oder Axialverschiebung derjenigen Bauteile, deren .'/inkelgeschwindigkeit

ι ■ . -

■gemessen werden soll, ein im wesentlichen konstanter Luftspalt I aufrechterhalten wird.

Zur Lösung dieser Aui\;aae schafft die Erfindung einen elektrischen Drehzahl-;!e.Swertgeber zur Lrzeugung eine.3 elektrischen Signals, , das die winkelgeschwindigkeit zwiscaen zwei gegeneinander drehbar abgestützten bauteilen angibt., der gekennzeichnet ist durch einen am ersten ^anteil angeordneten Stator und einen durch ie^ ■festioUngsmittel mit dem zweiten Bauteil drehfest verbundenen und •drehbar am Stator ^ela^erten P.otor, ' ,

I Bei dem er-findungsgeraEßen Meßwertgeber kann der Luftspalt sehr ^: j klein, gahstlten vfer-den und der· am zwei ten. Baliteil (der Achswelle J angeejpdn.ete Rotor ist derart gehalter-t^ daß ©r seine Axial« oo.e.:r-Radiallage gegenüber dem Statop tr-otg einer Relativ'oeweguns der-Achswelle gegenüber dem Aohskasten beibehält, Dahep än.4ept die Größe' des Luftspaltes auch bei einer Axial- oder H? Schiebung der- beiden Bauteile (Achswelle und Achskapten,}/ gege-i einander- nioht^ vmd aus dem sehr kleinen Luftspalt Xm liehen konstanter Größe ergibt sich ein wii'kung3.s;taPke|*

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über die Verwendung bei einer Ilinteraehsanordnung eines Kraftfahrzeuges hinaus kann der erfindungsgemilFe I-leßwertgeber mit Vorteil überall da verwendet '„-erden, v;o eine Relativverschiebung zweier gegeneinander drehbarer bauteile, deren V/inkelgeschviindigkeit gemessen werden soll, .~u befürchten ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den 'Unteransprüchen und der nachfolgenden, beispielsweisen beschrelbung in Verbindung mit der, Zeichnungen. Ks zeigen:

Fig. 1 einen teilweise penrochenen Schnitt eines erfindungsge- i v.J-.icn Ileßwertgebers,

Fig. ? einen Schnitt längs der Mnie 2-2 der -?±.j. 1,

Tig. 3 eine teilweise Darstellung eines v;eiteren Ausführungsbeispieles eisicR eri'inäungsgenr.ßen -!Icßwertgeoers,

Fig. - eine teilweise Jaratellung eines dritten Ausfüärungsoeis_t .-i des eines erfii.uu:i^3gor;"üen . .e'Lv; ort geber s , und

Fig. 5 eine Ansicht li'rrgs der Linie ⁿ-" der ?ig. ■■.

ß den Tign. 1 und 2 ist der .'-:-."vrert ^r:c\:or Ic in Verbindung ir.it einer IIinterac:isa:.cränun_:: 12 .".arg'-.-^tellt. uie eine /ch3v;elle 1^J-enthält, wgIc-Iip an ihrem äußeren ~nde" ir. eine:i Flansch 1"' abergeht, an den; ein (nicht geneigtes) Fahrzeugrad befestigt .orderi kann, pie Achs-..'elle l'j ist drehbar in efries.. Aehskasten 1." ..o-

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lagert, an dein der Meßwertgeber Io mindestens teilweise befestigt ist. Der Meßwertgeber weist einen Stator 2o auf, der mittels eines

radial verlaufenden Flansches 22 am Achskasten 18 befestigt ist. Der Stator Io enthält■einen axial verlaufenden, ringförmigen Abschnitt 2*1,·. der in einer Vielzahl von im wesentlichen gleichförmig in Umfangsrichtung verteilten, radial verlaufenden Zähnen 26 endet. Der ringförmige Abschnitt 24 bildet gemeinsam mit einem Kreis·!· ring 28 eine Kingkammer3o, in der ein Permanentmagnet 32 und eine Meßspulenanordnung 34 einsitzen. Der Permanentmagnet 32 ist vorzugsweise kreisringförmig ausgebildet und von der in Pig. I gezeigten Polarität. Die Meßspulenanordnung 34 verläuft ebenfalls kreisringförmig in der Hingkammer 3o und enthält eine elektrische Wicklung 36, die auf einen Plastik-Wickelträger 38 aufgewickelt ist. Der Wickelträger 38 kann aus dem unten beschriebenen Grunde aus einem Material mit guten Laufeigenschaften, beispielsweise Teflon, hergestellt sein. Die Vorderfläche 4o des Wickelträgers 38 erstreckt sich aus dem nachfolgend beschriebenen Grund über das axial äußere Ende der Zähne 26 und über das axial äußere Ende des Rings 28 hinaus. Der Wickelträger 38 ist mit einem axial verkaufenden, kreisförmigen Ringflansch 42 versehen, der in einer Jim Rotor 46 ausgebildeten Ringnut 44 geführt ist. Der Rotor 46 [ist als im wesentlichen ebene Scheibe ausgebildet und mit einer

!Vielzahl von gleichförmig in Umfangsrichtung verteilten/ radial verlaufenden Zähnen 48 versehen, die den Zähnen 26 in Axialrich- :tung zugekehrt sind. Die Radiallänge der Zähne 48 ist aus dem unten beschriebenen Grund größer als die der Zähne 26. Mittig im Rotor 46 ist eine Kreisöffnung 50 ausgebildet, in der eine Vielzahl von radial nach außen verlaufenden Schlitzen 52 vorge-

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sehen ist. Der Rotor 46 besteht aus magnetischem Material und wird durch die magnetische Anziehung des vom Permanentmagneten erzeugten Magnetfeldes in Gleitanlage an der Außenfläche 4o des Wickelträgers 38 gehalten; der Ringflansch 42 und die Nut 44 halten die Zähne 48 des Rotors 46 in der gewünschten Ausrichtung zu den Zähnen 2β des Stators 2o. Bei der gezeigten Einrichtung wird somit zwischen den Zähnen 26 und 48 ein erster Luftspalt und zwischen dem Rotor 46 und dem Ring 23 ein zweiter Luftspalt 56 gebildet. Der Rotor 46 wird durch einen Antriebsring 58 In Drehung versetzt, der.durch Preßsitz drehschlüssig an der Achswelle 14 befestigt ist. Der Antriebsring 5O ist mit einer Vielzahl von radial nach außen verlaufenden Nasen 60 versehen, die mit allseitigem Spiel in den Schlitzen 52 des Rotors"46 einsitzen; bei einer ,drehung der Achswelle 14 wird somit der Rotor 46 über den Antriebsring 58 gedreht, wodurch in der Wicklung 36 ein Potential induziert wird, dessen Frequenz die Drehgeschwindigkeit der Achswelle 14 angibt. Da das Material des Wickelträgers 38 über gute Laufeigenschaften verfügt, wirken zwischen der Lauffläche 4o und dem Rotor 46 nur geringfügige Reibkräfte.

ei einer Radialverbiegung der Achswelle 14 gegenüber dem Achskasten 13 bleiot die gegenseitige Lage des Rotors 46 und des Stators 2o erhalten, da die Hase 6o ohne Lagenänderung des Rotors 46 in Radiairichtuns im Schlitz 52 frei verschiebbar ist. Bei der beschriebenen Verbindung zwischen.dem Antriebsring 58 und dem Rotor 46 kann sich weiterhin die Achswelle 14 gegenüber dem Achskasten l8 in Axialrichtung verschieben, ohne daß eine Relativverschiebung zwischen dem Rotor 46 und dem Stator 2o auftritt.

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Der beschriebene Ileßwertgeber läßt somit eine relativbewegung zwischen der Achswelle 14 und dem Achskasten 18 in Axial- und . Radialrichtung zu, ohne daß sich die Größe der Luftspalte 54 und 56 ändert; da die Größe der Luftspalte konstant gehalten bleibt,· kann sie sehr klein bemessen sein, was zu einer minimalen Reluktanz und einem wirkungsstarken i-Ießv/ertgeber führt. Zwar wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine geringfügige Radialverschiebung zwischen Rotor 4o und Stator 2o zugelassen, die Zähne 43 des Rotors 45 sind jedoch langer als die Zähne 26 und daher bleibt der wirksame Luftspalt zwischen den Zähnen 26 und 48 auch bei einer Verschiebung des Rotors in seine Endlagen erhalten.

Figur 3 zeigt ein geringfügig abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem auf die Verbindung von Ringflansch 42 und Hut 44 sowie auf das durch die Außenfläche 4o gebildete Gleitlager verzichtet und stattdessen ein Ringlager 7 ο vorgesehen ist. Die den Fign. 1 und 2 entsprechenden Bauteile sind in Fig. 3. durch das gleiche Bezugszeichen, jedoch mit dem Zusatz "a" gekennzeichnet*

In den Fign. 4 und 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt,, bei dem auf den Antriebsring 53 verzichtet und eine flexible , nachgiebige Verbindung zwischen dem Rotor und der Achswelle vorgesehen ist. Die dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 entsprechen-* den Bauteile sind in den Fign. 4 und 5 mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch mit dem Zusatz "b" versehen. Am Rotor 46b ist eine Vielzahl von axial verlaufenden Fingern 72 ausgebildet. Der Antriebsring 80 besteht aus flexiblem Material und trägt an seiner radial inneren Fläche mehrere radial nach innen verlaufende

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Finger 82 und 84, die die Achswelle l4b derart erfassen, daß der flexible Antriebsring 3o drehschlüssig mit der Achswelle 14b verbunden ist. An seinem Außenumfang ist der Antriebsring 8o ferner» mit einer Vielzahl von radial nach außen verlaufenden Fingern 86' versehen. Beim Zusammenbau erfassen die Axialfinger 72 jeweils einen der Finger 36 und drücken ihn , wie gezeigt, radial nach innen, wodurch durch zwei in Umfangsrichtung benachbarte Finger eine antriebsschlüssige Verbindung hergestellt \vird;da die Verbindung zwischen dem Antriebsring 8o und dem Rotor 46b über die Finger 86 erfolgt, wird jegliche Axial- und Radialbewegung durch Verbiegen der in» Eingriff befindlichen Finger 84 aufgenommen, wodurch wiederum die Größe der Luftspalte 54b und 5^b konstant gehalten bleibt. Die radial inneren Finger 32 sind länger als die Finger 84; hierdurch wird eine bessere Kinspannung und eine in Axialrichtung größere Abstützung erzielt, als wenn die Finger gleich lang wären. Auch der antriebsschlüssige Zusammenbau des

46b

Rotors / mit dem Antriebsring 3o wird vereinfacht, da (im Gegensatz zu den üasen 6o und den Schlitzen 82) keine besondere Ausrichtung in Umfangsrichtuns erforderlich ist und jede Gruppe mit den Fingerabschnitten 72 fluchtender äußerer Finger 86 zur antriebsschlüssigen Verbindung benutzt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

f 1.)Drehzahl-Meßwertgeber zur Urzeugung eines elektrischen Signals, das die Winkelgeschwindigkeit zwischen zwei gegeneinander drehbar abgestützten Bauteilen angibt, gekennzeichnet durch einen am ersten Bauteil (13) angeordneten Stator (2o) und einen durch Eefesticuncsmittel (4o, A2, '1*1',' 52, 58/60, 7o, 72, 80, 82, 84, 66) mit dem zweiten Bauteil (1*1) drehfest verbundenen und drehbar air. Stator (2o) gelagerten Rotor (46).

j 2. "ießv/ertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

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befestigungsmittel derart ausgebildet sind, daß die beiden bauteile (14, 13) gegeneinander in Axial- oder Radialdichtung in wesentlichen ohne entsprechende Relativbewegung des Rotors (45) und des Stators (2o) verschiebbar sind.

3. Meßwertgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, . daß der Stator (2o) nahe dem Rotor (^6) an dem ersten Bauteil

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(lO) befestigt ist und daß zwischen sich zugekehrten Flächen (26, 48) des Rotors (46) und des Stators (2o) ein vorgegebener im Magnetkreis angeordneter Luftspalt (5*1, 56) vorgegeben ist

und bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile. (14, Id) in Axial- oder Radialrichtung die Relativlagen des Rotors (46) und des Stators (2o) sowie die Größe des Luftspalts (54, 56) ! durch die Befestigungsmittels (4o, 42, 44, 52, 58, 6o, 70, 72, 8o, 82, 84, 86) im xiresentlichen konstant gehalten sind.

4. Meßwertgeber nach Anspruch 3, dadurch' gekennzeichnet, daß die .

sich zugekehrten Flächen des Rotors (46) und des Stäjars (2o) in Radialrichtung verlaufen und mindestens eine der sich zugekehrten Flächen mit Sahnen (26, 48) versehen ist.

5. Meßwertgeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zugekehrten Flächen eine erste Zahnreihe (26) von kreisförmig verteilten Zähnen und eine zweite Zahnreihe ; (43) von kreisförmig verteilten, der ersten Zahnreihe zugekehrten Zähnen enthalten, wobei die Zähne (43) der einen Zahnreihe länger als die Zähne (26) der anderen Zahnreihe ausgebildet sind, wodurch die Größe des wirksamen Lv\.ükSpaltes ^: trotz geringfügiger Relativverschiebun_vg zwischen Rotor (46) '. und Stator (2o) in Längsrichtung der Zähne (26, 48) imwesent-j liehen konstant bleibt. ■ j

6. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 3 bis 5? dadurch gekenn-; zeichnet, daß bei einer Relativbewegung der beiden Bauteile (14, 13) sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung der

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'' .-Luftspalt- (54; $S) durch die Befestigungsmittel (4o, 42, 44, 52, 53, 5o, 7o, 72, 8o, 32, 34, 36) im wesentlichen konstant gehalten 1st.

7· Heßwertgebar nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (46) und der Stator-(2o) durch die Befestigungsmittel (4o, 4 2, 44, 52, 58, 6o, 7o, 72, 8o', 32, 34j 8.6) magnetisch gehaltert sind.

8. Meßwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (4o, 42, 44, 52, 5'^ 6o, 7o, 72, 3o, 32, 34, 36) einen am zweiten 3auteil (14) drehfest angebrachten Antriebsring (53, -3o) sowie Kupplungsglieder (52, 6o, 72, 84, 36).aufweisen, die den Rotor (46) antriebsschlüsslg mit dem Antriebsring (53, :1o) verbinden, wobei· die Kupplungsglieder (52, 6o, 72, 34, 36) eine relativbewegung der beiden Bauteile (14", 13) in Axial- oder ?.n:lLc.!richtung ohne entsprechende "-'.e 1 atiYoewegun:; des ."lotors (46) μη^ des Stators (2o) zulassen.

9, Meßwertgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupp lungs glieder (72, 84, 3o)_ als in Axial- oder Radialrichtung nachgiebige Verbindung z\iischen dem zweiten Bauteil C 1*0 und dem Rotor (46) ausgebildet sind. ;

Lo. Meßwertgeber nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsglieder (52, 5p, 72, 34, 36) die Relativbewegung der beiden Bauteile (14, Io) in Axial- oder Radialrichtung im

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wesentlichen ohne entsprechende Änderunc der ilelativlagen des Rotors (46) und Stators (2o) Gegenüber dem ersten Bauteil (18) zulassen.

11. Meßwertgeber nach eineir. der Ansprüche 8 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß nie Kupplun^s^lieder (52, Go, 72, G4, 36) eine radial verlaufende, mit einem Radialschlitz (52, 3'l, Qn) zusamnenv/irkende '.läse (βο. 72) enthalten.

12. Meßwertf-eber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (6o) 72) und der Schlitz (52, 34, 3S) in Axialriciitun_vj mit Spiel verschiebbar sind.

13· !'iCiwertf-eber nac:< Ansi rucii 11 oder 12, dadurch :;c;;onnzeichnet._. daß öle .'litso (O₅ 72) umö ^v Schlitz (52, 2^. jj) in ..adialrichtung mit opicl verschieb jar sind.

l'K Meß-wertgeber nach einen, der Ansi.rüc/iu 11 bis 13', dadurch ;;ekennzeichnet, iaß der Schlitz aurca eine Vielzahl von ir. wesentlichen radial verlaufende!: r.ach'jiebi;;cn Finfjern (3!', 3') Gebildet ist, viobei jeweils ein ^innei' (o^) in Axialrichtun;: v_r ab ce bogen und nit der \ase (72) in I'in^riff ist. und die iiase zwischen ζ .'ei bcidseilir. des ai.-.-ecotjenen ringers (3^) angeordneten rin.jGrr. (35) einsitzt.

. ' ileßwertrc'rer nach Anspruch 14 ,dadurch G^el:en^nzel^cnnet i die i infjer (0-1_; 3') i'aciai nach au.l-en verlaufend auf derr. Antriebsring (5o) angeordnet sine, und der Antriebsring (Bo)

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ferner mit einem ztveiten Satz von radial nach innen verlaufenden Fingern (82) versehen ist₃ die am zv/eiten Bauteil (I¹I) festgeklemmt sind.

16. Meßwertgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (¹Io, 42, 44, 52/ 58, 6o, 7o, 72, 3o, 32, 84, 86) eine am Rotor (46) ausgebildete ebene Lauffläche und eine am Stator (2o) angeordnete ebene Lauffläche (¹Io) aus Lagermaterial aufweisen, wobei die Befestif gungsmittel den Rotor (46) und Stator (2o) unter Anlage ihrer j Laufflächen (¹Io) magnetisch haltern.

17· Meßwertgeber nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Befestigungsmittel (4o, 42, ¹J¹I, 52, 58, 6o, 72, 8o, 82, 84, 86) "Führungen (42, 44) zur Führung und Halterung des Stators (2o) und Rotors (46) in Radialrichtung enthalten, die aus einer auf einer der Laufflächen ausgebildeten Ringnut (44) und einem auf dei* anderen Lauffläche (4o) kreisringförmig ausgebildeten, in der Ringnut (44) einsitzenden Ringflansch (42) bestehen.

18. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Rotor (46) und dem Stator (2o) angeordnetes Wälzlager (7o), das ringförmig um die Achse eines der beiden Bauteile (14, 18) verläuft und den Rotor (46) und Stator (2o) relativ zueinander in Radialrichtung führt und haltert, wobei die Befestigungsmittel den Rotor (46) und Stator (2o) durch das. Wälzlager (7o) hindurch magnetisch zusammenhalten.

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