DE19533383C1 - Sensoreinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches konzipierten Sensoreinrichtung aus.

Solche Sensoreinrichtungen sind dafür vorgesehen, um ein von der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit eines Objektes abhängiges analoges Spannungssignal zu erzeugen. Dieses erzeugte elektrische Signal kann für die verschiedensten Zwecke, wie z. B. zur Steuerung eines Tachometers und/oder zur Regelung der Drehzahl, insbesondere auch zur Regelung des Fahrverhaltens bzw. zur Beeinflussung einer Antiblockier- oder Bremsschlupfanlage verwendet werden.

Durch die US-PS 4,988,220 ist eine zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten Bauteils vorgesehene Sensoreinrichtung bekanntgeworden, bei der ein konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneter Magnetring vorhanden ist, dem eine ebenfalls konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordnete elektrische Ringspule zugeordnet ist, wobei die Ringspule und der Magnetring an dem das Bauteil aufnehmenden Gehäuse befestigt sind und wobei die Ringspule und der Magnetring partiell von einer ringförmig ausgebildeten metallischen Magnetfluß-Leitanordnung umgeben ist, die mehrere vorzugsweise gleichmäßig über ihren Umfang verteilte Magnetfluß-Leitstücke aufweist.

Außerdem ist durch EP 0 438 624 B1 eine zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten Bauteils vorgesehene Sensoreinrichtung bekanntgeworden, bei der ein konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneter Magnetring vorhanden ist, der Segmente alternierender Polarität aufweist, wobei dem Magnetring eine ebenfalls konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordnete elektrische Ringspule zugeordnet ist, wobei die Ringspule und der Magnetring mit einer der Bauteil-Drehzahl entsprechenden Relativgeschwindigkeit gegeneinander verdrehbar sind und wobei die Ringspule partiell von einer ringförmig ausgebildeten metallischen Magnetfluß-Leitanordnung umgeben ist, die mehrere vorzugsweise gleichmäßig über ihren Umfang verteilte lappenförmige Magnetfluß-Leitstücke aufweist.

Weiterhin ist durch die DE-OS 22 00 326 eine ebenfalls zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten Bauteils vorgesehene Sensoreinrichtung bekanntgeworden, die mit einem konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneten, eine mehrpolige Magnetisierung aufweisenden Magnetring versehen ist. Dabei ist dem Magnetring eine ebenfalls konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordnete elektrische Ringspule zugeordnet, wobei die Ringspule und der Magnetring mit einer der Bauteil-Drehzahl entsprechenden Relativgeschwindigkeit gegeneinander verdrehbar sind. Die Ringspule ist hierbei von einer metallischen Magnetfluß-Leitanordnung umgeben, die aus zwei jeweils auf einer Seite der Ringspule vorhandenen, rotationssymetrisch ausgebildeten Blechteilen besteht, welche mehrere gleichmäßig über ihren Umfang verteilte, rechtwinklig abgebogene lappenförmige Magnetfluß-Leitstücke aufweisen. Die Magnetfluß-Leitstücke der beiden Blechteile sind dabei so ausgerichtet, daß die abgewinkelten freien Enden derselben hinsichtlich des Umfangs der Ringspule alternierend nebeneinander angeordnet sind.

Schließlich ist durch die DE 29 34 085 A1 eine wiederum zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten Bauteils vorgesehene Sensoreinrichtung bekanntgeworden, die mit einem konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneten, alternierend magnetisierten Magnetring versehen ist. Dabei sind dem ortsfest gehaltenen Magnetring zwei ebenfalls konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordnete, parallel liegende elektrische Ringspulen zugeordnet. Zwischen den beiden ebenfalls ortsfest gehaltenen, gegensinnig gewickelten Ringspulen befindet sich der Randbereich einer kreisscheibenförmig ausgebildeten, mit dem sich drehenden Bauteil verbundenen Magnetfluß-Leitanordnung, die mit ihrem äußeren Umfang den mittleren Bereich des inneren Umfangs des Magnetrings mit geringem Abstand zugeordnet ist. Der Randbereich der kreisscheibenförmig ausgebildeten Magnetfluß-Leitanordnung ist hierbei auch mit lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücken versehen, die vorzugsweise gleichmäßig über ihren Umfang verteilt sind.

Bei diesen vorbekannten Ausführungsformen besteht das Problem, daß das damit erzeugbare analoge Spannungssignal aufgrund seines nicht besonders (hoch) ausgeprägten Pegels durch Störsignale leicht zu beeinflussen ist.

Aus diesem Grunde liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der im Oberbegriff des Hauptanspruches vorausgesetzten Art derart weiterzubilden, daß mit relativ einfachen Mitteln eine optimale Energieausbeute bei der Signalerzeugung gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhaft bei einem solchen Aufbau einer solchen Sensoreinrichtung ist, daß mit recht einfach herzustellenden und anzuordnenden Bauelementen ein drehzahlabhängiges analoges Spannungssignal mit relativ hohem Spannungspegel erzeugt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine vom zugehörigen rotierenden Bauteil getrennte, mit einer Magnetfluß-Leitanordnung versehene Sensoreinrichtung

Fig. 2 die Sensoreinrichtung nach Fig. 1 in Ansicht bei ihrer Zuordnung zum rotierenden Bauteil

Fig. 3a das eine der beiden paarweise die Magnetfluß-Leitanordnung bildenden Blechteile nach den Fig. 1 und 2 in Ansicht

Fig. 3b das eine Blechteil nach Fig. 3a in Seitenansicht

Fig. 4a das andere der beiden paarweise die Magnetfluß-Leitanordnung bildenden Blechteile nach den Fig. 1 und 2 in Ansicht

Fig. 4b das andere Blechteil nach Fig. 4a in Seitenansicht.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist auf einer der Einfachheit halber nicht dargestellten, in einem ebenfalls nicht dargestellten Gehäuse gelagerten Antriebswelle ein zahnradartiges Bauteil 1 gehalten, das über die Antriebswelle um die Drehachse A bewegbar ist. Das zahnradartige Bauteil ist umlaufend mit einer Vielzahl von zahnartigen Gebilden 1a versehen, deren Kopfzonen 1a mit Magnetfluß-Leitstücken 21a, 21b und 31a, 31b einer konzentrisch zur Drehachse vorhandenen Magnetfluß-Leitanordnung kooperieren, die einem Magnetring 4 und einer Ringspule 5 zugeordnet ist, welche ebenfalls die Drehachse konzentrisch umgeben. Der dauermagnetisch ausgeführte Magnetring 4 ist mit einer gradzahligen Anzahl von in Umfangsrichtung hintereinanderliegenden Segmenten alternierender Polarität N, S, N usw. versehen und umgibt mit seinem inneren Oberflächenbereich 4 den äußeren Oberflächenbereich 5 der elektrischen Ringspule 5. Die Ringspule ist in einem ringförmigen Spulenkörper 5a gehalten, wobei der Spulenkörper mit einer von seinem äußeren Oberflächenbereich ausgehenden, umlaufend vorhandenen nutartigen Ausnehmung 5a zur Aufnahme der Spulenwicklung versehen ist.

Gegenüber der vorzugsweise bei 32 liegenden Anzahl von Magnetring-Segmenten ist das zahnradartige Bauteil 1 mit einer um 50% erhöhten, d. h. vorzugsweise bei 48 liegenden Anzahl von zahnartigen Gebilden 1a versehen, die mit der dem Magnetring 4 und der Ringspule 5 zugeordneten Magnetfluß-Leitanordnung kooperieren.

Diese Magnetfluß-Leitanordnung wird durch vier profilierte, gestanzte Blechringe 2, 3 gebildet, wovon jeweils zwei gleich ausgebildet sind. Dabei werden zwei unterschiedliche Blechringe dem einen Seitenbereich und die beiden anderen Blechringe dem anderen Seitenbereich der Magnet/Spulen-Anordnung zugeordnet. Der eine der beiden einem Seitenbereich zugeordneten Blechringe ist mit Blechabschnitten 21 versehen, die einem Magnetpol S zugeordnet sind, während der andere Blechring Blechabschnitte 31 aufweist, die dem anderen Magnetpol N zugeordnet sind. Die Blechabschnitte 21 bzw. 31 sind dabei jeweils mit einem Magnetfluß-Leitstückpaar 21a, 21b bzw. 31a, 31b und jeweils einem die Magnetfluß-Leitstücke verbindenden Magnetfluß-Leitjoch 21c, 31c versehen, wobei jedes Magnetfluß-Leitjoch an dem jeweils zugehörigen Magnetring-Segment anliegt. Der den Magnetring-Segmenten mit der einen Polarität S zugeordnete Blechring 2 ist mit oberhalb des äußeren Oberflächenbereiches des Magnetrings verlaufenden und damit einen magnetischen Kurzschluß vermeidenden Verbindungsstegen 22 versehen, während der den Magnetring-Segmenten mit der anderen Polarität N zugeordnete Blechring 3 Verbindungsstege 32 aufweist, die zwecks Vermeidung eines magnetischen Kurzschlusses zweifach abgewinkelt und somit vom Seitenbereich des Magnetrings und zwar im Bereich des der einen Polarität S zugeordneten Magnetring-Segmente beabstandet sind.

Bei einem so ausgeführten Aufbau von Magnetring und Ringspule sowie bei der vorerwähnten Ausführung der Magnetfluß-Leitanordnung ist es ohne weiteres möglich, daß gesamte Aggregat partiell mit Kunststoff zu umspritzen und anschließend die Verbindungsstege 22 bzw. 32 herauszutrennen, womit dann auf jeden Fall unbeeinflußte und damit optimale Verhältnisse bezüglich des Magnetflusses gegeben sind.

Der Magnetfluß erfolgt dabei im wesentlichen über die jeweils den Blechabschnitten 21 bzw. 31 zugehörigen, paarweise vorhandenen Magnetfluß-Leitstücke 21a, 21b und 31a, 31b, deren jeweiliger Mittenabstand dem Mittenabstand von zwei benachbarten zahnartigen Gebilden 1a entspricht. Der Mittenabstand zwischen einem dem einen Magnetpol S zugeordneten Magnetfluß-Leitstück 21a eines Blechabschnitts 21 und dem benachbarten Magnetfluß-Leitstück 31b des benachbarten, dem anderen Magnetpol N zugeordneten Blechabschnitts 31 entspricht dagegen dem halben Mittenabstand zwischen zwei zahnartigen Gebilden. Die vom Magnetfluß-Leitjoch 21c, 31c ausgehenden Magnetfluß-Leitstücke erstrecken sich mit einem ersten Abschnitt 21a, 21b bzw. 31a, 31 parallel zu den Seitenbereichen der Magnet/Spulen-Segmente und weisen einen gegenüber dem ersten Abschnitt rechtwinklig abgewinkelten, etwa gleichlang ausgeführten Endabschnitt 21a′′, 21b′′ bzw. 31a′′, 31b′′ auf, der sich parallel und in geringem Abstand zu den Kopfzonen 1a′ der zahnartigen Gebilde 1a des Bauteils 1 erstreckt. Die freien Enden der Endabschnitte der paarweise einem Magnet/Spulen-Segment zugeordneten Magnetfluß-Leitstücke sind aufeinander ausgerichtet und im Abstand a voneinander angeordnet. Um den Magnetfluß in diesem Zusammenhang zu verbessern, können die zahnartigen Gebilde 1a an ihren Kopfzonen 1a′ mit einem vorspringenden Ansatz versehen werden, der mit geringem Spiel in den durch den Abstand a bedingten Zwischenraum eingreift.

Claims (9)

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten zahnradartigen Bauteils, wobei ein konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneter, dauermagnetisch ausgebildeter Magnetring vorgesehen ist, der umlaufend Segmente alternierender Polarität aufweist, wobei dem Magnetring eine gleichermaßen konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordnete elektrische Ringspule zugeordnet ist, wobei die Ringspule und der Magnetring an dem das Bauteil aufnehmenden Gehäuse befestigt sind und wobei der Ringspule und dem Magnetring eine ebenfalls konzentrisch zur Bauteil-Drehachse vorhandene metallische Magnetfluß-Leitanordnung zugeordnet ist, die mehrere über den Umfang des Bauteils verteilt vorgesehene lappenförmige Magnetfluß-Leitstücke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ringspule (5) mit ihrem äußeren Oberflächenbereich (5) dem inneren Oberflächenbereich (4) des Magnetrings (4) umlaufend zugeordnet ist, daß das zahnradartige Bauteil (1) 50% mehr zahnartige Gebilde (Ia) aufweist, wie Magnetring-Segmente vorhanden sind, daß jedem Magnetring-Segment zwei Magnetfluß-Leitstückpaare (21a, 21b; 31a,31b zugeordnet sind, daß eines der beiden Magnetfluß-Leitstückpaare an dem einen Seitenbereich und das andere an dem anderen Seitenbereich des jeweiligen Magnetring-Segmentes vorhanden und mit den Endabschnitten seiner Magnetfluß-Leitstäcke in geringem Abstand von den Kopfzonen (1a) der zahnartigen Gebilde (1a) gehalten ist, daß der Mittenabstand zwischen den beiden Magnetfluß-Leitstücken jeweils eines Magnetfluß-Leitstückpaares dem Mittenabstand zwischen zwei zahnartigen Gebilden (1a) entspricht und daß die Mittenabstände zwischen den beiden Magnetfluß-Leitstücken eines Magnetfluß-Leitstückpaares und den benachbarten Magnetfluß-Leitstücken der beiden auf dem gleichen Seitenbereich des Magnetrings (4) benachbarten Magnetfluß-Leitstückpaare jeweils der Hälfte des zwischen zwei zahnartigen Gebilden (1a) vorhandenen Mittenabstandes entsprechen.

2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfluß-Leitstückpaare (21a, 21b; 31a, 31b) jeweils aus einem zwei lappenförmige Magnetfluß-Leitstücke und ein dieselben miteinander verbindendes Magnetfluß-Leitjoch (21c, 31c ) aufweisenden Blechabschnitt (21, 31) bestehen und partiell an den beiden Seitenbereichen jedes Magnetring-Segmentes anliegen, daß die einerseits den Magnetring-Segmenten der einen Polarität (N) zugeordneten Blechabschnitte (31) von den der anderen Polarität (S) zugeordneten Blechabschnitten (21) getrennt angeordnet sind, daß die von dem Magnetfluß-Leitjoch (21c, 31c ) eines Blechabschnitts ausgehenden lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke etwa in der Mitte ihrer Längserstreckung rechtwinklig abgebogen und jeweils mit ihrem abgebogenen Endabschnitt (21a′′, 21b′′; 31a′′, 31b′′) in dem zwischen dem zahnradartigen Bauteil (1) und der Ringspule (5) vorhandenen Zwischenraum angeordnet sind und daß die freien Enden der Endabschnitte der an den beiden Seitenbereichen eines Magnetring-Segments vorhandenen Magnetfluß-Leitstücke aufeinander ausgerichtet und im Abstand (a) voneinander angeordnet sind.

3. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Seitenbereichen der Magnetring-Segmente vorhandenen, einer Polarität (N oder S) zugehörigen Blechabschnitte (21, 31) über Verbindungsstege (22, 32) jeweils zu einem ringförmigen Blechteil zusammengefaßt sind.

4. Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Magnetring-Segmente der jeweils anderen Polarität überbrückenden, die Blechabschnitte (21, 31) zu einem ringförmigen Blechteil zusammenfassenden Verbindungsstege (22, 32) so ausgebildet oder derart angeordnet sind, daß ein magnetischer Kurzschluß unterbunden ist.

5. Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechabschnitte (21, 31) so ausgebildet sind, daß sie durch im Spritzwerkzeug zugeführten Kunststoff an der Magnet/Spulen-Anordnung gehalten sind und daß die Verbindungsstege (22, 32) zwischen den einzelnen Blechabschnitten anschließend herausgetrennt sind.

6. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ringspule (5) in einem aus Isolierstoff hergestellten ringförmigen Spulenkörper (5a) angeordnet ist.

7. Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ringspule (5) in einer im Spulenkörper (5a) umlaufend vorhandenen, nutartig ausgeführten, in Richtung auf den äußeren Oberflächenbereich hin offenen Ausnehmung (5a) angeordnet ist.

8. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Länge der abgebogenen Endabschnitte (21a′′, 21b′′; 31a′′,31b′′) und den zwischen den freien Enden derselben befindlichen Zwischenraum (a) bestimmte Gesamtmaß dem Breitenmaß der zahnartigen Gebilde (1a) des Bauteils (1) entspricht und daß die den zahnartigen Gebilden (1a) zugewandten Oberflächen der Endabschnitte in relativ geringem Abstand von den damit kooperierenden Kopfzonen (1a′) der zahnartigen Gebilde (1a) angeordnet sind.

9. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den zwischen den freien Enden der Endabschnitte befindlichen Zwischenraum (a) ein mittig an jeder Kopfzone (1a′) der zahnartigen Gebilde (1a) des zahnradartigen Bauteils (1) vorgesehener vorspringender Ansatz eingreift.