DE19533393C2 - Sensoreinrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einer entsprechend dem Oberbegriff der beiden Hauptansprüche 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-AS 12 01 096 eine Sensoreinrichtung mit einer einem Stator zugeordneten, d. h. feststehenden, zur Drehachse koaxialen Ringspule bekanntgeworden, der ebenfalls feststehende, achsparallele, gleichmäßig über den Umfang des Stators verteilte Dauermagnete mit alternierender Polarität, sowie Magnetfluß-Leitstücke zugeordnet sind, die an einem um die Drehachse drehbaren Rotor gehalten sind.

Ferner ist durch die DE 35 23 374 A1 eine Sensoreinrichtung bekanntgeworden, die eine in einem rohrförmigen Gehäuse gehaltene, koaxial zur Drehachse angeordnete Ringspule aufweist, welche mit einem an dem um die Drehachse drehbaren Bauteil befestigten Magnetring kooperiert.

Darüber hinaus ist durch die GB 21 23 558 A eine dem Oberbegriff der beiden Hauptansprüche entsprechende, zur Drehzahlerfassung vorgesehene Sensoreinrichtung bekanntgeworden.

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 der beiden Hauptansprüche 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 der beiden Hauptansprüche angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhaft bei solchem Aufbau einer derartigen Sensoreinrichtung ist, daß mit recht einfach herzustellenden und anzuordnenden Bauelementen ein drehzahlabhängiges analoges Spannungssignal mit relativ hohem Spannungspegel erzeugt wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen perspektivischen Ausschnitt einer vom zugehörigen rotierenden Bauteil getrennten Sensoreinrichtung,

Fig. 2 die Sensoreinrichtung nach Fig. 1 im Vollschnitt bei ihrer Zuordnung zum rotierenden Bauteil,

Fig. 3 die beiden die Magnetfluß-Leitanordnung bildenden Blechteile in ihrer Zuordnung zueinander,

Fig. 4a das eine der beiden Blechteile nach Fig. 3 in Ansicht,

Fig. 4b das eine Blechteil nach Fig. 3 bzw. 4a im Schnitt gemäß Linie A-B,

Fig. 5a das andere der beiden Blechteile nach Fig. 3 in Ansicht,

Fig. 5b das andere Blechteil nach Fig. 3 bzw. 5a im Schnitt gemäß Linie C-D,

Fig. 6a einen perspektivischen Ausschnitt einer weiteren vom zugehörigen rotierenden Bauteil getrennten Sensoreinrichtung,

Fig. 6b die Sensoreinrichtung nach Fig. 6a im Explosionszustand.

In den Figuren sind gleichartige Positionen mit gleichen Bezugsangaben versehen.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein Segmente alternierender Polarität N/S bzw. S/N aufweisender Magnetring 1 mittels hülsenartig ausgebildetem, seinem inneren Oberflächenbereich 1b zugeordneten Magnetträger 2 auf einem in einem der Einfachheit halber nicht dargestellten Gehäuse gelagerten Bauteil 3 (Antriebswelle) derart befestigt, daß dieser die Bauteil-Drehachse A konzentrisch umgibt. Die einzelnen Magnetpolpaare des Magnetrings 1 sind dabei parallel zur Bauteil-Drehachse A ausgerichtet.

An dem Gehäuse ist eine ebenfalls die Bauteil-Drehachse konzentrisch umgebende elektrische Ringspule 4 gehalten, die von dem Magnetring 1 beabstandet ist und denselben umlaufend umfaßt. Die elektrische Ringspule ist dabei in einem aus Isolierstoff hergestellten Spulenkörper 5 angeordnet, der hierzu mit einer von seinem äußeren Oberflächenbereich 5a ausgehenden, nutartig ausgebildeten, umlaufend vorhandenen Ausnehmung 5* versehen ist. Der innere Oberflächenbereich 5b des Spulenkörpers 5 ist vom äußeren Oberflächenbereich 1a des Magnetrings 1 durch einen so klein wie möglich zu haltenden Luftspalt beabstandet.

Um eine bessere Energieausbeute eines solchen induktiven Gebildes zu erzielen, ist demselben eine aus zwei ringförmigen, aus weichmagnetischem Werkstoff hergestellten Blechteilen 6, 7 bestehende, die Bauteil-Drehachse A ebenfalls konzentrisch umgebende Magnetfluß-Leitanordnung zugeordnet. Die beiden ringförmigen Blechteile 6, 7 sind dabei mit jeweils einer der halben Anzahl der vorhandenen Magnetpolpaare entsprechenden Anzahl von lappenförmig ausgeführten Magnetfluß-Leitstücken 6a, 6c und 7a, 7c versehen, die über den Umfang der Blechteile 6, 7 gleichmäßig verteilt vorhanden und somit immer gleich ausgeführten, d. h. im Abstand von jeweils einem gegensinnig ausgerichteten Magnetring-Segment aufeinanderfolgenden Magnetring-Segmenten zugeordnet sind. Das Blechteil 6 ist so geformt, daß es mit einem mittleren Abschnitt 6a den äußeren Oberflächenbereich 5a des Spulenkörpers 5 und die darin gehaltene Ringspule 4 vollständig überdeckt. An diesem mittleren Abschnitt 6a sind zu beiden Seiten desselben mehrere die lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke 6b, 6c bildende Endabschnitte angeformt, die um 90° gegenüber dem mittleren Abschnitt 6a in gleiche Richtung abgewinkelt sind.

Die auf der einen Seite des mittleren Abschnitts 6a vorhandenen lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke 6b erstrecken sich dabei parallel zu dem einen Seitenbereich 5c des Spulenkörpers 5 und zu dem einen Seitenbereich 1c des Magnetrings 1, während die auf der anderen Seite vorgesehenen lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke 6c jeweils einerseits die jeweils zugeordneten Zonen des anderen Seitenbereiches 5d des Spulenkörpers 5 und aufgrund einer weiteren nach außen vorgenommenen den Abschnitt 6c′ bildenden Abwinkelung um 90° die jeweils zugeordneten Magnetpole der gleich ausgerichteten Magnetring-Segmente zu etwa 50% überdecken. Durch dieses Blechteil 6 wird der Magnetfluß in Richtung auf die Ringspule 4 unterstützt.

Das zweite ringförmige Blechteil 7 ist zwischen dem Magnetring 1 und dem Spulenkörper 5 angeordnet und dämpft durch seine Anordnung und Ausgestaltung den auf die Ringspule 4 einwirkenden Magnetfluß. Das ringförmige Blechteil 7 weist wiederum einen mittleren, gegenüber dem mittleren Abschnitt 6a des einen Blechteils 6 jedoch schmalbandig ausgeführten Abschnitt 7a auf, der dem Magnetring 1 im Bereich der Polübergangszonen N/S bzw. S/N umlaufend zugeordnet ist. An diesen Abschnitt 7a schließen sich zu beiden Seiten, d. h. sich gegenüberliegend wiederum mehrere voneinander gleichmäßig beabstandete, die lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke 7b, 7c bildende Endabschnitte an. Dabei liegen die auf der einen Seite vorhandenen Magnetfluß-Leitstücke 7b parallel zur Bauteil-Drehachse A und überdecken jeweils den zugeordneten Oberflächenbereich der jeweils zugeordneten Magnetpole der gleich ausgerichteten Magnetring-Segmente, während die anderen Magnetfluß-Leitstücke 7c den zugeordneten Oberflächenbereich der jeweils anderen Magnetpole der gleich ausgerichteten Magnetring-Segmente und mit jeweils einem daran anschließenden, um 90° demgegenüber abgewinkelten Fortsatz 7c′ die jeweils zugehörige Zone des Seitenbereiches des Magnetrings 1 überdecken.

Bei dem in den Fig. 6a, 6b dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Magnetpolpaare radial zur Bauteil-Drehachse ausgerichtet. Dabei ist der Magnetring 1 dem anderen ringförmigen Blechteil 7 zugeordnet, welches zusammen mit dem die Ringspule 4 haltenden Spulenkörper 5 an dem einen ringförmigen Blechteil 6 angeordnet ist. Das eine Blechteil 6 weist wiederum einen mittleren Abschnitt 6a auf, der in diesem Fall einen Seitenbereich 5d des Spulenkörpers 5 überdeckt. An den beiden Seiten des mittleren Abschnitts 6a des Blechteils 6 sind ebenfalls in sich gegenüberliegender Anordnung mehrere, die lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke 6b, 6c bildende Endabschnitte vorhanden, die in gleiche Richtung um 90° vom mittleren Abschnitt 6a abgewinkelt sind. Der Spulenkörper 5 ist mit einer von seinem äußeren Oberflächenbereich 5a ausgehenden nutartigen Ausnehmung 5* zur Aufnahme der elektrischen Ringspule 4 versehen. Der andere Seitenbereich 5c des Spulenkörpers 5 wird einerseits von dem schmalbandig ausgeführten mittleren Abschnitt 7a des anderen Blechteils 7 und von einem Teil der daran angeformten, die lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücke 7b, 7c bildenden Endabschnitten überdeckt und zwar sind die Endabschnitte etwa in der Mitte ihrer Erstreckungslänge um 90° in gleiche Richtung abgewinkelt, wobei die abgewinkelten Fortsätze 7b′, 7c′ sich parallel zu dem äußeren und dem inneren Oberflächenbereich 1a, 1b des Magnetrings 1 erstrecken.

Auch bei dieser Ausführungsform wird einerseits der Magnetfluß gedämpft und andererseits unterstützt, so daß auch hierbei sich eine wesentlich bessere Energieausbeute ergibt.

Claims (7)

1. Sensoreinrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten Bauteils, wobei ein konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneter Magnetring vorgesehen 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, wobei die Ringspule partiell von einer ringförmig ausgebildeten metallischen Magnetfluß-Leitanordnung umgeben ist, die aus zwei jeweils die gleiche Anzahl von gleichmäßig über ihren Umfang verteilten lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücken aufweisenden ringförmigen Blechteilen besteht und wobei die Magnetfluß-Leitstücke der beiden Blechteile in alternierender Anordnung die Bauteil-Drehachse konzentrisch derart umgeben, daß die jeweils mit einem Abstand von einem Magnetring-Segment voneinander angeordneten Magnetfluß-Leitstücke des einen Blechteils der Ringspule und dem Magnetring in einer den magnetischen Fluß unterstützenden Art und die ebenfalls mit einem Abstand von einem Magnetring-Segment voneinander angeordneten Magnetfluß-Leitstücke des anderen Blechteils der Ringspule und dem Magnetring in einer den magnetischen Fluß dämpfenden Art zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei parallel zur Bauteildrehachse (A) ausgerichteten Magnetpolpaaren (N/S bzw. S/N) das eine Blechteil (6) die in einem den Magnetring (1) konzentrisch umgebenden ringförmigen Spulenkörper (5) umlaufend gehaltene elektrische Ringspule (4) im Bereich ihres äußeren Umfangs mit einem mittleren Abschnitt (6a) vollständig überdeckt und mit seinen beiden in Richtung auf die Bauteil-Drehachse (A) hin abgewinkelten Endabschnitten die den Magnetfluß unterstützenden lappenartigen Magnetfluß-Leitstücke (6b, 6c) bildet und daß das andere Blechteil (7) den Magnetring (1) im Bereich des Polaritätswechsels jedes Magnetpolpaares (N/S bzw. S/N) mit einem mittleren schmalbandig ausgeführten Abschnitt (7a) umlaufend umfaßt und mit seinen beiden daran anschließenden Endabschnitten die den Magnetfluß dämpfenden Magnetfluß-Leitstücke (7b, 7c) bildet.

2. Sensoreinrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines in einem Gehäuse gelagerten Bauteils, wobei ein konzentrisch zur Bauteil-Drehachse angeordneter Magnetring vorgesehen 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, wobei die Ringspule partiell von einer ringförmig ausgebildeten metallischen Magnetfluß-Leitanordnung umgeben ist, die aus zwei jeweils die gleiche Anzahl von gleichmäßig über ihren Umfang verteilten lappenförmigen Magnetfluß-Leitstücken aufweisenden ringförmigen Blechteilen besteht und wobei die Magnetfluß-Leitstücke der beiden Blechteile in alternierender Anordnung die Bauteil-Drehachse konzentrisch derart umgeben, daß die jeweils mit einem Abstand von einem Magnetring-Segment voneinander angeordneten Magnetfluß-Leitstücke des einen Blechteils der Ringspule und dem Magnetring in einer den magnetischen Fluß unterstützenden Art und die ebenfalls jeweils mit einem Abstand von einem Magnetring-Segment voneinander angeordneten Magnetfluß-Leitstücke des anderen Blechteils der Ringspule und dem Magnetring in einer den magnetischen Fluß dämpfenden Art zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei radial zur Bauteil-Drehachse (A) ausgerichteten Magnetpolpaaren (N/S bzw. S/N) und parallel zum Magnetring (1) angeordneter Ringspule (4) das eine ringförmige Blechteil (6) mit einem mittleren Abschnitt (6a) einem der beiden ringförmigen Seitenbereiche der elektrischen Ringspule (4) in vollständig überdeckender Art und Weise zugeordnet ist und mit seinen beiden daran anschließenden, parallel zur Bauteil-Drehachse (A) ausgerichteten, die den Magnetfluß unterstützenden lappenartigen Magnetfluß-Leitstücke (6b, 6c) bildenden Endabschnitten einerseits dem inneren Oberflächenbereich und andererseits dem äußeren Oberflächenbereich der elektrischen Ringspule (4) und des Magnetrings (1) in partiell überdeckender Art und Weise zugeordnet ist und daß das andere ringförmige Blechteil (7) einem der beiden Seitenbereiche (1c, 1d) des Magnetrings (1) im Bereich des Polaritätswechsels eines jeden Magnetpolpaares (N/S bzw. S/N) mit einem mittleren schmalbandig ausgeführten Abschnitt (7a) in partiell überdeckender Art und Weise zugeordnet ist und mit seinen beiden daran anschließenden, die den Magnetfluß dämpfenden Magnetfluß-Leitstücke (7b, 7b′) und 7c, 7c′) bildenden Endabschnitten einerseits dem inneren Oberflächenbereich (1b) und andererseits dem äußeren Oberflächenbereich (1a) des Magnetrings (1) in partiell überdeckender Art und Weise zugeordnet ist.

3. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lappenartigen Magnetfluß-Leitstücke (6a, 6b-7a, 7b) der beiden Blechteile (6, 7) durch zumindest eine Abwinkelung derart geformt sind, daß eine größtmögliche Überdeckung eines jeden Magnetring-Segmentes realisiert ist.

4. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden die Magnetfluß-Leitanordnung bildenden ringförmigen Blechteile (6, 7) aus weichmagnetischem Material bestehen.

5. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ringspule (4) in einem aus Isolierstoff hergestellten ringförmigen Spulenkörper (5) angeordnet ist.

6. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ringspule (4) in einer im Spulenkörper (5) umlaufend vorhandenen, nutartig ausgeführten, in Richtung auf einen der beiden Seitenbereiche (5c, 5d) hin offenen Ausnehmung (5*) angeordnet ist.

7. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Ringspule (4) in einer im Spulenkörper (5) umlaufend vorhandenen, nutartig ausgeführten, in Richtung auf einen der beiden Oberflächenbereiche (5a, 5b) hin offenen Ausnehmung (5*) angeordnet ist.