DE2011815C3 - Geschwindigkeits- und Wegstreckenmeßvorrichtung - Google Patents

Description

von²*-(l f K- R) Bogenmaß angeordnete Zun- *° Zungenschaltern zusammenwirkt Die Übersetzung " /ε, β zwischen dem Schneckenrad und dem zweiten Läufer genschalter vorgesehen sind, wobei R eine ganze ist bei der bekannten Vorrichtung so gewählt, daß Zahl 2? 2, η die Anzahl der pro Rotorumdrehung mit Hilfe des zweiten Läufers pro zurückgelegter erzeugten Impulse ist und K gleich Null oder eine Wegstrecke des als Schiffslog verwendeten Durchflußnatürliche Zahl <j (n/R) 1 ist, und daß in dem 45 messers ein Impuls erzeugt wird, der in geeigneter ersten Rotor (64), im Abstand von einem Mittel- Weise einem Zählwerk zugeführt wird, so daß in jepunktswinkel von 2 η RIn eine Anzahl von n/R dem Augenblick die bereits zurückgelegte Wegstrecke Magnete angeordnet sind, wobei ein Zungen- abgelesen werden kann. Der erste, mit dem ersten schalter während eines Drehwinkels γ, der im Be- Magneten versehene Rotor dreht sich dagegen mit reich 0 < γ < 2 π/η liegt, des jeweils an ihm vor- 50 der gleichen Drehzahl wie die Schraube des Durchbeilaufenden Magneten betätigt ist. flußm-essers und gibt eine der Geschwindigkeit des

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- als Schiffslog verwendeten Durchflußmessers proporkennzeichnet, daß die Anzahl der Impulse pro tionale Impulsfolge ab. Diese Impulsfolge wird mit Umlauf des ersten Rotors (64) 24 oder weniger Hilfe von Kondensatoren erzeugt, wobei mit dem beträgt. 55 Schließen eines ersten Zungenschalters ein Konden-

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- sator geladen und mit dem Schließen des zweiten kennzeichnet, daß die Anzahl der im ersten Stator Zungenschalters dieser Kondensator wieder entladen 161) befindlichen Zungenschalter (63) zwischen wird. Die so gewonnenen Impulse werden mit Hilfe Z und 12 liegt. eines weiteren Kondensators zu einem frequenzpro-

5. Vorrichtung nach mindestens einem der An- 60 portionalen Gleichstrom integriert und einem MiUisprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in amperemeter zugeführt, dessen Anzeige ein direktes Verbindung mit einem Landfahrzeug, insbeson- Maß für die von dem Schiff jeweils erreichte Gedere Kraftfahrzeug, die Eingangswelle (67) kraft- schwindigkeit ist. Diese bekannte Vorrichtung ist übertragend mit einer Ausgangswelle (66) zur zwar als Durchflußmesser und auch als Geschwindig-Übertragung der Drehung eines Rades ues Fahr- 65 keits- und Wegstreckenmeßvorrichtung in Form eines zeuges verbunden ist, wobei die Drehzahl auf Schiffslogs zu verwenden, eignet sich jedoch nicht für einen geeigneten Wert herabsetzbar ist. solche Anwendungen, bei denen ein großer Bereich

unterschiedlicher Drehzahlen der treibenden Welle

2 Oil

gemessen und angezeigt werden soll. Eine Geschwindigkeitsanzeige über einen relativ großen Bereich ist 3, B. bei der Geschwindigkeitsmessung in Kraftfahrzeugen erwünscht.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 873 365 ist ein Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmesser bekannt, bei dem eine Magnetscheibe in der Nähe eines Zungenschalters so gedreht wird» daß in Abhängigkeit der Drehzahl der Magnetscheibe der Zungenschalter mit einer entsprechenden Frequenz geschaltet wird. Der scheiben- oder ringförmige, mehrpolige Dauermagnet ist zusammen mit dem Zungenschalter bzw. Schutzgas-Blattfederkontakt in einem Gehäuse aus magnetisch nicht leitfähigem Werkstoff untergebracht. Zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsanzeige dient ein Gleichstrommeßinstrument, welches über einen Brückengleichrichter vom Lade- und Entlandestrom eines Kondensators durchflossen ist. Die Auf- unii Entladung des Kondensators erfolgt im Rhythmus der Schaltungen des Kondensatorstromkreises über den Zungenschalter, der durch ü<e magnetische Einwirkung des drehzahl- oder geschwindigkeitsabhängig rotierenden Dauermagneten betätigt wird. Derartige Dauermagneten, die auf einen einzigen Zungenschalter relativ großer Abmessungen wirken, haben jedoch den Nachteil, daß der magnetische Fluß zwischen benachbarten Magneten kurzgeschlossen und für eine Betätigung des Zungenschalters zu schwach ist, wodurch das Schließen des Zungenschalters erschwert

Aus der USA.-Patentschrift 3 036 460 ist schließlich ein weiterer Durchflußmesser bekannt, bei dem ein Rotor mit einem einzelnen Magneten innerhalb eines ringförmigen Stators drehbar angeordnet ist, wohei in dem Stator drei Zungenschalter ah unterschiedlichen Drehstellungen angeordnet sind. Die drei Zungenschalter sind dabei elektrisch parallel geschaltet, so daß durch ihr aufeinanderfolgendes und teilweise überlappendes Schließen eine Impulsfolge bestimmter Form entsteht, die in geeigneter Weise aufgezeichnet oder angezeigt wird. Auch diese bekannte Vorrichtung ist jedoch lediglich als Durchflußmesser zu verwenden und ist für die Geschwindigkeitsanzeige in einem Kraftfahrzeug nur schlecht oder gar nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Geschwindigkeits- und Wegstreckenmeßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem und gedrängtem Aulbau eine genaue und stetige Anzeige der jeweiligen Geschwindigkeit, z. B. eines Kraftfahrzeuges, und der von diesem zurückgelegten Wegstrecke auch noch dann ermöglicht, wenn die anzuzeigenden unterschiedlichen Geschwindigkeiten voneinander stark abweichen.

Bei einer Geschwindigkeits- und Wegstreckenmeßvorrichtung ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein erster, ringförmiger Stator vorgesehen ist, in dem mindestens zwei elektrisch parallelgeschaltete Zungenschalter mi ι Winkelabstand zueinander angeordnet sind und der erste, mehrere Magneten mit Winkelabstand zueinander aufweisende Rotor umläuft, so daß bei jeder Umdrehung des ersten Rotors sechs oder mehr Impulse pro Rotorumdrehung erzeugbar sind, daß ein zweiter ringförmiger Stator starr am und koaxial ausgerichtet zum ersten Rotor befestigt ist, und daß der zweite Stator, in dem der zweite nur einen Magneten aufweisende Rotor umläuft, nur einen Zungenschalter aufweist, so daß der Magnet des zweiten Rotors den zugehörigen Zungenschalter während einer Umdrehung des zweiten Rotors nur einmal öffnet und schließt.

Durch die für sich bekannte Ausbildung eines magnetischen Gebers in Form eines innerhalb eines ringförmigen Stators umlaufenden Rotors bei viner Geschwindigkeits- und Wegstreckenmeßvorrichtung der eingangs genannten Art ist es möglich, sowohl im Rotor als auch im Stator jeweils zwei und mehr Magnete bzw. Zungenschalter in genau festgelegter und geometrisch aufeinander abgestimmter Weise anzuordnen, wodurch bei jeder Umdrehung des Rotors sechs oder mehr Impulse erzeugbar sind. Diese relativ große Anzahl von pro Rotorumdrehung erzeugten Impulsen stellt auch dann noch eine richtige und keinen Schwankungen unterworfene Geschwindigkeitsanzeige z. B. mit Hilfe eines Gleichstrom-Amperemeters sicher, wenn sich der Rotor nur mit einer relativ geringen Drehzahl dreht, d. h. die jeweils zu so ermittelnde Geschwindigkeit relativ klein ist. Andererseits ist der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Wegstrecke vorgesehene Rotor nur mit einem einzigen Magneten und der zugehörige Stator nur mit einem einzigen Zungenschalter versehen, wodurch eine besonders einfache elektrische Auswertung der die jeweilige Wegstrecke angebenden Rotorumdrehungen möglich ist, wenn lediglich das Untersetzungsverhältnis zwischen der treibenden Welle und dem zweiten Rotor entsprechend gewählt ist. Durch die koaxiale Anordnung sowohl beider Rotoren als auch beider Statoren sind infolge der kompakten Bauweise sehr kleine äußere Abmessungen zu erzielen, eine einfache Anordnung des Untersetzungsgetriebes möglich und eine betriebszuverlässige und wartungsarme Arbeitsweise der gesamten Vorrichtung zu erreichen.

Je nach dem gewünschten Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also je nach den Größenordnungen der zu ermittelnden Geschwindigkeiten, ist die Anzahl der in dem ersten Rotor anzuordnenden Magneten und der in dem ersten Stator anzuordnenden, elektrisch parallelgeschalteten Zungenschalter freizügig vorzuwählen. Die aufeinander abgestimmten Anzahlen der jeweils im ersten Rotor und ersten Sta-45 tor angeordneten Magneten und Zungenschalter bestimmen dabei die Anzahl der pro Rotorumdrehung abgegebenen Impulse, deren Anzahl wiederum die maximal zulässige und die noch ohne Schwankungen anzuzeigende minimale Geschwindigkeit angeben, die 50 auch bei selbst relativ kleinen Rotor- und Stateabmessungen noch einwandfrei zu messen und anzuzeigen sind.

Mit in den Unteransprüchen angegebenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ist ein 55 besonders großes Auflösungsvermögen bei der Anzeige der gemessenen Geschwindigkeit und Wegstrecke zu erreichen, wie dieses z. B. in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug erwünscht ist.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichfio nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine teilweise weggeschnittene, auseinandergezogene Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Geschwindigkeits- und Wegstreckenmeßvorrichtung und 65 F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung in fertig montiertem Zustand.

Ein zylindrisches Gehäuse 41 ist an einer Seite offen und weist am anderen Ende eine zylindrische Buchse

41α für die Aufnahme einer drehbaren Welle zur Übertragung der Raddrehung auf. Im Ansatz der vorstehenden Buchse 41a ist ein Lager 42 eingepaßt. Ein Deckel 43 weist ein verjüngtes Teil 43 a auf, welches in die öffnung des Gehäuses 41 einführbar ist, und trägt im Mittelteil ein Lager 44. Ein Fahrtstrekkenmeßstator 45 hat einen Zungenschalter 46 und ist im Gehäuse 41 angeordnet. In dem Stator 45 ist ein nahe dem Umfang einen Magneten 48 enthaltender Läufer 47 drehbar angeordnet. Die Welle 47 a des Läufers 47 ist an einer Seite in dem Lager 44 gelagert. An der anderen Seite trägt die Welle 47 a ein Stirnrad 49.

In einer an der Wandung des Ständers 45 anliegenden Zwischenscheibe 50 ist ein Lager Sl zur Aufnahme des anderen Endes der Welle 47 a des Läufers 47 und eine drehbare Welle 54 angeordnet. Die Welle 54 trägt an gegenüberliegenden Seiten der Zwischenscheibe 50 ein mit dem auf der Welle 47 a angeordneten Stirnrad 49 im Eingriff stehendes Stirnrad 52 und ein mit einem Schraubenrad 58 in Eingriff stehendes Schraubenrad 53.

Eine Grundplatte 55 ist unter Zwischenlage von drei Abstandsstücken 56 gegenüber der Zwischenscheibe 50 angeordnet und weist eine kleine öffnung SSa zur Aufnahme des Endes der Welle 54 auf. Weiterhin trägt die Grundplatte 55 eintn etwa C-förmigen Lagerbock 57 an der der Zwischenscheibe 50 zugekehrten Seite. In diesem Lagerbock 57 ist eine drehbare Welle 60 gelagert, an welcher ein mit dem Schraubenrad 53 auf der Welle 54 in Eingriff stehendes Schraubenrad 58 und ein mit einem Schraubenrad 66 in Eingriff stehendes Schraubenrad 59 befestigt sind. Im Mittelteil weist die Grundplatte 55 eine öffnung 55 ft auf, durch die ein Schraubenrad 66 hindurchgeführt ist.

Unter Zwischenlage der Grundplatte 55, der Abstandsstücke 56 und der Zwischenscheibe 50 ist mittels dreier Schrauben 62 ein Geschwindigkeitsmeßstator oder -ständer 61 mit dem Fahrtstreckenmeßstator oder -ständer 45 verbunden. Der Ständer 61 trägt zwei Zungenschalter im Abstand eines Mittelpunktwinkels von 60°. In dem Ständer 61 ist ein drei Magneten 65 im Abstand von Mittelpunktwinkeln von jeweils 120° aufweisender Läufer 64 drehbar angeordnet. Die Welle 64 c dieses Läufers 64 trägt ein mit dem auf der Grundplatte 55 angeordneten Schraubenrad 59 in Eingriff stehendes Schraubenrad 66. Ein Ende der Welle 64 a wird von dem Lager 42 des Gehäuses 41 aufgenommen. In die Welle 64 a ist eine Antriebswelle 67 herausnehmbar eingeführt, die mit einem Anschlußteil eines Getriebes, welches bei herkömmlichen Anzeigegeräten zum Anschluß der biegsamen Welle diente, verbunden ist.

Dank dieser Anordnung bewirkt die Drehung der Antriebswelle 6? in Abhängigkeit von der Raddrehung eine Drehung des Läufers 64, so daß die Zungenschalter 63 durch die Magneten 65 des Läufers 64 betätigt werden. Das Schließen und öffnen der Zungenschalter erzeugt Rechteckimpulse, welche in einer elektrischen Schaltung zusammengetastet und einem Drehspul-Gleichstromamperemeter zugeleitet werden. Durch die Trägheit des Amperemeters wird die differentielle Wellenform zur Anzeige einer Fahrtgeschwindigkeit integriert. Da weiterhin das Schraubenrad 66 auf der Welle 64 a entsprechend der Drehung des Läufers 64 rotiert, wird der Läufer 47 über die weiteren Schraubenräder 59, 58, 53 und die Stirnräder 52, 49 angetrieben. Die Drehung des Läufers 47 bewirkt das Schließen und öffnen des Zungenschaiters 46 durch den im Läufer 47 angeordneten Magneten 48. Infolge dieser Schließ- und Öffnungsvorgänge wird anschließend ein geeigneter Zähler betätigt, beispielsweise ein elektromagnetisches

ao Zählwerk, um damit eine Fahrtstrecke anzuzeigen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Zungenschalter 63 zwecks Erzielung von sechs Impulsen je Umdrehung mit einem Mitteipunktswinkel von 60" im Ständer 61 angeordnet. Die Vorrichtung

as kann auch so ausgebildet sein, daß n!R Magnete 65 jeweils im Abstand von einem Mittelpvnktswinkd von 2 π RIn im Läufer 64 vorgesehen sind und R (zwei oder mehr parallelgeschaltete) Zungenschalter 63 im Ständer 61 angeordnet sind, um bei jeder Umdahung des Läufers η Impulse zu erzeugen. Der Drehwir.kel γ, während dem ein Magnet einen Zungenschalter in seiner Betätigungsstellung hält, liegt im Bereich 0 < γ < 2 nln

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sollte der durch das Schließen und öffnen der Zungenschalter gesteuerte Strom zur Verhütung von Abnutzung der Zungenschalter möglichst klein sei. Es kann auch zusätzlich zur Verhütung von Kontaktabbrand eine geeignete Schutzschaltung vor-

gesehen sein, etwa mit einer in Reihe mit einem Kondensator geschalteten Diode oder einem mit einem Kondensator in Reihe geschalteten Widerstand, welche zu dem Zungenschalter parallel geschaltet sind, oder mit einem zum Zungenschalter parallel-

geschalteten Lastwiderstand.

Wie vorstehend beschrieben, ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine genaue Anzeige auch bei geringen Geschwindigkeiten erzielbar, da bei ihr zwei oder mehr in einem Ständer vorgesehene Zungenschalter mit einem oder mehreren in einem Läufer angeordneten Magneten derart zusammenwirken, daß sie je Umdrehung wenigstens sechs Impulse erzeugen, welche den Zeiger eines Gleichstromamperemeters zur genauen Anzeige einer Geschwindigkeit

betätigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Geschwindig-Patentanspniche: kehs ujj(J Weg^rakennießvorrichtung mit einer Ein-

1. Geschwindigkeits- and Wegstreckenmeßvor- gangswelle, die mit einer entsprechend der zu mesrichtung mit einer Eingangswelle, die mit einer senden Größe angetriebenen treibenden WeIJe verentsprechend der zu messenden Größen angetrie- S bunden ist, mit einem ersten, mit der Eingangswelle benen treibenden Welle verbunden ist, mit einem verbundenen und die Geschwindigkeit erfassenden ersten, mit der Eingangswelle verbundenen und Rotor, der mindestens einen Magneten nahe seinem die Geschwindigkeit erfassenden Rotor, der min- Umfang aufweist, der auf mindestens einen nahe der destens einen Magneten nahe seinem Umfang auf- Bewegungsbahn des Magneten angeordneten ersten weist, der auf mindestens einen nahe der Bewe- io Zungenschalter diesen schließend und öffnend wirkt, gungsbahn des Magneten angeordneten ersten und mit einem zweiten, mit der Eingangswelle über Zungenschalter diesen schließend und öffnend ein Untersetzungsgetriebe verbundenen und die Wegwirkt, und mit einem zweiten, mit der Eingangs- strecke erfassenden Rotor, der einen Magneten nahe welle über ein Untersetzungsgetriebe verbundenen seinem Umfang aufweist, der auf einen nahe der Be- und die Wegstrecke erfassenden Rotor, der einen 15 wegungsbahn des Magneten angeordneten zweiten Magneten nahe seinem Umfang aufweist, der auf Zungenschalter diesen schließend und öffnend einen nahe der Bewegungsbahn des Magneten an- wirkt.

geordneten zweiten Zungenschalter diesen schlie- Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 498 334

ßend und öffnend wirkt, dadurch gekenn- ist ein Durchflußmesser bekannt, der auch als Schiffszeichnet, daß ein erster, ringförmiger Stator so log zu verwenden ist, wobei er als Ausgangsgrößen i6\) vorgesehen ist, in dem mindestens zwei elek- die Geschwindigkeit und die vom Schiff zurückgelegte Irisch parallelgeschaltete Zungenschalter (63) mit Wegstrecke angeben kann. Diese bekannte Vorrich-Winkelabstand zueinander angeordnet sind und tung verfügt dazu über eine Schraube, die von dem der erste, mehrere Magneten (65) mit Winkel- vorbeiströmenden Medium angetrieben wird und abstand zueinander aufweisende Rotor (64) um- as ihrerseits über eine Welle einen mit diesei fest verläuft, so daß bei jeder Umdrehung des ersten Ro- bundenen Rotor antreibt, der nahe seiner Umfangstors sechs oder mehr Impulse pro Rotorumdre- fläche einen Magneten aufweist. Dieser Magnet wird hung erzeugbar sind, daß ein zweiter ringförmiger an einem Zungenschalter oder Reed-Kontakt vorbei-Stator (45) starr am und koaxial ausgerichtet zum gedreht, wodurch dieser Zungenschalter beim vorbeiersten Rotor befestigt ist und daß der zweite Sta- 30 streichen des Magneten jeweils umgeschaltet, d. h. getor, in dem der zweite, nur einen Magneten (48) öffnet oder geschlossen wird. Gewöhnlich ist ein solaufweisende Rotor (47) umläuft, nur einen Zun- eher Zungenschalter als Arbeitskontakt ausgebildet, genschalter (46) aufweist, so daß der Magnet des so daß er bei jedem Vorbeistreichen des Magneten zweiten Rotors den zugehörigen Zungenschalter geschlossen wird. Neben dem Rotor ist auf der gleiwährend einer Umdrehung des zweiten Rotors 35 chen. von der Schraube angetriebenen Welle ein nur einmal öffnet und schließt. Schneckenrad angebracht, das seinerseits auf einen

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Läufer oder Rotor wirkt, der nahe seiner Umfangskennzeichnet, daß in dem ersten Stator (61) R fläche mindestens einen weiteren Magneten aufweist, jeweils im Abstand von einem Mittelpunktswinkel der wiederum mit zwei entsprechend angeordneten