DE2011815C3 - Geschwindigkeits- und Wegstreckenmeßvorrichtung - Google Patents
Geschwindigkeits- und WegstreckenmeßvorrichtungInfo
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- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
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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. 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
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Family Applications (1)
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Also Published As
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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