DE2019801A1

DE2019801A1 - Einrichtung zum Umwandeln einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngroesse,insbesondere zum Steuern von Einrichtungen in Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2019801A1
Application number: DE19702019801
Authority: DE
Inventors: Franz Bracha
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1970-04-23
Filing date: 1970-04-23
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR2086287A1; FR2086287B1; GB1314622A; DE2019801B2; NL7105430A

Description

Standard Elektrik Lorenz AG " ^UI

7CKX) Stuttgart 40
Hellmuth-Hirth-Strasse 42

P. Bracha - 1

Einrichtung zum Umwandeln einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngrösse, insbesondere zum Steuern von Einrichtungen in Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Umwandeln einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngrösse, insbesondere zum Steuern von Einrichtungen in Kraftfahrzeugen, bei der eine gezahnte Scheibe aus elektrisch leitendem Material mit ihren Randteilen den Luftspalt eines Magnetsystems durchläuft und die elektrische Kenngrösse an einer Abnahmewicklung abgenommen wird.

Einrichtungen zum Umwandeln einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngrösse verwenden beispielsweise Induktive Impulsgeber, bei denen berührungslos als Folge der Rotation einer verzahnten Scheibe aus ferromagnetischem Material eine Spannung erzeugt wird, deren Höhe und Frequenz von der zu überwachenden Drehzahl abhängig ist. Diese von der Drehgeschwindigkeit abhängige Spannung kann zum Steuern von Antrieben, von Antiblockierungselnrichtungen und automatischen Getrieben in Kraftfahrzeugen und ganz allgemein zur Drehzahlregelung verwendet werden.

In einer Vorveröffentlichung (DT-PS 905 235) wird zur Umwandlung einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngrösse, insbesondere für Fernmess- und Fernwirkzwecke, eine Anordnung verwendet, bei der eine gezahnte Scheibe aus elektrisch leitendem Material, deren Drehgeschwindigkeit umgewandelt werden soll, mit ihren Randteilen den Luftspalt des einen Magneten einer magnetischen Brücke durchläuft. Die elektrische Kenngrösse wird in Form von Impulsen an einer Abnahmewicklung abgenommen, die beide Kerne der magnetischen Brücke umschliesst.

Diese bekannte Anordnung besteht aus zwei getrennten, in ihrer Herstellung" mi-fwendigen Magnetsystemen und mehreren Wicklungen, die teilweise auf jedem System einzeln und über beide Systeme gemeinsam aufgebracht sind.

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13.3.1970

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Eine weitere Vorveröffentlichung (DT-OS 15 23 19I) betrifft ein Verfahren zur Fernanzeige von Drehgeschwindigkeiten, bei welchen bei Erregung eines Messfühlers mit Gleichspannung beide Flusskreise durch kappenartige Scheibenhälften mit gleicher Stegteilung beeinflusst werden.

Eine Einrichtung nach diesen bekannten Verfahren benötigt einen E-förmlgen Eisenkern, auf dessen drei Schenkeln je eine Spule angeordnet ist. Die Herstellung sowohl dieses Messfühlers als auch der kappenartigen Scheibenhälften mit ihrer Stegteilung ist aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Umwandeln einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngrösse zu schaffen, bei der die Nachtelle der bekannten Anordnungen vermieden werden und die sich in der Serienfertigung wirtschaftlich herstellen lässt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Magnetsystem aus einem mit seiner Magnetieierungsrichtung parallel zu der Drehebene der gezahnten Scheibe angeordneten Dauermagnet besteht, auf dessen Polflächen magnetisch leitende Polschuhe angeordnet sind, deren Enden in Richtung auf die verzahnte Scheibe hin jeweils eine der Begrenzungen der Luftspalte zwischen den Polschuhen und dieser Scheibe bilden, und dass die Windungen der Abnahmewicklung parallel zur Magnetisierungsrichtung des Dauermagneten über den beiden Polscheiben angeordnet sind.

Um eine optimale Empfindlichkeit der Einrichtung zu erreichen, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Teilung der verzahnten Scheibe zu dem Abstand der beiden Polschuhenden zueinander derartig ausgebildet, dass beim Drehen der Scheibe jeweils wechselnd vor dem «inen Polschuh ein Zahn und vor dem anderen Polschuh eine Zahnlücke der Scheibe liegt, und dass zwischen diesem Zahn und dieser Zahnlücke sich nur ein weiterer Zahn und eine Zahnlücke befindet.

Ein leichter Zusammenbau der erfindungsgemässen Einrichtung wird dadurch erreicht, das» die Abnahmewicklung auf das Magnetsystem autfscMebbar ist.

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Hierbei 1st ea zweokaässig, die Abnahaewicklung auf einen Spulenkörper anzuordnen, der auf daa Magnetsystea alt Hafteltz aufachlebbar ist.

Ua daa Magnetsystea und die Abnahaeapule gegen aechanisehe Einflüsse zu aohUtzen, wird erflndungsgeattss das Magnetsystea und die Abnahaespule γόη einem aagnetiseh nicht leitenden Gehäuse uageben, wobei lediglich das Gehäuse la Bereich der Polschuhe in Richtung auf die verzahnte Scheibe ausgespart ist.

Ein Ausfunrungsbeisplel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt

und wird la"folgenden näher beschrieben. λ

Eb zeigen:

Fig. 1 und Flg. 2 die Ansichten eines AusfUhrungsbeispiels nach der Erfindung«

Flg. 3 den Aufbau des Magnetayatea« alt der Abnahaewieklung und eine* Teil der verzahnten Seheibe und

Fig. 4 " .,. ein Ersatzschaltbild der aagnetischen Kreiae. Das in den F^g. 1 und 2 dargestellte Funlsystea besteht aus elnea Gehäuse

aus «Jkgn«tieoh nichtleitende« Material, z.B. Alualniua, das in den Bereichen

-· - «.-."T·?",-"¹^'- /■" ■-""·■. der in m^hfiag auf die verzahnte Scheibe 5 hin angeordneten Endeider PoI-

2 und? ausgespart ist. Ia rechten Teil der Flg. 2 1st das FUhI-systea^aadyld^ZU 4tr Scheibe 5 angeordnet und die Polschuhe 2 und 3 befinden aic^:^r-Jer Stirnseite der Scheibe. Die Anordnung des FUhlsysteas kann »uek'iüdiM. alt den Polaohuhen aeltlich zu den Zähnen der Scheibe 5 oder, wif^^jter Flg. 3 dargestellt, radial zur Scheibe 5 angeordnet wer den, üi linken Tall der Fig. 2 let das FUhlsystea la Schnitt dargestellt

Anordnung des Magnetsystem alt dea Magneten 1, den PoI-schuben v2 ..U^ i und der Abnahaewjoclung 4 In dea Gehäuse 6. BeIa Zusaaaenbau kannäas Systea beispielsweise von rechts in das Gehäuse 6 eingesohoben werdjen und dann gegen wltterungseinflüsse alt einea Giessharz uageben

werden. _v;\; 1098A5/0882

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Die Pig. 5 zeigt beispielsweise ein PUhlsystem mit einem Baritunferrit-Dauermagneten 1, der in der Richtung N-S magnetisiert ist. An den ELflKchen des Magneten 1 haften durch die Magnetkraft die Polschuhe 2 und 3 an. Die Abnahmewicklung 4 ist Über das Magnetsystem geschoben, wobei die Windungen der Wicklung parallel, d.h. in der Magnetisierungsrichtung N - S, zu dem Dauermagneten 1 verlaufen. Die Polschuhe 2 und 3 können aus Massiv-Eisen, Sinter-Eisen oder aus lamellierten Blechen bestehen. Die Verwendung von Bariumferrit-Material für den Magneten 1 ist für die erfindungsgemässe Einrichtung günstiger als Magneten aus Metall, da durch die grössere Koerzitivkraft der Bariumferrit-Magnete das Fühlsystem wirtschaftlicher hergestellt werden kann. Darüber hinaus wird durch die relativ grossen Polflächen der für die Funktion der Einrichtung erforderliche Verlauf des Magnetfeldes günstig gestaltet.

Die Anordnung des FUhlgliedes zu der verzahnten Scheibe 5 ist erflndungsgemäss so ausgeführt, dass die Magnetisierungsrichtung N-S des Magneten 1 parallel zu der Drehebene D der verzahnten Scheibe 5 verläuft.

Um einen einfachen Zusammenbau des Fühlsystems zu erreichen, ist die Abnahmewicklung 4 auf das Magnetsystem aufschiebbar, wobei die Polschuhe 2 und 2 ohne weitere Befestigungsmittel durch die Magnetkraft des Magneten 1 in ihrer Lage auf den Polflächen gehalten werden.

Die Abnahmewicklung 4 kann hierbei selbsttragend aus thermoplastisch isoliertem Draht hergestellt werden. Es kann auch zweckmässig sein, die Abnahmewicklung 4 auf einem Spulenkörper anzuordnen und diesen dann mit Haftsitz auf das Magnetsystem aufzuschieben. Durch diese Anordnung wird ein einfacher konstruktiver Aufbau des Systems erreicht, der eine vollautomatische Fertigung ermöglicht und keine Justierarbeit erfordert.

Um die Empfindlichkeit der erfindungsgemässen Einrichtung zu erhöhen, wird die Verzahnung der Scheibe 5 so ausgeführt, dass jeweils ein Zahn bzw. eine Zahnlücke vor je einem Ende der Polschuhe 2 und 3* Fig. 2, liegt und zwischen dem betreffenden Zahn und der Zahnlücke jeweils ein Zahn und eine Zahnlücke vorhanden sind.

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Zum !Anwandeln einer gegebenen Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngrösse wird die verzahnte Scheibe 5 mit der entsprechenden Geschwindigkeit gedreht. Mit dem Wechsel der Zähne und der Zahnlücken In Bereich des Messfühlers wird der magnetische Gleichfluss zwischen der Scheibe 5 und den Enden der Polschuhe 2 und 3 beeinflusst und als Folge dieser Flussänderung in der Abnahmewicklung 4 eine Spannung induziert. Die Frequenz dieser Spannung ist der Drehzahl und der Zähnezahl der Scheibe direkt proportional. Durch die Dimensionierung des FUhlglledes ist es weiterhin möglich> auch die Grosse der Spannung in bestimmten Drehzahlberelchen nahezu proportional zu der Drehgeschwindigkeit zu erzeugen. . M

Zur Steuerung von Antiblockiereinrichtungen in Kraftfahrzeugen wurde durch Versuche beispielsweise folgende günstige Dimensionierung der erfindungsgemässen Einrichtung ermittelt:

Die aus g\it magnetisch leitendem Material, z.B. Eisen, hergestellte Scheibe 5 besitzt einen Durchmesser von 120 mm bei einer Dicke von 3 nm* Auf dem Umfang der Scheibe sind 100 Zähne und Zahnlücken angeordnet, wobei die Breite der Zähne und der Zahnlücken Jeweils ca. 2 mm bei einer Tiefe von 4 mm beiträgt.

Der Luftspalt' zwischen den Zähnen und den Polschuhen kann hierbei ca. 0,8 mm betragen. %

Die den Zähnen gegenüberstehenden Enden der Polschuhe haben einen Querschnitt von ca. 2 mal 3 mm und der Abstand zwischen den Polschuhen beträgt hierbei ca. 4 mm.

Ein solches System ist in den Fig. 1 und 2 im Maßstab 1 : 1 dargestellt.

In besonderen Fallen kann es vorteilhaft sein, nur einen Polschuh zur verzahnten Scheibe hin zu verlängern.

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Die Punktion der erfindungsgemässen Einrichtung ist schematised! in der Fig. 4 dargestellt.

Die von dem Dauermagneten erzeugten Kraftlinien VKK werden über die Polschuhe 2 bzw. 3 «It ihren magnetischen Widerständen R2 bzw. K5 und die Luftspalt« mit ihren durch die Zähne bzw. Zahnlücken der Scheibe 5 veränderbaren magnetischen Widerständen R12 und KL3 zur Scheibe 5 geführt. Der zwischen den beiden Polschuuen bestehende magnetische Widerstand ist durch R2/3 angedeutet. Von den Polschuhen zu der verzahnten Scheibe 5 hin verlaufen weiterhin Über die magnetischen Widerstände R1J5/2 bzw. R12/3 magnetische Streuflüsee. Bei Stillstand der Scheibe 5 bildet sich ein magnetisches Gleichfeld aus, das in der Abnahmewicklung 4 keine Spannung erzeugt.

Mit dem Drehen der Scheibe 5 werden die Luftspalte zwischen den Polschuhen und der Scheibe« abhängig von dem Wechsel der Zähne und der Zahnlücken, verändert« so oass die magnetischen GleichflUsse,abhängig von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 5 und der Anzahl der Zähne und Zahnlücken, beeinflusst werden. Die Differenz der durch die Flussmodulation in den Polschuhen auftretenden «nterschiedliehen Magnetflüsse induziert in der Abnahmewicklung 4 eine Spannung U, deren Frequenz und Grosse von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe 5 abhängig ist.

Wird die Zahnteilung der Scheibe 5 so ausgeführt, dass wechselweise jeweils gleichzeitig ein Zahn bzw. eine Zahnlücke vor dem einen bzw. vor dem anderen Polschuh sich vorbeibewegen, so werden die Werte der magnetischen Widerstände R12 bzw. R13 der Luftspalte gegensinnig beeinflusst. Durch diese Anostinung wird die Spannungsempfindlichkeit des Systems um den zwei- bis dreifachen Wert erhöht.

5 Patentansprüche

1 Bl. Zeichnungen mit 4 Fig.

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Claims

einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische zum Steuern von Einrichtung in Kraftfahrzeugen, aus elektrisch leitendem Material mit t eines Magnetsystems durchläuft und die einer Abnahmewloklung abgenommen wird, dadurch Magnetsystem aus einem mit seiner Magnetisie-3) parallel zu der Drehebene (D) der gezahn-Dauermagnet (1) besteht, auf dessen PoI-Polechuhe (2 und 3) angeordnet sind, deren verzahnte Scheibe (5) hin Jeweils eine der

zwischen den Polschuhen (2 und 3) und diebilden, und dass die Windungen der Abnahmewicklung (4) ierungariohtung (M - S) des Dauermagneten (1) über (2 und 3) angeordnet sind.

, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung Fig. 3) su dem Abstand der beiden Polsohuhausgebildet ist, dass beim Drehen der Seheiyör dem einen Polschuh (z.B. 2) ein Zahn und __^__T_ eine Zahnlücke der Scheibe (5) liegt, und dass Zahn und dieser Zahnlücke sich nur ein weiterer Zahn ke befinden.

nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnah*ewiaiauhg (4* Jig. 3) auf das Magnetsystem (bestehend aus dem den Polschuhen 2 und 3) aufschiebbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahmewicklung (4, Fig. 3) auf einem Spulenkörper angeordnet ist, der auf das Magnetsystem «it Haftsitz aufschiebbar ist.

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5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , dass das Magnetsystem und die Abnahmespule von einem magnetisch nicht leitenden Gehäuse (6, Fig. 2) umgeben ist, wobei lediglich das Gehäuse im Bereich der Polschuhe (2 und 3) in Richtung auf die verzahnte Scheibe (5) ausgespart ist.

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