DE2019801B2 - Einrichtung zum umwandeln einer drehgeschwindigkeit in eine elektrische kenngroesse, insbesondere zum steuern von einrichtungen ind kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

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 ferromagnetischem Werkstoff mit ihren Randteilen den Luft'palt eines Magnetsystems durchläuft und die elektrische Kenngröße an einer Abnahmewicklung abgenommen wird, wobei das Magnetsystem aus einem mit seiner Magnetisierungsrichtung parallel zu der Drehebene der gezahnten Scheibe angeordneten Dauermagneten 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 der Scheibe bilden.

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 Antiblokkierungseinrichtungen und automatischen Getrieben in Kraftfahrzeugen und ganz allgemein zur Drehzahlregelung verwendet werden.

Es ist bekannt (deutsche Patentschrift 905 235), zur Umwandlung einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngröße, insbesondere für Fernmeß- und Fernwirkzwecke, eine Anordnung zu verwenden, 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 aufwendigen Magnetsystemen und mehreren Wicklungen, die teilweise auf jedem System einzeln und über beide Systeme gemeinsam aufgebracht sind.

Es ist auch ein Verfahren zur Fernanzeige von Drehgeschwindigkeiten bekannt (deutsche Offenlegungssfhrift 1 523 191), bei welchem bei Erregung eines Meßfühlers mit Gleichspannung beide Flußkreise durch kappenartige Scheibenhälften mit gleicher Stegteilung beeinflußt werden.

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

Es ist außerdem ein elektromagnetischer Abnehmer für Tourenzähler od. dgl. bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 192428), bei dem das Magnetsystem aus einem parallel zur Drehachse einer gezahnten Scheibe angeordneten Dauermagneten besteht, auf dessen Polflächen magnetisch leitende Polschuhe angeordnet sind, deren Enden in Richtung aaf die gezahnte Scheibe hin jeweils eine der Begreznungen der Luftspalte zwischen den Polschuhen und dieser Scheibe bilden.

Bekannt ist auch ein Wechselstromgenerator zur Erzeugung einer der Drehzahl proportionalen elektrischen Kenngröße (französische Patentschrift 1336 035), bei dem die Abnahmewicklung aus einer derart den Dauermagneten und die Polschuhe umschließenden Spule besteht, daß die Spulenwindungen auf zwei Seiten parallel zur Magnetisierungsrichtung (N-S) des Dauermagneten und auf 7.wci Seiten senkrecht dazu verlaufen.

Es hat sich gezeigt, daß bei den zuletzt genannten bekannten Impulsgebern, wenn sie als Drehzahlindikatoren für Antiblockiereinrichtungen in Kraftfahrzeugen verwendet werden, die Induktionsspannung zu gering, die geometrischen Abmessungen des Impulsgebers zu groß und ihr konstruktiver Aufbau zu kompliziert, d. h. zu fertigungsungünstig, sind.

Diese Mängel zu beseitigen ist Aufgabe der Erfindung.

Diese wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

die Abnahmewicklung aus einer derart den Dauermagneten und die Polschuhe umschließenden Spule besteht, daß die Spulenwindungen auf zwei Seiten parallel zur Magnetisierungsrichtung (N-S) des Dauermagneten und auf zwei Seiten senkrecht dazu verlaufen.

Um eine optimale Empfindlichkeit der Einrichtung zu erreichen, wird nach einer Weiterbildung der Erfindung die Teilung der gezahnten Scheibe derart ausgebildet, daß stets dem einen Polschuh ein Zahn und dem anderen Polschuh eine Zahnlücke gegenübersteht.

Ein leichter Zusammenbau der erfindungsgemäßen Einrichtung wird dadurch erreicht, daß die Abnahmewicklung auf das Magnetsystem aufschiebbar ist.

Hierbei ist es zweckmäßig, die Abnahmewicklung auf einen Spulenkörper anzuordnen, der auf das Magnetsystem mit Haftsitz aufschiebbar ist.

Um das Magnetsystem und die Abnahmespule gegen mechanische Einflüsse zu schütze, wild in Weiterbildung der Erfindung das Magnetsystem und die Abnahmespule von einem magnetisch nicht leitenden Gehäuse umgeben, wobei lediglich das Gehäuse im Bereich der Polschuhe in Richtung auf die verfilmte Scheibe ausgespart ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und Fig. 2 die Ansichten eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.

F i g. 3 den Aufbau des Magnetsystems mit der Abuahmewicklung und einem Teil der verzahnten Scheibe und

F i g. 4 ein Ersatzschaltbild der magnetischen Kreise.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Fühlsystem besteht aus ..ünem Gehäuse 6 aus magnetisch nichtleitendem Material, z. B. Aluminium, das in den Bereichen der in Richtung auf die verzahnte Scheibe 5 hin angeordneten Enden der Polschuhe 2 und 3 ausgespart ist. Im rechten Teil der F i g. 2 ist das Fühlsystem axial zu der Scheibe 5 angeordnet, und die PoI-sclr he 2 und 3 befinden sich vor der Stirnseite der Scheibe. Die Anordnung des Fühlsystems kann auch axial mit den Polschuhen seitlich zu den Zähnen der Scheibe 5 oder, wie in der F i g. 3 dargestellt, radial zur Scheibe 5 angeordnet werden. Im linken Teil der F i g. 2 ist das Fühlsystem im Schnitt dargestellt und zeigt die Anordnung des Magnetsystems mit dem Magneten 1. den Polschuhen2 und 3 und der Abnahmewicklung 4 in dem Gehäuse 6. Beim Zusammenbau kann das System beispielsweise von rechts in das Gehäuse 6 eingeschoben werden und dann gegen Witterungseinflüsse mit einem Gießharz umgeben werden.

Die F i g. 3 zeigt beispielsweise ein Fühlsystem mit einem Bariumferrit-Dauermagneten 1, der in der Richtung N-S magnetisiert ist. An den Polflächen 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 Mass! -Eisen, Sinter-Eisen oder aus lameliierten B'echen bestehen. Die Verwendung von Bar'\:mferrit-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 Fühlgliedes zu der verzahnten Scheibe S ist 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 3 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 isolie.-tem Draht hergestellt werden. Es kann auch zweckmäßig sein, die Abnahmewicklung 4 auf einem Spulenkörper anzuordnen und diesen dann mit Haftsitz . uf das Magnetsystem aufzuschieben. Durch diese Anordnung wird ein einfacher konstruktiver Aufbau des Systems erreicht, der eine vollautomatische Fertigung ermöglich' und keine Justierarbeit erfordert.

Um die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung zu erhöhen, wird die Verzahnung der Scheibe S so ausgeführt, daß jeweils ein Zahn bzw. eine Zahnlücke vor je einem Ende der Polschuhe 2 und 3 (Fig. 3) liegt und zwischen dem betreffenden Zahn und der Zahnlücke jeweils ein Zahn und eine Zahnlücke vorhanden sind.

Zum Umwandeln einer gegebenen Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngröße wird die verzahnte Scheibe S mit der entsprechenden Geschwindigkeit gedreht. Mit dem Wechsel der Zähne und der Zahnlücke im 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 Dimensionieiung des Fühlgliedes ist es weiterhin möglich, uuch die Größe der Spannung in bestimmten Drehzahlbereichen nahezu proportional zu der Drehgeschwindigkeit zu erzeugen.

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

Die aus gut magnetisch leitendem Material, z. B.

5<. E.sen, hergestellte Scheibe S besitzt einen Durchmesser von 120 mm bei einer Dicke von 3 mm. Auf dem Umfang der Scheibe sind 100 Zähne und Zahnlücken angeordnet, wobei die Breite der Zähne und der Zahnlücken jeweils etwa 2 mm bei einer Tiefe von 4 mm beträgt

Der Luftspalt zwischen den Zähnen und den Polschuhen kann hierbei etwa 0,8 mm betragen.

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

Ein solches System ist in den F i g. I und 2 im Maßstab 1 : 1 dargestellt.

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

Die Funktion der erfindiingsgemäßeii Einrichtung ist schematise!! in der F i g. 4 dargestellt.

Die von dem Dauermagneten erzeugten Kraftlinien MMK werden über die Polschuhe 2 bzw. 3 mit ihren magnetischen Widerständen R 2 bzw. R 3 und die Luftspalte mit ihren durch die Zähne bzw. Zahnlücken der Scheibe 5 veränderbaren magnetischen Widerständen R 12 und R 13 zur Scheibe 5 geführt. Der zwischen den beiden Polschuhen bestehende magnetische Widerstand ist durch R 2/3 angedeutet. Von den Polschuhen zu der verzahnten Scheibe 5 hin verlaufen weiterhin über die magnetischen Widerstände R 13/2 bzw. R 12/3 magnetische Streuflüsse. Bei Stillstand der Scheibe S bildet sich ein magnetisches Gleichfeld aus, das in der Abnahmewicklung 4 keine Spannung erzeugt.

Mit dem Drehen der Scheibe S werden die Luftspalte zwischen den Polschuhen und der Scheibe, abhängig von dem Wechsel der Zähne und der Zahnlükken, verändert, so daß die magnetischen Gleichflüsse, 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 unterschiedlichen Magnetflüsse induziert in der Abnahmewicklung 4 eine Spannung U, deren Frequenz und Größe von der Drehgeschwindigkeit der Scheibe S abhängig ist.

ίο Wird die Zahnteilung der Scheibe 5 so ausgeführt, daß wechselweise jeweils gleichzeitig ein Zahn bzw. eine Zahnlücke vor dem einen bzw. vor dem andern Polschuh sich vorbeibewegen, so werden die Werte der magnetischen Widerstände R 12 bzw. R 13 der Luftspalte gegensinnig beeinflußt. Durch diese Anordnung wird die Spannungsempfindlichkeit des Systems um den zwei- bis dreifachen Wert erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Umwandeln einer Drehgeschwindigkeit in eine elektrische Kenngröße, insbesondere zum Steuern von Einrichtungen in Kraftfahrzeugen, bei der eine gezahnte Scheibe aus ferromagnetischem Werkstoff mit ihren Randteilen den Luftspalt eines Magnetsystems durchläuft und die elektrische Kenngröße an einer Abnahmewicklung abgenommen wird, wobei das Magnetsystem aus einem mit seiner Magnetisierungsrichtung parallel zu der Drehebene der gezahnten Scheibe angeordneten Dauermagneten besteht, auf dessen Polflächen magnetisch leitende Polschuhe angeoidnet sind, deren Enden in Richtung auf die verzahnte Scheibe hin jeweils eine der Begrenzungen der Luftspalte zwischen den Polschuhen und der Scheibe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmewicklung aus einer derart den Dauermagneten (1) und die Polschuhe (2, 3) umschließenden Spule (4) besteht, daß die Spulenwindungen auf zwei Seiten parallel zur Magnetisierungsrichtung (N-S) des Dauermagneten (1) und auf zwei Seiten senkrecht dazu verlaufen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Jaß die Teilung der gezahntdi Scheibe (5) derart ausgebildet ist, daß stets dem einen Polschuh ein Zahr und dem anderen Polschuh eine Zahnlücke gegenüber teht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmewicklung (4 in F i g. 3) auf das Magnetsystem (bestehend aus dem Magneten 1 und den Polschuhen 2 und 3) aufschiebbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abnahmewicklung (4 in F i g. 3) auf einem Spulenkörper angeordnet ist, der auf das Magnetsystem mit Haftsitz aufschiebbar ist.

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 in F i g. 2) umgeben ist, wobei lediglich das Gehäuse im Bereich der Polschuhe (2 und 3) in Richtung auf die verzahnte Scheibe (S) ausgespart ist.