DE2102670A1 - Einrichtung zur Fernmessung der Drehzahl einer Welle - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Fernmessung der Drehza.hl einer Welle Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Fernmessung der drehzahl einer Welle mit einem eine Anzeige liefernden elektrischen Meßwerk und einem mit diesem elektrisch verbunde-nen Signalgeber an der Welle. Dabei ist insbesondere an die Geschwindigkeits-Fernmessung bei Fahrzeugen, vornehwalich Kraftfahrzeugen, gedacht, bei denen bekanntlich die Drehzahl einer Welle des Getriebes oder auch direkt die Drehzahl eines Rades als Maß für die Geschwindigkeit ausgewertet wird.
• i ist bekannt, bei Kraftfahrzeugen zur Übertragung der Drehzahl von der Meßstelle zur Anzeige stelle eine sogenannte Tachometerwelle vorzusehen. Diese mechanische Welle muß durch leile der karosserie hindurch geführt werden, wobei sich Abd:i.c!tprobleme ergeben.
• Aus der deutschen Patentschrift 913 592, 420-2/05, ist ein diese Schwierigkeiten vermeidender Ferndrehzahlmesser bekannt geworden, bei dem über eine Wirbel stromkupplung in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl der Welle entgegen der Kraft einer Feder Potentiometer verstellt werden; die dadurch eingestellten Widerstandswerte beeinflussen den Strom in Leitungen, die mit dem Anzeigeinstrument für die Geschwindigkeit verbunden sind.
• Eine derartige, nach dem Amplitudenverfahren arbeitende Einrichtung bedingt für den Fall, daß gleichzeitig eine Wegstreckenmessung erfolgen soll, die Verwendung eines zusätzlichen Gebers, der die Umdrehungen der Welle in Impulse umsetzt, die ihrerseits ein Zählwerk für die Wegstrecken-Fernmessung -betätigen.
• Der Erfindung liegt die Afgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Fernmessung der Drehzahl zu schaffen, die nicht nur bei Kraftfahrzeugen, sondern beispielsweise auch bei stationären Maschinen anwendbar ist, die ferner die Vorteile der elektrischen ttbertragung zwischen Geber und Anzeigevorrichtung beibehält und die Möglichkeit bietet, ohne den bei Anwendung des Amplitudenverfahrens auftretenden großen Mehraufwand auch ein Zählwerk für die Wegstrecken-Fernmessung zu betreiben.
• Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber einen drehfest an der Welle angeordneten, quer zu dieser magnetisierten Dauermagneten sowie diesem zugeordnete magnetfeldabhängige Kontakte enthält, die im Stromkreis eines einen Bestandteil des Meßwertes bildenden Schrittmotors liegen, der über eine Wirbelstromkupplung mit einer Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits-Anzeigevorrichtung in Verbindung steht.
• Im Hinblick auf den bei der Erfindung verwendeten Impulsbetrieb sind störende Fremdeinstreuungen auf die Verbindungsleitungen praktisch wirkungslos.
• Diese Einrichtung läßt sich mit Vorteil auch zur Wegstrecken-Fernmessung ausnutzen, indem der Schrittmotor zugleich einen Bestandteil eines Zählwerkes für die Wegstrecken-Fernmessung bildet, mit dem er über ein Untersetzungsgetriebe verbunden ist. Während die Verbindung des Schrittmotors mit dem Meßwerk für die Drehzalhl bzw. Geschwindigkeit also über eine magneder tische kupplung erfolgt, so daß eine Zahl der pro zeiteinheit eintreffenden Impulse entsprechende Anzeige erreicht wird, erfolgt die Verbindung mit dem Zählwerk für die Wegstreckenmessung über ein Untersetzungsgetriebe, so daß eine Addition der überhaupt eintreffenden Impulse vorgenommen wird.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der Schrittmotor, das Untersetzungsgetriebe, da Zählwerk und die Anzeigevorrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Man braucht für die erfindungsgemäße Einrichtung daher Platz nur im Bereich der Welle zum Anordnen des Signalgebers einerseits und am Anzeigeort andererseits; die elektrischen Leitungen können so verlegt werden, daß sie nicht in den für andere Teile der Maschine oder des Fahrzeuges erforderlichen Raum hineinragen.
• Es kann zweckmäßig sein, den Kontakten des Signalgebers, die üblicherweise als Reed-Kontakte ausgebildet sind, einen Vorspannmagneten solcher Magnetisierung fest zuzuordnen, daß der Dauermagnet die Kontakte Je Umdrehung der Welle nur einmal betätigt. Das @eld dieses Vorspanamegneten unterstützt und schwächt also ahwechselnd das Feld des mit der Welle r@@tierenden Dauermagneten, so daß nur bei einer bestlmmten @inkelstelltung des Dauermagneten die Koptakte betätigt werden.
• Zweckmäßigerweise ist der Davermagnet auf einem Triebling eines Getriebes das Fahrzeuges angeerdnet, da sich dort genügend Platz zum Fest]egen der verschiedenen Teile des Signalgebers befindet. Beispielsweise kann der Dauer magnet mit einem Gewindezapfen zur Befestigung an der Stirnseite des Trieblings versuchen sein. Der Dauermagnet wird dabei vorzugsweise in einem aus Kunststoff bestehenden Teil gehalten. Die Kontakte W12:d man in ein aus magnetiseb unwirk@@en Material, beispielsweise ebenfalls Kunststoff, bestehendes rohrförmiges Gehäuse, gergebenenfalls einschließlich eines Vorspannma£rneten, einsetzen, das sein@@seits in ein Gehäuse des Getriebes die Kontakte in das Magnetfeld des Dauermagneten haltend eingesetzt ist.
• Ein hesondersonders eindeutiges Schaltverhalten ergibt sich, wenn die Achse der Kontakte senkrecht zur Achse des Trieblings weist. Unter der Achse der Kontakte soll hier diejenige Richtung verstanden sein, die parallel zu den Kontaktzungen weist, also senkrecht zur Betätigungsrichtung der zusammen@@rkenden kontaktelemente.
• Häufig verlangen Schrittmotoren, wie sie hier Verwendung finden können, zur Weiterschaltung in nur einer Richtung alternierende Polaritäten ihrer Eingangsimpulse. Für diesen Fall sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß in der elektrischen Verbindung zwischen Schrittmotor und Signalgeber eine elektrische Schaltung liegt, die aufeinanderfolgende Retätigungen (Schließen, Öffnen) der kontakte in Impuls2 alternierender Polarität umsetzen. Di Schaltung kann beic1ielsweise einen Übertrager enthalten, dessen Ausgengsimpulse sich in ihrer Polarität danach richten, ob die kontakte jeweils öffnen oder schließen und demgemäß das lXr-gnetfeld abgebaut oder aufgebaut wird. Eine andere Lösung zeichnet sich durch aus, daß die Schaltung einen Kondensator mit Lade- und Entlade stromkreis enthält, die beide über den Schrittmotor verlaufen, von denen aber nur einer ein von den Kontakten gesteuertes elektrisches Bauteil mit Schaltereigenschaft enthält. Hier fließ durch den Schrittmotor also sowohl beim Öffnen als auch beim Schließen der Kontakte und beim Laden sowie beim Entladen des Kondensators ein Strom, aber wechselnder Polarität, so daß das Weiterscialten in ein und derselben Richtung sichergestellt ist.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand des figürlich dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei ist die gleichzeitige Geschwindigkeits- und l1egstrecken-Fernmessung bei einem Kraftfahrzeug zugrunde gelegt; der Signalgeber ist am Getriebe angeordnet. Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei verschiedene Ansichten, teilweise im Schnitt, des hier interessierenden Bereichs des Getriebes und des Getriebegehäuses, während Figur 3 die Halterung für die magnetfeldabhängigen Kontakte des Signalgebers wiedergibt. Die Figuren 4 und 5 zeigen die für die Erfindung wesentlichen Teile des Schrittmotors mit der Anzeigevorrichtung für die Geschwindigkeit und dem Wegstrecken-Zählwerk. Figur 6 schließlich gibt eine Schaltung wieder, die sicherstellt, daß dem Schrittmotor Impulse wechselnder Pclarität zugeführt werden.
• Betrachtet man zunächst die I'-iijiicn 1 und 2, so besitzt das hier im --inzelnen nicht inter--sierende Getriebe ein Gehäuse, das aus eincm Hauptteil 1 und einem Deckelteil 2 besteht; das Deckelteil 2 ist an das Hauptteil 1 angeflanscht und besitzt eine Durchführung für die Scllaltstange 3, die zum Schalthebel führt. In der Ansicht nach Figur 1 ist das Deckelteil 2 abgenonlnan, so dsß man in den in Figur 2 mit 4 bezeichneten, von dem Gehäuse umschlossenen Raum hineinsehen kann.
• Von deid Gctriebe inteiessiert hier nur der Triebling 5, in den stirnseitig das Kunststoffgehäuse 6 mit dem Dauermagneten 7 eingeschraubt ist; zu diesem Zweck trägt das Gehäuse 6 den Gewindestutzen 8. Der Dauermagnet 7 ist quer zur Achse 9 des Trieblings magnetisiert, so daß in Figur 2 der Nordpol beispielsweise oben, der Südpol beispielsweise unten liegt.
• Dem Dauermagneten 7 gegenüberstehend ist der magnetfeldabhängige Kontakt lo angeordnet, und zwar so, daß seine Achse 11 und die Achse 9 des Trieblings 5 sich senkrecht schneiden. Wie insbesondere Figur 1 erkennen läßt, wird der Kontakt 1o mittels der aus umnagnetischem Material bestehenden Halterung 12 vor dem Dauermagneten 7 gehalten, so daß in Abhängigkeit von der Stellung des Dauermagneten und damit des von ihm erzeugten Magnetfeldes eine Betätigung des Kontaktes erfolgt oder nicht. Das beispielsweise aus Kunststoff bestehende Gehäuse 12 für den Kontakt 1o ist in das Gehäuseteil 1 des Getriebes eingeschraubt, wie Figur 1 zeigt.
• Den Aufbau des Gehäuses für den Kontakt 1o veranschaulicht im einzelnen Figur 3. Der als Stecker ausgeführte Bolzen 13 ist mittels Isolierteilen14 und 15 in dem Gewindeteil 16 gehalten.
• Das Gewindeteil 16 hält die Hülse 17, in der ein Schlauch 18 aus unmagnetischem Material vorgesehen ist. Dem Kontakt 1o ist in diesem ausführungsbeispiel der $Ringmagnet 19 zugeordnet, der so polarsiert ist, Wtß er nur bei einer Stellung des @uermagneten 7 desen Feld im die kontsktanordnung 10 @chließenden Sinne winksam werden läßt. Andernfalls würde ei zwei um 1£>o0 ver@@@tzte Stellungen des @@@ermagneten 7 geben, bei denen die kentaktanordnung 10 anapricht.
• Während bisber die Teile des Sigualgebers einschließlich ihrer Festlegung betrachtet wurden, beziehen sich die Figuren 4 und 5 auf die Empfängerseite der Vorriebtung Mit 20 ist allgemein die Schrittmotor an sich bekannter Bauart bezeichnet, der zusammen mit einer Wirbelstromtupplung, einem Wegstreckenzählwerk und einer Anzeigevorrichtung eine bauliche Einheit bildet. Wie bereits obc-n ausgeführt, dient der Schrittmotor sowohl zum Äntri ob einer Anzeigevorrichtung fjir die Geschwindigkeit als auch zum Weiterschalten des Wegstreckenzählwerkes In Abbängigkeit von der Zahl der ihm zugeführten Impulse verdreht der Schrittmotor, der gegebenenfalls auch ein Synch@@@moter sein kann, geber den Umlauf-i4gnetring 21 den Wirbel stro-topf 22, der mit dem Zeiger 23 fiir die Geschwindigkeitsanzeige in Verbindung steht. Die Teile 21 und 22 bilden zusammen die "Wirbelstro@kupplung" im sinne der Erfindung.
• lreiterhin arbeitet der Schrittmotor 20 übe: die Antriebs schnecke 24 und die Zahnräder 25 und 26 auf der Welle 27 eines Unter-@etzungsget@iebes auf das Wegstrecken-Zählwerk 28, das eine an sich bekaunte Bauart besitzt. Ein Vorteil der Erfindung ist gerade darin zu sehen, daß an sich bekannte Bauelemente Anwendung finden können.
• Da demgemäß nur die Geschwindigkeitsanzeige unter Zwischenschaltung der Wirbelstromkupplung 21, 22 erfolgt, dagegen die Verbindung mit dem Wegstrecken-Zählwerk 28 durch ein Untersetzungsgetriebe gebildet ist, wird sichergestellt, daß das Zählwerk eine Additien aller überhaupt eintreffenden Impulse über den Schrittmotor 20 vornimmt, während der Zeiger 23 eine der jeweiligen Motor- oder Raddrehzahl und damit der je welligen Geschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechende Stellung einnirnmb.
• Figur 6 zeigt eine Schaltung, die dafür sorgt, daß die bei Betätigung des kontaktes 10 abgegebenen Impulse den wiederum mit 2o bezeichneten Schrittmotor stets mit wechselnder Polarität beaufschlagen. Wesentlicher Bestandteil dieser Schaltung ist der Speicherkondensator 305 dessen Lade- und Entladestromkreis über den Schrittmotor 20 verläuft, während der Schalttraneistor 31 nur im Entladestrom1reis des Kondensators 3o liegt. Die Basis des Transistors 31 wird über den Viderstand 32 von dem über den Kontakt 10 angelegten Potential gesteuert. Während des geschlossenen Zustardes des Kontaktes 1o lädt sich der Kondensator 30 iiber die Diode 33 und den Schrittmotor 20 mit den angeschriebene Polaritäten auf; der Transistor 1 ist gesperrt, da an seiner Basis das positive Klemmenpotential liegt. Sobald der Kontakt Ao öffnet, entlädt sich der Kondensator 30 iiber den Transistor 31, der dann durchgeschaltet ist; rauch hierbei durchfließt den Motor 20 ein Stromstoß, aber mit entgegengesetzter Polarität. Der Motor schaltet also stets in dersclben Richtung weiter.
• Verständlicherweise wäre dieser Effekt auch mit zusätzlichem Leitungsaufwand erreichbar, indem der Kontakt 10 als Umschaltkontakt ausgebildet wird.
• Selbstverständlich kann es zweckmäßig sein, auch die in Figur 6 anhand eines Beispiels dargestellte Schaltung mit in das Gehäuse für den Schrittmotor, die Anzeigevorrichtung usw. einzubauen. Das kann insbesondere dann erfolgen, wenn die Schaltung nach Art einer gedruckten Schaltung auf eine Trägerplatte aufgebracht ist.

Claims (11)

Ansprüche

1. Ein richtung zur Fernmessung der Drehzahl einer Welle mit 9 einem eine Anzeige liefernden elektrischen Meßwerk und einem mit diesem elektrisch verbundenen Signaigeber an der Welle, insbesondere zur Ga schwindigkeit s-Fernmessung bei Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber einen drehfest an der Welle (5) angeordneten, quer zu dieser magnetisierten Dauermagneten (7) sowie diesem zugeordnete magnetfeldabhängige Kontakte (io) enthält, die im Stromkreis eines einen Bestandteil des Neßverkes bildenden Schrittmotors (20) liegen, der über eine Wirbelstromkupplung (21, 22) mit einer Drehzahl bzv. Geschwindigkeits-Anzeigevorrichtung (23) in Verbomdung steht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 für Fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor (20) zugleich einen Bestandteil eines Zählwerkes (28) für die Wegstrecken-Fernmessung bildet, mit dem er über ein Untersetzungsgetriebe (24, 25, 26) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Gehäuse für Schrittmotor (20), Untersetzungsgetriebe (24, 25, 26), Zählwerk (28) und Anzeigevorrichtung (23).

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Kontakten (10) ein Vorspsnnsagnet (19) solcher Magnetisier-mg fest zugeordnet ist, daß der Dauermagnet (7) die Kontakte (10) je Umdrehung der Welle (5) nur einnal betätigt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Dauermagnet (7) auf einem Triebling (5) eines Getriebes des Fahrzeuges angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Aspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der I)auerIQret (7) mit einem Gewindezapfen (8) zur Befestigung an der Stirnseite des Trieblings (5) versehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte (io) in ein aus magnetisch unwirksamem Material bestehendes rohrförmiges Gehäuse (17), gegebenenfalls einschließlich eines Vorspannungamaggneten (19), eingesetzt sind, das seinerseits in ein Gehäuse (1, 2) des Getriebes die Kontakte (io) in das Magnetf£ld des D:.iuermagneten (73 haltend eingesetzt ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (11) der Kontakte (10) senkrecht zur Achse (9) des Trieblings (10) weist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektrischen Verbindung zwischen Schrittmotor (20) und Signal6ber (7, 10) eine elektrische Schaltung liegt, die aufeinanderfolgende Betätigungen (Schließen, Öffnen) der Kontakte (10) in Impulse alternierender Polarität umsetzt.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung einen Übert@ager enthält.

11. Einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung einen Kondensator (30) mit Lade- und Eatladestremkreis enthält, die beide über den Schrittmotor (20) verlaufen, von denen aber @@r einer ein von den Kontakten (10) gesteuertes elektrisches Bauteil (31) mit Schaltereigenschaft enthält.

L e e r s e i t e