DE2113307A1 - Sensor zur Abtastung von Drehbewegungen und seine Anordnung - Google Patents
Sensor zur Abtastung von Drehbewegungen und seine AnordnungInfo
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Description
ALlRED TEYES GMBH 15. März 1971
Prankfurt (M) SL/Mit/Rie
P 3820
¥. Pink, D. Kireher,
R. Rauschenbach - 12, 3, 2
Sensor zur Abtastung von Drehbewegungen und seine Anordnung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zur Abtastung von Drehbewegungen und seine Anordnung, wobei eine, mit dem
sich um eine Achse drehenden Körper umlaufende Zahnscheibe in ihren Zähnen gegenüberliegenden Polschuhen eine Impulsfolge
induziert.
Die Verwendung von Sensoren, die berührungslos, also vorzugsweise auf induktivem oder kapazitivem Wege, den Bewegungszustand
rotierender !Teile, z. B. von Kraftfahrzeugrädern bei Antiblockieranlagen, feststellen und ein proportionales
elektrisches Signal liefern, ist bekannt.
Vielfach beschrieben ist es, das rotierende Teil selbst mit einer Verzahnung zu versehen, oder, wenn dies nicht möglich
bzw. technisch ungünstig ist, eine Zahnscheibe mit dem rotierenden Teil umlaufen zu lassen und über die Polschuhe eines ortsfest
angebrachten Sensors eine Impulsfolge zu induzieren, deren Frequenz der momentanen Drehgeschwindigkeit proportional
ist.
Die genaue Montage und Einstellung des Sensors bereitet dabei bis heute Schwierigkeiten. Da der Trigger zur Erzeugung der
für die Weiterverarbeitung gewünschten Rechteckspannung hohe
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- 2 - P 3820
Anforderungen an die Eingangs signale stellt, muß der Luftspalt zwischen der Zähnung und den Polschuhen des Sensors innerhalb
möglichst enger Toleranzen liegen. Um dies zu erreichen, wird bisher unter anderem für die Montage und Befestigung des Sensors
eine seitliche iiihrung vorgesehen, mit der der Sensor dann seitlich verschraubt wird. Bei der Montage wird dann
der Luftspalt mit Hilfe einer !Fühllehre von Hand eingestellt.
Dies ist ein sehr mühseliger und vor allem zeitraubender Vorgang, wobei die auftretenden Toleranzen immer noch zwischen
1/10 - 1 mm liegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, Möglichkeiten aufzuzeigen, mit
denen die Montage des Sensors und die Luftspalteinsteilung
vereinfacht, sowie die auftretenden Luftspalttoleranzen verringert
werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Zentrierung
des Sensors an der feststehenden Achse direkt oder an
der Zahnscheibe erfolgt.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Sensor auf einem an die Achse oder den Achszapfen in einem Arbeitsgang
mit angedrehten Befestigungsflansoh angeordnet.
Seitlich am am Sensorkörper stufenförmig abgesetzten Tastkopf,
der die Polsohuhe aufnimmt, sind dessen isolierte Befestigungsebene
vergrößernde Fortsätze vorgesehen. Die Unterseite des Tastkopfes einschließlich der Unterseite der Fortsätze ist
kreisbogenförmig ausgebildet, ihr Radius ist gleich dem des Be fe s tigungs flansche s.
Der Sensor ist mit Hilfe von durch in den Fortsätzen vorgesehenen Bohraingen geführten Schrauben auf der Umfangsfläche
des- 3efestigungsilansQhes aufgesehraubt.
INSPECTED
- 3 - P 3820
Der Sensor ist in einer anderen Ausführungsform mit Hilfe von
in Bohrungen am Befestigungsflansch eingreifenden und an Ansehlagflächen
am Sensor entlanggeführten zur Erzielung einer Klemmwirkung in bekannter Weise gebogenen Klemmfedern befestigt,
Die Mittelpunkte der Radien der Zahnscheibe der Wölbung des Tastkopfes und des Befestigungeflansches sowie der Radnabe
liegen auf einer gemeinsamen Achse.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Sensor an der Abstufung zwischen !Tastkopf und Sensorgehäuse sich seitlich
vertikal erstreckende Fortsätze auf und ist in einer
senkrecht zur Achse weisenden Führung, deren Führungespalt in seiner Breite der des Tastkopfes entspricht, gehalten und
mit der Führung verschraubt.
Vor der Hontage ist auf der die Polachuhe tragenden, kreisförmig gewölbten Unterseite des Tastkopfes eine Kunststoffschicht
aufgedrückt, deren Stärke genau gleich dem geforderten Luftspalt zwischen den Polschuhen des Taetkopfes und den
Zähnen der Zahnscheibe let.
Bei der Montage wird der Tastkopf des in der Führung verschiebbaren
Sensors mit seiner Unterseite unter Zwischenlage der Kunststoffschicht auf den Zahnkrane der Zahnscheibe aufgedrückt
und der Sensor mit durch die Bohrungen oder Langlöcher in den
seitlichen Fortsätzen geführten Schrauben an der Führung verschraubt.
Die Kunststoffschicht auf der Unterseite des Taetkopfes wird mit den ersten Umdrehungen der Zahnscheibe abgeschabt.
Die Mittelpunkte der Radien der Zahnscheibe, der Wölbung des Tastkopfes und der Radnabe liegen auf einer gemeinsamen Achse.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand der anhängenden Zeichnungen
am Beispiel eines Fahrzeugrades näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen im Bereich der Radnabe gemäß der Erfindung
eingebauten, erfindungegemäß ausgebildeten Sensor,
wobei der Sensor und ein !eil seines Befestigungsflansches im Schnitt dargestellt sind;
Fig. 2a zeigt den erfindungsgemäß ausgebildeten Sensor in Draufsicht;
Fig. 2b zeigt denselben Sensor in zwei verschiedenen parallel zur Zahnscheibe durch den Tastkopf gelegten Schnittebenen;
.
Fig. 2c und Fig. 2d sseigen denselben Sensor seitlich gesehen in verschiedenen Schnittebenen;
Fig* 3a, 3b, 3c zeigen andere Möglichkeiten der Befestigung dee Sensors seitlich gesehen jeweils im Schnitt durch
die Befestigungsebene;
Fig. 4 zeigt eine weitere Art des erfindungsgemäßen Einbaues des Sensors im Bereich der Radnabe.
Dargestellt ist in Fig. 1 zunächst der Achs zapfen 1, auf dem über die Kegelrollenlager 2 und 3 die Radnabe 4 mit den übrigen
rotierenden !Teilen des Fahrzeugrades gelagert ist. Fest mit der Radnabe 4 verbunden ist auf der Innenseite auch die Zahnscheibe
5, die mit dem die Drehgeschwindigkeit abtastenden Sensor 6 zusammenarbeitet. Die Zahnscheibe 5 ist in an eich bekannter
Weise derart mit der Radnabe 4 verbunden, daß eine Zentrierung in bezug auf den Achs zapfen 1 vorgenommen werden kann. Der die
Drehbewegung der Zahnscheibe 5 und damit des Fahrzeugrades
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abtastende Sensor 6 ist ortsfest mit dem Achszapfen 1 verbunden
und zwar in der Weise, daß die im vom übrigen Sensorkörper 6 stufenförmig abgesetzten !Tastkopf 7 enthaltenen Polschuhe 8
sich in einem bestimmten Abstand über der gezahnten Umfangsflache
der Zahnscheibe 5 befinden und so der für die Induktion der elektrischen Impulse mit ausschlaggebende Luftspalt 9 bestimmt
ist. Dazu ist bei herkömmlichen Konstruktionen ein zusätzliches Bauteil,beispielsweise ein Befestigungs- oder
Zentrierflansch, auf dem Aohszapfen 1 angeordnet, an dem der
Sensor mit bekannten Mitteln angebracht ist. Auch dieser Befestigungs- oder Zentrierflansch oder auch eine zum selben
Zweck auf den Achszapfen 1 aufgeschobene Büchse muß bei der Montage in bezug auf den Achszapfen 1 genau zentriört sowie
der Sensor 6 mit äußerster Sorgfalt angeordnet werden, um Toleranzen
am Luftspalt 9 während der Drehbewegung, die den Meßwert verfälschen, zu vermeiden und den Luftspalt 9 möglichst
konstant zu halten.
Gemäß der Erfindung ist, wie in Pig. 1 zu erkennen, der. Befestigungsflansoh
10 für den Sensor 6 an den Achszapfen 1 bei
dessen Herstellung schon mitangedreht, so daß seine Zentrierung bei der Montage wegfällt; diese wird dadurch erheblich einfacher
und zeitsparender und eine Fehlerquelle für die Meßgenauigkeit des Sensors 6 ist ausgeschaltet.
In das Isoliermaterial des Tastkopfes 7 eingebettet sind die Polschuhe 8 und zwar in der Weise, daß sie an der Unterseite
des !Tastkopfes 7 in der vorderen, der Zahnscheibe 5 zugewandten
Hälfte dieser bei montiertem Sensor 6 im Abstand des Luftspaltes 9 frei gegenüberliegen, so daß beim Yorbeilaufen der Zähne
in den Polsohuhen 8 eine in ihrer Frequenz der Drehgeschwindigkeit proportionale Impulsfolge induziert wird.
An die Polschuhe 8 anschließend in der zweiten Hälfte der
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Unterseite des lastkopfes 7 ist die elektrisch isolierte Befestigungsebene
11 vorgesehen, mit der der Sensor auf der Umfangsflache
des Befestigungs- oder Zentrierflansches 10 aufliegt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Sensors 6 zur exakten
Anordnung auf dem Befestigungsflansch 10 ist aus den figuren 2a bis 2d zu ersehen.
Fig. 2a zeigt den Sensor 6 montiert auf dem Befestigungsflansch 10 in Draufsicht.
Seitlich am Sastkopf 7 im Bereich der Befestigungsebene 11
sind sich in Umfangsrichtung des Befestigungsflansches 10
erstreckende Fortsätze 12 angebracht, durch die die Befestigungsebene
11 vergrößert wird. Die der Zahnscheibe 5 bzw. der Umfangsflache des Befestigungsflansches 10 zugewandte.Unterseite
des Tastkopfes 7 einschließlich der Fortsätze 12-ist,
wie aus Fig. 2b zu ersehen, kreisbogenförmig ausgebildet. Die Mittelpunkte der Radien r der Zahnscheibe 5, r1 der Polschuhebene, rf' der Befestigungsebene am Tastkopf 7, siehe auch
Fig. 2c, und des Befestigungsflansches 10 liegen alle auf der Achslinie des Fahrzeugrades bzw. des Achszapfens 1. Zn den
Fortsätzen 12 sind Bohrungen 13 vorgesehen, durch die der Sensor 6 mit Hilfe von Schrauben 14 auf dem Befestigungeflansch
10 exakt montiert werden kann.
In Fig. 2d ist die Fixierung des Sensors 6 über die Fortsätze
12 auf dem Befestigungsflansch 10 mit Hilfe von Schrauben 14 nochmals verdeutlicht.
In den Figuren 3a bis 3c sind drei Beispiele der Befestigung
des Sensors 6 auf dem Befestigungsflansoh 10 mit Hilfe von
Klemmfedern 15t 16» 17 gezeigt.
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- 7 - P 3820
Auch bei diesen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind anschließend
an die Befestigungsebene des Tastkopfes 7 seitliche Fortsätze 12 angebracht. Auch hier folgt die Wölbung der gesamten
Befestigungsebene genau der Umfangsfläche des Befestigungsflansches
10, der bei der Herstellung des Achszapfens in einem Arbeitsgang an diesen mitangedreht wurde. Der Befestigungsflansch
10 weist unterhalb der Fortsätze 12 jeweils eine Längsbohrung 18 auf. In den "Figuren 3a und 3b greift je
eine Klemmfeder 15, 16 mit ihren Enden beidseitig in die Längsbohrung 18 und ist mit ihrem Mittelstück über den Fortsatz
12 am Tastkopf 7 des Sensors 6 geführt. Zur Erzielung der erforderlichen Klemmwirkung ist die Klemmfeder in den
Figuren 3a und 3b seitlich der Fortsätze 12 auf verschiedene Weise ohrenförmig gebogen«
In Fig, 3c sind am Sensor 6 vor der Abstufung zum Tastkopf 7, Fortsätze 19, 20 angebracht, von denen der eine Fortsatz 19
einen Winkel bildet. Die Klemmfeder 17 greift hier nur mit einem Sude in die Längsbohrung 18 des Befestigungeflansohes 10,
ist dann über den Fortsatz 12 oder durch eine Längsbohrung im Fortsatz 12 geführt, anschließend zur Erzielung der Klemmwirkung
zu einer Schleife 21 gebogen, die auf dem winkligen Fortsatz 19 des Sensors 6 ruht, und greift mit ihrem zweiten
Ende hinter den Fortsatz 20.
Anhand von Fig. 4 wird ein anderer Vorschlag zur Vereinfachung der exakten Montage des Sensors 30 gemacht. Auf der Radnabe
ist wiederum die Zahnscheibe 32 zentriert angeordnet. Der eigentliche Tastkopf 33, in den die Polsohuhe isoliert eingebettet
sind, ist auch hier stufenförmig vom übrigen Sensorgehäuse 30 abgesetzt. An der Abstufung sind am Sensorgehäuse
seitlich verlaufende Fortsätze 34 vorgesehen, die eine Bohrung oder ein Langloeh aufweisen. Senkrecht zur Achse 35 des Rades
weisend ist ortsfest eine Führung 36 für den Sensor 30 vorgesehen.
Der Längsspalt dieser Führung entspricht in seiner
- 8 20984Q/033S
- 8 - P 3 W 2 O
Breite der des Tastkopf es 33. Beidseitig des LängsspaJ les
sind in dem Bereich, wo der Sensor 30 montiert werden so].] ,
Gewindebohrungen 39 vorgesehen. Die Unterseite des Tastkopfes 33 ist wiederum kreisbogenförmig entsprechend der Umfangsfläche
der Zahnscheibe 32 gekrümmt und weist die Polschuhe auf, die den Zähnen der Zahnscheibe 32 frei gegenüberliegen.
Vor der Montage wird auf die Polschuhe, also auf die Unterseite des Tastkopfes eine Kunststoffschicht 37 aufgedrückt,
deren Stärke genau dem geforderten Luftspalt zwischen den Polschuhen im Tastkopf 33 und den Zähnen der Zahnscheibe 32 entspricht.
Beim Einbau des Sensors 30 wird dieser im Längsspalt der Führung 36 nach unten geschoben, bis der Tastkopf 33 unter
Zwischenlage der Kunststoffschicht 37 fest auf dem Zahnkranz der Zahnscheibe 32 aufliegt. Mit Hilfe von Schrauben 38, die
mit Spiel durch die Bohrungen der Fortsätze 34 bzw. durch deren Langloch geführt werden, wird der Sensor 30 in den Gewindebohrungen
39 der Führung 36 festgeschraubt. Der Sensor liegt mit der Abstufung zwischen Sensorgehäuse 30 und Tastkopf
33 an der Führung 36 an. Bei den ersten Umdrehungen des Rades schaben die Zähne der mitumlaufenden Zahnscheibe 32 die
Kunststoffschicht 37 von den Polschuhen am Tastkopf 33 ab und der geforderte Luftspalt ist exakt erreicht.
Durch die Erfindung werden bei einer erheblichen Vereinfachung der Montagearbeit die Luftspalttoleranzen entscheidend
verringert; zur Zeit werden 11/100 mm erreicht im Vergleich 1/10 - 1 mm bei der alten Einbauweise. Die Montage kann in
wesentlich kürzerer Zeit erfolgen, da nur die Zahnscheibe in bezug auf den Achszapfen zentriert werden muß und ein Einstellen
des Luftspaltes mittels Fühllehre entfällt.
-■ π <: ί; /. ι / Π Ά Ά I
Claims (12)
- S GMBH \b. März 1971Frankfurt (H) SL/Mifc/iiieP 3320PatentansprücheSensor zur Abtastung von Drehbewegungen und seine Anordnung, wobei eine mit dem sich um eine Achse drehenden Körper umlaufende Zahnscheibe in ihren Zähnen gegenüberliegenden Polschuhen eine Impulsfolge induziert, dadurch gekennzeichnet , daß die Zentrierung des Sensors an der feststehenden Achse direkt oder an der Zahnscheibe erfolgt.
- 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß der Sensor (6) auf einem an die Achse oder den Achszapfen (1) in einem Arbeitsgang mit angedrehten Befestigungsflansch (10) angeordnet ist.
- 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne t, daß seitlich am am Sensorkörper (6) stufenförmig abgesetzten Tastkopf (7), der die Polschuhe (8) aufnimmt, dessen isolierte Befestigungsebene (11) vergrößernde Fortsätze (12) vorgesehen sind.
- 4. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Tastkopfes (7) einschließlich der Unterseite der Fortsätze (12) kreisbogenförmig ausgebildet ist und deren Radius gleich dem Radius des Befestigungsflansches (10) ist.
- 5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennze ichnet, daß der.1 Sensor (6) mit Hilfe von durch in den Fortsätzen- 10 -2 0 9 B -U) / 0 3 3 B- 10 - P 3820( Ι2) vorgesehenen Bohrungen (13) geführten Schrauben (14) auf der Unifangs fläche des Befestigungsflansches (10) aufgeschraubt ist.
- 6. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) mit Hilfe von in Bohrungen (18) am Befestigungsflansch (10) eingreifenden und an Anschlagflächen am Sensor (6) entlanggeführten zur Erzielung einer Klemmwirkung in bekannter Weise gebogenen Klemmfedern (15» 16,17) befestigt ist.
- 7. Sensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der Radien der Zahnscheibe (5) der Wölbung des Tastkopfes (7) und des Befestigungsflansches (10) sowie der Radnabe (4) auf einer gemeinsamen Achse liegen.
- 8. Sensor nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (30) an der Abstufung zwischen Tastkopf (33) und Sensorgehäuse (30) sich seitlich vertikal erstreckende Fortsätze (34) aufweist und in einer senkrecht zur Achse (35) weisenden Führung (36), deren Führungsspalt in seiner Breite der des Tastkopfes (33) entspricht, gehalten und mit der Führung (36) verschraubt ist.
- 9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Montage auf der die Polschuhe tragenden kreisförmig gewölbten Unterseite des Tastkopfes (33) eine Kunststoffschicht (37) aufgedrückt ist, deren Stärke genau gleich dem geforderten Luftspalt zwischen den Polschuhen des Tastkopfes und den Zähnen der Zahnscheibe (32) ist.
- 10.. Sensor nach .Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bsi der Montage der Tastkopf (33) des in der209B 40/033- 11 - P 5820führung (36) verschiebbaren Sensors (30) mit seiner Unterseite unter Zwischenlage der Kunststoffschicht (37) auf den Zahnkranz der Zahnscheibe (32) aufzudrücken ist und der Sensor (30) mit durch die Bohrungen oder Langlöcher in den Fortsätzen (34) geführten Schrauben (38) an der Führung (36) zu verschrauben ist.
- 11. Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht (37) auf der Unterseite des Tastkopfes (33) mit den ersten Umdrehungen der Zahnscheibe (32) abschabbar ist.
- 12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennze lehnet, daß die Mittelpunkte der Radien der Zahnscheibe (32) der Wölbung des Tastkopfes (33) und der Radnabe (31) auf einer gemeinsamen Achse (35) liegen.Ί 0 9 {- II Ä ·Leerseite
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