DE2324568A1 - Fahrzeug mit einem sensor zum bestimmen der drehzahl von zweien seiner raeder - Google Patents

Fahrzeug mit einem sensor zum bestimmen der drehzahl von zweien seiner raeder

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Description

Patentanwälte
Dr. Ing. H. Negendank Dipl. Ing. H. Hauck - Dipl. Phys. W. Schmitz Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnelt
8 München 2, Mozartstraße 23 The Bendix Corporation Telefon 5380580
Executive Offices
Bendix Center 15. Mai 1973
Southfield,Mich.48075,USA Anwaltsakte M-2662
Fahrzeug mit einem Sensor zum Bestimmen der Drehzahl von zweien seiner Räder
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit ,einem Sensor zum Bestimmen der Drehzahl von zweien seiner Räder, wobei die entsprechenden Achsen dieser Räder mit entsprechenden Planetenzahnrädern eines Differentialgetriebes verbunden sind, das einen Käfig mit Bohrungen aufweist, durch die sich die Achsen erstrecken.
Das Vorsehen von Raddrehzahlsensoren ist von Bedeutung bei Bremskraftregelsystemen für Kraftfahrzeuge.
Die logische Steuerung in einem Bremskraftregelsystem für Kraftfahrzeuge betätigt einen Regler zum Entlasten des Bremsdrucks, wenn ein beginnender Rutschzustand vorliegt und benötigt eine Information der Drehzahl wenigstens der Hinterräder des
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des Fahrzeugs. Vorhandene Bremskraftregelsysteme verwenden in ■-. den Hinterrädern angeordnete Sensoren. Diese Drehzahlsensoren -waren jedoch ziemlich teuer und mühsam herzustellen, da die Achsdurchbiegungen und andere Ungenauigkeiten im Rad und in der Achse die Verwendung eines einfachen Radsensorsystems verhindert haben :und stattdessen einen ziemlich komplizierten Reibungsantrieb, erforderlich gemacht haben. Diese Systeme haben sich als extrem kostspielig erwiesen, insbesondere in Anbetracht der Tatsache, daß für jedes Hinterrad völlig getrennte Sensoren erforderlich sind. Die mögliche Lösung dieses Kostenproblems bestand in der Messung der Drehzahl der Antriebswelle des Fahrzeugs. Die Drehzahl der Antriebswelle ist jedoch der Mittelwert der Drehzahl der beiden Hinterräder und liefert von sich aus keine ausreichende Information, um eine annehmbare Steuerung der Bremskraftregelung zu bewirken.
Es ist das Hauptziel der Erfindung, in einem Fahrzeug einen Sensor vorzusehen, der eine Information liefert, aus der die Drehzahl der beiden mit dem Differentialgetriebe verbundenen Fahrzeugräder bestimmt werden kann, und der jedoch einen einzigen, verhältnismäßig einfachen Meßkopf verwendet.
Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug der oben beschriebenen Art einen Sensor auf, bestehend aus einem ersten Geber, der neben einer der Bohrungen, durch die sich die Achsen erstrecken, am Käfig des Differentialgetriebes angeordnet ist, wobei der erste Geber der Drehzahl des Käfigs proportionale Signale erzeugt,
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aus einem zweiten Geber, der auf der sich durch die Bohrung erstreckenden Achse angeordnet ist zum Erzeugen von der Drehzahl dieser Achse proportionalen Signalen, und aus einer Meßkopfeinheit, die neben den Gebern auf einem feststehenden Teil des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Meßkopfeinheit auf die Signale der Geber anspricht zur Erzeugung von der Drehzahl des Käfigs und der Achse proportionalen Signalen. Die Drehzahl der anderen Achse kann leicht aus der Drehzahl des Käfigs und der Drehzahl einer Achse bestimmt werden, z.B. mittels einer elektronischen Steuerung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Bohrungen durch am Käfig vorgesehene, rohrförmige Hülsen gebildet, wobei der erste Geber einen Satz von am Umfang verteilten Zähnen an der Außenfläche einer der Hülsen aufweist, während der zweite Geber einen Satz von am Umfang verteilten Zähnen an der Achse neben der Stelle aufweist, an der sich die Achse aus der Hülse erstreckt. Das Differentialgetriebe hat ein Gehäuse mit einer einzigen Öffnung, die die Stelle freilegt, an der sich die Achse aus der Bohrung erstreckt. Die Meßkopfeinheit wird innerhalb dieser einzigen öffnung festgehalten. Die Meßkopfeinheit enthält zwei Kerne, wobei ein Ende jedes Kerns neben den Zähnen auf der Hülse bzw. den Zähnen auf der Achse angeordnet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt eines üblichen Fahrzeugdifferentialgetriebes mit einem daran angebauten,
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erfindungsgemäßen Sensor.
In der Zeichnung ist ein Differentialgetriebe 10 gezeigt, das dem bei fast jedem Kraftfahrzeug verwendeten Differentialgetriebe identisch ist,und dessen Konstruktion und Aufbau dem Fachmann auf dem Kraftfahrzeugwesen allgemein bekannt sind. Das Differentialgetriebe 10 hat ein Gehäuse 12, das üblicherweise in der Nähe des hinteren Fahrzeugaufbaus angeordnet ist, und hat ein Lager 14, das ein Ende der Antriebswelle 16 des Fahrzeugs drehbar lagert. Das andere Ende der Antriebswelle 16 wird vom Fahrzeuggetriebe aufgenommen, das vom Fahrzeugmotor angetrieben wird.; Am Ende der Antriebswelle 16 ist ein Antriebskegelrad 18 angeordnet, das mit einem vom Differentialkäfig 22 getragenen .Tellerzahnrad 20 kämmt. Der Differentialkäfig 2 2 weist einen Hülsenabschriitt 24 auf, der darin eine durch den Differentialkäfig 22 verlaufende Bohrung 26 bildet. In der Bohrung 26 werden eine linke Achse 28 und eine rechte Achse 30 aufgenommen und gegenüber dieser Bohrung drehbar gelagert. Ein Ende der Achse 28 ist mit dem linken Hinterrad des Fahrzeugs verbunden, während ein Achskegelzahnrad 3 2 am anderen Ende der Achse 28 befestigt ist. Ein Ende der Achse 30 ist mit dem rechten Hinterrad des Fahrzeugs verbunden, während ein Achskegelzahnrad 34 vom anderen Ende der Achse 30 getragen wird. Beide Achskegelzahnräder 34 und 3 2 kämmen mit Planetenkegelzahnrädern 36, 38, die von Wellen 40 bzw. 42 getragen werden. Diese lagern die Planetenkegelzahnräder 36 und 38 drehbar am Differentialkäfig 22. Selbstverständlich drehen sich die beiden Kegelzahnräder 3 6 und 38 auch
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mit dem Differentialkäfig 22, wenn dieser durch das Antriebskegelzahnrad 18 gedreht wird. Es sind Lager 44 vorgesehen, die den Käfig 22 und daher die Achsen 28 und 30 im Gehäuse 12 drehbar lagern.
Ein Geber in Form eines verzahnten Rings 46 mit am Umfang verteilten Zahnradzähnen 48 an dessen äußeren Umfangsfläche ist neben dem linken Ende 50 der Hülse 24 befestigt. Ähnliche, am Umfang verteilte Zähne 52 sind an der äußeren Umfangsfläche der Hülse 24 neben deren Ende 50 ausgebildet. Ein Meßkopfgehäuse ist neben dem Ende 50 der Hülse 24 im Differentialgehäuse 12 eingebaut und hält einen allgemein mit 56 bezeichneten, elektromagnetischen Meßkopf 56 am Gehäuse 12. Der elektromagnetische Meßkopf 56 hat ein im allgemeinen U-förmiges Kernglied 58, das vorzugsweise aus Magneteisen hergestellt ist und einen Basisabschnitt 60 aufweist, von dem aus sich Schenkel 62 und 64 erstrecken. Die äußeren Enden 66 und 68 der Schenkel 62 und 64 erstrecken sich in sehr dichte Nähe zu den äußeren Um·^ fangskanten der Zähne 48 bzw. 52. Jeder der Schenkel 62, 64 nimmt eine ringförmige Spule 70 bzw. 72 auf. Zur Bildung von elektromagnetischen Wicklungen 74 und 76 ist ein elektrischer Leiter um die Spulen 70 und 72 gewickelt. Spulendrahtenden 78, 80 verbinden die Wicklungen 74 bzw. 76 mit einer nicht gezeigten, logischen Steuerung, die das elektronische "Gehirn" des Bremskraftregelsystems darstellt. Innerhalb des Gehäuses 54 wird ein einziger Permanentmagnet 82 in Berührung mit der Basis 60 des Kernstücks 58 gehalten. Selbstverständlich können anstatt des
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einzigen Mefökopfs mit einem U-förmigen Kernstück zwei Meßköpfe mit zylindrischen Kernstücken verwendet werden.
Wie oben beschrieben, ist das Differentialgetriebe selbst von völlig herkömmlicher Konstruktion und wird bei fast jedem derzeit hergestellten Fahrzeug verwendet. Es wird daher die Wirkungsweise des Differentialgetriebes selbst nicht im einzelnen beschrieben* Wie dem Fachmann allgemein bekannt, rotiert wegen des Eingriffs des Antriebskegelzahnrades 18 mit dem Tellerkegelzahnrad 20 der Käfig 22 mit im wesentlichen der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 16 oder mit irgendeinem bekannten Bruchteil dieser Drehzahl. Wegen der Konstruktion der Kegelzahnräder 32, 34, 36 und 38 stellt die Drehzahl des Käfigs 22 auch den Mittelwert der Drehzahl der Wellen 28 und 30 dar.
Der Widerstand des magnetischen Verlaufs zwischen dem Magnet 82 durch den Ring 4-6 ändert sich dauernd, wenn sich die Welle -28 dreht. Der Widerstand des Verlaufs ändert sich in Abhängigkeit davon, ob entweder einer der am Umfang verteilten Zähne 48 oder einer der am Umfang verteilten, nicht gezeigten Zwischenräume unmittelbar gegenüber dem Ende 66 des Schenkels 8 2 des Kernstücks 58 angeordnet ist. Wegen dieses sich dauernd ändernden Widerstands wird in der Wicklung 74 ein pulsierender, elektrischer Ausgang erzeugt, dessen Frequenz proportional der Drehzahl der Welle 28 ist. Die Drehung des Käfigs 22 induziert in der Wicklung 76 ein Ausgangssignal, dessen Frequenz sich proportional mit der Drehzahl des Käfigs 22 ändert. Es stehen
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deshalb der» oben genannten, logischen Steuerung Signale zur Verfügung, die der Drehzahl der Achse 28 und des Käfigs 22 proportional sind. Da bekanntlich der Käfig 22 mit dem Mittelwert
L + R
der Drehzahlen der Achsen 28 und 30 rotiert oder D = —~—
ist, wobei D gleich der Drehzahl des Käfigs, L gleich der Drehzahl der linken Achse und R gleich der Drehzahl der rechten Achse ist, ist daher R = 2D ~ L. Da sowohl D als auch L bekannte Größen sind, kann die Drehzahl R leicht in der elektronischen Steuerung berechnet werden.
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Claims (6)

- β -■ ; 23245S8 Patentansprüche
1.) Fatürzeug mit einem Sensor zum Bestimmen der Drehzahl von zweien seiner Räder, wobei die entsprechenden Achsen dieser Räder mit einem Differentialgetriebe verbunden sind, das. einen Käfig mit Bohrungen aufweist, durch die sich die Achsen erstrecken j dadurch gekennzeichnet«, daß der Sensor aus einem Geber (52) besteht, der neben einer (24) der Bohrungen, durch die sich die Achsen (28, 30) erstrecken, am Käfig (22) des Differentialgetriebes angeordnet ist, wobei der erste Geber der Drehzahl des Käfigs proportionale Signale erzeugt, aus einem zweiten Geber (46), der auf der sich durch die Bohrung (24) erstreckenden Achse (28) angeordnet ist zum Erzeugen von der Drehzahl dieser Achse proportionalen Signalen,, und aus einer Meßkopfeinheit (56), die neben den Gebern (52, 46) auf einem feststehenden Teil des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei die Meßkopfeinheit auf die Signale der Geber anspricht zur Erzeugung von der Drehzahl des Käfigs und der Achse proportionalen Signalen, wodurch die Drehzahl der anderen Achse bestimmt werden kann.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung durch eine am Käfig (22) vorgesehene, rohrförmige Hülse gebildet wird, wodurch der erste Geber (52) einen Satz von am Umfang verteilten Zähnen an der Außenfläche der Hülse (24) aufweist, während der zweite Geber (46) einen Satz von am Umfang verteilten Zähnen (48) an der Achse (28)
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neben der Stelle aufweist, an der sich die Achse aus der Hülse (24) erstreckt.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe ein Gehäuse (12) mit einer einzigen öffnung hat, die die Stelle freilegt, an der sich die Achse (28) aus der Bohrung (24) erstreckt, und 'daß die Meßkopfeinheit innerhalb dieser einzigen Öffnung festgehalten wird.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßkopfeinheit zwei Kerne (62, 64) enthält, wobei ein Ende jedes Kerns neben den Zähnen (52) auf dem Käfig (22) bzw. den Zähnen (46) auf der Achse (28) angeordnet ist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem der Kerne (62, 64) eine Wicklung (74, 76) angeordnet ist, und daß eine magnetische Einrichtung (82) die Basis dieser Kerne berührt.
6. Fahrzeug nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Ende der Kerne (62, 64) durch ein Verbindungsglied (60) verbunden sind, und daß die magnetische Einrichtung einen einzigen, an das Verbindungsglied (60) anstoßenden Magneten (82) aufweist.
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