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Rotor für einen indutkiven Meßfühler Die Erfindung betrifft einen
Rotor für einen induktiven Meßfühler, der aus einem mit einem drehbaren Teil verbundenen
in Längsrichtung periodisch gewellten Streifen aus ferromagnetischem Material besteht
welcher nahe am Meßfühler entsprechend einer Bewegung des drehbaren Teils vorbeiführbar
ist und ein Verfahren zur Rerstellung des Rotors.
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Durch die DT-OS 1 555 193 ist es zur Erfassung der Bewegung eines
Kræftfahrzeugrades bekannt, an der Innenseite der Felge einen Streifen aus gewelltem
ferromagnetischem Material nahedem Meßfühler anzuordnen, so daß die Wellungen des
Streifens während der Drehbewegung des Rades periodisch nahçam Geber vorbeibewegt
werden. Die Befestigung eines derartigen Streifens an der Innenseite der Felge bringt
jedoch erhebliche Probleme mit sich, da stets ein genauer Rundlauf zur Erzielung
eines einwandfreien Heßergebnisses gewährleistet werden muß. Werden dabei zu wenigBefestigungspunkte
vorgesehen, so besteht die Gefahr, daß der Streifen sich nicht kreisringförmig in
der felge befindet, sondern poligonartig geformt ist. Dies würde sich jedoch Im
erheblichen Naße auf die Meßwerterfassung auswirken. Auch bereitet dabei die Verbindungsstelle
des Streifens weitere Schwierigl=eiten. Bei unterschiedlicjlen Innendurchmessern
der felge infolge von Herstellungstoleranzen wird an der Verbindungsstelle infolge
des vergrößerten oder verkleinerten Innenumfangs der Felge ein Zwischenraum oer
eine Überlappung entstehen Diese wirkt sich naturgemäß störend auf die Meßwerterfassung
aus.
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Aufgabe der Erfindung 4 st es, einen Rotor für einen induktiven Meßfühler
zu schaffen, der eine einfache und materialabfallfreie Serienherstellung erlaubt,
ohne weitere Befestigungsmittel an dem drehbaren Teil anbringbar ist, Durchmessertoleranzen
am drehbaren Teil in ihrer Auswirkung vermindert und um den gesamten Umfang völlig
homogen ist, sich insbesondere in Umfangsrichtung bei Krafteinwirkung gleichmäßig
elastisch dehnt, so daß ein Teilungswinkel zwischen den einzelnen Wellungen stets
gleichbleibt. Des weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung des Rotors, insbesondere
zum Verbinden des Streifens, geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Streifen
zu einem geschlossenen Ring an seinen Enden verbunden ist, der am gesamten Umfang
einschließiich einer Verbindungsstelle homogen ist und der unter Vorspannung infolge
elastischer Dehnung in Längsrichtung des Streifens auf einer Außenfläche des drehbaren
Teils angeordnet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Rotor ist es möglich, den Streifen kontinuierlich
mit den Wellungen zu versehen und dann auf die erforderliche Länge, die durch den
Außenumfang des drehbaren Teils vorgegeben ist, zuzuschneiden. Infolgedessen, daß
der Streifen über seine gesamte Länge einschließlich der Verbindungsstelle gleichmäßig
gewellt ist, kann während des Betriebes kein Fehlsignal auftreten. Auch ist der
infolge der Wellungen in Längsrichtung elastische Streifen an seinem gesamten Umgang
einschließlich der Verbindungsstelle gleichmäßig dehnbar. Er wird sich damit also
tirchmessertoleranzen des drehbaren Teils anpassen. Dabei tritt jedoch noch der
ganz besondere Effekt auf, daß bei größerem Durchmesser des drehbaren Teils der
Streifen mehr gedehnt wird, so daß die Wellungen flacher werden und somit die äußere
Rotationskontur des Rotors nicht in dem Viaß größer ist als der Durchmesser des
drehbaren Teils gegenüber einer unteren Toleranzgrenze.
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Es tritt dabei also der Effekt ein, daß die Rotationskontur des Rotors
nicht in dem IWaße von seinem vorgegebenen Durchmesser abweicht als das
drehbare
Teil. Es werden vielmehr Ikirchmesserschwankungen des drehbaren Teils infolge von
Herstellungsungenauigkeiten teilweise eliminiert.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rotors besteht
darin, daß der Streifen an seinen beiden Enden in Längsrichtung jeweils halbseitige
gleichlange, zueinander seitenvertauschte Fortsätze aufweist, die ebenfalls periodisch
gewellt sind, wobei die beiden Enden des Streifens derart verbunden sind, daß die
beiden Fortsätze parallel 'nebeneinander und ihre Wellungen in einer Flucht sind,
und daß die beiden Fortsätze miteinander elektrisch verschweißt sind. Auch bei dieser
Ausführungsform entsteht bei der Herstellung des Streifens an dessen Enden kein
Materialabfall, da das an den Fortsätzen der Enden des Streifens nicht benötigte
Material die Fortsätze des davor oder dahinter liegenden Streifens bildet. Durch
die halbseitigen Fortsätze entsteht an der Verbindungsstelle eine lange stufenförmige
Verbindungsnaht, so daß eine ausreichende Festigkeit der Verbindung leicht erreicht
wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der
Streifen zum Verschweißen in einer mehrteiligen Vorrichtung formschlüssig aufgenommen
und die Enden in ihre endgültige Position zueinander gehalten werden, und daß der
Schweißstrom dem einen Ende an einer Innenseite und dem anderen Ende an einer Außenseite
durch elektrisch leitende Klemmbacken der Vorrichtung zugeführt wird, wobei die
elektrisch leitenden Elemabacken den Streifen am jeweiligen Ende nur bis kurz vor
dem Schweißstoß berühren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der besonders vorteilhaften
usführirngsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Streifen zum Verschweißen in
einer mehrteiligen Vorrichtung derart gehalten ist, daß die Enden mit den Fortsätzen
in ihre endgültige Position zueinander gehalten
werden, und daß
der Schweißstrom mittels zweier Elektroden, die axial zum Rotor angeordnet sind,
den Fortsätzen seitlich zugeführt wird.
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Damit wird erreicht, daß der Schweißstrom den Schweißstoß äußerst
gleichmäßig durchfließt, so daß eine saubere Verschweißung über die gesamte Dicke
des Streifens erzielt wird. Dadurch, daß der Streifen dabei formschlüssig gehalten
ist, können während des Schweißvorganges keine Lagefehler auftreten. Es wird dabei
insbesondere gewährleistet, daß die Wellungen Sn den Fortsätzen genau fluchten und
daß der Streifen sich nicht unter der Einwirkung des Schweißstromes verformt.
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Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Rotors ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung,der Erfindung, die anhand der Zeichnung näher erläutert
ist.
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In der Zeichnung zeigt Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Verbindungsstelle
des Streifens für den erfindungsgemäßen Rotor, Figur 2 eine Draufsicht auf den zugeschnittenen
ebenen Streifen für den Rotor, Figur 3 einen Schnitt senkrecht zur Achse eines Rotors
im Bereich der Verbindungsstelle und die Kleumbacken einer Schweißvorrichtung, Figur
4 einen Schnitt senkrecht zur Achse des Rotors gemäß der bevorzugten Ausführungsform
im Bereich der Verbindungsstelle und die Klemmbacken einer Schweißvorrichtung, Figur
5 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 4,
Figur 6 eine Abwandlung
der bevorzugten Ausftihrungsform gemäß Fig. 1.
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In Figur 1 ist ein Teil eines Rotors, der aus einem Streifen 1 besteht,
dargestellt. Der Streifen 1 ist in Längsrichtung derart gewellt, daß der fertige
Rotor am Außenumfang die Form eines Zahnrades aufweist. Der Streifen 1 weist Enden
2 und 3 auf, die jeweils einen halbseitigen Fortsatz 4 und 5 haben. I)ie Fortsätze
4 und 5 sind dabei gleich lang, wobei die Länge ein ganzzahlig Vielfaches einer
Wellung ist. Beim zusammengefügten Streifen 1 sind dann die Fortsätze 4 und 5 parallel
nebeneinander angeordnet, so daß der gesamte Streifen am ganzen Umfang homogen gewellt
ist und eine gleichmäßige Breite hat. An einer stufenförmigen Verbindungsstelle
6,7,8 sind die Fortsätze 4 und 5 der beiden Enden 2 und 3 des Streifens 1 miteinander
verschweißt.
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In Fig. 2 ist der Streifen 1 in noch ebenem Zustand dargestellt. Es
ist dabei deutlich zu erkennen, daß der Streifen aus einem endlosen Band auf einfachste
Weise hergestellt werden kann. Ein solches Band wird zunächst mit den Wellungen
versehen und dann auf die erforderliche Länge stufenförmig zugeschnitten, so daß
direkt an den Enden 2,3 die Fortsätze 4,5 entstehen. Zu beachten ist, daß dabei
kein Naterialverlust entsteht, da s.B. beim Abschneiden eines Endes 3 mit dem Fortsatz
4 am weiteren Band direkt ein Ende 2' mit einem Fortsatz 5' für einen nächsten Streifen
1' gebildet wird.
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Der Streifen 1 kann ohne weiteres Befestigungsmittel auf ein drehbares
Teil aufgeschoben werden und so den Rotor bilden. Der Streifen 1 wird sich ohne
weiteres aufgrund seiner federnden Eigenschaften relativ großen Durchmessertoler-anzen
des drehbaren Teils anpassen und unter Vorspannung fest an diesem anliegen. Dabei
tritt noch der ganz besondere Effekt ein, daß bei steigendem Durchmesser des drehbaren
'teils der Rotor gelängt und damit die Wellungen wieder flacher werden. Der äußere
Durchmesser der Rotationskontur des Rotors wird daher nicht um das Naß
der
Durchmesserzunahme des drehbaren Teils größer werden. Mit anderen Worten gesagt,
der Rotor gleicht Durchmessertoleranzen des drehbaren Teils in einem gewissen Maße
wieder aus, so daß die möglichen Durchmesserunterschiede der äußeren Rotationskontur
des Rotors kleiner als die des drehbaren Teils sind.
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In Fig. 3 ist ein zur Achse des Rotors senkrechter Schnitt durch einen
Rotor im Bereich der Verbindungsstelle 6a während des Schweißvorganges dargestellt,
welcher aus einem Streifen 1 mit glatt abgeschnittenen Enden besteht. Dabei ist
ein Teil einer für die AusfusErung des Schweißvorganges vorgesehenen Vorrichtung
ebenfalls schematisch gezeigt. An der Verbindungsstelle 6 stehen das Ende 2 und
das Ende 3 sich stumpf gegenüber.
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Die Enden 2 und 3 liegen auf zwei unteren Klemmbacken 9 und 10 auf.
Der untere Klemmbacken 9 besteht aus elektrisch nicht leitendem Material, während
de-- zweite untere Klemmbacken 10 aus elektrisch leitendem Material besteht. ueber
diesen wird vom Ende 3 der Schweißstrom zum ttinuspol abgeführt. Zu beachten ist,
daß dieser leitende untere Elemsbaeken 10 nur bis kurz vor die Verbindungsstelle
6a reicht und daß sich der nicht leitende F;lermnbacken 9 unmittelbar anschließt.
Die dem Rotor zugewandte Oberfläche der Klemmbacken 9 und 10 entspricht dabei weitgehend
einem Abdruck der Innenseite des Streifens 1, auf welcher dieser formschlüssig aufliegt.
Lediglich an der Verbindungsstelle 6a ist ein geringer Freiraum 11 ausgespart, welcher
beim Schweißen zur Autahme überschüssigen Materials dient. Dieser an der Unterseite
des Streifens entstehende Schweißgrat beeinflußt jedoch die spätere Meßanordnung
nicht.
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Über den Enden 2 ulld 3 sind obere Klemmbacken 12 und 13 angeordnet?
die während des Schweißvorganges auf die Enden 2 und 3 bzw. die unteren Klemmbacken
9 und 10 vorgespannt sind. Dabei besteht der glemmbacken 12
aus
elektrisch nicht leitendem Material und der Klemmbacken 13 aus elektrisch leitendem
Material. Über den Klemmbacken 13 wird dem Ende 2 der Schweißstrom vom Pluspol zugeführt.
Die dem Rotor zugewandte Oberfläche der Klemmbacken 12 und 13 entspricht dabei einem
Abdruck der Oberseite des Rotors und liegt auf diesem formschlüssig auf. Auch hier
reicht der elektrisch leitende Klemmbacken 13 nicht bis ganz an die Verbindungsstelle
6a heran. Durch einen geschwungenen Pfeil 14 ist der Stromfluß während des Schweißvorganges
angedeutet. Durch die diagonal versetzte Stromzuführung während des Schweißvorganges
wird eine besonders saubere homogene Schweißnaht erreicht. Auch bereitet dabei das
Trennen der beiden Pole voneinander keine Schwierigkeit, wobei der Streifen 1 während
des Schweißvorganges im gesamten Bereich der Verbindungsstelle formschlüssig gehalten
ist. Es ist in diesem Zusammenhang wichtig, daß der Streifen 1 auch in axialer Richtung
an seiner seitlichen Begrenzung formschlüssig eingespannt ist.
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Anhand der Figuren 4 und 5 sei nunmehr die Herstellung eines Rotors
gemäß æroben beschriebenen vorteilhaften Aus£tihrLingsform erläutert. Die Streifenenden
2 und 3 mit ihren Fortsätzen 4 und 5 sind wieder zwischen einem radialinneren und
äußeren Klemmbacken 15 und 16 eingespannt. Der radial äußere Klemmbacken 16 weist
dabei im Bereich der Verbindungsstelle 6,7,8 einen Vorsprung 17 auf, durch den die
Wellungen in den Fortsätzen 4 und 5 in fluchtender Stellung fixiert werden. Der
Schweißstrom wird, wie in Fig. 5 dargestellt, mittels zweier Elektroden 18,19 in
Bezug auf den Rotor axial den Fortsätzen 4 und 5 seitlich zugeführt. Durch einen
pfeil 20 ist der Stromdurchgang durch die Verbindungsstelle 6 angedeutet.
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Damit entsteht eine Schweißstelle 21, die sich nur in Umfangsrichtung
des Streifens 1 erstreckt. Im Bereich der Verbindungsstelle 7 und 8 findet keine
Verschweißung statt. Dies ist jedoch auch nicht erforderlich, da die Schweißstelle
21 ausreichend lang bemessen werden kann, so daß keine Schwierigkeiten bezüglich
der Festigkeit der Verbindung auftreten können.
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Es ist damit überraschenderweise gelungen, die vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung mit einer billigeren Vorrichtung und einfacher herzustellen als eine
Ausführungsform gemäß dem Grundprinzip der Erfindung.
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In Fig. 5 ist ein weiteres Ausfüfrungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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Dabei weist das Streifenende 3 zwei Fortsätze 4 auf, die sich gabelförmig
erstrecken. Betrachtet man dabei jedoch nur den auf einer Seite einer Symmetrielinie
22 dargestellten Teil des Streifens 1, so handelt es sich dabei wieder jeweils um
halbseitige Fortsätze mit gleichem Abstand zu Symmetrielinie 22, wodurch sich am
Gesamtstreifen die gabelförmige Anordnung ergibt. Ebenso ist am Streifenende 2 ein
Fortsatz 5 vorgesehen, für den prinzipiell gleiches wie für die Fortsätze 4 gilt.
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Der Fortsatz 5 wird bei der Verschweißung des Streifens 1 zwischen
den Fortsätzen 4 mittels einer gleichen Vorrichtung, wie in Fig. 4 dargestellt,
gehalten. Der Schweißstrom wird in gleicher Weise, wie in Fig.
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5 dargestellt, mittels Elektroden 18,19 dem Streifen zugeführt. Dabei
ergibt sich jedoch aufgrund der besonderen Ausbildung der Streifenenden 3 und 4,
daß der Strom nur den Fortsätzen 4 am Streifenende 3 zugeführt wird. Überraschenderweise
ist es dabei jedoch trotzdem möglich, daß zwischen den Fortsätzen 4 und dem Fortsatz
5 eine Verschweißung stattfindet und der Schweißstrom nicht ungenutzt über das Streifenende
3 sich kurzschließt. Es ergeben sich bei der Verschweißung die beiden mit 21 bezeichneten
Schweißstellen, wodurch eine noch größere Festigkeit als beim Ausführungsbeispiel
der Fig. 4 und 5 erreicht wird.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele
und es sind ohne weiteres weitere Möglichkeiten zur Realisierung der Erfindung unter
Anwendung des Grundprinzips der Erfindung denkbar.