DE2714116A1

DE2714116A1 - In eine fahrzeugachse eingebauter geschwindigkeitsmesser

Info

Publication number: DE2714116A1
Application number: DE19772714116
Authority: DE
Inventors: Charles Hunter Lantz
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1976-04-15
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1977-10-27
Also published as: JPS52127371A; SE7703753L; FR2348496A1; US4027753A; CA1058301A

Description

.- Met. W.* Goldbach ⁴X n_prrngt7.

Dipl.- Ing. L. Sxhieferdecker aerrnsxr

Pa t ent anwält e

The B.?. Goodrich Company
Akron, Ohio V.St.A.

Offenbach a.M.

In eine Fahrzeugachse eingebauter Geschwindigkeitsmesser

Die Erfindung betrifft Geschwindigkeitsmeßgeräte für Räder und insbesondere solche, die an einer Radachse oder in sie eingebaut sind.

Meßgeräte für die Drehgeschwindigkeit von Rädern sind übliche Bauteile in Brems- oder Gleitschutzeinrichtungen. Öiese Einrichtungen haben üblicherweise zusätzlich zu einem Meßgerät eine Ventilanordnung zum Regeln des Drucks auf die Bremsen und ein elektronisches Kontrollgerät, das Signale von den Meßgerät empfängt und die Ventileinrichtung betätigt, um den Bremsdruck in Übereinstimmung mit den Signalen entsprechend zu ändern.

Die zur Zeitgebräuchlichen Meßgeräte haben einen Rotor, einen Stator, einen Dauermagnet und eint Spule. Rotor und Stator sind im allgemeinen mit einer festgelegten Zahl von Zähnen oder Kerben versehen. Die Spule und der Magnet sind relativ zum Rotor und Stator so angeordnet, daß Kraftlinien vom Magnet durch den Stator unterbrochen werden können, wenn der Rotor relativ zum Stator gedreht wird. Ein sich änderndes Kraftlinienfeld wird um die Spule aufgebaut und indziert damit einen Wechselstrom inder Spule. Die Frequenz» dieses Stromes ist proportional der Rotordrehzahl, üine Verbindung des Rotors mit dem Rad ergeibt einen Wechselstrom mit einer der Rotordrehzahl proportionalen Frequenz.

Wie und wo ein Meßgerät relativ zum Rad angeordnet wird, sind wichtige, die Kosten, die Bauart und die Betätigung des Meßgeräts

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beeinflussende Faktoren. Es sind Meßgeräte auf oder nahe einem umlaufenden Teil der Bremse angeordnet worden. In einer solchen Lage ist das Meßgerät Schmutz und extremen Temperaturen ausgestzt und für eine Auswechslung oder Reparatur nicht ohne weiteres zugänglich. Die Anordnung der Meßgeräte am oder nahe dem Ende einer Achse hat das Problem der Zugänglichkeit gelöst, aber es bleiht noch immer das des Lageröls und des Schmzuanflugs. Auch bei den meisten Meßgeräten "innerhalb der Achse" iat nur ein Teil des Meßgeräts in der Achse untergebracht, während der Teil außerhalb der Achse dazudient, den "ugang zur Radnabe zu versperren und die Abnahme des Meßgeräts verlangt, ehe ein Abnehmen der Radnabe möglich ist.Außerdem scheinen diese Meßgeräte in der Achse zu einer axialen oder Drehbewebung relativ zur Achse zu neigen, was die dem Meßgerät zugesandten Signale beeinflußt. Beispielhafte Veröffentlichungen von Meßgeräten innerhalb der Achse, deren Merkmale das eine oder andere der erwähnten Probleme ist, sind die USA-Patent 3 473 120, 3 566 169, 3 915 266 und das britische Patent 1 321 117.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Achs- und Raddrehzahlmeßgerät zu schaffen, bei dem die Messereinheit so dicht zusammengabaut ist, daß vollständig in der Achse Platz findet«

Es ist ein weiteres Ziel, eine Messereinheit so in der Achse anzuordnen, daß eine praktisch unbehinderte Abnahme der auf der Achse sitzenden Radnabe möglich ist.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist, eine Kombination von Achse und Raddrehzahlmeßgerät zu schaffen, bei der-alle Wähleinheiten des Meßgeräts hermetisch in einem Gehäuse verschlossen sind und das Meßgerät vollständig in der Achse untergebracht und unbedingt an eine drehenden oder axialen Bewegung relativ zu der Achse gehindert ist.

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Diese und andere Ziele, die sich aus der folgenden Beschreibung ergeben, werden dadurch erreicht, daß eine Achse mit einer zylindrischen, von einem *"nde ausgehenden Längsbohrung und eine Meßgeräteinheit mit einem nicht magnetischen Gehäuse vorgesehen werden, die ihrer Größe nach vollständig in die Bohrung passen. EineRotoreinheit, ein Stator, ein Dauermagnet und eine Spule werden so bemessen und erhalten einen solchen Umfang, daß sie in das Gehäuse passen,und werden zum Betrieb damit eingesetzt. Ein gekrümmter Blechbehälter ist auch in der Bohrung neben dem Gehäuse angeordnet und sichert abgeflacht die Meßgeräteinheit gegen eine Dreh- und eine axiale Bewegung relativ zu der Bohrung. Ein Ansatz von der Rotoreinheit geht durch das Gehäuse über das Achsenende hinaus und ist mit einem Verbindungsarm zum Eingriff mit der Nabenkappe eines Rades versehen.

In der Zeichnung, die die Erfindung an einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform wiedergibt, ist

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Meßgeräteinheit, die im Endteil

einer Achse sitzt, wobei gewisse Teile im Schnitt gezeigt oder weggelassen sind,

Fig. 2 eine vergrößerte Seitenansicht der Meßgeräteinheit, wobei Teile weggebrochen, im Schnitt gezeigt oder fortgelassen sind,

Fig. 3 eine Ansicht der Meßgeräteinheit in Fig. 2 nach der Linie 3 - 3 der 'ig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht der Meßgeräteinheit nach Fig. 2 längs der Linie 4-4 der Fig. 2 und

Fig. 5 eine Ansicht der Meßgeräteinheit der ^ig. 2 nach Linie 5 - 5 der fcig. 2.

Fig. 1 bis 4 der Zeichnung geben die voeliegende Erfindung gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform wieder. Obgleich die

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folgende Beschreibung die angemeldete Erfindung in Ausrücken ihrer Anwendung auf Gleitschutzanlagen für Lastwagenanhänger wiedergibt, versteht sich, daß der Umfang der Erfindung nicht notwendigerweise auf diese Anwendung zu beschranken ist.

In Fig. 1 ist eine typische, nicht umlaufende Hohlachse 10 gezeigt, welche den Nabenteil 12 eines (nicht gezeigten) Rades für eine Drehung auf Rollenlagern 14 trägt, die aufeinem Lagerteil 16 sitzen. Eine Radnabe oder Kappe 18 ist als an der Radnabe 12 durch geeignete Befestigungsmittel, wie Schrauben 15, befestigt gezeigt. Die Nabenkappe 18 enthält einen flanschähnlichen Teil 19» der an einem Teil der Innenfläche der Nabenkappe befestigt und so angeordnet ist, daß er bei einer Drehung der Nabenkappe in Eingriff mit einem Hebel oder Verbindungsarm 17 kommt.

Die Hohlachse 10 ist, wie in Fig. 1 ersichtlich, mit einer vergrößerten zylindrischen Bohrung 20 versehen, die axial einwärts vom Ende 11 der Achse verläuft. Bohrungen, wie die Bohrung 20 in der Achse 10 können von unterschiedlicher axialer Länge sein; so kann beispielsweise für Anhängerachsen zwischen 2,54 und 5,08 cm schwanken. Jedoch ist normalerweise eine besondere vergrößerte Bohrung, wie 20, etwa 4,064 cm im -LHirchmesser. Die größere Bohrung 20 verringert sich auf eine kleinere Bohrung von geringerem Durchmesser 21 φ die durch die Achse 10 geht. Die kleiner Bohrung 21 hat gewöhnlich einen Durchmesser von 1,9 cm.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Meßgeräteinheit 50 in der Bohrung 20 untergebracht, -Can Kabel 25 läuft von der Rückwand des Meßgeräts 30 durch die Bohrung 21 von kleinerem Durchmesser zu einer entfernten Verbindung mit einer Regeleinrichtung (die nicht gezeigt ist). Das Meßgerät wird in seiner Stellung in der Bohrung 20 von einem gebogenen Behälter 22 aus Stahlblech verriegelt, der durch Druck von einer Handmutter 50 abgeplattet wird,

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die auf einen Knauf 45 in der Mitte ausgeschraubt ist. Die abgeflachte Platte 22 kommt in der Abflachung miider Wand der Bohrung 20 in Eingriff und hält das Keßgerät 30 gegen eine Drehoder axiale Bwegunjj in der Bohrung 20 fest, wie nachstehend noch im einzelnen erläutert wird.

Fig. 2 zeigt das Meßgerät und verschiedene der ohm zugeordneten Teile deutlicher. Das Meßgerät 30 umfaßt ein äußeres, rundes, unmagnetisches, hermetisch abgeschlossenes Gehäuse 40. Das Gehäuse 40 besteht aus einem becherförmigen Teil 42 und einem Deckelteil 44. Der becherförmige Teil 42 hat eine im wesentlichen zylindrische Seitenwand 46 und eine etwa stumpfkegelförmige Rückwand 48. Die zylindrischen Seitenwand 46 hat eine Ringnut 28 in der Außenfläche zur Aufnahme eines O-Ringes 29· ^ie Hinterwand 48 hat in der Mitte einen zylindrischen Ansatz 47 mit einer Öffnung 49 für den Durchtritt des Kabels 25· Der Deckelteil 44 des Gehäuses 40 besteht aus einer scheibenförmigen Vorderwand 43» die teleskopartig an der zylindrmischen Seitenwand 46 befestigt ist. Der Deckelteil 44 hat in der Mitte einen zylindrischen Kanuf 45» der eine Öffnung 41 für die Welle bietet. Beide Teile 42 und 44 des Gehäuses 40 sind aus unmagnetischem Material und vorteilhaft aus verstärkten Kunststoff, wie einem Polyester mit Glasfüllstoff·

Bin Teil der Außenfläche des Knaufs 45 des Deckelteils 44 ist mit Gewinde, wie bei 45', versehen, während ein anderer Teil der Außenfläche des Knaufs zwei flache Seiten 45" hat (vgl. Pig. 3). Dieser besondere Umriß des Knaufs 45 erlaubt ein Aufsetzen des gekrümmten Behälters 22 auf diesen Knauf 45 zum Zwecke einer nicht drehenden Bewegung, weil der Behälter eine Mittä.öffnung 52 mit flachen Seiten hat, welche den flachen Seiten 45" am Knauf 45 entsprechen. Eine von Hand anzuziehende Mutter 50 mit Innengewinde sitzt an dem Knauf 45. Wird die Mutter angezogen, legt sie sich

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an den Befestigungsteil 22 und flacht ihn ab, so daß der mit Zähnen versehene Teil 24 des Umfangs des Befestigungsteils mit der Oberfläche der Bohrung 20 in Eingriff kommt und dadurch die Meßgeräteinheit gegen eine axiale Bewegung in der Bohrung 20 verriegelt. Der Befestigungsteil 22 besteht vorteilhaft aus einem warm behandelten hochwertigen Stahl.

Die Innenfläche des Rückwandteils 48 des Gehäuses 40 ist mit einem Halteflansch 48· zum Halten eines runden Statorteils 60 im Gehäuse 40 versehen. Der Stator 60 hat eine Becherform mit einer Rückwand 62 und einer zylindrischen Seitenwand 64. Die Innenfläche der Seitenwand 64 ist mit einer vorherbestimmten Zahl über den Umfang verteilter, axial verlaufender Kerben oder Zähne 63 versehen. Diese vorher festgelegte Zahl ist vorteilhaft sechzig, so daß das Meßgerät 30 eine elektrische Frequenz von 60 Perioden je Drehung erzeugen kann. In Anbetracht der verhältnismäßig geringen Größe des Stators ist ein Einarbeiten von sechzig Zähnen in den Stator unpraktisch. Daher wird der Stator 60 vorteilhaft durch Gießen hergestellt, wobei ferromagnetisches Metallpulver verwendet und eine geeignete Formung des gezahnten Teils des Stators in Betracht gezogen wird.

Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Rückwand 62 des Stators 60 mit fünf Öffnungen versehen, einer Mittelöffnung 61 und Öffnungen 66, 67, 68 und 69. Die Öffnung 61 dient der Aufnahme des Endes einer umlaufenden Welle 75, die nachstehend noch näher beschrieben wird. Die Öffnung 66 dient der Aufnahme des Halteflanschs 48' an der Rückseite 48 des Gehäuses 40. Die Öffnungen 67 und 69 nehmen je ein Paar Haltezapfen 55 auf, die sich nach rückwärts von einer runden Kunststoffspule 54 erstrecken.

Die Haltespule 54 hat Trogform, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und trägt eine Wicklung 57 aus elektrisch leitendem Drafet.Leiter 58

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und 59 von der Wicklung 57 gehen durch die Öffnung 68 in der Rückwand 62 des Stators 60 in einen Kabelmantel 26 und laufen aus dem Meßgerätgehäuse durch die Öffnung 49 Im Stutzen 47 des Gehäuses 40. Das Kabel 25 wird gegenüber der Gehauseöffnung 49 durch einen Befestigungsteil 27 unverrückbar gehalten. Die Öffnung 49 ist durch einen O-Ring 23 abgedichtet.

Eine drehbare Welle 75' faßt in die Vorderwand des Gehäuses 40 in der Öffnung 41 des Stutzens 45» in der eine runde Buchse 32 sitzt. Die Öffnung 41 ist durch einen Dichtungsring 33 abgedichtet. Die Welle 75 hat Stellen von unterschiedlichem Durchmesser, einen äußeren Teil 76, an dem der Hebel oder Verbinder 17 befestigt ist, und einen Zwischenteil 77, der sich in der Buchse dreht, sowie einen Teil 78 von Heinerem Durchmesser, dessen Ende zum Umlauf in der Öffnung 61 der Rückwand 62 des Stators 60 sitzt. Die Welle 75 besteht vorzugsweise aus einem Werkstoff, der vom Meßgerät keinen Magnetismus zu irgendwelchen Metallteilchen oder sonstigen Unreinigkeiten überträgt, die im Schmieröl vorhenden sind. Als geeigneter Werkstoff für die Welle 75 hat sich Phosphorbronze erwiesen.

Ein scheibenförmiger Rotor 70 ist an dem Teil 78 von geringerem Durchmesser der Welle 75 für einen Umlauf mit ihr befestigt. Der Umfang des Rotors 70 ist mit einer vorherbestimmten Zahl Kerben 72 versehen, die zahlenmäßig den Kerben 63 am Stator 60 gleich sind. Wegen der geringen Größe ist der Rotor 70 ebenso wie der Stator 60 auf pulvermetallurgischem Wege gebildet, indem ferromagnetisches Metallpulver benutzt wurde, um eine praktische Formgebung dieses gekerbten Teils ζφ ermöglichen. Die Kerben 72 am Rotor 70 haben Abstand von den Kerben 63 am Stator 60, einen Spalt vorherbestimmter Größe zwischen den beiden ferromagnetisehen Teilen zu bilden.

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Bin runder Dauermagnet 66 sitzt radial in der Wicklungsspule 54, indem er sich auf der Welle 75 abstützt. Der Magnet 66 ist so bemessen, daß in der in Fig. 2 gezeigten Stellung die Außenfläche

67 des Magneten 66 den Rotor 7P berührt, während iie Innenfläche

68 in Berührung mit mit der Rückwand 62 des Stators 60 steht. Der Magnet 66 besteht aus einem geeigneten, dauernd magnetlsierbaren Werkstoff, wie "Alnico 5".

Wie gesagt wurde, ist die Meßgeräteinheit 20 so bemessen und von solchem Umfang, daß sie vollständig in die Achsenboa»hrung 20 paßt. Einige Abmessungen der verschiedenen Teile des Meßgeräts mögen als Beispiele die gedrängte Form des Geräts veranschaulichen. In einer gewöhnlichen Bohrung 20 von etwa 4,115 bis 4,14 cm kann ein übliches Gehäuse 40 einen größten Außendurchmesser von etwa 4,06 bis 4,09 cm hafeen. Die axiale Länge des Teils von größtem Durchmesser kann etwa 2,286 cm betragen. Der Rotor 70 hätte dabei einen Außendurchmesser von etwa 3,21 cm, und die Dicke des Rotors wäre etwa 0,396 cm. Ein gebräuchlicher Dauermagnet könnte einen Durchmesser von etwa 2,63 cm und eine Stärke von 1,364 cm haben. Ein üblicher Stator, wie der Stator 60, hätte einen größten Außendurchmesser von etwa 3»77 cm und eine axiale Längs von etwa 1,88 cm.

Im Betrieb wirkt die drehbewegliche Nabenkappe 18 durch die Verbindungsarm 17 so, daß bei einem Radumlauf die Welle 75 in Drehung versetzt wird. Der Rotor 70 läuft infolge seiner Befestigung an der Welle 16 um. Ein magnetischer Kraftlinienfluß vom Dauermagnet 66 erzeugt ein magnetisches Feld um den Spalt zwischen den Statorkerben und den Rotorkerben 62.Die Drehbewegung der Rotorkerben 72 an den Stafcorkerben 63 vorbei erzeugt ein veräbderliches Magnetfeld, das einen Wechselstrom in der Spule 57 induziert, wobei die Frequenz der Drehzahl des Rotors 70 proportional ist.

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Auf diese Weise können durch Abfühlen der unterschiedlichen Frequenz des Stroms in der Spule 54 Änderungen in der Drehzahl bestimmt werden.

Die obige Beschreibung gibt die Erfindung gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform wieder; naheliegende Abwandungen dieser Ausführung können durchgeführt werden, ohne daß solche Abwandlungen aus dem Bereich der Erfindung ausfallen, die sich aus den beigefügten Ansprüchen ergibt.

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Claims

27H116 Ansprüche

1.) In eine Fahrzeugachse eingebauter Geschwindigkeitsmesser, gekenn-— zeichnet durch eine ein Laufrad tragende Achse (10) mit einer zylindrischen Btthrung (20) im Innern, die sich in Längsrichtung von einem Achsenende aua erstreckt, eine Meßgeräteinheit (30) für die Raddrehzahl in abgedichteter Lage in der Bohrung, wobei das Meßgerät aus einem hermetisch abgeschlossenen, unmagnetischen Gehäuse (40), einem ferromagnetisehen Stator (60) im Gehäuse, dessen abgerundeter Teil eine bestimmte Anzahl Kerben (63) im Abstand voneinander hat, einer im Gehäuse sitzenden Rotoreinheit mit drehbarer, unmagnetischer Welle (75) und einem ferromagnetischen Rotor (70), der auf der Welle sitzt, einen ringförmigen Teil (64) mit ebenfalls einer bestimmten Anzahl Kerben hat und zum Stator (60) so eingestellt ist, daß ein ringförmiger Spalt gewählter Größe zwischen dem Ringteil mit Kerben das Stators und dem Ringteal des Rotors gebildet wird, besteht, einen Dauermagnet (66), der im Gehäuse (40) so sitzt, daß er «inen KraftlinienfluB durch den Rotor und den Stator erzeugen kann, eine "icklung (57) im Innern des Gehäuses für die Induktion eines Stromes durch Ändern des magnetischen Feldes infolge des Umlaufs des Rotors und einen gebogenen, metallischen Befestigungsteil (22), der außerhalb des Gehäuee· (40) fcänslioh in der Bohrung (20) sitzt und beim Tlachwerden das Meßgerät sowohl gegen eine Drehbewegung als auch gegen eine seitliche Bewegung verriegelt, und Mittel (17, 18, 19)» die außerhalb des Gehäuse· zur Verbindung der Rotorwelle mit einem auf der Achse sitzenden Rad angebracht sind.

2. Geschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, daduroa gekennzeichnet, daß die Kerben (63> des Stators (60) in etwa axialer Eiohtung verlaufen und im wesentlixhen radial außerhalb 4er Rotorkerbe· «ingeordnet sind«

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3. Greschwindigkeitsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerben (63) auf dem Rotor (70) im wesentlichen axial gerichtet sind«

4. Greschwindigkeitsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (22) eine Anzahl Zähne (24) an wenigstens einem Teil des Umfangs aufweist, die imstande sind,die Fläche der Bohrung (20) zu erfassen.

5. Greschwindigkeitsmesaer nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (22) eine Anzahl Zähne (24) an wenigstens einem Teil des Umfangs aufweist, die imstande sind, mit
der fläche der Bohrung (60) in Eingriff zu kommen.

6. Greschwindigkeitsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsteil (22) eine Anzahl Zähne ca wenigstens
einem Teil des Umfangs aufweist, die imstande sind, in Eingriff mit der Fläche der Bohrung (60) zu kommen·

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