DE3344959C2

DE3344959C2 - Impulsdrehzahlgeber

Info

Publication number: DE3344959C2
Application number: DE19833344959
Authority: DE
Inventors: Guenther Ing Grad Singbartl
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 1983-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2003-12-14
Also published as: JPS60129669A; DE3344959A1; JPH0664078B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsdrehzahlgeber, insbesondere Radsensor für Anti blockierregelsysteme von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1.

Bei Sensoreinrichtungen mit einem solchen Impulsdrehzahlgeber zum Feststellen des Drehverhaltens eines Fahrzeugrades besteht die Forderung, daß der Abstand der Stirnfläche des im Sensor enthaltenen Polstiftes zu dem am Fahrzeugrad angeordne ten, vorzugsweise als Zahnrad ausgebildeten Rotor, sehr klein sein muß, um nur einen geringen Luftspalt zu haben und so einen guten magnetischen Fluß zu erzielen. Die durch die Drehbewegung des Rotors verursachte Änderung des magnetischen Feldes erzeugt im Sensor ein elektrisches Signal, welches einer mit dem Sensor in Verbindung stehenden Auswerteschaltung zugeführt wird. In der Praxis ist es jedoch, bedingt durch Einbautoleranzen der Sensoreinrichtung am Fahrzeug, kaum möglich, den geforderten geringen Abstand zwischen Polstift und Rotor einzuhalten.

Um jedoch auch bei größerem Luftspalt eine ausreichende Signalabgabe des Sensors zu erreichen, ist es denkbar, die den Polstift um gebende Spule mit einer großen Anzahl von Windungen zu versehen und dem Polstift sowie dem mit dem Polstift zusammen wirkenden Magneten ein möglichst großes Volumen zu geben.

Derartige Impulsdrehzahlgeber sind raumaufwendig und relativ teuer.

Aus der GB 1 485 941 ist ein gattungsgemäßer Impulsdrehzahlgeber bekannt, der ei nen Permanentmagneten, einen Polstift sowie eine den Polstift umgebende Spule aufweist. Der Polstift ist kegelförmig ausgebildet und derart in dem von der Spule um gebenen Raum angeordnet, daß seine den größeren Querschnitt aufweisende Seite dem Permanentmagneten und seine den kleineren Querschnitt aufweisende Seite ei nem mit dem Impulsdrehzahlgeber zusammenwirkenden Polrad zugewandt ist.

Der Polstift gemäß der GB 1 485 941 weist in seinem von der Spule umgebenen Be reich keine Abstufung im Sinne einer unstetigen Querschnittsänderung auf. Daher ist der Verlauf des Streufeldes im Spulenraum nur in geringem Maße von dem Rotor ver änderbar, was zu einer geringen Signalabgabe führt. Der Polstift ist zudem nicht zylin drisch ausgebildet.

Aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 33 35 864 ist ein Impulsdrehzahlgeber mit abgestuftem Polstift bekannt, wobei die Abstufung innerhalb der Spule angeordnet ist. Der Polstift weist zumindest in seinem abgestuften, dem Rotor zugewandten Bereich eine rechteckige Querschnittsform auf. Bezüglich der Querschnittsform der übrigen Be reiche des Polstiftes wird dort kein Hinweis gegeben. Der dortige Polstift ist jedoch nicht über seine gesamte Längserstreckung zylinderförmig ausgebildet.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Impulsdrehzahlgeber der ein gangs erwähnten Art zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad (hohe Ausgangs spannung) hat und sich mit gegenüber bekannten Impulsdrehzahlgebern geringerem Materialaufwand herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Wei terbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü chen angegeben.

Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, einen Impulsdrehzahlgeber mit kleinen Abmessungen und einer gegenüber bekannten Impulsdrehzahlgebern wesentlich höheren Signalabgabe zu erhalten.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend näher erläutert.

Die Abbildung zeigt einen Impulsdrehzahlgeber mit abge stuftem Polstift im Schnitt.

In einem Gehäuse 3, welches aus einem zylindrischen Hohl körper aus nicht magnetisierbarem Werkstoff besteht, ist ein Träger 11 für eine als Abnahmewicklung dienende Spule 13 angeordnet. Der Träger 11 für die Spule 13 ist als abgestufter zylindrischer Hohlkörper ausgebildet, welcher aus elektrisch nicht leitendem Material gefer tigt ist. Die Spule 13 wird in axialer Richtung durch sich radial nach außen erstreckende umlaufende Vor sprünge 10 und 16 des Trägers 11 fixiert. Im Träger 11 ist ein Polstift 12, 15 aus ferromagnetischem Werkstoff gelagert, der ebenfalls abgestuft ist. Die unterschied lichen Durchmesser des Polstiftes 12, 15 entsprechen den unterschiedlichen Innendurchmessern des Trägers 11.

Der abgestufte Polstift 12, 15 ist so im Gehäuse 3 ange ordnet, daß sein den geringeren Querschnitt aufweisen der Bereich 15 einem mit Zähnen 17 versehenen Rotor 18 zugewandt ist. Der Träger 11 weist auf seiner der Spule 13 abgewandten Stirnseite einen hohlzylindrischen Fort satz 7 auf, der auf dem Vorsprung 10 angeordnet ist.

Im hohlzylindrischen Fortsatz 7 ist ein Magnet 6, welcher gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Permanentmagnet ist, so angeordnet, daß er fest auf der Stirnseite des den größeren Querschnitt aufweisenden Bereiches 12 des Pol stiftes 12, 15 aufliegt. Um eine gute Verbindung zwi schen dem Polstift 12, 15 und dem Permanentmagneten 6 zu gewährleisten und den Träger 11 mit dem Fortsatz 7 sicher im Gehäuse 3 zu fixieren, ist eine Halterung 4 vorgesehen, welche die freie Stirnseite des Fortsatzes 7 übergreift und mit einem Teilbereich sowohl an der freien Stirnseite des Permanentmagneten 6 als auch an der freien Stirn seite des Fortsatzes 7 anliegt. Die Verbindung des Impuls drehzahlgebers mit einer nicht dargestellten Auswerteschal tung erfolgt über ein Kabel 1, welches durch eine am Ge häuse 3 angeordnete Kabelführung 2 in das Gehäuse 3 einge führt ist. Die beiden Adern 21 und 5 des Kabels 1 sind über Kontakte 20, 8 die in Kunststofflaschen 19 und 9 einge bettet sind, mit den freien Enden der Spulenwicklung elektrisch leitend verbunden. Die Spule 13 weist in dem den geringeren Querschnitt aufweisenden Bereich 15 des Polstiftes 12, 15 eine größere Anzahl von Windungen auf als in dem den größeren Querschnitt aufweisenden Bereich 12 des Polstiftes 12, 15.

Die Funktion des beschriebenen Impulsdrehzahlgebers wird nachfolgend kurz erläutert.

Der Magnetfluß erfolgt von dem dem Polstift 12, 15 abge wandten Pol des Magneten 6 durch den Luftraum und den Spulenraum zum Polstift 12, 15 und weiter durch den Pol stift 12, 15 zu dem dem Polstift 12, 15 zugewandten Pol des Magneten 6.

Dreht sich der mit einem Fahrzeugrad verbundene Rotor 18, 17, so werden die von den Zähnen 17 und Zahnlücken gebildeten Erhöhungen und Vertiefungen des Rotors 18, 17 an der den kleineren Querschnitt aufweisenden Stirnseite des Pol stiftes 12, 15 vorbeigeführt. Die dabei auftretende wechselnde Vergrößerung und Verkleinerung des Luftspaltes zwischen Rotor 18, 17 und Polstift 12, 15 bewirkt eine Veränderung des im Impulsdrehzahlgeber erzeugten magnetischen Feldes. Durch die Veränderung des magnetischen Feldes wird in der Spule eine Spannung induziert, die sich entsprechend dem Drehverhalten des Rades ändert. Die Ausgangsspannung des Impulsdrehzahlgebers stellt die Radgeschwindig keit dar, aus welcher Radbeschleunigung und Radverzögerung abgeleitet werden.

Der Polstift weist einen zylindrischen Querschnitt auf. Abweichend von der im Aus führungsbeispiel gezeigten Form des Polstiftes können auch mehrere Abstufungen vorgesehen werden.

Beim erfindungsgemäßen Impulsdrehzahlgeber wird aus den nachstehend genannten Gründen ein hoher Wirkungsgrad trotz kleiner Abmessungen erzielt.

Dadurch, daß die Geometrie des dem Magneten 6 zugewandten Bereiches 12 des Polstiftes 12, 15 der Geometrie des Magneten 6 angenähert ist, wird die Weiterleitung des magnetischen Flusses vom Magneten 6 zum Bereich 12 des Polstiftes 12, 15 in vorteilhafter Weise beeinflußt. Dadurch, daß die Geometrie des dem Rotor 17, 18 zugewandten Bereiches 15 des Polstiftes 12, 15 der Geometrie der Erhöhungen (Zähne 17) bzw. Vertiefungen des Rotors angenähert ist, kann der Verlauf der Magnetfeldlinien im Bereich der dem Rotor 17, 18 zugewandten Seite des Polstiftes 12, 15 durch Drehung des Rotors wechselweise stark verändert werden. Wenn der Rotor 17, 18 sich in einer Position befindet, in der ein Zahn des Rotors mit dem Bereich 15 des Polstiftes 12, 15 fluchtet, dann werden die magnetischen Feldlinien in diesem Bereich stark gebündelt. Wenn sich andererseits der Rotor in einer Position befindet, in der eine Vertiefung zwischen zwei Zähnen des Rotors mit dem Bereich 15 des Polstiftes 12, 15 fluchtet, dann bildet sich in diesem Bereich des Magnetfeldes ein Streufeld aus, dessen Feldlinien vom Bereich 15 des Polstiftes 12, 15 zu den benachbarten Zähnen des Rotors 17, 18 verlaufen.

Beim erfindungsgemäßen Impulsdrehzahlgeber wird ein hoher Wirkungsgrad nicht durch eine Optimierung des magnetischen Kreises z. B. durch Einsatz von Rückschluß elementen, die zur Verringerung des magnetischen Widerstandes dienen, sondern durch eine besondere Ausbildung des magnetischen Streufeldes durch den Luftraum erzielt. Durch die Abstufung des Polstiftes derart, daß der den kleineren Querschnitt aufweisende Bereich des Polstiftes 12, 15 dem Rotor 17, 18 zugewandt ist, wird ei nerseits der magnetische Widerstand im Vergleich zu einem Polstift mit kontinuierlich verlaufender Außenkontur erhöht und andererseits eine in axialer Richtung des Polstiftes wirkende Komponente des magnetischen Streufeldes erzeugt. Durch die mittels der Abstufung erzielte Diskontinuität der magnetischen Feldlinien im Polstift 12, 15 und die Erhöhung des magnetischen Widerstandes wird zudem der Verlauf des magnetischen Streufeldes im den Bereich 12 des Polstiftes 12, 15 umgebenden Spulen- und Luftraum stärker durch die Drehung des Rotors 17, 18 veränderbar.

Dadurch, daß die Abstufung des Polstiftes 12,15 und damit der durch die Drehung des Rotors leicht veränderbare Teil des Streufeldes in dem von der Spule 13 umgebenen Raum angeordnet ist, kann aufgrund der durch die Drehung des Rotors hervorgerufe nen großen Änderungen des Feldverlaufes auch derjenige Anteil der magnetischen Feldlinien des Streufeldes, der vollständig oder nahezu vollständig durch die Spule 13 verläuft, im Verhältnis zu demjenigen Anteil, der bereits im Bereich 12 des Polstiftes 12, 15 aus dem Polstift austritt und somit nicht vollständig durch die Spule 13 verläuft, stark verändert werden. Somit kann ein hoher Wirkungsgrad bzw. eine hohe Ausgangs spannung erreicht werden.

Die Erhöhung des magnetischen Widerstandes durch die Abstufung des Polstiftes hat in Verbindung mit dem insgesamt hohen magnetischen Widerstand der Anordnung den weiteren Vorteil, daß der erfindungsgemäße Impulsdrehzahlgeber auch bei einem grö ßeren Luftspalt noch ein gutes Ausgangssignal erzielt und somit für die Montage von Impulsdrehzahlgeber und Rotor größere Toleranzen bezüglich des Luftspaltes zulässig sind als bei bekannten Impulsdrehzahlgebern.

Claims

1. Impulsdrehzahlgeber, insbesondere Radsensor für Antiblockierregelsysteme von Kraftfahrzeugen mit folgenden Merkmalen:

a) es ist ein Polstift (12, 15) vorgesehen;
b) koaxial zum Polstift (12, 15) ist eine den Polstift (12, 15) wenigstens auf ei nem Teil seiner axialen Erstreckung umgebende als Abnahmewicklung die nende Spule (13) angeordnet;
c) der Polstift (12, 15) steht mit einem Magneten (6) in Wirkverbindung;
d) der Polstift (12, 15) weist in seinem von der Spule (13) umgebenen Bereich auf seiner dem Magneten (6) zugewandten Seite einen größeren Querschnitt auf als auf seiner dem Magneten (6) abgewandten Seite; dadurch gekennzeichnet,

daß der Polstift (12, 15) zylindrisch ist und in seinem von der Spule (13) um gebenen Bereich wenigstens eine Abstufung (15) aufweist.

2. Impulsdrehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polstift (12, 15) mehrfach abgestuft ist, wobei die Querschnitte der von den Abstufungen gebildeten Abschnitte sich vom Magneten entfernend kleiner werden.

3. Impulsdrehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet (6) als Permanentmagnet ausgebildet ist.

4. Impulsdrehzahlgeber nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polstift (12, 15) in seinem den geringeren Querschnitt aufweisenden Bereich (15) von einer größeren Anzahl von Spulen windungen umgeben ist als in seinem den größeren Querschnitt aufweisenden Bereich.