DE3918152A1 - Wirbelstrommesswerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wirbelstrommeßwerk nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Wirbelstrommeßwerke der genannten Art werden in großem Umfang als Tachometer zur Fernanzeige der Geschwindigkeit von Fahrzeugen und als Drehzahlmesser zur Fernanzeige der augenblicklichen Drehzahl von Brennkraftmaschinen verwen­ det. Sie weisen grundsätzlich ein erstes Bauelement auf, dessen Winkelgeschwindigkeit proportional zur Winkelge­ schwindigkeit des überwachten drehenden Bauteils ist. Dabei wird bei der Anwendung als Tachometer die Winkelgeschwin­ digkeit eines Antriebsrads oder eines damit synchron umlau­ fenden Getriebeelements als Maß für die Fahrzeuggeschwin­ digkeit angesehen. Sie enthalten ferner ein zweites, meist koaxial dazu gelagertes Bauelement, das in magnetischer Wirkverbindung mit dem ersten umlaufenden Bauelement steht und mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist. In den meisten Fällen besteht das erste Bauelement aus einem oder mehreren umlaufenden Permanentmagneten, die am Umfang einer im Anzeigeinstrument gelagerten Welle, der sogenannten Magnetwelle, angeordnet sind. Die Magnetwelle ist gewöhn­ lich an dem den Magneten entgegengesetzten Ende mit einem Innenvierkant versehen, in den das vierkantig ausgebildete Ende einer biegsamen Welle eingreift, die wiederum von den Antriebsrädern bzw. der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben ist. Das zweite Bauelement besteht im allgemei­ nen aus einer die Magnete übergreifenden Glocke aus einem unmagnetischen, elektrisch gut leitenden Werkstoff und ist auf einer Achse gelagert, die gleichzeitig die Zeigerwelle darstellt. Am Ende der Zeigerwelle befindet sich der Zeiger, der über eine Skala spielt und von einer Spiralfe­ der an der Zeigerwelle in die Nullstellung zurückgedreht wird. Wenn die Magnete umlaufen, erzeugen sie in der Wirbelstromglocke der Drehzahl proportionale Wirbelströme, so daß die Wirbelstromglocke mit dem Zeiger entgegen der Wirkung der Spiralfeder verdreht und so die Anzeige bewirkt wird.

Oftmals ist es erwünscht, für Zwecke der Kraftstoffver­ brauchs- oder Reichweitenberechnung das in der Anzahl der Umdrehungen des Magnetkörpers enthaltene Wegsignal in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Es ist in diesem Zusammen­ hang bereits bekannt, bei der Befestigung eines mecha­ nischen Tachometers eine Induktionsspule so in die Nähe des Gehäuses zu bringen, daß sie von den magnetischen Kraft­ linien der auf dem Magnetkörper angeordneten Dauermagnete durchdrungen wird (DE-A-24 42 043). Die große örtliche Entfernung von Induktionsspule und Magnetkörper führt zu einem geringen Verhältnis von Nutz- und Störsignal und damit zu unzuverlässigen Signalen.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Wirbelstrommeßwerk der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein Tachosensor zur Erzeugung von wegabhängigen Impulsen bereits vorgesehen ist und in jedem Geschwindigkeitsbereich zuverlässig arbeitet. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfin­ dungsgemäßen Wirbelstrommeßwerks ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist zwar bereits bekannt (DE-A-34 20 807), in einer Vor­ richtung zur Erfassung der Drehzahl einer elektrischen Maschine am Umfang des Läufers oder eines damit synchron rotierenden Teiles abwechselnd gleich große Zonen mit hohem und niederem Reflexionsgrad vorzusehen, diesen Bereich mit wenigstens einer Reflexionslichtschranke abzutasten und die entstehenden Impulsfolgen einer Auswerteschaltung zuzufüh­ ren. Die Zonen hohen und niederen Reflexionsgrades können dabei entweder durch spanende Bearbeitung und teilweise Einfärbung oder durch Aufbringen eines abwechselnd mit hellen und dunklen Farbbalken versehenden Bandes gebildet sein. Der Druckschrift ist jedoch kein Hinweis auf die Anwendung dieser Maßnahmen im Zusammenhang mit mechanischen Tachometern entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

In der einzigen Figur, die ein mechanisches Tachometer im Halbschnitt darstellt, ist die Magnetwelle 1, die durch eine (nicht dargestellte) biegsame Welle entsprechend der augenblicklichen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges in Drehung versetzt wird, in den Lagerbuchsen 2, 3 drehbar gelagert. Die Anzahl der gesamten Umdrehungen entspricht der zurückgelegten Wegstrecke. Auf der Magnetwelle 1 ist deshalb ein schräg verzahntes Zahnrad 4 befestigt, das die (abgebrochen dargestellt) Schneckenwelle 5 antreibt. Die Schneckenwelle 5 trägt an ihrem abtriebsseitigen Ende eine Schnecke 6, die mit einem auf der Stehwelle 7 befestigten Schneckenrad 8 kämmt. Die abtriebsseitige Schnecke 9 der Stehwelle 7 wiederum treibt die sogenannte Hundertmeter­ rolle des bei 10 angedeuteten Wegstreckenzählers an.

Das freie Ende der Magnetwelle trägt damit drehfest verbun­ den den Magnetkörper 11. Dieser besteht aus einer Metall­ nabe 12 mit angespritztem Kunststoffkörper 13, in den wiederum am Umfang mehrere Dauermagnete 14 in äquidistanten Abständen eingelegt sind.

Konzentrisch zur Magnetwelle und in deren Verlängerung ist die Zeigerwelle 15 gelagert. Diese trägt an ihrem dem Magnetkörper 11 zugewandten Ende den glockenförmigen Wirbelstromkörper 16 (Wirbelstromglocke) aus unmagneti­ schem, elektrisch gut leitendem Material, der mit seinem Rand 17 den Magnetkörper übergreift. An dem dem Magnetkör­ per fernen Ende ragt die Zeigerwelle 15 durch eine Öffnung 17 des Zifferblattes 18 und trägt an ihrer Spitze einen Zeiger 19, der im Ruhezustand durch eine auf der Zeigerwelle befestigte Spiralfeder 20 gegen einen Anschlag 21 und damit gegen die Nullstellung gezogen wird.

Bei Drehung des Magnetkörpers 11 werden im Wirbelstromkör­ per 16 proportional zur herrschenden Drehzahl und damit zur Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs Wirbelströme erzeugt, die die Zeigerwelle 15 entsprechend verdrehen und damit die Geschwindigkeit durch den Zeiger 19 auf der Skala 18 anzeigen.

Der Kunststoffkörper 13 des Magnetkörpers 11 ist an seinem Außenumfang mit einem zylindrischen Rand versehen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel von einer Gabellicht­ schranke 23 umfaßt ist. Die Gabellichtschranke 23 besteht im wesentlichen aus einer Leuchtdiode 24 und einem Foto­ transistor 25, die beide in entsprechenden Gehäuse angeord­ net sind, die wiederum im Gehäuse des Wirbelstrommeßwerks befestigt sind. Der zylindrische Rand 22 des Kunststoffkör­ pers ist am Umfang in eine Anzahl abwechselnder Zonen großer und geringer Lichtdurchlässigkeit unterteilt. Vor­ teilhaft kann der Kunststoffkörper 22 aus transparentem Kunststoff bestehen, auf den die lichtundurchlässigen Sektoren als Folie heiß aufgesiegelt sind.

Die Leuchtdiode 24 wird mit einer Gleichspannung betrieben, die gegenüberliegende Fotodiode 25 wird bei Drehung der Magnetwelle 1 abwechselnd beleuchtet oder abgedunkelt und erzeugt so eine Impulsfolge entsprechend den Umdrehungen der Magnetwelle.

Es ist jedoch auch denkbar, an Stelle der Gabellicht­ schranke eine Reflexlichtschranke vorzusehen, bei der Leuchtdiode und Fotodiode auf der gleichen Seite des Randes 22 angeordnet sind, und den Rand mit einer Anzahl Sektoren wechselnder Reflexion zu versehen.

Ebenso kann es vorteilhaft sein, die Abschnitte unter­ schiedlicher optischer Eigenschaften als Sektoren auf einer sich radial erstreckenden Scheibe vorzusehen.

Claims (6)

1. Wirbelstrommeßwerk zur Anzeige der Winkelgeschwindig­ keit eines umlaufenden Teils, mit einem drehfest mit dem umlaufenden Teil verbundenen Magnetkörper, der vorzugsweise als Magnetring mit abwechselnder Magneti­ sierung in einem Kunststoff-Formkörper befestigt ist, und mit einem koaxial dazu drehbar gelagerten Wirbel­ stromkörper aus elektrisch leitendem Werkstoff, der in magnetischer Wirkverbindung mit dem Magnetkörper steht und bei dessen Drehung infolge der in ihm induzierten Wirbelströme gegen die Wirkung einer Rückholfeder selbst in Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kunststoffkörper (13) zur Halterung des Magnetkörpers (14) am Umfang mit einer Zone (22) versehen ist, in der in Umfangsrichtung Abschnitte unterschiedlicher optischer Eigenschaften miteinander abwechseln und durch diese optischen Eigenschaften eine damit in Wirkverbindung stehende Lichtschranken- Einrichtung beeinflußbar ist.

2. Wirbelstrommeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zone mit den Abschnitten unter­ schiedlicher optischer Eigenschaften einen zylindri­ schen Rand (22) darstellt, der sich vom Magnetkörper in einer Richtung parallel zur Drehachse erstreckt.

3. Wirbelstrommeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zone mit den Abschnitten unter­ schiedlicher optischer Eigenschaften eine sich radial vom äußeren Umfang des Magnetkörpers hinweg erstrec­ kende Scheibe ist, auf der die Abschnitte unterschied­ licher optischer Eigenschaften als Sektoren ausgebil­ det sind.

4. Wirbelstrommeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte unter­ schiedlicher optischer Eigenschaften sich durch den Grad der Transparenz unterscheiden und von einer Gabellichtschranke (24, 25) abgetastet werden.

5. Wirbelstrommeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abschnitte unter­ schiedlicher optischer Eigenschaften durch den Grad der Reflexion unterscheiden und von einer Reflexlicht­ schranke abgetastet werden.

6. Wirbelstrommeßwerk nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte einer heißsiegelfä­ higen Folie vorliegen, die durch Heißsiegeln mit dem Kunststoffkörper verbindbar ist.