DE4032985C2 - Rotationsdetektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsdetektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Rotationsdetektionsvorrichtung ist aus DE 36 19 600 A1 bekannt.

Die DE 36 19 600 A1 beschreibt eine Rotationsdetektionsvorrichtung zur Erfassung der Straßengeschwindigkeit eines Fahrzeuges. Zur Erfassung der Drehzahl ist ein magnetischer Rotor vorgesehen, der z. B. mit dem Getriebe verbunden ist und der eine Magnetscheibe aufweist, die durch das Getriebe in eine Drehbewegung versetzt wird. Eine Hallsonde ist vorgesehen, um die Drehbewgung der Magnetscheibe zu erfassen und ein dieser entsprechendes Signal zu erzeugen.

Um zu verhindern, daß die Rotationsdetektionsvorrichtung beim Leerlauf des Motors und Stillstand des Fahrzeuges ein Signal ausgibt, ist eine mechanisch wirkende Bremseinrichtung vorgesehen. Das erforderliche Bremsmoment wird durch ein Reibmoment bewirkt, das durch die Anpreßkraft einer Federscheibe erzeugt wird.

Die DE 37 30 084 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Schaltanordnung zum Stillsetzen des Meßlaufes eines auszuwuchtenden Rotors. Dabei ist die Anlage besonders dafür vorgesehen, ein Fahrzeugrad nach dem Auswuchten abzubremsen. Das Abbremsen geschieht auf mechanischem Wege durch einen ein Reibmoment erzeugenden Reibbelag.

Die DE 37 34 119 A1 zeigt eine weitere Rotationsdetektionsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, bei welcher die Bewegung einer Magnetscheibe durch eine Hallsonde erfaßt wird.

Die DE 31 13 234 A1 zeigt einen Dauermagnetkörper aus kunststoff- gebundenem Magnetmaterial, welcher für die Verwendung in einem Wirbelstromtachometer vorgesehen ist.

Der Wirbelstromkörper besteht aus einem Granulat aus Magnetmaterial und Kunststoff.

Herkömmlicherweise wird oft eine Halbleiter-Rotationsdetektionsvor­ richtung als in einem Fahrzeug zu montierender Geschwindigkeitssensor verwendet. Die Halbleiter-Rotationsdetektionsvorrichtung umfaßt eine ma­ gnetische Induktionsvorrichtung und einen Magneten, der sich in der Nähe der magnetischen Induktionsvorrichtung befindet. Die Drehung des Getriebes eines Automobils wird auf den Magneten übertragen und eine Änderung im Magnetfeld aufgrund der Drehung des Magneten wird von der magnetischen Induktionsvorrichtung detektiert. Ein von der magneti­ schen Induktionsvorrichtung erzeugtes elektrisches Signal wird an ein Anzeigegerät oder dergleichen ausgegeben.

Fig. 13 zeigt eine solche Rotationsdetektionsvorrichtung nach dem Stand der Technik, wie sie beispielsweise in JP 61-94770-U1 beschrieben ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 13 umfaßt eine Rotations­ detektionsvorrichtung 401 ein zylindrisches Gehäuse 402, in dem ein ro­ tierender Teil 403 und ein Stromzuführteil 404 als eine Einheit installiert sind.

Ein Rotor 405 ist drehbar im rotierenden Teil 403 untergebracht. Eine äußere, umgebende Fläche 405a des Rotors 405 ist so magnetisiert, daß sie mehrfache Pole besitzt. Ein rotierender Eingangsschaft 407 wird drehbar von einem Lager 418 gehalten und ist fest mit einem zentralen Bereich des Rotors 405 verbunden. Der drehbare Eingangsschaft 407 ist mit einem hohlen Bereich 408 ausgebildet. Ein Verbindungsbereich 460 ist an einem Ende einer Kupplung 409 geformt, die mit einer Drehantriebs­ quelle eines Getriebes (nicht gezeigt) zu verbinden ist, und der Verbin­ dungsbereich 460 ist in dem hohlen Bereich 408 des drehbaren Eingangs­ schafts 418 eingesetzt. Daher wird die Rotation des Getriebes auf den Rotor 405 übertragen.

Eine Druckscheibe 413 zum Kontaktieren einer Endfläche des Rotors 405 und eine Feder 412 zum Einstellen des Rotors 405 in Richtung des Lagers 418 sind an der der Druckscheibe 413 gegenüberliegenden Seite des Rotors 405 vorgesehen. Das heißt, die Druckscheibe 413 wird durch die Feder 412 so eingestellt, daß sie die Endfläche des Rotors 405 kon­ taktiert, wodurch ein gegebenes Bremsmoment auf den Rotor 405 ausgeübt wird, wie in Fig. 14 gezeigt, so daß ein Rotationsspiel des Rotors 405, verursacht durch Vibrationen oder dergleichen beim Anhalten oder Fahren mit niedriger Geschwindigkeit, verhindert wird.

Eine magnetische Induktionsvorrichtung 410, wie etwa eine Hallvor­ richtung, ist in dem Stromversorgungsbereich 404 an einer Stelle nahe dem Rotor 405 vorgesehen, so daß sie einer äußeren, umgebenden Fläche des Rotors 405 gegenüberliegt. Außerdem ist eine Basis 414 zum Empfan­ gen eines von der magnetischen Induktionsvorrichtung 410 zu erzeu­ genden elektrischen Signals in dem Stromversorgungsbereich 404 vorge­ sehen. Die Basis 414 ist mit einer Drahtleitung 415 verbunden, so daß sie das elektrische Signal durch die Drahtleitung 415 zu einem Anzeigegerät oder dergleichen (nicht gezeigt) ausgibt.

In der Rotationsdetektionsvorrichtung 401 neigt der Rotor 405 dazu, in einem kleinen Winkelbereich gedreht zu werden wegen eines Spiels, das an dem Verbindungsbereich zwischen der Rotationsantriebsquelle des Getriebes und der Kupplung erzeugt wird. Gelegentlich erzeugt ein sol­ ches Rotationsspiel des Rotors 405 insofern ein Problem, daß, obgleich die Rotation des Getriebes nicht auf den Rotor 405 übertragen wird, ein elektrisches Signal, das die Rotation des Rotors 405 anzeigt, irrtümlicher­ weise von der magnetischen Induktionsvorrichtung 410 ausgegeben wird. Um ein solches Problem zu verhindern, ist ein Bremsmechanismus zum Verhindern des Rotationsspiels des Rotors 405 in der Rotationsdetektions­ vorrichtung 401 vorgesehen. Der Bremsmechanismus besteht aus der Druckscheibe 413 zum Drücken des Rotors 405 zum Lager 418 und der Feder 412 zum Einstellen der Druckscheibe 413. Die Druckscheibe 413 wird eingestellt, die Endfläche des Rotors 405 zu kontaktieren, so daß eine vorgegebene Bremskraft, die erhalten wird, indem man die Last der Feder 412 mit dem Reibungskoeffizienten der Druckscheibe 412 multipliziert, auf den Rotor 405 angewandt wird, wodurch eine Fehlfunktion der Rotations­ detektionsvorrichtung aufgrund des Rotationsspiels des Rotors 405 ver­ hindert wird.

Jedoch wird in der oben beschriebenen Rotationsdetektionsvorrich­ tung, nachdem die Bremskraft durch Multiplikation der Federlast 412 mit dem Reibungskoeffizienten der Druckscheibe 413 erhalten wird, die Bremskraft im Laufe der Zeit nachlassen aufgrund des Nachgebens, der Abnutzung usw. der Feder 412. Darüberhinaus ist, wie in Fig. 1 gezeigt, der Grad des Nachlassens während einer Anfangsphase erstaunlich groß. Also besteht hier ein Problem hinsichtlich der Beständigkeit der Vorrich­ tung.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Bremskraft, die von der Feder 412 er­ halten werden soll, unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit kon­ stant. Auf der anderen Seite ist es, wie in Fig. 6 gezeigt, offensichtlich, daß ein hinreichendes Bremsmoment nur unter der Bedingung des Anhal­ tens und des langsamen Fahrens des Fahrzeugs, wo das Rotationsspiel des Rotors üblicherweise auftritt, erforderlich ist und daß ein derart großes Bremsmoment nicht erforderlich ist bei schnellem Fahren des Fahr­ zeugs. Eine solche optimale Bremscharakteristik, wie in Fig. 6 gezeigt, kann in der obigen, herkömmlichen Rotationsdetektionsvorrichtung nicht erreicht werden, da die Bremskraft durch Multiplikation der Federlast 412 mit dem Reibungskoeffizienten der Druckscheibe 413 erhalten wird und unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit konstant ist. Außerdem wird, da die Federlast 412 ständig auf die Druckscheibe 413 wirkt, die Beständigkeit verringert.

Da außerdem eine Endfläche der Feder 412 gegenüber der Einstell­ richtung im allgemeinen geneigt ist, stößt die Endoberfläche der Feder 412 nicht gleichmäßig gegen die Druckscheibe 413. Demzufolge fluktuiert, wie in Fig. 15 gezeigt, die Bremskraft entsprechend der Umfangsposition der Feder 412, was zu Fluktuationen der Bremscharakteristik des Rotors 405 führt.

Außerdem wird, da das auf den Rotor 405 wirkende Bremsmoment von der Einstellkraft der Feder 412 nur in der Druckrichtung des Rotors 405 erhalten wird, der Abnutzungsgrad des Lagers 418 aufgrund der Drucklast der Feder 412 groß für den Fall, daß der Rotor 405 mit hohen Geschwindigkeiten angetrieben wird, wodurch eine Verringerung der Be­ ständigkeit der Rotationsdetektionsvorrichtung verursacht wird.

Es ist die eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rotati­ onsdetektionsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die ein stabiles und genaues Bremsmoment auf den Rotor anwendet und den Abnutzungsgrad des Lagers verringert.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Bremsvorrichtung kann ein temperaturempfindliches Magnetteil umfassen, das eine magnetische Permeabilität besitzt, die von der von dem Kontaktbereich zwischen dem Rotor und dem Gehäuse erzeugten Hitze re­ duziert wird. Mit dieser Konstruktion wird, wenn der Rotor mit hoher Ge­ schwindigkeit gedreht wird und eine große Reibungswärme in dem Kon­ taktbereich erzeugt, die Bremskraft aufgrund der magnetischen Anziehung verringert. Demzufolge kann nur während langsamer Drehung des Rotors, die üblicherweise ein Rotationsspiel des Rotors verursacht, das heißt, nur bei Anhalten oder langsamen Fahren eines Fahrzeugs, eine hinreichende Bremskraft erzeugt werden.

Der obige Effekt kann erhalten werden durch die Konstruktion, daß die Bremsvorrichtung einen Magneten mit mehrfachen Polen und ein Bremsjoch umfaßt, das einen Wirbelstrom erzeugt, um das auf den Rotor wirkende Bremsmoment zu reduzieren.

Zusätzlich zu der oben erwähnten Bremsvorrichtung, um den Rotor in Druckkontakt mit dem Gehäuse zu bringen, kann die Rotationsdetekti­ onsvorrichtung mit einer weiteren Bremsvorrichtung ausgestattet sein, die einen weiteren magnetischen Kreis zwischen einer äußeren Umgebungsflä­ che des Rotors und dem Gehäuse bildet, um ein Bremsmoment zwischen dem Rotor und dem Gehäuse zu erzeugen. Mit dieser Konstruktion kann ein Bremsmoment in einer Umgebungsrichtung des Rotors zusätzlich zu einem Bremsmoment in einer Druckrichtung des Rotors erzeugt werden. Demzufolge kann die Drucklast reduziert werden, wodurch die Beständig­ keit der Rotationsdetektionsvorrichtung verbessert wird.

Die Figuren zeigen

Fig. 1 ist eine Kurve, die den Grad der altersmäßigen Verschlechte­ rung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Vergleich mit dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 2 ist ein seitlicher Querschnitt eines wesentlichen Teils eines ersten Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfin­ dung.

Fig. 3 ist eine Kurve, die die Beziehung zwischen der Bremscha­ rakteristik, der Temperaturzunahmecharakteristik aufgrund der Reibungs­ wärme, der Temperaturempfindlichkeitscharakteristik des magnetischen Materials und der magnetischen Anziehungskraft im ersten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 4 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht und zeigt eine Modifika­ tion des ersten Ausführungsbeispiels.

Fig. 5 ist eine Kurve, die die Bremscharakteristik in einer Vorrich­ tung nach dem Stand der Technik mit einer Feder zeigt.

Fig. 6 ist eine Kurve, die eine optimale Bremscharakteristik, wie sie in der Rotationsdetektionsvorrichtung erfordert wird, zeigt.

Fig. 7 ist ein seitlicher Querschnitt eines wesentlichen Teils eines zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfin­ dung.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines in Fig. 7 gezeigten, rotierenden Teils.

Fig. 9 ist eine Kurve, die die Bremsmomentcharakteristik des Ro­ tors nach dem zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigt.

Fig. 10 ist eine der Fig. 7 ähnliche Ansicht und zeigt eine Modifi­ kation des zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Fig. 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines wesentlichen Teils in Fig. 10.

Fig. 12 ist eine Kurve, die die Bremsmomentcharakteristik des Ro­ tors nach der Modifikation aus Fig. 10 zeigt.

Fig. 13 ist ein seitlicher Querschnitt einer Rotationsdetektionsvor­ richtung nach dem Stand der Technik.

Fig. 14 ist eine Kurve, die die Bremsmomentcharakteristik des Ro­ tors in der Vorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt.

Fig. 15 ist eine Kurve, die die Bremsmomentcharakteristik des Ro­ tors bezüglich seiner Umfangsposition in der Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer Feder zeigt.

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 12 be­ schrieben.

Im allgemeinen ist der Grad der Alterung des in Fig. 2 gezeigten Bremsmagneten 220 zum Erzeugen der magnetischen Anziehungskraft des magnetischen Krei­ ses viel kleiner als der Grad der Abnutzung einer Feder. Demzufolge ist, wie von einem in Fig. 1 gezeigten Drehmoment des Eingangsdrehschafts 207, das der Bremskraft proportional ist, ersichtlich, der Grad des Nach­ lassens der Bremskraft kleiner und die Bremskraft wird in geringerem Maße reduziert, um erfindungsgemäß eine stabile Bremskraft im Vergleich mit dem Fall zu erreichen, wo die Feder nach dem Stand der Technik als Bremsmechanismus verwendet wird. Daher kann die Beständigkeit der Ro­ tationsdetektionsvorrichtung 201 nach der vorliegenden Erfindung ver­ bessert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2, die ein erstes, bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, ist ein durch Formgießen eines mit Magnetpulver gemischten, künstlichen Harzes hergestellter Rotor 205 in einem zylindrischen Gehäuse 202 angeordnet. Eine Endfläche 205c des Rotors 205 ist radial magnetisiert, so daß sie mehrere Pole besitzt, und eine Jochplatte 265 aus einem temperaturempfindlichen, magnetischen Material ist an der anderen Endfläche 205d des Rotors befestigt. Eine ma­ gnetische Induktionsvorrichtung, wie etwa eine Hallvorrichtung, ist in der Nähe des Rotors 205 so angeordnet, daß sie der magnetisierten Endfläche 205c des Rotors 205 gegenüberliegt. Die magnetische Induktionsvorrich­ tung 210 detektiert Änderungen im magnetischen Feld aufgrund der Rota­ tion des Rotors 205 und liefert ein elektrisches Signal an ein Anzeigein­ strument oder dergleichen (nicht gezeigt).

Ein zylindrischer Bremsmagnet 220 ist fest in dem Gehäuse 202 so angeordnet, daß er nahe der Jochplatte 265 des Rotors gegenüberliegt. Ein zylindrisches Lagermetall 217, zum Beispiel aus gesintertem Eisen, ist dem inneren Umfang des Bremsmagneten 220 so angepaßt, das es einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt in Verbindung mit dem Bremsmagne­ ten 220 bildet. Eine Endfläche des Lagermetalls 217 liegt der Jochplatte 265 gegenüber. Ein Eingangsdrehschaft 207 wird drehbar von dem Lager­ metall 217 gelagert. Ein Endbereich des Drehschafts 207 ist in einem zen­ tralen Bereich des Rotors befestigt, und der andere Endbereich des Dreh­ schafts 207 dient als Kupplung, die mit einer Drehantriebsquelle (nicht gezeigt) zu verbinden ist. Eine Mehrzahl von Druckscheiben 213 ist zwi­ schen der Jochplatte 265 des Rotors 205 und dem Lagermetall 217 so an­ geordnet, daß die Lücke zwischen der Jochplatte 265 und dem Lagermetall 217 mit den Druckplatten 213 gefüllt ist.

Der Betrieb des ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Rotationsdetekti­ onsvorrichtung 201 an einem Getriebe eines Automobils montiert. Die Rota­ tion des Getriebes wird durch die Kupplung und den Eingangsdrehschaft 207 auf den Rotor 205 übertragen. Eine Änderung im magnetischen Feld aufgrund der Rotation des Rotors 205 wird durch die magnetische Induk­ tionsvorrichtung 210 detektiert. Ein in der magnetischen Induktionsvor­ richtung 210 erzeugtes, elektrisches Signal wird an ein vorgegebenes An­ zeigeinstrument ausgegeben, das seinerseits eine Geschwindigkeit oder dergleichen entsprechend dem Wert des elektrischen Signals angibt.

Ein magnetischer Kreis wird zwischen dem Gehäuse 202, das ein festes Element ist, und dem Rotor 205, der ein rotierendes Element ist, gebildet, so daß er durch den Bremsmagneten 220, die Jochplatte 265, die Druckscheiben 213 und das Lagermetall 217 geht. Dementsprechend wird die Jochplatte 265 magnetisch von den Druckscheiben 213 zum Bremsma­ gneten 220 angezogen, wodurch die Rotorseite 205 (die Druckscheiben 213) in Druckkontakt mit der Gehäuseseite 202 (das Lagermetall 217) gebracht wird. Als Ergebnis wird eine Bremskraft, die durch Multiplikation des Reibungskoeffizienten der Druckscheiben 213 mit der durch den magneti­ schen Kreis erzeugten, magnetischen Anziehungskraft, auf den Rotor 205 angewandt. Daher kann ein Rotationsspiel des Rotors durch die Brems­ kraft verhindert werden und dadurch eine Fehlfunktion der Rotationsde­ tektionsvorrichtung insbesondere beim Stillstand oder langsamen Fahren des Fahrzeugs vermieden werden.

Wie oben erwähnt, besteht die in dem magnetischen Kreis angeord­ nete Jochplatte 265 aus einem temperaturempfindlichen, magnetischen Ma­ terial. Daher erhöht sich, wenn der Rotor 205 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, wodurch eine große Reibungswärme in den das Lagermetall 217 kontaktierenden Druckscheiben 213 erzeugt wird, die Temperatur der Jochplatte 265 durch die Reibungswärme, wodurch eine Verringerung der magnetischen Permeabilität der Jochplatte 265 verursacht wird. Als Er­ gebnis wird die in dem magnetischen Kreis erzeugte magnetische Anzie­ hungskraft verringert, und die auf den Rotor 205 angewandte Bremskraft wird daher reduziert.

Wenn man annimmt, daß die von der magnetischen Anziehungskraft im magnetischen Kreis enthaltene Bremskraft unter der Bedingung eines Fahrzeugstillstands 200 g/cm beträgt, wie in Fig. 3 gezeigt, dann ist die Temperaturzunahme aufgrund der Reibungswärme am Kontaktbereich zwi­ schen dem Rotor 205 und dem Gehäuse 202 während dem Fahren des Fahrzeugs mit einer Geschwindigkeit von 100 km/Stunde 40 Grad, und die magnetische Permeabilität der Jochplatte aus einem temperaturempfindli­ chen, magnetischen Material wird um etwa 2000 µm verringert, mit dem Er­ gebnis, daß die Bremskraft auf etwa 76 g/cm verringert wird. Weiterhin wird die magnetische Permeabilität beim Fahren des Fahrzeugs mit einer Geschwindigkeit von 200 km/Stunde Null. Das heißt, daß die Jochplatte 265 unmagnetisch wird. Daher wird keine magnetische Anziehungskraft zwi­ schen dem Bremsmagnet 220 und der Jochplatte 265 erzeugt, was dazu führt, daß keine Bremskraft auf den Rotor 205 wirkt. In einem anfängli­ chen Stadium der Temperaturzunahme aufgrund der Reibungswärme am Kontaktbereich steigt die Temperatur schnell an, wie durch die gerade Linie A in Fig. 3 gezeigt. Nach der Anfangsphase wird die Temperaturzu­ nahme mäßig und stabil, wie durch die gekrümmte Kurve B in Fig. 3 ge­ zeigt. Die Bremskraft wird ebenfalls in der Anfangsphase in Verbindung mit der Temperaturzunahme schnell verringert, wie durch die gekrümmte Kurve C in Fig. 3 gezeigt. Jedoch wird die Bremskraft nach der Anfangs­ phase mäßig und stabil verringert, wie durch die gekrümmte Kurve D in Fig. 3 gezeigt. Die gekrümmte Linie D ist der in Fig. 6 gezeigten Brems­ charakteristik angenähert. Demzufolge wird nur während einer langsamen Rotation des Rotors 205, wo das Rotationsspiel des Rotors 205 üblicher­ weise auftritt, das heißt nur beim Stillstand oder langsamen Fahren des Fahrzeugs, eine hinreichende Bremskraft aufgrund der magnetischen An­ ziehungskraft erhalten. Im Gegensatz dazu wird die Bremskraft beim schnellen Rotieren des Rotors 205 reduziert.

Wie oben beschrieben wird das Rotationsspiel des Rotors 205 viel­ mehr durch die Bremskraft aufgrund der magnetischen Anziehungskraft des Bremsmagneten 220 verringert als durch die Einstellkraft einer Feder, wie im Stand der Technik. Außerdem kann, da der Grad der Alterung des Bremsmagneten geringer ist als der Grad des Nachgebens der Feder, für eine lange Zeit eine stabile Bremskraft erhalten werden, wodurch die Be­ ständigkeit und Zuverlässigkeit der Rotationsdetektionsvorrichtung ver­ bessert wird.

Nachdem außerdem eine Jochplatte 265 aus einem temperaturemp­ findlichen, magnetischen Material im magnetischen Kreis vorgesehen ist, wird eine ausreichende Bremskraft nur während einer langsamen Rotation des Rotors 205 erhalten, das heißt, beim Stillstand oder langsamen Fahren des Fahrzeugs, wo das Rotationsspiel des Rotors 205 normalerweise auf­ tritt, während beim schnellen Fahren, wo der Rotor 205 sehr schnell ge­ dreht wird, die Bremskraft aufgrund der magnetischen Anziehung redu­ ziert wird. Daher kann eine für den Bremsmechanismus in der Rotations­ detektionsvorrichtung erforderliche, optimale Bremscharakteristik erhalten werden. Darüberhinaus kann ein übermäßiger Temperaturanstieg aufgrund der am Kontaktbereich zwischen dem Rotor 205 und dem Gehäuse 202 er­ zeugten Reibungswärme verhindert werden, wodurch ein unerwünschter Einfluß der Wärme vermieden wird. Demzufolge kann die Beständigkeit und Zuverlässigkeit der Rotationsdetektionsvorrichtung verbessert werden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4, die eine Modifikation des ersten, be­ vorzugten Ausführungsbeispiels zeigt, ist die temperaturempfindliche, ma­ gnetische Jochplatte 265, die im ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel an der Endfläche 205d des Rotors 205 befestigt ist, nicht vorgesehen, sondern die Endfläche 205d ist ringförmig derart magnetisiert, daß der Nordpol im radial inneren Bereich und der Südpol im radial äußeren Be­ reich gebildet werden. Das heißt, daß die Endfläche 205d des Rotors als Bremsmagnet wirkt. Außerdem sind ein zylindrisches, temperaturempfindli­ ches, magnetisches Element 268 und ein zylindrisches Lagermetall 218 fest in dem Gehäuse 202 derart angeordnet, daß sie der Endfläche 205d des Rotors gegenüberliegen. In dieser Modifikation kann ein Betrieb und eine Wirkung ähnlich dem im ersten, bevorzugten Ausführungsbeispiel erhalten werden. Dementsprechend wird die Jochplatte 265 bei dieser Modifikation entfernt, die gesamte, axiale Länge der Rotationsdetektionsvorrichtung kann reduziert werden, und die Kosten können verringert werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9, die ein zweites, be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, ist ein Rotor 305 drehbar in einem Gehäuse 302 einer Rotationsdetektionsvor­ richtung 301 angeordnet. Wie in Fig. 8 gezeigt, sind eine äußere, umge­ bende Fläche 305a und eine rechte Endfläche 305c des Rotors 305 so ma­ gnetisiert, daß sie mehrfache Pole besitzen. Ein Eingangsdrehschaft 307 wird drehbar in einem Lagermetall 318 gelagert. Ein Endbereich des Ein­ gangsdrehschafts 307 ist in einem zentralen Bereich des Rotors 305 ein­ geführt, und eine Kupplung (nicht gezeigt) ist geeignet, in den anderen Endbereich des Drehschafts 307 eingesetzt zu werden. Die Kupplung ist mit einer Rotationsantriebsquelle eines Getriebes (nicht gezeigt) verbun­ den. Demzufolge wird die Rotation des Getriebes durch die Kupplung und den Eingangsdrehschaft 307 auf den Rotor 305 übertragen.

Ein scheibenförmiges Druckbremsjoch 366 aus einem magnetischen Material ist an einer unmagnetischen Endfläche 305d des Rotors befestigt. Ein Bremsmagnet ist fest auf dem Lagermetall 318 so montiert, daß er dem Druckbremsjoch 366 mit einer Scheibe 313 dazwischen gegenüberliegt. Ein ringförmiges, umgebendes Bremsjoch 369 aus einem magnetischen Material ist an einer Innenfläche des Gehäuses 302 so befestigt, daß es einer äu­ ßeren, umgebenden Fläche des Rotors gegenüberliegt. Demzufolge wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Druckbremsjoch 366 und dem Bremsmagneten 320 erzeugt, und eine magnetische Anziehungskraft wird zwischen dem umgebenden Bremsjoch 369 und dem Rotor 305 er­ zeugt. Aufgrund dieser magnetischen Anziehungskräfte wird ein vorgege­ benes Bremsmoment auf den Rotor 305 angewandt. Dieses Bremsmoment wird reduziert, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors 305 zunimmt.

Eine magnetische Induktionsvorrichtung 310 ist nahe dem Rotor so angeordnet, daß sie der magnetisierten Endfläche 305c des Rotors 305 ge­ genüberliegt, so daß ein von der magnetischen Induktionsvorrichtung 310 aufgrund einer Änderung im magnetischen Feld während der Rotation des Rotors 305 zu erzeugendes, elektrisches Signal einem Anzeigeinstrument oder dergleichen (nicht gezeigt) zugeführt wird.

Der Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels wird nun beschrieben.

In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Rotation eines Getriebes eines Automobils durch die Kupplung und den Eingangsdreh­ schaft 307 auf den Rotor 305 übertragen. Eine Änderung im magnetischen Feld, die während der Rotation des Rotors 305 erzeugt wird, wird von der magnetischen Induktionsvorrichtung 310 detektiert. Demzufolge wird ein elektrisches Signal von der magnetischen Induktionsvorrichtung 310 auf ein gegebenes Anzeigeinstrument ausgegeben, das seinerseits eine Ge­ schwindigkeit oder dergleichen entsprechend einem Wert des elektrischen Signals anzeigt.

Zu diesem Zeitpunkt wird eine magnetische Anziehungskraft zwi­ schen dem Druckbremsjoch 366 und dem Bremsmagneten 320 erzeugt, und eine magnetische Anziehungskraft wird zwischen dem umgebenden Brems­ joch 369 und dem Rotor 305 erzeugt. Als Ergebnis wird ein gegebenes Bremsmoment aufgrund dieser magnetischen Anziehungskräfte auf den Rotor 305 angewandt. Dieses Bremsmoment wird reduziert, wenn die Rota­ tionsgeschwindigkeit des Rotors 305 zunimmt.

Das heißt, wenn der Rotor 305 sich zu drehen beginnt, wird ein Wechselfeld auf das umgebende Bremsjoch 369 angewandt und erzeugt einen Wirbelstrom. Daher wird magnetische Energie in Wärmeenergie um­ gewandelt, so daß die magnetische Anziehungskraft zwischen dem umge­ benden Bremsjoch 369 und dem Rotor 305 reduziert wird. Daher wird, wie in Fig. 9 gezeigt, das Bremsmoment T₁ aufgrund der magnetischen An­ ziehungskraft zwischen dem Joch 369 und dem Rotor 305 reduziert. Auf der anderen Seite wird ein Bremsmoment T₂ aufgrund der magnetischen Anziehungskraft zwischen dem Druckbremsjoch 366 und dem Bremsmagne­ ten 320 erzeugt, wie in Fig. 9 gezeigt. Demzufolge wird ein zusammenge­ setztes Bremsmoment T als die Summe der beiden Bremsmomente T₁ und T₂ erhalten. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist das zusammengesetzte Brems­ moment T groß bei langsamer Rotation des Rotors 305 und ist klein bei schneller Rotation des Rotors 305.

Demzufolge kann ein stabiles und korrektes Bremsmoment entspre­ chend der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 305 erhalten werden. Da außerdem die Bremskraft in beiden Umfangsrichtungen und in der Druck­ richtung des Rotors 305 jeweils durch das umgebende Bremsjoch 369 und das Druckbremsjoch 366 erhalten wird, kann die Drucklast im Vergleich zu der Vorrichtung nach dem Stand der Technik verringert werden, wo­ durch der Grad der Abnutzung des Lagermetalls oder dergleichen verrin­ gert und demzufolge die Beständigkeit der Rotationsdetektionsvorrichtung verbessert wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10 bis 12, die eine Modifikation des zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiels zeigen, ist das umgebende Bremsjoch 369 in dem zweiten, bevorzugten Ausführungsbeispiel nicht vor­ gesehen, sondern nur ein Druckbremsjoch ist vorgesehen. In dieser Modi­ fikation besteht das Druckbremsjoch aus einem bestimmten Material und der Bremsmagnet besitzt mehrfache Pole.

Wie in Fig. 10 gezeigt, ist ein Druckbremsjoch 370 an einer Endflä­ che des drehbar in dem Gehäuse 302 angeordneten Rotors 305 befestigt. Das Druckbremsjoch 370 besteht aus einem Material, das geeignet ist, einen großen Wirbelstromverlust (z. B. ein nicht magnetisiertes magneti­ sches Material) zu erzeugen. Der Wirbelstromverlust kann nach einer hiernach beschriebenen Gleichung berechnet werden. Außerdem ist ein Endbereich des Eingangsdrehschafts 307, der drehbar von dem Lagerme­ tall 318 gelagert wird, an einem zentralen Bereich des Rotors 305 befe­ stigt, und das andere Ende des Eingangsdrehschafts 307 ist mit einer Rotationsantriebsquelle eines Getriebes (nicht gezeigt) verbunden. Das La­ germetall 318, zum Beispiel aus gesintertem Eisen, zum Lagern des Ein­ gangsdrehschafts 307 ist fest in dem Gehäuse 302 angeordnet. Ein ring­ förmiger Bremsmagnet ist an einem äußeren Umfang des Lagermetalls be­ festigt. Eine Endfläche des Bremsmagneten 371 gegenüber dem Rotor 305 ist so magnetisiert, daß sie mehrfache Pole besitzt.

Der oben erwähnte Wirbelstromverlust wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

We = (1/6ρ)π²f²Bm²t²

wobei We den Wirbelstromverlust darstellt; ρ ist ein spezifischer Wider­ stand, f eine Anregungsfrequenz, Bm eine maximale magnetische Betriebs­ flußdichte und t eine Plattendicke. Das Material für das Druckbremsjoch 370 ist ein Material, das geeignet ist, einen großen Wirbelstromverlust We zu erzeugen, das heißt, ein magnetisches Material mit einem niedrigen spezifischen Widerstand, wie zum Beispiel ein unmagnetisiertes magneti­ sches Material. Zum Beispiel kann ein Fe-Mn halbfester Magnet als unma­ gnetisiertes Magnetmaterial verwendet werden.

Die Endfläche des Rotors 305 gegenüber der magnetischen Indukti­ onsvorrichtung 310, wie etwa einer Hallvorrichtung, ist ebenfalls so ma­ gnetisiert, daß sie mehrfache Pole besitzt. Ein Paar von Scheiben 313 ist zwischen dem Druckbremsjoch 370 und dem Lagermetall 318 angeordnet. Das Druckbremsjoch 370 wird durch die Scheiben 313 magnetisch zum Bremsmagneten 371 angezogen, und die Scheiben 313 werden mit dem La­ germetall 318 in Druckkontakt gebracht, um dadurch ein vorgegebenes Bremsmoment zu erhalten.

Der Betrieb dieser Modifikation wird nun beschrieben.

Wenn der Rotor 305 mit dem Eingangsdrehschaft 307 gedreht wird, wird ein Wechselfeld auf die Druckbremsscheibe 370 angewandt, um einen Wirbelstrom zu erzeugen. Demzufolge wird in der Druckbremsscheibe 370 Wärme erzeugt, und die magnetische Anziehungskraft zwischen der Druckbremsscheibe 370 und dem Bremsmagneten 371 wird aufgrund einer solchen Wärmeenergie, das heißt eines Wirbelstromverlusts, wenn die Ro­ tationsgeschwindigkeit des Rotors 305 zunimmt, reduziert. Als Ergebnis wird das Bremsmoment reduziert, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 305 zunimmt, wie in Fig. 12 gezeigt.

Bei dieser Modifikation kann eine korrekte Bremskraft sichergestellt werden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 305 gering ist. Demzufolge kann ein Rotationsspiel des Rotors 305 aufgrund von Fahr­ zeugvibrationen während einer langsamen Rotation zuverlässig verhindert werden. Wenn auf der anderen Seite die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 305 groß wird, wird die in der Druckrichtung des Rotors 305 anzu­ bringende Bremskraft reduziert, um dadurch deutlich den Grad der Ab­ nutzung des Lagermetalls 318 oder dergleichen zu reduzieren und dem­ zufolge die Lebensdauer der Rotationsdetektionsvorrichtung zu verlän­ gern.

Claims (4)

1. Rotationsdetektionsvorrichtung mit einem Gehäuse, in dem eine magnetische Induktionseinrichtung und ein magnetisierter Rotor angeordnet ist, wobei der Rotor drehbar in der Nähe der magntischen Induktionseinrichtung angeordnet und durch eine Kupplung mit einer Rotationsausgangsquelle verbunden ist und wobei eine Bremsvorrichtung zur Bremsung des Rotors vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung einen magnetischen Kreis zwischen einer Endfläche des Rotors (205, 305) und dem Gehäuse (202, 302) bildet und den Rotor (205, 305) durch eine in dem magnetischen Kreis erzeugte magnetische Anziehungskraft in Druckkontakt mit dem Gehäuse (202, 302) bringt, und daß die Bremskraft der Bremseinrichtung aufgrund der magnetischen Anziehungskraft abnimmt, wenn der Rotor (205, 305) mit hoher Geschwindigkeit rotiert.

2. Rotationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung ein temperaturempfindliches Magnetteil (265, 268) umfaßt, das eine magnetische Permeabilität besitzt, die von der im Kontaktbereich zwischen dem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Rotor (205, 305) und dem Gehäuse (202, 302) erzeugten Reibungswärme reduziert wird.

3. Rotationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung eine magnetisierte Endfläche (305c) des Rotors (305) mit mehrfachen Polen und ein Bremsjoch (369, 370) umfaßt, in dem der drehende Rotor (305) einen Wirbelstrom erzeugt, um das auf den Rotor (305) wirkende Bremsmoment zu reduzieren.

4. Rotationsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Bremseinrichtung vorgesehen ist, die einen weiteren magnetischen Kreis zwischen einer äußeren Umgebungsfläche des Rotors (205, 305) und dem Gehäuse (202, 302) bildet, um ein zusätzliches Bremsmoment zwischen dem Rotor (205, 305) und dem Gehäuse (202, 302) zu erzeugen.