DE4122548C2

DE4122548C2 - Inductive sensor with at least one electrical coil

Info

Publication number: DE4122548C2
Application number: DE19914122548
Authority: DE
Inventors: Rolf Schmid; Hans-Ulrich Ehrmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2011-07-09
Also published as: JPH05188065A; FR2679027A1; DE4122548A1

Description

Die Erfindung geht aus von einem induktiven Sensor mit mindestens einer elektrischen Spule nach der Gattung des Hauptanspruchs. In der DE-OS 33 44 959 ist ein Drehzahlgeber beschrieben, der einen abge stuften Polstift aufweist. Korrespondierend zu der Abstufung des Polstiftes ändert sich dabei auch die Dicke der Wicklung der Spule. Diese unterschiedliche Wicklungsdicke für die Spule ist aber nur schwer herstellbar, und somit ist der Sensor in seiner Herstellung relativ teuer.The invention is based on an inductive sensor with at least an electrical coil according to the preamble of the main claim. In the DE-OS 33 44 959 a speed sensor is described, the one abge stepped pole pin. Corresponding to the gradation of the The pole pin also changes the thickness of the coil winding. However, this different winding thickness for the coil is only difficult to manufacture, and thus the sensor is in its manufacture relative expensive.

Ferner ist aus der US-PS 39 80 913 ein magnetischer Geschwindig keitssensor bekannt, bei dem der Polstift in einem Bereich konisch ausgebildet ist. Das dem Zahnrad zugewandte Ende des Polstiftes ist aber zylindrisch ausgebildet, wobei der Durchmesser dieses zylind rischen Bereichs auf die Breite der Zähne abgestimmt ist. Für den Magnetfluß ist ein U-förmig ausgebildetes Flußleitteil vorhanden, um den Magnetfluß zwischen dem Polstift und dem Zahnrad zu steuern. Dieser Geber hat zwar über die gesamte axiale Länge eine gleichmäßi ge Wicklungsdichte, er ist aber durch die zusätzlichen Flußleittei le relativ aufwendig aufgebaut. Furthermore, a magnetic speed is from US-PS 39 80 913 speed sensor known, in which the pole pin is conical in one area is trained. The end of the pole pin facing the gear is but cylindrical, the diameter of this cylinder range is matched to the width of the teeth. For the Magnetic flux is a U-shaped flux guide to to control the magnetic flux between the pole pin and the gear. This encoder has a uniformi over the entire axial length ge winding density, but it is due to the additional flux guide le constructed relatively complex.

In der DE-OS 35 00 450 wird ein Drehzahlsensor beschrieben, dessen Polstift nahezu über den gesamten Bereich einen gleichbleibenden Durchmesser aufweist. Nur im Endbereich, mit dem er dem Zahnrad, dessen Drehbewegung gemessen werden soll, zugewandt ist, ist er konisch ausgebildet. Ferner ragt die Polstift sehr weit über das Gehäuse hinaus, so daß er leicht beschädigt werden kann. Der konische Bereich am Ende des Polstiftes reicht aber nicht für eine genügend hohe und empfindliche Meßsignalgewinnung aus.In DE-OS 35 00 450 a speed sensor is described, the Polstift a constant almost over the entire area Has diameter. Only in the end area with which the gear, whose rotational movement is to be measured, is conical educated. Furthermore, the pole pin extends very far over the housing out so that it can be easily damaged. The conical The area at the end of the pole pin is not enough for one high and sensitive measurement signal acquisition.

Auch in der Schrift Christof Rohrbach, Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1967, Seiten 194 bis 196 ist ein Drehzahlsensor erläutert, bei dem an dem Polstift eine spitze Feldkonzentrationskappe angebracht ist. Der Polstift ist aber im Bereich der Spule wieder mit gleichbleibendem Durchmesser ausgebildet, so daß die Feldkonzentrationskappe erneut weit über das Gehäuse hinaus ragt und somit das Feld zwar konzentriert wird, aber auch durch die Länge abgeschwächt wird. Auch kann die Feldkonzentrationskappe, die nur angeklebt ist, am Polstift leicht vom Zahnrad abgeschlagen werden, da ein möglichst kleiner Luftspalt zwischen dem Zahnrad und der Feldkonzentrationskappe angestrebt ist. Also in the font Christof Rohrbach, manual for electrical Measuring mechanical quantities, VDI-Verlag, Düsseldorf, 1967, pages 194 to 196 a speed sensor is explained in which on the pole pin a pointed field concentration cap is attached. The pole pin is but in the area of the coil again with a constant diameter trained so that the field concentration cap again far above that Housing protrudes and thus the field is concentrated, but is also weakened by the length. The field concentration cap, which is only glued to the pin slightly from the gear be knocked off because the smallest possible air gap between the Gear and the field concentration cap is aimed.

Der erfindungsgemäße induktive Sensor mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch be sonders einfache konstruktive Maßnahmen der Magnetfluß beeinflußt werden kann. Das von der Spule über ihre axiale Länge hin in glei cher Größe erzeugte Magnetfeld kann durch die Ausgestaltung des Pol kerns im Bereich zwischen der Stirnseite des Polstifts und des Zahn rades beeinflußt, insbesondere verstärkt werden. Dadurch erhält man ein besonders hohes und relativ empfindliches Meßsignal. Da nur der Polstift abgeändert werden muß, können die übrigen Bauteile des Sen sors weiterhin verwendet werden bzw. kann in einfacher Weise eine Art Baukastensystem für verschiedene Meßsysteme aufgebaut werden.The inductive sensor according to the invention with the characteristic note Painting the main claim has the advantage that be particularly simple constructive measures affect the magnetic flux can be. The same from the coil over its axial length cher size generated magnetic field can by the design of the pole core in the area between the face of the pole pin and the tooth Rades influenced, especially be reinforced. This gives you a particularly high and relatively sensitive measurement signal. Because only that Polstift must be changed, the other components of the Sen sors continue to be used or can be a simple Type modular system can be set up for different measuring systems.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial further training and improvements of the main claim specified sensor possible.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemaßen Sensor im Querschnitt.An embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. The only figure shows a sensor according to the invention in cross section.

In der Figur ist mit 10 ein etwa rohrförmiges erstes Gehäuseteil eines Drehzahlfühlers 11 bezeichnet, das aus magnetisch nicht lei tendem Edelstahl bestehen kann. In das Gehäuseteil 10 ist ein lang gestreckter Spulenkörper 13 mit einer eine Wicklung aufweisenden Spule 15 eingesetzt. Die Spule 15 ist auf seiner Außenseite von einem Isolierkörper 14 abgedeckt. Über die gesamte axiale Länge weist die Spule 15 eine nahezu gleichmäßige Wicklungsdichte auf. Im Bereich der Spule 15 ist im Spulenkörper 13 ein Polstift 16 angeord net. Dieser Polstift 16 weist auf dem nach unten, das heißt zu einem nicht dargestellten Zahnrad oder einem sonstigen Rotationsteil, des sen Drehbewegung bestimmt werden soll, zugewandten Ende, einen koni schen Bereich 17 auf. Der übrige Bereich 18, der sich noch innerhalb der Spule 15 befindet, ist zylindrisch ausgebildet. Der Polstift 16 befindet sich innerhalb des Gehäuses 10 und liegt am Boden des Ge häuses 10 mit mechanischer Vorspannung an. Im Bereich des Spulen schildes 19 des Spulenkörpers 13 hat der Polstift 16 ein etwa topf förmig ausgebildetes Ende 20, in das ein Dauermagnet 23 ragt. Als Spulenschild sind die beiden am Spulenkörper ausgebildeten Begren zungen für die Spule 15 zu verstehen. Die Enden der Wicklung der Spule 15 sind an zwei, in der Zeichnung oberhalb und unterhalb des Permanentmagneten 23 liegenden, und gestrichelt eingezeichneten Stromschienen 24 angeschlossen. Die nach oben ragenden freien Enden der Stromschienen 24 sind zur Stromabnahme von der Spule 15 sowie zur Signalabnahme mit den beiden Leitern 26 eines zweiadrigen Anschluß kabels 27 kontaktiert, zum Beispiel angeschweißt. Der Spulenkörper 13 wird von einem Kabelkopf 30 abgeschlossen, der zum Beispiel im Spritzgußverfahren aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und sowohl den Endabschnitt des Kabels 27, dessen Leiter 26, einen Teil der Stromschienen als auch das Ende des Spulenkörpers 13 um gibt. Der Kabelkopf 30 weist ein etwa zylindrisch ausgebildetes An schlußteil 31 auf, mit dem er die Leitung 27 umgreift. Dieses An schlußteil 31 hat auf dem dem Kabelkopf 30 zugewandten Ende einen Fortsatz 32, der eine geringere Wandstärke aufweist als das An schlußteil 31. Die zwischen dem Anschlußteil 31 und dem Fortsatz 32 entstehende Schulter ist im Schultergrund gerundet. Durch diesen Fortsatz 32 ist das Ende des Gehäuseteils 30 elastisch ausgebildet, so daß eine Einkerbung an dem Kabel 27 und ein eventuelles Abknicken verhindert werden kann. In the figure, 10 denotes an approximately tubular first housing part of a speed sensor 11 , which can consist of magnetically non-conductive stainless steel. An elongated coil body 13 with a coil 15 having a winding is inserted into the housing part 10 . The coil 15 is covered on its outside by an insulating body 14 . The coil 15 has an almost uniform winding density over the entire axial length. In the coil 15 , a pole pin 16 is net angeord in the coil body 13 . This pole pin 16 has a conical area 17 on the downward, that is to say a gear (not shown) or another rotary part whose rotary movement is to be determined. The remaining area 18 , which is still inside the coil 15 , is cylindrical. The pole pin 16 is located within the housing 10 and is at the bottom of the Ge housing 10 with mechanical bias. In the area of the coil shield 19 of the coil body 13 , the pole pin 16 has an approximately pot-shaped end 20 , into which a permanent magnet 23 protrudes. As the coil shield, the two tongues formed on the coil former are to be understood for the coil 15 . The ends of the winding of the coil 15 are connected to two busbars 24 which are located above and below the permanent magnet 23 in the drawing and are shown in broken lines. The upwardly projecting free ends of the busbars 24 are contacted, for example welded, for the current draw from the coil 15 and for the signal take-off with the two conductors 26 of a two-wire connecting cable 27 . The coil former 13 is terminated by a cable head 30 which, for example, consists of a thermoplastic material by injection molding and gives both the end section of the cable 27 , the conductor 26 thereof , part of the busbars and the end of the coil former 13 . The cable head 30 has an approximately cylindrical connection part 31 , with which it encompasses the line 27 . At this connection part 31 has on the end facing the cable head 30 an extension 32 which has a smaller wall thickness than the connection part 31 . The shoulder that arises between the connecting part 31 and the extension 32 is rounded in the base of the shoulder. Through this extension 32 , the end of the housing part 30 is elastic, so that a notch on the cable 27 and a possible kinking can be prevented.

Die Oberfläche des Mantels des Kabels 27 ist im Bereich des An schlußteils 31 und des Fortsatzes 32 aufgerauht. Dadurch erhält man beim Umspritzen des Kabelkopfes 30 im Bereich der Aufrauhung eine dichte innige Verbindung zwischen dem Mantel des Kabels 27 und dem Kabelkopf 30. Ein zweites Gehäuseteil 33 ist über den Kabelkopf 30 und über einen Teil des ersten Gehäuseteils 10 geschoben. Es dient als Schlagschutz. Die Gehäuseteile 10 und 33 sind im Überlappungsbe reich 34 miteinander verschweißt. Ein Dichtring 35 (O-Ring) schützt nahe beim Bereich 34 die Spule 15 und die Kontaktzone gegen Feuch tigkeit.The surface of the jacket of the cable 27 is roughened in the area of the connection part 31 and the extension 32 . This results in a tight intimate connection between the sheath of the cable 27 and the cable head 30 when the cable head 30 is encapsulated in the region of the roughening. A second housing part 33 is pushed over the cable head 30 and over part of the first housing part 10 . It serves as impact protection. The housing parts 10 and 33 are in the overlapping area 34 welded together. A sealing ring 35 (O-ring) protects the coil 15 and the contact zone against moisture near the area 34 .

Die Wirkungsweise des Drehzahlfühlers ist hinreichend bekannt und braucht deshalb hier nicht ausführlich erläutert zu werden. Das vom Permanentmagneten 23 erzeugte Magnetfeld wird vom gleichgerichteten Magnetfeld der stromdurchflossenen Spule 15 überlagert. Wird nun das Zahnrad an der Spitze des Polstiftes 17 vorbeibewegt, so ändert sich während der Bewegung des Zahnrads aufgrund der Zähne und der Zahn lücken der Abstand, das heißt der Luftspalt zwischen dem Polstift und dem Zahnrad wird geändert. Aufgrund der konischen Ausbildung des Bereichs 17 des Polstiftes 16 werden im Bereich 17 die Magnetlinien des Magnetfeldes gebündelt und der Magnetfluß im Bereich 17 konzentriert. Dadurch wird eine höhere Signalspannung erreicht. Die Ge staltung des Polstiftes ist eine Optimierung im Hinblick auf die Signalspannung. Vollkonischer und zylindrischer Polstift haben geringere Signalspannung.The mode of operation of the speed sensor is well known and therefore does not need to be explained in detail here. The magnetic field generated by the permanent magnet 23 is superimposed by the rectified magnetic field of the current-carrying coil 15 . If the gear wheel is now moved past the tip of the pole pin 17 , the distance changes during the movement of the gear wheel due to the teeth and the tooth gaps, that is to say the air gap between the pole pin and the gear wheel is changed. Due to the conical shape of the portion 17 of Polstiftes 16 are bundled, the magnetic lines of the magnetic field in the region 17 and the magnetic flux in the region 17 concentrated. As a result, a higher signal voltage is achieved. The design of the pole pin is an optimization with regard to the signal voltage. Fully conical and cylindrical pole pins have a lower signal voltage.

Claims

1. Inductive sensor, in particular a speed sensor, with a housing ( 10 , 33 ) in which there is a coil former ( 13 ) with at least one coil ( 15 ) and a pole pin ( 16 ) arranged in the coil former ( 13 ), characterized in that the pole pin ( 16 ) is partially conical over its axial length surrounding the coil ( 15 ) and the area ( 17 ) with the smaller cross section is on the bottom side of the housing ( 10 ), and that the coil ( 15 ) over the entire axial length has the same winding thickness.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the tip of the conical region ( 17 ) of the pole pin ( 16 ) within the housing ( 10 , 33 ) and is present under tension on the housing base.

3. Sensor according to claim 1 and / or 2, characterized in that a permanent magnet ( 23 ) is arranged on the side of the pole pin ( 16 ) with the larger diameter.

4. Sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pole pin ( 16 ) has a conical region ( 17 ) and a cylindrical region ( 18 ).