DE4405438A1 - Drehzahlgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drehzahlgeber der genannten Art werden seit langem in der Technik zur Erfassung von Augenblickszuständen rotierender Teile und zu deren Umsetzung in elektrische Signale verwendet. Unabhängig von dem benutzten Wirkungsprinzip ist jeweils am Umfang einer mit dem zu messenden rotierenden Bauteil gekoppelten Scheibe eine oder mehrere mechanische oder magnetische Unstetigkeiten vorgesehen, denen ein Sensor gegenübersteht, der bei einer Relativbewegung zwischen der Scheibe und dem Sensor diese Unstetigkeiten als Wechsel der Eigenschaften erkennt und in elektrische Impulse umwandelt. Dabei ist die Pegeländerung der Impulsreihe - ebenfalls unabhängig von dem benutzten Wirkungsprinzip - um so größer und damit um so weniger störanfällig, je dichter die aktive Sensorfläche und die rotierende Scheibe während des Betriebs zusammenstehen. Die Forderung nach Störunanfälligkeit ist besonders bei Raddrehzahlgebern für Blockierschutzanlagen von Kraftfahrzeugen gegeben, da dort die Geber in Fahrbahnnähe angeordnet und in besonderer Weise widrigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind.

Im allgemeinen sind die wirksamen Teile der Sensoren in einem topfförmigen Gehäuse untergebracht, wobei die eigentliche Sensorfläche einen Teil des Topfbodens darstellt oder an diesem anliegt. Wegen der bereits erwähnten Umgebungseinflüsse ist es erwünscht, das Gehäuse nach der Montage des Sensors hermetisch zu verschließen. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß danach die genaue Lage der Sensorfläche nicht mehr erkennbar ist und auch nicht ohne Zerstörung des Gehäuses berichtigt werden kann.

Aus der DE-OS 29 40 610 ist ein induktiver Impulsgeber als Drehgeschwindigkeitsgeber für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen stabförmiger Impulsgeber mit einer umlaufenden, gezahnten, Rotorscheibe magnetisch zusammenwirkt. Zur genauen Einstellung des magnetischen Spalts zwischen dem Impulsgeber und der Rotorscheibe ist der Impulsgeber mit einer magnetisch unwirksamen Kappe versehen, deren Dicke der gewünschten Größe des magnetischen Spalts entspricht. Bei der Montage des Impulsgebers wird dieser durch eine Hülse in Richtung auf die Rotorscheibe gedrückt, bis die magnetisch unwirksame Kappe gegen deren Zähne stößt und in dieser Stellung durch eine Schraube fixiert. Diese Fixierung erfordert einen zusätzlichen Arbeitsvorgang und muß sehr sorgfältig erfolgen, damit der eingestellte Abstand zwischen dem Impulsgeber und der Rotorscheibe beim Anziehen der Schraube sich nicht wieder ändert. Außerdem ist keine Vorkehrung erkennbar, die eine Relativbewegung der magnetisch wirksamen Teile in dem stabförmigen Impulsgeber, hervorgerufen beispielsweise durch Erschütterungen des Fahrwerks, wirksam verhindern.

Bei dem Impulsdrehzahlgeber nach der DE-OS 36 28 585 ist die geforderte dauerhafte Lagesicherung des Polstiftes für die berührungslose Abtastung des als Zahnrad ausgebildeten Rotors durch Blatt- oder Tellerfedern erzielt, die sich einerseits an der Rückseite der in Reihe mit dem Polstift angeordneten magnetischen Rückschlußplatte und andererseits an der Gehäusebohrung abstützen. Diese Maßnahme ist zwar wirksam, die zusätzlich erforderlichen Federelemente machen den bekannten Impulsdrehzahlgeber jedoch raumaufwendig und teurer.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 39 19 109), den Stabsensor in einer Klemmbuchse mit nach innen gerichteten Krallen zu haltern, wobei die nach vorn gerichteten Krallen nur die Bewegung des Sensorstabes zum Polrad hin zulassen. Auch diese Bauart benötigt zusätzliche Befestigungselemente und erschwert darüber hinaus den Austausch des Stabsensors im Schadensfall.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlgeber nach dem Gattungsbegriff derart weiterzubilden, daß wenig bauteileaufwendig zuverlässig die Lagesicherung des Sensorelements in dem allseitig geschlossenen Gehäuse gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Der erfindungsgemäße Drehzahlgeber zur berührungslosen Abtastung eines am Umfang mit Unstetigkeiten versehenen drehbaren Bauteils und zum Erzeugen von davon abhangigen elektrischen Signalen, die durch ein in den Drehzahlgeber ragendes und mit diesem elektrisch verbundenes Kabel weitergeleitet werden, mit einem aus mehreren, wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden ortsfesten Sensor, der mit seiner Sensorfläche dem drehbaren Bauteil benachbart in einem aus mehreren Bauteilen bestehenden topfförmigen Gehäuse angeordnet und mittels eines federnden Elements unter Vorspannung an eine Innenfläche des Gehäuses angedrückt ist, ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element aus wenigstens einem elastischen Federarm besteht, der einstückig aus einem an der der Sensorfläche abgewandten Seite des Drehzahlsensors angeordneten Kunststoff-Bauteil ausgeformt ist und der den Abstand zwischen den mehreren wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen und dem der Sensorfläche gegenüberliegenden Gehäusebauteil überbrückt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die gestellten Anforderungen dauerhaft auch bei Blindmontage erfüllt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Drehzahlsensor mit seiner Sensorfläche benachbart zum Boden des topfförmigen Gehäuses angeordnet ist, daß das Gehäuse durch eine auch den Kabelmantel umhüllende elastische Tülle dichtend abgeschlossen ist, daß an die Tülle der wenigstens eine, sich in Richtung auf den Drehzahl-Sensor erstreckende, Federarm angeformt ist, der sich auf dem Drehzahl-Sensor unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer mit diesem wirkungsmäßig verbundenen Bauteils bzw. Bauteile mittelbar abstützt. Dadurch findet ständig eine Krafteinwirkung auf das Sensorelement statt, mit der ein unmittelbarer Kontakt zur Bodenfläche aufrechterhalten und damit der Signalausgang verbessert wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß eines der mit Drehzahl-Sensor wirkungsmäßig verbundenen Bauteile ein sich an den Drehzahlsensor rückseitig anschließendes Distanzstück darstellt. Hiermit lassen sich auch bauartbedingte große Abstände in einfacher Weise sicher überbrücken.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist das Distanzelement eine die Sensorschaltungsanordnung tragende Leiterplatte. Dieser Aufbau des Drehzahlsensors führt zu einer weiteren überraschenden Vereinfachung und damit zur Einsparung von Bauteilen und Kosten.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehzahlgebers besteht darin, daß an der Innenwand des Gehäuses in Längsrichtung wenigstens zwei Führungsnuten vorgesehen sind, in denen die aus mehreren wirkungsmäßig verbundenen Bauteilen bestehende Baugruppe des Drehzahl-Sensors geführt ist. Hierdurch läßt sich diese Baugruppe auch von geringer qualifizierten Arbeitskräften einfach und zugleich sicher und zuverlässig in Blindmontage in das Gehäuse des Gebers einsetzen.

Eine Weiterbildung des Drehzahlgebers sieht vor, daß die Tülle mit dem Gehäuse verklipst ist. Dies ermöglicht leicht den Verschluß des Gehäuses nach dem Einsetzen der Sensorbaugruppe und verhindert das Eindringen von Fremdstoffen bei der weiteren Handhabung und Vollendung des Aufbaus.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß die Sensorfläche des Drehzahl-Sensors einer Umfangsfläche des Gehäuses zugewandt ist, daß der wenigstens eine Federarm einstückig an dem sich rückseitig an den Drehzahlsensor bzw. ein mit diesem wirkungsmäßig verbundenen Bauteil anschließenden Distanzstück angeformt ist und sich an der der Sensorfläche gegenüberliegenden Gehäuseumfangsfläche abstützt. Damit läßt sich sicher erzielen, daß die Sensorfläche an der Innenwand des Gehäuses anliegt, wenn die Seitenwand des Drehzahlgebers im Betrieb dem umlaufenden Bauteil zugewandt ist und dort die Erfassung der Drehzahl erfolgt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß Tülle und Gehäuse an der Verbindungsstelle durch einen umlaufend dichtenden Befestigungsflansch dichtend abgedeckt sind. Dieser schützt zusätzlich und ohne weiteren Aufwand an Bauteilen und führt insgesamt zu einer besonders kompakten Bauweise.

Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Drehzahl-Sensor ein Hall-Element. Sensoren nach diesem Erfassungsprinzip sind infolge ihrer Meßempfindlichkeit besonders zur Anwendung in Raddrehzahlgebern von Kraftfahrzeugfahrwerken geeignet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform des Drehzahlgebers im Längsschnitt, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, ebenfalls schematisch im Längsschnitt, Fig. 3 eine dritte Ausführung der Erfindung in gleicher Darstellung. Gleiche Bauteile mit gleicher Funktion sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Drehzahlgeber nach Fig. 1 besteht aus dem dargestellten Drehzahlsensor 1 und einem (nicht dargestellten) Rotor, der in unmittelbarer Nähe zu diesem umläuft. Der Drehzahlsensor 1 umfaßt in einem topfförmigen Gehäuse 2 eine Erfassungsschaltung 3 auf einer Leiterplatte 4, einen Näherungssensor 5, der nach dem Hall-Prinzip arbeitet, und einen Permanentmagneten 6. Der Hall-Sensor 5 berührt innen den Boden 7 des topfförmigen Gehäuses 2. Damit die gewünschte unmittelbare Nähe des Hall-Sensors 5 zu dem an der Außenseite des Bodens 7 vorbeilaufenden Rotors erzielt wird, ist der Boden 7 sichtbar dünner ausgeführt als die Wandung 8 des topfförmigen Gehäuses 2. Die Erfassungsschaltung 3 auf der Leiterplatte 4 ist über elektrische Leiter 9 mit dem Hall-Sensor 5 und über ein mehradriges Kabel 10 mit der (nicht dargestellten) Auswerteschaltung im Fahrzeug verbunden. Das Kabel 10 ist zentrisch in eine Tülle 11 aus einem elastischen und witterungsbeständigen Werkstoff, z. B. Polyurethan (PUR), eingegossen.

Ein Distanzstück 12 überbrückt den Abstand der parallel zum Boden 7 sich erstreckenden Leiterplatte 4 zu dem Permanentmagneten 6 an der Rückseite des Hall-Sensors 5. Das Distanzstück 12 weist drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Rastnasen 13 auf, die zwischen sich die Leiterplatte 4 rastend aufnehmen und in entsprechenden Führungsnuten 14 an der Innenseite der Wandung 8 des topfförmigen Gehäuses 2 geführt sind.

An der in das topfförmige Gehäuse 2 ragenden Stirnfläche 15 der Tülle 11 erstrecken sich wenigstens drei Federarme 16, einstückig gefertigt mit der Tülle 11, nach außen zur Wandung 8 hin und liegen unter Vorspannung auf den Stirnflächen der Rastnasen 13 auf. Zur Ausrichtung der Federarme 16 auf die Rastnasen 13 sind diese wie die Rastnasen 13 in den gleichen Führungsnuten 14 des topfförmigen Gehäuses 2 geführt.

Topfförmiges Gehäuse 2 und Tülle 11 sind gemeinsam von einem Befestigungsflansch 17 gehalten. Der Befestigungsflansch 17 weist exzentrisch zum Gehäuse 2 eine Befestigungsbuchse 18 zum Anschrauben des Drehzahlsensors an das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs auf.

Der Zusammenbau des Drehzahlgebers erfolgt, indem in einem ersten Arbeitsschritt Hall-Sensor 5, Magnet 6, Leiterplatte 4 und Distanzstück 12 zu einer Baugruppe zusammengefügt und mit den Adern des Kabels 10 elektrisch leitend verbunden werden. Wegen der geforderten Dichtigkeit des fertigen Drehzahlgebers wird anschließend der Mantel des Kabels 10 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit der Tülle 11 umspritzt. Das zunächst leere Gehäuse 2 wird zu einem Teil mit Vergußmasse 19 gefüllt und die vorgefertigte Baugruppe dort hinein abgesenkt, bis am Außenrand der Tülle 11 angeordnete Rastvorsprünge 20 in entsprechende, am Umfang des topfförmigen Gehäuses 2 verteilte Ausbrüche 21 einrasten. Ein in einer Umfangsnut 22 der Tülle 11 eingelegter Rundschnurring 23 legt sich dabei dichtend gegen die Innenwand des Gehäuses 2 und verhindert primär das Eindringen von unerwünschten Umgebungsbestandteilen.

Wie bereits beschrieben, sind die Rastnasen 13 des Distanzstücks 12 und die Federarme 16 der Tülle 11 in den gleichen Führungsnuten 14 des topfförmigen Gehäuses 2 geführt. Daher liegen nach Abschluß der Blindmontage die Federarme 16 der Tülle 11 unter Vorspannung auf den Stirnflächen der Rastnasen 13 auf und pressen zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen den Hall-Sensor 5 fest gegen die Bodenfläche 7 des des topfförmigen Gehäuses 2. Damit dies einwandfrei erfolgen kann, muß die Vergußmasse 19 zum Montagezeitpunkt noch flüssig sein. Sie wird dann aus dem Raum zwischen dem Hall-Sensor 5 und der Bodenfläche 7 verdrängt.

Nach dem Erkalten und Erstarren der Vergußmasse 19 wird der bis dahin vorgefertigte, aus Gehäuse 2 mit Inhalt und Tülle 11 bestehende Drehzahlgeber zusammen mit der losen Befestigungsbuchse 18 in ein weiteres Spritzgießwerkzeug eingelegt und die Verbindungsstelle von Gehäuse 2 und Tülle 11 mit dem Befestigungsflansch 17 umspritzt und dabei gleichzeitig die Befestigungsbuchse 18 im Befestigungsflansch 17 festgelegt.

Die Ausführungsform des Drehzahlgebers nach Fig. 2 weist ein gegenüber dem nach Fig. 1 wesentlich schlankeres topfförmiges Gehäuse 2 auf. Eine solche Bauform kann aus konstruktiven Gründen notwendig sein, wenn z. B. für das Gehäuse 2 nach Fig. 1 im Fahrwerk kein Raum zur Verfügung steht. Zur Verwirklichung dieser Bauform dient die Leiterplatte 4, auf der die Erfassungsschaltung 3 aufgebracht ist, als Toleranzausgleich zwischen der aus Hall-Sensor 5, Magnet 6 und Distanzstück 12 bestehenden Unterbaugruppe und der Tülle 11. Die Leiterplatte 4 ist dazu in zwei diametral im Gehäuse 2 angeordneten Führungsnuten 14 geführt und stützt sich mit einer Schmalseite auf dieser Unterbaugruppe ab. An der Tülle 11 ist ein einziger, nach dem Zentrum hin ragender Federarm 16 vorgesehen, der unter Vorspannung an der gegenüberliegenden Schmalseite der Leiterplatte 4 anliegt und diese nach Abschluß der Blindmontage gegen die Bodenpartie des Gehäuses 2 hin preßt. Aufbau und Funktion der restlichen Bauteile entsprechen der Ausführung des Drehzahlgebers nach Fig. 1.

Die Ausführungsform des Drehzahlgebers nach Fig. 3 ist zur Drehzahlerfassung eines seitlich am topfförmigen Gehäuse 2 sich vorbeidrehenden Rotors vorgesehen. Daher ist der Hall-Sensor 5 angrenzend an eine Seitenwand des Gehäuses 2 angeordnet und die Wand 8 an dieser Stelle abgeflacht und dünner gehalten, um die durch die Flußänderung hervorgerufene Hallspannung zu erhöhen. Zum Anpressen des Hall-Sensors 5 an die vorgegebene Wandpartie ist das Distanzstück 12 an der dem Hall-Sensor 5 gegenüberliegenden Fläche mit einem Federarm 16 versehen, der sich nach erfolgter Montage an der zylindrischen Wand des Gehäuses 2 abstützt. Ferner umfaßt das Distanzstück 12 den Hall-Sensor 5 und den Magneten 6 zumindest auf der der Tülle 11 zugewandten Seite und die Leiterplatte 4 überbrückt die Distanz zwischen der Tülle 11 und diesem Distanzstück 12. Die Wirkungsweise der übrigen Bauelemente des Drehzahlgebers nach Fig. 3 entspricht trotz teilweiser, bauartbedingter, Abweichung in der Form voll und ganz der der Elemente aus den bereits beschriebenen Ausführungsformen.

Claims (9)

1. Drehzahlgeber zur berührungslosen Abtastung eines am Umfang mit Unstetigkeiten versehenen drehbaren Bauteils und zum Erzeugen von davon abhangigen elektrischen Signalen, die durch ein in den Drehzahlgeber ragendes und mit diesem elektrisch verbundenes Kabel weitergeleitet werden, mit einem aus mehreren, wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden ortsfesten Sensor, der mit seiner Sensorfläche dem drehbaren Bauteil benachbart in einem aus mehreren Bauteilen bestehenden topfförmigen Gehäuse angeordnet und mittels eines federnden Elements unter Vorspannung an eine Innenfläche des Gehäuses angedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das federnde Element aus wenigstens einem elastischen Federarm (16) besteht, der einstückig aus einem an der der Sensorfläche abgewandten Seite des Drehzahlsensors angeordneten Kunststoff-Bauteil ausgeformt ist und der den Abstand zwischen den mehreren wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen und dem der Sensorfläche gegenüberliegenden Gehäusebauteil überbrückt.

2. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor mit seiner Sensorfläche benachbart zum Boden (7) des topfförmigen Gehäuse (2s) angeordnet ist, daß das Gehäuse (2) durch eine auch den Kabelmantel umhüllende elastische Tülle (11) dichtend abgeschlossen ist, daß an die Tülle (11) der wenigstens eine, sich in Richtung auf den Drehzahl-Sensor erstreckende, Federarm (16) angeformt ist, der sich auf dem Drehzahl-Sensor unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer mit diesem wirkungsmäßig verbundenen Bauteils bzw. Bauteile mittelbar abstützt.

3. Drehzahlgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der mit Drehzahl-Sensor wirkungsmäßig verbundenen Bauteile ein sich an den Drehzahlsensor rückseitig anschließendes Distanzstück (12) darstellt.

4. Drehzahlgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement eine die Sensorschaltungsanordnung tragende Leiterplatte (4) ist.

5. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Gehäuse (2s) in Längsrichtung wenigstens zwei Führungsnuten vorgesehen sind, in denen die aus mehreren wirkungsmäßig verbundenen Bauteilen bestehende Baugruppe des Drehzahl-Sensors geführt ist.

6. Drehzahlgeber einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Tülle (11) mit dem Gehäuse (2) verklipst ist.

7. Drehzahlgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorfläche des Drehzahl Sensors einer Umfangsfläche des Gehäuse (2s) zugewandt ist, daß der wenigstens eine Federarm (16) einstückig an dem sich rückseitig an den Drehzahlsensor bzw. ein mit diesem wirkungsmäßig verbundenen Bauteil anschließenden Distanzstück (12) angeformt ist und sich an der der Sensorfläche gegenüberliegenden Gehäuseumfangsfläche abstützt.

8. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Tülle (11) und Gehäuse (2) an der Verbindungsstelle durch einen umlaufend dichtenden Befestigungsflansch (17) dichtend abgedeckt sind.

9. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Sensor ein Hall-Element ist.