DE4431649A1 - Sensoranordnung zur Bestimmung der Drehzahl eines sich bewegenden Bauteils - Google Patents
Sensoranordnung zur Bestimmung der Drehzahl eines sich bewegenden BauteilsInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung zur
Bestimmung der Drehzahl eines sich bewegenden Bauteils nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bisher in der Praxis
verwendeten Sensoranordnungen wird als Impulsrad ein aus
ferromagnetischem Material hergestelltes Zahnrad verwendet,
das mit einem induktiv arbeitenden Drehzahlfühler in
Wirkverbindung steht. Bei Betrieb ist es nicht
auszuschließen, daß durch Verschmutzungen die Zahnlücken
wenigstens teilweise ausgefüllt werden. Dadurch kann der
Korrosionsangriff an dem Zahnrad beschleunigt werden, weil
sich Feuchtigkeit über längere Zeit in den Zahnlücken
aufhält. Wenn andererseits feine ferromagnetische Teilchen,
wie zum Beispiel Eisenabrieb, in die Zahnlücken gelangen,
dann wird die Amplitude des im induktiven Sensor erzeugten
elektromagnetisch induzierten Signals reduziert. Im
Extremfall, wenn die Zahnlücken vollständig mit magnetisch
leitenden Teilchen (ferromagnetischen Teilchen) ausgefüllt
sind, würde keine elektrische Spannung mehr induziert, weil
dann das Impulsrad sich wie ein Ring ohne Zähne verhält.
Eine Sensoranordnung zur Bestimmung der Drehzahl eines sich
bewegenden Bauteils mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß das Impulsrad relativ billig
herstellbar ist. Eine Schmutzablagerung, wie in Zahnlücken,
wird vermieden. Da der Geber möglichst mit einem sehr
geringen Luftabstand zum Impulsrad anzuordnen ist, kann
durch die glatte Umfangsfläche des Impulsrads ein
Ausschlagen oder ein Streifen des Rades vermieden werden.
Bei einer relativ kostengünstigen Herstellung können somit
in einfacher Weise Störeffekte vermieden werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch
angegebenen Sensoranordnung möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische
Darstellung einer Sensoranordnung bestehend aus einem
Impulsrad und einem Drehzahlfühler.
In der Figur ist mit 10 ein Geberrad bezeichnet, das am Rand
in regelmäßiger Folge magnetisierbare und
nichtmagnetisierbare Bereiche 11 bzw. 12 aufweist. Die
magnetisierbaren Bereiche 11 haben einen überwiegend
martensitischen Gefügezustand und die nichtmagnetisierbaren
Bereiche 12 einen überwiegend austenitischen Gefügezustand.
Dieses Geberrad 10 steht in Wirkverbindung mit einem
induktiv arbeitenden Sensor 15. In bekannter Weise hat
dieser Sensor einen von einer Spule umgebenen Polstift. Bei
der Vorbeibewegung des Geberrades 10, d. h. der
magnetisierbaren und der nichtmagnetisierbaren Bereiche 11
bzw. 12 am Polstift wird in der Spule eine elektrische
Spannung induziert, die als Maß für die Drehzahl ausgewertet
wird.
Ausgangsstoff für das Geberrad 10 ist ein metallischer
Werkstoff, zum Beispiel nichtrostender Chrom-Nickel-Stahl.
Bekanntlich ist Stahl mit martensitischem Gefüge, auch
Martensit genannt, magnetisierbar bzw. ferromagnetisch,
während Stahl mit austenitischem Gefüge, auch Austenit
genannt, nichtmagnetisierbar bzw. paramagnetisch ist. Der
jeweilige Gefügezustand des Stahls ist unter anderem
abhängig von der chemischen Zusammensetzung, der
Abkühlgeschwindigkeit von der Glühtemperatur und dem
Verformungszustand. Die Erläuterung zum Einstellen des
jeweiligen Gefügezustandes und der damit verbundenen
Eigenschaften sind der Fachliteratur, wie zum Beispiel Paul
Schierhold "Nichtrostende Stähle", Verlag Stahleisen, 1977,
Düsseldorf, DE, entnehmbar.
Der für das Geberrad erfindungsgemäß verwendete Stahl wird
durch folgende Kriterien näher konkretisiert: Die
Martensitstarttemperatur soll unter der Raumtemperatur (25°
Celcius) liegen, worauf das Verhältnis zwischen dem
Chromgehalt, dem Nickelgehalt und dem Kohlenstoffgehalt
abzustimmen ist, siehe entsprechende Diagramme in der
Literatur, d. h. der verwendete Stahl muß nach Abschrecken
von der Lösungsglühtemperatur auf Raumtemperatur weitgehend
(ungefähr 100%) austenitisches Gefüge aufweisen.
Zur erfindungsgemäßen Herstellung des Geberrads 10 wird nun
von dem erwähnten austenitischen Chrom-Nickel-Stahl
ausgegangen. Dieser Stahl wird bei Raumtemperatur
kaltumgeformt, zum Beispiel kaltgewalzt oder tiefgezogen,
wobei der austenitische Zustand in den martensitischen
Zustand übergeht. Bei der Kaltumformung kann zum Beispiel
ein Blechring oder ein massiver Ring ohne Zähne als Geberrad
10 hergestellt werden. Beim Kaltwalzen würde durch
anschließendes Stanzen ein Geberrad hergestellt. Dieses
jetzt martensitische Gefüge aufweisende Geberrad 10 wird nun
durch partielle Erwärmung an den regelmäßig wiederkehrenden
Bereichen 12 in austenitisches Gefüge umgewandelt. Dadurch
erhält man die regelmäßig wiederkehrenden Bereiche 11 und 12
in der gewünschten Größe und Reihenfolge. Die dabei
notwendigen Temperaturen sind abhängig von den
Legierungszusammensetzungen und der Dauer der Erwärmung.
Üblicherweise beträgt die Temperatur 1100° Celcius. Die
örtliche Erwärmung kann mit Hilfe von Wirbelströmen, d. h.
stromdurchflossenen Spulen, durchgeführt werden. Die
Wirbelströme sind dabei auf den umzuwandelnden Bereich zu
begrenzen. Ebenfalls kann Laser-Strahlung verwendet werden,
um eine Gefügeumwandlung vorzunehmen. Dabei können Bereiche
mit scharfen Übergängen, d. h. engen Toleranzen erzeugt
werden. Bei Verwendung von Lasern ist ein sehr geringer
Wärmeabfluß und somit eine Gefügeumwandlung in genau
vorgegebenen Bereichen möglich.
Alternativ ist es auch nach folgenden Herstellungsverfahren
möglich, ein Geberrad mit unterschiedlichen Bereichen 11, 12
zu erzeugen. Ausgegangen wird wieder von dem oben erwähnten
Chrom-Nickel-Stahl im austenitischen Zustand. Durch örtliche
Erwärmung im Temperaturbereich um 700° Celcius wird
erreicht, daß sich der Kohlenstoff als Carbid ausscheidet
und sich der erwärmte Bereich beim Abkühlen martensitisch
umwandelt. Dadurch erhält man wieder die regelmäßig
wiederkehrenden Bereiche 11 und 12 in der gewünschten Größe
und Reihenfolge. Die örtliche Erwärmung kann wieder mit den
oben erwähnten Wirbelströmen oder der Laser-Strahlung
erreicht werden.
Oben ist die Herstellung eines Rades als Geberelement
beschrieben. In gleicher Weise kann auch eine Scheibe mit
magnetisierbaren und nichtmagnetisierbaren Bereichen 11, 12
hergestellt und verwendet werden. Hierbei können die
magnetisierbaren Bereiche nur an der Oberfläche oder auch
segmentartig in die Scheibe hineinragend ausgebildet sein.
Claims (9)
1. Sensoranordnung zur Bestimmung der Drehzahl eines sich
bewegenden Bauteils bestehend aus einem Impulsgeber (10) und
einem mit diesem in Wirkverbindung stehenden induktiven
Aufnehmer (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber
(10) aus einem metallischen Werkstoff besteht und mindestens
in den dem Aufnehmer (15) zugewandten Randbereichen sich
abwechselnde Bereiche aus magnetisierbarem (11) und
nichtmagnetisierbarem Material (12) aufweist.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die magnetisierbaren Bereiche (11) überwiegend
martensitisches Gefüge und die nichtmagnetisierbaren
Bereiche (12) überwiegend austenitisches Gefüge aufweisen.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Werkstoff ein Chrom-Nickel-Stahl
ist.
4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (10) ein Rad ist.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Impulsgeber (10) eine Scheibe ist.
6. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung nach
einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein
austenitischer Werkstoff durch Kaltumformung in einen
martensitischen Zustand übergeführt wird, daß durch örtliche
Erwärmung Bereiche wieder in den austenitischen Zustand
umgewandelt werden, so daß die regelmäßig wiederkehrenden
Bereiche (11, 12) entstehen.
7. Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung nach
einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei
einem austenitischen Werkstoff durch örtliche Erwärmung
Bereiche in den martensitischen Zustand umgewandelt werden,
so daß die regelmäßig wiederkehrenden Bereiche (11, 12)
entstehen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gefügeumwandlung durch Erwärmung mit Hilfe von
Laserstrahlen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gefügeumwandlung durch Erwärmung mit Hilfe einer
örtlichen Anordnung von stromdurchflossenen Spulen bewirkt
wird.
Priority Applications (1)
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| DE4431649A1 true DE4431649A1 (de) | 1995-08-17 |
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| DE (1) | DE4431649A1 (de) |
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- 1994-09-06 DE DE19944431649 patent/DE4431649A1/de not_active Ceased
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