DE69021240T2

DE69021240T2 - Messaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand zur Messung einer Drehgeschwindigkeit oder einer linearen Geschwindigkeit.

Info

Publication number: DE69021240T2
Application number: DE1990621240
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Niino; Youichi Taniai
Original assignee: Sanken Airpax Co Ltd
Current assignee: Sanken Airpax Co Ltd
Priority date: 1989-04-03
Filing date: 1990-03-22
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2010-03-23
Also published as: JPH02263115A; JPH0726857B2; EP0391160B1; DE69021240D1; EP0391160A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Unsere Erfindung bezieht sich allgemein auf Meßaufnehmer sowie insbesondere auf eine Vorrichtung zum elektomagnetischen Abtasten der Bewegungsgeschwindigkeit eines dreh- oder linearbeweglichen Teiles aus Änderungen im magnetischen Widerstand. Die Abtastvorrichtung gemäß unserer Erfindung eignet sich zum Gebrauch als Hauptdetektor eines Drehzahlmessers an einem Motorfahrzeug, obwohl wir unsere Erfindung nicht auf diese spezielle Anwendung beschränkt wissen möchten.
Der elektromagnetische Drehzahlmeßaufnehmer an Motorfahrzeugen ist bekannt und wurde umfassend verwendet. Er gibt ein elektrisches Signal aus, das ein Maß für die Umdrehungen eines gezahnten Rades aus magnetischem Material ist, welches sich mit einer Rate dreht, die der Bewegungsgeschwindigkeit des Motorfahrzeuges entspricht.
Die japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 60-9722 vom 5. April 1985 zeigt ein vertrautes Beispiel eines Drehzahlmeßaufnehmers. Diese Vorrichtung aus dem Stand der Technik weist einen Permanentmagneten, der gegenüber dem gezahnten magnetischen Rad gehalten wird, einen an dem Magnet angeordneten magnetischen Kern und eine Drahtspule auf, die mittels eines Spulenkörpers um den Kern gewickelt ist. Der Permanentmagnet, der magnetische Kern und das gezahnte magnetische Rad bilden in Kombination einen Magnetkreis. Der magnetische Widerstand des Magnetkreises variiert während sich die Zähne des magnetischen Rades an den Permanentmagneten vorbeibewegen. Die folglichen Änderungen des magnetischen Flusses des Kreises verursachen entsprechende Änderungen der in der Spule induzierten Spannung. Somit liefert die Spule ein variables Spannungssignal, welches ein Maß für die Drehzahl des gezahnten Rades ist.
In der FR-A-2 086 287 wird ein Sensor beschrieben, der ein bewegliches Teil mit Zähnen, die mit einem konstanten Abstand voneinander beabstandet sind, eine Permanentmagneteinrichtung mit zwei hervorstehenden Polstücken, eine zwischen diesen angeordnete Permanentmagneteinrichtung sowie eine magnetelektrische Einrichtung aufweist. Eines der Polstücke ist auf einen Zahn des beweglichen Teiles gerichtet und das andere Polstück ist auf einen Raum zwischen den Zähnen gerichtet.
Die US-A-3 230 407 zeigt in Figur 34 einen Meßaufnehmer, der ein erstes und ein zweites Paar von zwei Magnetpolen aufweist, die gegenüber eines beweglichen Teiles mit einer Reihe von Zähnen angeordnet und mittels eines Abstandsstückes getrennt sind, das ein sättigungsfähiges Element trägt, dessen erstes Ende auf das bewegliche Teil gerichtet ist und dessen zweites Ende in ein U-förmiges magnetisches Polelement mündet. Eine Ausgangsspule ist in dem sättigungsfähigen Element gewickelt.
Die US-A-3 041 483 offenbart einen Meßaufnehmer, der einen E- fömigen ferromagnetischen Kern mit einer Spule an seinem mittleren Schenkel sowie seitlich magnetisierten Platten aus keramischem Material aufweist, welche als Polplatten verwendet werden.
An diesen und anderen vergleichbaren Vorrichtungen aus dem Stand der Technik beanstanden wir, daß ihre Empfindlichkeiten nicht so hoch sind wie es wünschenswert ist. Mit dem Begriff "Empfindlichkeit" meinen wir die Differenz zwischen der Signalgröße (z.B. Amplitude) in dem Fall, in dem die Zähne des magnetischen Rades dem Magneten gegenüberstehen und in dem Fall, in dem die Zwischenräume zwischen den Zähnen dem Magneten gegenüberstehen. Je größer die Amplitude ist, umso größer ist die Empfindlichkeit. Die geringen Empfindlichkeiten der konventionellen Vorrichtungen haben die Verwendung von empfindlichen, und daher teueren, elektrischen Schaltkreisen zum Verarbeiten ihrer Ausgangssignale erforderlich gemacht.

Zusammenfassung der Erfindung

Wir haben hiermit erfunden, wie man die Empfindlichkeit eines Meßaufnehmers, der auf veränderbarem magnetischen Widerstand basiert, verbessern kann.
Kurz gefaßt kann unsere Erfindung als ein auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierender Meßaufnehmer mit verbesserter Empfindlichkeit zum Abtasten der Bewegungsgeschwindigkeit eines beweglichen Objektes mit einer Reihe von Zähnen aus magnetischem Material, die mit einem konstanten Abstand voneinander beabstandet sind, zusammengefaßt werden. Die Abtastvorrichtung weist eine Permanentmagneteinrichtung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Paar eines ersten (z.B. S) und eines zweiten (z.B. N) Magnetpoles gegensätzlicher Natur auf. Sowohl der erste Pol des ersten Paares als auch der zweite Pol des zweiten Paares werden dem beweglichen Objekt gegenüberliegend gehalten. Die Positionen der beiden Paare von Polen bezüglich des beweglichen Objektes sind so vorgesehen, daß der erste Pol des ersten Paares einem Zahn des beweglichen Objektes gegenüberliegt, wenn der zweite Pol des zweiten Paares dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen des beweglichen Objektes gegenüberliegt und umgekehrt. Dem zweiten Pol des ersten Paares sowie dem ersten Pol des zweiten Paares gegenüberliegend ist ein magnetisches Teil zum Übertragen eines veränderbaren magnetischen Flusses angeordnet, der erzeugt wird, wenn die magnetischen Zähne des beweglichen Objektes nacheinander an der Permanentmagneteinrichtung vorbeilaufen. Das magnetische Teil ist mit einer magnetelektrischen Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Signales, das ein Maß für den veränderlichen magnetischen Fluß in dem magnetischen Teil ist, verbunden.
Das vielleicht am meisten hervorgehobene Merkmal unserer Erfindung ist darin zu sehen, daß wenigstens zwei Paare von Magnetpolen mit gegensätzlichem Charakter oder wenigstens zwei diskrete Permanentmagnete, die Seite an Seite und mit gegensätzlicher Polarität entlang dem Bewegungspfad der magnetischen Zähne des beweglichen Objektes, wie etwa eines gezahnten Rades, angeordnet sind, vorgesehen sind. Wenn die magnetischen Zähne nacheinander an der Permanentmagneteinrichtung vorbeilaufen, erzeugen die beiden Polpaare oder Magnete magnetische Flüsse entgegengesetzter Richtungen, die einander in dem magnetischen Teil entgegenwirken.
Folglich verändert sich der gesamte magnetische Fluß in dem magnetischen Teil sehr viel stärker als bisher in Abhängigkeit davon, ob jedes Polpaar oder jeder Magnet irgendeinem Zahn oder dem Raum zwischen zwei benachbarten Zähnen des beweglichen Objektes gegenübersteht. Derartige große Änderungen des magnetischen Flusses können mittels einer Spule, die um das magnetische Teil gewickelt ist, in ein entsprechend großes Amplitudensignal setzt werden.
Die oben genannten und andere Merkmale sowie Vorteile unserer Erfindung nebst Realisierung derselben werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung sowie der beigefügten Ansprüche besser ersichtlich. Die Erfindung kann dadurch am besten verstanden werden. Dabei wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einige bevorzugte Ausführungsformen unserer Erfindung zeigen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt einen Axialschnitt durch den auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierenden Meßaufnehmer, der die Prinzipien unserer Erfindung verkörpert. Der gezeigte auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierende Meßaufnehmer ist zum Gebrauch als Drehzahlmeßaufnehmer zum Abtasten der Drehzahlrate eines gezahnten magnetischen Rades geeignet, das in dieser Figur ebenso teilweise gezeigt ist;
Figur 2 zeigt eine Ansicht des Drehzahlmeßaufnehmers gemäß Figur 1 von links;
Figur 3 zeigt ein schematisches Diagramm, das den Verlauf des magnetischen Flusses darstellt, wenn der erste und der dritte Magnet des Drehzahlmeßaufnehmers den Zähnen des magnetischen Rades gegenüberstehen;
Figur 4 zeigt ein der Figur 3 ähnliches Diagramm, mit der Ausnahme, daß nur der zweite Magnet des Drehzahlmeßaufnehmers einem der Zähne des magnetischen Rades gegenübersteht;
Figur 5 zeigt eine der Figur 1 ähnliche Ansicht, bei der allerdings eine andere bevorzugte Ausführungsform des Drehzahlmeßaufnehmers, der die Prinzipien unserer Erfindung verkörpert, dargestellt wird;
Figur 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Permanentmagnetbaugruppe, die in dem Drehzahlmeßaufnehmer gemäß Figur 1 oder 5 verwendet werden kann;
Figur 7 zeigt ein schematisches Diagramm einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Drehzahlmeßaufnehmers, die die Prinzipien unserer Erfindung verkörpert; und
Figur 8 zeigt ein schematisches Teildiagramm, das unseren erfindungsgemäßen auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierenden Meßaufnehmer darstellt, wenn er zum Abtasten der Geschwindigkeit einer Linearbewegung geeignet sein soll.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Wir werden nun unseren erfindungsgemäßen auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierenden Meßaufnehmer anhand des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Drehzahlmeßaufnehmers, der in diesen allgemein mit 10 gekennzeichnet ist, im Detail beschreiben. In Figur 1 wird der Drehzahlmeßaufnehmer 10 zusammen mit einem Teil eines Rades 12 aus magnetischem Material gezeigt, das eine Reihe von an ihm mit einem vorgegebenen Abstand P ausgebildeten Zähnen 14 aufweist. Dieses magnetische Rad 12 stellt ein Beispiel eines beweglichen Objektes dar, dessen Umdrehung mittels des Drehzahlmeßaufnehmers 10 aus Änderungen des magnetischen Widerstandes detektiert und in entsprechende Spannungsänderungen umgesetzt werden soll.
Der Drehzahlmeßaufnehmer 10 weist eine röhrenförmige Verkleidung 16 aus nichtmagnetischem Material auf, die mit einem geschlossenen vorderseitigen Ende 18 und einem offenen rückseitigen Ende 20 versehen ist. Das geschlossene vorderseitige Ende 18 der Verkleidung 16 ist mit einem Zwischenraum gegenüber dem gezahnten Umfang des magnetischen Rades 12 angeordnet.
Innerhalb der Verkleidung 16 ist eine Permanentmagnetbaugruppe 22 angeordnet, die gegen das geschlossene vorderseitige Ende 18 der Verkleidung gehalten wird. Die Permanentmagnetbaugruppe 22 dieser speziellen Ausführungsform umfaßt drei Permanentmagnete M&sub1;, M&sub2; und M&sub3;, die in diametraler Richtung der röhrenförmigen Verkleidung 16 sowie in der Rotationsebene des magnetischen Rades 12 in einer Reihe angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist es wesentlich, daß die Pole des ersten und des dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; mit selbem Charakter in Richtung auf das magnetische Rad 12 ausgerichtet sind, und daß der Pol des zweiten Magneten M&sub2; mit gegensätzlichem Charakter in Richtung auf das magnetische Rad ausgerichtet ist. Somit sind bei diesen speziellen Ausführungsformen die S-Pole S&sub1; und S3 des ersten und dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; sowie der N-Pol N&sub2; des zweiten Magneten M&sub2; als gegen das geschlossene vorderseitige Ende 18 der Verkleidung 16 gehalten dargestellt. Die N-Pole N&sub1; und N&sub3; des ersten und dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; sowie der S-Pol S&sub2; des zweiten Magneten M&sub2; sind von dem magnetischen Rad 12 weg orientiert.
Es ist ebenso wichtig, daß die Distanzen von Mitte zu Mitte zwischen den drei Magneten M&sub1; - M&sub3; folgendermaßen in Relation zum Abstand P der Zähne 14 des magnetischen Rades 12 vorgegeben werden. Unsere Erfindung erfordert, daß der erste und der dritte Magnet M&sub1; und M&sub3; jeweils einem anderen Zahn 14 des magnetischen Rades 12 gegenübersteht, wenn der zweite Magnet M&sub2; dem Raum zwischen zwei benachbarten Zähnen des Rades gegenübersteht, und daß der erste und der dritte Magnet jeweils dem Raum zwischen zwei benachbarten Zähnen gegenübersteht, wenn der zweite Magnet einem Zahn gegenübersteht. Daher wird die Distanz D von Mitte zu Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Magneten M&sub1; und M&sub2; gleichgroß gewählt wie diejenige zwischen dem zweiten und dem dritten Magneten M&sub2; und M&sub3;. Desweiteren ist bei dieser speziellen Ausführungsform jede Distanz D gleich der Hälfte des Abstandes P der Zähne 14, so daß die Distanz D' von Mitte zu Mitte zwischen dem ersten und dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; gleich dem Abstand P ist. Daher gilt bei dieser Ausführungsform
D = P/2
D' = P.
Allgemeiner gesagt kann die Distanz D' jedoch auch ein ganzteiliges Vielfaches des Abstandes P sein, um die obigen Erfordernisse unserer Erfindung zu erfüllen. Gemäß dem weitergefaßten Aspekt unserer Erfindung gilt somit
D = P/2 + nP
D' = mP,
wobei n eine positive ganze Zahl oder Null ist und m eine positive ganze Zahl ist.
Ebenso innerhalb der Verkleidung 16 montiert sowie hinter der Permanentmagnetbaugruppe 22 angeordnet, ist ein Teil 24 aus magnetischem Material zum Übertragen von sich änderndem magentischen Fluß, der erzeugt wird, wenn die Zähne 14 des magnetischen Rades 12 nacheinander an der Permanentmagnetbaugruppe vorbeilaufen. Wir haben das magnetische Teil 24 als einen Kern dargestellt, um den eine Spule aus Draht 26 mittels eines Spulenkörpers 28 gewickelt ist. Im wesentlichen von zylindrischer Form weist der magnetische Kern 24 einen mittleren Bereich 30, um den die Spule 26 gewickelt ist, einen vorderen Endbereich 32 mit größerem Durchmesser, der in Richtung der Permanentmagnetbaugruppe 22 gehalten wird, sowie einen hinteren Endbereich 34 mit noch größerem Durchmesser auf. Der vordere Endbereich 32 des magnetischen Kernes 24 berührt die N-Pole N&sub1; und N&sub3; des ersten und des dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; sowie den S-Pol S&sub2; des zweiten Magneten M&sub2;.
Die Permanentmagnetbaugruppe 22, der magnetische Kern 24 und die Spule 26 werden innerhalb der Verkleidung 16 mittels eines Füllmaterials 36 aus nichtmagnetischem, elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise einem Kunststoff, in ihren Stellungen gehalten. Das Füllmaterial 36 dient auch dazu, den Drehzahlmeßaufnehmer 10 für Fluide undurchlässig zu machen.

Arbeitsweise

Der Drehzahlmeßaufnehmer 10 gemäß der vorangehend beschriebenen Bauweise tastet die Drehung des gezahnten magnetischen Rades 12 mittels Änderungen des magnetischen Flusses in dem magnetischen Kern 24 der Spule 26 ab. In den Figuren 3 und 4 haben wir illustriert, wie sich der magnetische Fluß in dem magnetischen Kern 24 mit der Drehung des gezahnten Rades 12 ändert.
Figur 3 zeigt das magnetische Rad 12 in einer solchen Winkelstellung, bei der seine zwei benachbarten Zähne 14 dem ersten und dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; gegenüberliegen und der Raum zwischen diesen Zähnen dem zweiten Magneten M&sub2; gegenüberliegt. Es ist ersichtlich, daß das magnetische Rad 12, die Permanentmagnetbaugruppe 22 sowie der magnetische Kern 24 in Kombination einen magnetischen Kreis mit veränderbarem magnetischen Widerstand bilden. Gemäß Figur 3 dem ersten und dem dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; gegenüberliegend, dienen die beiden hier gezeigten Zähne 14 des magnetischen Rades 12 dazu, Verläufe 38 und 40 mit geringerem magnetischen Widerstand für die magnetischen Flüsse, die auf den ersten und dritten Magneten zurückzuführen sind, zu erzeugen als beim Verlauf des magnetischen Flusses, der auf den zweiten Magneten M&sub2; zurückzuführen ist, wobei letzterer jetzt dem Raum zwischen den beiden gezeigten Zähnen 14 gegenübersteht.
φ&sub1;, φ&sub2; und φ&sub3; seien die einzelnen magnetischen Flüsse, die von den drei Magneten M&sub1;, M&sub2; und M&sub3; im mittleren Bereich 30 des magnetischen Kernes 24 erzeugt werden. Dann kann der gesamte magnetische Fluß φ im mittleren Bereich 30 des magnetischen Kernes 24 geschrieben werden als
φ = φ&sub1; - φ&sub2; + φ&sub3;.
Es sei angenommen, daß die drei Magnete M&sub1;, M&sub2; und M&sub3; dieselbe Stärke aufweisen. Da der Verlauf des Flusses φ&sub2;, der auf den zweiten Magneten M&sub2; zurückzuführen ist, einen relativ hohen magnetischen Widerstand aufweist, wenn sich das magnetische Rad in der Winkelstellung gemäß Figur 3 befindet, ist φ&sub2; sowohl kleiner als φ&sub1; als auch als φ&sub3;. Folglich ist der gesamte magnetische Fluß φ im mittleren Bereich 30 des magnetischen Kernes 24 größer, als wenn alle Magnete M&sub1;, M&sub2; und M&sub3; verschiedenen Zähnen oder demselben Zahn des magnetischen Rades 12 gegenüberliegen würden.
In Figur 4 ist das magnetische Rad 12 in einer solchen Winkelstellung dargestellt, daß einer seiner Zähne 14 dem zweiten Magneten M&sub2; gegenübersteht, und daß die Räume an seinen gegenüberliegenden Seiten dem ersten und dem dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; gegenüberstehen. Wie aus der vorangegangenen Erklärung der Figur 3 ersichtlich ist, sind in diesem Fall die Flüsse φ&sub1; und φ&sub3;, die auf den ersten und den dritten Magneten M&sub1; und M&sub3; zurückzuführen sind, jeweils geringer als der Fluß φ&sub2;, der auf den zweiten Magneten M&sub2; zurückzuführen ist. Der gesamte magnetische Fluß φ im mittleren Bereich 30 des Kernes 24 ist daher sehr viel geringer als in dem Fall, in dem sich das magnetische Rad 12 in der Winkelstellung gemäß Figur 3 befindet.
Die Drehung des magnetischen Rades 12 hinsichtlich des Drehzahlmeßaufnehmers 10 ist im wesentlichen eine Wiederholung seiner beiden in den Figuren 3 und 4 gezeigten Winkelstellungen. Demgemäß ist die oben diskutierte Differenz von φ, wenn sich das magnetische Rad 12 in diesen Winkelstellungen befindet, gleichbedeutend mit der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der während der Drehung des magnetischen Rades 12 in der Spule 26 zyklisch induzierten Spannung.
Vorangehend haben wir diese Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert der Meßaufnehmerausgangsspannung als Empfindlichkeit des auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierenden Meßaufnehmers definiert. Es ist daher verständlich, daß die vergrößerte Differenz von φ zwischen den Stellungen des magnetischen Rades 12 gemäß der Figuren 3 und 4 zu einer höheren Empfindlichkeit unseres erfindungsgemäßen Drehzahlmeßaufnehmers 10 führt. Somit macht es der Drehzahl meßaufnehmer 10 möglich, die Drehzahl des magnetischen Rades 12 genauer zu erfassen oder weniger teuere Ausrüstung zum Formen, Verstärken und anderweitigen Verarbeiten des Meßaufnehmerausgangssignales als bisher zu verwenden.

Zweite Ausführungsform

Der alternative Drehzahlmeßaufnehmer 10a verkörpert die einfachste Ausführungsform unserer Erfindung, indem er als Permanentmagnetbaugruppe 22a indessen zwei Permanentmagnete M&sub1; und M&sub2; aufweist. Der erste Magnet M&sub1; ist so dargestellt, daß sein S-Pol S&sub1; dem magnetischen Rad 12 gegenüberliegend und sein N-Pol N&sub1; gegen den Kern 24 gerichtet angeordnet sind. Der zweite Magnet M&sub2; ist so dargestellt, daß sein N-Pol N&sub2; dem magnetischen Rad 12 gegenüberliegend und sein S-Pol S&sub2; gegen den Kern 24 gerichtet angeordnet sind. Die Distanz von Mitte zu Mitte zwischen den beiden Magneten M&sub1; und M&sub2; sollte vorzugsweise gleich der Hälfte des Abstandes der Zähne 14 an dem magnetischen Rad 12 sein. Die anderen Details der Bauweise dieses Drehzahlmeßaufnehmers 10a können identisch mit denjenigen des Meßaufnehmers 10 gemäß der Figuren 1 und 2 sein.
In Betrieb steht der erste Magnet M&sub1; einem der Zähne 14 des magnetischen Rades 12 gegenüber, wenn der zweite Magnet M&sub2; einem der Räume an beiden Seiten dieses Zahnes gegenübersteht und umgekehrt. Es ist daher aus der vorangehenden Beschreibung der Figuren 3 und 4 ersichtlich, daß dieser Drehzahlmeßaufnehmer 10a die Drehzahl des magnetischen Rades 12 ebenso sehr viel empfindlicher detektieren kann, als wenn anstatt der beiden Magnete M&sub1; und M&sub2; nur ein Magnet vorgesehen wäre, oder als wenn die beiden Magneten mit selber Polarität angeordnet wären.

Dritte Ausführungsform

Figur 6 zeigt eine weitere modifizierte Permanentmagnetbaugruppe 22b, die die Form eines einzelnen Blockes aus magnetisierbarem Material annimmt, das permanent magnetisiert ist, um drei Paare M&sub1;, M&sub2; und M&sub3; von Polen gegensätzlicher Natur in einer Reihe zu bilden. Das zweite Polpaar M&sub2; steht in gegensätzlicher Polarität zu dem ersten und dem dritten Polpaar M&sub1; und M&sub3;. Verwendet man die modifzierte Magnetbaugruppe 22b anstatt der Permanentmagnetbaugruppe 22 des Meßaufnehmers gemäß der Figuren 1 und 2, so wird die Montage einfacher.

Vierte Ausführungsform

Ein weiterer modifizierter Drehzahlmeßaufnehmer 10b, in Figur 7 schematisch dargestellt, verkörpert eine andere Anordnung des Kernes 24 (mit der allgemeinen Form des magnetischen Teiles 24 in Figur 1) bezüglich des magnetischen Rades 12. Es ist ersichtlich, daß sich der Kern 24 mit der um ihn gewickelten Spule 26 im wesentlichen parallel zur Drehachse des magnetischen Rades 12 erstreckt. Die Permanentmagnetbaugruppe 22 (oder 22a oder 22b) ist an einer Seite des vorderen Endbereiches 32 des Kernes 24 angebracht und ist so dem gezahnten Umfang des magnetischen Rades 12 gegenüberliegend angeordnet. Wir empfehlen diese Anordnung in Anwendungsfällen, in denen nicht genügend Raum für die Installation des kompletten Drehzahlmeßaufnehmers in radialer Richtung des magnetischen Rades 12 vorhanden ist.

Funfte Ausführungsform

Unser erfindungsgemäßer auf veränderbarem magnetischen Widerstand basierender Meßaufnehmer ist nicht nur zur Messung der Drehzahl anwendbar, wie in den vorangegangenen Ausführungsformen, sondern auch zur Messung der Linearbewegungsgeschwindigkeit. So haben wir in Figur 8 ein linear bewegliches Teil 12a aus magnetischem Material dargestellt, das eine Reihe von an ihm ausgebildeten Zähnen 14a mit einem vorgegebenen Abstand aufweist.
Obwohl die Bewegungsgeschwindigkeit des linear beweglichen Teiles 12a mittels jedem der vorangehend beschriebenen Meßaufnehmern 10, 10a und 10b abgetastet werden kann, haben wir in Figur 8 einen anderen modifizierten Meßaufnehmer 10c zusammen mit dem linear beweglichen Teil 12a dargestellt. Der modifizierte Meßauf nehmer 10c weist eine Permanentmagnetbaugruppe 22c mit fünf Permanentmagneten (oder magnetisierte Polpaare eines einzelnen Stückes aus magnetisierbarem Material) M&sub1; - M&sub5; auf. Die fünf illustrierten Magnete M&sub1; - M&sub5; sind alle an dem magnetischen Kern 24 angebracht sowie in Bewegungsrichtung des linear beweglichen Teiles 12a in einer Reihe angeordnet. Der erste, dritte, und fünfte Magnet M&sub1;, M&sub3; und M&sub5; weisen in Richtung des beweglichen Teiles 12a gerichtete S-Pole auf, während beim zweiten und vierten Magnet M&sub2; und M&sub4; die N-Pole in Richtung auf das bewegliche Teil orientiert sind. Kurz gefaßt kann die Permanentmagnetbaugruppe erfindungsgemäß aus jeder Anzahl von Magneten oder diskret magnetisierten Polpaaren gegensätzlicher Natur bestehen, jedoch nicht aus weniger als zwei.

Mögliche Modifikationen

Trotz der vorangegangenen detailierten Beschreibung wünschen wir nicht, daß unsere Erfindung durch die exakten Details der illustrierten Ausführungsformen beschränkt wird. Daher folgt nun eine kurze Liste möglicher Modifikationen oder Abänderungen der vorangegangenen Ausführungsformen, von denen wir glauben, daß sie alle in den Schutzumfang unserer Erfindung fallen:
1. Magnete mit verschiedener Stärke können als Permanentmagnetbaugruppe verwendet werden.
2. Die einzelnen Magnete der Permanentmagnetbaugruppe können magnetisch voneinander isoliert werden, entweder mittels dazwischen liegenden Spalten oder mittels dazwischenliegenden Teilen aus geeignetem Material, oder durch eine gestaffelte Anordnung der Magnete.
3. Die Magnete der Permanentmagnetbaugruppe können eine von der rechtwinkligen Form abweichende Form aufweisen.
4. Ein Teil oder Teile aus magnetischem Material können an dem vorderen Ende der Permanentmagnetbaugruppe angeordnet werden.
5. Magnetelektrische Umrichtereinrichtungen, wie etwa ein Halleffektelement, können anstatt der Spule verwendet werden, um ein für die Änderungen des magnetischen Flusses, die von der Bewegung des gezahnten Rades oder anderer beweglicher Teile verursacht werden, repräsentatives elektrisches Signal zu liefern
6. Nicht das gesamte, sondern nur die Zähne des beweglichen Teiles können aus magnetischem Material hergestellt sein.
7. Die Permanentmagnetbaugruppe kann ohne Berührung mit dem magnetischen Kern oder mit einem äquivalenten magnetischen Teil zum Übertragen des magnetischen Flusses angeordnet werden.

Claims

1. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, der

a) ein bewegliches Teil (12) mit einer Reihe von Zähnen (14), die mit einem konstanten Abstand voneinander beabstandet sind, wobei wenigstens die Zähne (14) des beweglichen Teiles (12) aus einem magnetischen Werkstoff bestehen,

b) eine Permanentmagneteinrichtung (22) mit einem ersten und einem zweiten Paar (M&sub1;, M&sub2;) eines ersten und eines zweiten Magnetpoles gegensätzlicher Natur, wobei sowohl der erste Pol (S&sub1;) des ersten Paares (M&sub1;) als auch der zweite Pol (N&sub2;) des zweiten Paares (M&sub2;) bezüglich des beweglichen Teiles (12) gegenüberliegend angeordnet ist und die Positionen der beiden Paare (M&sub1;, M&sub2;) von Polen bezüglich der Zähne (14) des beweglichen Teiles (12) derart vorgesehen sind, daß der erste Pol (S&sub1;) des ersten Paares (M&sub1;) einem Zahn (14) des beweglichen Teiles (12) gegenüberliegt, wenn der zweite Pol (N&sub2;) des zweiten Paares (M&sub2;) dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen (14) des beweglichen Teiles (12) gegenüberliegt und umgekehrt,

c) ein zylindrisches magnetisches Teil (24) mit einem einzigen mittleren Bereich (30), einem einzigen vorderen Endbereich (32) und einem einzigen hinteren Endbereich (34), wobei der vordere Endbereich (32) gegenüber dem zweiten Pol (N&sub1;) des ersten Paares (M&sub1;) und dem ersten Pol (S&sub2;) des zweiten Paares (M&sub2;) angeordnet ist, um einen veränderbaren magnetischen Fluß zu übertragen, der erzeugt wird, wenn die magnetischen Zähne (14) des beweglichen Teiles (12) nacheinander an der Permanentmagneteinrichtung (22) vorbeilaufen, und wobei der vordere Endbereich (32) einen größeren Durchmesser aufweist als der mittlere Bereich sowie der hintere Endbereich (34) einen größeren Durchmesser als der mittlere Bereich (30) und der vordere Endbereich (32) aufweist, und

d) eine magnetelektrische Einrichtung (26) aufweist, die dem mittleren Bereich (30) des magnetischen Teiles (24) zum Erzeugen eines elektrischen Signales, das für den veränderbaren magnetischen Fluß in dem mittleren Bereich (30) kennzeichnend ist, zugeordnet ist.

2. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz (D) von Mitte zu Mitte zwischen dem ersten und dem zweiten Paar von Polen der Permanentmagneteinrichtung

D = P/2 + nP

beträgt, wobei

P = Abstand der magnetischen Zähne des beweglichen Objektes

n = positive ganze Zahl oder Null.

3. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneteinrichtung einen ersten Magneten mit dem ersten Paar von Polen und einen zweiten Magneten mit dem zweiten Paar von Polen aufweist.

4. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneteinrichtung einen einzigen Magneten mit dem ersten und dem zweiten Paar von Polen aufweist.

5. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneteinrichtung ein drittes Paar eines ersten und zweiten magnetischen Poles gegensätzlicher Natur aufweist, wobei der erste Pol des dritten Paares derart gestaltet ist, daß er bezüglich der beweglichen Objektes gegenüberliegend gehalten werden kann, der zweite Pol des dritten Paares bezüglich dermagnetischen Teiles gegenüberliegend gehalten wird und das dritte Paar von Polen bezüglich der Zähne des beweglichen Objektes so angeordnet ist, daß die beiden ersten Pole des ersten und des dritten Paares zwei verschiedenen Zähnen des beweglichen Objektes gegenüberliegen, wenn der zweite Pol des zweiten Paares dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen des beweglichen Objektes gegenüberliegt und daß die ersten Pole des ersten und des dritten Paares jeweils dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Zähnen des beweglichen Objektes gegenüberliegen, wenn der zweite Pol des zweiten Paares einem der Zähne des beweglichen Objektes gegenüberliegt.

6. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanz D' von Mitte zu Mitte zwischen dem ersten und dem dritten Paar von Polen der Permanentmagneteinrichtung

D' = mP

beträgt, wobei

P = Abstand der magnetischen Zähne des beweglichen Objektes

m = positive ganze Zahl.

7. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneteinrichtung einen ersten Magneten mit dem ersten Paar von Polen, einen zweiten Magneten mit dem zweiten Paar von Polen und einen dritten Magneten mit dem dritten Paar von Polen aufweist.

8. Meßauf nehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneteinrichtung einen einzigen Magneten mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Paar von Polen aufweist.

9. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetelektrische Einrichtung eine Spule aufweist, die um das magnetische Teil gewickelt ist.

10. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil ein gezahntes Rad ist und das magnetische Teil ein Kern ist, der sich im allgemeinen radial bezüglich des gezahnten Rades erstreckt.

11. Meßaufnehmer, basierend auf veränderbarem magnetischen Widerstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil ein gezahntes Rad mit einer Rotationsachse ist und das magnetische Teil ein Kern ist, der sich im allgemeinen parallel zur Drehachse des gezahnten Rades erstreckt.