DE69101367T2

DE69101367T2 - Messaufnehmer mit Vorrichtung zum Andrücken des Pulsrades.

Info

Publication number: DE69101367T2
Application number: DE69101367T
Authority: DE
Inventors: Michael C Brauer
Original assignee: Societe Nouvelle de Roulements SNR SA
Current assignee: NTN SNR Roulements SA
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-10-30
Publication date: 1994-09-08
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: MX173848B; EP0484242A1; KR920008495A; FR2668606A1; FR2668606B1; KR960011394B1; JP2621845B2; BR9104708A; ES2050517T3; DE69101367D1; JPH04262966A; US5157329A; EP0484242B1

Description

Die Erfindung betrifft ganz allgemein Fühler und insbesondere einen Fühler, bei dem der Codierer in unmittelbarer Nähe des Fühlerbauteils angeordnet ist.
Elektronische Zentralen (ECU) sammeln von Fühlern stammende Informationen und steuern damit die Tätigkeit einer Vielzahl von wichtigen Funktionen in einem Kraftfahrzeug. Wichtige Gebiete in denen eine derartige ECU ihren Durchbruch geschafft hat betreffen den Motor, das Getriebe, die Aufhängung und das Anti-Blockiersystem. In allen diesen Fällen werden die eine Drehbewegung oder einen Positionswechsel darstellenden Informationen der ECU zugeführt, die eine ideale berechnete Antwort oder eine graphische Darstellung der Funktionsweisen erzeugt. Die ECU leitet anschließend Änderungen in der gesteuerten Funktion dergestalt ein, daß die Abweichung bezüglich der Idealbedingung ein Minimum beträgt. Eine große Zuverlässigkeit, eine gute Auflösung und vernünftige Kosten sind in der Technologie der Fühler wünschenswert.
Die Notwendigkeit, die Stellung von Lenksäulen oder -wellen in einem Kraftfahrzeug zu messen, ist erforderlich bei aktiven Aufhängungen, elektronisch gesteuerten Servolenkungen, Sicherheitsüberwachungen des Fahrers, Antriebssystemen für vier gelenkte Räder, sowie bei Steuersystemen für den Antrieb und für das Anti-Blockiersystem. Unter diesen Bedingungen wurden verschiedenartige Fühler entwickelt zur Messung der Geschwindigkeit, der Drehrichtung und eines Referenzimpulses (d.h. einer wahren Stellung). Die herkömmliche Anordnung zum Erhalt einer Information bezüglich des Lenkradwinkels besteht aus einem optischen Fühler und einem Beschleunigungsmesser
Gewisse erhebliche Verbesserungen für den Komfort der Passagiere wurden erhalten dank einer Verbesserung der Eigenschaften der Straßenlage der Kraftfahrzeuge. Diese Verbesserungen wurden unter anderem dank der Einführung von aktiven und semiaktiven Aufhängungen erzielt. Konventionelle Systeme messen eine seitliche Beschleunigung welche der ECU für die Straßenlagensteuerung zugeführt wird. Es gibt verschiedene Methoden um Daten zu erhalten bezüglich der seitlichen Beschleunigung. Eine bekannte Anordnung besteht darin, eine Information über die Winkelstellung der Lenksäule zu erhalten, zusammen mit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs um dadurch die resultierende seitliche Beschleunigung zu bestimmen.
Die oben genannten Systeme verwenden Codierer die an einer sich drehenden Welle befestigt sind und in unmittelbarer Nähe des Fühlers angeordnet sind. In Situationen, in denen die Welle einer Bewegung oder erheblichen Schwingungen ausgesetzt ist, kann sich der Codierer vom Fühler entfernen, wodurch falsche Informationen erzeugt werden.
Dieses Beispiel zeigt die Grenzen, die den bekannten Fühlern innewohnen. Es ist also deutlich, daß es wünschenswert wäre, über eine andere Anordnung zu verfügen um eine oder mehrere der oben angegebenen Beschränkungen zu vermeiden.
Aus dem Dokument EPA 0394 083 ist bereits ein feststehender Fühler bekannt, der in der Nähe eines Drehteils angeordnet ist, sowie ein am Drehteil befestigter und sich mit ihm drehender Codierer mittels einer elastischen Verbindung um die Drehbewegung dem Codierer zu übertragen.
Der hauptsächliche Nachteil der in diesem Dokument beschriebenen Anordnung liegt in der Tatsache, daß eine besondere Anpassung für jeden Anwendungsfall erforderlich ist, da die einzelnen Bauteile von den Lagern oder Kugellagern abhängen auf denen sie angeordnet sind und insbesondere keine Schutzanordnung aufweisen gegen äußere Einflüsse, die ihre Zuverlässigkeit beeinträchtigen können.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung zu schaffen zur Messung der Winkelposition eines Drehteils, welche aufweist:
- einen feststehenden Fühler, der in einer zum Drehteil benachbarten Stellung angeordnet ist, wobei der Fühler im Bezug auf das Drehteil feststeht;
- einen sich mit dem Drehteil drehenden Codierer, wobei dieser Codierer in einer zum Fühler benachbarten Stellung angeordnet ist;
- eine Halteanordnung, um den Codierer in unmittelbarer Nähe des Fühlers zu halten und
- eine Verbindungsanordnung zum Verbinden und Übertragen einer Drehbewegung des Drehteils zur Halteanordnung und von dieser zum Codierer, um diesem eine Winkelbewegung zu erteilen;
die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Gehäuser enthalten ist, in dem aufeinanderfolgend angeordnet sind
- der feststehende Fühler am Boden des Ghäuses;
- der Codierer im Kontakt mit einer im Gehäuse vorgesehenen Halterung in unmittelbarer Nähe des Fühlers;
- die Halteanordnung, die drehfest mit dem Codierer über ein Verbindungsteil, das zwischen dem Codierer und der Halteanordnung vorgesehen ist, verbunden ist und
- ein weiteres Verbindungszwischenteil zum Verbinden und Übertragen einer Drehbewegung vom Drehteil auf die Halteanordnung wobei dieses Verbindungsteil zugleich eine Verschlußanordnung für das Gehäuse bildet.
Diese, sowie weitere Aufbauten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; es zeigen:
Figur 1 einen Seitenschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Axialcodierers,
Figur 2 eine auseinandergezogene Seitenansicht des in Figur 1 dargestellten Codierers,
Figur 3 eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Halteanordnung zum Halten eines erfindungsgemäßen Codierers,
Figur 4 eine seitliche Schnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels einer Halteanordnung im Zusammenhang mit einem erfindungsgemäßen Codierer und
Figur 5 eine zu Figur 1 ähnliche Ansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Codierers, der in diesem Fall durch ein magnetisches Bauteil gehalten wird.
In der Beschreibung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen; ein Drehteil oder eine Welle 10 dreht sich bezüglich eines Gehäuses 12. Das Gehäuse kann verfahrbar sein, wie im Falle eines Fahrzeug oder auch fest stehen, wie im Falle einer schweren Maschine, da sich die vorliegende Erfindung ganz allgemein auf die präzise Messung einer Relativbewegung zwischen einem sich drehendem Teil und einem feststehenden Teil bezieht. Das Gehäuse 12 umgibt die Drehwelle 10. Das Gehäuse 12 weist im Inneren eine Halterung 16 für den Codierer auf. Eine Axialseite der Halterung für den Codierer wird durch einen Kontaktabschnitt 18 begrenzt, der im Gehäuse 12 ausgebildet ist. Als Variante können verschiedene Gehäuseabschnitte 12 entfernt oder je nach der gewünschten Anwendung verändert werden.
Ein Übertragungs- oder Verbindungsteil 20 ist in drehbarer Weise mit einem ringförmigen Codierer 22 verbunden, sowie mit der Drehwelle 10. Der ringförmige Codierer 22 ist an der Halterung 16 befestigt. Das Gahäuse 12 kann in Axialrichtung bezüglich einer Drehwelle 10 verschoben werden. Ein Fühlerbauteil 24 mißt die Drehbewegung des ringförmigen Codierers und ist im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet.
Eine Halteanordnung 26 hält den ringförmigen Codierer 22 in unmittelbarer Nähe des Fühlerbauteils 24. Um mit Präzision eine Verdrehung mittels der Halteanordnung 26 am Codierer 22 zu übertragen ist die Verbindungsanordnung 25 sowohl an der Halteanordnung 26 als auch am Codierer befestigt. Die Verbindungsanordnung 25 kann aus einer herkömmlichen Befestigungsanordnung bestehen, wie z.B. einer Klemmanordung, einer Klebanordnung oder getrennter Befestigungslaschen.
Der ringförmige Codierer 22 wird vom Fühler 24 in Axialrichtung bezüglich der Welle 10 gemessen, wie es in den Figuren 1 und 6 dargestellt ist. Es ist wesentlich, daß das Fühlerbauteil 24 in der gleichen Meßrichtung wie der ringförmige Codierer 22 angeordnet ist.
Es ist auch wesentlich, daß der ringförmige Codierer 22 in unmittelbarer Nähe des Fühlers angeordnet wird, damit dieser exakte Ergebnisse liefert. Wenn das Gehäuse 12 oder die Welle starken Vibrationen ausgesetzt wird, so können die ringförmigen Codierer 22 nach dem Stand der Technik sich vom Fühlerbauteil. 24 entfernen, so daß falsche Informationen erhalten werden.
Um derartige falsche Informationen auf ein Minimum zu reduzieren, wirkt die Halteanordnung 26 dergestalt, daß der ringförmige Codierer 22 in unmittelbarer Nähe des Fühlers 24 gehalten wird. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine gewellte Ringscheibe 30, die verwendet wird um den Codierer 22 zu halten.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer Belleville-Ringscheibe 32, die als Variante verwendet werden kann, um den Codierer zu halten. Es ist klar, daß es möglich ist alle bekannten Halteanordnungen zu verwenden, mit Ausnahme von Federn, um den Codierer festzuhalten. Neben den Belleville-Ringscheiben und den gewellten Ringscheiben lassen sich auch andere Arten elastischer Ringscheiben einsetzen.
Es kann auch eine hydraulische oder pneumatische Anordnung 36 (Figur 4) verwendet werden um den Codierer zu halten. Ein passives magnetisches Bauteil 40 kann eingesetzt werden wie es in Figur 6 gezeigt wird. Im Falle des passiven magnetischen Bauteils wird der Codierer 22 vom Bauteil 40 bei Berührung mit dessen Oberfläche magnetisch abgestoßen oder angezogen, wobei auf letzterer der Fühler 24 befestigt ist. Der Codierer 22 kann auch eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft erzeugen, ebenfalls wie das Gehäuse 12. Besteht z.B. das Gehäuse 12 aus Stahl, so kann der Codierer 22 magnetisch von ihm angezogen werden.
Verschiedene Arten von Codierern 22 und Fühlern 24 können in der vorliegenden Vorrichtung eingesetzt werden. So sind insbesondere Hall-Fühler einsetzbar, wobei es jeodch auch möglich ist, magnetoresistive Fühler zu verwenden. In der vorliegenden Erfindung läßt sich jede Art von Codierer einsetzen, dessen Wirksamkeit und Zuverlässigkeit durch eine eng benachbarte Anordnung zum Fühler verbessert wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Winkelposition eines Drehteils (10), welche aufweist:

- einen feststehenden Fühler (24), der in einer zum Drehteil (10) benachbarten Stellung angeordnet ist, wobei der Fühler in bezug auf das Drehteil feststeht;

- einen sich mit dem Drehteil (10) drehenden Codierer (22), wobei dieser Codierer (22) in einer zum Fühler (24) benachbarten Stellung angeordnet ist;

- eine Halteanordnung (26), um den Codierer (22) in unmittelbarer Nähe des Fühlers (24) zu halten und

- eine Verbindungsanordnung zum Verbinden und Übertragen einer Drehbewegung des Drehteils (10) zur Halteanordnung (26) und von dieser zum Codierer (22), um diesem eine Winkelbewegung zu erteilen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem Gehäuse (12) enthalten ist, in dem aufeinanderfolgend angeordnet sind,

- der feststehende Fühler (24) am Boden des Gehäuses (12),

- der Codierer (22) im Kontakt mit einer im Gehäuse (12) vorgesehenen Halterung (16) in unmittelbarer Nähe des Fühlers (24),

- die Halteanordnung (26), die drehfest mit dem Codierer (22) über ein Verbindungsteil (25), das zwischen dem Codierer (22) und der Halteanordnung (26) vorgesehen ist, verbunden ist und

- ein weiteres Verbindungs-Zwischenteil (20) zum Verbinden und Übertragen einer Drehbewegung vom Drehteil (l0) auf die Halteanordnung (26), wobei dieses Verbindungsteil (20) zugleich eine Verschlußanordnung für das Gehäuse (12) bildet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (20) aus einer axialen rohrförmigen Buchse besteht, die fest mit dem Drehteil (10) verbunden ist und aus einer ringförmigen Scheibe besteht, in radialer Ausdehnung an einem Ende der Buchse zur Anlage an der Halteanordnung (26), um damit ein Verschließen des Gehäuses (12) zu gewährleisten.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung eine mechanische Anordnung ist.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung (26) eine elastische Ringscheibe ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe eine Belleville-Ringscheibe ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe eine gewellte Ringscheibe ist.

. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung (26) eine hydraulische Anordnung (36) ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung (26) eine pneumatische Anordnung (36) ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung (26) eine elektromechanische Anordnung ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteanordnung (26) eine passive magnetische Anordnung (40) ist.