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Wirbelstromdrehzahlmesser
Bei den meisten Wirbelstromdrehzahlmessern
ist der untere Zapfen der Zeigerachse in dem oberen, mit einem kleinen Lagerbüchschen
ausgestatteten Ende der Magnetachse gelagert. Derartige Instlomeute findet man zu
Millionen besonders in Kraftfahrzeugen. Die Nachteile dieser Bauweise liegen darin,
daß alle im Betriebsverlauf sich einstellenden Mängel des Magnetachsenlagers, z.
B. Längs- oder Querspiel infolge natürlicher Abnutzung, sich auf die empfindliche
Zeigerachslagerung auswirken.
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Aucb ist es nachteilig, daß die untere Lagerbüchse der Zeigerachse
dauernd umläuft; Schmierung an dieser Stelle ist unmöglich, deshalb kommt es oft
zu vorzeitigem Verschleiß des unteren Zeigerachslagers, wodurch das ganze Instrument
unbrauchbar wird.
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Diese Nachteile werden durch eine andere bekannte Bauweise vermieden.
Bei ihr hat der Boden der Wirbelstromtrommel einen Durchbruch, durch ihn greift
ein gekröpfter, gehäusefester Arm, an dessen Ende das untere Zeigerachsiager angebracht
ist. Leider verlliert die aus sehr weichem Material bestehende Trommel ihre Starrheit
durch den über mindestens 3000 reichenden Bodendurchbruch, ihr ganzer Mantel hängt
nur noch an einem schmalen. leicht verbieglichen Steg. Derartige Instrumente sind
deshalb nicht nur in der Herstellung sehr teuer, sondern auch im Betrieb empfindlich,
z. B. gegen Stöße und Erschütterungen jeder Art, wie sie etwa bei Verwendung in
Fahrzeugen unvermeidbar sind.
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Schließlich sind noch Konstruktionen bekanntgeworden mit einem Aufbau
nach dem Schema
der Fig. 1 der Zeichnung, bei denen Zeiger 1 und
Wirbelstromtrommel 2 in ganz gleicher Weise auf die Zapfen der Zeigerachse 3 gepreßt
werden. Eine solche Lagerung ist sehr robust. Ein entscheidender Nachteil ist aber,
daß der axiale Lagerdruck aus dem Gewicht des Anzeigeorgans im unteren- Lager nicht
von der Spitze oder Kuppe des Zapfens, sondern von der Wellenschulter aufgenommen
wird. Statt der sonst punktförmigen Auflage ist also ein Reibungsradius von endlicher
Größe unvermeidbar, und die Lagerung hat im Vergleich zu anderen Bauweisen größere
Reibungsfehler, zu deren Ausgleich stärkere Richtkräfte, also stärkere Magnetfelder,
nötig sind. Das vollständige System wird bei der Montage in dem Spalt zwischen Magnet
4 und Rückenschlußring 5 zentriert; die Abstände zwischen Trommelwand einerseits
sowie Magnet und Rückenschlußkörper andererseits können deshalb zum Zwecke der Fleldverstärkung
nicht verkleinert werden, weil das Zentrieren dann nicht mehr oder nur mit hohen
Kosten gelingt. Die Verwendung stärkerer Magnete würde aber gleichfalls das Instrument
wesentlich verteuern, deshalb konnte sich diese allgemein als Hängelager bekannte
Ausführung nicht durchsetzen.
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Der erfindungsgemäße Aufbau besitzt die gleichen Vorzüge wie das
Hängelager, die größere Reibung wird aber durch bessere Ausnutzung des Magneten
wettgemacht. Daneben werden noch einige andere wesentliche Vorteile erzielt.
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In dem Wirbelstromtachometer ist das untere Zeigerlager zentrisch
in einer Lagerscheibe angebracht, die nach der Erfindung elastisch nach giebig ist.
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Fig. 2 zeigt, schematisch vereinfacht, im Achsenschnitt ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Der obere Zapfen 7 der Systemwelle 6 ist, wile üblich, in einer gehäusefesten
Brücke g gelagert. Es handelt sich aber, abweichend vom Bekannten, hier um ein reines
Querlager, die obere Schulter der Systemwelle 6 läuft an- dieser Brücke nicht an
Der untere Zapfen 8 ist in der Scheibe 10 gelagert, auf ihn ist die Nietbuchse 11
mit Wirbelstromtrommel 12 aufgepreßt. Die Nietbuchse 11 hat oben eine polierte Stirnseite
11a; beim Aufpressen wird der Abstand zwischen ihr und der polierten Schulter 6a
der Systemwelle so geregelt, daß die zwischen beiden liegende, zweckmäßig an, den
Anlaufstellen ebenfalls polierte Lagerscheibe 10 gerade das nötige Spiel bekommt.
. -Die Lagerscheibe 10 ist außen vorzugsweise kreisrund und paßt spielfrei in einen
Einpaß des Gehäuses 13, in dem sie, z. B. unter Einschaltung einer eisernen. Magnetrückschlußplatte
14, durch den nur angedeuteten Deckel 15 gehalten wird. Der Deckel 15 kann bei Instrumenten
mit Zählwerken der Boden des sog. Zählerbockes sein; besteht er aus Eisen, ist die
Magnetrückschlußplatte 14 nicht erforderlich.
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Unter der Lagerscheibe 10, in dem gleichen Gehäuseeinpaß, liegt der
Magnetrückschlußring 16.
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In der Lagerbohrung des Gehäuses läuft die Magnetachse 17 mit Magnethalter
18 und dem ringförmigen Magneten 19. Einpaß und Lagerbohrung des Gehäuses lassen
sich ohne Aufwand völlig schlagfrei zueinander herstellen, z. B. durch gemeinsames
Drehen, durch Bearbeiten mit einem kombinierten Bohrfräser oder auch als Druckguß.
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Ebenso läßt sich der Umfang der Lagerscheibe 10 ohne besonderen Aufwand
schlagfrei zu dem zentralen Lagerloch erzeugen. Bei der Montage kommt dann die Wirbelstromtrommel
12 von selber und zwangsläufig genau zentrisch in den von Magnet 19 und Rückschlußring
16 gebildeten Luftspalt s'; das sonst erforderliche teure und wenig zuverlässige
nachträgliche Einjustieren eines überall gleichen Abstandes der Trommel vom Rückschlußring
fällt fort. Die Erfahrung lehrte sogar, daß die erfindungsgemäß gewährleistete,
zwangsläufige Zentrierung erheblich besser ist, als man es durch selbst sorgfältigste
nachträgliche Justage erreichen kann.
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Infolgedessen, und weil die Wirbelstromtrommel staubgeschützt in
einem völlig geschlossenen Raum liegt, kann der Luftspalt s' wesentlich enger gewählt
werden als bei bekannten Bauarten. Bei sonst gleichen Bedingungen ist aber die Größe
des Luftspaltes entscheidend für die im Luftspalt erzeugte Feldstärke und damit
für die am Anzeigeorgan wirkenden Richtkräfte, -die also bei einer erfindungsgemäßen
Konstruktion in erwünschter Weise besonders groß ausfallen.
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Bei normalen Bauweisen, aber auch bei Lagerungen etwa nach Fig. I,
erfolgt die Längslagerung der Zeigerachse an zwei räumlich weit voneinander getrennten
Stellen. Oben läuft Schulter oder Kuppe des oberen, unten läuft Schulter oder kuppe
des unteren Zapfens an geeigneten Spurflächen an.
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Diese Spurflächen sind im allgemeinen durch eine Mehrzahl von Bauelementen
miteinander verbunden, die, etwa als Zählerbock, die verschiedensten Funktionen
erfüllen. Es ist schwierig und teuer, die Spurflächen so genau zu justieren und
den eingestellten Abstand für die Dauer zu wahren, daß Klemmungen mit Sicherheit
vermieden werden.
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Überreichliches Längsspiel, das vorsorglich oft eingestellt wird,
läßt bei Erschütterungen die Zeigerachse hämmern und macht die Lagerung rasch unbrauchbar.
Die erfindungsgemäße Lagerung ist von diesen Nachteilen frei. Das beim Aufpressen
der Wirbelstromtrommel 12 bzw. ihrer Nietbüchse 11 vorgesehene Spiel kann sich bei
der weiteren Montage oder im späteren Betrieb niemals verändern, darf also auf den
funktionsmäßig gunstigsten, knappen Wert eingestellt werden. Vorteilhaft ist in
diesem Zusammenhang, daß die membranartig dünne Lagerscheibe elastisch nachgiebig
ist, so daß äußere Erschütterungen des Geräts nur gedämpft auf das Anzeigeorgan
6, 8, 11, 12 übertragen werden. Gegebenenfalls kann durch geeignete Form und Abmessung
die Federung der Lagerscheibe beliebig und ohne Aufwand beinflußt werden.
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Einen hinsichtlich Herstellung und Funktion ganz besonders günstigen
Aufbau erhält man durch Verbindung der beschriebenen Zeigerachslagerung mit der
an sich bekannten Spurlagerung der Magnetachse nach fig. 2. Dabei ist der Magnethalter
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unter Einschaltung der Spurscheibe 20 und der Anlaufscheihe 21
So auf den Zapfen der Magnetachse I7 gepreßt, daß zwischen diesen Teilen und der
Schulter der Magnetachse gerade das richtige Lagerspiel bleibt.
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Der Zusammenbau erfolgt dann ganz besonders einfach. Zunächst wird
die Magnetachse I7 mit den auf ihr montierten Teilen I8, I9, 20, 21 in die Lagerbohrung
und der Rückschlußring I6 in den Gehäuseeinpaß gesteckt. Dann wird die Lagerscheibe
10 mit Zeigerachse 6 und Wirbelstromtrommel I2 eingesetzt, der Ring 14 aufgelegt
und der Deckel I5 befestigt. Besondere Aufmerksamkeit ist dabei an keiner Stelle
nötig, da die wichtigen Spiele der Magnetachsen- und der Zeigerachslagerung schon
bei der Montage dieser Gruppen genau und sehr bequem eingestellt wurden. Die ganze
Fertigung ist äußerst wirtschaftlich und zuverlässig. Sie kann erfolgreich mit ungelernten
Kräften ausgeführt werden und eignet sich vorzüglich für die Anwendung von Montagebändern
u. dgl.