HU177461B

HU177461B - Sensing device for speed of wheel

Info

Publication number: HU177461B
Application number: HU78KE1020A
Authority: HU
Inventors: Leonard Th Triebe
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-28
Publication date: 1981-10-28
Also published as: DE2811746C2; JPS53131878A; DE2811746A1; GB1595680A; SE7803522L; FR2386039B1; SU1082339A3; FR2386039A1

Abstract

Dispositif de détection de vitesse pour roue de véhicule. Le détecteur produit un signal de sortie relativement important pour ses dimensions, mais présente un taux de réjection élevé des signaux indésirables. Le dispositif de détection de vitesse coopere avec un rotor constitue d'une roue de tonalité dentée en matériau ferromagnétique. Le dispositif de détection de vitesse comprend une paire de jambes espacées qui sont réunies par un noyau sur lequel est placé un enroulement Les jambes sont aimantées de façon à créer un champ à inversion de flux dans le noyau, pour qu'il y ait production d'un signal par l'enroulement par suite de la rotation de la roue de tonalité. Application aux détecteurs de vitesse pour véhicules. Speed sensing device for a vehicle wheel. The detector produces a relatively large output signal for its dimensions, but has a high rejection rate of unwanted signals. The speed detection device cooperates with a rotor constitutes a toothed tone wheel of ferromagnetic material. The speed sensing device comprises a pair of spaced legs which are joined by a core on which a winding is placed. The legs are magnetized so as to create a flow-inversion field in the core, so that there is production of energy. a signal by the winding as a result of the rotation of the tone wheel. Application to vehicle speed sensors.

Description

A találmány tárgya sebesség érzékelő eszköz, pontosabban egy továbbfejlesztett, kompakt sebesség érzékelő eszköz.The present invention relates to a speed sensing device, more particularly to an improved compact speed sensing device.

A gyakorlatban sokféle sebesség érzékelőt alkalmaznak. Ezeknek az eszközöknek egy speciális alkalmazási területe a járművek blokkolásgátló berendezése, amelynél a sebesség érzékelő' eszköz a kerék forgásával arányos jelet ad egy, a féknyomást szabályozó számítógép számára. Alapvető követelmény, hogy ezek az eszközök lehető kompakt felépítésűek legyenek annak érdekében, hogy meglevő járművekbe is kényelmesen beszerelhetők legyenek lényeges változtatás nélkül, de nem szabad túl nagy jelet leadniuk. Ennek a követelménynek részben ellentmond az, hogy az eszköz nagy mértékben el kell, hogy nyomja a nemkívánt jeleket, vagyis a zajokat, ami elsősorban a légrés dinamikus változásából származik.In practice, many types of speed sensors are used. A special application of these devices is the anti-lock device of vehicles, in which the speed sensor device provides a signal proportional to the rotation of the wheel to a computer for controlling the brake pressure. It is a basic requirement that these devices be as compact as possible, so that they can be conveniently fitted to existing vehicles without major modifications, but should not transmit too much signal. This requirement is partly contradicted by the fact that the device has to be largely suppressed by unwanted signals, i.e. noises, primarily due to dynamic changes in the air gap.

A 3,854.556 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli „Blokkolásgátló rendszer javított érzékelővel” című,No. 3,854,556. U.S. Anti-Blocking System with Improved Sensor,

1974. december 17-én megjelent szabadalmi leírás egy viszonylag kompakt sebesség érzékelő eszközt ismertet, amely a zajt okozó légrésváltozással szemben érzéketlen. Ehhez az eszközhöz azonban az állórészen három pólusra és két különálló tekercselésre van szükség. Ez az eszköz a fluxusváltás elvén működik, és a légrésváltozást a tekercsekben keletkező elektromos jeleknek a kivonásával közömbösítik. Jóllehet, ennek az eszköznek figye lemreméltó előnyei vannak, azonban a méretei nem előnyösek, és bonyolult felépítése miatt költséges.The patent issued December 17, 1974, discloses a relatively compact speed sensing device which is insensitive to noise-causing air gap change. However, this device requires three poles and two separate windings on the stator. This device operates on the principle of flux change, and the air gap change is neutralized by subtracting the electrical signals generated in the coils. Although this device has considerable advantages, its dimensions are not advantageous and expensive due to its complicated construction.

A találmány elé célul tűztük ki egy továbbfejlesztett, leegyszerűsített sebesség érzékelő eszköz ₅ kidolgozását.It is an object of the present invention to provide an improved simplified speed sensing device ₅ .

További célul tűztük ki a találmány elé egy olyan sebesség érzékelő eszköz kidolgozását, amely kompakt felépítésű, és ezen túlmenően a nemkívánt jeleket (zajt) okozó dinamikus légrésváltozá0 sokkal szemben viszonylag érzéketlen.It is a further object of the present invention to provide a speed sensing device which is compact in design and, in addition, is relatively insensitive to dynamic air gap variations causing unwanted signals (noise).

A találmány szerinti sebességérzékelő járműkerekekhez, vagy hasonlókhoz alkalmazható.The speed sensor of the present invention is applicable to vehicle wheels or the like.

Az érzékelő forgó jelkereket tartalmaz, amely mágneses anyagból van, és egymástól légréssel elváS lasztott fogai vannak. A jelkerékhez egy állórész tartozik. Az állórésznek a jelkerékhez csatlakozó pólusai vannak, és a pólusok között vasmag van. A vasmagot egy tekercs veszi körül, továbbá a jelkeréknek az állórészhez képesti forgásakor a vasmag0 bán váltakozó fluxust létrehozó, a pólusokat mágnesező eszköze van.The sensor comprises a rotating signal wheel, which is made of magnetic material and has teeth separated by an air gap. The signal wheel has a stator. The stator has poles connected to the signal wheel and there is an iron core between the poles. The iron core is surrounded by a coil, and, as the signal wheel rotates relative to the stator, it has a means for generating alternating fluxes in the iron core and polarizing the poles.

A találmány szerinti sebesség érzékelőt az alábbiakban egy, a mellékelt rajzon bemutatott kiviteli alak kapcsán ismertetjük részletesen, ahol azThe speed sensor of the present invention will now be described in detail with reference to an embodiment shown in the accompanying drawings, wherein:

1. ábra a találmány szerinti sebesség érzékelő példaként! kiviteli alakjának metszeti képét mutatja, aFigure 1 illustrates an example of a speed sensor according to the invention. shows a sectional view of an embodiment of the

2-4 ábrák az 1. ábrán bemutatott sebesség érzékelő vázlatos rajzát mutatja a működés különböző fázisaiban.Figures 2-4 are schematic diagrams of the speed sensor shown in Figure 1 during various stages of operation.

Az ábrákon a találmány szerinti 11 sebesség érzékelő egy kerékre szerelve különösen alkalmas forgási sebesség érzékelésére, amely által előállított, a forgási sebességgel arányos jelet egy blokkolásgátló berendezésbe, vagy a jelet feldolgozó, az ábrán nem ábrázolt számítógépbe vezetjük. Természetesen szakember számára kézenfekvő, hogy a találmány szerinti 11 sebesség érzékelő számos más területen is alkalmazható.In the figures, the speed sensor 11 according to the invention, mounted on a wheel, is particularly suitable for detecting a speed of rotation which is fed to a blocking device or a computer (not shown) for processing the signal proportional to the speed of rotation. Of course, it will be obvious to those skilled in the art that the speed sensor 11 of the present invention may be used in many other applications.

A 11 sebesség érzékelőnek 12 jelkereke van, amely ferromágneses anyagból készül és úgy van kialakítva, hogy a mérendő kerékre felszerelhető legyen. A 12 jelkeréknek sugárirányban kiálló 13—15 fogai vannak, amelyek közül az ábrákon csak hármat tüntettünk fel. A 13, 14 és 15 fogakat egymástól a 16 és 17 légrések választják el egymástól. Az átalakító vagy másképpen 18 állórész a 12 jelkerékhez képest helytállóan van rögzítve. A 18 áliórésznek nem-mágneses anyagból levő külső 19 háza van, amely készülhet alumíniumból vagy hasonló anyagból, és amelyen két kiálló 21 és 22 felerősítő fül van kialakítva. A 19 ház belső terében két 23 és 24 pólus van térközzel felerősítve, amelyek ferromágneses anyagból készülnek. A ferromágneses 25 vasmagnak két 26 és 27 kiálló része van, amelyek a 23 és 24 pólusok közepén levő nyílásokba nyúlnak be, és a 23 és 24 pólusokkal együtt lényegében H-alakú érzékelő szerelvényt alkot. A 25 vasmagot 28 tekercs _?veszi körül, amelynek a kivezetései a 31 és 32 csatlakozókhoz van kötve. A 19 ház belsejébe egy'33 állandó mágnes is rögzítve van, és a 23, valamint 24 pólusoknak a 12 jelkerékkel ellentétes végéhez csatlakozik. Amint később arra még visszatérünk, a 33 állandó mágnes úgy van mágnesezve, hogy az azonos mágneses polaritás kerül a 23 és 24 pólusok belső végéhez. Egy lehetséges változat szerint két különálló állandó mágnes tartozik a 23, illetve 24 pólusokhoz.The speed sensor 11 has a signal wheel 12 made of ferromagnetic material and configured to be mounted on the wheel to be measured. The signal wheel 12 has radially projecting teeth 13-15, of which only three are shown in the figures. The teeth 13, 14 and 15 are separated by air gaps 16 and 17. The transducer or otherwise the stator 18 is correctly mounted relative to the signal wheel 12. The sheath portion 18 has an outer housing 19 of non-magnetic material, which may be made of aluminum or the like, and has two protruding fastening tabs 21 and 22. Inside the housing 19 there are spaced two poles 23 and 24 made of ferromagnetic material. The ferromagnetic iron core 25 has two protruding portions 26 and 27 extending into apertures in the center of the poles 23 and 24 and forming, together with the poles 23 and 24, a substantially H-shaped sensor assembly. Is the 25 iron core 28 rolls _? surrounded by terminals connected to terminals 31 and 32. A permanent magnet '33 is also mounted inside the housing 19 and is connected to the ends of the poles 23 and 24 opposite to the signal wheel 12. As will be discussed later, the permanent magnet 33 is magnetized so that the same magnetic polarity is applied to the inner end of the poles 23 and 24. In one embodiment, two separate permanent magnets are attached to the poles 23 and 24, respectively.

All sebesség érzékelő működése a legjobban a 2—4. ábrák vázlatos rajzai alapján érthető meg. Ezeken az ábrákon látható, hogy a 23 és 24 pólusok közötti távolság kis mértékben nagyobb, mint két 13, 14 vagy 15 fog közötti távolság, de kisebb, mint a három fog közötti távolság. Ily módon, működés közben mindig csak az egyik 23 vagy 24 pólus kerül szembe a 13, 14 vagy 15 foggal. A 2-4. ábrákon a 12 jelkerék forgásirányát a 35 nyíllal jelöltük. Amint az a 2. ábrán látható, kezdetben a 24 pólus van szemben a 12 jelkerék egyik 15 fogával, míg a 23 pólus a 12 jelkerék 16 légrésével van szemben.All speed sensor operation works best in steps 2-4. The drawings will be understood from the schematic drawings of FIGS. In these figures, the distance between the poles 23 and 24 is slightly greater than the distance between two teeth 13, 14 or 15, but less than the distance between the three teeth. In this way, during operation, only one of the poles 23 or 24 always faces the teeth 13, 14 or 15. 2-4. In Figures 1 to 4, the direction of rotation of the signal wheel 12 is indicated by arrow 35. As shown in Figure 2, initially the pole 24 is opposite one of the teeth 15 of the signal wheel 12 and the pole 23 is opposite the air gap 16 of the signal wheel 12.

Amint azt már fentebb megjegyeztük, a 33 állandó mágnes olyan, hogy a 23 és 24 pólusok mágnesezése azonos. A 2-4. ábrák vázlatai szerint a 23 és 24 pólusokat a 33 állandó mágnes északi pólusa mágnesezi.As noted above, the permanent magnet 33 is such that the magnets at the poles 23 and 24 are identical. 2-4. 9a, the poles 23 and 24 are magnetized by the north pole of the permanent magnet 33.

A 2. ábrán látható pillanatnyi helyzetben a 36 folytonos vonallal jelzett első mágneses kör a 33 állandó mágnes északi pólusából kiindulva a 24 póluson, a 15 fog előtti kis légrésen, a 15 fogon keresztül záródik a 33 állandó mágnes déli pólusával. A második mágneses kört a 37 folytonos vonal jelzi, és a 33 állandó mágnes északi pólusából kiindulva a 23 póluson, a 25 vasmagon, a 24 póluson és a 15 fogon keresztül a déli pólussal záródik. Ebben a pillanatban a 25 vasmagban a mágneses fluxus nem változik, így a 28 tekercs sarkain sem jelenik meg feszültség.In the instantaneous position shown in Fig. 2, the first magnetic circuit 36, indicated by a continuous line 36, closes with the small pole of the permanent magnet 33 at the northern pole of the permanent magnet 33 through the tooth 15 with the southern pole of the permanent magnet 33. The second magnetic circuit is indicated by the solid line 37 and, starting from the northern pole of the permanent magnet 33, terminates at the 23 pole, the iron core 25, the 24 pole and the tooth 15 with the southern pole. At this moment, the magnetic flux in the iron core 25 does not change, so no voltage is applied to the corners of the coil 28.

Amint a 12 jelkerék tovább fordul, a 23 pólus közeledik a 13 foghoz, miközben a 24 pólus távolodik a 15 fogtól. Ekkor a mágneses körök a 33 állandó mágnesből kiindulva az egyes 23 és 24 pólusokon, valamint a 13 és 15 fogakon keresztül a 33 állandó mágnesbe záródnak. Ez az állapot aAs the signal wheel 12 continues to rotate, the pole 23 approaches the tooth 13 while the pole 24 moves away from the tooth 15. Then the magnetic circuits, starting from the permanent magnet 33, are locked into the permanent magnet 33 through each of the poles 23 and 24 and the teeth 13 and 15. This state is a

3. ábrán látható, ahol a mágneses köröket a 38 és 39 folytonos vonalak jelzik. Ebben a helyzetben aj 25 vasmagon keresztül nem halad fluxus, de a fluxusváltozásnak maximuma van, és így a 28 tekercshez kapcsolt 31 és 32 csatlakozókon maximális feszültség jelenik meg.3, where the magnetic circles are indicated by solid lines 38 and 39, respectively. In this position, there is no flux through the iron core 25, but the flux change has a maximum, so that maximum voltage is applied to the terminals 31 and 32 connected to the coil 28.

Amint a 12 jelkerék folyamatosan továbbfordul (4. ábra), a 13 fog kerül egy vonalba a 23 pólussal. Ebben a helyzetben a mágneses kör a 33 állandó mágnesből kiindulva a 23 póluson és a 13 fogon keresztül záródik a 33 állandó mágnessel. Ezt a mágneses kört a 4. ábrán a 41 folytonos vonal jelzi. Hasonlóképpen, a 33 állandó mágnesből kiindulva a másik mágneses kör a 24 póluson, a 25 vasmagon, a 23 póluson keresztül jut el a 13 foghoz. Ezt a mágneses kört az ábrán a 42 folytonos vonal jelzi. Ekkor a 25 vasmagban a fluxusváltozás ismét nulla lesz, és a tekercs sarkain nem jelenik meg feszültség, vagyis egy fél periódus befejeződött.As the signal wheel 12 continues to rotate (Fig. 4), the tooth 13 is aligned with the pole 23. In this position, the magnetic circuit, starting from the permanent magnet 33, closes with the permanent magnet 33 through the pole 23 and the tooth 13. This magnetic circuit is shown in Figure 4 by the solid line 41. Similarly, starting from the permanent magnet 33, the other magnetic circuit reaches the tooth 13 through the pole 24, the iron core 25, and the pole 23. This magnetic circuit is indicated by the solid line 42 in the figure. At this point, the flux change in the iron core 25 will be zero again, and no voltage will appear on the corners of the coil, i.e., half a period is complete.

A fentiekből könnyen belátható, hogy a 12 jelkeréknek a forgása során a 25 vasmagban váltakozó fluxus jön létre, aminek eredményeképpen a 31 és 32 csatlakozókon olyan jelfeszültség keletkezik, amely arányos a kerék forgási sebességével.From the foregoing, it is readily apparent that the rotation of the signal wheel 12 generates alternating fluxes in the ferrule core 25, resulting in a signal voltage at the connectors 31 and 32 that is proportional to the speed of rotation of the wheel.

All sebesség érzékelő kialakítása olyan, hogy méreteihez képest viszonylag nagy jelet ad le, és a 12 jelkerék tengelytávolságának rezgése következtében keletkező zajt nagy mértékben elnyomja.The design of the All Speed Sensor is such that it transmits a relatively large signal relative to its dimensions and greatly suppresses the noise generated by the vibration of the spacing of the signal wheel 12.

Annak érdekében, hogy kompakt sebesség érzékelő eszközt lehessen kialakítani, korábban egypólusú érzékelő készítését javasolták. Kétpólusú érzékelő használatánál, ahol a két pólus között 180° fáziskülönbség van, lehetőség nyílik a jel erősségének megnövelésére a 28 tekercs adott menetszáma, vagy egy adott mágneses térerősség mellett. Ez a kialakítás egyben nagy mértékben elnyomja a zajt, ami szintén a két mágneses kör számára alkalmazott közös vasmag eredményeként biztosítható. A mágneses térerősség csökkentésével, vagy a tekercs menetszámainak csökkentésével ugyanolyan nagy kimenő jel hozható létre, mint az egypólusú kivitelnél korábban lehetséges volt, miközben a zajjal elnyomása megnőtt. Ezen túlmenően a közös vasmag alkalmazása a zaj elnyomását annak következtében is megnöveli, hogy a 12 jelkerék egyik légrésével egyvonalba eső pólus mágneskörében elágazó fluxus van jelen.In order to provide a compact speed sensor device, it was previously suggested to make a single-pole sensor. By using a two-pole sensor with 180 ° phase difference between the two poles, it is possible to increase the signal strength at a given number of turns of the coil 28 or at a given magnetic field strength. This design also greatly suppresses noise, which is also the result of a common iron core applied to the two magnetic circuits. By lowering the magnetic field strength or reducing the coil turns, it is possible to create the same output signal as was possible with the unipolar design, while increasing the noise suppression. In addition, the use of a common iron core increases the noise suppression due to the presence of branched flux in the magnet circuit of a pole aligned with one of the air gaps of the signal wheel 12.

Amint fentebb már említettük, lehetséges az egyetlen 33 állandó mágnes helyett az egyes 23 és pólusokhoz két különálló mágnest alkalmazni.As mentioned above, instead of a single permanent magnet 33, it is possible to apply two separate magnets to each pole 23 and pole.

Számos olyan változtatás és módosítás is lehetséges, amelyek a találmányi gondolat körébe tartoznak.Many changes and modifications are possible which fall within the scope of the invention.

Claims

Patent claims:

A speed sensor for vehicle wheels or the like, characterized in that it comprises a rotating signal wheel, the signal wheel is made of magnetic material and has ⁵ teeth separated by air gaps, the signal wheel includes a stator having poles attached to the signal wheel and an iron core having a coil. and jelkeréknek the relative rotation of the stator iron core ¹⁰ is an alternating flux generating, means for magnetizing the poles.

Second rate sensor according to claim 1, embodiment, wherein the distance between the stator poles is greater than the reference wheel, the distance between the distance between two adjacent teeth ^15, and less than three-tooth.

An embodiment of the speed sensor _2Q according to claim 2, characterized in that the ends of the device for magnetizing the poles are fitted to the two poles.

An embodiment of the speed sensor of claim 3, wherein the poles and the iron core are arranged in a substantially H-shape.

An embodiment of a speed sensor according to claim 4, characterized in that the means for magnetizing the poles consists of a permanent magnet located between the parts of the poles which are opposite to the signal wheel relative to the iron core.

6. An embodiment of the velocity sensor of claim 1, wherein the poles and the core are substantially H-shaped.

7. An embodiment of a speed sensor according to claim 6, characterized in that the means for magnetizing the poles consists of a permanent magnet located between the parts of the poles which are opposite to the signal wheel relative to the iron core.