JPH07505957A - 回転運動を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 回転運動を測定するための装置 本発明は、回転動作を行う部材と共に回転する信号発生リングと、この信号発生 リングで形成される面内に配置されかつ測定コイルとコイルコアとポールシュー とを持つダブルサイド測定システムを有する静止誘導トランスデユーサとを備え 、回転運動をＭｊ定し、この回転運動を表す電気交流信号を形成するための装置 に関する。

このような装置は出願公開されたドイツ特許出願節３９２７　００７　Ａｌから 知ることができる。内側に歯を有する歯付きディスクが信づ発生リングとして作 用する。コイルの内側には、径方向に沿って配置された測定コイルが設けられて いる。この測定コイルは、磁束案内ピースの端面と信号発生リングの内方に向く 歯との間の必要な空隙たけ短く、コイルの内径にほぼ対応した長さの磁束案内ピ ースを囲んでいる。この磁束案内ピースはコイルの両側から突出する。磁束案内 ピースに対して垂直方向に磁化された永久磁石が、この磁束案内ピースの両端す なわち内側の歯の直近に配置される。

２つの永久磁石を磁束案内ピースの両端に同時に設ける場合は、これらの磁石は 、磁束案内ピースの両側で同じポールに装着され、したかって外方を指すように 同じポールに配置される。コイルの一側の両磁石が同時に歯に向合う場合は、こ れらの磁石のそれぞれの外側から歯付きディスクを通して磁束案内ピースしたが って各磁石の内側に磁束が形成される。

磁石に対向する空隙が存在すると、主磁束は磁束案内ピースおよび空気を介して 磁石の内側に通る。換言すると、磁束は磁束案内ピースおよび案内ピース上に配 置される磁気ポールを、各磁石に対向する歯が存在する場合は歯を通じて、磁石 に対向する歯間間隙が存在する場合は空気を通じて、通る。

したがって、磁石に山間間隙あるいは歯のいずれが対向するかにしたがって、磁 束案内ピースを通して磁束がコイルの両側で交替する。したがって、各歯と共働 する各永久磁石により形成される磁束の交替がそれ以前のものに重ねられる。測 定信号の値は、使用される永久磁石の数にしたがう。

更に、磁気コアを誘導トランスデユーサの測定コイル内に挿入することが既に知 られており（ドイツ特許公開公報ＤＥ３５　４２　９６２　Ａｌ）、この磁気コ アはコイルの軸線に垂直に磁化されており、そのポール面すなわちｕＪ定ココイ ル軸線に平行な面上に、同時に１の板状ポールシューが配置される。このポール シューは、信号発生リングあるいはこのリングの歯に面する側でコイルから突出 する。このような測定装置により得られる測定信号は、ポールシューと歯との間 の空隙したがって組立て公差にほぼ依存する。

本発明の目的は、従来の装置と比較して、信号をより高度に使用でき、空隙公差 に対する影響がより小さい測定装置を提供することにある。特に重要な点は、ホ イール軸受内に好適に組立てることができるように、小径の信号発生リングに適 応させることである。

この目的は、コイルコアがコイル軸線に対して垂直に磁化される永久磁石と、ポ ール面上に設けられてコイル軸線に平行に配置される長いポールシューとを備え 、このポールシューの端部ピースがコイルの両側から信号発生リングに達するま で突出し、これらの信号発生リングとポールシューとは、回転運動中に、磁束が １のポールシューの端部ピースを介して第２のポール面上に配置されたポールシ ューの径方向端部ピースに交互に通り、これによりポールシュー等の２つの他の 端部ピースを介して径方向に通るように互いに形成され、配置され、調整される 、口頭で参照した形式の装置により達成される。

本発明の有益な実施例によると、信号発生リングは内側に歯を有する歯付きホイ ールの構造を有し、この歯付きホイールとポールシューとは、１のポールシュー の端部ピースが常に歯に対向し、同様に第２のポールシューの径方向反対側の端 部ピースが歯に対向し、ポールシューの他の２つの端部ピースが歯間間隙に対向 するように形成されかつ配置される。

測定コイルの構造、および、ポールシューをＭ１定コイルのコア内で磁気セグメ ントあるいは信号発生リングの歯に対して配置することにより、両側の空隙を介 しておよび信号発生リングを介して、コイルを通る磁束を特に大きく変化（ｈｉ ｇｈｃｈａｎｇｅ）することができる。ダブルサイド（＋１ｏｕｂｌｅ−ｓ　１ ｄｅｄ）測定コイルの１のポールシューの端部ピースと、第２ポールシユーの径 方向反対側に配置された端部ピースまで延びる磁気コアと、各ポールシューのそ れぞれの端部ピースと信号発生リングとの間の空隙とを介して通る磁束が、相対 的な回転動作中に常にその流れの方向を変え、これは信号を増幅して有益な信号 を誘導する点で望ましいものである。更に、回転測定コイルの公差による偏心は 、信号発生リングに与える影響が比較的小さく、これは両側の空隙がほぼ直列に 配置され、したがって、−側の空隙が増大しても他側の空隙が減少することによ り補償されるためである。中央位置からずれた場合でも、最小限の有用な信号が 確保される。

本発明の他の実施例は、基本的には同様なものであり、信号発生装置は互いに連 結された２つの歯付きホイールを有し、これらの間にトランスデユーサが配置さ れ、コイルコアは同様にコイル軸線に垂直に磁化された永久磁石と、これらの磁 石のポール面上でコイル軸線に平行に配置された２つの長いポールシューとを備 え、この端部ピースがコイルの両側から歯に達する距離まで突出する。歯付きホ イールとポールシューとは、常に１のポールシューの端部ピースが歯に対向し、 第２のコイルから突出する第２のポールシューの端部ピースも同様に歯に対向し 、ポールシューの他の端部ピースは歯間間隙に対向するように、形成されかつ配 置される。信号発生装置の２つの歯付きホイールが同軸状に配置され、外側の歯 付きホイールには内側に歯が設けられ、内側の歯付きホイールには外側に歯が設 けられることが有益である。

しかし、２つの歯付きホイールを互いに平行に配置し、対向する端面上でこれら をギヤ係合させることも可能である。

この場合には、ダブルサイド測定コイルは歯付きホイール間で静止状態に、かっ 、２つの歯付きホイールが回転する軸線に平行に配置される。

基本的には、歯付きホイールに代えて、間隙あるいは磁性および非磁性セグメン トからなるリングを有する信号発生リングを用いることも可能であり、これらの 間隙、あるいは、非磁性セグメントが歯間間隙に対応する。

本発明の他の特徴、利点および用途は、添付図面を参照する以下の実施例に関す る説明から明らかとなる。

ここで、 第１図は、内側に歯を何する信号発生リングの内部に測定コイルを配置した本発 明による測定装置を図式的に示し、第２図は、信号発生リングとして２つの同軸 状に配置された歯付きホイールが用いられ、ダブルサイド測定コイルがこれらの 歯付きホイール間に配置される本発明の他の実施例であり、 第３図は、第２図と同様な方法を用い、信号発生リングが互いに連結された２つ の平行な歯付きホイールからなる他の実施例であり、 第４図は、差込み式のホイール軸受センサの実施例の軸方向断面図であり、 第５図は、第４図のセンサと同様なセンサを拡大して示し、第６図は、空隙にし たがうトランスデユーサの出力電圧を示す本発明を説明するためのグラフである 。

第１図は、本発明による測定装置の基本構造および作動モードを示す。基本的に は、この測定装置は信号発生リング１と、静止トランスデユーサ２とを備える。

このトランスデユーサは以下で「センサ」とも称する場合がある。このトランス デユーサは、Ｍ］定ココイル３永久磁石４と２つのポールシュー５，６とを備え るダブルサイド測定システムの構造を有する。コイルボディ８上の１の巻線７あ るいは複数の巻線７が測定コイル３として作用する。永久磁石のコアは鎖線で示 すコイル軸線９に対して垂直に磁化されている。ポールシュー５，６は長い板状 部材の形態に形成され、それぞれが磁石４のポール面Ｎ、Ｓ上に配置され、端部 間あるいはポールシューの端面と測定コイルの回りを回転する信号リング１との 間で、測定コイルの両側に小さくかつ正確な空隙を形成する状態に、コイル３の 両側から信号発生リング１に達するまで突出する。

内側に歯を有する歯付きホイールは、第１図の実施例では信号発生リング１とし て作用する。永久磁石４で形成される磁界は、ポールシューと、ダブルサイド測 定システムの両側の空隙と、信号発生リングとを介する磁束を形成する。ポール シュー５．６の端部の空隙、あるいは、信号発生ディスク１の！ｆＪ（あるいは 磁極）に対するポールシュ一端部の相対位置にしたがう磁束の変化により、信号 電圧が通常の方法でＤｊ定ココイル３内発生する。この電圧の値及び／又は周波 数が、速度を決定するために評価される。

本発明の測定装置では、ポールシュー５，６及び信号発生リング１の歯は、常に 、ポールシュー５の端部ピース５′の端部が信号発生リング１の歯１０に対向し 、永久磁石４の第２ポール面上に載置されたポールシュー６の径方向端部６″も 歯１１に対向するように、互いに形成されかつ調整される。

この場合、ポールシュー５．６の端部ピース５’　、　６’がそれぞれ信号発生 リング１の歯１０．１１に対向したときに、ポールシュー６．５の２つの他の径 方向反対側の端部ピース６′、５″か歯間間隙１２．１３に対向する。したがっ て、このときには、信号発生リング１の歯１．．０．１１と、これらの歯とポー ルシュー５．６の端部ピース５’　、　６’との間のそれぞれの狭い空隙と、永 久磁石４と、信号発生リング１とを介して、主磁束か通る。信号発生リング１が 連続的に回転するため、一部ピース５’　、６’が近接する歯間間隙の位置に至 ると、直ちに、２つの径方向反対側の端部ピース６′。

５′が歯に対向するようになる。これにより、ポールシュー５．６を介する磁束 はその方向を変える。信号電圧が測定コイル３に誘導され、この誘導は従来と同 様に２つの成分すなわち径方向反対側の歯から歯間間隙への移行による磁束減少 、及び、歯間間隙から歯への移行による反対方向の磁束増加からなる。

内側に歯を有する歯付きホイールに代えて、磁性及び非磁性セグメントからなる リング、あるいは、複数の間隙を有するリングを信号発生リング１として用いる ことが可能なことは勿論であり、この場合は非磁性セグメントあるいは間隙が歯 間間隙に対応する。

第１図に示すように、本発明の実施例では、基本的に、静止トランスデユーサす なわち測定コイル３は信号発生リングの内径上に配置されている。２つのポール シュー５，６がこの内径に平行に配置されている。

したがって、本実施例では、測定すべき回転運動の結果として同じ歯付きホイー ルの歯と歯間間隙とにより、磁束の変化がダブルサイド測定コイル３の両側で生 じ、これにより、コイル３内に回転運動を表わす大きさ及び周波数の電圧が誘導 される。

しかし、第２図に示すように、ダブルサイド測定コイル１４を２つの異なる歯付 き部材あるいは互いに連結された歯付きホイール間に配置することもできる。第 １図を参照して説明したように、歯と歯間間隙とに対するポールシュー、特にポ ールシュ一端部ピースの構造及び配置は、この場合も、磁束の方向を変化し、し たがって、先の実施例と同様に２つの成分からなる比較的高度に有用な信号が形 成される。第２図に示す配置では、測定コイル１４は、内側の信号発生リング１ ５すなわち外側に歯１６を有する歯付きホイールと、第１図の信号発生リング１ と同様に内側に歯１８を有する歯付きホイール１７の形態に形成される外側リン グ１７との間に配置される。したがって、第２図の実施例は、回転軸の内側スペ ースがα１定コイルを装着することができない場合にも、適用することができる 。

同様に、第３図は、ダブルサイド測定システムあるいはダブルサイド測定コイル １９が回転運動を測定すべき車軸に平行に配置された実施例を示す。この場合、 信号発生リング２０．２１は、同じピッチを有する平歯車の形態に形成するのが 好ましい２つの平行なディスク上に配置される。２つの信号発生リングあるいは 歯付きホイールは互いに強固に連結される。１の歯の幅に対応する角度だけ僅か にこれらの歯付きホイールをずらし、あるいは、同様な方法により、第１図を参 照して説明したように、ポールシューと、ポールシュ一端部ピースと歯との間の 空隙と信号発生リングとを介して通る磁束は、回転運動中にその方向が変化する ことに注意しなければならない。信号発生リング２０．２１あるいは２つの平歯 車のずれは、第３図に示しである。繰返すと、図示の位置では、主磁束は、歯４ ０に対向するポールシュ一端部ピースと、コイルコアと、第２ポールシユーと、 第２ポールシユーの端部ピースに対向する第２歯付きホイールの歯４２とを介し て通る。

第４図および第５図は、ホイール軸受内に組立てられる本発明のＭｊ定装置の特 に有益な実施例および配置を示す。本実施れでは、測定装置は差込み式トランス デユーサあるいはセンサ２２の形態に形成されている。このセンサ２２は、フラ ンジあるいは保持リング２４等によりホイール軸受の静止外側リング２５に結合 あるいは固着されたセンサハウジング２３内に装着される。車軸２８を支えるホ イール軸受２６の内側リングか、測定すべき回転運動をなす。

第５図は、第４図の実施例を拡大して示し、したがってさらに詳細が理解される 。第４図および第５図においては、同様な部分に同様な参照数字を用いており、 本発明に重要ではない差異は省略しである。

電気的に重要な部材として、第５図（および第４図）に示す差込み式センサ２２ はダブルサイド測定コイル２９を備え、このｍｊ定ココイルその構造および作用 が第１図を参照して説明したＭ１定コイル３に対応する。このコイル２９は、円 筒状あるいはカップ状ハウジング３０内で、コイル軸線をハウジング３０の軸線 に垂直に配列され、したがって、回転ホイールの軸線に対しても垂直に配列され るように、配置される。

コイルの重要な部材は、本実施例でもコイルボディ３１に装架される巻線３２、 永久磁石およびポールシューである。第５図では、ポールシュー（３５）の端部 ピース３５′。

３５′のみを示しており、これらの端部ピースは円筒状ハウジング３０の壁部に まで達する。巻線３２の接続部は、センサの内側に示す電線３３を介しておよび 接続ケーブル３４を介して外側に延びる。

第５図に示すように、本発明の実施例の信号発生リングは、軸受の内側リング２ ７に固着されたスリーブ３７の中空円筒状部３６の形態に形成される。内側では 、中空円筒状部３６は第１図に示す信号発生リングと同様に歯を設けられている 。

もちろん、上述の信号発生装置の実施例のうちの他のものを選択することも可能 である。

信号発生リング３６／３７の中空円筒状部３６は、センサ２２に対して、又は、 センサ２２の円筒状あるいはカップ状ハウジング３０上に支持され、したがって 、静止センサ２２に対する共通軸線の回りを阻害されることなく回転することが できる。可能な限り一定の小さな空隙りがポールシュー３５の端面３５’、３５ ″と、信号発生装置の歯あるいはセグメントとの間に保持される（第１図ではポ ールシュー５，６と歯１０．１１との相対配置を説明した）ため、円筒状部３６ をセンサ２２のハウジング３０上で摺動可能に支持することが有益である。摺動 層による摺動支持は多くの用途においても充分である。

第４図および第５図から、この実施例によれば、本発明が特に簡単かつ低コスト の装置を形成でき、この装置はきわめてわずかの費用および労力で装着すること ができる。

さらに重要な利点は、本発明の測定装置に必要なスペースが極めて小さい点にあ る。センサ２２が差込まれるハウジング２３は、例えばホイール軸受のグリース キャップの構成部材として形成することかできる。

第６図に示すダイアグラムは、第１図、第４図および第５図を参照して説明した 本発明のＭｊ定装置の基本的な設計構造を示す。信号発生リング（１，３６）の 回転軸線に対する測定コイルの半径方向移動にしたがって、第６図は測定コイル ３．２９により得られる信号電圧あるいは信号電圧の振幅Ｕを示す。

点線で示す２つの構成成分Ａ、Ｂのそれぞれは片側（ｏｎｅ−ｓｉｄｅｄ）ＪＪ Ｉ定コイルを示し、実線Ｃは本発明により提供されるダブルサイド測定システム を示す。この図から、重ね合せにより、半径方向移動したがって空隙の変化に対 する出力電圧の依存度は比較的小さいことが理解できる。試験範囲では、第６図 の曲線Ｃで示すように、有益な信号はいずれの場合も５００ｍＶ（５０サイクル 、歯のモジュールが約０．　６ｍｍ、空隙が約０．　５ｍｍの状態で）の比較的 高い最低値よりも上にある。同様なＭ１定結果が第２図および第３図に示す本発 明の実施例でも期待される。

国際調査報告　ＥＰ　９３０００７２

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．回転運動をなす部材とともに回転する信号発生リングと、この信号発生リン グで形成される面内に配置されて測定コイルとコイルコアとポールシューとを持 つダブルサイド測定システムを有する静止誘導トランスデューサとを備え、回転 運動を測定しかつ回転運動を示す電気交流信号を発生するための装置であって、 前記コイルコアは、コイル軸線に垂直に磁化された永久磁石と、ポール面に設け られてコイル軸線に平行に配置されかつその端部ピース（５′，５′′，６′， ６′′，３５′，３５′′）がコイルの両側から信号発生リング（１，１５，１ ７，２０，２１，３６）に達するまで突出する長いポールシュー（５，６，３５ ）とを備え、 前記信号発生リングとポールシューとは、回転中に１のポールシュー（５）の端 部ピース（５′）を介して、第２ポール面上に配置されたポールシュー（６）の 径方向反対側端部ピース（６′′）に磁束が交互に通り、これによりポールシュ ー（５，６）等の２つの他の端部ピース（５′′，６′）を介して径方向に通る ように、互いに形成され、配置され、調整されることを特徴とする装置。
2. ２．前記信号発生リング（１，１５，１７，２０，２１，３６）は内側に歯を有 する歯付きホイールの構造を有し、歯付きホイールとポールシュー（５，６，３ ５）は、常に１のポールシュー（５，６，３５）の端部ピース（５′，５′′， ６′，６′′，３５′′，３５′′）が歯（１０，１１）に対向し、第２ポール シューの径方向反対側端部ピースが同様に歯に対向し、ポールシューの他の２つ の端部ピースが歯間間隙（１２，１３）に対向することを特徴とする請求項１記 載の装置。
3. ３．回転運動する部材と共に回転する信号発生リングと、ダブルサイド測定コイ ルとコイルコアとポールシューとを有して信号発生装置により生成される磁束を 両側に形成する静止誘導トランスデューサとを備え、回転運動を表わす電気交流 信号を発生する回転連動を測定するための装置であって、前記信号発生装置は、 互いに連結されてその間にトランスデューサ（１４，１９）を配置される２つの 歯付きホイール（１５，１７）を有し、 前記コイルコアは、コイル軸線に垂直に磁化された永久磁石（４）と、この磁石 のポール面に設けられてコイル軸線に平行に配置されかつその端部ピースが歯に 達するまでコイルの両側から突出する２つの長いポールシューとを有し、前記歯 付きホイールとポールシューとは、常に一方のポールシューの端部ピースが歯（ ４０）に対向し、第２のコイル側から突出する第２ポールシューの端部ピースが 同様に歯（４２）に対向し、ポールシューの他の２つの端部ピースが歯間間隙に 対向するように、形成されかつ配置されていることを特徴とする装置。
4. ４．信号発生残置の２つの歯付きホイール（１７，１９）は同軸状に配置され、 外側の歯付きホイール（１７）は内側に歯を設けられ、内側の歯付きホイール（ １５）は外側に歯を設けられることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. ５．２つの歯付きホイール（２０，２１）は互いに平行に配置され、各向合う面 に歯が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. ６．前記歯付きホイールに代えて、間隙付きのリングあるいは磁性セグメントと 非磁性セグメントとを有するリングが設けられ、これらの間隙あるいは非磁性材 料の領域が歯間間隙に対応することを特徴とする請求項２から５のいずれか１に 記載の装置。