WO1993007498A1 - Pulse wheel for a device designed to measure rotational speed - Google Patents

Pulse wheel for a device designed to measure rotational speed Download PDF

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Horst DÖPPLING
Andreas Willaczek
Hartwig Waldert
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Ina Wälzlager Schaeffler Kg
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    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors

Definitions

  • the invention relates to a pulse wheel for a device for measuring a rotational speed of a rotating component, the pulse wheel being rotatably connected to the rotating component, having counting sections 15 distributed uniformly in the direction of rotation, and interacting with a sensor device.
  • a pulse wheel of the aforementioned type is known from US-A-4,795,278.
  • the impulse wheel is made as a hollow cylindrical or disk-shaped ring made of magnetic sheet metal.
  • This pulse wheel has radial or axial holes, the webs present between these holes serving as counting sections arranged evenly distributed in the direction of rotation.
  • very thin webs must be provided with a short distance. This inevitably leads to the fact that the pulse wheel as a whole does not have sufficient strength and is consequently deformed so strongly when it is mounted on the rotating component in which the pulse wheel is pressed onto the component that the accuracy in the measurement of the rotational speed no longer subsequently is sufficient.
  • the rigidity of the perforated impulse wheel is reduced to such an extent that the impulse wheel can become deformed or detached from its fastening during subsequent operation of the measuring device, for example a wheel bearing unit of a motor vehicle.
  • the counting sections are designed as pulse generator profiles which are welded, soldered or glued to an annular or disk-shaped carrier element of the pulse wheel.
  • the pulse wheel can thus be produced from a stable carrier element which, due to the design of the counting sections according to the invention, does not change its cross section.
  • the high requirements with regard to the roundness of the finished impulse wheel and the division accuracy of the counting sections are achieved by a calibration operation.
  • the pulse generator profiles are preferably made of a ferromagnetic material, while the carrier element can consist of a non-magnetic material. Both welding, soldering and adhesive technology offer options for a permanent connection of the pulse generator profiles to the carrier element.
  • the pulse generator profiles seen in cross-section, can be L-shaped, trapezoidal or with a square or circular cross-section.
  • At least the surface of the carrier element can be plastic-coated.
  • the pulse generator profiles are expediently attached to the carrier element by the welding, soldering or adhesive method, and then in a further step the entire pulse wheel or only the surface of the carrier element that is not covered by the pulse generator profiles is coated with plastic. In this way, the pulse generator profiles are embedded in the plastic, resulting in a permanent connection that is not exposed to corrosion.
  • FIG. 1 shows a section of an annular pulse wheel, on the outer circumference of which pulse generator profiles with a circular cross section are fastened
  • FIG. 2 shows a cross section along line II-II through the carrier element and a pulse generator profile in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a pulse wheel with a disk-shaped carrier element, on the end face of which pulse generator profiles are fastened
  • Fig. 7 is a pulse generator profile with a circular cross section.
  • 1 denotes an annular carrier element, on the outer circumferential surface of which pulse generator profiles 2 are evenly distributed in the direction of rotation.
  • the carrier element is provided so that it is attached with its inner circumference to a rotating component (not shown in more detail).
  • a rotating component not shown in more detail.
  • the component 30 of the component can be, for example, a wheel hub housing, a shaft or an outer ring of a bearing.
  • the pulse generator profiles 2, which serve as counting sections, are attached to the carrier element by welding, soldering or gluing.
  • a sensor device 3 is fixed at a distance from the pulse generator profiles 2 or from the carrier element 1
  • Such a device for measuring a Speed is provided in particular for an anti-lock braking system of a motor vehicle brake.
  • FIG. 2 shows the arrangement of the pulse generator profile 2 on the carrier element 1 according to FIG. 1 in longitudinal section, the pulse generator profile additionally being embedded in a plastic coating 4 of the carrier element 1.
  • a plastic coating 4 prevents corrosion on the carrier element 1 and ensures an even more permanent connection of the pulse generator profiles 2 with the carrier element 1.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the impulse wheel according to the invention, the impulse wheel having a disk-shaped carrier element 5, on the end face of which pulse generator profiles 2 are arranged at a uniform angle. It is therefore a pulse wheel to which a sensor device is assigned in the axial direction.
  • the pulse generator profiles 2 are also attached to the carrier element 5 by welding, soldering or gluing.
  • FIGS. 4 to 7 show different cross-sectional shapes of the pulse generator profiles, which are particularly suitable on the one hand for precise speed measurement and on the other hand can be welded, soldered or glued onto the carrier elements 1 or 5.
  • the pulse generator profile 6 is L-shaped in cross section.
  • the pulse generator profile 7 can have a square cross section, while according to FIG. 6 a pulse generator profile 8 has a trapezoidal cross section.
  • the pulse generator profile according to FIG. 7 is provided with a circular cross section in accordance with the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 3. List of reference numbers

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Abstract

The invention concerns a pulse wheel for a device designed to measure the rotational speed of a rotating component, the wheel being rigidly connected to the rotating component, having counting zones distributed uniformly on it in the direction of rotational motion and acting in conjunction with a sensor (3). The aim of the invention is both to improve the stability of the wheel and to make it possible to produce the counting zones using simple manufacturing equipment. This is achieved by virtue of the fact that the counting zones are produced as pulse-producing surface features (2, 6, 7 or 8) which are welded, soldered or adhesively bonded to a disc-shaped support element (1 or 5).

Description

Beschreibung description
Impulsrad für eine Einrichtung zum Hessen einer DrehzahlPulse wheel for a device for measuring a speed
1010
Die Erfindung betrifft ein Impulsrad für eine Einrichtung zum Messen einer Drehzahl eines rotierenden Bauteils, wobei das Impulsrad dreh¬ fest mit dem rotierenden Bauteil verbindbar ist, in Drehrichtung 15. gleichmäßig verteilt angeordnete Zählabschnitte aufweist und mit einer Sensoreinrichtung zusammenwirkt.The invention relates to a pulse wheel for a device for measuring a rotational speed of a rotating component, the pulse wheel being rotatably connected to the rotating component, having counting sections 15 distributed uniformly in the direction of rotation, and interacting with a sensor device.
Ein Impulsrad der vorgenannten Gattung ist aus der US-A-4,795,278 bekannt. Dabei ist das Impulsrad als hohlzylindrischer oder scheiben- 0 förmiger Ring aus magnetischem Blech hergestellt. Dieses Impulsrad weist radiale oder axiale Löcher auf, wobei die zwischen diesen Lö¬ chern vorhandenen Stege als in Drehrichtung gleichmäßig verteilt angeordnete Zählabschnitte dienen. Zur Erzielung einer hohen Meßgenau¬ igkeit müssen sehr dünn ausgebildete Stege mit geringem Abstand vor- 5 gesehen sein. Das führt zwangsläufig dazu, daß das Impulsrad insgesamt keine ausreichende Festigkeit aufweist und folglich bei seiner Montage am rotierenden Bauteil, bei der das Impulsrad auf das Bauteil aufge¬ preßt wird, so stark verformt wird, daß anschließend die Genauigkeit bei der Messung der Drehzahl nicht mehr ausreichend ist. Außerdem wird 0 bei dem gelocht ausgebildeten Impulsrad die Steifigkeit soweit redu¬ ziert, daß sich das Impulsrad beim anschließenden Betrieb der Me߬ einrichtung, beispielsweise einer Radlagereinheit eines Kraftfahr¬ zeugs, verfor en oder aus seiner Befestigung lösen kann.A pulse wheel of the aforementioned type is known from US-A-4,795,278. The impulse wheel is made as a hollow cylindrical or disk-shaped ring made of magnetic sheet metal. This pulse wheel has radial or axial holes, the webs present between these holes serving as counting sections arranged evenly distributed in the direction of rotation. In order to achieve a high measurement accuracy, very thin webs must be provided with a short distance. This inevitably leads to the fact that the pulse wheel as a whole does not have sufficient strength and is consequently deformed so strongly when it is mounted on the rotating component in which the pulse wheel is pressed onto the component that the accuracy in the measurement of the rotational speed no longer subsequently is sufficient. In addition, the rigidity of the perforated impulse wheel is reduced to such an extent that the impulse wheel can become deformed or detached from its fastening during subsequent operation of the measuring device, for example a wheel bearing unit of a motor vehicle.
5 Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und somit ein Impulsrad zu schaffen, das unter Beibehaltung einer hohen Steifigkeit wirtschaftlich günstig herstellbare Zählab¬ schnitte aufweist. Diese Aufgabe wird an einem Impulsrad der genannten Gattung nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Zähl¬ abschnitte als Impulsgeberprofile ausgebildet sind, die auf ein ring- oder scheibenförmiges Trägerelement des Impulsrades aufgeschweißt, -gelötet oder -geklebt sind. Das Impulsrad läßt sich somit aus einem stabilen Trägerelement herstellen, der aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Zählabschnitte keine Änderung seines Querschnitts erfährt. Die hohen Anforderungen in Bezug auf die Rundheit des. ferti¬ gen Impulsrades und die Teilungsgenauigkeit der Zählabschnitte werden durch einen Kalibrierarbeitsgang erreicht. Die Impulsgeberprofile sind vorzugsweise aus einem ferromagnetisehen Werkstoff hergestellt, wäh¬ rend das Trägerelement aus einem unmagnetischen Werkstoff bestehen kann. Sowohl die Schweiß-, Löt- als auch die Klebetechnik bieten Möglichkeiten einer dauerhaften Verbindung des Impulsgeberprofile mit dem Trägerelement.It is therefore an object of the present invention to avoid these disadvantages and thus to create a pulse wheel which has counting sections which can be economically produced while maintaining high rigidity. This object is achieved on a pulse wheel of the type mentioned according to the characterizing part of claim 1 in that the counting sections are designed as pulse generator profiles which are welded, soldered or glued to an annular or disk-shaped carrier element of the pulse wheel. The pulse wheel can thus be produced from a stable carrier element which, due to the design of the counting sections according to the invention, does not change its cross section. The high requirements with regard to the roundness of the finished impulse wheel and the division accuracy of the counting sections are achieved by a calibration operation. The pulse generator profiles are preferably made of a ferromagnetic material, while the carrier element can consist of a non-magnetic material. Both welding, soldering and adhesive technology offer options for a permanent connection of the pulse generator profiles to the carrier element.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können gemäß den Unteransprü¬ chen 2 bis 5, die Impulsgeberprofile im Querschnitt gesehen L-förmig, trapezförmig oder mit einem quadratischen bzw. kreisförmigen Quer- schnitt ausgebildet sein.In a further embodiment of the invention, the pulse generator profiles, seen in cross-section, can be L-shaped, trapezoidal or with a square or circular cross-section.
Weiterhin kann gemäß Anspruch 6 zumindest die Oberfläche des Träger¬ elements kunststoffbeschichtet sein. Zweckmäßigerweise werden in einem ersten Arbeitsgang zunächst die Impulsgeberprofile durch das Schweiß-, Löt- oder Klebeverfahren am Trägerelement befestigt und anschließend wird in einem weiteren Arbeitsgang das gesamte Impulsrad oder nur die Oberfläche des Trägerelements, die nicht von den Impulsgeberprofilen abgedeckt ist, mit Kunststoff beschichtet. Auf diese Weise sind die Impulsgeberprofile in den Kunststoff eingebettet, und es ergibt sich somit eine dauerhafte Verbindung, die keinen Korrosionseinflüssen ausgesetzt ist.Furthermore, according to claim 6, at least the surface of the carrier element can be plastic-coated. In a first step, the pulse generator profiles are expediently attached to the carrier element by the welding, soldering or adhesive method, and then in a further step the entire pulse wheel or only the surface of the carrier element that is not covered by the pulse generator profiles is coated with plastic. In this way, the pulse generator profiles are embedded in the plastic, resulting in a permanent connection that is not exposed to corrosion.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf die Merkmale der Patent¬ ansprüche beschränkt. Es ergeben sich vielmehr Kombinationsmöglichkei- ten aus einzelnen Anspruchsmerkmalen, Vorteilsangaben und ausschlie߬ lich in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels angeführten Merkma¬ len. Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung ver¬ wiesen, in der zwei Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:The present invention is not limited only to the features of the claims. Rather, there are possible combinations of individual claim features, information about advantages and features listed exclusively in the description of the exemplary embodiment. For a further explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which two exemplary embodiments are shown in simplified form. Show it:
5 Fig. 1 einen Abschnitt eines ringförmigen Impulsrades, an dessen äußerem Umfang Impulsgeberprofile mit kreisförmigem Quer¬ schnitt befestigt sind,1 shows a section of an annular pulse wheel, on the outer circumference of which pulse generator profiles with a circular cross section are fastened,
Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Linie II-II durch das Trägerele- 10 ment und ein Impulsgeberprofil in Figur 1,2 shows a cross section along line II-II through the carrier element and a pulse generator profile in FIG. 1,
Fig. 3 ein Impulsrad mit einem scheibenförmigen Trägerelement, an dessen Stirnfläche Impulsgeberprofile befestigt sind,3 shows a pulse wheel with a disk-shaped carrier element, on the end face of which pulse generator profiles are fastened,
15 Fig. 4 einen Querschnitt durch ein L-förmiges Impulsgeberprofil,4 shows a cross section through an L-shaped pulse generator profile,
Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Impulsgeberprof l mit quadra¬ tischem Querschnitt,5 shows a cross section through a pulse generator profile with a square cross section,
20 Fig. 6 einen Querschnitt durch ein trapezförmiges Impulsgeber¬ profil und6 shows a cross section through a trapezoidal pulse generator profile and
Fig. 7 ein Impulsgeberprofil mit kreisförmigem Querschnitt.Fig. 7 is a pulse generator profile with a circular cross section.
25 In der Figur 1 ist mit 1 ein ringförmiges Trägerelement bezeichnet, an dessen äußerer U fangsflache in Drehrichtung gleichmäßig verteilt Impulsgeberprofile 2 angeordnet sind. Das Trägerelement ist dafür vorgesehen, daß es mit seinem Innenumfang an einem nicht näher darge¬ stellten rotierenden Bauteil befestigt wird. Ein derartiges rotieren-25 In FIG. 1, 1 denotes an annular carrier element, on the outer circumferential surface of which pulse generator profiles 2 are evenly distributed in the direction of rotation. The carrier element is provided so that it is attached with its inner circumference to a rotating component (not shown in more detail). Such a rotating
30 des Bauteil können beispielsweise ein Radnabengehäuse, eine Welle oder ein Außenring eines Lagers sein. Die Impulsgeberprofile 2, die als Zählabschnitte dienen, sind an dem Trägerelement durch Schweißen, Löten oder Kleben befestigt. Mit Abstand zu den Impulsgeberprofilen 2 bzw. zum Trägerelement 1 ist ortsfest eine Sensoreinrichtung 3 an- V30 of the component can be, for example, a wheel hub housing, a shaft or an outer ring of a bearing. The pulse generator profiles 2, which serve as counting sections, are attached to the carrier element by welding, soldering or gluing. A sensor device 3 is fixed at a distance from the pulse generator profiles 2 or from the carrier element 1
35 geordnet, welche jeweils Impulse empfängt, wenn die einzelnen ferroma- gnetischen Impulsgeberprofile 2 die Feldlinien der Sensoreinrichtung 3 schneiden. Aufgrund dieser Signale kann die Drehzahl des rotierenden Bauteils ermittelt werden. Eine derartige Einrichtung zum Messen eines Drehzahl ist insbesondere für ein Antiblockiersyste einer Kraftfahr¬ zeugbremse vorgesehen.35 ordered, which each receives pulses when the individual ferromagnetic pulse generator profiles 2 intersect the field lines of the sensor device 3. The speed of the rotating component can be determined on the basis of these signals. Such a device for measuring a Speed is provided in particular for an anti-lock braking system of a motor vehicle brake.
In der Figur 2 ist die Anordnung des Impulsgeberprofils 2 auf dem Trägerelement 1 nach Figur 1 im Längsschnitt dargestellt, wobei das Impulsgeberprofil zusätzlich noch in eine Kunststoffbeschichtung 4 des Trägerelements 1 eingebettet ist. Eine derartige Kunststoffbeschich- tung 4 verhindert Korrosion am Trägerelement 1 und sorgt für eine noch dauerhaftere Verbindung der Impulsgeberprofile 2 mit dem Trägerelement 1.FIG. 2 shows the arrangement of the pulse generator profile 2 on the carrier element 1 according to FIG. 1 in longitudinal section, the pulse generator profile additionally being embedded in a plastic coating 4 of the carrier element 1. Such a plastic coating 4 prevents corrosion on the carrier element 1 and ensures an even more permanent connection of the pulse generator profiles 2 with the carrier element 1.
In der Figur 3 ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Impulsrades dargestellt, wobei das Impulsrad ein scheibenförmiges Trägerelement 5 aufweist, an dessen Stirnfläche unter einer gleichmä- ßigen Winkelteilung Impulsgeberprofile 2 angeordnet sind. Es handelt sich daher um ein Impulsrad, dem eine Sensoreinrichtung in axialer Richtung zugeordnet wird. Dabei sind die Impulsgeberprofile 2 eben¬ falls durch Schweißen, Löten oder Kleben am Trägerelement 5 befestigt.FIG. 3 shows a further embodiment of the impulse wheel according to the invention, the impulse wheel having a disk-shaped carrier element 5, on the end face of which pulse generator profiles 2 are arranged at a uniform angle. It is therefore a pulse wheel to which a sensor device is assigned in the axial direction. The pulse generator profiles 2 are also attached to the carrier element 5 by welding, soldering or gluing.
In den Figuren 4 bis 7 sind unterschiedliche Querschnittsformen der Impulsgeberprofile, die sich zum einen für eine genaue Drehzahlmessung besonders eignen und zum anderen auf die Trägerelemente 1 oder 5 aufgeschweißt, aufgelötet oder aufgeklebt werden können, dargestellt.FIGS. 4 to 7 show different cross-sectional shapes of the pulse generator profiles, which are particularly suitable on the one hand for precise speed measurement and on the other hand can be welded, soldered or glued onto the carrier elements 1 or 5.
Nach Figur 4 ist das Impulsgeberprofil 6 im Querschnitt gesehen L- förmig ausgebildet. Nach Figur 5 kann das Impulsgeberprofil 7 einen quadratischen Querschnitt aufweisen, während nach Figur 6 ein Impuls¬ geberprofil 8 einen trapezförmigen Querschnitt aufweist. Das Impuls¬ geberprofil nach Figur 7 ist übereinstimmend mit den Ausführungsbei- spielen der Figuren 1 und 3 mit einem kreisförmigen Querschnitt ver¬ sehen. BezugszahlenlisteAccording to FIG. 4, the pulse generator profile 6 is L-shaped in cross section. According to FIG. 5, the pulse generator profile 7 can have a square cross section, while according to FIG. 6 a pulse generator profile 8 has a trapezoidal cross section. The pulse generator profile according to FIG. 7 is provided with a circular cross section in accordance with the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 3. List of reference numbers
1 ringförmiges Trägerelement1 ring-shaped support element
2 Impulsgeberprofile2 pulse generator profiles
3 Sensoreinrichtung3 sensor device
4. Kunststoffbeschichtung4. Plastic coating
5 scheibenförmiges Trägerelement ■ 6 L-förmiges Impulsgeberprofil 7 Impulsgeberprofil mit quadratischem Querschnitt5 disc-shaped support element ■ 6 L-shaped pulse generator profile 7 pulse generator profile with square cross-section
8 Impulsgeberprofil mit trapezförmigem Querschnitt 8 pulse generator profile with trapezoidal cross-section

Claims

Ansprüche Expectations
1. Impulsrad für eine Einrichtung zum Messen einer Drehzahl eines rotierenden Bauteils, wobei das Impulsrad drehfest mit dem rotierenden Bauteil verbindbar ist, in Drehrichtung gleichmäßig verteilt angeord¬ nete Zählabschnitte aufweist und mit einer Sensoreinrichtung (3) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählabschnitte als Impulsgeberprofile (2, 6, 7 oder 8) ausgebildet sind, die auf ein ring- oder scheibenförmiges Trägerelement (1 oder 5) des Impulsrades aufgeschweißt-, -gelötet oder -geklebt sind.1. Pulse wheel for a device for measuring a rotational speed of a rotating component, the pulse wheel being rotatably connected to the rotating component, having evenly distributed counting sections in the direction of rotation and interacting with a sensor device (3), characterized in that the counting sections as Pulse generator profiles (2, 6, 7 or 8) are formed, which are welded, soldered or glued onto an annular or disk-shaped carrier element (1 or 5) of the pulse wheel.
2. Impulsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls- geberprofile (6), im Querschnitt gesehen, L-förmig ausgebildet sind.2. Pulse wheel according to claim 1, characterized in that the pulse generator profiles (6), seen in cross section, are L-shaped.
3. Impulsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls¬ geberprofile (7) einen quadratischen Querschnitt aufweisen.3. impulse wheel according to claim 1, characterized in that the Impuls¬ donor profiles (7) have a square cross section.
4. Impulsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls¬ geberprofile (8) einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen.4. impulse wheel according to claim 1, characterized in that the Impuls¬ encoder profiles (8) have a trapezoidal cross-section.
5. Impulsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls¬ geberprofile (2) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.5. impulse wheel according to claim 1, characterized in that the Impuls¬ donor profiles (2) have a circular cross section.
6. Impulsrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Oberfläche des Trägerelements (1 oder 5) kunststoffbeschichtet ist. 6. pulse wheel according to claim 1, characterized in that at least the surface of the carrier element (1 or 5) is plastic-coated.
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