DE3628585C2 - Impulsdrehzahlgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsdrehzahlgeber, insbesondere einen Radsen­ sor für Antiblockierregelsysteme von Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der EP 0 146 710 A1 ist ein Impulsdrehzahlgeber zum Feststellen des Drehver­ haltens eines Fahrzeugrades bekannt, der sich aus einem Polstift, einem Per­ manentmagneten und einer den Polstift umgebenden Spule zusammensetzt. Der Polstift und der Permanentmagnet sind hintereinander angeordnet.

Aus der US-PS 3,252,024 ist ein anderer Impulsdrehzahlgeber bekannt, der sich aus einem Polstift, einem Permanentmagneten sowie einer den Polstift und den Permanentmagneten auf einem Teil ihrer axialen Erstreckung umgebenden Spule zusammensetzt.

Derartige Impulsdrehzahlgeber werden vielfach in Antiblockierregelsystemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um das Drehverhalten der Fahrzeugräder überwa­ chen zu können. Dabei besteht die Forderung, daß der Abstand der Stirnfläche des im Impulsdrehzahlgeber enthaltenen Polstiftes zu dem am Fahrzeugrad an­ geordneten, vorzugsweise als Zahnrad ausgebildeten Rotor sehr klein sein muß, um nur einen geringen Luftspalt zu haben und so einen guten magnetischen Fluß zu erzielen. Die durch die Drehbewegung des Rotors verursachte Änderung des magnetischen Feldes erzeugt im Sensor ein elektrisches Signal, welches einer mit dem Sensor in Verbindung stehenden Auswerteschaltung zugeführt wird. In der Praxis ist es jedoch, bedingt durch Einbautoleranzen der Sensorein­ richtung am Fahrzeug, kaum möglich, den geforderten geringen Abstand zwi­ schen Polstift und Rotor einzuhalten.

Um jedoch auch bei größerem Luftspalt eine ausreichende Signalabgabe des Impulsdrehzahlgebers zu erreichen, ist es denkbar, bei einem Impulsdrehzahl­ geber der vorstehendgenannten Art die den Polstift umgebende Spule mit einer großen Anzahl von Windungen zu versehen und den Polstift sowie dem mit dem Polstift zusammenwirkenden Magneten ein möglichst großes Volumen zu geben. Ein so ausgebildeter Impulsdrehzahlgeber ist jedoch raumaufwendig und relativ teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsdrehzahlgeber der ein­ gangs erwähnten Art derart zu verbessern, daß unter Beibehaltung kleiner bauli­ cher Abmessungen eine gegenüber den bekannten Impulsdrehzahlgebern stär­ kere Signalabgabe erzielt wird.

Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Eine Weiterbildung und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Un­ teranspruch angegeben.

Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, einen Impulsdrehzahlgeber zu erhalten, der kompakt im Aufbau ist und mittels welchem trotz Verwendung eines relativ kleinen Permanentmagneten ein starkes Ausgangssignal erzielt wird. Da­ durch, daß der Permanentmagnet über einen Bereich seiner axialen Erstreckung von der Spule umgeben ist und der den geringeren Querschnitt aufweisende Bereich des in Richtung auf den Rotor zu abgestuft ausgebildeten Polstiftes von einer größeren Anzahl von Spulenwindungen umgeben ist als der den größeren Querschnitt aufweisende Bereich des Polstiftes, wird die Signalabgabe des Im­ pulsdrehzahlgebers verbessert, ohne die äußeren Abmessungen des Impuls­ drehzahlgebers zu verändern. Durch Anordnung einer Rückschlußplatte auf der dem Polstift abgewandten Seite des Permanentmagneten, mittels welcher in vorteilhafter Weise der magnetische Widerstand der Anordnung reduziert und so der magnetische Fluß erhöht wird, wird auf einfache Weise eine weitere Verbes­ serung der Signalabgabe erreicht. In besonders vorteilhafter Weise weist die Rückschlußplatte den gleichen Querschnitt auf wie der Permanentmagnet, wo­ durch ein besonders kompakter Aufbau des Impulsdrehzahlgebers erzielt wird.

Aus der DE 34 13 627 A1 ist ein Impulsdrehzahlgeber bekannt, bei welchem der Polstift und der Permanentmagnet von einer Spule umgeben sind. Der Polstift und der Permanentmagnet sind jedoch nicht hintereinander, sondern nebenein­ ander angeordnet, und zwar derart, daß die Feldlinien des Permanentmagneten im wesentlichen quer zur Längsachse des Polstiftes verlaufend aus den Polen des Permanentmagneten austreten. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Anteil der quer zur Längsachse des Polstiftes gerichteten Komponenten der Feldlinien größer ist als der Anteil der in Richtung der Längsachse des Polstiftes in Richtung auf den Rotor zu gerichteten Komponenten der Feldlinien. Die Streuung der Feldlinien ist bei diesem Impulsdrehzahlgeber relativ groß, was zur Folge hat, daß bei einer Veränderung des Arbeitsluftspaltes zwischen Polstift und Rotor die Flußänderung und somit die in der Spule induzierte Spannung nicht sehr groß ist.

Beim erfindungsgemäßen Impulsdrehzahlgeber dagegen wird das Magnetfeld im Bereich des Arbeitsluftspaltes gebündelt, und zwar dadurch, daß der Polstift und der Permanentmagnet in Reihe hintereinander angeordnet sind und der Perma­ nentmagnet in den von der Spule umgebenen Raum hineinverlagert worden ist. Der Anteil der die Windungen der Spule in Richtung zum Rotor hin schneiden­ den Komponenten der Feldlinie ist sehr groß, wodurch bei einer Veränderung des Arbeitsluftspaltes auch eine große Flußänderung erfolgt, aus der wiederum eine hohe induzierte Spannung in der Spule resultiert.

Anhand einer Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Impulsdrehzahlgeber mit einem von einer Spule umgebenen Polstift und einem mit diesem in Wirkverbindung stehenden Perma­ nentmagneten, wobei der Permanentmagnet über den gesamten Be­ reich seiner axialen Erstreckung innerhalb des von der Spule umgebe­ nen Raumes angeordnet ist.

Gemäß Fig. 1. ist in einem Gehäuse (2), welches aus einem im wesentlichen zylindrischen Hohlkörper aus nicht magnetisierbarem Wirkstoff besteht, ein Trä­ ger (24) für eine als Abnahmewicklung dienende Spule (21) angeordnet. Der Träger (24) für die Spule (21) ist als ein mit Abstufungen (16, 17) versehener zylindrischer Hohlkörper ausgebildet, welcher aus elektrisch nichtleitendem Ma­ terial gefertigt ist. Die Spule (21) weist in dem den geringeren Querschnitt auf­ weisenden Bereich (17) des Trägers (24) eine größere Anzahl von Windungen auf, als in dem den größeren Querschnitt aufweisenden Bereich des Trägers (24). In axialer Richtung wird die Spule (21) durch sich radial nach außen er­ streckende umlaufende Vorsprünge (15) und (18) des Trägers (24) fixiert. Im Träger (24) ist ein Polstift (22, 19) aus ferromagnetischem Werkstoff gelagert, der ebenfalls abgestuft ist. Die unterschiedlichen Durchmesser des Polstiftes (22, 19) entsprechen den unterschiedlichen Innendurchmessern des Trägers (24). Der abgestufte Polstift (22, 19) ist so im Träger (24) und somit auch so im Gehäuse (2) angeordnet, daß sein den geringeren Querschnitt aufweisender Bereich (19) dem Boden (20) des Gehäuses (2) und somit einem mit Zähnen (25) versehenen Rotor (25, 26) zugewandt ist. In dem den größeren Durchmes­ ser aufweisenden Teil des Trägers (24) ist eine Rückschlußplatte (11) gelagert. Zwischen der Rückschlußplatte (11) und der den größeren Querschnitt aufwei­ senden Stirnseite des Polstiftes (22, 19) ist ein Permanentmagnet (23) angeord­ net. Der Permanentmagnet (23) ist ebenfalls in dem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil (16) des Trägers (24) gelagert und so zum Polstift (22, 19) angeordnet, daß er über den gesamten Bereich seiner axialen Erstreckung von der Spule (21) umgeben ist und seine Magnetisierungsrichtung der Richtung der Längsachse des Polstiftes entspricht. Ein tellerförmig ausgebildetes Federele­ ment (28) stützt sich an einem in das Gehäuse (2) eingeführten Verschlußteil (29) ab und beaufschlagt die Rückschlußplatte (11) in Richtung auf den Perma­ nentmagneten (23) zu. Das die Rückschlußplatte (11) beaufschlagende Feder­ element (28) bewirkt, daß der Permanentmagnet (23), der Polstift (22, 19) und die Rückschlußplatte (11), welche hintereinander und koaxial zueinander ange­ ordnet sind, mit ihren einander zugewandten Seiten fest aneinander anliegen und der Polstift (22, 19) mit seiner den geringeren Querschnitt aufweisenden Stirnseite gegen den Boden (20) des Gehäuses (2) gedrückt wird. Durch eine in Richtung der Längsachse des Verschlußstückes (29) verlaufende im Verschluß­ stück (29) angeordnete abgestufte Ausnehmung ist ein Anschlußkabel (4, 13) hindurch in den Gehäuseinnenraum geführt. Der den geringeren Querschnitt aufweisende Teil (13) des Kabels ist an die Spule (21) angeschlossen.

Die Funktion des beschriebenen Impulsdrehzahlgebers wird nachfolgend kurz erläutert.

Der Magnetfluß erfolgt von dem dem Polstift (22, 19) zugewandten Pol des Per­ manentmagneten (23) durch den Polstift (22), den Luftraum und den Spulen­ raum sowie durch die Rückschlußplatte (11) zu dem dem Polstift (22,19) abge­ wandten Pol des Permanentmagneten (23). Der Luftspalt zwischen den Zähnen (25) des Rotors (26) und der den Zähnen (25) des Rotors (26) zugewandten Stirnfläche des Polstiftes (19, 22) ist so zu bemessen, daß der jeweilige dem Polstift (19, 22) gegenüberliegende Zahn des Rotors (26) im Bereich des Ma­ gnetfeldes liegt. Dreht sich der mit einem Fahrzeugrad verbundene Rotor (25, 26) so werden die von den Zähnen (25) und den Zahnlücken gebildeten Erhö­ hungen und Vertiefungen des Rotors (25, 26) an der den kleineren Querschnitt aufweisenden Stirnseite (19) des Polstiftes (22, 19) vorbeigeführt. Die dabei auf­ tretende wechselnde Vergrößerung und Verkleinerung des Luftspaltes zwischen Rotor (25, 26) und Polstift (22, 19) bewirkt eine Veränderung des im Impulsdreh­ zahlgeber erzeugten magnetischen Feldes. Durch die Veränderung des magne­ tischen Feldes wird in der Spule (21) eine Wechselspannung induziert, die sich entsprechend dem Drehverhalten des Rades ändert. Die Frequenz des Impuls­ drehzahlgebersignals stellt die Radgeschwindigkeit dar, aus welcher Radbe­ schleunigung und Radverzögerung abgeleitet werden.

Die Ausbildung des Polstiftes ist nicht an die im Ausführungsbeispiel gezeigte Form gebunden. Es können mehrere Abstufungen vorgesehen werden. Der Polstift kann sowohl einen zylindrischen als auch einen rechteckigen oder son­ stigen andersartigen Querschnitt aufweisen. Es ist auch möglich, dem Polstift in Richtung seiner Längsachse gesehen, eine Kurvenform zu geben.

Wird der Polstift in der Weise abgestuft ausgebildet, daß die Geometrie des dem Permanentmagneten (23) zugewandten Bereiches (22) des Polstiftes (22, 19) der Geometrie des Permanentmagneten (23) und die Geometrie des dem Rotor (25, 26) zugewandten Bereiches (19) des Polstiftes (22, 19) der Geometrie der Erhöhungen (Zähne (25) bzw. Vertiefungen des Rotors (25, 26) angenähert ist, so wird die Weiterleitung des magnetischen Flusses vom Permanentmagneten (23) zum Rotor (25, 26) in vorteilhafter Weise beeinflußt.

Dadurch, daß der Permanentmagnet (23) über einen großen Teil seiner axialen Erstreckung innerhalb des von der Spule (21) umgebenen Raumes gelegen ist und seine Magnetisierungsrichtung in Richtung der Längsachse des Polstiftes (22, 19) verläuft, wird die Streuung des Magnetfeldes verringert. Das Magnetfeld wird in Richtung auf den Rotor (25, 26) zu gebündelt und auf diese Art und Weise im Bereich der Spule (21) verstärkt. Bei einer Drehbewegung des Rotors (25, 26) erfolgt eine größere Änderung des Magnetfeldes, woraus eine verbes­ serte Spannungsabgabe des Impulsdrehzahlgebers resultiert. Durch die Anord­ nung einer Rückschlußplatte (11) auf der dem Polstift (22, 19) abgewandten Seite des Permanentmagneten (23) wird der magnetische Widerstand verringert und so der magnetische Fluß günstig beeinflußt. Der Polstift und die Rück­ schlußplatte können aus unterschiedlichen magnetisierbaren, d. h. ferromagneti­ schen Werkstoffen bestehen. In dem Ausführungsbeispiel sind der Polstift und die Rückschlußplatte rotationssymmetrisch ausgebildet. Es ist selbstverständlich auch möglich, dem Polstift und der Rückschlußplatte eine andersartige Form, wie z. B. Polygonform, zu geben.

Claims (3)

1. Impulsdrehzahlgeber, insbesondere Radsensor für Antiblockierregelsysteme von Kraftfahrzeugen, mit folgenden Merkmalen:

• a) Es sind ein Polstift (22,19) und ein Permanentmagnet (23) vorgesehen;
• b) der Polstift (22, 19) und der Permanentmagnet (23) sind hintereinander angeordnet;
• c) koaxial zum Polstift (22, 19) ist eine den Polstift (22, 19) wenigstens auf einem Teil seiner axialen Erstreckung umgebende, als Abnahmewicklung dienende Spule (21) angeordnet;
• d) der Permanentmagnet (23) ist so magnetisiert, daß seine Feldlinien im wesentlichen parallel zur Längsachse des Polstiftes (22, 19) aus seinen Polen austreten;
• e) der Permanentmagnet (23) ist wenigstens auf einem Teil seiner axialen Erstreckung von der Spule (21) umgeben;
• f) der Polstift (22, 19) ist in Richtung vom Permanentmagneten (23) weg abge­ stuft ausgebildet;
• g) der Polstift (22,19) weist auf seiner dem Permanentmagneten (23) zuge­ wandten Seite einen größeren Querschnitt auf als auf seiner dem Permanent­ magneten (23) abgewandten Seite;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• h) die Spule (21) weist in dem den geringeren Querschnitt aufweisenden Bereich (19) des Polstiftes (22, 19) eine größere Anzahl von Windungen auf, als in dem den größeren Querschnitt aufweisenden Bereich (22) des Polstiftes (22, 19);
• i) auf der dem Polstift (22, 19) abgewandten Seite des Permanentmagneten (23) ist eine Rückschlußplatte (11) angeordnet, die den gleichen Querschnitt wie der Permanentmagnet (23) aufweist.

2. Impulsdrehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (23) über den gesamten Bereich seiner axialen Erstreckung von der Spule (21) umgeben ist.