DE3734119A1 - Tachometer-generator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen insbesondere für die Messung der Bewegungsgeschwindigkeit eines verfahrbaren Fahrzeugs bestimmten Tachometer-Generator.

Es ist sind Tachometer-Generatoren bekannt, bei denen eine Welle an einem Antriebs-Abgriff des Fahrzeugs angeschlossen ist und einen Bauteil aus elektromagnetischem Material antreibt, welcher elektromagnetisch mit einem Sensor gekop­ pelt ist, welcher die Drehgeschwindigkeit des Bauteils abtastet und elektrische Signale erzeugt, die in einer elektronischen Schaltung in geeigneter Weise aufbereitet und dann einem in der Armaturentafel eines Fahrzeugs ange­ ordneten Anzeigeinstrument zugeführt werden.

Bekannte Tachometer-Generatoren dieser kurz erläuterten Ausgestaltung haben verschiedene Nachteile.

Fahrzeuge sind normalerweise mit einem Tachometer, d.h. einem Geschwindigkeits-Meßinstrument, und einem Weg­ strecken-Meßinstrument versehen; solche Instrumente können beide als elektrische Instrumente ausgebildet sein, jedoch ist das Wegstrecken-Meßinstrument häufiger ein mechanisches Meßinstrument. Da Tachometer-Generatoren normalerweise keinen mechanischen Abtrieb aufweisen, welcher - beispiels­ weise über ein flexibles Kabel - am Antrieb eines Weg­ streckenzählers angeschlossen werden kann, ist für das Wegstrecken-Meßinstrument dann ein weiterer Antriebs- Abgriff und eine vom Tachometer-Generator unabhängige Über­ tragung erforderlich.

Darüber hinaus weisen bekannte Tachometer-Generatoren eine im allgemeinen über eine zwischengeschaltete Spindel am Antriebs-Abgriff angeschlossene Welle auf, welche mit der Spindel über einen Prismeneingriff gekoppelt ist. Diese prismatische Kopplung wird mit einem relativ großen Spiel zwischen den Teilen ausgeführt, aus denen sie zusammenge­ setzt ist, um eine leichte relative Oszillationsbewegung zwischen den Wellen zu ermöglichen, welche alle während des Betriebs möglicherweise auftretenden Fehlausrichtungen und geometrische Fehlern ausgleicht. Dies führt zu relativen Verminderungen der Genauigkeit in der Übertragung mit schneller Abnutzung und der Gefahr des Blockierens oder - jedenfalls - zu einer unkorrekten kinematischen Funktion.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Tachometer-Generator zu schaffen, welcher frei von den Nachteilen der vorstehend beschriebenen bekannten Gene­ ratoren ist.

Ausgehend von einem Tachometer-Generator mit wenigstens einer an einem Antriebs-Abgriff anschließbaren, mit einer zur Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs proportionalen Winkelgeschwindigkeit antreibbaren Hauptwelle und mit einer Umformereinrichtung zur Erzeugung von elektrischen Signa­ len, welche in einer eindeutig zugeordneten Gesetzmäßigkeit von der Fahrgeschwindigkeit abhängig veränderlich sind, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Generator eine in einem äußeren Gehäuse angeordnete und drehfest mit der Hauptwelle gekoppelte Abtriebswelle auf­ weist, welche an eine äußere Übertragungseinrichtung anschließbar ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch ein erstes Aus­ führungsbeispiel eines in der erfindungs­ gemäßen Weise ausgebildeten Tachometer- Generators;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Einzelheit von Fig. 1 in einem vergrößer­ ten Maßstab, wobei die Bauelemente vonein­ ander getrennt dargestellt sind;

Fig. 3 eine Teil-Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Einzelheit in einem vergrößerten Maßstab;

Fig. 4 eine Teil-Schnittansicht in vergrößertem Maßstab, gesehen in Richtung der Linie IV- IV in Fig. 1; und

Fig. 5 eine Schnittansicht eines zweiten Aus­ führungsbeispiels eines in der erfindungs­ gemäßen Weise ausgebildeten Tachometer- Generators.

Nachfolgend wird auf Fig. 1 bezug genommen, in welcher ein in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichneter Tachometer-Genera­ tor dargestellt ist, welcher ein hohles Gehäuse 12 auf­ weist, welches an seiner Oberseite unter Einfügung eines Dichtrings 4 aus elastomerem Material durch einen Deckel­ bauteil 3 verschlossen ist. Der Dichtring 4 wird an die zugeordneten, gegenüberliegenden Flächen des Gehäuses 2 und des Deckelbauteils 3 durch eine ringförmige Spannwand 5 in dichtende Anlage gespannt, welche die beiden Ränder des Gehäuses 2 und des Deckelbauteils 3 übergreift.

Von einer Basiswand 6 des Gehäuses tritt in einer in bezug auf die Symmetrieachse des Gehäuses 2 selbst exzentrischen Position ein rohrförmiger Ansatz 7 in Abwärtsrichtung vor. In einem von den anschließenden Abschnitten des rohrförmi­ gen Ansatzes 7 und der Basiswand 6 umschlossenen axialen Kanal 8 ist eine selbstschmierende Büchse 11 angeordnet, welche eine drehbare Welle 12 radial haltert, deren ent­ gegengesetzte Enden 13, 14 in das Gehäuse 2 bzw. in den rohrförmigen Ansatz 7 vortreten.

Das obere Ende 13 der Welle 12 ist - beispielsweise durch einen Preßsitz - drehfest mit einer Nabe 15 gekoppelt, welche den Endabschnitt einer zweiten hohlen Welle 16 bildet, die koaxial zur Welle 12 angeordnet ist und sich innerhalb des Gehäuses 2 und des Deckelbauteils 3 in Auf­ wärtsrichtung durch einen mit Außengewinde versehenen rohr­ förmigen Ansatz 17 des Deckelbauteils 3 selbst nach oben erstreckt. Auf der Nabe 15 ist eine Scheibe 18 aus ferro­ magnetischem Material befestigt, welche so magnetisiert ist, daß sie eine Vielzahl von in gleichmäßigen Winkelab­ ständen zueinander versetzt angeordnete radiale Pole auf­ weist.

Das untere Ende 14 der Welle 12 weist einen Abschnitt 21 verringerten Durchmessers und einen mit einer Rändelung versehenen Endabschnitt 22 auf, und ist über eine Kupplung 23 drehfest mit einer Spindel 24 mit rechteckigem Quer­ schnitt gekoppelt, welcher beim Betrieb des Generators an einem - nicht gezeigten - Abgriff des Antriebs des Fahr­ zeuges angeschlossen ist. Die Kupplung 23 weist ein an der Welle 12 befestigtes hohles Bauelement 25 auf, welches am Ende 14 der Welle 12 in geeigneter Weise aus Kunststoff­ material angespritzt oder angeformt ist, und außerdem ein mit der Spindel 24 als integrale Einheit hergestelltes Kugelelement 26, welches drehfest im hohlen Bauelement 25 gehaltert ist.

Wie in den Fig. 2 und 3 deutlich erkennbar ist, weist das im wesentlichen zylindrische Bauelement 25 einen Hohl­ raum 26 auf, der sich aus einem inneren Abschnitt 28 mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt, axialen Abschnitten mit im wesentlichen der Form eines Rechtecks mit weit abge­ rundeten Ecken und einem kegelstumpfförmigen Eintritts- Abschnitt 29 zusammensetzt, welcher an der Unterseite offen ist und einen sich nach außen erweiternden Querschnitt hat. Das Bauelement 25 weist außerdem zwei Paare von diametral gegenüberliegenden Schlitzen 32, 33 auf, von denen das eine Schlitzpaar eine größere und das andere eine geringere Breite hat, und die in den Seitenwänden 34 des Bauelements 25 in rechtwinklig zueinander verlaufenden Ebenen angeord­ net sind und sich im wesentlichen über die gleiche Höhe wie der Hohlraum 27 erstrecken. Das Kugelelement 26 weist einen im wesentlichen dem mittleren Querschnitt des Abschnitts 28 des Hohlraums 27 entsprechenden Durchmesser auf, und er ist mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden zylindri­ schen Ansätzen 35 versehen, die in einer Mittelebene recht­ winklig zur Spindel 24 angeordnet sind. Das Kugelelement 26 wird durch den Eintritts-Abschnitt 29 hindurch so in den Abschnitt 28 des Hohlraums 27 eingerastet, daß die zylin­ drischen Vorsprünge 35 in die zugeordneten Schlitze 32 ein­ greifen. Dabei tritt eine durch die Schlitze 32, 33 ermög­ lichte elastische Aufweitung der Seitenwände 34 in Radial­ richtung auf.

Das Kugelgelenk 23 und die Spindel 24 sind von einer Büchse 36 umgeben, welche in den rohrförmigen Vorsprung 7 einge­ setzt ist und durch eine Randkante 37 dieses Vorsprungs gehalten wird, welche in eine zugeordnete Umfangsnut 38 in der Büchse 36 eingebördelt ist. Die Büchse 36 tritt vom rohrförmigen Vorsprung 7 aus nach außen vor und endet in einem Flansch 39, der - in der bestimmungsgemäßen Gebrauchslage - mittels einer Ringmutter 40 an einem zuge­ ordneten rohrförmigen Anschlußelement des (nicht gezeigten) Antriebs-Abgriffs angeschlossen ist.

Ein in einer zugeordneten Sitzfläche 42 am unteren Ende des Kanals 8 angeordneter und dort durch einen von der Büchse 36 in Axialrichtung festgelegten Ring 43 gehaltener Lippen- Dichtring 41 verhindert das mögliche Eindringen von Wasser ins Innere des Kanals 8 und demzufolge in das Gehäuse 2 ebenso wie den Austritt von Schmiermittel aus der Büchse 11.

Ein elektrischer Anschlußstecker 44 bekannter Art weist ein äußeres Gehäuse 45 mit einer Aussparung 46 auf, in welche eine (nicht gezeigte) äußere Anschlußkupplung und ein Satz von drei Kontaktfahnen 47 einsetzbar ist, welche in eine untere Halterung 48 des äußeren Gehäuses eingepreßt sind. Diese Kontaktfahnen 47 treten nach oben in die Aussparung 46 vor, um - im Betrieb - mit zugeordneten Kontakten der besagten äußeren Anschlußkupplung zusammenzuwirken, und in Abwärtsrichtung erstrecken sie sich in einen zweiten Hohl­ raum 49 innerhalb der Halterung 48. Die Halterung 48 ist in eine Durchgangsöffnung des Deckelbauteils 3 eingesetzt, wobei die Durchgangsöffnung einen unteren Abschnitt 53 mit einem dem Querschnitt der Halterung 48 selbst im wesent­ lichen entsprechenden Querschnitt und einen mit einem Dichtmaterial 55 gefüllten oberen Abschnitt 54 größeren Durchmessers aufweist.

Die Kontaktfahnen 47 sind an ihrem unteren Ende mit zuge­ ordneten Anschlüssen 56 (Fig. 4) einer gedruckten Schal­ tung 57 von konventionellem Aufbau verlötet, welche ihrer­ seits auf der Oberfläche einer Trägerplatine 58 ausgebildet ist.

Die Platine 58 ist in senkrechter Lage innerhalb des Gehäu­ ses 2 angeordnet, wobei die elektrischen Komponenten 59 ins Innere des Gehäuses 2 weisen. Die Platine 58 (Fig. 1 und 4) wird in ihrer Stellung durch eine obere, in den Hohlraum 49 der Halterung 48 eingreifende Zunge 62 und eine untere Zunge 63 geringerer Breite gehalten, welche in eine zuge­ ordnete Aussparung 64 eines Vorsprungs 65 in der Basiswand 6 eingreift und durch einen Kleber 66 in der Aussparung 64 gehalten ist. Ein magnetelektrischer Sensor 67 in Form eines "Halleffekt-Geber" bekannter Art ist über seine elek­ trischen Anschlüsse 68 an der gedruckten Schaltung 57 ange­ schlossen und in einer Halterung 69 eingesetzt, welche sich integral vom Deckelbauteil 3 nach unten erstreckt, und zwar in einer solchen Position, daß der Sensor 67 zu einem Umfangsabschnitt der Scheibe 18 ausgerichtet ist. Diese Halterung 69 weist zwei in einer parallel zur Platine 58 verlaufenden Ebene zueinander benachbart angeordnete Arme 70 auf, welche mit um etwa 90° aufeinander zu umgewinkelten Endabschnitten 71 versehen sind. Außerdem weist die Halte­ rung ein kürzeres mittleres Element 73 mit ebener Unter­ seite 74 auf, welches zusammen mit den seitlichen Armen 69 eine Aufnahme 75 für den Sensor 67 bildet. Die Positionie­ rung des Sensors 76 in einer rechtwinklig zur Platine ver­ laufenden Ausrichtung wird durch einen Anschlagzahn 76 auf der zur Platine 58 weisenden Unterseite 74 bewirkt, an welcher der Sensor anliegt und durch eine Raupe aus Kleb­ stoff 67 fixiert wird.

In Fig. 5 ist ein Tachometer-Generator 1′ gezeigt, der sich vom Generator 1 nur dadurch unterscheidet, daß er keinen dem bei der vorbeschriebenen Ausführungsform von der Welle 16 gebildeten mechanischen Abtrieb aufweist. Die Welle 12 treibt daher lediglich eine Nabe 15′ an und der Deckelbauteil 3′ ist an der Oberseite geschlossen.

Der Tachometer-Generator 1 arbeitet wie folgt:

Die Spindel 24 ist im Betrieb mit einem - beispielsweise am Getriebegehäuse vorgesehenen - Antriebs-Abgriff verbunden, was ihre Drehung mit einer Winkelgeschwindigkeit zur Folge hat, welche zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs selbst proportional ist.

Die an den Seiten der zugeordneten Schlitze 32 des Bauele­ ments 25 angreifenden Vorsprünge 35 des Kugelelements 26 treiben das Bauelement 25 an, welches seinerseits an der Welle 12 befestigt ist, mit der die Welle 16 über die Nabe 15 drehfest gekoppelt ist. Diese Welle 16 bildet somit einen mechanischen Abtrieb aus dem Generator 1 und ist im Betrieb an eine (nicht gezeigte) Übertragungsvorrichtung - beispielsweise ein flexibles Kabel - angeschlossen, dessen anderes Ende an einem Wegstrecken-Meßinstrument angeschlos­ sen ist.

Der mit dem Umfang der von der Nabe 15 in Drehung versetz­ ten Scheibe 18 ausgerichtete magnetelektrische Sensor 67 stellt die Änderungen der Stärke des Magnetfeldes infolge der Drehung der Scheibe 18 fest und wandelt sie in bekann­ ter Weise in elektrische Signale um, welche - nach geeigne­ ter Aufbereitung in der gedruckten Schaltung 57 - über die Kontaktfahnen 67 des Anschlußsteckers 44 zu einem Anzeige­ instrument (beispielsweise einem Tachometer) geleitet werden, welches zweckmäßig in der Armaturentafel des Fahr­ zeugs angeordnet ist. Da die Zahl der Pole der Scheibe 18 feststeht, ist die Frequenz der Signaländerungen proportio­ nal zur Rotationsgeschwindigkeit der Welle 12 und demzu­ folge auch zur Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Die Arbeitsweise des Generators 1′ ist grundsätzlich iden­ tisch, wobei der einzige Unterschied in dem erwähnten Fehlen eines mechanischen Abtriebes liegt.

Aus einer Betrachtung der Eigenschaften des erfindungs­ gemäßen Tachometer-Generators sind die erreichbaren Vor­ teile offensichtlich. Es ist festzuhalten, daß die Genera­ toren 1 und 1′ sich ausschließlich durch zwei Komponenten (Welle 16 und Abdeckung 3) unterscheiden; sie können daher in gleicher Weise gut und mit nur geringen Abwandlungen während der Herstellungsschritte der Komponenten ausgebil­ det und automatisch montiert werden. Dies führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, nachdem der gleiche Generator - zumindest mit den beschriebenen konstruktiven Varianten - in Fahrzeugen montiert werden kann, welche mit rein elektrischen Anzeigeinstrumenten, mechanischen Anzeigeinstrumenten und kombinierten Anzeige­ instrumenten (beispielsweise einem elektrischen Tachometer und einem mechanischen Wegstreckenzähler) versehen sind.

Darüber hinaus ist die Verbindung zwischen der Spindel 24 und der Welle 12 mit einer elastischen Kugelgelenk-Kupplung 23 ausgeführt, wodurch ohne Beschädigungsrisiko mögliche Winkelfehler bei der relativen Positionierung der beiden Wellen - z.B. infolge von bei der Herstellung der Verbin­ dung mit dem Antriebs-Abgriff auftretenden geometrischen Fehlern - ausgeglichen werden.

Schließlich ist klar, daß der Tachometer-Generator 1 oder 1′ im Rahmen des Erfindungsgedankens in vielfältiger Weise abgewandelt oder weitergebildet werden kann.

Claims (10)

1. Tachometer-Generator mit wenigstens einer an einem Antriebs-Abgriff anschließbaren, mit einer zur Fahr­ geschwindigkeit eines Fahrzeugs proportionalen Winkelge­ schwindigkeit antreibbaren Hauptwelle und mit einer Umformereinrichtung zur Erzeugung von elektrischen Signalen, welche in einer eindeutig zugeordneten Gesetz­ mäßigkeit von der Fahrgeschwindigkeit abhängig veränderlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (1) eine in einem äußeren Gehäuse (2; 3) angeordnete und drehfest mit der Hauptwelle (12) gekoppelte Abtriebswelle (16) aufweist, welche an eine äußere Über­ tragungseinrichtung anschließbar ist.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptwelle (12) mittels einer Antriebswelle (24) mit dem Antriebs-Abgriff verbunden und drehfest mit der Umformereinrichtung (18) gekoppelt ist, und daß die Haupt­ welle (12) und die Antriebswelle (24) mittels einer Kugel­ gelenk-Kupplung (23) miteinander verbunden sind.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelgelenk-Kupplung (23) ein an der Antriebswelle (24) befestigtes Kugelelement (26) und ein an der Hauptwelle (12) befestigtes hohles Bauelement (25) aufweist, und daß das Kugelelement (26) wenigstens einen in eine zugeordnete Aufnahme (Schlitz 32) im hohlen Bauelement (25) eingreifen­ den radialen Vorsprung (35) aufweist, welcher die Drehkopp­ lung zwischen der Antriebswelle (24) und der Hauptwelle (12) bewirkt.

4. Generator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelelement (26) in einen Hohlraum (27) des hohlen Bauelements (25) eingerastet ist, und daß das hohle Bauelement (25) wenigstens einen in einer Seiten­ wand (34) des Hohlraums (27) ausgebildeten Schlitz (32; 33) aufweist.

5. Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelelement (26) zwei gegenüberliegende zylindrische radiale Vorsprünge (35) aufweist, und daß die zugeordneten Aufnahmen für die Vorsprünge (35) von einem Paar der Schlitze (32) gebildet werden.

6. Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Bauelement (25) aus Kunst­ stoff hergestellt und an einem Endabschnitt (14) der Haupt­ welle (12) angegossen oder angespritzt ist.

7. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformereinrichtung (18; 67) eine Scheibe (18) aus ferromagnetischem Material mit wenigstens einem Paar von radial gegenüberliegenden Polen und einen der Scheibe (18) in einer Umfangsposition zugewandten magnet-elektrischen Sensor (67) aufweist.

8. Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (18) auf einer drehfest mit der Hauptwelle (12) gekoppelten Nabe (15) angeordnet ist.

9. Generator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (15) ein integraler Teil der Abtriebswelle (16) ist.

10. Tachometer-Generator, wie in Verbindung mit den beige­ fügten Zeichnungen beschrieben.