DE4405438C2 - Drehzahlgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Drehzahlgeber der genannten Art werden seit langem in der Technik zur Erfassung von Augenblickszuständen rotierender Teile und zu deren Umsetzung in elektrische Signale verwendet. Unabhängig von dem benutzten Wirkungsprinzip ist jeweils am Umfang einer mit dem zu messenden rotierenden Bauteil gekoppelten Scheibe eine oder mehrere mechanische oder magnetische Unstetigkeiten vorgesehen, denen ein Sensor gegenübersteht, der bei einer Relativbewegung zwischen der Scheibe und dem Sensor diese Unstetigkeiten als Wechsel der Eigenschaften erkennt und in elektrische Impulse umwandelt. Dabei ist die Pegeländerung der Impulsreihe - ebenfalls unabhängig von dem benutzten Wirkungsprinzip - um so größer und damit um so weniger störanfällig, je dichter die aktive Sensorfläche und die rotierende Scheibe während des Betriebs zusammenstehen. Die Forderung nach Störunanfälligkeit ist besonders bei Raddrehzahlgebern für Blockierschutzanlagen von Kraftfahrzeugen gegeben, da dort die Geber in Fahrbahnnähe angeordnet und in besonderer Weise widrigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind.

Im allgemeinen sind die wirksamen Teile der Sensoren in einem topfförmigen Gehäuse untergebracht, wobei die eigentliche Sensorfläche einen Teil des Topfbodens darstellt oder an diesem anliegt. Wegen der bereits erwähnten Umgebungseinflüsse ist es erwünscht, das Gehäuse nach der Montage des Sensors hermetisch zu verschließen. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß danach die genaue Lage der Sensorfläche nicht mehr erkennbar ist und auch nicht ohne Zerstörung des Gehäuses berichtigt werden kann.

Aus der DE-OS 29 40 610 ist ein induktiver Impulsgeber als Drehgeschwindigkeitsgeber für Kraftfahrzeuge bekannt, dessen stabförmiger Impulsgeber mit einer umlaufenden, gezahnten, Rotorscheibe magnetisch zusammenwirkt. Zur genauen Einstellung des magnetischen Spalts zwischen dem Impulsgeber und der Rotorscheibe ist der Impulsgeber mit einer magnetisch unwirksamen Kappe versehen, deren Dicke der gewünschten Größe des magnetischen Spalts entspricht. Bei der Montage des Impulsgebers wird dieser durch eine Hülse in Richtung auf die Rotorscheibe gedrückt, bis die magnetisch unwirksame Kappe gegen deren Zähne stößt und in dieser Stellung durch eine Schraube fixiert. Diese Fixierung erfordert einen zusätzlichen Arbeitsvorgang und muß sehr sorgfältig erfolgen, damit der eingestellte Abstand zwischen dem Impulsgeber und der Rotorscheibe beim Anziehen der Schraube sich nicht wieder ändert. Außerdem ist keine Vorkehrung erkennbar, die eine Relativbewegung der magnetisch wirksamen Teile in dem stabförmigen Impulsgeber, hervorgerufen beispielsweise durch Erschütterungen des Fahrwerks, wirksam verhindern.

Bei dem Impulsdrehzahlgeber nach der DE-OS 36 28 585 ist die geforderte dauerhafte Lagesicherung des Polstiftes für die berührungslose Abtastung des als Zahnrad ausgebildeten Rotors durch Blatt- oder Tellerfedern erzielt, die sich einerseits an der Rückseite der in Reihe mit dem Polstift angeordneten magne­ tischen Rückschlußplatte und andererseits an der Gehäusebohrung abstützen. Diese Maßnahme ist zwar wirksam, die zusätzlich erforderlichen Federele­ mente machen den bekannten Impulsdrehzahlgeber jedoch raumaufwendig und teurer.

Es ist auch schon bekannt (DE-OS 39 19 109), den Stabsensor in einer Klemmbuchse mit nach innen gerichteten Krallen zu haltern, wobei die nach vorn gerichteten Krallen nur die Bewegung des Sensorstabes zum Polrad hin zulassen. Auch diese Bauart benötigt zusätzliche Befestigungselemente und erschwert darüber hinaus den Austausch des Stabsensors im Schadensfall.

DE 39 02 218 A1 offenbart eine Einrichtung zur Lagefixierung eines Spulenträ­ gers in einem topfförmig ausgebildeten Gehäuseteil, die zahlreiche Herstel­ lungsschritte erfordert und eine Blindmontage nicht ermöglicht.

In der nachveröffentlichten Druckschrift DE 43 29 912 A1 ist eine Sensorein­ richtung beschrieben, die einen Sensor mit einer an einer Umfangsfläche eines topfförmigen Gehäuses angeordneten Sensorfläche nicht aufweist.

Außerdem ist aus DE 38 27 937 A1 ein elektrischer Meßwertaufnehmer bekannt, in dem ein Hauptträger mit einem Klemmstück mittels zweier an dem Klemmstück vorgesehenen Nasen verbindbar ist.

Ferner zeigt DE 91 08 387 U1 einen induktiven Sensor mit einem Gehäuse, in dem sich ein Spulenkörper mit mindestens einer mit einer Anschlußleitung verbundenen Spule befindet, wobei die Anschlußleitung in einem Fortsatz des Kabelkopfes befestigt ist, der auf der dem Kabelkopf abgewandten Seite eine Verlängerung mit einem geringeren Wanddurchmesser als der Fortsatz auf­ weist.

Einen Magnetfeldsensor mit wenigstens einem in einem zumindest einseitig offenen Gehäuse nahe einer Außenwanne vorgesehenen magnetfeldabhängi­ gen Widerstand und einem an diesen angrenzenden Permanentmagneten offenbart EP 0 188 789 A2.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlgeber nach dem Gattungsbegriff derart weiterzubilden, daß wenig bauteileaufwendig zuverlässig die Lagesicherung des Sensorelements in dem allseitig geschlos­ senen Gehäuse gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.

Der erfindungsgemäße Drehzahlgeber zur berührungslosen Abtastung eines am Umfang mit Unstetigkeiten versehenen drehbaren Bauteils und zum Erzeugen von davon abhängigen elektrischen Signalen, die durch ein in den Drehzahlgeber ragendes und mit diesem elektrisch verbundenes Kabel weiter­ geleitet werden, mit einem aus mehreren, wirkungsmäßig miteinander verbun­ denen Bauteilen bestehenden ortsfesten Sensor, der mit seiner Sensorfläche dem drehbaren Bauteil benachbart in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet und mittels eines federnden Ele­ ments unter Vorspannung an eine Innenfläche des Gehäuses angedrückt ist, ist im einzelnen dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorfläche an einer Umfangsfläche des Gehäuses angedrückt ist und daß das federnde Element aus wenigstens einem elastischen Federarm besteht, der einstückig aus einem an der der Sensorfläche abgewandten Seite des Sensors angeordneten Kunststoff-Bauteil ausgeformt ist und der den Abstand zwischen den mehreren wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen des Sensors und der der Sensorfläche abgewandten Umfangsfläche des Gehäuses überbrückt. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ergibt sich der Vorteil, daß die gestellten Anforderungen dauerhaft auch bei Blindmontage erfüllt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehzahlgebers besteht darin, daß an der Innenwand des Gehäuses in Längsrichtung wenig­ stens zwei Führungsnuten vorgesehen sind, in denen die aus mehreren wir­ kungsmäßig verbundenen Bauteilen bestehende Baugruppe des Dreh­ zahlsensors geführt ist. Hierdurch läßt sich diese Baugruppe auch von geringer qualifizierten Arbeitskräften einfach und zugleich sicher und zuverläs­ sig in Blindmontage in das Gehäuse des Gebers einsetzen.

Eine Weiterbildung des Drehzahlgebers sieht vor, daß eine Tülle mit dem Gehäuse verklipst ist. Dies ermöglicht leicht den Verschluß des Gehäuses nach dem Einsetzen der Sensorbaugruppe und verhindert das Eindringen von Fremdstoffen bei der weiteren Handhabung und Vollendung des Aufbaus.

Eine andere Weiterbildung sieht vor, daß der wenigstens eine Federarm sich an der der Sensorfläche gegenüberliegenden Gehäuseumfangsfläche abstützt.

Damit läßt sich sicher erzielen, daß die Sensorfläche an der Innenwand des Gehäuses anliegt, wenn die Seitenwand des Drehzahlgebers im Betrieb dem umlaufenden Bauteil zugewandt ist und dort die Erfassung der Drehzahl erfolgt.

Gemäß einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß Tülle und Gehäuse an der Verbindungsstelle durch einen umlaufend dichtenden Befestigungs­ flansch dichtend abgedeckt sind. Dieser schützt zusätzlich und ohne weiteren Aufwand an Bauteilen und führt insgesamt zu einer besonders kompakten Bauweise.

Schließlich ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Drehzahl-Sensor ein Hall-Element. Sensoren nach diesem Erfassungsprinzip sind infolge ihrer Meßempfindlichkeit besonders zur Anwendung in Raddrehzahlgebern von Kraftfahrzeugfahrwerken geeignet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt Fig. 1 eine Ausführung der Erfindung schematisch im Längsschnitt. Gleiche Bauteile mit gleicher Funktion sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Drehzahlgeber besteht aus dem dargestellten Drehzahlsensor und einem (nicht dargestellten) Rotor, der in unmittelbarer Nähe zu diesem umläuft. Der Drehzahlsensor umfaßt in einem topfförmigen Gehäuse eine Erfassungsschal­ tung auf einer Leiterplatte 4, einen Näherungssensor 5, der nach dem Hall-Prinzip arbeitet, und einen Permanentmagneten 6. Die Erfassungsschal­ tung auf der Leiterplatte 4 ist über elektrische Leiter mit dem Hall-Sensor 5 und über ein mehradriges Kabel 10 mit der (nicht dargestellten) Auswerteschaltung im Fahrzeug verbunden. Das Kabel 10 ist zentrisch in eine Tülle 11 aus einem elastischen und witterungsbeständigen Werkstoff, z. B. Polyurethan (PUR), eingegossen.

Topfförmiges Gehäuse und Tülle 11 sind gemeinsam von einem Befestigungs­ flansch 17 gehalten. Der Befestigungsflansch 17 weist exzentrisch zum Gehäuse 2 eine Befestigungsbuchse 18 zum Anschrauben des Drehzahlsen­ sors an das Fahrwerk des Kraftfahrzeugs auf.

Der Zusammenbau des Drehzahlgebers erfolgt, indem in einem ersten Arbeits­ schritt Hall-Sensor 5, Magnet 6, Leiterplatte 4 und Distanzstück 12 zu einer Baugruppe zusammengefügt und mit den Adern des Kabels 10 elektrisch leitend verbunden werden. Wegen der geforderten Dichtigkeit des fertigen Drehzahlgebers wird anschließend der Mantel des Kabels 10 in ein Spritzgieß­ werkzeug eingelegt und mit der Tülle 11 umspritzt. Das zunächst leere Gehäu­ se wird zu einem Teil mit Vergußmasse 19 gefüllt und die vorgefertigte Bau­ gruppe dorthinein abgesenkt, bis am Außenrand der Tülle 11 angeordnete Rastvorsprünge in entsprechende, am Umfang des topfförmigen Gehäuses verteilte Ausbrüche einrasten. Ein in einer Umfangsnut 22 der Tülle 11 einge­ legter Rundschnurring 23 legt sich dabei dichtend gegen die Innenwand des Gehäuses und verhindert primär das Eindringen von unerwünschten Umge­ bungsbestandteilen.

Nach dem Erkalten und Erstarren der Vergußmasse 19 wird der bis dahin vorgefertigte, aus Gehäuse mit Inhalt und Tülle 11 bestehende Drehzahlgeber zusammen mit der losen Befestigungsbuchse 18 in ein weiteres Spritzgieß­ werkzeug eingelegt und die Verbindungsstelle von Gehäuse und Tülle 11 mit dem Befestigungsflansch 17 umspritzt und dabei gleichzeitig die Befestigungs­ buchse 18 im Befestigungsflansch 17 festgelegt.

Die Ausführungsform des Drehzahlgebers ist zur Drehzahlerfassung eines seitlich am topfförmigen Gehäuse sich vorbeidrehenden Rotors vorgesehen. Daher ist der Hall-Sensor 5 angrenzend an eine Seitenwand des Gehäuses angeordnet und die Wand 8 an dieser Stelle abgeflacht und dünner gehalten, um die durch die Flußänderung hervorgerufene Hallspannung zu erhöhen. Zum Anpressen des Hall-Sensors 5 an die vorgegebene Wandpartie ist das Distanz­ stück 12 an der dem Hall-Sensor 5 gegenüberliegenden Fläche mit einem Federarm 16 versehen, der sich nach erfolgter Montage an der zylindrischen Wand des Gehäuses abstützt. Ferner umfaßt das Distanzstück 12 den Hall-Sensor 5 und den Magneten 6 zumindest auf der der Tülle 11 zugewand­ ten Seite und die Leiterplatte 4 überbrückt die Distanz zwischen der Tülle 11 und diesem Distanzstück 12.

Claims (6)

1. Drehzahlgeber zur berührungslosen Abtastung eines am Umfang mit Unstetigkeiten versehenen drehbaren Bauteils und zum Erzeugen von davon abhängigen elektrischen Signalen, die durch ein in den Drehzahlgeber ragen­ des und mit diesem elektrisch verbundenes Kabel weitergeleitet werden, mit einem aus mehreren, wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen bestehenden ortsfesten Sensor, der mit seiner Sensorfläche dem drehbaren Bauteil benachbart in einem topfförmigen Gehäuse angeordnet und mittels eines federnden Elements unter Vorspannung an eine Innenfläche des Gehäu­ ses angedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorfläche an einer Umfangsfläche (Wand 8) des Gehäuses angedrückt ist und daß das federnde Element aus wenigstens einem elastischen Federarm (16) besteht, der einstüc­ kig aus einem an der der Sensorfläche abgewandten Seite des Sensors angeordneten Kunststoff-Bauteil (Distanzstück 12) ausgeformt ist und der den Abstand zwischen den mehreren wirkungsmäßig miteinander verbundenen Bauteilen des Sensors und der der Sensorfläche abgewandten Umfangsfläche (Wand 8) des Gehäuses überbrückt.

2. Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Gehäuses in Längsrichtung wenigstens zwei Führungsnuten vorgesehen sind, in denen die aus mehreren wirkungsmäßig verbundenen Bauteilen bestehende Baugruppe des Drehzahl-Sensors geführt ist.

3. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Tülle (11) mit dem Gehäuse verklipst ist.

4. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der wenigstens eine Federarm (16) sich an der der Sensorfläche gegenüberliegenden Gehäuseumfangsfläche abstützt.

5. Drehzahlgeber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß Tülle (11) und Gehäuse an der Verbindungsstelle durch einen umlau­ fend dichtenden Befestigungsflansch (17) dichtend abgedeckt sind.

6. Drehzahlgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Drehzahl-Sensor ein Hall-Element ist.