DE102004006684A1 - Drehzahlsensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines sich drehenden Bauteils in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung besteht aus mindestens einem Magneten (1), einem Sensor (2) und einem Rotor (4), wobei die Magnetfeldlinien, welche aus dem Magneten (1) in Richtung zum Rotor (4) hin austreten, nach der Durchströmung des Rotors (4) über eine magnetisch leitende Verbindung wieder an den Magneten (1) zurückgeleitet werden und somit einen geschlossenen Magnetkreis (8) bilden.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Drehzahl in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
- Aus dem Stand der Technik ist durch die
DE 41 41 958 A1 eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl bekannt, bei welcher ein Sensor radial außerhalb eines sich um eine Achse drehenden Zahnrades befindet. Ein Sensor sitzt in einem bestimmten Abstand der Zähne und misst die Änderung eines Magnetfeldes aufgrund der Bewegung der ferromagnetischen Zähne des Zahnrades in einem Magnetfeld. Über die Änderung des Magnetfeldes wird die Drehzahl des Zahnrades bestimmt. Dabei sind keine Vorrichtungen gezeigt, mit denen die Messeinrichtung auf Toleranzen des Zahnrades oder dessen Bewegung eingestellt werden kann. Durch einen Lastwechsel, kann es aber zu Lageabweichungen des zwischen dem Zahnrad und dem Sensor kommen. Wenn sich nun der Abstand des Sensors zum Zahnrad ändert, so ändert sich auch die Änderung des Magnetfeldes, da der Einfluss eines Zahns auf das Magnetfeld sich mit dem Abstand des Zahns zum Magneten stark ändert. Somit kann bei einer Lageabweichung des Zahnrades ein falsches Drehzahlsignal erkannt werden. - In der
DE 40 08 878 A1 wird eine Vorrichtung gezeigt, bei der die Drehzahl eines sich drehenden Bauteiles in axialer Richtung gemessen wird. Dabei wird die Änderung eines Magnetfeldes durch die Bewegung eines ferromagnetischen Rotors gemessen. Der Rotor besitzt Ausnehmungen in radialer Richtung, wodurch die Messung eines Drehzahlsignals ermöglicht wird. Bei dieser Vorrichtung wird zur Vermeidung einer die Messung negativ beeinflussenden Lageabweichung der Rotor zwischen zwei Haltebügeln gehalten. Da durch ist es möglich die axiale Lageabweichung innerhalb bestimmter Grenzwerte zu halten. Durch diese Ausführung kann zwar der negative Einfluss der Lageabweichung des Rotors auf eine Messung der Drehzahl ermöglicht werden, sie ist aber konstruktiv aufwendig. Es wird somit ein erhöhter Bauraum benötigt und die Herstellungskosten steigen. - Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Bauteils zu entwickeln, welches eine zuverlässige Bestimmung der Drehzahl auch bei einer erhöhten Lageabweichung zwischen einem Rotor und einem Sensor ermöglicht. Diese Vorrichtung mit dem dazugehörigen Verfahren soll auch möglichst kostengünstig gestaltet sein und einen möglichst geringen Bauraum benötigen.
- Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruch sowie dem Anspruch 7, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweiligen Unteransprüchen entnehmbar sind.
- Die Erfindung beruht darauf, dass in einem geschlossenen Magnetkreis, in Analogie zu einem geschlossenen Stromkreis, die magnetische Feldstärke über einen magnetischen Fluss bestimmt werden kann. Der magnetische Fluss kann wiederum über die Messung von magnetischen Widerständen gemessen werden. Erfindungsgemäß besteht eine Messstrecke aus einem Rotor zwischen zwei Luftspalten. Die beiden Luftspalte entsprechen im geschlossenen Magnetkreis zwei Widerständen. Die Summe der beiden Widerstände ist dabei konstant, da sich weder die Länge der Messstrecke noch die Dicke des Rotors ändert. Damit kann eine Bewegung des Rotors in der Messstrecke kompensiert werden. Der Widerstand des Rotors hängt nämlich nur davon abhängt, ob der Teil des Rotors, welcher sich in der Messstrecke befindet, magnetisch leitend ist oder nicht. Der Widerstand im geschlossenen Magnetkreis ist also unabhängig von einer Verschiebung der Position des Rotors in der Messstrecke.
- Erfindungsgemäß wird also eine Rückleitung der von dem Magneten abgegebenen Magnetfeldlinien so ermöglicht, dass sich ein geschlossener Kreis bildet. Die Magnetfeldlinien fließen durch einen Rotor, welcher durch Ausnehmungen oder Stellen magnetischer Unstetigkeiten das Magnetfeld beeinflusst und dadurch eine Bestimmung der Drehzahl ermöglicht. Der Rotor befindet sich in der Messstrecke, welche aus dem ersten Luftspalt, dem Rotor sowie dem zweiten Luftspalt besteht. Dabei bleibt die Länge der Messstrecke konstant, obwohl sich die Position des Rotors in der Messstrecke ändern kann. Auch ist die Länge des Magnetkreises grundsätzlich beliebig, solange die Leitung praktisch ohne Widerstand möglich ist. Der Widerstand in der Messstrecke ist unabhängig von der Verschiebung des Rotors in der Messstrecke in Messrichtung.
- Die Messung der zu bestimmenden Drehzahl des Bauteils kann erfindungsgemäß in radialer oder in axialer Richtung gemessen werden.
- In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Magnetfeldlinien vom Magneten aus durch den Sensor, über den ersten Luftspalt, durch den Rotor und über den zweiten Luftspalt zu einem Getriebebauteil, vorteilhafter Weise einem Kupplungsträger, geleitet, von dort aus an eine Welle und von der Welle über ein Lager an ein Gehäuseteil und dann wieder an den Magneten zurückgeleitet. Bei dieser Anordnung ist es wichtig, dass der Rotor nicht magnetisch leitend mit der Welle verbunden ist.
- In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die Magnetfeldlinien vom Magneten aus durch den Sensor, über einen ersten Luftspalt, durch den Rotor und über den zweiten Luftspalt zu einem Bauteil geleitet, welches magnetisch leitend ist und worüber die Magnetfeldlinien wieder zurück an den Magneten leitbar sind.
- Die erfindungsgemäße Anordnung ist vorteilhafter Weise in einem automatischen oder einem automatisierten Fahrzeuggetriebe angeordnet. Der Sensor ist in dem geschlossenen Magnetkreis beliebig anzuordnen.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren verwendet, bei welchem die Drehzahl eines sich drehenden Bauteils über die Messung des magnetischen Flusses in einem geschlossenem Magnetkreis bestimmbar ist. Der magnetische Fluss wiederum ist über die Bestimmung eines magnetischen Widerstandes in der Messstrecke möglich. Dabei wird der magnetische Widerstand des Magnetkreises in Analogie zum elektrischen Stromkreis aus der Summe der Einzelwiderstände gebildet.
- Die Summe der Einzelwiderstände wird erfindungsgemäß aus mindestens zwei magnetischen Einzelwiderständen berechnet. Dabei wird ein erster Widerstand durch einen ersten Luftspalt und ein zweiter Widerstand durch einen zweiten Luftspalt gebildet. Ein dritter Luftspalt ergibt sich nur dann, wenn der Teil des Rotors, welcher sich in der Messstrecke befindet nicht magnetisch leitend ist. Wenn der Teil des Rotors in der Messstrecke magnetisch leitend ist, ist er ohne Widerstand von den Magnetfeldlinien durchfliessbar. Erfindungsgemäß ist dabei die Summe des ersten und des zweiten magnetischen Einzelwiderstandes konstant.
- Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sowie der Ausführungsformen ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt.
- In dieser zeigen:
-
1 Vorrichtung zur Drehzahlerfassung, -
3 schematische Darstellung eines magnetischen Kreises, -
2 Vorrichtung zur Drehzahlerfassung, -
4 schematische Darstellung eines magnetischen Kreises und -
5 Vorrichtung zur Drehzahlerfassung. - In
1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehzahlerfassung einer Welle15 dargestellt. Ein Magnet1 sendet Magnetfeldlinien durch einen Sensor2 , durch einen ersten Luftspalt3 , durch den Rotor4 und den zweiten Luftspalt5 bis in das Bauteil6 , welches die Magnetfeldlinien wieder zurück zum Magneten1 leitet. Die Messstrecke7 besteht aus dem ersten Luftspalt3 , dem Rotor4 und dem zweiten Luftspalt5 . Das Bauteil6 ist vorteilhafter Weise fest mit dem Gehäuseteil18 verbunden und der Rotor4 besitzt gleichmäßig über den Umfang verteilte Ausnehmungen. - In
2 ist der dazugehörige geschlossene Magnetkreis8 dargestellt. Innerhalb der Messstrecke7 werden nur die beiden Widerstände10 ,11 des ersten und des zweiten Luftspaltes3 ,5 gemessen. Da der Teil des Rotors4 , welcher sich in der Messstrecke7 befindet aus massivem ferromagnetischen Material besteht, stellt er im Magnetkreis8 kein Widerstand dar. Der Sensor2 hat einen Widerstand9 , der Magnet1 wird durch die Quelle13 dargestellt. -
3 stellt eine Vorrichtung zur Drehzahlerfassung entsprechend1 dar, in welcher der Teil des Rotors4 , welcher sich in der Messstrecke7 befindet, nicht ferromagnetisch ist. Gleiche Teile wie in1 sind mit gleichen Ziffern bezeichnet. - In
4 ist der zur3 gehörige geschlossene Magnetkreis8 dargestellt. In der Messstrecke7 werden zusätzlich zu den beiden Widerständen10 ,11 des ersten und des zweiten Luftspaltes3 ,5 ein Widerstand12 des Rotors4 dargestellt. Dieser ergibt sich dadurch, dass sich der Teil des Rotors4 , welcher sich in der Messstrecke7 befindet, nicht ferromagnetisch ist oder an dieser Stelle eine Ausnehmung besitzt. Der Sensor9 erkennt somit in der4 eine Änderung des magnetischen Flusses und somit der Stärke der magnetischen Felds, wodurch damit eine Drehzahl bestimmbar ist. Wenn sich nun der Rotor beispielsweise radial nach außen bewegt, vergrößert sich der erste Luftspalt3 und damit der dazugehörige Widerstand10 . Im gleichen Maße allerdings muss sich der zweite Luftspalt5 wie auch der dazugehörige Widerstand11 verringern. Da zur Bestimmung der Drehzahl die beiden Widerstände10 und11 addiert werden, hat eine solche Bewegung des Rotors4 in der Messstrecke7 keinen Einfluss auf die Bestimmung der Drehzahl. -
5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehzahlerfassung. Hier wird die Drehzahl der Welle15 in axialer Richtung gemessen. Dafür werden die Magnetfeldlinien vom Magnet1 durch den Sensor2 , durch den ersten Luftspalt3 , durch den Rotor4 , durch den zweiten Luftspalt5 , durch den Kupplungsträger14 , durch die Welle15 , durch das Lager16 und durch das Getriebegehäuse17 wieder an den Magneten1 zurückgeleitet. Bei dieser Anordnung ist es wichtig, dass der Rotor4 nicht magnetisch leitend mit der Welle15 verbunden ist. -
- 1
- Magnet
- 2
- Sensor
- 3
- erster Luftspalt
- 4
- Rotor
- 5
- zweiter Luftspalt
- 6
- Bauteil
- 7
- Messstrecke
- 8
- geschlossener Magnetkreis
- 9
- Widerstand Sensor
- 10
- Widerstand erster Luftspalt
- 11
- Widerstand zweiter Luftspalt
- 12
- Widerstand Rotor
- 13
- Magnet-Quelle
- 14
- Kupplungsträger
- 15
- Welle
- 16
- Lager
- 17
- Gehäuseteil
- 18
- Gehäuseteil
Claims (10)
- Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl eines sich drehenden Bauteils in einem Fahrzeug, bestehend aus mindestens einem Magneten, einem Sensor und einem Rotor, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldlinien, welche aus dem Magneten (
1 ) in Richtung zum Rotor (4 ) hin austreten, nach der Durchströmung des Rotors (4 ) über eine magnetisch leitende Verbindung wieder an den Magneten (1 ) zurückgeleitet werden und einen geschlossenen Magnetkreis (8 ) bilden. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messstrecke (
7 ) aus einem ersten Luftspalt (3 ), dem Rotor (4 ) und einem zweiten Luftspalt (5 ) besteht, wobei die Länge der Messstrecke (7 ) konstant und der Rotor (8 ) innerhalb der Messstrecke (7 ) verschiebbar ist. - Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl durch eine Messung in axialer und/oder in radialer Richtung des drehenden Bauteils messbar ist.
- Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldlinien vom Magneten (
1 ) aus durch den Sensor (2 ), über den ersten Luftspalt (3 ), durch den Rotor (4 ) und über den zweiten Luftspalt (5 ) zu einem Kupplungsträger (14 ) geleitet werden, von dort aus an die Welle (15 ) und von der Welle (15 ) über ein Lager (16 ) an ein Gehäuseteil (17 ) und dann wieder zum Magneten (1 ) zurückleitbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldlinien vom Magneten (
1 ) aus durch den Sensor (2 ), über den ersten Luftspalt (3 ), durch den Rotor (4 ) und über den zweiten Luftspalt (5 ) zu einem weiteren Bauteil (6 ) geleitet werden, welches fest mit dem Gehäuseteil (18 ) verbunden und magnetisch leitend ist, worüber die Magnetfeldlinien wieder zum Magneten (1 ) zurückleitbar sind. - Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche zur Verwendung in einem Fahrzeuggetriebe, insbesondere in einem automatischen oder automatisierbaren Fahrzeuggetriebe.
- Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl eines sich drehenden Bauteils in einem Fahrzeug mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl über die Messung eines magnetischen Flusses in einem geschlossenen magnetischen Kreis (
8 ) bestimmt wird. - Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des magnetischen Flusses über die Bestimmung magnetischer Widerstände (
10 ,11 ,12 ) in der Messstrecke (7 ) durchführbar ist. - Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Drehzahl die Summe mindestens zweier magnetischer Einzelwiderstände (
10 ,11 ,12 ) berechnet wird, wobei ein erster Luftspalt (3 ) einen ersten Einzelwiderstand (10 ) bildet, ein zweiter Luftspalt (5 ) einen zweiten Einzelwiderstand (11 ) bildet und dass ein dritter Einzelwiderstand (12 ) nur dann gebildet wird, sofern der Teil des Rotors (4 ), welcher sich in der Messstrecke (7 ) befindet, nicht magnetisch leitend ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe des ersten und des zweiten magnetischen Einzelwiderstands (
10 ,11 ) konstant ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410006684 DE102004006684A1 (de) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Drehzahlsensor |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE200410006684 DE102004006684A1 (de) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Drehzahlsensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004006684A1 true DE102004006684A1 (de) | 2005-09-01 |
Family
ID=34813255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410006684 Withdrawn DE102004006684A1 (de) | 2004-02-11 | 2004-02-11 | Drehzahlsensor |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102004006684A1 (de) |
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- 2004-02-11 DE DE200410006684 patent/DE102004006684A1/de not_active Withdrawn
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