DE102008042961A1

DE102008042961A1 - Drehzahlerfassungseinrichtung zur Erfassung der Drehzahl einer Welle

Info

Publication number: DE102008042961A1
Application number: DE200810042961
Authority: DE
Inventors: Martin Miller; Josef Bader
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-10-20
Filing date: 2008-10-20
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlerfassungseinrichtung (1) zur Erfassung der Drehzahl zumindest einer Welle (2, 14) in einem Getriebe mit zumindest einer mit der Welle (2, 14) drehfest verbundenen Zählscheibe (3, 3', 3'', 13) mit zumindest einer ersten und einer zweiten Zählspur (4, 5), welche unterschiedliche Signalauflösungen aufweisen, und mit zumindest einer zur Abtastung der Zählspuren (4, 5) angeordneten Sensoranordnung. Erfindungsgemäß umfasst die Sensoranordnung zumindest zwei zur Abtastung der Zählspuren (4, 5) diesen jeweils gegenüberliegend angeordnete Sensorzellen (8, 9, 15), wobei die Zählspuren (4, 5) in unterschiedlichen Ebenen zueinander angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlerfassungseinrichtung zur Erfassung der Drehzahl zumindest einer Welle in einem Getriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Drehzahlsignale an Wellen werden üblicherweise zur vielfältigen Anwendung erfasst. In Kraftfahrzeugen werden Drehzahlsignale insbesondere an Getriebewellen erfasst, beispielsweise um Tachometersignale zum Anzeigen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder um Steuersignale für die Getriebesteuerung zu erzeugen. Hierbei besteht das Problem, dass die unterschiedlichen Anwendungen häufig Drehzahlerfassungen unterschiedlicher Signalauflösung erfordern. Beispielsweise sind für das Tachometersignal 8 bis ca. 12 Drehzahlimpulse pro Minute vorgeschrieben, während für eine optimale Getriebesteuerung 40 bis 60 Drehzahlimpulse pro Minute benötigt werden. Um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Drehzahlauffassungseinrichtung erforderlich, die Signale von zwei Zählspuren unterschiedlicher Signalauflösung erfasst.
Eine derartige Drehzahlerfassungseinrichtung ist aus US 2002/0 149 340 A1 bekannt. Dort sind mehrere Magnete auf einer mit einer Welle rotierenden Magnetanordnung aus mehreren Magneten koaxial angeordnet. Eine feststehende Schaltungsanordnung ist axial gegenüberliegend der mit der Welle rotierenden Magnete vorgesehen. Die Schaltungsanordnung trägt mehrere zusammen geschaltete Messspulen und eine Sensorgruppe. Die Magnete und die Schaltungsanordnung bilden dabei eine Art elektrische Maschine in der Weise, dass die von den Messspulen erzeugte Größe der Spannung proportional zur Drehgeschwindigkeit der Welle ist. Über eine mit der Schaltungsanordnung in Verbindung stehende elektronische Auswerteinheit wird bei einer Drehung der Welle aus den von den Messspulen und der Sensorgruppe erzeugten Signale die Drehgeschwindigkeit der Welle bestimmt.
Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltungsform der Umstand aus, dass die Signalerfassung lediglich axial zur Welle erfolgen kann. Da bei einer solchen Drehzahlerfassungseinrichtung lediglich Signale aus einer Richtung abgetastet werden können, sind Signale mehrerer Zählspuren von einer oder mehrerer Wellen aus unterschiedlichen Richtungen, wie es beispielsweise in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs erforderlich ist, nicht erfassbar. Weiterhin sind zum Erhalt einer ausreichenden Anzahl von Signalen zur Gewährleistung einer ausreichenden Genauigkeit der Drehzahlbestimmung mehrere Messspulen und eine Vielzahl von Magneten erforderlich. Der Aufbau einer solchen Schaltungsanordnung und das Anbringen der Magnete an der Welle sind sehr aufwändig. Außerdem erfordert die Auswertung der von den Messspulen und der Sensorgruppe gelieferten Signale zur Drehzahlbestimmung eine aufwändige Auswertelektronik. Zudem nimmt die Schaltungsanordnung mit mehreren Messspulen einen erheblichen Bauraum ein.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlerfassungseinrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei der mit einem einfachen Aufbau eine Signalerfassung aus unterschiedlichen Richtungen, bauraumsparend und kostengünstig ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Da bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Drehzahlerfassungseinrichtung zumindest zwei in unterschiedlichen Ebenen zueinander angeordnete Zählspuren durch zwei diesen gegenüberliegend an zumindest einem Sensorträger angeordneten Sensorzellen abgetastet werden können, ist es möglich Sensorsignale aus unterschiedlichen Richtungen zu erfassen. Gleichzeitig wird durch die Ausbildung der Sensoranordnung mit zumindest zwei Sensorzellen an zumindest einem Sensorträger ein einfacher, bauraumsparender und kostengünstiger Aufbau der Drehzahlerfassungseinrichtung erreicht.
Eine Abtastung von Signalen aus unterschiedlichen Richtungen lässt sich durch Anordnung einer ersten Zählspur an einem radial äußeren Abschnitt und einer zweiten Zählspur an einem radial inneren Abschnitt der Zählscheibe auf einfache Weise erreichen, wenn zumindest einer der Abschnitte in einem bestimmten Winkel zur Drehebene der Zählscheibe ausgerichtet ist.
Liegt dabei der radial äußere Abschnitt in der Drehebene der Zählscheibe und ist der radial inneren Abschnitt rechtwinklig zur Drehebene ausgerichtet, kann eine zur Welle axiale Abtastung der ersten Zählspur durch eine dieser axial gegenüberliegenden ersten Sensorzelle und eine zur Welle radiale Abtastung der zweiten Zählspur durch eine dieser radial gegenüberliegenden zweiten Sensorzelle realisiert werden.
Am Außenumfang der Zählscheibe wird eine radiale Abtastung an der ersten Zählspur erreicht, wenn der radial äußere Abschnitt am Außenumfang der Zählscheibe rechtwinklig zur Drehebene derselben ausgebildet ist. Hierzu kann beispielsweise die Zählscheibe am Außenumfang z. B. rechtwinklig oder auch in einem anderen Winkel umgebogen sein.
Ist der radial innere Abschnitt in einem vorbestimmten Winkel zur Drehebene der Zählscheibe ausgerichtet, kann eine Abtastung in einem vorbestimmten Winkel zur Drehachse der Welle realisiert werden. Hierdurch kann die Abtastung einer Zählspur in einem beliebig vorbestimmten Winkel zur Drehachse der Welle erfolgen.
Ein gleichzeitiges axiales und radiales Abtasten zweier Wellen an zwei Zählscheiben wird ermöglicht, wenn eine erste mit einer ersten Welle festverbundenen Zählscheibe vorgesehen ist, wobei die erste und die zweite Zählspur an einem radial äußeren und einem radial inneren Abschnitt in der Drehebene der Zählscheibe ausgebildet sind, und eine dritte Zählspur am Außenumfang einer zweiten mit einer zweiten Welle festverbundenen Zählscheibe angeordnet ist. Dabei kann die Abtastung der ersten und zweiten Zählspur an der ersten Zählscheibe der ersten Welle axial zur Welle durch jeweils eine axial gegenüberliegend denselben angeordnete Sensorzelle erfolgen. Gleichzeitig ist eine Abtastung der dritten Zählspur der zweiten Zählscheibe an der zweiten Welle radial zu dieser durch eine der dritten Zählspur radial gegenüberliegend angeordnete Sensorzelle möglich.
Es ist weiterhin denkbar, die Sensorzellen zur axialen und radialen Signalerfassung auf einem Sensorträger radial zur Welle hintereinander liegend anzuordnen.
Die Sensorzellen können auch integriert im Sensorträger angeordnet werden, beispielsweise in diesen eingegossen oder durch Umspritzen in diesem fixiert werden.
Eine stabförmige Ausbildung des Sensorträgers ermöglicht die Minimierung des Bauraumbedarfs und die Anordnung an schwer zugänglichen Stellen.
Zumindest eine Sensorzelle kann als ein Magnetfeld erzeugendes Element ausgebildet sein. Hierdurch kann zumindest eine durch periodisch wiederholend angeordnete Lücken einfach an der Zählscheibe herstellbare Zählspur abgetastet werden.
Eine erste und eine zweite Zählspur können auf einfache Weise durch Lücken bildende Verzahnungen an der Zählscheibe mit radialer Zahnlängendifferenz relativ zueinander am Außenumfang der Zählscheibe ausgeführt werden. Werden Zähne größerer radialer Zahnlänge einer ersten Verzahnung und Zähne kleinerer radialer Zahnlänge einer zweiten Verzahnung am Außenum fang der Zählscheibe angeordnet, entstehen im radial äußeren Bereich der ersten Verzahnung jeweils zwischen zwei Zähnen größerer radialer Zahnlänge in Umfangsrichtung radial äußere Lücken und im radial inneren Bereich der ersten Verzahnung zwischen den Zähnen der ersten Verzahnung und den kürzeren Zähnen der zweiten Verzahnung radial innere Lücken. Auf diese Weise werden am Außenumfang der Zählscheibe zwei Zahnkränze gebildet, die aufgrund der radialen Zahnlängendifferenz zwischen den Verzahnungen eine radial äußere erste Zählspur und eine radial innere zweite Zählspur als radial versetzt zueinander angeordnete Zählspuren ausbilden.
Dabei kann vorgesehen sein, periodisch wiederkehrend zwischen zwei längeren Zähnen der ersten Verzahnung zumindest einen kürzeren Zahn der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe anzuordnen. Auf diese Weise wird an einem Verzahnungsabschnitt zwischen zwei Zähnen der ersten Verzahnung im radial äußeren Bereich jeweils eine radial äußere Lücke gebildet, während mehrere radial innere Lücken im radial inneren Bereich zwischen den Zähnen der ersten und der zweiten Verzahnung entstehen. Dadurch ist die Anzahl der radial inneren Lücken größer als die Anzahl der radial äußeren Lücken. Daher weist bei dieser Anordnung die radial innere Lückenanordnung bzw. Zählspur Signale größerer Auflösung auf als die radial äußere Lückenanordnung bzw. Zählspur.
Denkbar ist auch drei oder mehr Verzahnungen mit jeweils unterschiedlicher radialer Zahnlänge am Außenumfang der Zählscheibe vorzusehen, wodurch drei oder mehr Zählspuren mit unterschiedlicher Signalauflösung an einer Zählscheibe realisiert werden können.
Werden bei gleichgroßer Zähnezahl von erster und zweiter Verzahnung die Zähne radial größerer Zahnlänge der ersten Verzahnung mit den Zähnen radial kleinerer Zahnlänge der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe abwechselnd angeordnet, ist die Anzahl der gebildeten radial inneren Lücken doppelt so groß als die Anzahl der radial äußeren Lücken. Hierdurch wird eine besonders einfach aufgebaute Zählscheibe mit einem Signalverhältnis von 2:1 zwischen radial innerer zweiter Zählspur und radial äußerer erster Zählspur erreicht.
Vorzugsweise sind die Zähne der ersten und zweiten Verzahnung mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Zahnstruktur mit in Umfangsrichtung gleichgroßen radial äußeren und radial inneren Lücken.
Beispielsweise wird ein Signalverhältnis von 2:1 zwischen radial inneren zweiter Zählspur und radial äußerer erster Zählspur erreicht, wenn die äußere und die innere Verzahnung mit jeweils fünfzehn Zähnen ausgeführt ist.
Ist die Anzahl der Zähne der zweiten Verzahnung um zumindest ein ganzzahliges Vielfaches größer als die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung, können zwischen zwei längeren Zähnen der ersten Verzahnung jeweils eine dem ganzzahligen Vielfachen entsprechende Anzahl kürzerer Zähne der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe periodisch wiederkehrend angeordnet werden. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der radial inneren Lücken im Verhältnis zu den radial äußeren Lücken und damit das Signalverhältnis zwischen innerer zweiter Zählspur und äußerer erster Zählspur um ganzzahlige Vielfache von eins zu vergrößern.
Beispielsweise wird bei doppelt so großer Anzahl von kürzeren Zähnen der ersten Verzahnung gegenüber der Anzahl von längeren Zähnen der zweiten Verzahnung und einer periodisch wiederkehrenden Anordnung von zwei kürzeren Zähnen zwischen zwei längeren Zähnen ein Signalverhältnis von 3:1 realisiert. Entsprechend kann an der Zählscheibe ein Signalverhältnis von 4:1 erreicht werden, wenn im besagten Verzahnungsabschnitt drei Zähne kleinerer radialer Zahnlänge vorgesehen sind. Analog können Zählscheiben mit einem Signalverhältnis von 5:1, 6:1 etc. aufgebaut werden.
Wenn die Zähne der ersten Verzahnung zum radial äußeren Ende hin einen T-förmigen Endabschnitt aufweisen, wird im radial äußeren Bereich der ersten Verzahnung der Abstand zwischen den Zähnen in Umfangsrichtung und damit die Größe der äußeren Lücken verkleinert. Demzufolge können gleiche Impulsbreiten der Signale der ersten und zweiten Lückenanordnung realisiert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die erste Zählspur durch zumindest eine Lücken bildende Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe und die zweite Zählspur durch in radial innere Richtung beabstandet vom Außenumfang angeordnete, über den Umfang periodisch wiederkehrend verteilte Ausnehmungen gebildet. Dies hat den Vorteil, dass zumindest eine Zählspur am Außenumfang der Zählscheibe und eine radial versetzt zu dieser angeordnete Zählspur jeweils mit beliebiger Anzahl von Lücken ausgestaltet werden können. Hierdurch ist es möglich, dass auf einfachste Weise eine Zählscheibe mit zwei Zählspuren beliebigen Signalverhältnisses zueinander aus gebildet werden.
Vorzugsweise sind die Ausnehmungen mit gleichem Abstand zueinander angeordnet und weisen in Umfangsrichtung in etwa gleiche Abmessungen auf. Dadurch entsteht eine gleichmäßige periodisch wiederkehrende Lückenstruktur mit in Umfangsrichtung identisch ausgebildeten Lücken. Die Ausnehmungen sind, beispielsweise durch Stanzen, besonders einfach herstellbar.
Beispielsweise können am Außenumfang der Zählscheibe eine Verzahnung mit acht in gleichem Abstand zueinander angeordneten Zähnen und in radial innere Richtung beabstandet vom Außenumfang vierzig über den Umfang verteilte viereckige Ausnehmungen an der Zählscheibe vorgesehen sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Drehzahlerfassungseinrichtung im Teilschnitt,
2 eine perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispieles einer Drehzahlerfassungseinrichtung,
3 eine perspektivische Schnittdarstellung der Drehzahlerfassungseinrichtung,
4 einen Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Drehzahlerfassungseinrichtung,
5 eine Einzeldarstellung einer Zählscheibe,
6 eine Einzeldarstellung eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Zählscheibe,
7 eine Einzeldarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Zählscheibe.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehzahlerfassungseinrichtung 1 in der Anordnung mit einer Welle 2 im Teilschnitt schematisch dargestellt. An der Welle 2, beispielsweise eine Getriebewelle, ist eine Zählscheibe 3 drehfest mit dieser verbunden. Die Zählscheibe 3 ist koaxial mit der Welle 2 angeordnet. An einem von der Welle 2 abgewandten radial äußeren Abschnitt ist eine erste Zählspur 4 und an einem einteilig mit diesem und rechtwinklig zu diesem angeordneten der Welle 2 zugewandten radial inneren Abschnitt ist eine zweite Zählspur 5 ausgebildet. Die Zählspuren 4, 5 werden jeweils durch in die Zählscheibe 3 eingebrachte Lücken gebildet. Der radial äußere Abschnitt ist in der Drehebene 10 der Zählscheibe 3 senkrecht zur Drehachse 22 der Welle 2 und der radial innerer Abschnitt rechtwinklig zum radial äußeren Abschnitt parallel zur Drehachse 22 angeordnet.
Ein feststehender, beispielsweise mit einem nicht dargestellten Getriebegehäuse fest verbundener, stabförmig ausgeführter Sensorträger 6 ist parallel zum radial äußeren Abschnitt und senkrecht zum radial inneren Abschnitt jeweils durch einen geringfügigen Luftspalt beabstandet von diesen ausgerichtet. Der Sensorträger 6 weist zwei in diesen integriert ausgebildete Sensorzellen 8, 9 auf. Eine erste Sensorzelle 8 ist zur axialen Abtastung axial gegenüberliegend der ersten Zählspur 4 an der dem radial äußeren Abschnitt zugewandten Seite des Sensorträgers 6 ausgebildet, während eine zweite Sensorzelle 9 radial gegenüberliegend der zweiten Zählspur 5 an dem der Welle 2 zugewandten radialen Endabschnitt des Sensorträgers 6 angeordnet ist. Über Verbindungen 23, 24 können die von den Sensorzellen 8, 9 jeweils erfassten Signale an eine nicht dargestellte elektronische Auswerteinheit übermittelt werden.
2 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine Drehzahlerfassungseinrichtung 1 zur Drehzahlerfassung an einem Planetenträger 25 einer Nachschaltgruppe am Ausgang der nicht dargestellten Hauptgetriebewelle eines Kraftfahrzeugs. Am Planetenträger 25 ist an einem Abtriebsflansch 26 eine Zählscheibe 3' über Schraubenverbindungen 27 drehfest mit dem Planetenträger 25 verbunden. Die Zählscheibe 3' weist an einem rechtwinklig zu ihrer Drehebene 10 flanschseitig umgebogenen radial äußeren Abschnitt eine erste Zählspur 4 auf. Diese wird durch periodisch wiederkehrende am Außenumfang der Zählscheibe 3' verteilt angeordnete Lücken gebildet. Die Zählscheibe 3' ist über einen radial inneren Abschnitt an einem zentralen Aufnahmeabschnitt mit dem Abtriebsflansch 26 drehfest verbunden. An dem radial inneren Abschnitt ist eine zweite Zählspur 5 durch periodisch wiederkehrend angeordnete Lücken ausgebildet. Dabei ist die Anzahl der Lücken der zweiten Zählspur 5 deutlich kleiner als die Anzahl der Lücken der ersten Zählspur 4. Dadurch weist die erste Zählspur 4 eine deutlich größere Signalauflösung als die zweite Zählspur 5 auf.
Ein erster und ein zweiter stabförmig ausgebildeter Sensorträger 6, 7 ist jeweils radial zum Planetenträger 25 gegenüberliegend der Zählspuren 4, 5 feststehend angeordnet. Die Sensorträger 6, 7 sind in Umfangsrichtung winklig zueinander ausgebildet. Jeder der Sensorträger 6, 7 weist an seinem den Zählspuren 4, 5 jeweils zugewandten radialen Endabschnitt eine nicht dargestellte in diesem integriert zur Abtastung den Zählspuren 4, 5 diesen jeweils gegenüberliegend angeordnete Sensorzellen auf. Dabei tastet der erste Sensorträger 6 die erste Zählspur 4 radial zur Drehachse 30 ab, während am zweiten Sensorträger 7 die Abtastung der zweiten Zählspur 5 nur annähernd radial leicht geneigt zur Drehachse 30 erfolgt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Sensorträger 6 an der ersten Zählspur 4 hochauflösende Signale zur Steuerung des Getriebes und der zweite Sensorträger 7 Signale geringerer Auflösung als Tachosignal über die Sensorzellen erfassen.
In 3 ist die Anordnung aus 2 in einem perspektivischen Längsschnitt dargestellt. Der radial innere Abschnitt der Zählscheibe 3' ist in einem vorbestimmten Winkel α zur Drehebene 10 derselben ausgerichtet. Dabei erfolgt die Abtastung an der zweiten Zählspur 5 durch den am Endabschnitt des zweiten Sensorträgers 7 dieser gegenüberliegend angeordneten nicht dargestellten Sensorzelle in einem bestimmten, von der Ausrichtung des radial inneren Abschnitts abhängigen Winkel β gegenüber der Drehachse 30 des Planetenträgers 25.
In 4 ist in einem Teilquerschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehzahlerfassungseinrichtung 1 schematisch dargestellt. Eine Zählscheibe 3'' ist koaxial mit einem Planetenträger 25 angeordnet und mit diesem drehfest verbunden. Die Zählscheibe 3'' weist am Außenumfang radial äußere Lücken und in radial innerer Richtung versetzt zu diesen radial innere Lücken auf. Die radial äußeren Lücken bilden eine erste Zählspur 4, während die radial inneren Lücken eine in radial innere Richtung versetzt zu ersterer angeordnete zweite Zählspur 5 ausbilden. An einer weiteren mit der Getriebeausgangswelle verbundenen Welle 14 des Sonnenrads eines nicht dargestellten Planetengetriebes ist eine zweite Zählscheibe 13 vorgesehen. Die Welle 14 und der Planetenträgers 25 sind koaxial zu einer Drehachse 31 angeordnet. Die zweite Zählscheibe 13 weist an ihrem Außenumfang eine dritte Zählspur 12 bildende Lücken auf.
Ein Sensorträger 6 mit drei in diesem integriert angeordneten Sensorzellen 8, 9, 15 ist parallel zu der ersten Zählscheibe 3'' angeordnet. Der Endabschnitt des Sensorträgers 6 ist radial zur Welle 14 angeordnet und der mit der Welle 14 fest verbundenen zweiten Zählscheibe 13 zugewandt.
Zur axialen Erfassung der Signale der ersten und zweiten Zählspur 4, 5 sind axial gegenüberliegend derselben eine erste und zweite Sensorzelle 8, 15 am Sensorträger 6 vorgesehen. Zur radialen Erfassung der von der am Außenumfang der zweiten Zählscheibe 13 von der dritten Zählspur 12 erzeugten Signale ist an dem zugewandten Endabschnitt des Sensorträgers 6 ein drittes Sensorelement 9 radial gegenüberliegend der dritten Zählspur 12 angeordnet. Die Sensorzellen 8, 15, 9 sind im Sensorträger 6 in radialer Richtung hintereinander angeordnet.
Bei einer Rotation des Planetenträgers 25 und der Welle 14 um Ihre gemeinsame Drehachse 31 erzeugen die Sensorelemente 8, 15 durch axiale Signalerfassung jeweils ein Drehzahlsignal von dem Planetenträgers 25 und das Sensorelement 9 durch radiale Signalerfassung ein Drehzahlsignal von der Welle 14, wobei die Drehzahlsignale jeweils über Verbindungen 23, 24, 11 an eine nicht dargestellte Auswertelektronik übermittelt werden.
5 zeigt in einer Einzeldarstellung ein Ausführungsbeispiel einer Zählscheibe, bei der am Außenumfang eine erste Verzahnung mit Zähnen 16 größerer radialer Zahnlänge und eine zweite Verzahnung mit Zähnen 17 kleinerer radialer Zahnlänge angebracht sind. Die erste und zweite Verzahnung weisen jeweils fünfzehn Zähne 16, 17 auf, die abwechselnd in gleichem Abstand zueinander über den Umfang verteilt angeordnet sind. Aufgrund der radialen Zahnlängendifferenz der Verzahnungen relativ zueinander entstehen im radial äußeren Bereich der ersten Verzahnung zwischen den Zähnen 16 mit größerer radialer Zahnlänge fünfzehn in Umfangsrichtung gleichgroße radial äußere Lücken, die eine erste Zählspur 4 bilden. Gleichzeitig bilden im radial inneren Bereich der ersten Verzahnung die Zähne 16 und die Zähne 17 der zweiten Verzahnung dreißig in Umfangsrichtung gleichgroße radial innere Lücken einer zweiten Zählspur 5.
Da an einem Verzahnungsabschnitt zwischen zwei längeren Zähnen 16 im radial äußeren Bereich eine radial äußere Lücke gebildet wird, während im radial inneren Bereich zwei radial innere Lücken zwischen zwei längeren Zähnen 16 und einem kürzeren Zahn 17 entstehen, ist an der Zählscheibe die Anzahl der die zweite Zählspur 5 bildenden radial inneren Lücken doppelt so groß als die Anzahl der die erste Zählspur 4 bildenden radial äußeren Lücken. Dadurch liefert die zweite Zählspur 5 ein Signal mit doppelt so großer Auflösung als das von der ersten Zählspur 4 erzeugte Signal. Auf diese Weise wird zwischen der zweiten Zählspur 5 und der ersten Zählspur 4 ein Signalverhältnis von 30:15 = 2:1 an der Zählscheibe erreicht.
6 zeigt eine Variante der in 3 dargestellten Zählscheibe, bei der die längeren Zähne 16 der ersten Verzahnung jeweils radial außen mit einem T-förmigen Endabschnitt 18 ausgeführt sind. Dieser bewirkt im radial äußeren Bereich der ersten Verzahnung eine Verkleinerung des Abstands zwischen den längeren Zähnen 16 in Umfangsrichtung. Dadurch werden die radial äußeren Lücken verkleinert. Dabei sind die T-förmigen Endabschnitte 18 derart ausgebildet, dass die radial äußeren Lücken und die radial inneren Lücken jeweils Zählspuren 4, 5 mit Signalen gleicher Impulsbreite an den jeweiligen Sensorzellen 8, 9, 15 erzeugen.
In 7 ist eine beispielhafte Ausbildung der ersten Zählscheibe 3'' aus 4 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird eine erste Zählspur 4 durch eine am Außenumfang der Zählscheibe 3'' angebrachte gleichmäßige Verzahnung mit acht Zähnen 19 gebildet, zwischen denen acht periodisch wiederkehrende, gleichgroße radial äußere Lücken in Umfangsrichtung entstehen. In annähernd radial mittiger Anordnung zwischen dem Außenumfang der Zählscheibe 3'' und dem Innendurchmesser 20 einer zentralen Aufnahme 33 sind über den Umfang der Zählscheibe 3'' im gleichem Abstand zueinander vierzig als viereckige Ausnehmungen 21 an der Zählscheibe verteilt angeordnet. Die Ausnehmungen 21 bilden vierzig periodisch wiederkehrende in Umfangsrichtung und in radialer Richtung gleichgroße radial innere Lücken an der Zählscheibe 3''. Auf diese Weise ist diese mit zwei Zählspuren 4, 5 mit einem Signalverhältnis von 40:8 = 5:1 ausgebildet. Dabei erzeugt die zweite Zählspur 5 ein Signal mit einer fünfmal so großen Auflösung wie das von der ersten Zählspur 4 erzeugten Signal. Denkbar ist aber auch, eine Zählscheibe 3'' mit zwei Zählspuren 4, 5 mit beliebig verändertem Signalverhältnis durch beliebig veränderte Anzahl von Zähnen 19 der Verzahnung 16 und durch beliebig veränderte Anzahl von Ausnehmungen 21 auszuführen.

1: Drehzahlerfassungseinrichtung
2: Welle
3: Zählscheibe
3': Zählscheibe
3'': Zählscheibe
4: Zählspur
5: Zählspur
6: Sensorträger
7: Sensorträger
8: Sensorzelle
9: Sensorzelle
10: Drehebene
11: Verbindung
12: Zählspur
13: Zählscheibe
14: Welle
15: Sensorzelle
16: Zahn
17: Zahn
18: Endabschnitt
19: Zahn
20: Innendurchmesser
21: Ausnehmung
22: Drehachse
23: Verbindung
24: Verbindung
25: Planetenträger
26: Abtriebsflansch
27: Schraubenverbindung
30: Drehachse
31: Drehachse
33: Aufnahme
α: Winkel
β: Winkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2002/0149340 A1 [0003]

Claims

Drehzahlerfassungseinrichtung (1) zur Erfassung der Drehzahl zumindest einer Welle (2, 14) in einem Getriebe mit zumindest einer mit der Welle (2, 14) drehfest verbundenen Zählscheibe (3, 3', 3'', 13) mit zumindest einer ersten und einer zweiten Zählspur (4, 5), welche unterschiedliche Signalauflösungen aufweisen, und mit zumindest einer zur Abtastung der Zählspuren (4, 5) angeordneten Sensoranordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung zumindest zwei zur Abtastung der Zählspuren (4, 5) diesen jeweils gegenüberliegend angeordnete Sensorzellen (8, 9, 15) umfasst, wobei die Zählspuren (4, 5) in unterschiedlichen Ebenen zueinander angeordnet sind.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zählspur (4) an einem radial äußeren Abschnitt und die zweite Zählspur (5) an einem radial inneren Abschnitt der Zählscheibe (3, 3') angeordnet ist, wobei zumindest einer der Abschnitte in einem bestimmten Winkel (α) zur Drehebene (10) der Zählscheibe (3, 3') ausgerichtet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Abschnitt in der Drehebene (10) der Zählscheibe (3) und der radial innere Abschnitt rechtwinklig zur Drehebene (10) ausgerichtet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zählspur (4) an einem radial äußeren Abschnitt am Außenumfang der Zählscheibe (3'') rechtwinklig zur Drehebene (10) derselben ausgebildet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Abschnitt in einem bestimmten Winkel (α) zur Drehebene (10) der Zählscheibe (3') ausgerichtet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zählspur (4) an einem radial äußeren Abschnitt und die zweite Zählspur (5) an einem radial inneren Abschnitt in der Drehebene (10) einer ersten Zählscheibe (13) sowie eine dritte Zählspur (12) am Außenumfang einer zweiten Zählscheibe (13) einer zweiten Welle (14) angeordnet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Sensorzellen (8, 9, 15) auf einem Sensorträger (6, 7) in radialer Richtung hintereinander angeordnet sind.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sensorzelle (8, 9, 15) im Sensorträger (6, 7) integriert, insbesondere durch Eingießen oder Umspritzen, angeordnet sind.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensorträger (6, 7) stabförmig ausgebildet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Sensorzelle (8, 9, 15) als magnetfelderzeugendes Element ausgebildet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zählspur (4) durch eine Lücken bildende erste Verzahnung mit Zähnen (16) größerer radialer Zahnlänge und die zweite Zählspur (5) durch eine Lücken bildende zweite Verzahnung mit Zähnen (17) kleinerer radialer Zahnlänge am Außenumfang der Zählscheibe (3, 3', 3'', 13) ausgebildet ist.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne (16, 17) der ersten und zweiten Verzahnung gleich groß ist, wobei die längeren Zähne (16) der ersten Verzahnung und die kürzeren Zähnen (17) der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe (3, 3', 3'', 13) abwechselnd angeordnet sind.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Zähne (17) der zweiten Verzahnung um zumindest ein ganzzahliges Vielfaches größer ist als die Anzahl der Zähne (16) der ersten Verzahnung ist, wobei periodisch wiederkehrend zwischen zwei längeren Zähnen (16) der ersten Verzahnung eine diesem ganzzahligen Vielfachen entsprechende Anzahl kürzerer Zähne (17) der zweiten Verzahnung angeordnet sind.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (16) der ersten Verzahnung radial außen jeweils einen T-förmigen Endabschnitt (18) aufweisen.
Drehzahlerfassungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zählspur (4) durch zumindest eine Lücken bildende Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe (3, 3'') und die zweite Zählspur (5) durch in radial innere Richtung beabstandet vom Außenumfang angeordnete, über den Umfang periodisch wiederkehrend verteilte Ausnehmungen (21) ausgeführt ist.