DE19947370C2 - Wegsensor - Google Patents
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Abstract
Der Wegsensor hat ein Gehäuse (2, 3, 4), in dem ein Verschiebeelement (6) geführt ist. An dem Verschiebeelement (6) ist ein Ende eines Bandes (13) fixiert, das über Rastelemente (23, 24, 33, 34) mit dem Rotor (18) eines Drehwinkelsensors (16) formschlüssig gekoppelt ist und eine Verschiebung des Verschiebeelementes (6) in eine Drehbewegung des Rotors umwandelt. Mit Hilfe einer elektronischen Auswerteeinrichtung wird aus dem gemessenen Drehwinkel der Verschiebeweg bzw. die Position des Verschiebeelements (6) bestimmt.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wegsensor gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein solcher Wegsensor ist beispielsweise aus den DE-
Gbm 71 48 452 und DE 295 21 282 U1 bekannt. Dort wird zur
Längenmessung ein Teleskopstab verwendet, in dessen Inneren
ein flaches Band mit der Teleskopspitze verbunden ist und
das mit seinem anderen Ende über ein Aufwickelelement mit
einem Drehmeßfühler verbunden ist.
Ähnliche Meßeinrichtungen mit Seilen sind aus der
DE 39 13 516 A1, DE-OS 21 23 372, DE 81 02 196 U1 und GB-
PS 1 227 592 bekannt. All diesen Meßeinrichtungen ist gemein
sam, daß beim Einziehen bzw. Zurückfahren des Teleskopes
eine Aufwickelmechanik dafür sorgen muß, daß das Seil bzw.
Band wieder aufgewickelt wird und unter einer gewissen
Zugspannung bleibt, damit das Meßergebnis auch in dieser
Phase korrekt ist. Als Auswickelmechanik werden Federmotoren
oder motorisch angetriebene Haspeln vorgeschlagen. Diese
Aufwickelmechaniken sind nicht nur technisch aufwendig,
sondern vergrößern im Regelfall auch die Baugröße der Meßein
richtung, insbesondere die Baulänge.
Ein solcher Wegsensor ist aus der US 5,532,585 bekannt.
Dort wird ein Permanentmagnet in einem Primärluftspalt
zwischen ferromagnetischen Flußleitstücken linear verschoben.
Senkrecht zu dem Primärluftspalt ist zwischen zwei Flußleit
stücken ein Arbeitsluftspalt vorhanden, der einen Magnet
sensor in Form einer Hallsonde aufweist, deren Empfindlich
keitsrichtung parallel zur Verschieberichtung des Magneten
ist.
Wesentliches Grundprinzip dieses Wegsensors ist es, die
Länge des Magneten so abzustimmen, daß seine Enden in den
beiden Grenzlagen noch nicht mit dem Arbeitsluftspalt ausge
richtet sind. Damit ist die Baulänge des Wegsensors minde
stens das Doppelte des Hubes bzw. des Meßbereiches. In
der Praxis wird dieser Wegsensor daher auch nur für einen
Meßbereich bis ca. 40 mm eingesetzt. Weiter sind dort beid
seitig des Primärluftspaltes Flußleitstücke vorhanden,
wodurch der Wegsensor im Querschnitt relativ groß ist.
Bei vielen Anwendungszwecken, wie z. B. im Automobilbau,
steht aber nur ein begrenzter Einbauraum für Sensoren zur
Verfügung, was die Anwendungsmöglichkeiten für diesen bekann
ten Wegsensor einschränkt.
Die EP 0 386 334 A2 zeigt eine Vorrichtung zur Positionser
fassung, bei der zwei Endlos-Potentiometer mittels eines
Stellantriebes angetrieben werden. Die Schleifer der beiden
Endlos-Potentiometer werden mit zueinander unterschiedlichen
Übersetzungsverhältnissen angetrieben. Aus der Differenz
spannung der von den Schleifern an den Potentiometern abge
griffenen Spannungen läßt sich die Winkelstellung des An
triebs mit hoher Genauigkeit bestimmen. Das Übersetzungsver
hältnis für den Antrieb der beiden Potentiometer ist so
gewählt, daß das eine Potentiometer im vollem Meßbereich
gerade eine Umdrehung mehr vollführt als das andere Potentio
meter. Bei dieser Anordnung besteht ein linearer Zusammenhang
zwischen dem elektrischen Ausgangssignal der Potentiometer
und deren Drehstellung.
Die DE 197 47 753 C1 beschreibt ein "Verfahren zum Ermitteln
des Phasenwinkels bei Positionsgebern mit sinusförmigen
Ausgangssignalen". Solche sinusförmigen Signale können
z. B. mit einem ersten magneto-resistiven Dünnschichtsensor
erzeugt werden, wenn die interne Magnetisierung dieser
Schichten mit einem rotierenden Dauermagneten gedreht wird.
Hierbei entspricht eine Drehung des Magneten um jeweils
180° einer vollen Periode der Sinussignale. Bei einer Um
setzung einer Linearbewegung in eine Drehbewegung lassen
sich somit sinusförmige Signalspannungen erzeugen, wobei
diese im allgemeinen mehrere Perioden umfassen können.
Mit Hilfe des in dieser Schrift genannten Auswerteverfahrens
kann dann der Phasenwinkel und somit die relative Position
innerhalb der aktuellen Periode ermittelt werden. Zur Be
stimmung der aktuellen Periode und damit der Absolutposition
dient eine zweite Sensoranordnung, die direkt oder indirekt
mit der ersten Sensoranordnung gekoppelt ist, wobei das
Übersetzungsverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten
Sensor so gewählt ist, daß der eine Sensor im vollen Meßbe
reich eine Signalperiode weniger überstreicht als der andere
Sensor. Dies führt zu einer auswertbaren Phasendifferenz
zwischen den beiden Ausgangssignalen der Sensoren, die
proportional zur Wegstrecke und damit zur aktuellen Perioden
nummer des ersten Sensors ist. Ein hierfür geeignetes Auswer
teprinzip ist in der älteren, nicht vorveröffentlichten
DE 198 49 554 C1 beschrieben.
Weitere Auswerteverfahren zur hochgenauen Bestimmung von
Drehwinkeln sind der DE 195 39 134 A1 und der
DE 195 48 385 A1 zu entnehmen.
Generell sind Wegsensoren sehr vielseitig einsetzbar, z. B.
in der Fahrzeugtechnik, wie im Lenkungssystem von Fahrzeugen,
im Fahrwerksbereich, etc., sowie auch in der industriellen
Meßtechnik und sonstigen Anwendungen. Insbesondere im Fahr
zeugbereich wird eine kompakte Bauweise, eine hohe Meßge
nauigkeit, eine lange Lebensdauer und Unempfindlichkeit
gegenüber Erschütterungen und Vibrationen verlangt. Der
Wegsensor soll sowohl die Messung eines Verschiebeweges
als auch - ohne vorherige Bewegung - die Bestimmung der
momentanen Position eines Verschiebeelementes ermöglichen.
Auch soll er einen relativ großen Hub aufweisen, der bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im
Bereich von < 40 mm bis etwa 200 mm liegt. Diese Forderungen
werden von dem eingangs genannten Wegsensor der US 5,532,585
nicht vollständig erfüllt. Insbesondere ist das Einbauvolumen
(Baulänge und Querschnitt) bei großem Hub nicht zufrieden
stellend.
Will man mit Drehsensoren einen Linearsensor bauen, so
ist die Linearbewegung in eine Drehbewegung zu überführen,
was in naheliegender Weise durch ein Zahnstangengetriebe
erfolgt. Nachteilig daran ist aber der Bauraumbedarf, ein
"toter Gang" zwischen Zahnstange und Zahnrädern und damit
auch eine Hysterese. Diese Nachteile sollen mit der Erfindung
vermieden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Wegsensor (Linear
sensor) unter Verwendung von Drehgebern zu schaffen, der
bei geringem Bauvolumen hochgenaue Meßsignale liefert.
Der Wegsensor soll darüber hinaus kostengünstig herzustellen
sein und eine lange Lebensdauer haben sowie auch unter
ungünstigen Einsatzbedingungen, wie beispielsweise in Fahr
zeugen, einwandfrei arbeiten.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das Grundprinzip der Erfindung besteht in einem Wegsensor
mit einem Gehäuse, in das ein Verschiebeelement einschiebbar
ist, wobei an dem in das Gehäuseinnere ragenden Ende des
Verschiebelements ein Ende eines Bandes fixiert ist, das
über Rastelemente mit dem Rotor eines Drehwinkelsensors
gekoppelt ist und eine Verschiebung des Verschiebeelementes
in eine Drehbewegung des Rotors umwandelt. Mit Hilfe einer
elektronischen Auswerteeinrichtung wird aus dem gemessenen
Drehwinkel der Verschiebeweg bzw. die Position des Ver
schiebeelements bestimmt.
Das Band ist in seiner Längsrichtung weitgehend starr,
in einer seiner Querrichtungen jedoch biegeelastisch. Das
Band hat quer zu seiner Längsrichtung ein bogenförmiges
Profil, das eine Versteifung in Längsrichtung bewirkt.
Diese Versteifung in Längsrichtung kann durch eine radiale
Umlenkung, die vorzugsweise nach der bogeninneren Seite
stattfindet, aufgelöst werden. Ist das Band in Berührung
mit dem Rotor, so schmiegt es sich an dessen Zylinderform
an und ist im Querschnitt eben. Damit ergibt sich die Möglichkeit,
eine schiebende oder ziehende Linearbewegung
in eine radiale Abwälzung bzw. eine Drehbewegung umzuwandeln.
Im Gehäuse vorgesehene Führungen stellen sicher, daß das
Band trotz seiner Querelastizität Schubkräfte in Bandlängs
richtung übertragen kann und die bogenförmige Profilform
einnimmt bzw. beibehält.
Zwischen Band und Rotor ist zur Vermeidung eines Schlupfes
eine formschlüssige Kopplung vorgesehen. Nach einer Variante
der Erfindung weist das Band Durchgangslöcher auf, in die
vom Außenumfang des Rotors abstehende Zapfen oder Vorsprünge
eingreifen. Die Löcher haben vorzugsweise einen über das
Querschnittsprofil des Bandes herausstehenden konusförmigen
Rand, der in Zusammenwirken mit den Zapfen für eine Zentrie
rung und damit für einen schlupffreien Antrieb sorgt. Nach
einer anderen Variante der Erfindung sind am Band Sicken
oder Vorsprünge vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen
des Rotors eingreifen, womit man ebenfalls die formschlüssige
Kopplung zwischen Rotor und Band erreicht. Das Band ist
um die Außenseite des Rotors herumgeführt und liegt bei
spielsweise in einem Winkelbereich von 180° außen am Rotor
an. Dadurch stehen stets mehrere formschlüssige Verbindungen
zwischen Band und Rotor miteinander in Eingriff.
Das Band ist im Verhältnis zu einer Zahnstange sehr dünn,
wodurch eine kompakte Bauweise erreicht wird. Der Querschnitt
des Sensors wird daher im wesentlichen nur durch den Durch
messer des (größeren) Rotors bestimmt. Durch die schlupf
freie, formschlüssige Kopplung zwischen Band und Rotor
erhält man einen präzisen Antrieb des Rotors ohne Hysterese
und damit eine hohe Meßgenauigkeit. Das Band selbst ist
weitaus kostengünstiger als eine Zahnstange, so daß auch
hierdurch, in Verbindung mit der kompakten Bauweise, ein
Kostenvorteil erzielt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist im Gehäuse des
Wegsensors ein zweiter Drehwinkelsensor vorgesehen, der
ebenfalls durch Verschieben des Verschiebeelementes betätigbar
ist, dessen "Übersetzungsverhältnis", sich jedoch von
dem des ersten Drehwinkelsensors unterscheidet. Unter dem
"Übersetzungsverhältnis" ist hier das Verhältnis zwischen
Verschiebeweg des Verschiebeelementes und dem Drehwinkel
des jeweiligen Drehwinkelsensors zu verstehen. Es kann
beispielsweise vorgesehen sein, daß der mit dem Band ge
koppelte Rotor des ersten Drehwinkelsensors über eine Ver
zahnung den Rotor des zweiten Drehwinkelsensors antreibt,
wobei sich die Zähnezahlen bzw. die Durchmesser der beiden
Rotoren unterscheiden, so daß sich bei einer Verschiebung
des Verschiebeelementes an den beiden Rotoren unterschied
liche Drehwinkel einstellen.
Es ist auch möglich, die beiden Rotoren nur über das Band
miteinander zu koppeln, das dann mit beiden Rotoren im
Eingriff ist. Hierzu müßte dann das Band durch Umlenkungen
so geführt werden, daß es auch den zweiten Rotor in einem
ausreichend großen Winkelbereich umschlingt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind im Gehäuse
Gleitkufen bzw. Führungen für das Band vorgesehen, an denen
das Band entlanggleitet. Dadurch wird sichergestellt, daß
das Band überall "gestreckt" ist und die bogenförmige Profil
form annimmt, so daß es vor allem auch Schubkräfte übertragen
kann. Weiter sind Führungselemente vorgesehen, die das
Band gegen den Außenumfang des Rotors drücken, so daß es
dort vollflächig anliegt und die ebene Profilform aufweist.
Vorzugsweise erzeugen die Drehwinkelsensoren dem Drehwinkel
entsprechende sinusförmige Ausgangssignale, was beispielswei
se mit anisotropen magneto-resistiven Dünnschichtsensoren
(MR), sogenannten giant magneto-resistiven Dünnschichtsenso
ren (GMR), oder Hall-Sensoren erreicht wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine geschnittene Aufrißansicht des Wegsensors;
Fig. 2 eine geschnittene Draufsicht des Wegsensors der
Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Wegsensor längs der
Linie A-A der Fig. 2; und
Fig. 4 eine Variante des Bandantriebes.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Wegsensor 1 mit einem
Gehäuse, das aus einem ersten stirnseitigen Gehäuseteil 2,
einem zweiten stirnseitigen Gehäuseteil 3 und einem Gehäuse
mittelteil 4 besteht. Im zweiten stirnseitigen Gehäuseteil 3
ist eine Öffnung 5 vorgesehen, in die ein Ende eines Ver
schiebeelementes 6 eingeschoben ist, wobei das Verschiebe
element 6 gegenüber dem Gehäuseteil 3 durch eine Dichtung 7
abgedichtet ist. Das Gehäuseteil 3 dient auch zur Führung
des in das Gehäuse ragenden Abschnitts des Verschiebeelemen
tes 6.
Im Bereich des Gehäusemittelteils 4 ist im Gehäuse ein
Führungselement 8 angeordnet, in dem das Verschiebeelement 6
in seiner Längsrichtung gleiten kann. Das Führungselement 8
kann z. B. ein Profilrohr sein. Es ist so im Gehäuse angeord
net, daß zwischen der Außenseite des Führungselementes 8
und der Innenseite des Gehäusemittelteils 4 ein Freiraum 9
bleibt.
Aus Fig. 2 ist ferner zu erkennen, daß das Führungselement 8
einen sich über seine gesamte Länge erstreckenden seitlichen
Schlitz 10 aufweist. Im Bereich des freien Endes 11 des
Verschiebeelementes 6 ist ein Stift 12 in das Verschiebeele
ment 6 eingesteckt, der durch den Schlitz 10 hindurchragt
und an dessen aus dem Führungselement 8 herausragenden
Ende ein dünnes Band 13 befestigt ist, was z. B. mit einem
Niet erreicht wird. Das Band 13 ist im Freiraum 9 geführt
und wird bei einer Verschiebung des Verschiebeelementes 6
durch den Stift 12 im Gehäuse mitverschoben.
Der Verschiebeweg des Verschiebeelementes 6 wird zum einen
durch einen äußeren Anschlag 14 begrenzt, der ein vollständi
ges Herausziehen des Verschiebeelementes verhindert. In
der anderen Richtung ist der Verschiebeweg durch einen
Stift 15 begrenzt.
Im Bereich des stirnseitigen Gehäuseteils 2 sind ein erster
Drehwinkelsensor 16 und ein zweiter Drehwinkelsensor 17
vorgesehen, die jeweils einen Rotor 18 bzw. 19 aufweisen.
Am Rotor 18 ist ein Umlenkrad 20 fixiert, das in seinen
axialen Randbereichen eine Verzahnung 21 aufweist. Dazwi
schen, d. h. im mittleren Umfangsbereichbereich des Umlenk
rades 20 ist eine radial vorstehende Rippe 22 vorgesehen,
auf deren Umfang in konstanten Winkelabständen Eingriffs
sicken 23 vorhanden sind. Entlang der Innenseite des
Bandes 13 sind ebenfalls Sicken 24 vorgesehen, die form
schlüssig in die Eingriffssicken 23 eingreifen und die
bei einer Verschiebung des Verschiebeelementes 6 das Umlenk
rad 20 bzw. den Rotor 18 des ersten Drehwinkelsensors 16
mitdrehen.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Band 13
um 180° um das Umlenkrad 20 herumgeführt und mit seinen
beiden freien Enden im Freiraum 9 geführt. Es ist also
sichergestellt, daß stets mehrere Sicken 24 mit Eingriffs
sicken 23 in Eingriff stehen, so daß eine schlupffreie
Übertragung sowohl von Zug- als auch von Schubkräften vom
Verschiebeelement 6 auf den Rotor des ersten Drehwinkelsen
sors möglich ist.
An der Innenseite des stirnseitigen Gehäuseteils 2 sind
ferner Führungskufen 25, 25a, 25b vorgesehen, die entspre
chend dem Radius des Umlenkrades 20 gekrümmt sind und die
sicherstellen, daß das Band "glatt" am Umlenkrad 20 anliegt.
Am Umlenkrad 20 bzw. am Rotor 18 des Drehwinkelsensors 16
ist ein Permanentmagnet 26 vorgesehen, dessen Magnetfeld
einen Sensorbaustein 27 durchsetzt, der auf einer Platine 28
angeordnet ist. Der Sensorbaustein 27 erzeugt ein der Drehstellung
des Permanentmagneten 26 entsprechendes Ausgangs
signal, das einer Auswerteelektronik 38 zugeführt wird
und nach Auswertung an einer Sensorleitung 29 ausgegeben
wird. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt
somit eine berührungslose Wegabtastung.
Der Drehwinkelsensor 16 kann - wie hier schematisch darge
stellt - ein magneto-resistiver Dünnschichtsensor bzw.
ein auf dem Halleffekt basierender Drehwinkelsensor sein.
Alternativ dazu kann auch ein Drehpotentiometer verwendet
werden.
Am Rotor 19 des zweiten Drehwinkelsensors 17 ist ein Zahn
rad 30 befestigt, das durch die Verzahnung 21 des Umlenk
rades 20 angetrieben wird und sich bei einer Verschiebung
des Verschiebeelementes durch das Umlenkrad 20 mitdreht.
Die Zähnezahl, d. h. der Durchmesser des Zahnrades 30 ist
hier geringer als der des Umlenkrades 20, so daß sich bei
einer Verschiebung des Verschiebeelementes 6 eine Drehwinkel
differenz zwischen dem ersten Drehwinkelsensor 16 und dem
zweiten Drehwinkelsensor 17 einstellt. Auch der zweite
Drehwinkelsensor 17 weist hier einen Permanentmagneten 31
und einen zugeordneten Sensorbaustein 32 auf, der ein der
Drehstellung des zweiten Drehwinkelsensors 17 entsprechendes
Ausgangssignal erzeugt, das ebenfalls der auf der Platine 28
angeordneten Auswerteelektronik 38 zugeführt wird.
Aus den Drehwinkelsignalen der Drehwinkelsensoren 16 bzw.
17 und aus der Drehwinkeldifferenz wird mit Hilfe einer
Auswerteelektronik, die ebenfalls auf der Platine 28 vorge
sehen sein kann, ein absoluter Drehwinkel des ersten Dreh
winkelsensors 16 ermittelt.
Am freien Ende des stirnseitigen Gehäuseteils 2 und am
freien Ende des Verschiebeelements 6 ist jeweils eine Be
festigungseinrichtung 36 bzw. 37 zur Verbindung mit anderen
Bauteilen vorgesehen.
Der oben beschriebene Wegsensor ist vielseitig einsetzbar
und kann in verschiedenen Größen, d. h. für verschieden
lange Verschiebewege von z. B. 40 mm bis 200 mm hergestellt
werden. Der oben erläuterte "Bandantrieb" zeichnet sich
vor allem durch eine geringe Baugröße aus. Durch die Steifig
keit des Antriebsbandes in seiner Längsrichtung kann bei
den beiden Drehwinkelsensoren auf eine Rückholfeder verzich
tet werden, d. h. das Band kann sowohl Schub- als auch Zug
kräfte übertragen. Aufgrund der geringen Dicke des Antriebs
bandes hat es einen geringen Biegewiderstand, so daß geringe
Kräfte zum Verschieben nötig sind, auch tritt praktisch
keine Hysterese zwischen einer Schub- und einer Zugbewegung
auf. Aufgrund der nahezu kraftlosen Umlenkung des Antriebs
bandes ergibt sich eine sehr geringe Belastung der Lagerung
des Umlenkrades und damit eine hohe Lebensdauer der mechani
schen Bauteile. Durch eine geeignete Materialpaarung, bei
der z. B. das Band aus Metall und die Führungsflächen des
Gehäuses, auf denen das Band gleitet, aus Kunststoff sind,
werden sehr geringe Gleitreibungskräfte, insbesondere an
den Gleitkufen, erreicht, was einen geringen Verschleiß
und eine lange Lebensdauer ermöglicht.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt längs der Linie A-A der
Fig. 2. Aus ihr ist insbesondere zu erkennen, daß der Frei
raum 9 zwischen der Außenseite des Führungselementes 8
und der Innenseite des Gehäusemittelteils so bemessen ist,
daß das Band 13 die bogenförmige Profilform einnimmt und
dadurch in Längsrichtung steif wird, um Schubkräfte übertra
gen zu können. Ein "Knicken" des Bandes 13 ist durch die
Führung in dem Freiraum 9 ausgeschlossen. Das Band ist
vorzugsweise aus Federstahl und sogenannten Bogenform vorge
bogen.
Fig. 4 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem
das Band im Gegensatz zu den Fig. 1, 2 und 3 in Längsrich
tung äquidistant verteilte Löcher 33 aufweist, die kegel
stumpfförmige bzw. konische Verstärkungsringe 34 aufweisen,
die beim Stanzen der Löcher 33 durch Tiefziehen hergestellt
werden. Am Außenumfang des Umlenkrades 20 sind in äquidistan
ten Winkelabständen kalottenartige Erhebungen 35 bzw. Stifte
vorgesehen, die in die Löcher 33 des Bandes 13 eingreifen.
Die Stifte 35 können auch kegelstumpfförmige Seitenwände
aufweisen, wodurch in Zusammenwirken mit den Verstärkungs
ringen 34 eine präzise Zentrierung zwischen Vorsprung 35
und Loch 33 erreicht wird und damit ein absolut schlupffreier
und hysteresefreier Antrieb. Diese Variante hat den Vorteil,
daß die Verstärkungsringe 34 an der dem Rotor 20 abgewandten
Außenseite des Bandes 13 angeordnet sind, so daß sie beim
bogenförmigen Profil (Fig. 3) zur Bogenaußenseite weisen
und damit bei Erreichen des Rotors 20 das Abbiegen des
Bandes und bei Auflösung des bogenförmigen Profils (Fig. 3)
nur einen geringen Versteifungseffekt haben im Vergleich
zu den innenliegenden Sicken im Ausführungsbeispiel der
Fig. 1 und 2. In Fig. 4 ist schließlich auch noch eine
Verzahnung 30' angedeutet, die das Zahnrad 30 bildet, welches
mit dem Zahnrad 21 des ersten Rotors kämmt.
Claims (12)
1. Wegsensor mit einem Gehäuse und einem axial in das
Gehäuse einschiebbaren Verschiebeelement, das in einer
Querrichtung biegeelastisch ist, und einem im Gehäuse
vorgesehenen Drehwinkelsensor, dessen Rotor ein Umlenk
rad aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Verschiebeelement (6) ein Band (13) befe stigt ist, das in seiner Längsrichtung im wesentlichen starr ist und das entlang seiner Längsrichtung erste Kopplungselemente (24) aufweist,
daß ein Sektor des Außenumfangs des Umlenkrades (20) von dem Band (13) umschlungen ist,
daß das Band (13) in seinem außer Eingriff mit dem Umlenkrad (20) liegenden Bereich ein bogenförmiges Querschnittsprofil aufweist und
daß das Umlenkrad (20) an seinem Außenumfang zweite Kopplungselemente (23) aufweist, die formschlüssig in die ersten Kopplungselemente (24) eingreifen und den Rotor (18) bei Verschieben des Verschiebeelemen tes (6) drehen.
daß an dem Verschiebeelement (6) ein Band (13) befe stigt ist, das in seiner Längsrichtung im wesentlichen starr ist und das entlang seiner Längsrichtung erste Kopplungselemente (24) aufweist,
daß ein Sektor des Außenumfangs des Umlenkrades (20) von dem Band (13) umschlungen ist,
daß das Band (13) in seinem außer Eingriff mit dem Umlenkrad (20) liegenden Bereich ein bogenförmiges Querschnittsprofil aufweist und
daß das Umlenkrad (20) an seinem Außenumfang zweite Kopplungselemente (23) aufweist, die formschlüssig in die ersten Kopplungselemente (24) eingreifen und den Rotor (18) bei Verschieben des Verschiebeelemen tes (6) drehen.
2. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (2, 3, 4) ein zweiter Drehwinkelsen
sor (17) vorgesehen ist, der ebenfalls durch Verschie
ben des Verschiebeelementes (6) betätigbar ist, wobei
sich ein auf den Verschiebeweg des Verschiebeelemen
tes (6) bezogener Drehwinkel des ersten Drehwinkelsen
sors (16) von dem auf den Verschiebeweg bezogenen
Drehwinkel des zweiten Drehwinkelsensors (17) unter
scheidet.
3. Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Umlenkrad (20) eine Außenverzahnung (21) aufweist,
die in eine Außenverzahnung eines am Rotor (19)
des zweiten Drehwinkelsensors (17) befestigten Zahnra
des (30) eingreift, wobei sich die Zähnezahl des Um
lenkrades (20) von der des Zahnrades (30) unterschei
det.
4. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß die ersten Rastelemente (24) in das Band eingepräg
te Sicken sind.
5. Wegsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sicken (24) von der Innenseite des gebogenen
Bandes (13) vorstehen und die zweiten Rastelemente (23)
Vertiefungen sind, die in ihrer Form an die Sicken
angepaßt sind.
6. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet,
daß die ersten Rastelemente im Band vorgesehene Lö
cher (34) sind und daß die zweiten Rastelemente vom
Außenumfang des Umlenkrades (20) abstehende an die
Löcher (33) angepaßte Erhebungen (35) sind.
7. Wegsensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Erhebungen (35) die Form von Kugelkalotten
oder kegelstumpfförmige Seitenwände haben und die
Löcher (33) einen aus der Ebene des Bandes (13) vor
stehenden kegelstumpfförmigen Rand (34) haben.
8. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (2, 3, 4) Führungselemente (9, 25,
26, 27) vorgesehen sind, die das Band (13) glatt anlie
gend an dem Umlenkrad (20) andrücken.
9. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (2, 3, 4) eine Auswerteelektronik vorge
sehen ist, die aus den Drehwinkeln der beiden Drehwin
kelsensoren (16, 17) und deren Drehwinkeldifferenz
die Verschiebestellung bzw. den Verschiebeweg des
Verschiebeelementes (6) ermittelt.
10. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet,
daß das Band (13) aus Metall besteht.
11. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet,
daß das Band um das Umlenkrad (20) herumgeführt ist
und in einem Winkelbereich von ca. 180° an der Außen
seite des Umlenkrades (20) anliegt.
12. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet,
daß der Verschiebeweg des Verschiebeelementes (6)
in beiden Richtungen durch Anschläge (14, 15) begrenzt
ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999147370 DE19947370C2 (de) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | Wegsensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999147370 DE19947370C2 (de) | 1999-10-01 | 1999-10-01 | Wegsensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19947370A1 DE19947370A1 (de) | 2001-05-03 |
DE19947370C2 true DE19947370C2 (de) | 2001-10-18 |
Family
ID=7924189
Family Applications (1)
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