DE2222109C2 - Device for obtaining a signal that is dependent on the speed of rotation - Google Patents
Device for obtaining a signal that is dependent on the speed of rotationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Gewinnung eines elektrischen Signales, das von der Drehgeschwindigkeit eines, sich drehenden Bauteiles gegenüber einem feststehenden Bauteil abhängt, wobei das sich drehende Bauteil mittels einer groben Wälzlagerung am feststehenden Bauteil gelagert ist, bestehend aus einem am feststehenden Bauteil befestigten Stator mit einem einem Magnetkreis zugeordneten magneifeldempfindlichen Element und einem mit dem sich drehenden Bauteil lediglich drehfest verbundenen, ringförmigen Rotor, der bei Drehung des sich drehenden BauteilesThe invention relates to a device for extraction an electrical signal that is related to the speed of rotation of a rotating component depends on a stationary component, the rotating component by means of a coarse roller bearing on the stationary component is stored, consisting of a fixed component on the stator with a A magnetic field-sensitive associated with a magnetic circuit Element and a ring-shaped element that is only connected in a rotationally fixed manner to the rotating component Rotor, which occurs when the rotating component rotates
ίο den Magnetfluß in dem Magnetkreis variiert urid damit Signalveränderungen am Ausgang des magnetfeldempfindlichen Elements hervorruft, wobei dieser Rotor mittels eines gesonderten Lagers am feststehenden Bauteil gelagert istίο the magnetic flux in the magnetic circuit varies and thus Causes signal changes at the output of the magnetic field sensitive element, this rotor is mounted by means of a separate bearing on the stationary component
is Ein derartiger Drehgeschwindigkeitsgeber ist Gegenstand des älteren Patents 22 61 172. Dieser besteht aus einem einen Magneten und ein magnetfeldempfindliches Element z. B. eine Spule enthaltenden Stator und einem mit Ausnehmungen oder Zähnen versehenen Rotor, wobei bei Drehung des Rotors der in dem aus Rotor und Stator gebildeten Magnetkreis wirksame Luftspalt wegen der Zähne variiert wird Diese Luftspaltänderungen haben Änderungen des das magnetfeldempfindliche Element beeinflussenden Magnetflusses zur Folge, wodurch es zur Erzeugung einer drehzahlabhängigen Impulsfolge am Ausgang des magnetfeldempfindlichen Elementes kommt Bei diesem DrehgeschwindigktJtsgeber sind Rotor und Stator mittels eines gesonderten Wälzlagers aneinander gelagert um einen kleinen Luftspalt zu ermöglichen und um ein möglichst großes Ausgangssignal zu erhalten.is Such a speed sensor is the subject of the earlier patent 22 61 172. This consists of a magnet and a magnetic field sensitive Element z. B. a coil containing stator and one provided with recesses or teeth Rotor, whereby when the rotor rotates, the magnetic circuit formed by the rotor and stator is effective Air gap is varied because of the teeth These air gap changes have changes in the magnetic field sensitive Element influencing magnetic flux result, causing it to generate a speed-dependent pulse sequence at the output of the magnetic field-sensitive element comes with this The rotary speed encoder is connected to the rotor and stator by means of a separate roller bearing stored to allow a small air gap and to get the largest possible output signal.
Befestigt man nämlich bei grob aneinander gelagerten Bauteilen, wie z.B. die am Achsschenkelbolzen gelagerte Nabe eines Fahrzeugrades, den Rotor und den Stator an den beiden Bauteilen, so muß man einen relativ großen Luftspalt vorsehen, um auch bei den möglichen axialen und radialen Bewegungen der beiden Bauteile gegeneinander, z. B. bei Belastung, ein Anlaufen des Rotors am Stator zu verhindern. Auch müssen bei der Bemessung des Luftspalte? die Toleranzen der Bauteile berücksichtigt werden.This is because it is attached to components that are roughly stacked together, such as those on the kingpin Bearing hub of a vehicle wheel, the rotor and the stator on the two components, you have to have one Provide a relatively large air gap to accommodate the possible axial and radial movements of the two Components against each other, z. B. to prevent the rotor from starting on the stator under load. Also have to when dimensioning the air gap? the tolerances of the components are taken into account.
Zur Vermeidung eines großen I-uftspaltes wird in der DE-AS 1911488 angegeben, den Rotor nicht fest sondern nur drehfest mit dem sich drehenden Bauteil zu verbinden und den Rotor am konzentrisch dazu liegenden Stator drehbar zu lagern. Hier ist ein konzentrisch zum Rotor liegender Stator notwendig, was fertigungstechnische Schwierigkeiten bringtTo avoid a large air gap, the DE-AS 1911488 stated that the rotor was not fixed but only to connect non-rotatably with the rotating component and the rotor at the concentric to it to store lying stator rotatably. A stator concentric to the rotor is necessary here, which brings manufacturing difficulties
19 11 513 bekannt, ttotor und Stator in enger axialer und
radialer Nachbarschaft zum groben Wälzlager anzuordnen, so daß die möglichen Lageänderungen nicht größer
als das Lagerspiel sein können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine weniger teuere Lösung zu finden, bei
der ebenfalls die Einflüsse der radialen und/oder axialen Bewegungen zwischen den beiden Bauteilen und auch
die möglicherweise vorhandenen Toleranzen ohne Wirkung sind.19 11 513 known to arrange ttotor and stator in close axial and radial proximity to the coarse roller bearing, so that the possible changes in position cannot be greater than the bearing play.
The object on which the invention is based is to find a less expensive solution in which the influences of the radial and / or axial movements between the two components and the tolerances that may be present also have no effect.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöstThis object is achieved by the features specified in claim 1
Hierbei macht man sich die Tatsache zunutze, daß die
Wälzlager mit relativ hoher Genauigkeit hergestellt werden. Da normalerweise die feststehende Lagitrscha-Ie
nicht ausreichend Platz liefert, wird man !für die Lagerung an dieser Lagerschale einen Ansatz vorsehen,
dessen eine Fläche zur Lagerung genutzt ist
Der durch die Erfindung angestrebte Effekt wird dannThis makes use of the fact that the rolling bearings are manufactured with a relatively high degree of accuracy. Since the fixed Lagitrscha-Ie normally does not provide sufficient space, one will provide an approach for the storage on this bearing shell, one of which is used for storage
The effect aimed at by the invention then becomes
besonders wirksam, wenn man die Lage des montierten Stators durch wenigstens eine Fläche der gleichen feststehenden Lagerschale bestimmt.particularly effective if you change the location of the assembled stator by at least one face of the same fixed bearing shell determined.
Bei der erfindungsgemäßen Lagerung des Rotors ist der Stator als Einheit ausgebildet, die nur einen Teil des Rotors gegenübersteht, also exzentrisch zum Rotor liegt. Diese Einheit ist in eine Bohrung des feststehenden Bauteiles eingesteckt und in ihr befestigt. Dabei kann die feststehende Lagerschale als Anschlag für den einzusteckenden Rotor dienen und damit die Einstecktiefe bestimmen. Diese Lösung ist insbesondere bei Verwendung des Drehgeschwindigkeitsgebers bei angetriebenen Faiirzeugrädern von Interesse, bei denen der Stator radial zur Drehachse in das Achsrohr eingesteckt wird, wobei die feststehende Lagerschale als Anschlag dient und der mit radial verlaufenden Zähnen versehene Rotor sich mit der Antriebswelle dreht, wobei dessen Lagerung wiederum an der feststehenden Lagerschale erfolgt Auch beim Einstecken des Stators in das feststehende Bauteil etwa in Richtung der Drehachse des sich drehenden Bauteiles (z. B. in den Achsschenkel eines nicht angetriebenen Rades) ist die Verwendung der Lagerschale als Anschlag zur Bestimmung der Einstecktiefe des Stators von Interesse. Bei einem Rotor mit radial verlaufenden Zähnen und Einstecken des Stators etwa in Achsrichtung oder bei axial verlaufenden Zähnen und Einstecken des Stators senkrecht zur Drehachse ist es dagegen zur Erzielung des kleinen Luftspaltes wichtig, daß der Stator so eingeführt wird, daß er senkrecht zur Einschiebrichtung mit der Lagerschale in Berührung kommt Es ist nicht sicher, daß die öffnung, in der der Stator eingeschoben wird, hierfür den exakt richtigen Verlauf aufweist Es wird deshalb, gemäß Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Stator durch zwei gelenkig miteinander verbundenen Teilen zu bilden, von denen das eine zur Befestigung in der Einschiebeöffnung dient und das andere, die eigentliche Statorteile tragende Teil demgegenüber etwas abwinkelbar ist um ein teilweises Anlegen an die feststehende Lagerschale zu ermöglichen. Die E.ischiebeöffnung muß so ausgebildet sein, daß die Abwinkelung ermöglicht wird. Die gelenkige Verbindung der beiden Teile kann z. B. ein Kugelgelenk sein. Um ein sicheres Anlegen zu garantieren, ist vorzugsweise wenigstens im montierten Zustand zwischen den beiden Statorteilen eine Feder wirksam, die gegebenenfalls die Abwinkeluhg und damit das Anlegen des Statorteiles am Rotor garantiert Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Stator in einer Exzenterhülse geführt, durch deren Verdrehen in der Einstecköffnung eine Paullelverschiebung des Stators in radialer Richtung bewirkt wird, so daß ein Anlegen an die feststehende Lagerschale ermöglicht wirdWhen mounting the rotor according to the invention, the stator is designed as a unit, which is only part of the The rotor faces, i.e. is eccentric to the rotor. This unit is in a hole of the stationary Component inserted and fastened in it. The fixed bearing shell can act as a stop for the one to be inserted Serve the rotor and thus determine the insertion depth. This solution is particularly useful when using of the rotary speed sensor in the case of powered vehicle wheels of interest, in which the stator is inserted radially to the axis of rotation into the axle tube, the fixed bearing shell serving as a stop and the rotor provided with radially extending teeth rotates with the drive shaft, the Storage in turn on the fixed bearing shell takes place when the stator is inserted into the Fixed component roughly in the direction of the axis of rotation of the rotating component (e.g. in the steering knuckle of a non-driven wheel) is the use of the bearing shell as a stop to determine the Stator insertion depth of interest. In the case of a rotor with radial teeth and inserting the Stator approximately in the axial direction or with axially extending teeth and inserting the stator perpendicular to the On the other hand, in order to achieve the small air gap, it is important for the axis of rotation that the stator is inserted in such a way that that it comes into contact with the bearing shell perpendicular to the direction of insertion It is not certain that the opening into which the stator is inserted has the exactly correct course for this purpose therefore, proposed according to a further development of the invention, the stator articulated by two to form connected parts, one of which is used for fastening in the insertion opening and the other part, which carries the actual stator parts, can be slightly angled by a partial one To allow application to the fixed bearing shell. The sliding opening must be designed in such a way that that the angling is made possible. The articulated connection of the two parts can, for. B. a ball joint be. In order to guarantee a safe application, it is preferably at least in the assembled state a spring is effective between the two stator parts, which if necessary the Abwinkeluhg and thus the Application of the stator part to the rotor guaranteed. According to another embodiment, the stator is in a Eccentric sleeve out, by rotating it in the insertion opening a Paullel displacement of the stator is effected in the radial direction, so that an application to the fixed bearing shell is made possible
Wie bereits erwähnt, kann man mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ein von der Geschwindigkeit eines Fahrzeugrades abhangiges Signal gewinnen; die Einrichtung kann somit als Drehgeschwindigkeitssensor für ein Antiblockierregelsystem dienen.As already mentioned, you can with the invention Device obtain a signal that is dependent on the speed of a vehicle wheel; the establishment can thus serve as a rotational speed sensor for an anti-lock control system.
Die einzige Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Einrichtung und zwar in Anwendung bei einem nicht angetriebenen Rad in einer im Schnitt dargestellten Ausschnittzeichnung.The single drawing shows an embodiment of the device according to the invention, namely in Use with a non-driven wheel in a cut-out drawing shown in section.
In der Zeichnung ist ein Teil des Achsschenkels gezeigt und mit I bezeichnet Das von der Radnabe dargestellte Teil trägt das Bezugszeichen 2. Von den zwischen diesen gegeneinander drehbaren Teilen vorhandenen Wälzlagern ist nur eines dargestellt und mit 3 bezeichnet Die mit <.*m Achsschenkel verbundene feststehende Lagerschale trägt das Bezugszeichen 3a, die sich mit der Radnabe drehende Schale das Bezugszeichen 3br Die Einrichtung zur Messung rler Drehgeschwindigkeit besteht aus dem im Schnitt gezeigten Rotorring 4 und dem Stator 5, der in eine Bohrung des Achsschenkels 1 eingesteckt ist und mit seinen magnetisch wirksamen Teilen einem Segment des Rotors 4 gegenübersteht Der Simmering 6 dient der Abdichtung der Lager und des Drehgeschwindigkeits-In the drawing, a part of the steering knuckle is shown and denoted by I. The part represented by the wheel hub bears the reference number 2. Of the roller bearings between these mutually rotatable parts, only one is shown and denoted by 3 The bearing shell bears the reference number 3a, the shell rotating with the wheel hub has the reference number 3b r The device for measuring rler rotational speed consists of the rotor ring 4 shown in section and the stator 5, which is inserted into a bore in the steering knuckle 1 and with its magnetically effective Parts facing a segment of the rotor 4 The oil seal 6 is used to seal the bearings and the rotational speed
M) gebers 4,5. Dieser Dichtring 6 läuft mit dem Rad um und kann so ausgebildet sein, daß er gleichzeitig als Mitnehmer für den Rotor dient, so daß der Stift 10 entbehrlich istM) encoder 4.5. This sealing ring 6 rotates with the wheel and can be designed so that it simultaneously serves as a driver for the rotor, so that the pin 10 is dispensable
is ferromagnetischem Material, der auf seiner gesamten inneren Oberfläche mit Zähnen 8 versehen ist Der Ring 7 mit den Zähnen 8 ist von einem Ringteil 9 aus verstärktem Kunststoff umgeben. Der Kunststoff kann auch die Zahnlücken ausfüllen. Der Rotor ist mittels des an der Nabe 2 befestigten Stiftes 10 drehfest mit der Nabe verbunden. Der Stift 10 greift in einen Schlitz des Rotors 4 ein. Zur Lagerung des Kotors 4 dient ein nasenförmiger Ansatz 11 der feststehenden Lagerschale 3a, der in eine Ausnehmung des Rotors eingreift. Die radial innere Fläche des Ansatzes 12 des Rotors und die radial äußere Fläche des Ansatzes 11 der Lagerschale bilden ein reibungsarmes Gleitlager, bewirken also dieis ferromagnetic material that works on its entire inner surface is provided with teeth 8. The ring 7 with the teeth 8 is formed from a ring part 9 surrounded by reinforced plastic. The plastic can also fill in the gaps between the teeth. The rotor is by means of the attached to the hub 2 pin 10 rotatably connected to the hub. The pin 10 engages in a slot of the Rotor 4 a. A nose-shaped projection 11 of the fixed bearing shell is used to support the motor 4 3a, which engages in a recess in the rotor. The radially inner surface of the projection 12 of the rotor and the radially outer surface of the projection 11 of the bearing shell form a low-friction sliding bearing, so cause the
eingesteckt: zur Befestigung dient hier das in die Öffnung 13 einschraubbare Teil 14 (Verschraubung nicht dargestellt). Der eigentliche Stator besteht aus zwei starr miteinander verbundenen Gehäuseteilen 15 und 16, von denen das Gehäuseteil 15 die magnetisch wirksamen Teile des Stators wie den Magneten 17 und den magnetfeldempfindlichen Halbleiter 18 beinhaltet. Im demontierten Zustand sind das Befestigungsteil 14 und der eigentliche Stator 15/16 nicht miteinander verbunden. Die abwinkelbare Verbindung beim Montieren kommt durch die Ringfeder 19 zustande, die durch einen abgebogenen Lappen 20, z. B. durch Schweißung an einer Stelle mit dem Gehäuse 16 verbunden ist. Diese Verbindung ist so gestaltet, daß eine Schrägstellung des Federringes 19 zustande kommt und zwar im entspannten Zustand der Feder noch wesentlich stärker als gezeichnet Beim Einschrauben des Bcfestigurgsteiles 14 kommt dieses mit dem in der Zeichnung unten liegenden Federteil in Berührung, spannt die Feder und bewirkt damit ein geringfügiges Kippen des eigentlichen Stators 15/16 um eine Achse senkrecht zur Zeichnungsebene, bis das linke Ende des Stators an der unteren Fläche der Lagerschale 3a zur Anlage kommt Hierzu ist die Bohrung 13 entsprechend groß bemessen. Die Kippachse liegt dabei in einer Ebene senkrecht zur LTinschiebeachse im Bereich der schrägen Aufsitzfläche 21 des Gehäuses 15 auf der dort sich verengenden Öffnung 13. Diese Schräge übernimmt auch die Dichtung. Der Stift 22, der in einen Schlitz des Stators eingreift, bewirkt, daß der Stator in der richtigeninserted: the part 14 that can be screwed into the opening 13 is used for fastening (screw connection not shown). The actual stator consists of two housing parts 15 rigidly connected to one another and 16, of which the housing part 15, the magnetically effective parts of the stator such as the magnets 17 and the magnetic field sensitive semiconductor 18 includes. In the dismantled state, the fastening part 14 and the actual stator 15/16 are not with one another tied together. The angled connection during assembly comes about through the annular spring 19, which is through a bent flap 20, e.g. B. is connected to the housing 16 by welding at one point. These Connection is designed so that an inclined position of the spring ring 19 comes about and that in the relaxed The condition of the spring is much stronger than shown when the fastening part is screwed in 14 this comes into contact with the spring part lying at the bottom in the drawing, tensions the spring and thus causes a slight tilting of the actual stator 15/16 about an axis perpendicular to Drawing plane until the left end of the stator comes to rest on the lower surface of the bearing shell 3a For this purpose, the bore 13 is dimensioned correspondingly large. The tilt axis lies in a plane perpendicular to the Sliding axis in the area of the inclined seating area 21 of the housing 15 on the opening 13 narrowing there. This slope also takes over the Poetry. The pin 22, which engages a slot in the stator, causes the stator to be in the correct position
Durch das so bewirkte Anschlagen des Stators an die feststehende Lagerschale 3a kommt es zu einem kleinen Luftspalt zwischen Rotor und Stator, der '/on Bewegungen zwischen Radnabe und Achsschenkel unabhängigThe impact of the stator on the stationary bearing shell 3a caused in this way results in a small air gap between the rotor and the stator, which is independent of movements between the wheel hub and the steering knuckle
es ist Seine Größe ist lediglich von den Toleranzen des Maßes zwischen d_r Gleitfläche des Ansatzes 11 und der Anschlagfläche des Stators 5 an der Lagerschale einerseits und den wirksamen Toleranzen des Rotorsit is its size is merely dependent on the tolerances of the Measure between the sliding surface of the projection 11 and the stop surface of the stator 5 on the bearing shell on the one hand and the effective tolerances of the rotor
und Stators selbst abhängig. Da diese Teile gegenüber den Teilen der Kraftfahrzeuge sehr eng toleriert sind, ist der mögliche Schwankungsbereich des Luftspaltes auf ein zulässiges Maß eingeengt.and stator itself dependent. As these parts opposite the parts of the motor vehicles are very closely tolerated the possible fluctuation range of the air gap is narrowed to a permissible level.
Die seitliche Führung des Rotors wird durch die feststehende Lagerschale 3a und einen Vorsprung des Achsschenkels bewirkt.The lateral guidance of the rotor is through the fixed bearing shell 3a and a projection of the Steering knuckle causes.
Claims (10)
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