DE3630062A1 - Device for determining speeds of rotation - Google Patents

Abstract

In a device for determining speeds of rotation, a speed of rotation transmitter (13) exhibits two magnet poles. It is attached to a transmitter wheel (10), which moves with respect to the speed of rotation transmitter (13). On account of the two magnet poles there are two air gaps (A, B), which give a constant working air gap. The transmitter (13) is surrounded by an induction coil (18), in which a voltage is induced, which corresponds to the speed of rotation of a component coupled to the transmitter wheel (10). The device is simply built and is suitable for accurate measurement of the speed of rotation. <IMAGE>

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Erfassung von Dreh­ zahlen, bei der ein Induktionsgeber mit einem einzigen Pol in einem Geberrad angeordnet ist. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nach­ teil, daß die im Geber erzeugten Signalspannungen stark von der Ein­ bautoleranz abhängig sind. Ist der Geber nicht genau im Mittelpunkt des Geberrads zentriert, so treten während der Rotationsbewegung unterschiedliche Spannungssignale auf. Ferner sind die bei kleinen Drehzahlen erzeugten Signalspannungen, wie sie insbesondere bei Antiblockierbremssystemen auftreten, so klein, daß eine aufwendige Auswerteschaltung notwendig ist. Wegen der genauen Einbautoleranzen baut die bisherige Vorrichtung kompliziert und teuer.The invention relates to a device for detecting rotation numbers where an induction transmitter with a single pole in one Encoder wheel is arranged. This known device has the after partly that the signal voltages generated in the encoder strongly from the on construction tolerance are dependent. Is the encoder not the center of attention centered on the encoder wheel, so occur during the rotational movement different voltage signals. Furthermore, they are small Speeds generated signal voltages, as in particular Anti-lock braking systems occur so small that an expensive Evaluation circuit is necessary. Because of the exact installation tolerances builds the previous device complicated and expensive.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Geber mit relativ großer Toleranz einbaubar ist. Die erzeugte Signalspannung ist unabhängig von der Einbautoleranz und immer gleich groß. Auf­ grund der Zweipoligkeit des Gebers wird die Signalspannung verdop­ pelt, so daß eine einfache Auswerteschaltung verwendbar ist. Die Einrichtung baut somit einfach und preisgünstig. The device according to the invention with the characteristic features the main claim has the advantage that the donor with relatively large tolerance can be installed. The generated signal voltage is independent of the installation tolerance and always the same size. On Due to the bipolarity of the encoder, the signal voltage is doubled pelt, so that a simple evaluation circuit can be used. The Furnishing thus builds easily and inexpensively.  

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrich­ tung möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial further developments of the Vorrich specified in the main claim tion possible.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing represents and explained in more detail in the following description. It demonstrate

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Geberrad, Fig. 1 is a plan view of a sensor wheel,

Fig. 2 einen Schnitt längs II-II nach Fig. 1, Fig. 2 shows a section along II-II of FIG. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit, Fig. 3 shows a detail,

Fig. 4 eine Abwandlung der Einzelheit nach Fig. 3 und Fig. 4 shows a modification of the detail of Fig. 3 and

Fig. 5 und 6 Feldlinienverläufe zwischen Geber und Geberrad. FIGS. 5 and 6 field line curves between the encoder and encoder wheel.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Geberrad bezeichnet, das mit Hilfe ei­ ner mittigen Bohrung 11 so auf einer nicht dargestellten Welle ange­ ordnet ist, daß eine Rotationsbewegung auf das Geberrad 10 übertra­ gen wird. Die Welle ist mit einem Bauteil gekoppelt, dessen Rota­ tionsgeschwindigkeit bestimmt werden soll. Das Geberrad 10 weist mehrere Zähne 12 auf, die jeweils diametral gegenüberliegend ange­ ordnet sind. Es ist somit stets ein geradzahliges Vielfaches an Zäh­ nen vorhanden. Die Zähne 12 sind als umgebogene Kanten des Geberrads 10 gebildet.In Fig. 1, 10 denotes a sensor wheel, which is arranged with the help of egg ner central bore 11 on a shaft, not shown, that a rotational movement on the sensor wheel 10 is transmitted conditions. The shaft is coupled to a component whose rotation speed is to be determined. The encoder wheel 10 has a plurality of teeth 12 , which are each arranged diametrically opposite. There is therefore always an even multiple of teeth. The teeth 12 are formed as bent edges of the encoder wheel 10 .

Im Innern des Geberrads 10, d.h. zwischen den Zähnen 12, befindet sich zentrisch ein feststehender induktiver Drehzahlgeber 13. Wie in Fig. 3 näher dargestellt, weist er einen permanentmsgnetischen, länglichen Stab 14 auf, dessen mittiger Teil 17 permanentmagnetisch ist und beispielsweise aus einer AlNiCo- oder einer CoSm-Legierung besteht, an dessen Außenseite je ein weichmagnetisches Teil 15, 16 angeordnet ist. A fixed inductive speed sensor 13 is located centrally in the inside of the sensor wheel 10 , ie between the teeth 12 . As shown in more detail in FIG. 3, it has a permanent magnetic rod 14 , the central part 17 of which is permanently magnetic and consists, for example, of an AlNiCo or CoSm alloy, on the outside of which a soft magnetic part 15 , 16 is arranged.

Den Geber 13 umschlingt eine Induktionsspule 18, die möglichst nahe an die äußeren Enden der weichmagnetischen Teile 15, 16 heranreicht.An induction coil 18 wraps around the transmitter 13 , which reaches as close as possible to the outer ends of the soft magnetic parts 15 , 16 .

Es ist aber auch möglich, wie aus Fig. 4 ersichtlich, im Bereich der weichmagnetischen Teile 15, 16 zwei in Reihe geschaltete Induk­ tionsspulen 20, 21 anzuordnen. Somit befindet sich jeweils im Be­ reich der weichmagnetischen Teile 15, 16 eine Induktionsspule. Der Drehzahlgeber 13 weist somit zwei Pole auf, die jeweils in Wirkver­ bindung mit zwei diametral gegenüberliegenden Zähnen 12 des Geber­ rads 10 stehen. Der Drehzahlgeber 13 hat also zwei Luftspalten A und B, die sich zu einem gemeinsamen, konstanten Arbeitsluftspalt addie­ ren. Auch bei großer Einbautoleranz, d.h. wenn der Geber 13 nicht genau zentrisch im Geberrad 10 eingebaut ist, erzeugt der Drehzahl­ geber 13 immer ein gleich großes Signal, da der Arbeitsluftspalt je­ weils als Summe der beiden Luftspalten A und B gleich groß ist. Selbstverständlich dürfen die Einbautoleranzen aber nicht so groß sein, daß der Drehzahlgeber 13 an den Zähnen 12 anschlägt.However, it is also possible, as can be seen from FIG. 4, to arrange two induction coils 20 , 21 connected in series in the region of the soft magnetic parts 15 , 16 . Thus, there is an induction coil in each area of the soft magnetic parts 15 , 16 . The speed sensor 13 thus has two poles, which are in operative connection with two diametrically opposed teeth 12 of the encoder wheel 10 . The speed sensor 13 thus has two air gaps A and B, the addie ren become a common, constant working air gap. Even with large installation tolerance, that is, when the encoder is not incorporated 13 exactly centrally in the wheel 10, generates the speed encoder 13 is always an equal Signal because the working air gap is the same size as the sum of the two air gaps A and B. Of course, the installation tolerances must not be so large that the speed sensor 13 strikes the teeth 12 .

Befindet sich der Drehzahlgeber 13 nun im Bereich der Lücken zwi­ schen den Zähnen 12, so wird in der Spule 18 nur ein sehr geringer Induktionsstrom erzeugt. Der entsprechende Fluß der Magnetlinien 22 ist in Fig. 5 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß bei einem nahezu offenen Magnetkreis in der Spule 18 nur ein geringer Induktionsstrom erzeugt wird. Dieser wird weitgehend durch das magnetische Streufeld hervorgerufen.The speed sensor 13 is now in the area of the gaps between the teeth 12 , only a very small induction current is generated in the coil 18 . The corresponding flux of the magnetic lines 22 is shown in FIG. 5. It can be seen that with an almost open magnetic circuit, only a small induction current is generated in the coil 18 . This is largely caused by the stray magnetic field.

In Fig. 6 ist der Fluß der Magnetlinien 22 gezeigt, wenn sich der Drehzahlgeber 13 zwischen zwei diametral gegenüberliegenden Zähnen 12 befindet. Dann ist der Fluß der Magnetlinien 22 nahezu geschlos­ sen. Es entsteht nur ein geringes magnetisches Streufeld. Die Ma­ gnetlinien 22 verlaufen vom permanentmagnetischen Teil 17 über das weichmagnetische Teil 15 und den Luftspalt A in die Zähne 12. Von dort fließen sie über das Geberrad 10 und den zweiten Luftspalt B zurück zum weichmagnetischen Teil 16 und zum permanentmagnetischen Teil 17. Rotiert das Geberrad 10, so wechseln jeweils geschlossener und offener Magnetkreis, was bedeutet, daß bei jedem Wechsel in der Spule 18 ein Induktionsstrom erzeugt wird. Je schneller sich das Geberrad 10 bewegt, desto häufiger ist der Magnetflußwechsel und desto höher ist auch die induzierte Spannung in der Spule 18. Die Größe der in der Spule 18 induzierten Spannung ist somit ein Maß für die Rotationsgeschwindigkeit des gekuppelten Bauteils. Die Magnet­ linien 22 im Bereich des permanentmagnetischen Teils 17 tragen dabei nicht zur Strominduzierung in der Spule 18 bei, da sich in diesem Bereich der Magnetfluß kaum ändert. Vielmehr wirken die Magnetlinien 22 in diesem Bereich als sogenanntes Streufeld und beeinträchtigen die Meßwerte. Mit Hilfe der Abwandlung der Spule nach Fig. 4 kann dieses Streufeld nahezu eliminiert werden.In FIG. 6, the flow of magnetic lines 22 is shown, when the speed sensor 13 is located between two diametrically opposite teeth 12. Then the flow of the magnetic lines 22 is almost closed. There is only a small magnetic stray field. The magnetic lines 22 run from the permanent magnetic part 17 via the soft magnetic part 15 and the air gap A into the teeth 12 . From there they flow via the sensor wheel 10 and the second air gap B back to the soft magnetic part 16 and to the permanent magnetic part 17 . If the encoder wheel 10 rotates, the closed and open magnetic circuits change, which means that an induction current is generated in the coil 18 with each change. The faster the encoder wheel 10 moves, the more frequent the magnetic flux change and the higher the induced voltage in the coil 18 . The size of the voltage induced in the coil 18 is thus a measure of the rotational speed of the coupled component. The magnetic lines 22 in the area of the permanent magnetic part 17 do not contribute to the current induction in the coil 18 , since the magnetic flux hardly changes in this area. Rather, the magnetic lines 22 act in this area as a so-called stray field and impair the measured values. By means of the modification of the coil of FIG. 4 can be nearly eliminated by this stray field.

Der Drehzahlgeber 13 dient besonders zur Aufnahme von kleineren Drehzahlen, wie sie bei Antiblockiersystemen auftreten können. Ferner ist er auch zur Steuerung von Pumpen bei elektronischer Dieselregelung von Kraftfahrzeugen verwendbar.The speed sensor 13 is used in particular to record lower speeds, as can occur in anti-lock braking systems. It can also be used to control pumps for electronic diesel control in motor vehicles.

Wichtig ist, daß mit Hilfe eines zweipoligen Drehzahlgebers 13, der in einem Geberrad 10 angeordnet ist, ein von der Einbautoleranz un­ abhängiges, konstantes Signal erzeugt wird.It is important that with the aid of a two-pole speed sensor 13 , which is arranged in a sensor wheel 10 , a constant signal that is independent of the installation tolerance is generated.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Erfassung von Drehzahlen mit Hilfe eines Gebers (13), der wenigstens einen induktiv arbeitenden Pol aufweist, der innerhalb eines mindestens zwei diametral gegenüberliegende Zähne (12) aufweisenden Geberrads (10) angeordnet ist, das relativ zum Geber (13) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (13) zweipolig ausgebildet ist.1. Device for detecting speeds using a sensor ( 13 ) which has at least one inductively operating pole, which is arranged within a sensor wheel ( 10 ) having at least two diametrically opposite teeth ( 12 ), which moves relative to the sensor ( 13 ) is characterized in that the transmitter ( 13 ) is bipolar. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (13) zwei ein permanentmagnetisches Teil (17) einschließende weichmagnetische Teile (15, 16) aufweist, deren äußere Stirnseiten die Pole des Gebers (13) sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter ( 13 ) has two a permanent magnetic part ( 17 ) including soft magnetic parts ( 15 , 16 ), the outer end faces of which are the poles of the transmitter ( 13 ). 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das per­ manentmagnetische (17) und die weichmagnetischen Teile (15, 16) von einer Induktionsspule (19) umschlungen sind, die bis kurz vor die jeweiligen Polenden führen.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the per manentmagnetische ( 17 ) and the soft magnetic parts ( 15 , 16 ) are wrapped by an induction coil ( 19 ) which lead up to shortly before the respective pole ends. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei In­ duktionsspulen (20, 21) in Reihe geschaltet sind, die jeweils nur die weichmagnetischen Teile (15, 18) umgeben.4. Apparatus according to claim 2, characterized in that two induction coils ( 20 , 21 ) are connected in series, each of which surround only the soft magnetic parts ( 15 , 18 ). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Geberrad (10) ein geradzahliges Vielfaches an Zähnen (12) aufweist. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the encoder wheel ( 10 ) has an even multiple of teeth ( 12 ). 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl von Anti­ blockiersystemen bei Kraftfahrzeugen dient.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized records that the device for detecting the speed of anti blocking systems in motor vehicles. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl von Pumpen für die elektronische Dieselregelung bei Kraftfahrzeugen dient.7. Device according to one of claims 1 to 5, characterized records that the device for detecting the speed of pumps for electronic diesel control in motor vehicles.