DE19651614A1 - Eddy current measuring device for a pointer instrument - Google Patents
Eddy current measuring device for a pointer instrumentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Wirbelstrommeßwerk für ein Zeigerinstrument, insbesondere für einen Tachometer und/oder einen Drehzahlmesser, mit einem drehfest auf einer Antriebswelle angeordneten Drehmagneten, wel cher einem drehfest auf einer Zeigerwelle befestigten Wirbelstromkörper aus elektrisch leitendem Material gegenübersteht und bei einer Drehung der Antriebswelle zur Übertragung eines ersten Drehmomentes auf die Zeigerwelle ausgebildet ist, mit einer ein zweites, dem ersten Drehmo ment entgegengerichtetes Drehmoment auf die Zeigerwelle übertragen den Drehfeder, mit einem hinter dem Wirbelstromkörper und/oder hinter dem Drehmagneten angeordneten Rückschlußkörper und mit einem tem peraturabhängigen Kompensationselement zum Kompensieren einer Schwächung des magnetischen Feldes des Drehmagneten und einer Verminderung der Leitfähigkeit des Wirbelstromkörpers bei steigender Temperatur.The invention relates to an eddy current measuring device for a pointer instrument, especially for a speedometer and / or a tachometer, with a rotatably arranged on a drive shaft rotating magnet, wel cher an eddy current body rotatably fixed on a pointer shaft made of electrically conductive material and when rotating the drive shaft for transmitting a first torque to the Pointer shaft is formed with a second, the first torque transfer the opposite torque to the pointer shaft the torsion spring, with one behind the eddy current body and / or behind the rotary magnet arranged yoke body and with a tem temperature-dependent compensation element to compensate for a Weakening of the magnetic field of the rotating magnet and one Reduction of the conductivity of the eddy current body with increasing Temperature.
Solche Wirbelstrommeßwerke werden beispielsweise in Tachometern eingesetzt und sind damit bekannt. Als Kompensationselement wird bei dem bekannten Wirbelstrommeßwerk über den Polpaaren des Drehma gneten ein Kompensationsring aus einem Werkstoff aufgesetzt, dessen magnetischer Widerstand sich bei Temperaturanstieg vergrößert. Hier durch wird das von dem Drehmagneten erzeugte magnetische Feld bei niedrigen Temperaturen geschwächt und die Schwächung bei steigenden Temperaturen kontinuierlich verringert.Such eddy current measuring devices are used, for example, in tachometers used and are therefore known. As a compensation element at the well-known eddy current measuring mechanism over the pole pairs of the Drehma a compensation ring made of a material, whose magnetic resistance increases as the temperature rises. Here by the magnetic field generated by the rotating magnet weakened at low temperatures and weakening at rising temperatures Temperatures decreased continuously.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Wirbelstrommeßwerk der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es möglichst kleine Abmes sungen hat und kostengünstig herzustellen ist.The invention is based on the problem of an eddy current measuring device type mentioned so that it is as small as possible dim has solutions and is inexpensive to manufacture.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kompen sationselement als Federelement ausgebildet ist, welches zum Verringern des von der Drehfeder auf die Zeigerwelle übertragenen zweiten Drehmomentes oder zum Konstanthalten des auf den Wirbelstromkörper übertragenen ersten Drehmoments bei steigender Temperatur ausgebil det ist.According to the invention, this problem is solved in that the compen sationselement is designed as a spring element, which to reduce the second transmitted from the torsion spring to the pointer shaft Torque or to keep the eddy current body constant transmitted first torque with increasing temperature det.
Durch diese Gestaltung ist zur Kompensation des Temperatureinflusses auf das Wirbelstrommeßwerk kein auf dem Drehmagneten zu befestigen der Kompensationsring mehr erforderlich. Der Drehmagnet kann daher dem Wirbelstromkörper mit einem besonders geringen Abstand gegen überstehen. Hierdurch kann der Drehmagnet besonders klein gestaltet und aus einem kostengünstigen Magnetmaterial gefertigt sein. Das Wir belstrommeßwerk verfügt deshalb über besonders geringe Abmessungen und ist kostengünstig herstellbar.This design is used to compensate for the influence of temperature on the eddy current measuring mechanism no to be attached to the rotary magnet the compensation ring is more necessary. The rotary magnet can therefore against the eddy current body with a particularly small distance survive. As a result, the rotary magnet can be made particularly small and be made from an inexpensive magnetic material. The we Belstrommeßwerk therefore has particularly small dimensions and is inexpensive to manufacture.
Die Erfindung läßt sich natürlich auch verwirklichen, wenn man in kinema tischer Umkehr der Verhältnisse den Dauermagneten an der Zeigerwelle und den Wirbelstromkörper an der Antriebswelle vorsieht.The invention can of course also be realized if one in kinema table reversal of the conditions of the permanent magnet on the pointer shaft and provides the eddy current body on the drive shaft.
Das Wirbelstrommeßwerk besteht gemäß einer vorteilhaften Weiterbil dung der Erfindung aus besonders wenigen Bauteilen, wenn die Drehfe der zur Ausbildung als Kompensationselement aus einem ihre Federkon stante bei steigender Temperatur verringernden Material gefertigt ist. Da die Drehfeder zur Erzeugung des zweiten Drehmomentes ohnehin vor handen ist, wird für das Kompensationselement kein zusätzliches Bauteil benötigt.The eddy current measuring mechanism exists according to an advantageous further development extension of the invention from particularly few components when the Drehfe the one for training as a compensation element from a spring cone material with increasing temperature is made. There the torsion spring for generating the second torque anyway there is no additional component for the compensation element needed.
Der Luftspalt wird gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung automatisch von dem Kompensationselement eingestellt, wenn das Kompensationselement als Axialfeder zur Verringerung des axialen Abstandes zwischen dem Wirbelstromkörper und dem Drehmagneten bei steigender Temperatur ausgebildet ist.According to another advantageous development of the Invention automatically set by the compensation element when the compensation element as an axial spring to reduce the axial Distance between the eddy current body and the rotary magnet rising temperature is formed.
Alternativ dazu läßt sich die Erfindung auch dadurch verwirklichen, daß das Kompensationselement als Axialfeder zur Verringerung des axialen Abstandes zwischen dem Rückschlußkörper und dem Wirbelstromkörper oder dem Drehmagneten bei steigender Temperatur ausgebildet ist. Diese Gestaltung trägt nicht zur Erhöhung der Abmessungen des Wirbelstrom meßwerkes bei, da dank der Erfindung ein besonders kleiner Drehmagnet verwendet wird, welcher dem Wirbelstromkörper mit besonders geringem Abstand gegenübersteht.Alternatively, the invention can also be implemented in that the compensation element as an axial spring to reduce the axial Distance between the yoke body and the eddy current body or the rotary magnet is formed with increasing temperature. This Design does not increase the size of the eddy current measuring mechanism because, thanks to the invention, a particularly small rotary magnet is used, which the eddy current body with particularly low Distance faces.
Sofern ein erfindungsgemäßes Kompensationselement, das den Tempe raturgang vollständig kompensiert, nur mit unverhältnismäßig großem Aufwand realisiert werden kann, ist es vorteilhaft, ein Kompensationsele ment zu verwenden, das den Temperaturgang nicht genau kompensiert und die fehlende Kompensation mit bekannten Mitteln zu realisieren. So fern das Kompensationselement die Kompensation nur unvollständig ausführt, kann vorteilhafterweise bei einer Unterkompensation zusätzlich im Arbeitsluftspalt mit bekannten Kompensationsmaterialien die fehlende Kompensation erreicht werden. Sofern ein Kompensationselement über kompensiert, kann vorteilhafterweise durch Einbringen von Kompensa tionsmaterial, wie z. B. FeNi-Legierungen, im Rückschluß eine Kompensa tion erreicht werden, die zusammen mit dem Kompensationselement ein temperaturneutrales Meßwerk realisiert.If a compensation element according to the invention that the Tempe raturgang fully compensated, only with a disproportionately large Effort can be realized, it is advantageous to use a compensation element use that does not exactly compensate for the temperature response and to realize the missing compensation with known means. Like this far the compensation element the compensation only incomplete executes, can advantageously also with undercompensation the missing in the working air gap with known compensation materials Compensation can be achieved. If a compensation element is about compensated, can advantageously by introducing Kompensa tion material, such as. B. FeNi alloys, in conclusion a compensa tion can be achieved together with the compensation element temperature-neutral measuring mechanism realized.
Das Kompensationselement läßt sich nahezu beliebig gestalten und ist besonders kostengünstig, wenn es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus Kunststoff im Spritzgießverfahren gefer tigt ist.The compensation element can be designed in almost any way and is particularly inexpensive if it is according to another advantageous Further development of the invention made of plastic in the injection molding process is done.
Das von dem Drehmagneten auf den Wirbelstromkörper übertragene Drehmoment verringert sich mit üblichen Materialkombinationen und ei nem Temperaturanstieg um 10°C ungefähr um 4 bis 8%. Das Kompensa tionselement gleicht gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung diese Änderung über einen besonders großen Temperaturinter vall aus, wenn es aus einem Kunststoff mit entsprechendem Temperatur verhalten, wie z. B. Polyoxymethylen, gefertigt ist.The one transferred from the rotary magnet to the eddy current body Torque is reduced with common material combinations and egg When the temperature rises by 10 ° C by about 4 to 8%. The Kompensa tion element is the same according to another advantageous development Invention this change over a particularly large temperature range vall out if it is made of a plastic with appropriate temperature behave like B. polyoxymethylene.
Das aus Kunststoff gefertigte Kompensationselement hat auch bei hohen Temperaturen eine ausreichende Festigkeit und eine geringe Knicknei gung, wenn es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er findung faserverstärkt ist. Zur Faserverstärkung eignen sich beispiels weise Einlagen aus Glasfasern.The compensation element made of plastic has even at high Temperatures sufficient strength and a low buckling if, according to another advantageous further development of the Er is fiber reinforced. For example, fiber reinforcement is suitable wise inserts made of glass fibers.
Häufig haben Federelemente eine nur über einen begrenzten Tempera turbereich linear veränderliche Federkonstante. Dieser Temperaturbereich läßt sich einfach vergrößern, wenn das Federelement mehrere hinterein ander angeordnete, mit veränderter Temperatur ihre Federkonstante un terschiedlich verändernde Teilstücke aufweist.Spring elements often have a limited temperature spring range linearly variable. This temperature range can be easily enlarged if the spring element several behind other arranged, with changing temperature their spring constant un has differently changing sections.
Zur weiteren Verringerung der Kosten zur Herstellung des Wirbelstrom meßwerkes trägt es bei, wenn der Drehmagnet gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus Hartferrit gefertigt ist. To further reduce the cost of producing the eddy current measuring unit contributes if the rotary magnet according to another advantageous development of the invention is made of hard ferrite.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Ver deutlichung ihres Grundprinzips sind vier davon in der Zeichnung darge stellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention permits numerous embodiments. For further ver Clarification of their basic principle are four of them in the drawing represents and are described below. This shows in
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Wirbelstrommeßwerk mit einer als Kompensationselement ausgebildeten Drehfeder, Fig. 1 shows an inventive Wirbelstrommeßwerk with a designed as a compensation element torsion spring,
Fig. 2 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wirbelstrom meßwerkes, Fig. 2 shows an embodiment of the eddy current measuring unit according to the invention,
Fig. 3 den Ausschnitt A aus Fig. 2, Fig. 3 shows the detail A from Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wirbel strommeßwerkes, Fig. 4 shows another embodiment of the fluidized invention strommeßwerkes,
Fig. 5 die Ausführungsform eines möglichen Kompensationselemen tes. Fig. 5 shows the embodiment of a possible Kompensationselemen tes.
Die Fig. 1, 2 und 4 zeigen jeweils ein in einem Gehäuse 1 angeordne tes Wirbelstrommeßwerk 2-5 mit einem zum Anschluß einer biegsamen Welle 6 ausgebildeten Anschlußstück 7. Über die biegsame Welle 6 wird ein aus einem permanentmagnetischen Material gefertigter Drehmagnet 8 in Drehung versetzt, der einem Wirbelstromkörper 9 mit geringem Abstand gegenübersteht. Der Wirbelstromkörper 9 besteht aus einem Material mit einer elektrischen Leitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer oder Alumi nium, und ist drehfest auf einer gegenüber dem Drehmagneten 8 drehbar gelagerten Zeigerwelle 10 befestigt. Eine Drehung des Drehmagneten 8 erzeugt durch eine magnetische Induktion einen Wirbelstrom in dem Wir belstromkörper 9. Hierdurch wird ein erstes Drehmoment auf die Zeiger welle 10 übertragen, welches umso größer ist, je schneller sich der Dreh magnet 8 gegenüber dem Wirbelstromkörper 9 dreht. Diesem ersten Drehmoment wirkt ein von einer Drehfeder 11 auf die Zeigerwelle 10 übertragenes zweites Drehmoment entgegen, welches umso größer ist, je weiter die Zeigerwelle 10 ausgelenkt ist. Zur Verbesserung der magneti schen Induktion ist auf der Oberseite des Wirbelstromkörpers 9 und auf der Unterseite des Drehmagneten 8 jeweils ein Rückschlußkörper 12,13 angeordnet. Die Drehfeder 11 ist in der Zeichnung kegelförmig dargestellt. Selbstverständlich kann es sich hierbei auch um eine flache Spiralfeder handeln. Figs. 1, 2 and 4 show, respectively, a pre-arrange in a housing 1 tes Wirbelstrommeßwerk 2-5 with a trained for connecting a flexible shaft 6 connecting piece 7. A rotary magnet 8 made of a permanent magnetic material is set in rotation via the flexible shaft 6 and is opposite a eddy current body 9 at a short distance. The eddy current body 9 consists of a material with an electrical conductivity, for example made of copper or aluminum, and is rotatably attached to a rotatable with respect to the rotary magnet 8 pointer shaft 10 . A rotation of the rotary magnet 8 generates an eddy current in the we belstromkörper 9 by magnetic induction. As a result, a first torque is transmitted to the pointer shaft 10 , which is greater, the faster the rotary magnet 8 rotates relative to the eddy current body 9 . This first torque is counteracted by a second torque transmitted from a torsion spring 11 to the pointer shaft 10 , which torque is greater the further the pointer shaft 10 is deflected. In order to improve the magnetic induction's a return body 12 , 13 is arranged on the top of the eddy current body 9 and on the bottom of the rotary magnet 8 . The torsion spring 11 is shown conically in the drawing. Of course, this can also be a flat spiral spring.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Wirbelstrommeßwerk 2 ist die Drehfeder 11 zur Ausbildung als Kompensationselement 14 aus einem Material ge fertigt welches die Federkonstante der Drehfeder 11 bei steigender Tem peratur um denselben Betrag verringert, um den das auf den Wirbelstrom körper 9 übertragene erste Drehmoment abfällt. Hierdurch wird die Tem peraturabhängigkeit des Magnetmaterials des Drehmagneten 8 und der Leitfähigkeit des Wirbelstromkörpers 9 kompensiert. Als Material für die Drehfeder 11 eignet sich beispielsweise Polyoxymethylen.In the eddy current measuring mechanism 2 shown in FIG. 1, the torsion spring 11 is made to form a compensation element 14 from a material which reduces the spring constant of the torsion spring 11 with increasing temperature by the same amount by which the body torque transmitted to the eddy current body 9 drops . This compensates for the temperature dependency of the magnetic material of the rotary magnet 8 and the conductivity of the eddy current body 9 . Polyoxymethylene, for example, is suitable as the material for the torsion spring 11 .
Die Fig. 2 zeigt ein als Axialfeder ausgebildetes Kompensationselement 16, welches den Abstand zwischen dem Drehmagneten 8 und dem Wir belstromkörper 9 bei steigender Temperatur verringert. Da dieser Abstand maßgeblich für die in dem Wirbelstromkörper 9 erzeugten Wirbelströme ist, wird durch diese Gestaltung eine Verringerung des von dem Drehma gneten 8 auf den Wirbelstromkörper 9 übertragenen Drehmoments bei steigender Temperatur ausgeglichen. Zur Verdeutlichung sind der Dreh magnet 8, der Wirbelstromkörper 9 und die Rückschlußkörper 12,13 ge schnitten dargestellt. FIG. 2 shows an axial spring designed as a compensation element 16, which belstromkörper reduces the distance between the magnet 8 and the rotary We 9 with increasing temperature. Since this distance is decisive for the eddy currents generated in the eddy current body 9 , this design compensates for a reduction in the torque transmitted by the torque 8 to the eddy current body 9 as the temperature rises. To illustrate the rotary magnet 8 , the eddy current body 9 and the yoke body 12 , 13 are shown cut GE.
In Fig. 3 ist zu erkennen, daß zwischen der Zeigerwelle 10 und dem als Axialfeder ausgebildeten Kompensationselement 16 ein in einer Lager buchse 16b axial verschiebbares Axiallager 16a zum reibungsarmen La gern der Zeigerwelle 10 vorgesehen ist.In Fig. 3 it can be seen that between the pointer shaft 10 and the compensation element designed as an axial spring 16 in a bearing bush 16 b axially displaceable axial bearing 16 a for low friction La like the pointer shaft 10 is provided.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Wirbelstrommeßwerk 5 ist zwischen dem Drehmagneten 8 und dem unteren Rückschlußkörper 13 ein als Axialfeder ausgebildetes Kompensationselement 17 angeordnet, welches den Ab stand des Drehmagneten 8 von dem Rückschlußkörper 9 bei steigender Temperatur verringert. Da die in dem Wirbelstromkörper 9 erzeugten Wir belströme umso stärker sind, je geringer der Abstand des Rückschlußkör pers 13 von dem Drehmagneten 8 ist, werden hierdurch die Tempera tureinflüsse auf das Wirbelstrommeßwerk 5 ausgeglichen.In the eddy current measuring mechanism 5 shown in FIG. 4, a compensation element 17 designed as an axial spring is arranged between the rotary magnet 8 and the lower yoke body 13 , which compensated for the rotary magnet 8 from the yoke body 9 as the temperature increased. Since the eddy currents generated in the eddy current body 9 , the stronger the smaller the distance of the return body 13 from the rotary magnet 8 , the temperature influences on the eddy current measuring mechanism 5 are thereby compensated.
Das in Fig. 5 dargestellte Kompensationselement 15 ist einstückig aus Kunststoff im Spritzgießverfahren gefertigt. Es weist neben dem eigentli chen Federelement zusätzlich noch einen Steg 18 und einen Rastclip 19 auf. Mit Hilfe des Rastclips 19 kann das Kompensationselement einfach in das Gehäuse 1 gedrückt werden, bis es einrastet und so vollständig mon tiert ist. Der Steg 18 bewirkt dann die gewünschte Lage des Kompensati onselementes 15 in dem erfindungsgemäßen Wirbelstrommeßwerk.The compensation element 15 shown in FIG. 5 is made in one piece from plastic in an injection molding process. It also has a web 18 and a locking clip 19 in addition to the actual spring element. With the help of the locking clip 19 , the compensation element can simply be pressed into the housing 1 until it engages and is thus completely installed. The web 18 then effects the desired position of the compensation element 15 in the eddy current measuring mechanism according to the invention.
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