DE2915583A1 - Von einem elektromotor gesteuerter geschwindigkeitsmesser - Google Patents

Description

Die vorliegenäe Erfindung betrifft einen von einem Elektromotor gesteuerten Drehzahlmesser, insbesondere einen solchen Drehzahlmesser, der die übertragung von Drehbewegung von einer ersten auf eine zweite Welle mittels eines elektrischen Systems und die Messung der Winkelgeschwindigkeit dieser Bewegung ermöglicht.

Bekannte Vorrichtungen dieser Art weisen im allgemeinen einen ersten und einen zweiten elektrischen Signalgeber auf, welche an ihren Ausgängen Impulse liefern, deren Rekirsionsfrequenz der Winkelgeschwindigkeit der ersten, bzw. der zweiten Welle proportional ist. Außerdem regeln solche Signalgeber mittels eines Steuerkreises den Betrieb eines elektrischen Motors, vorzugsweise eines Gleichstrommotors, dessen eine Welle in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht.

Das Arbeitsprinzip dieser bekannten Vorrichtungen beruht darauf, daß der Elektromotor mit einem Signal versorgt wird, welches dem Unterschied zwischen den Winkelgeschwindigkeiten der beiden Wellen proportional ist was durch die jeweiligen Signalgeber bestimmt wird, und zwar derart, daß die Geschwindigkeit der zweiten Welle im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit der ersten Welle ist.

Ein Anzeiger und ein Integrator sind mit der zweiten Welle verbunden, um die Winkelgeschwindigkeit der ersten Welle, bzw. die Umdrehungszahl der letzteren anzuzeigen. Bei Verwendung solcher Vorrichtungen in Fahrzeugen können die Fahrgeschwindigkeit und die von dem Fahrzeug zurückgelegte Strecke gemessen werden.

Derartige Vorrichtungen haben den Vorteil, daß sie nur geringen Lärm verursachen, weil kein flexibles Kabel erforderlich ist, um Bewegung von der ersten auf die zweite Welle zu übertragen. Außerdem wird, da der Gleichstrommotor eine hohe statische Torsionskraft aufweist, die zweite Welle leicht in Drehung versetzt, wodurch jedes unerwünschte Kriechen derselben vermieden wird.

9844/0801

Diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch andererseits Nachteile. Insbesondere ist die Steuerschaltung kompliziert und leicht Fehlern unterworfen, weshalb sie häufige überprüfung und Wartung durch erfahrenes Personal erfordert. Außerdem sind die verschiedenen Bestandteile (Motor, zweiter Impulserzeuger, Anzeiger und Integrator) häufig sehr groß, so daß sie einen großen Platzbedarf haben.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein Drehzahlmesser, welcher, die Vorteile der bekannten Tachometer aufweist, jedoch deren Nachteile nicht besitzt. Dieses Ziel wird mit einer Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen erreicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung überträgt also Drehbewegung von einer ersten auf eine zweite Welle und mißt die Winkelgeschwindigkeit dieser Drehbewegung, und sie weist einen ersten und einen zweiten Impulserzeuger auf, welche mit dieser ersten, bzw. mit dieser zweiten Welle verbunden sind, und welche mittels eines Steuerkreises den Betrieb eines Gleichstrom-Elektromotors regeln, dessen eine Welle in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht, sowie einen Geschwindigkeitsanzeiger welcher Mittel aufweist, die für Magnetfeldänderungen empfindlich sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß dieser zweite Impulserzeuger ein magnetelektrischer Wandler ist, und daß ein Permanentmagnet in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht, welcher die Erregung entweder dieses magnetelektrischen Wandlers oder dieser auf Magnetfeldänderungen ansprechenden Teile dieses Geschwindigkeitsanzeigers bestimmt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, in welcher eine beispielhafte, bevorzugte Ausführungsform dargestellt ist; in diesen Zeichnungen ist:

Figur 1 eine, teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht des mechanischen Teils einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

9098U/0801

Figur 2 eine Blockzeichnung eines elektronischen Steuerkreises für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Figur 1 zeigt eine Tachoirietervorrichtung 1 , die mit einem Gleichstrommotor 2 ausgerüstet ist, welcher über Kabel 3 und 4 versorgt wird. Aus dem Motor 2 erstreckt sich achsial eine Antriebswelle 7, die eine Schnecke 8 und einen Magnet- 9 mit zwei einander entgegengesetzten Polen trägt.

Die Welle 7 steht in Drehverbindung mit einer Achswelle 12 eines Walzenintegrators 13 über eine Übertragungsverbindung 14, die zwei in einem Winkel von 90° zueinander angeordnete Wellen 15 und 16 aufweist/ welche an ihren Enden Getriebewalzen 17 und 18 und Schnecken 19 und 20 aufweisen. Die Bewegung wird von der Welle 7 auf die Welle 12 übertragen mittels der Schnecke 8, der Getriebewalze 17 und der Schnecke 19,der Welle 15, der Getriebewalze 18 und der Schnecke 20 , der Welle 16, sowie einem schneckenförmigen Getriebe 23 an der Welle 12, das in die Schnecke 20 eingreift.

Der Magnet 9 hat erfindungsgemäß zwei unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen. Die erste Aufgabe besteht darin, ein bewegliches Teil zu betätigen, das die Bezugsziffer 25 trägt, und das der Anzeige der Geschwindigkeit der Antriebswelle 7 dient. Dieses Teil 25 ist von bekannter Bauart und weist eine Welle 26 auf, welche gegen die Wirkung einer Gegenfeder 27 rotiert, sowie einen Zeiger 28 und eine Scheibe 29, welche an einander entgegengesetzten Enden der Welle anmontiert sind. Die Scheibe 29 ist insbesondere so angebracht, daß. sie dem Magnet 9 gegenüber liegt, und sie bildet den Ort für Außenströme (Foucault-Ströme) , wenn der . .Magnet-9 durch-die Welle-7~ des-Motors" 2 ±ir Drehb-gwegting versetzt wird.

Die zweite Funktion, die der Magnet 9 erfüllt, besteht in der Betätigung eines magnetelektrischen Wandlers 32, der in den hier dargestellten Beispiel ein elektrischer Reed-Kontakt ist, dank

909.8U/0801

ORiGINALjNSPECTED

des durch seine entgegengesetzten Pole erzeugten Flusses. Genauer gesagt: Im Verlaufe einer Drehbewegung der Welle 7 um 360° wird der in dem Wandler 32 enthaltene elektrische Kontakt zweimal nacheinander geöffnet und geschlossen.

Wie Figur 2 zeigt, ist ein Impulsanzeiger 4 0 mit seinem einen Anschluß mit Erde verbunden und besitzt einen Ausgang,an welchem Impulse stehen, deren Frequenz der Geschwindigkeit einer (nicht gezeigten) Welle proportional ist; dieses Signal wird durch einen monostabilen Multivibrator 41 in den Eingang 42 einer logischen Schaltung 43 gespeist, welche vorzugsweise aus einem bistabilen Multivibrator besteht.

Das Ausgangssignal des Schaltkreises 43, an welchem ein logisches Signal vom Niveau "1" steht, sooft ein Signal am Eingang 42 empfangen wird, wird über einen Verstärkerkreis 45 an einen ersten Versorgungsanschluß des Motors 2 gespeist, dessen zweiter Anschluß mit Erde verbunden ist. Der Verstärker 45 ist insbesondere ein Dämpfungskreis, welcher logische Stufensignale, die an seinem Eingang stehen, in sich allmählich entwickelnde Ausgangssignale umwandelt., sodaß plötzliche Änderungen in dem dem Motor 2 zugeführten Strom vermieden werden.

Schließlich betätigt dieser Motor mittels des Magnets 9 (Figur 1) einen elektrischen Schalter 47 _f dessen erster Anschluß mit Erde verbunden ist und dessen zweiter Anschluß über einen monostabilen Schaltkreis 48 mit einem Rückstelleingang 49 des Schaltkreises verbunden ist. Ein an diesem Eingang stehendes Signal stellt am Ausgang des logischen Schaltkreises 43 ein logisches Niveau "0" ein, wenn der Sehaltkrei.s-43-auf" eineirTIögischen Niveau "1" liegt.

Die erfindungsgeiräße Tachometervorrichtung arbeitet folgendermaßen. Es sei zunächst angenommen, daß die Welle, deren Winkelgeschwindigkeit gemessen werden soll, stillsteht, und daß der damit ver-

9098U/0801

29'- 8 3

bundene Impulserzeuger 40 kein Signal an seinem Ausgang aussendet. Infolgedessen liegt der Ausgang des Schaltkreises 43 auf dem logischen Niveau "0", und infolgedessen wird der Motor 2 nicht versorgt und steht, und gleichermaßen sind der Integrator 13 und der Zeiger 28 des beweglichen Teils 25 nicht in Betrieb. Wenn die mit dem Impulserzeuger 40 verbundene Welle in Bewegung versetzt wird, steht eine Reihe von Impulsen an dem Ausgang des Generators, die eine Rekrosionsfrequenz haben, welche der Winkelgeschwindigkeit der Welle proportional ist. Werden diese Impulse durch den monostabilen Schaltkreis 41 zum Eingang 42 der logischen Schaltung 43 gespeist, dann bringen sie den Ausgang dieses Schaltkreises auf das logische Niveau "1" und bewirken, daß der Motor 2 über den Verstärker 45 versorgt wird. Die Motorwelle 7 beginnt sich zu drehen, und bewirkt, daß der mit dem magnetelektrischen Wandler 32 verbundene Schalter 47 mittels des einen der beiden Pole des Magnets 9 schließt. Dank der Gestalt des Magnets 9 schließt der Schalter 47 frühestens nach einer Winkelbewegung von 180 ° der Welle 7, und sobald er schließt, steht der Eingang des monostabilen Schaltkreises 40 in Kurzschlußverbindung zur Erde. Der Ausgang dieses letzteren Schaltkreises speist somit einen .Impuls in den Eingang 49 der logischen Schaltung 43, wodurch deren Ausgang auf das logische Niveau "0" gebracht wird, wodurch die Versorgung des Motors 2 unterbrochen wird. Dieser Motor ist dank seiner Trägheit in der Lage, eine kurze Drehbewegung zu machen, bevor er anhält.

Da jedcch die mit dem Impulserzeuger 40 verbundene Welle mit Winkelgeschwindigkeit rotiert, erreicht ein neuer Erregungsimpuls fast augenblicklich den Eingang 42 der logischen.Schaltung 43 über den monostabilen Schaltkreis 41, wodurch der Eingang der logischen Schaltung 43 auf das logische Niveau "1" zurückkehrt; der elektrische Motor 2 wird erneut versorgt, und der zuvor beschriebene Kreislauf wiederholt sich. Im Zyklus zwischen zwei aufeinander-

909844/0801

ORIGINAL INSPECTED

-sf-

folgenden Erregungen des Motors 2 ist die Häufigkeit des Vorliegens eines Versorgungsstroms zum Motor 2, verglichen mit dem Fehlen eines solchen Versorgungsstroms viel größer als 1, wenn die am Eingang 4 2 der Schaltung 43 empfangenen Impulse eine Rekursionsfrequenz haben, die größer ist als die der Impulse, die am Eingang 49 dieser Schaltung 43 empfangen werden. Unter diesen Umständen erhöht der Motor 2 zunehmend seine Drehgeschwindigkeit, bis er einen Gleichgewichtszustand erreicht hat, bei welchem die Versorgungsspannung nur noch dazu dient, die Reibung bei der Rotation des Motors zu überwinden, und seine Antriebswelle 7 dreht sich im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die mit dem Impulserzeuger 40 verbundene Welle.

Somit werden die Gesamtzahl der Umdrehungen und die Winkelgeschwindigkeit der zu steuernden Welle durch den Integrator 13, welcher durch die Motorwelle 7 über die übertragungsverbindung 14 betrieben wird, bzw. durch den Zeiger 28 des beweglichen Teils 25 angezeigt, welches durch die Magnetfeldänderungen betätigt wird, die von dem Magneten 9 in der Scheibe 29 hervorgerufen werden.

Wenn diese letzere Geschwindigkeit sich im Verhältnis zu einem Nennwert ändert, dann führt dies zu einer Änderung in dem genannten Verhältnis von Vorliegen zu Fehlen von Stromversorgung und infolgedessen zu einer Änderung in der Drehgeschwindigkeit des Motors 2 in Richtung zu einem neuen, erforderlichen Wert.

Während dieser Geschwindigkeitsänderungen und während des Starts des Motors 2 wird der Versorgungsstrom zu diesem unter dem Einfluß der in dem Verstärker 45 enthaltenen Schaltung allmählich zugeführt, sodaß unerwünschte, plötzliche Beanspruchungen des Motors vermieden werden.

Auf diese Weise werden die erfindungsgemäß angestrebten Ziele erreicht:

9098U/08Q1

ORIGINAL INSPECTED

l·

Verwendung des Permanentmagneten- 9 sowohl zur Anzeige der Drehgeschwindigkeit mittels des beweglichen Teils 25, als auch zur Erzeugung eines Reaktionssignals zur Steuerung des Motors 2 über den magnetelektrischen Wandler 32 ermöglicht einen sehr kompakten Zusammenbau der verschiedneen Teile des Tachometers T. Außerdem aber unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung in mechanischer Hinsicht von einem Tachometer, der von einem flexiblen Kabel angetrieben wird, nur durch den zusätzlichen Motor 2 und einen für den Wandler 3 2 vorzusehenden Sitz. Es ist deshalb möglich, den gesamten oberen Teil, der aus dem Integrator 13, der Übertragungsverbindung 14, dem. beweglichen Teil 25 und der Schnecke 8 mit dem Magneten 9 besteht, entweder zur Konstruktion eines herkömmlichen, von einem flexiblen Kabel angetriebenen Tachometers oder eines elektrisch gesteuerten Tachometers zu verwenden, da es hierzu nur erforderlich ist, einen elektrischen Motor und einen magnetelektrischen Wandler herkömmlicher Bauart hinzuzufügen, um die mechanischen Erfordernisse zu erfüllen.

Der erfindungsgemäße Drehzahlmesser kann nicht nur in Fahrzeugen/ sondern überhaupt dazu verwendet werden, Winkelgeschwindigkeiten und Umdrehungszahlen jeder beliebigen Welle zu messen. Auch kann, da die Verbindung zwischen der zu steuernden Welle und dem Tachometer nur über elektrische Kabel erfolgt, die erfindungsgemäße Vorrichtung in beliebigem Abstand von der Welle, deren Winkelgeschwindigkeit zu messen ist, angeordnet werden. Werden diese günstigen Eigenschaften mit der einfachen und kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung kombiniert, dann ist es möglich, die Geschwindigkeit einer Vielzahl von Wellen von einer einzelnen, zentralen Stelle zu überwachen, wobei eine Kontrolltafel von verhältnismäßig kleinen Ausmaßen verwendet werden kann.

Die hier dargestellte Ausführungsform kann in verschiedener Weise abgewandelt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

ORIGINAL INSPECTED

29Ί5583

-AO-

So ist z.B. die Zahl der Pole des Magnets 9 nicht beschränkt, und es kann insbesondere ein Magnet mit vier Polen verwendet werden, wodurch die Schwankungen des Zeigers 28 bei niedrigen Drehgeschwindigkeiten der Welle 7, entsprechend einer geringen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, reduziert würden.

Auch kann der magnetelektrische Wandler 32 die Form eines Magnetwiderstandes, einer Spule, eines Nahwirkungsschalters, einer auf den Hall-Effekt ansprechenden Sonde oder irgendeiner anderen Vorrichtung haben, die auf ein Magnetfeld anspricht, wie z.B. ein Schwingkreis, in welchem das Vorliegen oder das Fehlen von Schwingungen von vorgegebenen Werten des Magnetfeldes abhängt.

83

■ Μ

Dr. Joachim Rasper bor 2

Π ί-te η ten Vi? a Ii

6-: Wie

Pf H3i-«5 22 Tel. 56 28«

FRATELLI BORLETTI S.p.A. Mailand (Italien)

Von einem Elektromotor gesteuerter GeschwinqKeitsmesser

Zusammenfassung:

Vorrichtung zum übertragen einer Drehbewegung von einer ersten auf eine zweite Welle und zum Messen der Winkelgeschwindigkeit dieser Drehbewegung. Die Vorrichtung besteht aus einem ersten und einem zweiten Impulserzeuger, die mit dieser ersten bzw. mit dieser zweiten Welle verbunden sind, und die mittels einer Steuerschaltung den Lauf eines Gleichstrommotors regeln, dessen eine Welle in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht, sowie einem Geschwindigkeitsanzeiger mit Teilen, die auf Magnetfeldänderungen ansprechen. Ein Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß dieser zweite Impulserzeuger einen magnetelektrischen Wandler aufweist, und daß ein Permanentmagnet in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht, welcher die Erregung entweder dieses magnetelektrischen Wandlers oder dieser Teile des Geschwindigkeitsanzeigers bestimmt, die auf Magnetfeldänderungen ansprechen.

909844/0801

ι *■♦

Leerseite

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Übertragung einer Drehbewegung von einer ersten auf eine zweite Welle, und zur Kessung der Winkelgeschwindigkeit dieser Drehbewegung, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Impulserzeuger, die mit dieser ersten, bzw. mit dieser zweiten Welle verbunden sind und mittels einer Steuerschaltung den Lauf eines elektrischen Gleichstrommotors regeln, dessen eine Welle in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht, sowie einem Geschwindigkeitsanzeiger, welcher für Magnetfeldänderungen empfindliche Teile aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß dieser zweite Impulserzeuger aus einem magnetelektrischen Wandler besteht, und daß ein Permanentmagnet in Drehverbindung mit dieser zweiten Welle steht, welcher die Erregung entweder dieses magnetelektrischen Wandlers oder dieser für Magnetfeldänderungen empfindlichen Teile dieses Geschwindigkeitsanzeigers bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser magnetelektrische Wandler aus einem magnetisch betätigbaren elektrischen Kontakt, einem auf den Hall-Effekt ansprechenden Element, einem Magnetwiderstand, einem Nahwirkungsschalter oder einem Schwingkreis besteht, in welchem das Auftreten oder Fehlen von. Schwingungen von vorbestimmten Magnetfeldwerten abhängt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Steuerschaltung aus einer logischen Schaltung mit einem ersten und einem zweiten Eingang, die mit dem Ausgang dieses ersten, bzw. dieses zweiten Impulserzeuger verbunden sind, und ein Ausgang besteht, an welchem, wenn ein Impuls an diesem ersten Eingang empfangen worden ist, ein ständiges elektrisches Signal zur Versorgung dieses Motors steht, und an welchem, wenn ein Impuls von diesem zweiten Eingang empfangen worden ist, dieses elektrische Signal gelöscht wird.

909844/0801

BAD ORIGINAL

291ί;.83

■<2·

4. Vorrichtung nach Anspru-ch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese logische Schaltung aus einem bistabilen Multivibrator besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein monostabiler Multivibrator zwischen dem Ausgang eines jeden dieser Impulserzeuger und jeden Eingang dieser logischen Schaltung geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang dieser logischen Schaltung diesen Elektromotor über einen Verstärkerkreis versorgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Verstärkerkreis aus einer elektrischen Dämpfungsschaltung besteht, welche verhindert, daß plötzliche Änderungen im Versorgungsstrom zu diesem Elektromotor auftreten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle dieses Motors oder diese zweite Welle mittels einer übertragungseinrichtung, die mindestens eine Schnecke/Getriebewalze-Verbindung aufweist, mit einer Integratoreinheit zur Anzeige und Aufzeichnung der Zahl der von dieser Antriebswelle gemachten Umdrehungen in Drehverbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem Fahrzeug anmontiert ist, um dessen Fahrtgeschwindigkeit und die von ihm gefahrene Strecke anzuzeigen.

909844/0801

ORIGINAL INSPECTED