DE4239170A1 - Signalgeber zur berührungslosen Messung der Rotationsgeschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Signalgeber zur berührungslosen Messung der Rotationsgeschwindigkeit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise aus der DE 34 43 522 A1 als bekannt hervorgeht.

Dort wird ein Signalgeber zur induktiven Messung der Rotations­ geschwindigkeit eines Körpers beschrieben, der aus einem magne­ tisch nicht leitfähigen Material besteht, in den magnetisch leitende Drahtsegmente als Impulsgeber eingebracht sind.

Dieser Signalgeber muß aber als zusätzliches Teil in der Monta­ ge an den rotierenden Körper befestigt werden. Dabei sind enge Lagetoleranzen bezüglich der relativen Lage zwischen Impuls­ geber und Drehzahlsensor zu beachten. Es folgen daraus hohe Kosten zur Herstellung und Montage.

Aus der FR 2 590 989 A1 ist es bekannt, ferromagnetische oder permanentmagnetische Metallstreifen auf einem Bauteil aus einer nicht magnetischen Legierung erhaben anzuordnen und als Impuls­ geber zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit zu nutzen. Die Anbringung der ferromagnetischen Metallstreifen an das Bauteil erfolgt beim Gießen.

Bei diesem Signalgeber sind die Impulsgeber zwar direkt auf dem Bauteil angeordnet. Die Anordnung erfolgt aber ebenfalls in einem Gießvorgang. Somit ist es nicht möglich, ein nicht gegos­ senes Bauteil nach diesem Verfahren mit solchen Impulsgebern auszustatten. Ferner bedingt dieses Verfahren gegenüber den ursprünglichen Gießformen des Körpers kompliziertere Gießfor­ men. Soll nur ein Teil der Körper mit den Impulsgebern versehen werden, so müssen zwei Gießformen bereitgestellt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den gattungsgemäß zugrundegeleg­ ten Signalgeber dahingehend zu verbessern, daß der Impulsgeber in einem von der Herstellung des Körpers unabhängigen Ferti­ gungsprozeß direkt an dem rotierenden Körper anbringbar ist.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Sig­ nalgebers erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Impulsgeber sind aus mit dem Bauteil verschweißten Draht­ segmenten aus Schutzgas-Schweißdraht gebildet. Sie sind erhaben auf dem Bauteil angeordnet. Durch die erhabene Anordnung ist es möglich, bei der Messung die von dem Impulsgeber übermittelte Eingangsgröße von der des Bauteiles zu unterscheiden. Ein aus­ reichender Kontrast ist normalerweise gewährleistet. Zur Verbesserung der Qualität des vom Sensor erzeugten Meßsignales ist zu beachten, daß sowohl Anzahl als auch Lagetoleranz der auf dem Bauteil angebrachten Impulsgeber die Meßgenauigkeit direkt beeinflussende Größen sind. Die Lagetoleranz hat deshalb direkten Einfluß auf die gemessene Frequenz, weil je gleich­ mäßiger, also mit geringerer Lagetoleranz versehen, die Draht­ segmente am Bauteil angeordnet sind, desto größer der Frequenz­ gleichgang des Meßsignales ist. Die Anzahl der Impulsgeber er­ höht die erzeugte Signalfrequenz. Dadurch erhöht sich die An­ zahl der gemessenen Signale je Zeiteinheit und somit die Meß­ genauigkeit und auch die Auflösung der Messung. Zu beachten ist dabei aber der Umfang des Bauteiles, an dem die Drahtsegmente angeordnet sind, da ein Mindestabstand zwischen den Drahtseg­ menten gegeben sein muß, um eine scharfe Trennung der einzelnen Signale zu erhalten. Durch diese Grenze ist die maximale Anzahl der Impulsgeber also begrenzt. Es ist daher von Vorteil, die Rotationsgeschwindigkeitsmessung an einem Bauteil mit möglichst großem Umfang anzuordnen. Des weiteren ist es insbesondere bei schnell rotierenden Körpern wie beispielsweise Nockenwellen wichtig zu beachten, daß die Meßelektronik ausreichend schnell für die Auswertung sämtlicher ankommender Meßsignale ist.

Andererseits ist es gemäß dem Unteranspruch 2 möglich, zur Ver­ besserung der Qualität des Meßsignales den Drahtsegmenten eine etwa rechteckige Querschnittsform zu geben.

Üblicherweise wird die Frequenz der durch die Impulsgeber in dem Sensor erzeugten magnetischen Induktion als Meßgröße heran­ gezogen. Dazu ist es notwendig, daß die Impulsgeber ferromag­ netisch sind. Dies ist bei üblichem Schutzgas-Schweißdraht ge­ geben. Der Sensor ist dabei in geringem Abstand zu den Impuls­ gebern feststehend angeordnet, so daß die Impulsgeber nahe an dem Sensor vorbeigeführt werden.

Derartige Signalgeber finden vor allem in Fahrzeugen Verwendung, bei denen für elektronische Steuereinheiten wie ABS, ASR und ASD die Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen Fahrzeugräder erfaßt werden muß. Mit solchen Signalgebern kann aber auch die Rotationsgeschwindigkeit beliebiger anderer rotierender Körper erfaßt werden. Im Fahrzeugbereich gilt das zum Beispiel für den Anlasserzahnkranz, Getriebeabtriebswelle, Nocken- und Kurbel­ welle.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprü­ chen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles nachfol­ gend noch erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung des Körpers im Bereich des Bauteiles mit am Umfang angeschweißten, geprägten Drahtsegmenten und dem feststehend angeordneten Sensor und

Fig. 2 eine Prinzipskizze der Verschweißung von Drahtsegmenten aus Schutzgas-Schweißdraht mit dem Bauteil.

Die Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Signalgebers für die berührungslose Messung der Rotationsgeschwindigkeit eines Kör­ pers 10. Am Umfang des um die Rotationsachse 12 achsensymmetri­ schen Bauteiles 11 sind ferromagnetische, gerade Drahtsegmente 13 als Impulsgeber gleichmäßig beabstandet angeordnet. Die Drahtsegmente 13 sind parallel zur Rotationsachse ausgerichtet. Durch die Rotationsbewegung des Bauteiles werden die Drahtseg­ mente 13 an dem mit einer Auswerteschaltung verbundenen Sensor 14 vorbeigeführt. Die Drahtsegmente 13 sind aus mit dem Bauteil 11 verschweißtem Schutzgas-Schweißdraht gebildet. In einem zwei­ ten Arbeitsschritt wurden die Drahtsegmente 13 geprägt und wei­ sen daher einen rechteckigen Querschnitt auf. Günstig kann auch ein trapezförmiger Drahtquerschnitt sein, wobei die Basisseite des Trapezes an dem Bauteil 11 anliegt. Gegenüber der Orthogo­ nalen sind die Seitenkanten des Trapezes um vorzugsweise fünf bis zehn Grad geneigt. Die Querschnittsform des Drahtes ist dahingehend ausgewählt, in dem Sensor einen möglichst guten Signalkontrast zwischen Drahtsegment 13 und Bauteil 11 zu er­ zielen.

Die Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze der Verschweißung eines Drahtsegmentes 13 mit dem Bauteil 11. Die geraden Drahtsegmente 13 aus Schutzgas-Schweißdraht werden an das Bauteil 11 angelegt.

Die Schweißelektrode 15 erstreckt sich in Längsrichtung über die Länge des Drahtsegmentes 13. In der Mitte der Schweißelek­ trode 15 ist eine Nut zur teilweisen Aufnahme des Drahtsegmen­ tes 13 angebracht. Das von der Schweißelektrode 15 gegen das Bauteil gepreßte Drahtsegment wird auf seiner gesamten Länge mit dem Bauteil 11 verschweißt.

In einer weiteren Ausgestaltung ist es möglich die Drahtseg­ mente 13 in Gruppen von zwei bis zwölf Drahtsegmenten 13 gleichzeitig an dem Bauteil 11 anzuschweißen. Dies ist deshalb von Vorteil, weil dann die relative Lage der Drahtsegmente 13 innerhalb einer Gruppe besser definiert und die zur Anbringung der Drahtsegmente benötigte Fertigungszeit entsprechend ver­ ringert ist. Es empfiehlt sich der Prozeßsicherheit wegen jedoch nicht, eine größere Anzahl von Drahtsegmenten gleichzeitig anzuschweißen.

Besonders einfach ist es, die Drahtsegmente 13 von einer Spule abzuwickeln und in Form eines Endlosdrahtes den Elektroden 15 zuzuführen. Erst nach dem Verschweißen werden die Drahtsegmente 13 von dem Endlosdraht abgetrennt.

Die Formgebung der Drahtquerschnitte kann außer durch direkte Zuführung eines entsprechend profilierten Drahtes auch noch nach dem Anschweißen durch Prägen erfolgen. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil durch das Prägen in eine geeignete Querschnittsform geringe Lageabweichungen der Drahtsegmente 13 bezüglich ihrer Ausrichtung und ihrer Lage am Bauteil 11 korrigiert werden.

Claims (8)

1. Signalgeber für die berührungslose Messung der Rotationsge­ schwindigkeit eines Körpers (10) mit einem um die Rotations­ achse (12) achsensymmetrischen Bauteil (11), an dem ferromagne­ tische, gerade Drahtsegmente (13) als Impulsgeber gleichmäßig beabstandet angeordnet sind, die durch die Rotationsbewegung des Bauteiles (11) an einem Sensor (14) vorbeigeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsegmente (13) aus mit dem Bauteil (11) verschweiß­ tem Schutzgas-Schweißdraht gebildet und erhaben auf demselben angeordnet sind.

2. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsegmente (13) einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisen.

3. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsegmente (13) am Umfang des Bauteiles (11) angeordnet sind.

4. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsegmente (13) stirnseitig und radial gerichtet am Bauteil (11) angeordnet sind.

5. Verfahren zur Herstellung eines Signalgebers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geraden Drahtsegmente (13) aus Schutzgas-Schweißdraht an dem Bauteil (11) durch Widerstandsschweißen mit sich in Längsrichtung über die Länge des anzuschweißenden Drahtseg­ mentes (13) erstreckenden Schweißelektroden (15) verschweißt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsegmente (13) in Gruppen von zwei bis zwölf Draht­ segmenten (13) gleichzeitig an dem Bauteil (11) angeschweißt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtsegmente (13) von einer Spule abgewickelt, der Schweißelektrode (15) zugeführt, an das Bauteil (11) angeschweißt und anschließend geschnitten werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Anschweißen die runden Drahtquerschnitte der Drahtsegmente (13) durch Prägen in eine rechteckige Quer­ schnittsform verformt und Lageabweichungen der Drahtsegmente (13) bezüglich ihrer Ausrichtung und ihrer Lage am Bauteil (11) korrigiert werden.