DE4239170A1

DE4239170A1 - Signal pick-up for contactless measurement of speed of rotor - is imposed on periphery of cylindrical rotor by resistance welding of flattened paraxial sections of wire within range of stationary sensor

Info

Publication number: DE4239170A1
Application number: DE19924239170
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Schaefer
Original assignee: Daimler Benz AG; Mercedes Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1992-11-21
Filing date: 1992-11-21
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2012-11-22
Also published as: DE4239170C2

Abstract

In the signal pick-up, straight ferromagnetic wire segments (13) are spaced uniformly around the cylindrical surface (11) of the rotor (10) and secured by welding over their entire length parallel to the axis (12). The segments are made of protective gas welding wire and flattened into a rectangular or trapezoidal cross-section. The welding process employs an electrode extending parallel to the axis with a longitudinal groove in its centre. A pulse is generated by each segment passing a fixed sensor (14) wired to a processing circuit. USE/ADVANTAGE - In vehicle electronic control systems, e.g. ABS, ASR, and ASD. Device can be applied directly to rotor in fabrication process independent of mfr. of rotor itself.

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.The invention relates to a signal transmitter for contactless Measurement of the rotational speed according to the generic term of Claim 1, as for example from DE 34 43 522 A1 is known.

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.There is a signal generator for inductive measurement of the rotation described the speed of a body made of a magne table is made of non-conductive material, in the magnetic conductive wire segments are introduced as a pulse generator.

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.This signal generator must be an additional part in the Monta be attached to the rotating body. Here are close Positional tolerances regarding the relative position between impulse encoder and speed sensor. It follows high Manufacturing and assembly costs.

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.From FR 2 590 989 A1 it is known to be ferromagnetic or permanent magnetic metal strips on a component from one to arrange non-magnetic alloy raised and as an impulse encoder to measure the speed of rotation. The Attach the ferromagnetic metal strips to the component takes place during casting.

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.With this signal generator, the pulse generators are directly on the Component arranged. The arrangement is also in a casting process. So it is not possible to have a non-poured senes component according to this process with such pulse generators equip. Furthermore, this process requires the original molds of the body more complicated molds men. Should only provide part of the body with the pulse generators two molds must be provided.

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.The object of the invention is based on the generic ten signal generator to improve that the pulse generator in a ferti that is independent of the body's production supply process can be attached directly to the rotating body.

Diese Aufgabe wird bei Zugrundelegung des gattungsgemäßen Sig nalgebers erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This task is based on the generic Sig nalgebers invention according to the characterizing features solved by claim 1.

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.The pulse generators are made of wire welded to the component segments made of inert gas welding wire. You are sublime arranged on the component. Because of the sublime arrangement it is possible, the measurement transmitted by the pulse generator Distinguish input size from that of the component. On off sufficient contrast is normally guaranteed. For improvement the quality of the measurement signal generated by the sensor it should be noted that both the number and the position tolerance of the the measuring accuracy attached to the component are directly influencing variables. The position tolerance therefore has direct influence on the measured frequency, because the same more moderate, that is to say with a lower position tolerance, the wire segments are arranged on the component, the greater the frequency synchronization of the measurement signal is. The number of pulse generators increases the generated signal frequency. This increases the on number of measured signals per unit of time and thus the measurement accuracy and also the resolution of the measurement. Please note however, the circumference of the component on which the wire segments are arranged since there is a minimum distance between the wire segment elements must be given to ensure a sharp separation of the individual To get signals. Through this limit is the maximum number the pulse generator is therefore limited. It is therefore an advantage that Rotational speed measurement on a component with as much as possible to arrange on a large scale. Furthermore, it is particularly at fast rotating bodies such as camshafts important to note that the measuring electronics are sufficiently fast for the evaluation of all incoming measurement signals.

Andererseits ist es gemäß dem Unteranspruch 2 möglich, zur Ver besserung der Qualität des Meßsignales den Drahtsegmenten eine etwa rechteckige Querschnittsform zu geben.On the other hand, it is possible according to subclaim 2, for ver improvement of the quality of the measurement signal to the wire segments to give approximately rectangular cross-sectional shape.

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.Usually the frequency of the pulse generator the magnetic induction generated as a measured variable drawn. For this it is necessary that the pulse generator ferromag are netic. This is ge with conventional shielding gas welding wire give. The sensor is at a short distance from the pulse encoders fixed, so that the pulse generator close to be guided past the sensor.

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.Such signal transmitters are used primarily in vehicles, where for electronic control units such as ABS, ASR and ASD the rotation speed of the individual vehicle wheels must be recorded. But with such signal generators Rotation speed of any other rotating body be recorded. In the vehicle sector, for example, this applies to the Starter ring gear, transmission output shaft, cam and crank wave.

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:Further refinements of the invention can be found in the dependent claims Chen be removed; the invention is based on the follow in the embodiment shown in the drawings still explained; show:

Fig. 1 eine Darstellung des Körpers im Bereich des Bauteiles mit am Umfang angeschweißten, geprägten Drahtsegmenten und dem feststehend angeordneten Sensor und Fig. 1 is a representation of the body in the region of the component with embossed wire segments welded to the circumference and the fixed sensor and

Fig. 2 eine Prinzipskizze der Verschweißung von Drahtsegmenten aus Schutzgas-Schweißdraht mit dem Bauteil. Fig. 2 is a schematic diagram of the welding of wire segments made of inert gas welding wire to the component.

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. Fig. 1 shows a representation of a signal generator for the contactless measurement of the rotational speed of a Kör pers.10. On the circumference of the axis 11 symmetrical about the axis of rotation 12 component 11 ferromagnetic, straight wire segments 13 are arranged as a pulse generator evenly spaced. The wire segments 13 are aligned parallel to the axis of rotation. Due to the rotational movement of the component, the wire segments 13 are guided past the sensor 14 connected to an evaluation circuit. The wire segments 13 are formed from protective gas welding wire welded to the component 11 . In a second work step, the wire segments 13 were embossed and therefore have a rectangular cross section. A trapezoidal wire cross-section can also be favorable, the base side of the trapezoid being in contact with the component 11 . Compared to the orthogonal, the side edges of the trapezoid are preferably inclined by five to ten degrees. The cross-sectional shape of the wire is selected in such a way that it aims to achieve the best possible signal contrast between wire segment 13 and component 11 in the sensor.

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. Fig. 2 shows a schematic diagram of the welding of a wire segment 13 with the component 11. The straight wire segments 13 made of protective gas welding wire are applied to the component 11 .

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.The welding electrode 15 extends in the longitudinal direction over the length of the wire segment 13 . In the middle of the welding electrode 15 , a groove for partially receiving the wire segments 13 is attached. The wire segment pressed against the component by the welding electrode 15 is welded to the component 11 over its entire length.

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.In a further embodiment, it is possible to weld the wire segments 13 in groups of two to twelve wire segments 13 to the component 11 at the same time. This is advantageous because then the relative position of the wire segments 13 within a group is better defined and the manufacturing time required for attaching the wire segments is reduced accordingly. However, due to process reliability, it is not advisable to weld a large number of wire segments at the same time.

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.It is particularly simple to unwind the wire segments 13 from a coil and to feed them to the electrodes 15 in the form of an endless wire. Only after welding is the wire segments 13 separated from the continuous wire.

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.The wire cross-sections can be shaped not only by direct feeding of a correspondingly profiled wire but also after welding by stamping. This is particularly advantageous because the embossing into a suitable cross-sectional shape corrects slight positional deviations of the wire segments 13 with regard to their alignment and their position on the component 11 .

Claims

1. Signal generator for the non-contact measurement of the rotational speed of a body ( 10 ) with an axis-symmetrical component ( 11 ) around the axis of rotation ( 12 ), on which ferromagnetic, straight wire segments ( 13 ) are arranged as evenly spaced pulse generators, which by the Rotational movement of the component ( 11 ) past a sensor ( 14 ), characterized in that the wire segments ( 13 ) are formed from the protective gas welding wire welded to the component ( 11 ) and are arranged on the same in a raised manner.

2. Signal generator according to claim 1, characterized in that the wire segments ( 13 ) have an approximately rectangular cross section.

3. Signal generator according to claim 1, characterized in that the wire segments ( 13 ) on the circumference of the component ( 11 ) are arranged.

4. Signal generator according to claim 1, characterized in that the wire segments ( 13 ) are arranged on the end face and radially directed on the component ( 11 ).

5. A method for producing a signal generator according to claim 1, characterized in that the straight wire segments ( 13 ) made of inert gas welding wire on the component ( 11 ) by resistance welding with in the longitudinal direction over the length of the welded wire segment ( 13 ) extending welding electrodes ( 15 ) are welded.

6. The method according to claim 5, characterized in that the wire segments (13) segments in groups of two to twelve wire (13) are welded simultaneously to the component (11).

7. The method according to claim 5, characterized in that the wire segments ( 13 ) unwound from a coil, fed to the welding electrode ( 15 ), welded to the component ( 11 ) and then cut.

8. The method according to claim 5, characterized in that after welding the round wire cross-sections of the wire segments ( 13 ) deformed by stamping into a rectangular cross-sectional shape and positional deviations of the wire segments ( 13 ) are corrected with regard to their orientation and their position on the component ( 11 ) .