DE8031813U1 - Volumenstromsensor nach art eines zahnradmotors - Google Patents

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G/WS - K 1077

Volumenstromsensor nach Art eines Zahnradmotors

Die Erfindung bezieht sich auf einen Volumenstromsensor nach Art eines Zahnradmotors mit einem Paar runder Zahnräder, die in einem Gehäuse auf feststehenden Achsen über Kugellager ohne Wandberührung frei drehbar gelagert sind und bei dem in einem Gehäusedeckel im Bereich der Zähne des Zahnrades wenigstens ein amagnetischer Einsatz vorgesehen ist, der mit zwei den Einsatz durchdringenden Polstiften aus einem magnetisch gut leitenden Material versehen ist, deren innere Enden im wesentlichen auf dem gleichen Zahnraddurchmesser liegen und über deren äußeren Enden ein Feldplattendifferentialfühler mit seinen Feldplatten angeordnet ist.

Von dem Feldplattendifferentialfühler werden beim Vorbeilaufen eines Zahnes jeweils Signale in Form eines Sinussignales mit einer positiven und einer negativen Periode abgegeben, aus denen jeweils Impulssignale abgeleitet werden, die dann in

einem Impulszähler registriert werden. Jeder Impuls entspricht dabei einer Flüssigkeitsmenge von der Größe des geometrischen Zahnvolumens.

Serienmäßige Peldplattendifferentialfühler haben zwei Feldplatten mit einer Plattenfläche von jeweils 1x2 mm. Diese Feldplatten liegen mit ihren langen Seiten parallel zueinander in einem Abstand von 0,7 mm. Die Polstifte liegen parallel zueinander. Die Polstifte sind abgesetzt, um auch hohen Innendrücken bis MOO bar Rechnung zu tragen. Sie haben an ihrem inneren Ende dabei einen Durchmesser von 2,2 mm und an ihrem oberen Ende einen Durchmesser von 1,9 mm bei einem Mittenabstand von 2,2 mm.

Volumenstromsensoren der bekannten Art ergeben bis zu einer Zahngröße von etwa Modul 3 brauchbare Sinussignale. Bei Volumenstromsensoren mit Zahnrädern mit größerem Modul kommt es zu starken Verzerrungen der Sinuskurve mit unter einem spitzen Winkel zur Nullinie verlaufenden Kurvenabschnitten im Bereich des Nulldurchganges. Aus solchen verzerrten Sinuskurven lassen sich keine sauberen Impulse ableiten. Darüber hinaus kommt es gleichzeitig zu einer starken Abweichung vom gewünschten Taktverhältnis 1:1.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Volumenstromsensor der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß auch bei Zahnrädern mit einem Modul > 3 beim Vorbeigang eines Zahnes an dem Differentialfeldplattenfühler ein brauchbares Sinussignal abgegeben wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Polstifte von ihren äußeren Enden ausgehend in gegeneinander versetzten Ebenen unter einem Winkel gegen die Senkrechte ent-

gegengesetzt geneigt im Einsatz so angeordnet sind, daß die Durchdringungsellipsen der äußeren Enden der Polstifte mit ihren langen Achsen im wesentlichen parallel zueinander liegen und mit ihren kurzen Achsen im wesentlichen miteinander fluchten.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Basisbreite für den Peldplattendifferentialfühler, der vorgegeben ist durch den Abstand der inneren Enden der Polstifte, wesentlich über den Abstand vergrößert, der bei der bekannten Anordnung der Polstifte vorgegeben war. Durch Wahl des Neigungswinkels lassen sich genaue Anpassungen an die Zahnbreite vornehmen. Der Mittenabstand der inneren Polstiftenden sollte etwa der Breite des Zahnes auf dem Abtastdurchmesser entsprechen. Die erfindungsgemäße Lösung hat darüber hinaus den Vorteil, daß beispielsweise bei einer Neigung von 45° die innere Polstiftfläche , die die Form einer Ellipse hat, eine Austrittsfläche bietet ,die doppelt so groß ist wie bei den bekannten Polstiften bei gleichem PolStiftdurchmesser. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Polstifte kann darüber hinaus der Abstand der Polstifte so weit verringert werden, daß er dem Abstand der Feldplatten entspricht. Damit kommt es zusätzlich zu der Verdoppelung der Endfläche zu einer wesentlich verbesserten Überdeckung der Feldplatten mit den Polstiftenden. Damit wird gleichzeitig die Empfindlichkeit wesentlich gesteigert.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht wid im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Pig. 1 zeigt einen Schnitt längs der Linie C-D in Fig. 2 durch einen Volumenstromsensor gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der Linie E-P in Fig. 4.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt längs der Linie G-H in Fig. 3.

Der in der Zeichnung dargestellte Volumenstromsensor ist nach Art eines Zahnradmotors aufgebaut und weist ein Paar miteinander kämmender Zahnräder 2 auf, die auf feststehenden Achsen 4 über Kugellager 6 in der sie aufnehmenden Kammer 8 ohne Wandberührung frei drehbar gelagert sind. Die Kammer 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel in einem unteren Gehäuseteil 10 ausgebildet. Sie wird verschlossen durch einen Deckel 12. Zwischen den beiden Gehäuseteilen ist eine Dichtung 14 angeordnet. Im Gehäuse 10 sind im Abstand voneinander als Zu- bzw. Ablauf Bohrungen 16 und 18 angeordnet, über die die Flüssigkeit im wesentlichen parallel zu den Drehachsen der Zahnräder stirnseitig ein- und austritt.

Im Deckel 12 ist in einer Senkbohrung 20 ein Feldplattendifferentialfühler 22 bekannter Bauart angeordnet, der an seinem unteren Ende 24 seine beiden Feldplatten trägt. In den Gehäusedeckel ist von der die Kammer 8 begrenzenden Innenseite 26 ausgehend ein Einsatz 28 aus einem amagnetischen Material eingesetzt, der in Form eines runden Plättchens aus Aluminium oder einem anderen amagnetischen Material bestehen kann. Diese3 Fiättchen liegt koaxial mit der Bohrung 20.

In dem Einsatz 28 sind, wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich, im Abstand voneinander zwei Polstifte 30, 32 unter einem Winkel oO gegen die gemeinsame Achse von Einsatz 28 und FeIdplattendifferentialfühler 22 geneigt angeordnet. Der Neigungswinkel oC kann beispielsweise 45° betragen. Die Polstifte

30 und 32 sind in zwei in einem Abstand a voneinander liegenden Ebenen 36> 38 angeordnet. Diese Ebenen liegen hier im wesentlichen parallel zueinander. Die Polstifte durchdringen bei einer solchen Anordnung die Innen- und Außenseite des Einsatzes 20 mit elliptischen Querschnitten, wobei am oberen, den Feldplatten gegenüberliegenden Ende, die Ellipsen mit ihren langen Achsen parallel zueinander liegen, wobei die Mittelpunkte der Ellipsen auf einer Linie ¹IO liegen, die im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen 36 und 38 verläuft bzw. die kurzen Achsen der Ellipsen miteinander fluchten. Die Polstifte 30 und können in bekannter- Weise abgesetzt sein, um den Innendruck des Volumenstromsensors auf den Einsatz 28 zu übertragen. Ein solcher abgesetzter Abschnitt ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Bei der beschriebenen Anordnung hängt der erreichbare Mindestabstand a der Polstifte nicht mehr vom größten Durchmesser der Polstifte ab. Damit kann der Mittenabstand a der Polstifte an den inneren, den Feldplatten gegenüberliegenden Enden, dem Mittenabstand der Feldplatten des Feldplattendifferentialfühlers weitgehend angepaßt werden. Bei einem Polstiftdurchmesser in diesem Bereich von 1,5 bis 1,6 mm läßt sich ein Mittenabstand entsprechend dem Mittenabstand handelsüblicher Feldplattendifferentialfühler von 1,7 mm exakt anpassen. Die Durchdringungsellipse der Polstifte 30 und 32 am oberen Ende des Einsatzes überdeckt dabei weitgehend die Feldplattenfläche, so daß der magnetische Fluß mit hohem Wirkungsgrad aus dem Fühler in die Polstifte übertreten kann.

Bei der bisher beschriebenen Anordnung der Polstifte liegt die Verbindungslinie 40 zwischen den Mitten der Polstifte an deren oberem Ende gegen die Verbindungslinie 42 durch die Mitten der Polstifte an den unteren Polenden unter einem Winkel (2> versetzt, Der Einsatz 28 ist daher so in den Gehäusedeckel 12 einzusetzen, daß die beiden Polstifte im wesentlichen auf dem gleichen Durch-

messer des Zahnrades 2 im Bereich seiner Zähne liegen, vorzugsweise auf dem Teilkreis der Zahnräder. Hierbei tritt eine gewisse Asymmetrie auf, die noch zu einer geringfügigen Verzerrung der angegebenen Sinussignale führen kann. Vollkommen symmetrische Verhältnisse sind erreichbar, wenn die Ebenen, in denen die Polstifte liegen, gegenüber deren paralleler Lage so gegeneinander geneigt angeordnet werden, daß an den unteren Polstiftenden die langen Achsen der Ellipsen miteinander fluchten, wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt. Bei einem runden Einsatz liegen die Ellipsen an den unteren Polstiftenden dann mit ihren langen Achsen auf einem Durchmesser und die Ellipsen der oberen Polstiftenden mit ihren kurzen Achsen auf einem unter einem Winkel von 90° dagegen verdrehten Durchmesser. Der Winkel beträgt dann 90°.

Mit einer Polstiftanordnung in der beschriebenen Art werden auch bei breiten Zähnen, beispielsweise Verzahnungen Modul 7, von dem Peldplattendifferentialfühler gute Sinussignale abgegeben, die eine sichere Impulsbildung ermöglichen. Bei einer Neigung der Polstifte unter einem Winkel oC = 45⁰ läßt; sich bei einer Dicke des Einsatzes von 6 mm eine Spreizung der Polstiftbasis, d.h. ein Mittenabstand der inneren Polstiftenden von 10,5 mm erreichen, ein Abstand, der größer ist als die mittlere Zahnbreite einer Verzahnung Modul 7, die 9,63 mm beträgt. Durch Wahl des Neigungswinkels oC läßt sich eine exakte Anpassung der Polstiftbasis an die jeweilige Zahnbreite erreichen.

Claims (2)

• I I < ■ V ■ · » · Ansprüche

1. Voluraenstromsensor nach Art eines Zahnradmotor mit einem Paar runder Zahnräder, die in einem Gehäuse auf feststehenden Achsen über Kugellager ohne Wandberührung frei drehbar gelagert sind und bei dem in einem Gehäusedeckel im Bereich der Zähne des Zahnrades wenigstens ein amagnetischer Einsatz vorgesehen ist, der mit zwei den Einsatz durchdringenden Polstiften aus einem magnetisch gut leitenden Material versehen ist, deren innere Enden im wesentlichen auf dem gleichen Zahnraddurchmesser liegen und über deren äußeren Enden ein Peldplattendifferentialfühler mit seinen Feldplatten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polstifte von ihren äußeren Enden ausgehend in gegeneinander versetzten Ebenen unter einem Winkel gegen die Senkrechte entgegengesetzt geneigt so im Einsatz angeordnet sind, daß die Durchdringungsellipsen der äußeren Enden der Polstifte mit ihren langen Achsen im wesentlichen parallel zueinander liegen und mit ihren kurzen Achsen im wesentlichen miteinander fluchten.

2. Volumenstromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden der Polstifte so angeordnet sind, daß die langen Achsen der Durchdringungsellipsen im wesentlichen miteinander fluchten.