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Title:
DEVICE FOR MEASURING ROTATIONAL MOVEMENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/022536
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention concerns a device for measuring rotary movements comprising essentially the following elements: a signal transmitter (10) which rotates with the object; a stationary measured value transducer or sensor (7); and a sensor housing (6, 6') which houses, positions and secures the sensor (7) and into which the sensor can be inserted. The sensor housing (6, 6') is a rotationally symmetrical body such as a deep-drawn metal unit. The sensor housing (6, 6') is provided with a flange (11, 11') which when the sensor is inserted and rotated engages with a flange (12, 12') on the sensor and is positioned.

Inventors:
GOOSSENS ANDRE F L (BE)
DE WITTE ANDRE (BE)
Application Number:
PCT/EP1995/004922
Publication Date:
July 25, 1996
Filing Date:
December 13, 1995
Export Citation:
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Assignee:
TEVES METALLWAREN ALFRED (DE)
GOOSSENS ANDRE F L (BE)
WITTE ANDRE DE (BE)
International Classes:
G01P1/02; B60B27/00; B60T8/171; G01D5/245; G01P3/44; G01P3/488; (IPC1-7): G01P1/02; G01P3/44
Foreign References:
DE4033064A11992-04-23
EP0447641A11991-09-25
DE4213977A11993-11-04
DE2948984A11980-06-26
US4125339A1978-11-14
US5145276A1992-09-08
FR2676264A11992-11-13
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen, mit einem die zu messende Drehbewegung ausführenden Signalgeber, mit einem ortsfesten, als Meßwertaufnehmer dienenden Sensor und mit einem den Sensor aufnehmenden, positio¬ nierenden und in dieser Position haltenden Sensorauf¬ nahmegehäuse, in das der Sensor einsteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensoraufnahmegehäuse (6,6') in Form eines rotationssymmetrischen Körpers ausgebildet ist, der an der Sensoraufnahmeseite einen radial nach außen weisenden, ring, haken oder zackenförmigen Flansch (11,11') aufweist, welcher beim Einsetzen des Sensors (7) in das Sensoraufnahmegehäuse (6,6') mit ei¬ nem an dem Gehäuse angeformten Sensorflansch (12,12') in Eingriff gelangt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Sensoraufnahmegehäuse (6,6') dienende Körper ein tiefgezogenes Blechteil ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Sensoraufnahmegehäuse (6,6') in der Dreh¬ achse (A) eines Fahrzeugrades angeordnet und an einem feststehenden Radlagerring (2) , beispielsweise durch Preßsitz oder Paßsitz, befestigt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Sensorflansch (12,12') ring oder scheibenförmig ist und nach außen weisende oder umgebo¬ gene, parallel zur Sensorachse endende Zähne, Zacken (19,19') oder Haken (13) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) in einem Spritzgußgehäuse sitzt und daß der Sensorflansch (12) in Form von radial nach außen weisenden Schnapphaken (13) ausgebildet ist, die den Flansch (11) des Sensoraufnahmegehäuses (6) umgreifen und nach dem Einstecken des Sensors (7) in das Sensoraufnahmegehäuse (6) auffedern und eine in Axial¬ richtung wirkende, den Sensor (7) im Gehäuse (6) ar¬ retierende Federkraft hervorrufen. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (12,12') des Sensoraufnahmegehäuses (6,6' ) gleichmäßig am Umf ng verteilt angeordnete Zähne (18)besitzt, die radial nach außen gerichtet sind und zu der senkrecht zur Sensor¬ achse liegenden Planfläche (B) des Flansches (11,11') einen Neigungswinkel (W) einschließen, sowie daß der Sensorflansch (12,12') beim Einstecken des Sensors (7) in die Zahnlücken (20,21) des Flansches (11,11') ein¬ greifende, nach Verdrehen des Sensors (7) im Gehäuse (6,6') die Zähne (18) hintergreifende Zacken (18,18') aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkellage des Sensors (7) in dem Sensoraufnah megehäuses (6,6' ) durch Erweitern einer Zahnlücke (21) und entsprechende Verbreiterung des in diese Zahnlücke einsteckbaren Zackens (19') vorgegeben ist.
5. 8 Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß zur Halterung des Sensors (7) im Sensorgehäuse (6,6') die (gegen die Planfläche des Flansches geneig¬ ten) Zähne (18) beim Drehen des Sensors (7) durch die diese Zähne (18) hintergreifenden Zacken (19,19') elas¬ tisch verformbar sind.
6. 9 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß durch das Verdrehen des eingesteckten Sensors (7) ein am Sensorflansch (12') oder am Sensor¬ aufnahmegehäuse (6') elastisch angeordneter Haken (22) federnd in das Gegenstück eingreift und dadurch ein Rückdrehen des Sensors (7) blockiert.
7. 10 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sensorauf¬ nahmegehäuse (6,6' ) oder an dem Sensor (7) eine Ausneh¬ mung (17) vorgesehen ist, in die ein z.B. keil, bolzen oder nockenförmiges, an dem Sensor (7) bzw. an dem Sensoraufnahmegehäuse (6,6') angeformtes Element (16) eingreift und den Sensor (7) in dem Sensorauf¬ nahmegehäuse (6,6') in einer vorgegebenen Winkellage positioniert.
8. 11 Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) eine doppelseitige Meßspule (8) besitzt, die beidseitig aus der Meßspule (8) herausragende Polschuhe (9) aufweist und die senkrecht zu der Drehachse (A) in einem topf oder hohlzylinderförmigen Signalgeber (10) angeordnet ist, der nach innen gerichtete Zähne oder wellenförmige Erhebungen besitzt.
Description:
Vorrichtung zur Messung von Drehbewegungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine zur Messung von Drehbewe¬ gungen vorgesehene Vorrichtung, mit einem die zu messende Drehbewegung ausführenden Signalgeber, mit einem ortsfesten, als Meßwertaufnehmer dienenden Sensor und mit einem den Sen¬ sor aufnehmenden, positionierenden und in dieser Position haltenden Sensoraufnahmegehäuse, in das der Sensor einsteck¬ bar ist.

Aus der De 42 06 910 AI (P 7301) ist bereits eine derartige Meßvorrichtung bekannt, die im wesentlichen aus einem Sig¬ nalgeberring, einem ortsfesten Sensor und aus einem als Sensorhalter dienenden Gehäuse besteht. Der Sensor wird in das Gehäuse eingesteckt und dort in vorgegebener Lage posi¬ tioniert und gehaltert. Es handelt sich dabei vorzugsweise um einen Radlagersensor.

Nach der DE 42 13 977 AI (P 7322) sind Sensor und Sensorge¬ häuse eines solchen Radlagersensors in der Drehachse des Ra¬ des, dessen Drehbewegung erfaßt werden soll, angeordnet. Als Signalgeber dient ein ringförmiges oder topfför iges Bauteil mit Innenverzahnung, das sich mit dem Rad dreht. Der Sensor besitzt eine doppelseitige Meßspule, aus der beidseitig Pol¬ schuhe herausragen und bis zur Innenfläche des Signalgebers reichen. Auch in diesem Fall wird der Sensor in das zugehöri¬ ge Sensoraufnahmegehäuse eingesteckt.

Radlagersensoren dieser Art werden z.B. im Kraftfahrzeug zur Messung der Drehgeschwindigkeiten der einzelnen Fahrzeugräder benötigt, wenn das Fahrzeug mit einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung oder einem anderen Fahrzeug-Rege¬ lungssystem ausgerüstet ist. Bei solchen Einsatzzwecken spie¬ len die zuverlässige Arbeitsweise, aber auch die Herstellungs- und Montagekosten eine große Rolle.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Lagersen¬ sor bzw. eine Meßvorrichtung dieser Art solchermaßen aufzu¬ bauen, daß der Herstellungsaufwand ebenso wie der Zeitbedarf für die Positionierung und für das Arretieren des Sensors in der vorgegebenen Winkellage und Axialposition vergleichsweise gering werden.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Meßvorrichtung gelöst werden kann. Einige be¬ sonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind " in den Unteransprüchen genannt.

Das Besondere der Erfindung besteht also in der Ausgestaltung des Sensoraufnahmegehäuses, vor allem des Flansches an der Einsteckseite dieses Gehäuses, und der Formgebung des ent¬ sprechenden, am Sensor angeformten Flansches. Dank der Form¬ gebung läßt sich das Aufnahmegehäuse besonders einfach und mit geringem Aufwand produzieren, z.B. als tiefgezogenes Blechteil, und - durch Stanzen von Ausnehmungen usw. - be¬ arbeiten. Beim Einstecken des Sensors in das Sensorauf¬ nahmegehäuse ist automatisch eine Positionierung in der vor¬ gegebenen Winkellage und ein federndes Ineinandergreifen der Flansche und dadurch ein sicheres Halten in der exakt vor¬ gegebenen Winkel- und Axiallage gewährleistet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen und Einzelheiten anhand der beigefügten Ab¬ bildungen hervor.

Es zeigen in vereinfachter Darstellungsweise

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Radlager mit einer Sen¬ soraufnahme und einem eingesteckten Sensor gemäß ei¬ nem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 in vergrößerter Teildarstellung eine Möglichkeit zur Ausgestaltung der beiden Flansche, nämlich des Flan¬ sches am Sensoraufnahmegehäuse und des Flansches am Sensor, für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1,

Fig. 3 in Seitenansicht und im Querschnitt einen Sensor der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, "

Fig. 4 in Einzeldarstellung den Flansch des Sensorauf- nah egehäuses des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3,

Fig. 5 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Flansches eines Sensorauf¬ nahmegehäuses,

Fig. 6 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 2 die Verbin¬ dungsstelle zwischen den Flanschen des Sensorauf¬ nahmegehäuses und des Sensors bei der Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 5, und

Fig. 7 schematisch, im Schnitt und abgewickelt einen Aus¬ schnitt aus der Umfangsfläche der Flanschenverbindung

nach Fig . 6 .

Fig. 1 dient zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaus und der Anordnung eines Radlagersensors bzw. einer Meßvorrichtung nach der Erfindung in der Drehachse eines Fahrzeugrades. Das Radlager 1 setzt sich im wesentlichen aus einem Radlager-Au¬ ßenring 2, einem Radlager-Innenring 3 und Lagerkugeln 4 zu¬ sammen. Ein Teil einer Radwelle 5, die in dem Radlager-In¬ nenring 3 sitzt, ist ebenfalls dargestellt. Die Drehachse A des Radlagers 1 ist durch eine strichpunktierte Linie sym¬ bolisch dargestellt.

Mit dem stationären, am Fahrzeug befestigten Radlager-Außen¬ ring 2 ist ein Sensoraufnahmegehäuse 6, das vorzugsweise in Form eines rotationssymmetrischen tiefgezogenen Blechteils ausgebildet ist, starr verbunden. Nach einem Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung ist es vorgesehen, dieses Blech¬ teil bzw. das Sensoraufnahmegehäuse 6 durch Paßsitz oder Preßsitz am Radlager-Außenring 2 zu befestigen.

In dem Sensoraufnahmegehäuse 6 befindet sich ein als Meßwert¬ aufnehmer dienender Sensor 7, der hier in das Sensor-Aufnah- megehäuse eingesteckt ist und von diesem Gehäuse in vorgege¬ bener Axial- und Winkellage positioniert und gehalten wird.

Der Sensor 7 enthält eine doppelseitige Meßspule 8; solche Meßspulen sind beispielsweise aus der eingangs genannten Schrift DE 42 13 977 AI bekannt. Aus dieser Spule ragen beid- seitig Polschuhe 9 heraus, die bis zu der Innenfläche eines als Meßwertgeber dienenden Signalgeberringes 10 reichen, der mit dem Radlager-Innenring 3 verbunden ist und folglich mit dem Rad oder der Achse 5, dessen bzw. deren Drehbewegung ge¬ messen werden soll, roetiert. Der Signalgeberring 10 ist mit

nach innen gerichteten Zähnen oder Erhebungen versehen. Zwi¬ schen diesen Zähnen und den Enden der Polschuhe 9 befindet sich ein schmaler Luftspalt, so daß der Signalgeberring 10 ungehindert um die doppelseitige Meßspule 8 rotieren und in bekannter Weise Magnetfeldänderungen hervorrufen kann, welche schließlich für das Erzeugen eines elektrischen, die Radbewe¬ gung darstellenden Signals am Ausgang des Sensors 7 ursäch¬ lich sind.

Erfindungswesentlich ist die Befestigung, Positionierung und Arretierung des Sensors 7 in dem Sensoraufnahmegehäuse 6. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gewählte Ausgestaltung dieser Verbindung veranschaulicht Fig. 2. Das Sensorauf¬ nahmegehäuse 6 endet an der Aufnahmeseite für den Sensor 7 in einem radial nach außen weisenden, ringförmigen Flansch 11. In entsprechender Weise ist an dem Sensor 7 ein Flansch 12 angeformt. Dieser Flansch 12 des Sensors endet im vorlieenden Beispiel in einzelnen, gleichmäßig über dem Umfang dieses Flansches verteilt angeordneten Schnapphaken 13 - vgl. Fig. 1 und 2 -, die einen parallel zur Drehachse A der Anordnung verlaufenden Abschnitt 14 aufweisen. Die einzelnen Schnap¬ phaken 13 und deren Abschnitte 14 enden in einem hakenförmi¬ gen, nach innen weisenden Wulst 15, der über den Flansch 11 des Sensoraufnahmegehäuses 6 hinweggreift. Mit Hilfe dieses Innenwulstes 15 des Schnapphakens 13 findet der Sensorflansch 12 einen festen Halt an dem Flansch 11 des Sensor-Aufnahme- gehäuses 6.

Die vorgegebene Winkellage des Sensors 7 im Sensor-Auf¬ nahmegehäuse 10 wird in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und 4, das mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 identisch sein kann, auf einfache Weise mit Hilfe eines Posi¬ tionierungskeils 16 vorgegeben, der in eine entsprechende

Ausnehmung 17 - vgl. Fig. 4 - in dem radial nach außen wei¬ senden Flansch 11 - siehe Fig. 2 - des Sensoraufnahmegehäuses 6 eingreift. Handelt es sich bei dem Sensor-aufnahmegehäuse 6, wie hier, um ein tiefgezogenes Blechteil, wird diese Aus¬ nehmung 17 in dem ringförmigen Flansch 11 des Auf- nah egehäuseε am einfachsten durch Ausstanzen hergestellt. Eine im Vergleich zu dem bisher Beschriebenen abweichende Ausgestaltung der Flansche zeigen die Figuren 5 bis 7. In diesem Beispiel - siehe Fig. 5 - ist der Flansch des Sensor¬ aufnahmegehäuses an seinen radial nach außen weisenden Flanschteilen an der Aufnahmeseite für den Sensor 7 mit Zäh¬ nen 18 ausgerüstet, die zu der senkrecht zu der Drehachse des Radlagers und damit auch des Sensors 7 verlaufenden Planflä¬ che B dieses Flansches 11' verschränkt sind. Die einzelnen Zähne sind also zu der Planfläche B bzw. zu der von dem ring¬ förmigen Flansch 11' aufgespannten Fläche in einen spitzen Neigungswinkel W angeordnet, wie dies besonders deutlich aus Fig. 7 zu erkennen ist. In Fig. 6 ist die durch die Ab- winklung hervorgerufene Abweichung durch die gestrichelte Linienführung des Zahnquerschnitts 18' angedeutet.

Der an dem Sensor 7 angeformte Flansch 12' endet abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsart der Erfindung in verteilt über dem Umfang angeordneten Zacken 19, die, siehe Fig. 6, die einzelnen Zähne 18 umgreifen und hintergreifen, wobei, wenn das Sensoraufnahmegehäuse 6' aus federelastischem Material besteht, der Sensorflansch 12' an dem Flansch des Sensoraufnahmegehäuses bzw. an den Zähnen 18' federnd gehal¬ ten wird.

Wie Fig. 5 zeigt, sind die Zähne 18 am Flansch 12' des Sen¬ soraufnahmegehäuses 6' gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet, so daß gleichmäßig breite Zahnlücken 20 entste-

hen, mit Ausnahme einer erweiterten Zahnlücke 21, die hier zur Festlegung der Winkellage des Sensors 7 in der Sensorauf¬ nahme dient. Der Sensorflansch 12' ist nämlich in seinen ra¬ dial nach außen weisenden Abschnitten derart unterteilt, daß beim Einstecken des Sensors 7 in das Aufnahmegehäuse der Sen¬ sorflansch 12' in die Zahnlücken 20,21 eingreift und daß nach einer Drehbewegung - vgl. Fig. 7 - die einzelnen Zacken 19,19' die Zähne 18 hintergreifen. Fig. 7 zeigt das In¬ einandergreifen nach diesem Verdrehen des eingesteckten Sen¬ sors relativ zu dem Flansch des Sensoraufnahmegehäuses bzw. relativ zu den Zähnen 18. Durch eine Verbreiterung eines Ab¬ schnitts oder Zackens 19' des Sensorflansches 12', der in die verbreiterte Zahnlücke 21 paßt, ist bei diesem Aus¬ führungsbeispiel der Erfindung die Winkelposition des Sensors 7 in dem Sensoraufnahmegehäuse 6' vorgegeben.

In Fig. 7 ist außerdem noch ein Haken 22 dargestellt, der Bestandteil eines der beiden Flansche, d.h. des Flansches am Sensoraufnahmegehäuse oder des Sensorflansches ist. Nach dem Verdrehen des eingesteckten Sensors greift der Haken 22 in eine entsprechende Öffnung des Gegenflansches ein und sichert dadurch den Sensor gegen unbeabsichtigtes Lösen.

Das Einstecken des Sensors 7 in das Sensoraufnahmegehäuse und damit des Sensorflansches in die Zahnlücke und das anschlie¬ ßende Verdrehen des Sensors 7 hat die Funktion einer Befesti¬ gung durch ein mehrgängiges Gewinde. Der Haken 22 wird zweck¬ mäßigerweise in Form einer Biegefeder ausgebildet, die beim Verdrehen des Sensors in dem Gehäuse nach außen federt und dadurch die Sperre gegen Zurückdrehen des Sensors bildet. Nach dem Zurückdrücken dieser Feder mittels eines Stiftes kann der Sensor aus dem Aufnahmegehäuse wieder herausgedreht werden. Diese Art der Montage ist spielfrei; die Positionie-

rung der Winkellage ist einfach und präzise und bedarf keines Werkzeugs.

Der Sensorflansch ist vorzugsweise ein Kunststoff-Spitzgu߬ teil, das in einem Arbeitsvorgang zusammen mit der Sensorum- mantelung hergestellt werden kann.