Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlsensor, insbesondere einen Zahnradsensor, mit einem Magneten und zwei Hall-Elementen, wobei ein einen unregelmäßigen Umfang aufweisendes oder mit Unstetigkeitsstellen am Umfang versehenes Bauteil aus ferromagnetischem Material, insbesondere ein Zahnrad, dessen Drehwinkel oder Drehzahl gemessen werden soll, am Drehzahlsensor vorbeibewegbar ist.

Solche Drehzahlsensoren verwendet man überall dort, wo die Drehzahl oder auch eine Drehbewegung eines Bauteils erfaßt werden soll. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist bspw. die Automobilindustrie und dort im Besonderen das automatische

Bremssystem (ABS) oder die automatische Schlupfregelung (ASR).

Das von diesem Drehzahlsensor abgegebene Signal wird an die Elektronik weitergeleitet und dort ausgewertet. Dies führt dann zu einer ganz konkreten Steuerung der jeweiligen Komponenten.

Die bekannten Drehzahlsensoren geben beim Einschalten, also wenn ihnen Strom zugeführt wird, ein Ausgangssignal ab, welches von der elektronischen Steuerung erfaßt werden kann. Im Falle eines Zahnradsensors kann man aber aus dem Vorhandensein des AusgangsSignals dieses Drehzahlsensors nicht schließen, ob dem Hall-IC ein Zahn oder eine Zahnlücke zugeordnet ist. Zählbare Impulse entstehen nur, wenn das ferro agnetische Bauteil gedreht wird und eine komplette Signalperiode entstanden ist, d.h. am Hall-IC muß jeweils ein kompletter Zahn und eine ganze Zahnlücke vorbeigelaufen sein. Dieser Sensor kann also nur Übergänge erfassen.

Es liegt nun die Aufgabe vor, einen Drehzahlsensor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er bereits beim Einschalten, also ohne daß sich das ferromagnetische Bauteil, welches ihm zugeordnet ist, dreht, ein definiertes Signal abgibt, aus welchem man die exakte Lage des Zahnrads gegenüber dem Hall-IC zweifelsfrei erkennen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Drehzahlsensor, insbesondere Zahnradsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden

Teil dieses Anspruchs ausgebildet ist.

Dieser Drehzahlsensor gibt beim Einschalten und stillstehendem Zahnrad oder dgl. Bauteil ein definiertes Einschaltsignal ab, d.h., es liegt in jedem Falle ein definierter Einschaltzustand vor, der von der elektronischen Steuerung entsprechend erfaßt und verarbeitet werden kann. Bei drehendem Bauteil werden die Impulse in gleicher Weise gezählt wie beim vorbekannten Drehzahlsensor, d.h. bspw. wenn ein Zahn den Hall-IC erreicht, wird ein positiver Impuls erzeugt, während dieser Impuls beim Ankommen der Zahnlücke am Hall-IC entfällt.

Ein weiterer Vorteil dieses Drehzahlsensors liegt darin, daß man mit einem schwächeren Magneten auskommt, der entsprechend preiswerter ist, wodurch sich auch die Herstellungskosten dieses Drehzahlsensors senken lassen.

Das Hall-Element erkennt die Höhe des Magnetfelds in seinem Bereich. Das Grundfeld ist für beide Hall-Sensoren gleich groß. Weil aber das Zahnrad oder dgl. dem einen Hall-Element näher ist als dem anderen, fällt die Erhöhung des Magnetfelds bei der Anwesenheit des Bauteils am bauteilnahen Hall-Element größer aus als am bauteilfernen. Dasselbe gilt auch, wenn auf eine Zahnlücke ein Zahn folgt, welcher eine weitere Erhöhung des Magnetfelds mit sich bringt. Bildet man nun in einem Differenzverstärker die Differenz aus dem Gesamtbetrag des Magnetfelds am bauteilnahen und am bauteilfernen Hall-Element,

so ergibt sich ein von Null unterschiedlicher Wert. Dies ermöglicht den sofortigen Rückschluß auf das Vorhandensein eines Zahns oder einer Zahnlücke,weil es sich dabei um ein definiertes Signal handelt, welches auch bei stehendem Zahnrad abgegeben wird.

Im Gegensatz dazu sind bei dem bekannten Drehzahlsensor beide Hall-Elemente dem Zahn gleich nahe, und deswegen ergibt die Differenz des gesamten Magnetfelds am Differenzverstärker dort den Wert Null.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Schemas näher erläutert.

Im Falle eines Drehzahlsensors ist der Sensor 1 einem Zahnrad 2 in radialer Richtung zugeordnet, d.h. er ist gegenüber einem Radius 3 des Zahnrads in-radialer Richtung ausgerichtet. Dies bezieht sich gemäß der SchemaZeichnung auf den Magneten 4. In der gezeichneten Stellung des Zahnrads 2 ist bspw. dem Zahn 5 der Nordpol des Magneten zugeordnet, während der Südpol in die entgegengesetzte Richtung weist. Zwischen dem Zahn 5 und dem Nordpol des Magneten befindet sich ein erstes Hall-Element 6, während der Magnet 4 zwischen diesem ersten Hall-Element und einem zweiten Hall-Element 7 angeordnet ist. Dieser Hall-IC 8 besitzt selbstverständlich außer dem Magneten und den beiden Hall-Elementen auch noch eine übliche Elektronik, insbesondere eine Schutzbeschaltung. Insoweit besteht kein Unterschied zu

den bekannten Drehzahlsensoren. Wesentlich ist aber, daß das zweite Hall-Element vom Zahn 5 weiter weg ist als das erste Hall-Element 6. Dies führt dazu, daß der Zahn 5 und auch das Zahnrad 2 selbst am ersten Hall-Element 6 ein höheres Magnetfeld bewirken als am zweiten Hall-Element 2. Wenn man die Signale dieser beiden Hall-Elemente in einen Differenzverstärker bekannter Bauart gibt, so bewirkt dies am Ausgang des Differenzverstärkers einen von Null verschiedenen Wert, der zur eindeutigen Identifikation des Zahns und der Zahnlücke führt, d.h., bereits nach dem Einschalten steht im definitives Signal zur Verfügung, auch wenn das Zahnrad dabei noch stillsteht.

Um aber beim Einschalten von beiden Hall-Elementen z.B. ein positives Signal zu erhalten, ist es wichtig, daß bspw. dem Nordpol die Vorderseite des ersten Hall-Elements und dem Südpol die Rückseite des zweiten Hall-Elements zugeordnet sind, d.h. das zweite Hall-Element ist gegenüber dem ersten in einer um 180° gewendeten Stellung angebracht.