Датчик скорости

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистиыеских

Республик (11) 566535 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 17.07.74(21) 2047350/10 (23) Приоритет - (32) 17.07.73 (31) 379936 (33) США (43) Опубликовано 25.07.77.Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 01.09.77 (51) М. Кл, G 01 P 3/42

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.781 (088. 8) (72) Автор изобретения

Иностранец

Вильям Джозеф Пауль (США) Иностранная фирма

Келси-Хейес компани (США) (71) Заявитель (54) ДАТЧИК СКОРОСТИ

Изобретение относится к технике преобразования параметров движения в,электрический сигнал и может быть использовано для измерения скорости вращения, например к леса транспортного дорожного средства.

В технике измерения скоростей вращения широко применяются импульсные датчики, преобразующие скорость вращения в число импульсов, количество которых в единицу времени пропорционально скорости (1$, (2J .

Ввиду их простоты и надежности применяют импульсные датчики с магнитоэлектрическими чувствительными элементами (37, (47

К недостаткам указанных датчиков следует отнести необходимость поддержания в заданных гределах воздушного зазора между зубчатым диском и чувствительным элементом, что особенно актуально в условиях повышенных механических нагрузок.

1(елью изобретения является разработка .датчика скорости, простого по конструкции и работоспособного в тяжелых условиях транспортных трясок и вибраций. Датчик при этом не требует регулировки при установке элементов датчика на объект.

О Для этого чувствительный элемент датчика (статор) выполняется подвижным в осевом направлении, а его положение фиксируется упругими элементами.

На фиг. 1 изображен датчик скорости колеса в сочетании с колесом и осью автомобиля; на фиг. 2 - то же, разрез по

А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — то же, разрез

ho Б-Б на фиг. 1; на фнг. 4 — статор и стопорный опорный элемент, поперечный разрез; на фиг. 5 — то же, разрез по

В-В на фиг. 4; на фиг. 6 — датчик, поперечное сечение; на фиг. 7 — то же, сечение по Г-Г на фиг. 4; на фиг. 8 - TD же, разрез по Д-Д на фиг. 4.

Датчик скорости колеса соединен с колесом 1, валом 2 и тормозным барабаном 3. На подшипник 4 опирается колесо 1 для вращения относительно вала

4, тормозной башмак 5, который сцепляется с радиальной внутренней цилиндрической поверхностью тормозного барабана, и опорный элемент вала 6, который может быть прикреплен к кожуху оси или части его. Колесо и тормозной барабан приводятся во врашение относительно

5 вала и опорного элемента вала -. риводным валом (не показан), проходяшим через вал.

Датчик скорости колеса, содержит ротор

7 из ферромагнитного материала с низким

° магнитным сопротивлением, который прикреплен к колесу и тормозному барабану болтом 8, который дополнительно крепит,.тормозной барабан к колесу. Ротор 7 содержит радиальный установочный фланец 9, имеюший расположенные по окружности круглые отверстия Q через которые проходят болты. Ротор содержит идуший в осевом направлении промежуточный фланец 10 и радиальный, направленный внутрь, фланец 11, имеюший множество распределенных по окружности и расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга отверстий О, удлинен-. ных в осевом направлении. Отверстия 6 создают относительно узкие полоски или 25 элементы 12 из материала с малым маг.нитнылл сопротивлением, находяшиеся между отверстиями.

Ротор может быть легко изготовлен из листового материала штамповкой, вытягиванием и перфорированием, что имеет значительное преимушество при производстве по сравнению со старыми роторными устройствами.

Датчик содержит статор 13, который установлен в рабочем положении относитель- 5 но ротора спомощью опорного элемента,,который крепит статор к опорному элелленту вала. Опорный элемент . содержит кольцевую деталь 14, в которую входит трубчатый цилиндрический опорный элемент 16, кото- 4О рый закрепляется на кольце, например прессовой посадкой, башмак, имеюший вытянутый фланец 16, приваренный к кольцевой детали 14- и фланец 17, перпендикулярный фланцу 16, фланец 17 имеет отверстие, в 45 которое входит болт 18, имеющий соответствуюшую гайку 19 и шайбу 20, для присоединения фланца : к опорному элементу.

Предусмотрены два одинаковых опорных башмака, так что кольцэ 14 поддерживае - <0 ся с двух сторон.

Статор датчика скорости. колеса имеет литое тело . из пластмассы с цилиндрической внешней поверхностью, удлинен- 55 ное в осевом направлении относительно диаметра. Ыилиндрическое тело расположено частично внут, и цилиндрического отверстия

5 трубчатого опорного элемента 16 и

-закреплено с ним таким образом, что пи- 6О

4 линдрическое тело может перс. мешаться B осевом направлении В отверстии 6 ILHлиндрического опорного элемента. Тело имеет множество выполненных с ним за одно целое кольцевых треугольных пазов, создаюших греугольные выступы, наружная поверхность которых заканчивается по диаметру цилиндрического тела для установления осевого диапазона регулирования тела относительно трубчатого опорного элемента. Этот элемент имеет кольцевую прорезь д с переменной глубиной, благодаря чему кольцевая прорезь создает удлиненное, вытянутое по окружности окно

21 в отверстии 6 цилиндрического опорного элемента. Кольцевая прорезь Э имеет уменьшенную глубину с конусностью о примерно 1 20 для создания сердечника 22, имеюшего соответствуюшее механическое единство с трубчатым опорным элементом.

Следовательно, окно 1 имеет конусность о около 240 . Стопорное кольцо 23, изготовленное из пружинной стали и имеюшее V— образную форму для создания двух лапок, расположено в кольцевой прорези B таким образом, что части лапок стопорного кольца входят в отверстие 5 у, окна 21 с двух противоположных сторон. Стопорное кольцо имеет диаметр, соответствую ший ширине паза Е, так что оно частично находится в этом пазу и опирается. на статор 13 с радиально направленным усилием для препятствия осевому перемешению цилиндрического тела статора относительно трубчатого опорного элемента

15. Осевое перемещение цилиндрического тела статора относительно трубчатого опорного элемента 14 может быть достигнуто созданием осевого усилия на цилиндрическом теле, которое было бы достаточным для того, чтобы "приподнять" стопорное кольцо

23 над выступом паза Я, благодаря чему стопорное кольцо будет наклонено радиально наружу и затем вернется в радиально внутреннее положение и попадает в следуюший соседний паз 2 . Когда стопорное кольцо расположено в одном.из этих пазов, оно достаточно надежно удерживается на месте так, что цилиндрическое тело не перемешается относительно трубчатого опорного элемента в резуль- тате обычных вибраций и перемешений транспортного средства. Цилиндрическое тело может регулироваться в диапазоне регулирования по ширине пазов z npoc о приложением осевого усилия к цилиндрическому телу.

Тело статора содержит проходяший в осевом направлении паз xc, в котором находится плунжер 24 на трубчатом опор566535

Предлагаемый датчик скорости колеса легко устанавливается на транспортных средствах, очень компактен и не требует критической регулировки положения ири установе компонентов датчика на тра смертное средство в процессе s:ассовс амире,изводства. ном элементе, Плунжер упруго наклонен радиально внутрь с помошью пружины (не показана) внутри радиального отверстия

3 в трубчатом опорном элементе так, чтобы препятствовать относительному враще

5 нию между трубчатым опорным элементом и статором.

Статор содержит обмотку 25, коаксиально расположенный полюсный элемент, коаксиально расположенный цилиндрический маг10 нит, поляризованный в осевом направлении, и вытянутые в осевом направлении выводы

26, которые электрически соединены с обмоткой 25 соответствующими проводниками

27 (показан только один из двух).

Полюсный элемент одержит цилиндрический радиальный торцовый фланец 28, цилиндрическое тело 29, расположенное коаксиально с обмоткой 25 и прямоугольную полюсную часть 30, которая создает прямоугольный полюсный торец 31. Он имеет ширину, примерно равную ширине магнитных элементов 12 и длину от низа до верха, меньше длины этих магнитных элементов.

Катушка содержит расположенные по окруж д ности Ч -образные каналы, в которых находится обмотка 25, и четыре равномерно расположенных идущих в осевом направлении цилиндрических элемента 32. цилиндрические элементы определяют поло- щ жение фланца полюсного элемента и цилиндрического магнита, вытянутых в осевом направлении, при сборке статора 13. Катушка имеет прямоугольную наружную поверхность, соответствующую цилиндрическому 55 элементу 32, Опора . выводов, имеюшая

-образную форму и выполненная из диэлектрического материала, примыкает к цилиндрическому . лагниту и имеет прорези 33, в которые входят выводы 26 та- 40 ким образом, что они фиксируются в параллельном взаимоотношении при сборке статора. После сборки компонентов отливается тело, например, инжекционной литьевой машиной так, чтобы образовать вытянутую 45 цилиндрическую конструкцию. При литье обеспечивается идущий по окружности паз

И, в который входит кромка влагозашитной крышки и линейный протектор 34, который может быть выполнен из эластомер- 50 ного материала. Иэ крышки выходит соответствующий сигнальный кабель 35, имеющий пару проводников, соединенных с соответствуюшими проводниками вывода 26.

Тело вместе с полюсным торцом 31 полюсного элемента создает торцовую поверхность 36 после сварки, которая имеет поперечные размеры, значительно больше поперечных размеров отверстий б в роторе, и является гладкой. Следовательно, пов.рхность 36 г.го:кет зацепляться с флан-. цем 11 ротора при его вралкнии, не вызывая излома ни ротора, ни статора. Следовательно, это зацепление может использоваться для расположения статора относительно фланца для обеспечения между ними минимального воздушного зазора.

Когда удлиненный полюсный торец 31 противостоит одной из магнитных полос 12, расположенных между отверстиями 5

Э между полюсным элементом и ротором создается цепь с малым магнитным сопротивлением. Когда полюсный торец противостоит одному из отверстий- Ь, между полюсным элементом и ротором создается цепь с высоким магнитным сопротивлением. Следовательно, при врац;эиии ротора относительно статора магнитное сопротивление воздушного зазора между ротором и полюсным элементом попеременно изменяется от высокого до низкого. Воздушный зазор находится в мат нитной цепи, которая содержит полюсный элемент, магнит, цилиндрический опорный элемент, кольцевую деталь, опорный башмак, вал 2, его опорный элемент, подшипник 4, колесо 1, тормозной барабан 3 и ротор 7, посредством которых создается полная цепь магнитного потока между противоположными полюсами цилиндрического магнита, поляризованного в осевом направлении, изменяющаяся по магнитному сопротивлению при врашении ротора относительно статора. Следовательно, при вращении ротора относительно статора вырабатывается электрический сигнал в обмотке 25, который появляется на выв одах 2 6.

После установки датчика скорости колеса на транспортное средство сборщик перемешает статор 13 для зацепления с фланцем 11 ротора. Следовательно, при вращении колеса и ротора любые отклонения колеса относительно статора, вызванные нагрузкой, эксцентричностью колеса, вызовут зацепление между фланцем и противостоящей поверхностью статора, которое при достаточной силе отодвинет статор в осевом направлении от ротора, обеспечив минимальный воздушный зазор между ротором и статором . Ьлагодаря этому создается высокая эффективная магнитная цепь для обеспечения усиленных выходных сигналов датчика.

566535

Формула изобретения

Датчик скорости, содержащий статор, выполненный в виде кольцевого прстоянного магнита с кольцевой измерительной катушкой, хвостовая часть которого представляет собой полый цилиндр и размещена в цилиндрическом опорном элементе на трении, дисковый ротор с кольцевой поверхностью, обращенной торцом, к статору, на которой выполнены с равномерным шагом отверстия, .отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, и повышения надежности, хвостовая часть статора выполнена с зубцами на наружной поверхности и снабжена упругим зажимом, размещенным в опорном элементе и сцепленным с зубцами хвостовой части статора так, что статор своей передней частью контактирует с зубчатой поверхностью ротора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Агейкин, Д. И. и др. "Датчики контроля и регулирования», М., 1965 г., стр.

480-481.

2. Утямышев P. И. «Техника изменения скоростей вращения", М-Л., 1961,г., стр.

6-8.

3. Патент ФРГ М 1913468, кл. 420, 13/10, 1 969.

4. Патент США ¹ 3652886, кл. 310168, 1972.

>On5g5

Г-Г Гб

Фиг. 7

Составитель

Редактор Н. Джарагетти Техре д дН. Андрейчук Корректор Н. Ковалева

Заказ 257/45 Тираж 1 10 1 Подписное

ILHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР .по делам ..изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4