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    • 专利摘要:
    Ein magnetischer Wertgeber aus Gummi (1), mit einem Gummimagneten (2), bei dem in einem vorab bestimmten Bereich eines Polarisationsabstandes (p) die maximale Magnetisierungsstärke für den gewählten Polarisierungsabstand erzielt werden kann, wird zur Verfügung gestellt. Der magnetische Wertgeber aus Gummi (1) beinhaltet ein ringförmiges magnetisches Bauteil (2), das aus einem Gummimaterial, welches ein magnetisches Material enthält, gefertigt ist und entlang seiner Umfangsrichtung eine Mehrzahl aufeinander abfolgender zueinander entgegengesetzter magnetischer Pole (N) und (S) aufweist. Die Beziehung zwischen dem Polarisierungsabstand (p) der magnetischen Pole und der Dicke (w) des magnetischen Bauteils (2) wird durch die Beziehung 0,4 p w 1,0 p ausgedrückt. Der Polarisierungsabstand (p) wird beispielsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm liegend gewählt.
    公开号:DE102004023313A1
    申请号:DE102004023313
    申请日:2004-05-11
    公开日:2004-12-09
    发明作者:Hiroshi Iwata Isobe
    申请人:NTN Corp；NTN Toyo Bearing Co Ltd；
    IPC主号:G01P3-487
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Wertgeber ausGummi zur Verwendung bei der Detektion der Drehzahl eines sich drehendenElementes.
    [0002] Bestimmtemagnetische Wertgeber aus Gummi, die zur Detektion der Drehzahleines sich drehenden Elementes oder dergleichen bestimmt sind, beinhalteneine magnetische Gummianordnung, bei der ein magnetischer Gummifest mit einem ringförmigenMetallinnenteil verbunden ist und eine Mehrzahl von zueinander entgegengesetztenmagnetischen Polen aufweist, die derart magnetisiert sind, dasssie längseiner Umfangsrichtung des Metallinnenteils einander abwechseln.Währendder Benutzung wirkt der magnetische Wertgeber aus Gummi mit einemmagnetischen Sensor zusammen, der in einer Kopf-an-Kopf-Anordnungmit dem magnetischen Wertgeber aus Gummi angeordnet ist, so dass,währendsich der magnetische Wertgeber aus Gummi zusammen mit dem sich drehendenElement dreht, der magnetische Sensor den Durchgang der zueinander entgegengesetztenmagnetischen Pole detektieren kann und dadurch ein elektrischesAusgangssignal zur Verfügungstellen kann, das mittels der Frequenz der zueinander entgegengesetztenmagnetischen Pole, die die Vorderseite des magnetischen Sensorspassiert haben, die Drehzahl des sich drehenden Elementes anzeigt.
    [0003] Umdie Auflösungdes magnetischen Wertgebers aus Gummi zu erhöhen, muss der Polarisierungsabstandauf dem aus magnetischen Gummi gefertigten Magnetmittel, also derPolarisierungsabstand der einander abwechselnden magnetischen Pole,so weit wie möglichverkleinert werden. 2 illustriertden Zusammenhang zwischen dem Polarisierungsabstand p und der Magnetisierungsstärke b, undes ist nachvollziehbar, dass, wenn der Polarisierungsabstand p abnimmt,um die Auflösungzu erhöhen,die Magnetisierungsstärkeb entsprechend mit abnimmt.
    [0004] Diejapanische Offenlegungsschrift Nr. 3-130615 offenbart die Bestimmungder optimalen Dicke eines magnetisierten Gummis, um durch eine Optimierungdes Verhältnisseszwischen der Dicke w des magnetischen Gummis und dem Polarisierungsabstandb, wenn letzterer im Bereich zwischen ungefähr 0,25 mm und 2,5 mm liegt,eine maximale Magnetisierungsstärkebmax zu erhalten. Gemäß dieser Patentveröffentlichung wurdedie optimale Dicke w des magnetischen Gummis mit ungefähr 1,25p berechnet, wobei das Verhältnis zwischender Dicke w und dem Polarisierungsabstand p in einem Bereich von1,25 ± 25% gewähltwird.
    [0005] Beider DurchführungausführlicherStudien, bei denen der Polarisierungsabstand p und die Dicke des magnetisiertenGummis w geändertwurden, wurde jedoch festgestellt, dass keine maximale Magnetisierungsstärke bmax erzielt werden konnte, wenn die Dickew des magnetisierten Wertgebers aus Gummi ungefähr das 1,25-fache des Polarisierungsabstandesp mit einem Polarisierungsabstand p im Bereich von ungefähr 0,5 mm bis1,5 mm betrug.
    [0006] Dementsprechendzielt die vorliegende Erfindung darauf ab, einen magnetischen Wertgeberaus Gummi zur Verfügungzu stellen, der einen Gummimagneten verwendet, bei dem innerhalbeines vorab bestimmten Bereiches des Polarisierungsabstandes diemaximale Magnetisierungsstärkefür dengewähltenPolarisierungsabstand erzielt werden kann.
    [0007] Umdie voranstehende Aufgabe zu lösen,stellt die vorliegende Erfindung einen magnetischen Wertgeber ausGummi zur Verfügung,der ein ringförmigesmagnetisches Bauteil aufweist, das aus einem Gummimaterial gefertigtist, welches ein magnetisches Material enthält, und längs einer Umfangsrichtung eineMehrzahl aufeinander abfolgender zueinander entgegengesetzter magnetischerPole aufweist. Die zueinander entgegengesetzten magnetischen Polesind in Intervallen mit einem Polarisierungsabstand p angeordnet,der den Ab stand zwischen einander benachbarten magnetischen Polenanzeigt, und die magnetischen Bauteile haben eine Dicke w, die mitdem Polarisierungsabstand p in einer Beziehung steht, die durchfolgende Formel ausgedrücktwird: 0.4 p ≤ w ≤ 1.0 p (1).
    [0008] Esist darauf hinzuweisen, dass der magnetische Wertgeber aus Gummigemäß der vorliegendenErfindung sowohl ein Radialtyp, als auch ein Axialtyp sein kann.Die Dicke w des magnetischen Bauteils wird in einer Richtung gemessen,die der Detektionsrichtung entspricht. Bei einem Radialtyp wirddie Dicke w dementsprechend in einer radial zum magnetischen Wertgeberaus Gummi verlaufenden Richtung gemessen, während bei einem Axialtyp dieDicke w in einer axial zum magnetischen Wertgeber aus Gummi verlaufenden Richtunggemessen wird.
    [0009] Gemäß der Ergebnisseder durchgeführtenExperimente wurde herausgefunden, dass, wenn der Polarisierungsabstandp innerhalb eines vorab bestimmten Bereiches liegt, die Wahl von(0,4 p ≤ w ≤ 1,0 p) für die Beziehungzwischen dem Polarisierungsabstand p und der Dicke w, die in radialerRichtung gemessen wird, die maximale Magnetisierungsstärke bmax fürdie jeweiligen Polarisierungsabstände wirkungsvoll sicherstellt.Um die Auflösungdes magnetischen Wertgebers aus Gummi zu erhöhen, kann die maximale Magnetisierungsstärke erreichtwerden, wenn die Dicke des in Form eines Gummimagneten ausgebildetenmagnetischen Bauteils so gewähltund so angepasst wird, dass sie die Beziehung 0,4 p ≤ w ≤ 1,0 p erfüllt.
    [0010] Dervorab bestimmte Bereich des Polarisationsabstandes wurde in denExperimenten zwischen 0,5 und 1,5 mm gewählt. Dieser Bereich des Polarisierungsabstandeserlaubt es, dass die Beziehung zwischen dem Polarisierungsabstandp und der Dicke w des magnetischen Bauteils die voranstehende Formel(1) erfüllt.
    [0011] Dasmagnetische Material des magnetischen Bauteils kann ein anisotropesFerritmaterial sein, Ferritmaterial ist kostengünstig und hat ausgezeichneteEigenschaften als magnetisches Material. Von den unterschiedlichenFerritmaterialien weist anisotropes Ferritmaterial einfach magnetisierbareund hoch ausrichtbare Magnetisierungsachsen (highly oriented easymagnetization axis) auf. Daher erlaubt es die Verwendung von anisotropemFerritmaterial, das magnetische Material in hohem Maße auszurichten,was eine Verbesserung der maximalen Magnetisierungsstärke bmax des magnetischen Bauteils sicherstellt.Weiterhin kann das Ferritmaterial kostengünstig hergestellt werden.
    [0012] WeitereVorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich ausder nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele; die Zeichnungensind dabei zum Zwecke der Veranschaulichung und Erläuterungangegeben.
    [0013] Inden beigefügtenZeichnungen werden zur Bezeichnung gleichartiger Teile in den unterschiedlichen Ansichtendie gleichen Bezugsziffern verwendet. Es zeigen:
    [0014] 1A eine seitliche Schnittdarstellungeines magnetischen Wertgebers aus Gummi gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0015] 1B einen Teilausschnittdes in 1A gezeigtenmagnetischen Wertgebers aus Gummi in einem vergrößerten Maßstab in Draufsicht von vorne;
    [0016] 2 eine Funktionskurve, dieden Zusammenhang zwischen dem Polarisierungsabstand p und der Magnetisierungsstärke b zeigt;
    [0017] 3 eine Funktionskurve, dieden Zusammenhang zwischen der Dicke w und der Magnetisierungstärke b zeigt,wenn unterschiedliche Polarisierungsabstände gewählt werden; und
    [0018] 4A eine schematische Ansichteines Polarisierungsgerätes;und
    [0019] 4B einen Teilausschnittdes Gerätesin schematischer Draufsicht, die die Art der Polarisierung des Gummimaterialszeigt, um einen Gummimagneten zur Verfügung zu stellen.
    [0020] Einbevorzugtes Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme aufdie beigefügtenZeichnungen beschrieben. In den 1 und 2 ist ein magnetischer Wertgeberaus Gummi 1 gezeigt, der ein ringförmiges magnetisches Bauteil 2 beinhaltet,das aus einem Gummimaterial, das ein magnetisches Material enthält, gefertigtist. Das ringförmigemagnetische Bauteil 2 hat eine Mehrzahl zueinander entgegengesetztermagnetischer Pole N und S, die derart magnetisiert sind, dass siein einer Umfangsrichtung einander abwechseln. Die einander abwechselndenmagnetischen Pole N und S sind in gleichmäßigen Intervallen mit einemvorab bestimmten Polarisierungsabstand p zueinander angeordnet.Das magnetische Bauteil 2 ist starr befestigt und beispielsweisedurch Vulkanisieren an den äußeren Randeines ringförmigenMetallinnenteils 3 geklebt. Das magnetische Material istein magnetisches Pulver eines beispielsweise anisotropischen Ferritmaterials.Das magnetische Bauteil 2 wird durch Mischen des magnetischenPulvers mit dem Gummimaterial, Formen der entstehenden Mischung,Vulkanisieren der geformten Mischung und Magnetisierung der vulkanisiertenMischung in Gestalt eines Gummimagneten hergestellt. Als magnetischesPulver kann auch ein anderes geeignetes Material als anisotropesFerritmaterial verwendet werden.
    [0021] Dermagnetische Wertgeber aus Gummi 1 ist derart gestaltet,dass der Polarisierungsabstand p und die Dicke w des magnetischenBauteils 2 zueinander die folgende Beziehung aufweisen: 0,4 p ≤ w ≤ 1,0 p.
    [0022] Eswird jedoch darauf hingewiesen, dass, falls das magnetische Bauteil 2 vomradialen Typ ist, der Polarisierungsabstand p einen Wert aufweist,der dem Umfang des magnetischen Bauteils 2 geteilt durchdie Anzahl der Pole entspricht.
    [0023] Während derBenutzung ist ein magnetischer Sensor (nicht dargestellt) wie eineHall-Sonde in einer Kopf-an-Kopf-Anordnung mit der äußeren Umfangsfläche oderder ringförmigenSeitenflächedes magnetischen Bauteils 2 derart angeordnet, dass, wennsich der magnetische Wertgeber aus Gummi 1 gemeinsam mitdem sich drehenden Element dreht, der magnetische Sensor den Durchgangder zueinander entgegengesetzten Pole N und S detektieren kann unddadurch ein elektrisches Ausgangssignal zur Verfügung stellt, das mittels derFrequenz der zueinander entgegengesetzten magnetischen Pole dieDrehzahl des sich drehenden Elementes anzeigt.
    [0024] Dermagnetische Wertgeber aus Gummi 1 kann sowohl vom Radialtypals auch vom Axialtyp sein. Bei einem Radialtyp ist der magnetischeSensor in einer Kopf-an-Kopf-Anordnung mit der äußeren Umfangsfläche desmagnetischen Bauteils 2 angeordnet, wohingegen bei einemAxialtyp der magnetische Sensor in einer Kopf-an-Kopf-Anordnungmit der ringförmigenSeitenflächedes magnetischen Bauteils 2 angeordnet ist.
    [0025] Dementsprechendist es bei einem Radialtyp zu bevorzugen, dass das magnetische Bauteil 2 eine Längsprofilformund eine Magnetisierung aufweist, die derart gewählt sind, dass ein großer Anteilder vom magnetischen Bauteil 2 erzeugten magnetischen Flüsse in einerradialen Richtung erhalten werden kann. Auf der anderen Seite istes bei einem Axialtyp zu bevorzugen, dass das magnetische Bauteil 2 eineLängsschnittform undeine Magnetisierung hat, die derart gewählt sind, dass große Anteileder vom magnetischen Bauteil 2 erzeugten magnetischen Flüsse in eineraxialen Richtung erhalten werden können.
    [0026] Dasmagnetische Bauteil 2 hat eine Dicke w, die in einer Richtunggemessen wird, die der Richtung entspricht, in der magnetische Flüsse detektiertwerden, also beim Radialtyp in einer radialen Richtung oder beimAxialtyp in einer axialen Richtung. 1A und 1B stellen das magnetischeBauteil 2 zur Verwendung mit einem magnetischen Wertgeberaus Gummi 1 vom Radialtyp dar.
    [0027] Derin den 1A und 1B dargestellte magnetischeWertgeber 1 vom Radialtyp wurde getestet. Die Einzelteiledes getesteten magnetischen Wertgebers 1 wiesen folgendeGrößen auf.Das magnetische Bauteil 2 hatte einen inneren DurchmesserD von 44 mm und eine axiale Breite t1 von 3,6 mm. Das Metallinnenteil 3 hatteeine axiale Breite t2 von 6,4 mm. Das magnetische Bauteil 2 wurdein der oben beschriebenen Weise in Form eines aus Ferritmaterialhergestellten anisotropen Gummimagneten gefertigt. Die Magnetisierungdes Gummimagneten wurde unter den in der unten stehenden Tabelle1 genannten Bedingungen durchgeführt.
    [0028] Insbesonderewurde die Magnetisierung unter Verwendung eines Polarisierungsgeräts mit einemAufbau durchgeführt,bei dem, wie in 4 dargestellt,eine Magnetisierungsspule 10 um ein Joch 11 gewickelt ist,und basierte auf einer Magnetisierung der Markierungen während einesHindurchbewegens (feed-through index magnetization), bei der diezueinander entgegengesetzten magnetischen Pole N und S des magnetischenWertgebers aus Gummi jeweils einzeln und nacheinander längs einerUmfangsrichtung des Wertgebers polarisiert wurden. Der verwendetemagnetische Sensor war eine Hall-Sonde, die ein analoges Ausgangssignalzur Verfügungstellt und in einer Kopf-an-Kopf-Anordnung mit der äußeren Umfangsfläche desmagnetischen Bauteils 2 angeordnet wurde.Tabelle1
    [0029] 3 stellt eine Funktionskurvedar, die die Beziehung zwischen der radialen Dicke w und der Magnetisierungsstärke b desmagnetischen Bauteils 2 für jeden der durchgeführten Versuchedarstellt, wenn der Polarisierungsabstand p mit 0,5 mm (durch Kurve{2) dargestellt), 0,7 mm (durch Kurve (3) dargestellt),1,0 mm (durch Kurve (4) dargestellt) und 1,5 mm (durchKurve (5) dargestellt) gewählt wurde. Es ist klar zu erkennen, dass,wenn der Polarisierungsabstand p reduziert wird (Kurve (5)bewegt sich in Richtung der Kurve (2)), sich die Positiondes Höchstwertsder Kurve (peak position) der Magnetisierungsstärke d für jede Kurve nach links bewegt,so wie dies in 4 zusehen ist.
    [0030] Esist ebenso leicht zu erkennen, dass jede der Kurven (2)bis (5) einen Höchstwerteinnimmt, wenn die Dicke w in dem durch (6) angedeutetenBereich der Funktionskurve der 3 liegt.Die Dicke w des magnetischen Gummis stellt, sofern sie sich innerhalbdes Bereiches (6) befindet, die optimale Dicke w des magnetisiertenGummis dar, so dass innerhalb des Bereiches (6) die Beziehungzwischen dem Polarisierungsabstand p und der Dicke w des magnetisiertenGummis die Beziehung 0,4 p ≤ w ≤ 1.0 p erfüllt ist.Mit anderen Worten kann die maximale Magnetisierungsstärke bmax bei einem gewählten Polarisierungsabstandp erzielt werden, wenn die Dicke w des magnetisierten Gummis imBereich zwischen 0,4 mal dem Polarisierungsabstand p bis 1,0 maldem Polarisierungsabstand p gewähltwird.
    [0031] Wieanhand der oben beschriebenen Versuchsergebnisse ersichtlich ist,kann der magnetische Wertgeber aus Gummi folgende Vorteile zur Verfügung stellen. (1) Wenn die Dicke w des magnetisierten Gummisim Bereich zwischen 0,4 mal dem Polarisierungsabstand p bis 1,0mal dem Polarisierungsabstand p gewählt wird, kann die maximaleMagnetisierungsstärkebmax bei diesem gewählten Polarisierungsabstandp erzielt werden. (2) Wenn es gewünschtist, dass die Auflösungdes magnetischen Wertgebers aus Gummi 1 erhöht wird, führt dieVerringerung des Polarisierungsabstands p zu einer Verringerungder Magnetisierungsstärkeb, jedoch kann die maximale Magnetisierungsstärke gesichert werden, wenndie Dicke w des magnetisierten Gummis so gewählt und angepasst ist, dasssie mit dem Polarisierungsabstand p gemäß der voranstehenden Formelin Beziehung steht.
    [0032] Auchwenn die vorliegende Erfindung ausführlich in Verbindung mit bevorzugtenAusführungsbeispielenund unter Bezugnahme der beigefügtenZeichnungen, die jeweils nur zum Zwecke der Verdeutlichung verwendetwurden, beschrieben wurde, wird der Fachmann problemlos eine Vielzahlvon offensichtlichen Änderungenund Modifikationen nach dem Lesen der gegebenen Beschreibung dervorliegenden Erfindung erhalten können. So kann beispielsweiseder magnetische Wertgeber aus Gummi gemäß der vorliegenden Erfindung ingleichartiger Weise beispielsweise für eine ein Rad haltende Lageranordnungoder andere Rolllageranordnungen verwendet werden.
    [0033] Ebensoist, obwohl bei der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispieleder vorliegenden Erfindung der magnetische Wertgeber aus Gummi 1 miteinem Metallinnenteil 3 versehen dargestellt und beschriebenwurde, die Verwendung eines Metallinnenteils 3 nicht unbedingterforderlich, so dass ein solches auch entfallen kann. Beispielsweisekann das magnetische Bauteil 2 direkt auf einem zu beobachtenden,sich drehenden Bauteil, wie beispielsweise der Innenbahn oder derAußenbahneiner Lageranordnung, vorgesehen werden.
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] Magnetischer Wertgeber aus Gummi (1),aufweisend: Ein ringförmigesmagnetisches Bauteil (2), das aus einem Gummimaterial,welches ein magnetisches Material enthält, gefertigt ist, und in einerUmfangsrichtung des magnetischen Bauteils (2) eine Mehrzahlvon aufeinander folgenden, zueinander entgegengesetzten magnetischenPolen (N, S) aufweist und bei dem die zueinander entgegengesetztenmagnetischen Pole in Intervallen mit einem Polarisierungsabstandp vorgesehen sind, der den Abstand zwischen zueinander benachbartenmagnetischen Polen anzeigt, und wobei die magnetischen Bauteileeine Dicke w aufweisen, und wobei der Polarisierungsabstand p unddie Dicke w die Beziehung 0,4 p ≤ w ≤ 1,0 p erfüllen.
    [2] Magnetischer Wertgeber aus Gummi nach Anspruch 1,bei dem der Polarisierungsabstand p im Bereich zwischen 0,5 bis1,5 mm liegt.
    [3] Magnetischer Wertgeber aus Gummi nach Anspruch 1oder 2, wobei das magnetische Material (2) ein anisotropesFerritmaterial ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-06-01| 8110| Request for examination paragraph 44|
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    2013-01-16| R016| Response to examination communication|
    2015-02-27| R016| Response to examination communication|
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