CN109084810A - 传感器轮和用于确定轴的转动位置的方法 - Google Patents

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Abstract

确定轴的转动位置的方法，基于传感器信号确定轴转动位置，产生传感器信号，当标记载体由于轴的转动运动经过传感器时，标记载体与轴无转动连接，传感器信号有第一和第二状态，传感器信号包括第一状态的短相位、中长相位和长相位，第一相位的长相位与第一状态的中长相位的比例对应于第一状态的中长相位与第一状态的短相位的比例，当轴以恒定的角速度转动时。识别轴的转动位置的传感器轮，沿着传感器轮外周构造凸起和凹陷，它们分别形成段，段在传感器轮运动时能由磁场敏感的传感器检测，传感器轮具有一长凸起、两中长凸起和两短凸起以及一长凹陷、两中长凹陷和两短凹陷，长凸起与中长凸起的延伸角的比例对应于中长凸起与短凸起的延伸角的比例。

Description

传感器轮和用于确定轴的转动位置的方法
技术领域
下述圆盘被称为传感器轮，所述圆盘能够与能够旋转的轴无转动地连接。在此，传感器轮沿着其外周具有不同的区域，所述区域基于不同的物理特性在运动经过位置固定的传感器时产生不同的传感器信号。传感器轮的、常见的实现是齿轮，所述齿轮沿着其外周具有不同的段，其中，各个段的特征在于，它们表示相对于假想的平均半径的凸起或者凹陷。如果这种传感器轮运动经过霍尔传感器或者感应传感器，则传感器能够记录由凸起或者凹陷造成的磁场变化，并且提供关于传感器轮或者与传感器轮连接的轴的转动位置的信息，在所述霍尔传感器或者感应传感器附近存在磁体。这种传感器轮例如被用于显示在内燃机中的凸轮轴的转动位置。在这种应用中所使用的传感器轮被称为凸轮轴传感器轮。
背景技术
当前，在市场上存在不同的、凸轮轴传感器轮的设计。已知具有三个不同的凸起的设计，所述凸起通过三个不同的凹陷彼此分离。此外，已知一种传感器轮设计，所述传感器轮设计包括一具有60°的延伸角的凸起、两个具有40°的延伸角的凸起、两个具有20°的延伸角的凸起以及等效的凹陷。这种传感器轮设计也被称为5-指部-快速启动传感器轮，并且被优化用于3-或者6-缸发动机，其中，这种传感器轮的主要焦点在于六个等距的侧面（每个缸两个或者一）的能够使用性。
此外，从市场上已知一种具有能够调整的凸轮轴的内燃机，其中，凸轮轴的调整速度受这种情况的限制：就快速调整的凸轮轴而言，在任何时刻也必须借助传感器轮来识别凸轮轴的、正确的角位置。为此，从现有技术中已知的传感器轮未被优化。
此外，从市场上已知一种方法，以便借助传感器轮来确定轴的转动位置。
发明内容
根据本发明的、用于确定轴的转动位置的方法（其中，基于传感器的传感器信号确定所述轴的所述转动位置，其中，产生所述传感器信号，当标记载体由于所述轴的转动而运动经过所述传感器时，所述标记载体与所述轴无转动地连接，其中，所述传感器信号具有第一状态和第二状态，其中，所述传感器信号包括所述第一状态的短相位、所述第一状态的中长相位和所述第一状态的长相位）具有优点：所述第一状态的所述长相位与所述第一状态的所述中长相位的比例对应于所述第一状态的所述中长相位与所述第一状态的所述短相位的比例，当所述轴以恒定的角速度转动时。
有利的是，所述传感器信号的所述第一状态表示运动经过所述标记载体的第一段类型，或者，所述传感器信号的所述第一状态通过从所述第一段类型到第二段类型的过渡来定义，并且，所述传感器信号的所述第二状态表示运动经过所述标记载体的所述第二段类型，或者通过从所述第二段类型到所述第一段类型的过渡来定义。
在此，第一和第二段类型能够通过标记载体的每个变化来实现，所述变化适用于，在标记载体运动经过为此设置的传感器时生成传感器信号，所述传感器信号具有能够区分的状态。第一段类型例如能够是凸起，第二段类型例如能够是凹陷，其中，由于关于磁场的相对运动，凸起和凹陷引起在磁场中的变化，所述磁场在磁场敏感的常感器附近。也能够将根据本发明的方法应用于标记载体，所述标记载体包括多于两种段类型。
在有利的构型中，标记载体是传感器轮、有利的是凸轮轴传感器轮。有利地，传感器信号的第一状态能够是第一电压水平或者第一数字状态。有利地，传感器信号的第二状态能够是第二电压水平或者第二数字状态。
根据本发明的方法是特别有利的，因为通过不同的信号相位的、相同的比例能够改善关于（例如，能够调整的凸轮轴的）转动位置的、正确的识别的稳健性，尤其是在运行情况中，在所述运行情况中以高的调整速度调整凸轮轴。通过相同的信号比例确保了，第一状态的短相位能够在尽可能多的运行情况中（即，尤其是就凸轮轴的、尽可能多的调整速度而言）可靠地与第一运行状态的中长相位区分开，其中，同时确保了，第一状态的中长相位在相同的运行情况中能够可靠地与第一状态的长相位区分开。
有利的是，所述传感器信号包括所述第二状态的短相位、所述第二状态的中长相位和所述第二状态的长相位，其中，所述第二状态的所述长相位与所述第二状态的所述中长相位的比例对应于所述第二状态的所述中长相位与所述第二状态的所述短相位的比例，当所述轴以恒定的角速度转动时。如果使用了有利的、用于识别能够调整的凸轮轴的转动位置的方法。则就凸轮轴的、高的调整速度而言也能够以这种方式来改善对转动位置的识别的可靠性。
有利的是，所述传感器信号的部分由所述第一状态的长相位、所述第二状态的长相位、所述第一状态的两个中长相位、所述第二状态的两个中长相位、所述第一状态的两个短相位和所述第二状态的两个短相位构成，所述部分对应于所述轴的一完整的旋转并且开始于从传感器信号的第一状态到传感器信号的第二状态的过渡。
有利的是，在所述传感器信号的部分之内，所述第一状态的所述长相位紧接着所述第二状态的第一相位，所述部分对应于所述轴的多个完整的旋转，其中，所述第二状态的所述第一相位紧接着所述第一状态的一中长相位，其中，所述一中长相位紧接着所述第二状态的第二相位，其中，所述第二状态的所述第二相位紧接着所述第一状态的一短相位。因此，能够特别有利地使用所介绍的方法，以便确定凸轮轴的转动位置，在确定转动位置期间以高的调整速度来调整所述凸轮轴。
在有利的改型方案中，除了第一状态的长相位、第一状态的中长相位、第一状态的短相位、第二状态的长相位、第二状态的中长相位和第二状态的短相位，还设置有第一或者第二状态的、其他的相位。例如，所介绍的方法也能够利用第一状态的、附加的超长相位和第二状态的、附加的超长相位来执行。在此，应当将第一状态的超长相位与第一状态的长相位的比例与第一状态的长相位与第一状态的中长相位的比例选择为一样大，并且，同时与第一状态的中长相位与第一状态的短相位的比例选择为一样大。
也有利的是，用于识别轴的转动位置的传感器轮，其中，沿着所述传感器轮的外周构造有凸起和凹陷，它们分别形成段，所述段在所述传感器轮运动时能够由磁场敏感的传感器检测，其中，所述传感器轮包括一长凸起、两个中长凸起和两个短凸起以及一长凹陷、两个中长凹陷和两个短凹陷，其中，所述长凸起的延伸角与中长凸起的延伸角的比例对应于中长凸起的延伸角与短凸起的延伸角的比例。利用根据本发明的传感器轮，能够容易地实现根据本发明的方法。
传感器轮是有利的，就所述传感器轮而言，所述长凹陷的延伸角与中长凹陷的延伸角的比例对应于中长凹陷的延伸角与短凹陷的延伸角的比例。在此，凸起或者凹陷的延伸角应当被理解为下述角度，必须使传感器轮的、假想的半径围绕所述角度旋转，以便从凸起或者凹陷的开端移动到凸起或者凹陷的末端。传感器轮的所有凸起和凹陷的延伸角的总和相加为360°。如果传感器轮为凸轮轴的传感器轮，则凸起或者凹陷的延伸角不对应于下述角度，所述角度配属于凸轮轴-传感器信号的、对应的部分，因为配属于凸轮轴-传感器信号的部分的角度通常被说明为配属的曲轴的、等效的旋转的角度。
传感器轮是有利的，就所述传感器轮而言，所述长凹陷的延伸角与中长凹陷的延伸角的比例对应于中长凹陷的延伸角与短凹陷的延伸角的比例。
传感器轮是有利的，就所述传感器轮而言，沿着所述传感器轮的外周，第一中长凸起与所述长凹陷邻接，其中，第一短凹陷与所述第一中长凸起邻接，其中，第一短凸起与所述第一短凹陷邻接，其中，第一中长凹陷与所述第一短凸起邻接，其中，所述长凸起与所述第一中长凹陷邻接，其中，第二短凹陷与所述长凸起邻接，其中，第二中长凸起与所述第二短凹陷邻接，其中，第二中长凹陷与所述第二中长凸起邻接，其中，第二短凸起与所述第二中长凹陷邻接，其中，所述长凸起与所述第二短凸起邻接。
此外，传感器轮是有利的，就所述传感器轮而言，沿着所述传感器轮的所述外周，第一短凹陷与所述长凸起邻接，其中，第一中长凸起与所述第一短凹陷邻接，其中，第一中长凹陷与所述第一中长凸起邻接，其中，第一短凸起与所述第一中长凹陷邻接，其中，所述长凹陷与所述第一短凸起邻接，其中，第二短凸起与所述长凹陷邻接，其中，第二中长凹陷与所述第二短凸起邻接，其中，第二中长凸起与所述第二中长凹陷邻接，其中，第二短凹陷与所述第二中长凸起邻接，其中，所述长凸起与所述第二短凹陷邻接。
传感器轮是有利的，就所述传感器轮而言，所述长凸起和所述长凹陷分别对应于57°至63°的延伸角，其中，所述短凸起和所述短凹陷分别对应于20°至26°的延伸角，其中，所述中长凸起和所述中长凹陷分别对应于34°至40°的延伸角。
传感器轮是特别有利的，就所述传感器轮而言，长凸起和长凹陷分别对应于60°的延伸角，其中，短凸起和短凹陷分别对应于22.9°的延伸角，其中，中长凸起和中长凹陷分别对应于37.1°的延伸角。
此外，装置是有利的，所述装置被设置用于，执行根据本发明的方法的每个步骤。
附图说明
参照附上的附图，更详细地阐述了根据本发明的方法的和根据本发明的传感器轮的实施方式。在此，附图示出：
图1 根据本发明的传感器轮的实施例的、示意性的图示；
图2 用于执行根据本发明的方法的实施例的装置的、示意性的图示。
具体实施方式
图1示出根据本发明的传感器轮（10）的实施例的、示意性的图示。传感器轮（10）沿着其外周包括凸起（21、23、25、27、29）和凹陷（20、22、24、26、28），其中，凸起（21、23、25、27、29）和凹陷（20、22、24、26、28）的延伸角的总和为360°。即，传感器轮（10）的外周完全设有凸起（21、23、25、27、29）和凹陷（20、22、24、26、28）。沿着传感器轮（10）的外周，第一中长凸起（25）接着长凹陷（20）。第一短凹陷（26）接着第一中长凸起（25），其后接着第一短凸起（27），其后接着第一中长凹陷（24），其后接着长凸起（21），其后接着第二短凹陷（28），其后接着第二中长凸起（23），其后接着第二中长凹陷（22），其后接着第二短凸起（29）。长凹陷（20）接着第二短凸起（29）。
短凹陷（26、28）以及短凸起（27、29）分别对应于22.9°的延伸角，这在通常的制造公差的框架中对应于20°至26°的延伸角。中长凹陷（22、24）和中长凸起（23、25）各自对应于37.1°的延伸角，这在通常的制造公差的框架中对应于34°至40°的延伸角。长凹陷（20）和长凸起（21）各自对应于60.0°的延伸角，这在通常的制造公差的框架中对应于57°至63°的延伸角。
图2示出一装置的、示意性的图示，所述装置被设置用于执行根据本发明的方法的实施例。标记载体（10）无转动地被装配在轴上，所述标记载体在图2中仅象征性地被示出，所述标记载体尤其能够是传感器轮（10），所述传感器轮在图1的框架中被描述。轴的转动导致，标记载体（10）的段（即，例如来自图1的传感器轮（10）的凸起（21、23、25、27、29）和凹陷（20、22、24、26、28））运动经过传感器（32）并且促使传感器（32）产生传感器信号（12），所述传感器例如能够是霍尔-传感器，所述传感器信号经由信号线被传递至计算单元（30）。计算单元（30）包括存储器（35）。传感器信号（12）具有两个状态，其中，所述凸起的经过运动（21、23、25、27、29）促使传感器输出传感器信号（12）的第一状态，并且，运动经过凹陷（20、22、24、26、28）促使传感器输出传感器信号（12）的第二状态。可替代地，传感器（32）也能够被设置用于，在所述凹陷的经过运动（20、22、24、26、28）时输出传感器信号（12）的第一状态，并且，在所述凸起的经过运动（21、23、25、27、29）时输出传感器信号（12）的第二状态。
传感器信号的各个相位的长度表示凸起（21、23、25、27、29）或者凹陷（20、22、24、26、28）的延伸角，所述凸起或者凹陷由传感器（32）检测。如果从在图1中所选择的视角看，来自图1的传感器轮（10）顺时针地运动经过传感器（32），则传感器（32）输出传感器信号（12），就所述传感器信号而言，第一状态的第二短相位（49）接着第二状态的长相位（40）。第二状态的第二中长相位（42）接着第一状态的第二短相位（49）。第一状态的第二中长相位（43）接着第二状态的第二中长相位（42）。第二状态的第二短相位（48）接着第一状态的第二中长相位（43）。第一状态的长相位（41）接着第二状态的第二短相位（48）。第二状态的第一中长相位（44）接着第一状态的长相位（41）。第一状态的第一短相位（47）接着第二状态的第一中长相位（44）。第二状态的第一短相位（46）接着第一状态的第一短相位（47）。第一状态的第一中长相位（45）接着第二状态的第一短相位（46）。第二状态的长相位（40）又接着第一状态的第一中长相位（45）。
在此，第二状态的长相位（40）对应于长凹陷（20）运动经过传感器（32）。在此，第一状态的长相位（41）对应于长凸起（21）运动经过传感器（32）。
在此，第一状态的第一中长相位（45）对应于第一中长凸起（25）运动经过传感器（32）。在此，第一状态的第二中长相位（43）对应于第二中长凸起（23）运动经过传感器（32）。在此，第二状态的第一中长相位（44）对应于第一中长凹陷（24）运动经过传感器（32）。在此，第二状态的第二中长相位（42）对应于第二中长凹陷（22）运动经过传感器（32）。
在此，第一状态的第一短相位（47）对应于第一短凸起（27）运动经过传感器（32）。在此，第一状态的第二短相位（49）对应于第二短凸起（29）运动经过传感器（32）。在此，第二状态的第一短相位（46）对应于第一短凹陷（26）运动经过传感器（32）。在此，第二状态的第二短相位（48）对应于第二短凹陷（28）运动经过传感器（32）。
然而，可替代地，传感器（32）也能够逆转地输出传感器信号（12）。然后，第一状态的相位对应于凹陷的经过运动，并且，第二状态的相位对应于凸起的经过运动。
计算单元（30）接收传感器信号（12），并且，基于传感器信号（12）的各个相位（40、41、42、43、44、45、46、47、48、49）与比较模式的比较能够确定所述轴的转动位置，所述比较模式例如能够是曲轴传感器的信号，标记载体（10）与所述轴无转动地连接。

Claims (11)

1.用于确定轴的转动位置的方法，其中，基于传感器（32）的传感器信号（12）来确定所述轴的所述转动位置，其中，产生所述传感器信号（12），当标记载体（10）由于所述轴的转动而运动经过所述传感器（32）时，所述标记载体与所述轴无转动地连接，其中，所述传感器信号（12）具有第一状态和第二状态，其中，所述传感器信号（12）包括所述第一状态的短相位（47、49）、所述第一状态的中长相位（43、45）和所述第一状态的长相位（41），其特征在于，所述第一状态的所述长相位（41）与所述第一状态的所述中长相位（43、45）的比例对应于所述第一状态的所述中长相位（43、45）与所述第一状态的所述短相位（47、49）的比例，当所述轴以恒定的角速度转动时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器信号（12）的所述第一状态表示运动经过所述标记载体（10）的第一段类型，或者，所述传感器信号（12）的所述第一状态通过从所述第一段类型到第二段类型的过渡来定义，并且其中，所述传感器信号（12）的所述第二状态表示运动经过所述标记载体（10）的所述第二段类型，或者通过从所述第二段类型到所述第一段类型的过渡来定义。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，所述传感器信号（12）包括所述第二状态的短相位（46、48）、所述第二状态的中长相位（42、44）和所述第二状态的长相位（40），其特征在于，所述第二状态的所述长相位（40）与所述第二状态的所述中长相位（42、44）的比例对应于所述第二状态的所述中长相位（42、44）与所述第二状态的所述短相位（46、48）的比例，当所述轴以恒定的角速度转动时。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述传感器信号（12）的部分由所述第一状态的长相位（41）、所述第二状态的长相位（40）、所述第一状态的两个中长相位（43、45）、所述第二状态的两个中长相位（42、44）、所述第一状态的两个短相位（47、49）和所述第二状态的两个短相位（46、48）构成，所述部分对应于所述轴的一完整的旋转，当所述传感器信号（12）的所述部分的开始对应于从所述传感器信号的所述第一状态到所述传感器信号的所述第二状态的过渡时，所述部分对应于所述轴的一完整的旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述传感器信号（12）的部分之内，所述第一状态的所述长相位（41）紧接着所述第二状态的第一相位（48），所述部分对应于所述轴的多个完整的旋转，其中，所述第二状态的所述第一相位（48）紧接着所述第一状态的一中长相位（43），其中，所述一中长相位（43）紧接着所述第二状态的第二相位（42），其中，所述第二状态的所述第二相位（42）紧接着所述第一状态的一短相位（47）。
6.用于识别轴的转动位置的传感器轮（10），其中，沿着所述传感器轮（10）的外周构造有凸起（21、23、25、27、29）和凹陷（20、22、24、26、28），它们分别形成段，所述段在所述传感器轮（10）运动时能够由磁场敏感的传感器（32）检测，其中，所述传感器轮（10）包括一长凸起（21）、两个中长凸起（23、25）和两个短凸起（27、29）以及一长凹陷（20）、两个中长凹陷（22、24）和两个短凹陷（26、28），其特征在于，所述长凸起（21）的延伸角与中长凸起（23、25）的延伸角的比例对应于中长凸起（23、25）的延伸角与短凸起（27、29）的延伸角的比例。
7.根据权利要求6所述的传感器轮（10），其特征在于，所述长凹陷（20）的延伸角与中长凹陷（22、24）的延伸角的比例对应于中长凹陷（22、24）的延伸角与短凹陷（26、28）的延伸角的比例。
8.根据权利要求7所述的传感器轮（10），其特征在于，沿着所述传感器轮（10）的外周，第一中长凸起（25）与所述长凹陷（20）邻接，其中，第一短凹陷（26）与所述第一中长凸起（25）邻接，其中，第一短凸起（27）与所述第一短凹陷（26）邻接，其中，第一中长凹陷（24）与所述第一短凸起（27）邻接，其中，所述长凸起（21）与所述第一中长凹陷（24）邻接，其中，第二短凹陷（28）与所述长凸起（21）邻接，其中，第二中长凸起（23）与所述第二短凹陷（28）邻接，其中，第二中长凹陷（22）与所述第二中长凸起（23）邻接，其中，第二短凸起（29）与所述第二中长凹陷（22）邻接，其中，所述长凹陷（20）与所述第二短凸起（29）邻接。
9.根据权利要求7所述的传感器轮，其中，沿着所述传感器轮的外周，第一短凹陷与所述长凸起邻接，其中，第一中长凸起与所述第一短凹陷邻接，其中，第一中长凹陷与所述第一中长凸起邻接，其中，第一短凸起与所述第一中长凹陷邻接，其中，所述长凹陷与所述第一短凸起邻接，其中，第二短凸起与所述长凹陷邻接，其中，第二中长凹陷与所述第二短凸起邻接，其中，第二中长凸起与所述第二中长凹陷邻接，其中，第二短凹陷与所述第二中长凸起邻接，其中，所述长凸起与所述第二短凹陷邻接。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的传感器轮，其特征在于，所述长凸起（21）和所述长凹陷分别对应于57°至63°的延伸角，其中，所述短凸起（27、29）和所述短凹陷（26、28）分别对应于20°至26°的延伸角，其中，所述中长凸起（25、23）和所述中长凹陷（24、22）分别对应于34°至40°的延伸角。
11.装置，所述装置被设置用于，执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的每个步骤。
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