CN204535741U - 测量设备、变速器和驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种测量设备，其具有旋转组件和传感器系统，旋转组件(2)在轴向端面(11)上和/或在径向周面(19)上具有由凹部(13)和/或凸起组成的编码(12)，在旋转组件(2)相对于固定的传感器系统(5)转动运动时，编码运动，并且其中，固定的传感器系统(5)具有至少两个彼此并排布置的传感器，在这些传感器中，依赖于旋转组件(2)的转动运动地，即，依赖于被旋转组件所具有的编码(12)的转动运动地，能够感生涡流，根据传感器的测量信号的依赖于所感生的涡流的脉冲，能够得出旋转组件(2)的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置。本实用新型还涉及一种变速器和一种驱动装置。

Description

测量设备、变速器和驱动装置
技术领域
本实用新型涉及一种测量设备。此外，本实用新型还涉及具有这种测量设备的变速器和驱动装置。
背景技术
在机动车变速器中，例如安装构造为爪式离合器的换挡元件，其必须被接合和分离。为了能够实现这种换挡元件按照规定的分离和接合，有意义的是，精确得出形状锁合(formschlüssig)换挡元件的至少一个旋转组件的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置，以便基于这些参数精确驱控形状锁合换挡元件的相应旋转组件来分离和接合形状锁合换挡元件。利用由现有技术已知的测量设备精确且简单地得出上述参数是有困难的。
根据DE 199 60 891 A1已知一种带转动方向识别的转动编码器，其利用有极性的永磁体。这种用于转动方向识别的永磁体尤其不适于在机动车变速器中使用，这是因为永磁体可能由于机动车变速器内的温度而受损或损坏。此外，这种永磁体吸引可能集聚在永磁体上的自由金属碎屑。因而这种永磁体在机动车变速器中使用时可能会变脏且不再可用，这是因为集聚在永磁体上的金属碎屑使得探测无法进行。清洁永磁体几乎是不可能的。如果要探测安装在机动车混合驱动装置或电驱动装置内的电机旋转组件的转速、转动方向和转动位置，那么会出现类似问题。
因而需要一种测量设备，其在机动车变速器或驱动装置中使用时也可以实现可靠探测旋转组件的转动方向、转速、转动位置和轴向位置。
实用新型内容
由此出发本实用新型的任务是，实现一种新型测量设备和具有这种测量设备的变速器以及驱动装置。
该任务通过如下的测量设备解决，即，一种测量设备，尤其用于变速器，所述测量设备具有旋转组件和在所述旋转组件对面固定的传感器系统，所述传感器系统用于检测所述旋转组件的转动方向和/或转速和/或转动位置和/或轴向位置，其特征在于，所述旋转组件在轴向端面上和/或在径向周面上具有由凹部和/或凸起组成的编码，在所述旋转组件相对于所述固定的传感器系统转动运动时，所述编码运动，所述固定的传感器系统具有至少两个彼此并排布置的传感器，在这些传感器中，依赖于所述旋转组件的转动运动地，即，依赖于被所述旋转组件所具有的所述编码的转动运动地，能够感生涡流，其中，根据所述传感器的测量信号的依赖于所感生的涡流的脉冲，能够得出所述旋转组件的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置。根据本实用新型的测量设备包括旋转组件和在旋转组件对面固定的传感器系统，其中，旋转组件在轴向端面和/或径向周面上具有由凹部和/或凸起组成的编码，在旋转组件相对于固定的传感器系统转动运动时，所述编码运动，并且其中，固定的传感器系统具有至少两个彼此并排布置的传感器，在这些传感器中，依赖于旋转组件的转动运动地，即，依赖于被旋转组件所具有的编码的转动运动地，能够感生涡流，其中，根据测量信号的依赖于所感生的涡流的脉冲，能够得出旋转组件的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置。
根据本实用新型的测量设备是简单的并且能够可靠确定旋转组件的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置，具体而言，在机动车变速器或机动车驱动装置内产生的运行条件下。在此，根据本实用新型的测量设备利用了分配给旋转组件的、由凹部和/或凸起组成的编码，该编码在旋转组件相对于固定传感器系统转动运动时运动。传感 器系统的至少两个传感器的测量信号能够得出上述参数，即，相应旋转组件的转动方向、转速、转动位置和轴向位置。
优选根据传感器测量信号的脉冲幅值能够得出旋转组件的轴向位置。根据传感器测量信号的脉冲频率能够得出旋转组件的转速。根据传感器测量信号的脉冲顺序和数量能够得出旋转组件的转动方向和转动位置。
根据传感器测量信号的脉冲幅值和频率以及顺序和数量可以简单且可靠地得出上述参数。
按照改进方案，编码以如下方式由凹部和/或凸起构成，即，在轴向端面的圆周上和/或在径向周面的圆周上观察，在端面和/或周面的至少一个圆周部段上，凹部和/或凸起的分布尤其是数量和/或顺序，和/或几何形状尤其是外形和/或尺寸发生变化。编码的所述所述设计方案是简单的并且能够可靠得出上述参数。
根据本实用新型的变速器具有换挡元件以及至少一个测量设备，所述换挡元件包括第一旋转组件，即，第一换挡元件盘，和第二旋转或固定组件，即，第二换挡元件盘，其中，至少给第一旋转换挡元件盘分配传感器系统，所述传感器系统用于得出第一换挡元件盘的转动方向、转速和转动位置以及第一换挡元件盘的轴向位置，进而得出在第一换挡元件盘和第二换挡元件盘之间的轴向间距。尤其优选在尤其是机动车的变速器中使用根据本实用新型的测量设备。
根据本实用新型的驱动装置具有带旋转组件的电机，其中，将传感器系统分配给旋转组件，并且所述传感器系统用于至少得出旋转组件的转动方向以及转速以及转动位置。
附图说明
本实用新型优选改进方案由从属权利要求和下面的说明得到。不局限与此地结合附图进一步描述本实用新型的实施例。其中：
图1示出根据本实用新型的测量设备的示意图；和
图2示出测量设备的传感器的被图解说明的测量信号。
附图标记列表
1               测量设备
2               构件
3               转动方向
4               转动轴线
5               传感器系统
6               传感器
7               传感器
8               传感器
9               放大器
10              评估装置
11              端面
12              编码
13              凹部
14              圆周部段
15              圆周位置
16a、16b、16c   测量信号
17a、17b、17c   测量信号
18a、18b、18c   测量信号
19              周面
具体实施方式
本实用新型涉及一种测量设备。这种测量设备用于得出旋转组件的转动方向和/或转速和/或绝对转动位置和/或得出轴向位置。根据本实用新型的测量设备尤其用于变速器，优选机动车变速器，或机动车驱 动装置，例如混合驱动装置或电驱动装置。
图1示出根据本实用新型的测量设备1的示意图。图1的测量设备1包括旋转组件2，其可以沿双箭头3方向围绕转动轴线4以不同的转动方向旋转。
如果根据本实用新型的测量设备1用于机动车变速器，那么旋转组件2例如是变速器换挡元件的旋转换挡元件盘，例如形状锁合换挡元件的换挡元件盘，其相对于第二换挡元件盘转动。这种形状锁合换挡元件也被称为爪式离合器。
根据本实用新型的测量设备1还具有固定的传感器系统5，其包括多个并排布置的传感器6、7、8。在图1的所示实施例中，根据本实用新型的测量设备1的固定传感器系统5包括三个并排布置的传感器6、7和8。在此要指出，根据本实用新型的测量设备1的传感器系统5也可以仅包括两个这种彼此并排布置的传感器，或者也可以多于三个传感器。
由传感器6、7和8提供的测量信号通过放大器9发送至用于处理由传感器6、7和8提供的测量信号的评估装置10。
在图1所示实施例中，旋转组件2在轴向端面11上具有由多个凹部13组成的编码12。
在此，参见图1可以获悉，在图1实施例中全部具有相同几何形状(即，相同外形和相同尺寸)的这些凹部13以如下方式在轴向端面11的圆周上分布，即，在端面11的至少一个圆周部段14上凹部13的分布发生变化。
这样参见图1可以获悉，在旋转组件2轴向端面11的圆周部段 14的圆周位置15处没有构造凹部13，具体而言是以如下方式，即，一次构造由两个凹部13组成的组，一次构造由三个凹部13组成的组，其中，由两个凹部13和三个凹部15组成的组通过在该处没有构造凹部13的圆周位置15彼此以及与编码12的其他凹部13分离。
依赖于编码12或者说具有编码12的组件2相对于传感器系统5的传感器6、7、8的转动运动地，在传感器6、7、8中感生涡流，涡流在由传感器6、7、8提供的测量信号中表现为脉冲，其中，根据测量系统5的传感器6、7和8的依赖于感生脉冲式涡流的测量信号可以得出旋转组件2的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置。
如已述，在所示实施例中，以如下方式提供编码12，即，在旋转组件2的轴向端面11上构造具有相同几何形状(即，外形相同和尺寸相同)的凹部13，其中，在圆周部段14上，在限定的圆周位置15处省略凹部13，从而因此在提供编码12情况下，凹部13的、除圆周部段14之外均匀分布的图案被中断。在图1中，凹部13是圆形的。备选地也可以应用呈菱形或呈矩形或呈三角形的凹部。
不同于图1地也可以实现，在图1实施例中没有构造凹部13的圆周位置15处设置不同几何形状(即，不同外形和/或不同尺寸)的凹部，像例如具有更小或更大直径的凹部或其他几何形状的凹部。因此例如可以在圆周位置15上设置呈菱形或呈长方形或呈三角形的凹部。在这种情况下，虽然所有凹部在轴向端面11的圆周上均匀分布，但是在至少一个圆周部段上按照限定的顺序改变凹部几何形状，尤其是外形。
在本实用新型的另一备选方式中可以实现，在旋转组件2的轴向端面11上，不仅可以通过凹部13，而且更多地是通过凸起构造编码12。在这种情况下，元件13是圆柱形凸起，它们在圆周位置15处被省略。
根据本实用新型另一备选方案，根据本实用新型的测量设备的旋转组件2的编码12通过凹部和凸起的组合构成。这样例如可以在图2的实施例中在没有构造凹部13的圆周位置15处相应构造凸起。
在所示实施例中，在测量设备1旋转组件2的轴向端面11上构造编码12。
与此不同地也可以实现，在旋转组件2的径向周面19上构造编码，并且也是通过凹部和/或凸起，其中，在径向周面19的圆周上观察，在周面19的至少一个圆周部段14上，凹部13和/或凸起的分布尤其是数量和/或顺序，和/或几何形状尤其是外形和/或尺寸发生变化。
在图1的实施例中，在圆周部段14上(即，在圆周部段14的圆周位置15处)，中断具有相同几何尺寸的、本来是均匀分布的凹部13。也可以实现，在两个优选是径向对置的圆周部段14或也可以是超过两个的圆周部段上发生中断凹部13的均匀的分布，其中，然而圆周部段14(在图1实施例中凹部13的均匀分布在其上中断)以不同的方式实施，例如在通过圆周位置15彼此分开的组(其分别具有不同数量的凹部13)的次序方面不同。如果存在多个这种圆周部段14，那么在旋转组件2以及进而编码12的完整转圈完成之前就已经可以得出旋转组件2的转动方向和转动位置，例如在组件2转动180°之后的两个径向对置的圆周部段14中。
利用根据本实用新型的测量设备1可以得出旋转组件2的转速、旋转组件2的转动方向、旋转组件2的绝对转动位置以及旋转组件2的轴向位置。图2在时间t上示出传感器6、7和8的测量信号16a、17a、18a、16b、17b、18b、16c、17c、18c的不同表现，其中，传感器6、7和8的测量信号在脉冲幅值方面有区别。如果具有编码12的旋转组件2相对传感器系统5的传感器6、7和8的轴向间距相对较小，那么传感器6、7和8提供测量信号16a、17a、18a。如果具有编码12 的旋转组件2与传感器系统5的传感器6、7和8之间的轴向间距相对较大，那么传感器6、7和8提供测量信号16c、17c和18c。如果旋转组件2相对传感器6、7和8具有平均轴向间距(其位于相对大的轴向间距和相对小的轴向间距之间)，那么由传感器6、7和8提供测量信号16b、17b和18b。尤其是当编码相对于传感器的轴向间距最小时可以校准间距尺寸，确切的说在运行期间。
利用旋转组件2和传感器6、7和8之间的不同的轴向间距来改变被构造为感应螺旋或感应线圈的传感器6、7和8的所谓的衰减，从而通过在传感器6、7和8中感生的涡流造成的信号16a至18a的脉冲依赖于旋转组件2相对于传感器6、7和8的轴向间距地具有不同的幅值。
因此，在评估装置10中可以评估传感器6、7和8的测量信号的幅值，以便得出旋转组件2与传感器系统5的传感器6、7和8的轴向间距，并且由此例如在形状锁合换挡元件情况下确定旋转组件2相对形状锁合换挡元件的另一组件的间距。于是，在这种情况下，可以基于该轴线间距弄清，形状锁合换挡元件是否挂入、挂出，或者占用中间位置，例如所谓的齿搭齿位置。
根据测量信号16a至18c的脉冲频率可以得出旋转组件2的转速。
根据传感器6、7和8的测量信号16a至18c的脉冲的顺序和数量可以得出旋转组件2的转动方向和绝对转动位置。如果例如确定测量信号内的脉冲在其宽度方面与其他脉冲不同，那么可以推断出旋转构件2的转动位置对应于其中一个圆周位置15，在此位置处，在图1的实施例中，凹部13的本来是均匀分布的图案被中断。通过从已知圆周位置15出发计算脉冲可以得出旋转组件2的当前绝对转动位置。通过监控脉冲顺序可以得出旋转组件2的转动方向，这是因为在图1中通过圆周位置15彼此分开的凹部13组在其数量方面彼此不同。因此，根据传感器6、7和8测量信号内的脉冲顺序可以得出旋转组件2的转 动方向。
由此，利用根据本实用新型的测量设备1可以实现，在旋转组件上，例如盘、鼓或调节元件得出其转动方向、转动位置和转速及其轴向位置。为此，旋转组件2具有由凹部和/或凸起组成的编码，这些凹部和/或凸起运动经过固定的传感器系统5的多个传感器6、7、8。依赖于编码地在传感器6、7和8内脉冲式感生涡流，其中，根据涡流脉冲的幅值和频率以及顺序和数量可以得出旋转构件2转动运动的上述参数，即，转动或者说旋转组件2的转动方向以及转速以及转动位置，此外以及轴向间距或者说轴向位置。
如已述那样，该编码12可以由凹部和/或突起提供，其中，这些凹部可以是圆形凹部或长形凹部或菱形凹部或三角形凹部或类似物。这些凹部可以通过钻孔、冲压或铣削构造。在应用圆形凹部时，测量信号脉冲的特征是跳跃式边缘。在菱形凹部中，测量信号脉冲的边缘线性延伸。在三角形凹部中，测量信号脉冲的边缘同样线性延伸，其中，在应用三角形凹部时，转动方向在组件转动之后已经可以在一位数程度范围(einstellig Gradbereich)内探测。如已述那样，也可以组合使用不同轮廓的凹部，例如圆形凹部与菱形凹部组合。
旋转组件2的编码12以如下方式由凹部和/或凸起构成，即，在轴向端面11的圆周上和/或在径向周面19的圆周上观察，在端面11和/或周面19的至少一个圆周部段14上，凹部13和/或凸起的分布尤其是数量和/或顺序，和/或几何形状尤其是外形和/或尺寸发生变化。
为此可以实现，凹部13和/或凸起在轴向端面11和/或径向周面19的圆周上均匀分布，其中，在至少一个圆周部段14上，凹部13和/或凸起的几何形状按照限定的顺序发生变化。此外可以实现，在轴向端面11和/或径向周面19的圆周上分布具有相同几何形状的凹部13和/或凸起，其中，在至少一个圆周部段14上，凹部13和/或凸起的分布 发生变化。
此处应当指出，由于改变了凹部13和/或凸起的分布，编码12在旋转组件2上可能造成不平衡。这种不平衡可以通过附加平衡凹部或平衡凸起补偿，它们构造在旋转构件2的除了编码12之外的另一部段上。
如已述那样，对本实用新型而言有意义的是，构造了编码12的凹部13和/或凸起的分布和/或几何形状在具有编码12的端面11和/或周面19的圆周上变化。在端面11和/或周面19的至少一个圆周部段14上，凹部13和/或凸起的分布尤其是数量和/或顺序，和/或几何形状尤其是外形和/或尺寸发生变化，从而可以确定旋转组件的转动方向以及转速以及绝对转动位置以及轴向位置。
为此，在组件2的端面11和/或周面19的至少一个圆周部段14上构造至少两组具有各自不同数量的凹部和/或凸起或不同几何形状的凹部和/或凸起，然而，以凹部和/或凸起分别相同的分布方式在各个组内进行构造，其中，在两个组之间，凹部和/或凸起的均匀分布中断，或者布置具有不同几何形状的凹部和/或凸起。
在图1中，在圆周部段14中构造两个具有不同数量的凹部13的组，其中，这两组凹部13具有相同的几何形状，并且其中，组通过没有构造凹部的圆周位置15彼此分开。备选地例如也可以是，在圆周部段14中设置两个具有相同数量的凹部的组，其中，然而这些组的凹部在其外形上不同。同样例如也可以是，在圆周部段14中设置一个具有凹部的组和一个具有凸起的组。
根据本实用新型的测量设备1尤其用于变速器或驱动系统。在变速器中，利用根据本实用新型的测量设备1尤其可以监控变速器的优选是形状锁合换挡元件的旋转组件的转动运动和轴向位移。在驱动系 统中，尤其可以在绝对转动位置、转动方向和转速方面监控电机转子的转动运动。

Claims (13)

1.一种测量设备，所述测量设备具有旋转组件(2)和在所述旋转组件(2)对面固定的传感器系统(5)，所述传感器系统用于检测所述旋转组件(2)的转动方向和/或转速和/或转动位置和/或轴向位置，其特征在于，
所述旋转组件(2)在轴向端面(11)上和/或在径向周面(19)上具有由凹部(13)和/或凸起组成的编码(12)，在所述旋转组件(2)相对于所述固定的传感器系统(5)转动运动时，所述编码运动，
所述固定的传感器系统(5)具有至少两个彼此并排布置的传感器(6、7、8)，在这些传感器中，依赖于所述旋转组件(2)的转动运动地，即，依赖于被所述旋转组件所具有的所述编码(12)的转动运动地，能够感生涡流，其中，根据所述传感器(6、7、8)的测量信号的依赖于所感生的涡流的脉冲，能够得出所述旋转组件(2)的转动方向以及转速以及转动位置以及轴向位置。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，根据所述传感器(6、7、8)的测量信号的脉冲幅值能够得出所述旋转组件(2)的轴向位置。
3.根据权利要求1或2所述的测量设备，其特征在于，根据所述传感器(6、7、8)的测量信号的脉冲频率能够得出所述旋转组件(2)的转速。
4.根据权利要求1或2所述的测量设备，其特征在于，根据所述传感器(6、7、8)的测量信号的脉冲顺序和数量能够得出所述旋转组件(2)的转动方向和转动位置。
5.根据权利要求1或2所述的测量设备，其特征在于，将所述传感器(6、7、8)构造为感应螺旋或感应线圈。
6.根据权利要求1或2所述的测量设备，其特征在于，所述旋转组件(2)的所述编码(12)以如下方式由凹部(13)和/或凸起构成，即，在所述轴向端面(11)的圆周上和/或在所述径向周面(19)的圆周上观察，在所述端面(11)和/或所述周面(19)的至少一个圆周部段(14)上，所述凹部(13)和/或所述凸起的分布尤其是数量和/或顺序，和/或几何形状尤其是外形和/或尺寸发生变化。
7.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，所述凹部(13)和/或所述凸起在所述轴向端面(11)和/或所述径向周面(19)的圆周上均匀分布，其中，在至少一个圆周部段(14)上，所述凹部(13)和/或凸起的几何形状，尤其是外形和/或尺寸按照限定的顺序发生变化。
8.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，在所述轴向端面(11)和/或所述径向周面(19)的圆周上分布具有相同几何形状，尤其是相同外形和/或尺寸的凹部(13)和/或凸起，其中，在至少一个圆周部段(14)上，所述凹部(13)和/或凸起的分布，尤其是数量和/或顺序发生变化。
9.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述测量设备用于变速器。
10.一种变速器，所述变速器具有换挡元件，所述换挡元件包括第一旋转组件，即，第一换挡元件盘，和第二旋转或固定组件，即，第二换挡元件盘，其特征在于具有至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的测量设备，其中，至少给第一旋转换挡元件盘分配传感器系统，所述传感器系统用于得出第一换挡元件盘的转动方向以及转速以及转动位置，以及所述第一换挡元件盘的轴向位置，进而得出在所述第一换挡元件盘和所述第二换挡元件盘之间的轴向间距。
11.根据权利要求10所述的变速器，其特征在于，所述变速器是机动车变速器。
12.一种驱动装置，所述驱动装置具有带旋转组件的电机，其特征在于具有根据权利要求1至8中任一项所述的测量设备，其中，将传感器系统分配给所述旋转组件，并且所述传感器系统用于至少得出所述旋转组件的转动方向以及转速以及转动位置。
13.根据权利要求12所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置是机动车的混合驱动装置或电驱动装置。
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