DE102008042961A1 - Speed measuring device for measuring speed of shaft in gear of vehicle, has two sensor cells arranged opposite to each other for scanning counting traces that are arranged to each other in different planes - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Drehzahlerfassungseinrichtung zur Erfassung der Drehzahl zumindest einer Welle in einem Getriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The The present invention relates to a rotational speed detection device for detecting the speed of at least one shaft in a transmission according to the preamble of claim 1 more defined type.
Drehzahlsignale an Wellen werden üblicherweise zur vielfältigen Anwendung erfasst. In Kraftfahrzeugen werden Drehzahlsignale insbesondere an Getriebewellen erfasst, beispielsweise um Tachometersignale zum Anzeigen der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs oder um Steuersignale für die Getriebesteuerung zu erzeugen. Hierbei besteht das Problem, dass die unterschiedlichen Anwendungen häufig Drehzahlerfassungen unterschiedlicher Signalauflösung erfordern. Beispielsweise sind für das Tachometersignal 8 bis ca. 12 Drehzahlimpulse pro Minute vorgeschrieben, während für eine optimale Getriebesteuerung 40 bis 60 Drehzahlimpulse pro Minute benötigt werden. Um diesen unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Drehzahlauffassungseinrichtung erforderlich, die Signale von zwei Zählspuren unterschiedlicher Signalauflösung erfasst.Speed signals Waves usually become manifold Application recorded. In motor vehicles speed signals are in particular Gear waves detected, for example, to speedometer signals to Display the speed of the motor vehicle or control signals to produce for the transmission control. This consists the problem that the different applications are common Speed detections require different signal resolution. For example, for the tachometer signal 8 to approx. 12 speed pulses per minute prescribed while for an optimal transmission control 40 to 60 speed pulses per minute needed. To meet these different requirements to cope with, a speed sensing device is required, the signals from two tracks of different signal resolution detected.
Eine
derartige Drehzahlerfassungseinrichtung ist aus
Nachteilig wirkt sich bei dieser Ausgestaltungsform der Umstand aus, dass die Signalerfassung lediglich axial zur Welle erfolgen kann. Da bei einer solchen Drehzahlerfassungseinrichtung lediglich Signale aus einer Richtung abgetastet werden können, sind Signale mehrerer Zählspuren von einer oder mehrerer Wellen aus unterschiedlichen Richtungen, wie es beispielsweise in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs erforderlich ist, nicht erfassbar. Weiterhin sind zum Erhalt einer ausreichenden Anzahl von Signalen zur Gewährleistung einer ausreichenden Genauigkeit der Drehzahlbestimmung mehrere Messspulen und eine Vielzahl von Magneten erforderlich. Der Aufbau einer solchen Schaltungsanordnung und das Anbringen der Magnete an der Welle sind sehr aufwändig. Außerdem erfordert die Auswertung der von den Messspulen und der Sensorgruppe gelieferten Signale zur Drehzahlbestimmung eine aufwändige Auswertelektronik. Zudem nimmt die Schaltungsanordnung mit mehreren Messspulen einen erheblichen Bauraum ein.adversely Affects in this embodiment, the fact that the Signal detection can only be done axially to the shaft. Because at one Such speed detection device only signals from a Direction can be sampled, are signals of several Count traces of one or more waves from different ones Directions, as for example in a transmission of a motor vehicle is required, not detectable. Furthermore, to receive a sufficient number of signals to ensure a sufficient accuracy of speed determination multiple measuring coils and a variety of magnets required. The construction of such Circuitry and attaching the magnets to the shaft are very expensive. In addition, the evaluation requires the signals supplied by the measuring coils and the sensor group For speed determination, a complex evaluation electronics. In addition, the circuit arrangement with a plurality of measuring coils takes a considerable space.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlerfassungseinrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei der mit einem einfachen Aufbau eine Signalerfassung aus unterschiedlichen Richtungen, bauraumsparend und kostengünstig ermöglicht wird.Of the The invention is therefore based on the object, a speed detection device of the aforementioned type, in the case of a simple structure a signal acquisition from different directions, space-saving and cost-effective.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.The The object is solved by the features of claim 1. Further advantages emerge from the subclaims and the drawings.
Da bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Drehzahlerfassungseinrichtung zumindest zwei in unterschiedlichen Ebenen zueinander angeordnete Zählspuren durch zwei diesen gegenüberliegend an zumindest einem Sensorträger angeordneten Sensorzellen abgetastet werden können, ist es möglich Sensorsignale aus unterschiedlichen Richtungen zu erfassen. Gleichzeitig wird durch die Ausbildung der Sensoranordnung mit zumindest zwei Sensorzellen an zumindest einem Sensorträger ein einfacher, bauraumsparender und kostengünstiger Aufbau der Drehzahlerfassungseinrichtung erreicht.There in the inventively provided speed detection device at least two counting tracks arranged in different planes relative to one another by two opposite to at least one sensor carrier arranged sensor cells can be scanned is it possible sensor signals from different directions capture. At the same time, the design of the sensor arrangement with at least two sensor cells on at least one sensor carrier a simple, space-saving and cost-effective construction reaches the speed detection device.
Eine Abtastung von Signalen aus unterschiedlichen Richtungen lässt sich durch Anordnung einer ersten Zählspur an einem radial äußeren Abschnitt und einer zweiten Zählspur an einem radial inneren Abschnitt der Zählscheibe auf einfache Weise erreichen, wenn zumindest einer der Abschnitte in einem bestimmten Winkel zur Drehebene der Zählscheibe ausgerichtet ist.A Sampling signals from different directions by arranging a first counting track on a radially outer Section and a second counting track at a radially inner Easily reach the section of the dial, if at least one of the sections at a certain angle to Rotary level of the dial is aligned.
Liegt dabei der radial äußere Abschnitt in der Drehebene der Zählscheibe und ist der radial inneren Abschnitt rechtwinklig zur Drehebene ausgerichtet, kann eine zur Welle axiale Abtastung der ersten Zählspur durch eine dieser axial gegenüberliegenden ersten Sensorzelle und eine zur Welle radiale Abtastung der zweiten Zählspur durch eine dieser radial gegenüberliegenden zweiten Sensorzelle realisiert werden.Lies while the radially outer portion in the plane of rotation the counting disc and is the radially inner portion at right angles aligned to the plane of rotation, can be an axial scan to the shaft the first counting track through one of these axially opposite first sensor cell and radial to the shaft scanning of the second Counting track through one of these radially opposite second sensor cell can be realized.
Am Außenumfang der Zählscheibe wird eine radiale Abtastung an der ersten Zählspur erreicht, wenn der radial äußere Abschnitt am Außenumfang der Zählscheibe rechtwinklig zur Drehebene derselben ausgebildet ist. Hierzu kann beispielsweise die Zählscheibe am Außenumfang z. B. rechtwinklig oder auch in einem anderen Winkel umgebogen sein.At the Outer circumference of the dial is a radial Scanning at the first counting track is achieved when the radially outer Section on the outer circumference of the dial at right angles is formed to the plane of rotation of the same. For this purpose, for example the counting disc on the outer circumference z. B. at right angles or also be bent at a different angle.
Ist der radial innere Abschnitt in einem vorbestimmten Winkel zur Drehebene der Zählscheibe ausgerichtet, kann eine Abtastung in einem vorbestimmten Winkel zur Drehachse der Welle realisiert werden. Hierdurch kann die Abtastung einer Zählspur in einem beliebig vorbestimmten Winkel zur Drehachse der Welle erfolgen.Is the radially inner portion in a vorbe aligned angles aligned with the plane of rotation of the counting disc, a scan can be realized at a predetermined angle to the axis of rotation of the shaft. As a result, the scanning of a counting track can take place at any desired angle to the axis of rotation of the shaft.
Ein gleichzeitiges axiales und radiales Abtasten zweier Wellen an zwei Zählscheiben wird ermöglicht, wenn eine erste mit einer ersten Welle festverbundenen Zählscheibe vorgesehen ist, wobei die erste und die zweite Zählspur an einem radial äußeren und einem radial inneren Abschnitt in der Drehebene der Zählscheibe ausgebildet sind, und eine dritte Zählspur am Außenumfang einer zweiten mit einer zweiten Welle festverbundenen Zählscheibe angeordnet ist. Dabei kann die Abtastung der ersten und zweiten Zählspur an der ersten Zählscheibe der ersten Welle axial zur Welle durch jeweils eine axial gegenüberliegend denselben angeordnete Sensorzelle erfolgen. Gleichzeitig ist eine Abtastung der dritten Zählspur der zweiten Zählscheibe an der zweiten Welle radial zu dieser durch eine der dritten Zählspur radial gegenüberliegend angeordnete Sensorzelle möglich.One Simultaneous axial and radial scanning of two waves on two Counting discs is enabled when a first provided with a first wave fixed count disc is, wherein the first and the second counting track at a radially outer and a radially inner portion in the plane of rotation of the dial are formed, and a third Zählspur on the outer circumference a second fixed to a second shaft dial is arranged. In this case, the sampling of the first and second Counting track on the first counting disc of the first Shaft axially to the shaft by one axially opposite the same sensor cell arranged. At the same time is one Sampling of the third counting track of the second counting disc on the second shaft radially to this through one of the third counting track radially opposite arranged sensor cell possible.
Es ist weiterhin denkbar, die Sensorzellen zur axialen und radialen Signalerfassung auf einem Sensorträger radial zur Welle hintereinander liegend anzuordnen.It is also conceivable, the sensor cells for axial and radial Signal acquisition on a sensor carrier radial to the shaft to arrange one behind the other.
Die Sensorzellen können auch integriert im Sensorträger angeordnet werden, beispielsweise in diesen eingegossen oder durch Umspritzen in diesem fixiert werden.The Sensor cells can also be integrated in the sensor carrier be arranged, for example, poured into this or through Encasing to be fixed in this.
Eine stabförmige Ausbildung des Sensorträgers ermöglicht die Minimierung des Bauraumbedarfs und die Anordnung an schwer zugänglichen Stellen.A rod-shaped design of the sensor carrier allows the minimization of the space requirement and the arrangement in hard-to-reach places.
Zumindest eine Sensorzelle kann als ein Magnetfeld erzeugendes Element ausgebildet sein. Hierdurch kann zumindest eine durch periodisch wiederholend angeordnete Lücken einfach an der Zählscheibe herstellbare Zählspur abgetastet werden.At least a sensor cell may be formed as a magnetic field generating element be. As a result, at least one may be repeated periodically arranged gaps simply on the dial can be scanned producible count track.
Eine erste und eine zweite Zählspur können auf einfache Weise durch Lücken bildende Verzahnungen an der Zählscheibe mit radialer Zahnlängendifferenz relativ zueinander am Außenumfang der Zählscheibe ausgeführt werden. Werden Zähne größerer radialer Zahnlänge einer ersten Verzahnung und Zähne kleinerer radialer Zahnlänge einer zweiten Verzahnung am Außenum fang der Zählscheibe angeordnet, entstehen im radial äußeren Bereich der ersten Verzahnung jeweils zwischen zwei Zähnen größerer radialer Zahnlänge in Umfangsrichtung radial äußere Lücken und im radial inneren Bereich der ersten Verzahnung zwischen den Zähnen der ersten Verzahnung und den kürzeren Zähnen der zweiten Verzahnung radial innere Lücken. Auf diese Weise werden am Außenumfang der Zählscheibe zwei Zahnkränze gebildet, die aufgrund der radialen Zahnlängendifferenz zwischen den Verzahnungen eine radial äußere erste Zählspur und eine radial innere zweite Zählspur als radial versetzt zueinander angeordnete Zählspuren ausbilden.A first and a second counting track can be on easy Way through gaps forming teeth on the dial with radial tooth length difference relative to each other on Outside circumference of the counting disc executed become. Are teeth larger radial Tooth length of a first toothing and teeth smaller radial tooth length of a second toothing on Außenum catch the counting disc arranged, arise in the radially outer Area of the first toothing each between two teeth larger Radial tooth length in the circumferential direction radially outer Gaps and in the radially inner region of the first gearing between the teeth of the first gearing and the shorter ones Teeth of the second toothing radially inner gaps. In this way, on the outer circumference of the Zählscheibe two sprockets formed due to the radial tooth length difference between the teeth a radially outer first Counting track and a radially inner second counting track form as radially offset from each other arranged counting tracks.
Dabei kann vorgesehen sein, periodisch wiederkehrend zwischen zwei längeren Zähnen der ersten Verzahnung zumindest einen kürzeren Zahn der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe anzuordnen. Auf diese Weise wird an einem Verzahnungsabschnitt zwischen zwei Zähnen der ersten Verzahnung im radial äußeren Bereich jeweils eine radial äußere Lücke gebildet, während mehrere radial innere Lücken im radial inneren Bereich zwischen den Zähnen der ersten und der zweiten Verzahnung entstehen. Dadurch ist die Anzahl der radial inneren Lücken größer als die Anzahl der radial äußeren Lücken. Daher weist bei dieser Anordnung die radial innere Lückenanordnung bzw. Zählspur Signale größerer Auflösung auf als die radial äußere Lückenanordnung bzw. Zählspur.there can be provided, periodically recurring between two longer ones Teeth of the first gearing at least a shorter one Tooth of the second toothing on the outer circumference of the counting disc to arrange. In this way, at a gearing section between two teeth of the first toothing in the radially outer Area each have a radially outer gap formed while several radially inner gaps in the radially inner region between the teeth of the first and the second gearing arise. This is the number of radially inner gaps larger than that Number of radially outer gaps. Therefore has in this arrangement, the radially inner gap arrangement or counting track signals of greater resolution on as the radially outer gap arrangement or counting track.
Denkbar ist auch drei oder mehr Verzahnungen mit jeweils unterschiedlicher radialer Zahnlänge am Außenumfang der Zählscheibe vorzusehen, wodurch drei oder mehr Zählspuren mit unterschiedlicher Signalauflösung an einer Zählscheibe realisiert werden können.Conceivable is also three or more gears, each with different radial tooth length on the outer circumference of the dial provide, whereby three or more tracks with different Signal resolution can be realized on a Zählscheibe can.
Werden bei gleichgroßer Zähnezahl von erster und zweiter Verzahnung die Zähne radial größerer Zahnlänge der ersten Verzahnung mit den Zähnen radial kleinerer Zahnlänge der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe abwechselnd angeordnet, ist die Anzahl der gebildeten radial inneren Lücken doppelt so groß als die Anzahl der radial äußeren Lücken. Hierdurch wird eine besonders einfach aufgebaute Zählscheibe mit einem Signalverhältnis von 2:1 zwischen radial innerer zweiter Zählspur und radial äußerer erster Zählspur erreicht.Become with the same number of teeth of first and second Teeth the teeth radially larger tooth length the first teeth with the teeth radially smaller tooth length the second toothing on the outer circumference of the counting disc alternately arranged, is the number of formed radially inner gaps twice as large as the number of radially outer Gaps. This is a particularly simple design Counter with a signal ratio of 2: 1 between radially inner second counting track and radially outer reached first count track.
Vorzugsweise sind die Zähne der ersten und zweiten Verzahnung mit gleichem Abstand zueinander angeordnet. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Zahnstruktur mit in Umfangsrichtung gleichgroßen radial äußeren und radial inneren Lücken.Preferably are the teeth of the first and second teeth with the same Spaced apart. This creates a uniform tooth structure with in the circumferential direction the same size radially outer and radially inner gaps.
Beispielsweise wird ein Signalverhältnis von 2:1 zwischen radial inneren zweiter Zählspur und radial äußerer erster Zählspur erreicht, wenn die äußere und die innere Verzahnung mit jeweils fünfzehn Zähnen ausgeführt ist.For example is a signal ratio of 2: 1 between radially inner second counting track and radially outer first Counting track achieved when the outer and the internal teeth with fifteen teeth each is executed.
Ist die Anzahl der Zähne der zweiten Verzahnung um zumindest ein ganzzahliges Vielfaches größer als die Anzahl der Zähne der ersten Verzahnung, können zwischen zwei längeren Zähnen der ersten Verzahnung jeweils eine dem ganzzahligen Vielfachen entsprechende Anzahl kürzerer Zähne der zweiten Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe periodisch wiederkehrend angeordnet werden. Dadurch ist es möglich, die Anzahl der radial inneren Lücken im Verhältnis zu den radial äußeren Lücken und damit das Signalverhältnis zwischen innerer zweiter Zählspur und äußerer erster Zählspur um ganzzahlige Vielfache von eins zu vergrößern.If the number of teeth of the second toothing is at least an integer multiple greater than the number of teeth of the first toothing, can be arranged periodically recurring between two longer teeth of the first toothing a number of shorter teeth of the second toothing corresponding to the integer multiple on the outer circumference of the dial. This makes it possible to increase the number of radially inner gaps in relation to the radially outer gaps and thus the signal ratio between the inner second counting track and the outer first counting track by integer multiples of one.
Beispielsweise wird bei doppelt so großer Anzahl von kürzeren Zähnen der ersten Verzahnung gegenüber der Anzahl von längeren Zähnen der zweiten Verzahnung und einer periodisch wiederkehrenden Anordnung von zwei kürzeren Zähnen zwischen zwei längeren Zähnen ein Signalverhältnis von 3:1 realisiert. Entsprechend kann an der Zählscheibe ein Signalverhältnis von 4:1 erreicht werden, wenn im besagten Verzahnungsabschnitt drei Zähne kleinerer radialer Zahnlänge vorgesehen sind. Analog können Zählscheiben mit einem Signalverhältnis von 5:1, 6:1 etc. aufgebaut werden.For example becomes twice as large in number of shorter ones Teeth of the first gearing versus the number of longer teeth of the second toothing and a periodically recurring arrangement of two shorter ones Teeth between two longer teeth realized a signal ratio of 3: 1. Accordingly at the dial a signal ratio of 4: 1 be achieved when in said gear section three teeth smaller radial tooth length are provided. Analog can count discs constructed with a signal ratio of 5: 1, 6: 1, etc. become.
Wenn die Zähne der ersten Verzahnung zum radial äußeren Ende hin einen T-förmigen Endabschnitt aufweisen, wird im radial äußeren Bereich der ersten Verzahnung der Abstand zwischen den Zähnen in Umfangsrichtung und damit die Größe der äußeren Lücken verkleinert. Demzufolge können gleiche Impulsbreiten der Signale der ersten und zweiten Lückenanordnung realisiert werden.If the teeth of the first toothing to the radially outer End have a T-shaped end portion is in the radially outer region of the first toothing the distance between the teeth in the circumferential direction and hence the size of the outer Gaps are reduced. Consequently, the same Pulse widths of the signals of the first and second gap arrangement will be realized.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden die erste Zählspur durch zumindest eine Lücken bildende Verzahnung am Außenumfang der Zählscheibe und die zweite Zählspur durch in radial innere Richtung beabstandet vom Außenumfang angeordnete, über den Umfang periodisch wiederkehrend verteilte Ausnehmungen gebildet. Dies hat den Vorteil, dass zumindest eine Zählspur am Außenumfang der Zählscheibe und eine radial versetzt zu dieser angeordnete Zählspur jeweils mit beliebiger Anzahl von Lücken ausgestaltet werden können. Hierdurch ist es möglich, dass auf einfachste Weise eine Zählscheibe mit zwei Zählspuren beliebigen Signalverhältnisses zueinander aus gebildet werden.To a development of the invention are the first counting track by at least one gap forming teeth on the outer circumference the dial and the second counter track spaced in the radially inner direction from the outer circumference, via the circumference periodically distributed recesses formed. This has the advantage that at least one counting track on the outer circumference of Counter disc and a radially offset to this arranged Counting track each with any number of gaps can be configured. This makes it possible that in the simplest way a counting disc with two counting tracks formed any signal ratio to each other become.
Vorzugsweise sind die Ausnehmungen mit gleichem Abstand zueinander angeordnet und weisen in Umfangsrichtung in etwa gleiche Abmessungen auf. Dadurch entsteht eine gleichmäßige periodisch wiederkehrende Lückenstruktur mit in Umfangsrichtung identisch ausgebildeten Lücken. Die Ausnehmungen sind, beispielsweise durch Stanzen, besonders einfach herstellbar.Preferably the recesses are arranged at the same distance from each other and have approximately the same dimensions in the circumferential direction. Thereby creates a uniform periodic recurring Gap structure with circumferentially identically formed Gaps. The recesses are, for example, by punching, especially easy to produce.
Beispielsweise können am Außenumfang der Zählscheibe eine Verzahnung mit acht in gleichem Abstand zueinander angeordneten Zähnen und in radial innere Richtung beabstandet vom Außenumfang vierzig über den Umfang verteilte viereckige Ausnehmungen an der Zählscheibe vorgesehen sein.For example can on the outer circumference of the dial a toothing with eight arranged at the same distance from each other Teeth and in the radially inner direction spaced from the outer periphery forty square recesses distributed over the circumference be provided on the dial.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:Further Features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which several embodiments the invention are shown simplified. Show it:
In
Ein
feststehender, beispielsweise mit einem nicht dargestellten Getriebegehäuse
fest verbundener, stabförmig ausgeführter Sensorträger
Ein
erster und ein zweiter stabförmig ausgebildeter Sensorträger
In
In
Ein
Sensorträger
Zur
axialen Erfassung der Signale der ersten und zweiten Zählspur
Bei
einer Rotation des Planetenträgers
Da
an einem Verzahnungsabschnitt zwischen zwei längeren Zähnen
In
- 11
- DrehzahlerfassungseinrichtungSpeed detection device
- 22
- Wellewave
- 33
- Zählscheibecounting disk
- 3'3 '
- Zählscheibecounting disk
- 3''3 ''
- Zählscheibecounting disk
- 44
- Zählspurcounting track
- 55
- Zählspurcounting track
- 66
- Sensorträgersensor support
- 77
- Sensorträgersensor support
- 88th
- Sensorzellesensor cell
- 99
- Sensorzellesensor cell
- 1010
- Drehebeneplane of rotation
- 1111
- Verbindungconnection
- 1212
- Zählspurcounting track
- 1313
- Zählscheibecounting disk
- 1414
- Wellewave
- 1515
- Sensorzellesensor cell
- 1616
- Zahntooth
- 1717
- Zahntooth
- 1818
- Endabschnittend
- 1919
- Zahntooth
- 2020
- InnendurchmesserInner diameter
- 2121
- Ausnehmungrecess
- 2222
- Drehachseaxis of rotation
- 2323
- Verbindungconnection
- 2424
- Verbindungconnection
- 2525
- Planetenträgerplanet carrier
- 2626
- Abtriebsflanschoutput flange
- 2727
- Schraubenverbindungscrew connection
- 3030
- Drehachseaxis of rotation
- 3131
- Drehachseaxis of rotation
- 3333
- Aufnahmeadmission
- αα
- Winkelangle
- ββ
- Winkelangle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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