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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sensoren bekannt, welche mindestens eine Rotationseigenschaft rotierender Elemente erfassen. Unter Rotationseigenschaften sind dabei allgemein Eigenschaften zu verstehen, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreiben. Hierbei kann es sich beispielsweise um Winkelgeschwindigkeiten, Drehzahlen, Winkelbeschleunigungen, Drehwinkel, Winkelstellungen oder andere Eigenschaften handeln, welche eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, gleichförmige oder ungleichförmige Rotation oder Drehung des rotierenden Elements charakterisieren können. Beispiele derartiger Sensoren sind in Konrad Reif: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, auf den Seiten 63 bis 73 und 120 bis 129 beschrieben. Ein besonderer Schwerpunkt der vorliegenden Erfindung, auf welche die Erfindung jedoch grundsätzlich nicht beschränkt ist, liegt in einer Drehzahlerfassung. Die Drehzahlerfassung kann insbesondere eingerichtet sein, um eine Drehzahl beispielsweise einer Kurbelwelle oder Nockenwelle zu erfassen.
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Beim Einsatz von beispielsweise Drehzahlsensoren in Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen werden hohe Ansprüche an die mechanische Robustheit und die Messgenauigkeit gestellt. Bekannte Drehzahlsensoren stellen jedoch nicht die nach den neuesten Normen geforderte Genauigkeit über den gesamten Drehzahlbereich, insbesondere im unteren und oberen Randbereich, von bei Elektromotoren üblichen 1 bis ca. 25.000 Umdrehungen pro Minute bereit.
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Offenbarung der Erfindung
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Mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, wird, gegenüber nach den im Stand der Technik bekannten Sensorvorrichtungen, eine Sensorvorrichtung bereitgestellt, die eine über den gesamten Drehzahlbereich des rotierenden Elements hinweg eine erhöhte Messgenauigkeit aufweisen kann.
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Es wird dementsprechend eine Sensorvorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements, insbesondere zur Bestimmung der Position und/oder der Drehzahl einer Welle in einer Antriebsmaschine vorgeschlagen. Die Sensorvorrichtung umfasst mindestens ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad. Das Geberrad weist eine Mehrzahl von magnetischen Ereignisgebern auf. Hierunter wird allgemein verstanden, dass das Geberrad mit der Mehrzahl an magnetischen Ereignisgebern je nach Ausgestaltung in der Lage ist, mit jedem einzelnen Ereignisgeber im Bereich der Sensorvorrichtung ein Magnetfeld zu erzeugen oder ein in diesem Bereich bestehendes Magnetfeld zu verändern, bzw. zu beeinflussen. Unter einem magnetischen Ereignis wird somit jedwede Beeinflussung oder Änderung eines magnetischen Feldes im Bereich der Sensorvorrichtung verstanden. Eine von der Sensorvorrichtung erfasste Folge aus magnetischen Ereignissen kann als Grundlage zur Ermittlung der Rotationseigenschaft, wie beispielsweise der Drehzahl oder der Winkelstellung dienen.
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Die magnetischen Ereignisgeber können üblicherweise aus einem Inkrementalwertgeber in Form eines Zahnrades aus einem paramagnetischen Material, vorzugsweise einem ferromagnetischen Material gebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass das Geberrad eine Mehrzahl permanentmagnetischer Bereiche, mit in Umlaufrichtung alternierender gegenläufiger Polarisierung aufweist.
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Das Geberrad weist eine erste Lesespur und wenigstens eine zweite Lesespur auf, wobei die Sensorvorrichtung weiterhin wenigstens einen Magnetsensor zur Erfassung von durch die magnetischen Ereignisgeber erzeugten magnetischen Ereignissen aufweist.
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Die Sensorvorrichtung ist erfindungsgemäß eingerichtet, um in mindestens einem ersten Drehzahlbereich des rotierenden Elements eine Erfassung der von den magnetischen Ereignisgebern der ersten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse zu ermöglichen und in mindestens einem von dem ersten Drehzahlbereich verschiedenen zweiten Drehzahlbereich eine Erfassung der von den magnetischen Ereignisgebern der zweiten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse zu ermöglichen, wobei eine Anzahl der magnetischen Ereignisgeber der zweiten Lesespur eine Anzahl der magnetischen Ereignisgeber der ersten Lesespur um mindestens einen Faktor 1,4 übersteigt.
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Hierdurch wird erreicht, dass die Sensorvorrichtung mit dem wenigstens einen Magnetsensor, beispielsweise einem ersten Magnetsensor, die durch die erste Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse erfassen kann und die erfassten Ereignisse einer Rotationseigenschaft, bevorzugt einer Drehzahlinformation zuordnen kann. Wenn das rotierende Element nachfolgend einen zweiten Drehzahlbereich erreicht, kann in vorteilhafter Weise mit wenigstens einem Magnetsensor, beispielsweise ebenfalls dem ersten Magnetsensor oder aber einem zweiten Magnetsensor, durch das Erfassen der magnetischen Ereignisse der zweiten Lesespur eine zweite Rotationseigenschaft, bevorzugt eine zweite Drehzahlinformation ermitteln werden. Insbesondere dadurch, dass die Anzahl der magnetischen Ereignisgeber der ersten Lesespur und der zweiten Lesespur sich um mindestens den Faktor 1,4 unterscheiden, wird eine Verschiebung der Zuordnung zwischen der erfassten Zahl der magnetischen Ereignisgeber und der Rotationseigenschaft für einen zweiten Drehzahlbereich verschoben.
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Hieraus ergibt sich, dass in dem zweiten Drehzahlbereich, beispielsweise einen Drehzahlbereich mit einer vergleichsweise niedrigen Drehzahl, die zweite Lesespur durch die mit mindestens dem Faktor 1,4 höhere Anzahl an magnetischen Ereignisgebern eine entsprechend höhere Auflösung der von dem jeweiligen Magnetsensor erfassten Ereignisse bewirkt wird, dies hat insbesondere eine Erweiterung des effektiven Drehzahlbereichs der Sensorvorrichtung zur Folge und steigert die Genauigkeit der ermittelten Rotationseigenschaft besonders im Grenzbereich des Magnetsensors. Theoretisch kann die Sensorvorrichtung auf diese Weise, durch das entsprechende Vorsehen einer Vielzahl an Lesespuren auf dem Geberrad, oder aber durch das Vorsehen mehrerer Geberräder mit entsprechenden Lesespuren, der gesamte messbare Drehzahlbereich der Sensorvorrichtung, welcher die erfindungsgemäße erhöhte Genauigkeit aufweist, beliebig erweitert, bzw. den Anforderungen entsprechend angepasst werden.
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Hierbei sind insbesondere auch größere Faktoren denkbar. Ferner kann bei einer Anzahl von drei oder mehr Lesespuren der Faktor der Anzahl der Ereignisgeber einer Lesespur zu der Lesespur mit der nächst höheren Anzahl an Ereignisgebern variieren. Anders ausgedrückt, kann, unter Annahme einer mit zunehmender Nummerierung der Lesespur ebenso zunehmende Anzahl an Ereignisgebern, das Verhältnis zwischen der Anzahl der Ereignisgeber der ersten Lesespur zu der Anzahl der Ereignisgeber der zweiten Lesespur sich zahlenmäßig von dem Verhältnis zwischen der Anzahl der Ereignisgeber der zweiten Lesespur zu der Anzahl der Ereignisgeber der dritten Lesespur unterscheiden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Geberrad ein stirnseitiges Geberrad oder ein umfangsseitiges Geberrad sein. In Abhängigkeit der Einbaubedingungen der Sensorvorrichtung kann es erforderlich sein, das Geberrad stirnseitig oder umfangsseitig an dem rotierenden Element anzuordnen. Insbesondere kann es weiter vorgesehen sein, dass das Geberrad, bzw. die Ereignisgeber integral an dem rotierenden Element ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass die Ereignisgeber beispielsweise umfangsseitig in der Umfangsfläche des rotierenden Elementes und im Körper des rotierenden Elements angeordnet sind, beispielsweise durch das Einbringen von Nuten in der Umfangsfläche des rotierenden Elements, um eine Art Zahnradstruktur auszubilden oder aber um diese Nuten mit einer permanentmagnetischen Masse auszufüllen, welche bevorzugt eine alternierend gegenläufige Polarisierung aufweisen. Ferner ist es möglich die entsprechenden Nuten in gleicher Weise an einem freien Ende des rotierenden Elements stirnseitig anzuordnen.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Sensorvorrichtung mindestens einen ersten Magnetsensor zur Erfassung von durch die magnetischen Ereignisgeber der ersten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignissen aufweist und wobei die Sensorvorrichtung weiterhin mindestens einen zweiten Magnetsensor zur Erfassung von durch die magnetischen Ereignisgeber der zweiten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignissen aufweist. Die eindeutige Zuordnung von je einem Magnetsensor für jede Lesespur, ermöglicht den Einsatz bekannter Magnetsensoren, welche jeweils ein von einer Rotationseigenschaft des rotierenden Elements bestimmtes Ausgangsignal erzeugen. Das von jedem Magnetsensor erzeugte Ausganssignal wird gemäß dieser Ausführungsform bevorzugt einer nicht zur Sensorvorrichtung selbst gehörenden Steuerung zugeführt. Ebenfalls von Vorteil ist eine auf diese Weise mögliche kontinuierliche Auswertung aller Lesespuren, wodurch gewissermaßen eine Redundanz der ermittelten Informationen über die Rotationseigenschaft und somit eine Ausfallsicherheit der gesamten Sensorvorrichtung geschaffen wird.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Sensorvorrichtung, kann diese weiterhin mindestens eine Stellvorrichtung umfassen, wobei die Stellvorrichtung eingerichtet ist, um den wenigstens einen Magnetsensor wahlweise in einer ersten Stellung derart zu positionieren, dass der Magnetsensor die von den magnetischen Ereignisgebern der ersten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse erfassen kann und in mindestens einer zweiten Stellung derart zu positionieren, dass der Magnetsensor die von den magnetischen Ereignisgebern der zweiten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse erfassen kann.
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Hierdurch wird weiterhin die Möglichkeit geschaffen, mit nur einem Magnetsensor die magnetischen Ereignisse einer Mehrzahl an Lesespuren zu erfassen, wodurch die Anzahl an Magnetsensoren und damit einhergehend die Anzahl an Datenleitungen zwischen den Magnetsensoren und einer, wie bereits angedeutet, nicht zur Sensorvorrichtung gehörenden Steuerung minimiert werden kann.
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Eine Kombination der beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist ebenfalls denkbar und schafft bei einer Sensorvorrichtung mit wenigstens drei Lesespuren und weiterhin wenigstens zwei Magnetsensoren eine Kombination der Vorteile beider Ausführungsformen, sofern beispielsweise der erste Magnetsensor zur Erfassung zweier der drei Lesespuren mit einer entsprechenden Stellvorrichtung verbunden ist. In diesem Beispiel mit drei Lesespuren weisen die beiden von dem ersten Magnetsensor mit der Stellvorrichtung ausgewerteten Lesespuren bevorzugt je eine höhere und eine niedrigere Anzahl an magnetischen Ereignisgebern auf als die dritte Lesespur. Da ein Sprung der Rotation zwischen den Drehzahlbereichen der beiden von dem ersten Magnetsensor mit der Stellvorrichtung ausgewerteten Lesespuren nicht möglich ist, wird während des zum Wechsel der Lesespur vorgenommenen Verstellvorgangs des ersten Magnetsensors eine weiterhin kontinuierliche Messung durch den zweiten Magnetsensor gewährleistet.
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Ferner kann es von Vorteil sein, wenn die magnetischen Ereignisgeber magnetisierte Bereiche, insbesondere permanentmagnetische Bereiche in dem Geberrad umfassen. Die magnetisierten Bereiche in dem Geberrad können beispielsweise in bekannter Weise durch in einem Kunststoff polarisiert ausgerichtete magnetische Partikel gebildet werden. Hierdurch kann insbesondere eine Möglichkeit geschaffen werden, die Empfindlichkeit der Magnetsensoren im Vergleich zu einem magnetisierbaren metallischen Geberrad in Form eines Zahnrades zu steigern, sowie auch eine Unwucht, bzw. Verschiebung des Massenschwerpunkt des rotierenden Elements aus der Rotationsachse raus, durch das Vorsehen einer Nullpunktmarkierung, beispielsweise durch einen Ereignisgeber mit doppelter Breite oder aber dem Auslassen eines Ereignisgebers im Geberrad zu vermeiden.
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Diese zuvor beschriebenen magnetisierten Bereiche der Ereignisgeber können ferner in ihrer magnetischen Polarisierung blockweise angeordnet sein. Unter blockweise ist zu verstehen, dass sich eine Mehrzahl der Ereignisgeber rein theoretisch zu Blöcken zusammenfassen lassen, welche der kleinsten Gruppe, mit sich innerhalb einer Umdrehung wiederholender Folge an polarer Ausrichtung, entspricht. Die sich wiederholende polare Ausrichtung der magnetischen Ereignisgeber kann bevorzugt eine Blocklänge von 2 oder höher aufweisen.
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Die Folge an Ereignisgebern einer vollen Umdrehung ergibt sich insbesondere durch die Aneinanderreihung der einzelnen Blöcke. Die einzelnen magnetischen Bereiche, bzw. Ereignisgeber eines Blockes können eine frei wählbare Folge von polaren Ausrichtungen aufweisen. Entsprechend einzelner Kriterien wie beispielsweise einer geforderten Genauigkeit für bestimmte Drehzahlbereiche sind bevorzugt vorbestimmte Folgen von polaren Ausrichtungen und Blöcke mit einer bevorzugten Länge von Vorteil. Nach diesem Verständnis ist beispielsweise ein Block der Länge 3, bestehend aus einem magnetisch polarisierten Bereich gefolgt von zwei Bereichen mit entsprechend gegenläufiger Polarisierung, bzw. einem Bereich mit in Rotationsrichtung betrachtet doppelter Längenausdehnung und entgegengesetzter Polarisierung, denkbar.
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Eine entsprechende Übertragung des Gedankens der zuvor beschriebenen Ausführungsform auf eine Geberrad in Form eines Zahnrades ist ebenso denkbar. Im Falle eines Geberrades in Form eines Zahnrades werden als Ereignisgeber sowohl die erhabenen Zähne des Geberrades, als auch die Lücken zwischen des erhabenen Zähnen verstanden. Nach diesem Verständnis ist beispielsweise ein Block der Länge 3, bestehend aus einem erhabenen Zahn gefolgt von zwei Lücken, bzw. einer Lücke mit in Rotationsrichtung betrachtet doppelter Länge, denkbar.
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Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Ereignisgeber des Geberrades in jeder der Lesespuren äquidistant angeordnet sind. Allgemein ist hierunter zu verstehen, dass die magnetischen Ereignisgeber, also insbesondere die magnetischen Bereiche, eines beispielsweisen Multipolrades auf vorteilhafte Weise gleich groß dimensioniert sind, bzw. allesamt den gleichen Abstand zum Magnetsensor aufweisen. Im Falle eines Zahnrades aus magnetisierbarem Metall ist gleichermaßen gemeint, dass die Zähne des Zahnrades bevorzugt gleich groß sind und ferner einen konstanten Abstand zueinander aufweisen.
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Diese Ausführungsform ist besonders geeignet, wenn das vom Magnetsensor beim Erfassen der magnetischen Ereignisse generierte Signal lediglich einer Zählung der Ereignisse zugrunde gelegt werden soll. Aus der bloßen Zählung der Ereignisse pro Zeit kann auf einfache Weise die Rotationsgeschwindigkeit ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass die Ereignisgeber des Geberrades eine in radialer, tangentialer oder axialer Richtung betrachtet schräge Flankenform aufweisen. Hierdurch kann der Flankenverlauf des erzeugten Ausgangssignals der Magnetsensoren beeinflusst werden, um beispielsweise einen höheren Signal-Rausch-Abstand zu erhalten und/oder eine Aufbereitung, insbesondere eine Digitalisierung, des Signals zu vereinfachen und/oder zu verbessern. Demgemäß unterstützt die zuvor beschriebene angeschrägte Flankenform ebenfalls in vorteilhafter Weise die Qualität des Ausgangssignals und damit auch die Qualität der darin enthaltenen Information über die zu ermittelnde Rotationseigenschaft des rotierenden Elements.
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Der Magnetsensor kann mindestens ein Sensorelement aufweisen, um eine Erzeugung oder eine Veränderung eines magnetischen Feldes zu erfassen. Bevorzugt kann das Sensorelement aus einem Hallsensor oder einem magnetoresistiven Sensor gebildet sein. Die Möglichkeit des Einsatzes eines differentialen Hallsensors ist hier ebenfalls gegeben. Weiterhin ist es bei dem Einsatz mehrerer Magnetsensoren ebenfalls möglich in Abhängigkeit des der jeweiligen Lesespur zugeordneten Drehzahlbereichs einen der Magnetsensoren beispielsweise als differentialen Hallsensor, sowie einen weiteren Magnetsensor als beispielsweise ebenso einsetzbaren induktiven Magnetsensor auszugestalten. Bei der Verwendung unterschiedlicher Sensorentypen kann durch eine entsprechende Zuordnung zu den einzelnen Drehzahlbereichen die jeweiligen Vorteile eines jeden Sensortyps besonders ausgenutzt werden und die jeweiligen Nachteile der verschiedenen Sensorentypen minimiert werden.
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Weiterhin kann die Anzahl der magnetischen Ereignisgeber der zweiten Lesespur, die Anzahl der magnetischen Ereignisgeber der ersten Lesespur, in vorteilhafter Weise um mindestens einen Faktor 2 übersteigen, insbesondere um mindestens einen Faktor 4.
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Darüber hinaus wird ein erfindungsgemäßes Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements vorgeschlagen, wobei das Sensorsystem mindestens eine zuvor beschriebene erfindungsgemäße Sensorvorrichtung umfasst. Das Sensorsystem umfasst weiterhin mindestens eine mit der Sensorvorrichtung verbindbare Steuerung. Die Steuerung ist eingerichtet, um in dem mindestens einen ersten Drehzahlbereich des rotierenden Elements die von den magnetischen Ereignisgebern der ersten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse zu erfassen und wobei die Steuerung weiterhin eingerichtet ist, um in dem mindestens einen zweiten Drehzahlbereich die von den magnetischen Ereignisgebern der zweiten Lesespur erzeugten magnetischen Ereignisse zu erfassen.
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Das Sensorsystem umfasst eine, wie bereits oben beschrieben, Steuerung, welche mit den Magnetsensoren der Sensorvorrichtung leitungsmäßig verbunden sein kann und die Ausgangssignale der Magnetsensoren empfangen kann. Die Steuerung kann ganz oder teilweise in die Sensorvorrichtung integriert sein, kann jedoch auch ganz oder teilweise unabhängig und beispielsweise räumlich getrennt von der Sensorvorrichtung ausgebildet sein.
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Die Steuerung ist insbesondere eingerichtet, das mindestens eine Ausgangssignal des mindestens einen Magnetsensors zu empfangen und zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements auszuwerten. Sofern die Steuerung hierbei eine Mehrzahl an Ausgangssignalen von einer Mehrzahl an Magnetsensoren empfangen sollte, ist die Steuerung bevorzugt weiter eingerichtet, um jedes der empfangenen Ausgangssignale getrennt auf eine Qualität des Ausgangssignals, insbesondere den Signal-Rausch-Abstand, hin zu untersuchen und zur weiteren Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements das Ausgangssignal mit der besten Qualität einer weiteren Verwendung zugrunde zu legen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden rein beispielhaften Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsformen, wobei die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt.
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Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Sensorsystem mit einer möglichen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung;
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2 eine mögliche Ausführungsform der Anordnung von zwei Lesespuren als Stirnläuferanordnung;
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3 eine mögliche Ausführungsform der Anordnung von zwei Lesespuren als Seitenläuferanordnung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Der Darstellung von 1 ist eine mögliche Ausgestaltung des Sensorsystems 10 mit einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 12 zu entnehmen.
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Die 1 zeigt hierbei im Detail, dass das Sensorsystem 10 eine erfindungsgemäße Sensorvorrichtung 12 aufweist, welche ein schematisch angedeutetes Geberrad 14 mit jeweils einer Mehrzahl von magnetischen Ereignisgebern 16 umfasst. Das Geberrad 14 weist weiterhin eine erste Lesespur 18 und eine zweite Lesespur 20 auf, wobei die Anzahl der magnetischen Ereignisgeber 16 der zweiten Lesespur 20 die Anzahl der magnetischen Ereignisgeber 16 der ersten Lesespur 18 um den Faktor 2 übersteigt. Anders ausgedrückt weist die zweite Lesespur 20 doppelt so viele Ereignisgeber 16 auf wie die erste Lesespur 18. Darüber hinaus umfasst die Sensorvorrichtung 12 weiterhin einen ersten Magnetsensor 22 zur Erfassung von durch die magnetischen Ereignisgeber 16 der ersten Lesespur 18 erzeugten magnetischen Ereignissen, und einen zweiten Magnetsensor 24 zur Erfassung von durch die magnetischen Ereignisgeber 16 der zweiten Lesespur 20 erzeugten magnetischen Ereignissen. Bei einer Rotation entlang oder entgegen der Rotationsrichtung 26 erzeugen die magnetischen Ereignisgeber 16 der ersten und/oder zweiten Lesespur 18, 20 beim Vorbeiführen der magnetischen Ereignisgeber 16 am ersten und/oder am zeiten Magnetsensor 22, 24 ein von dem jeweiligen Magnetsensor 22, 24 erfassbares Ereignis.
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Wie der Darstellung von 1 weiterhin entnommen werden kann, weist das Sensorsystem 10 weiterhin eine mit der Sensorvorrichtung 12 leitungsmäßig verbundene Steuerung 28 umfasst, welche zur weiteren Auswertung der von den beiden Magnetsensoren 22, 24 erzeugten Ausgangssignale vorgesehen ist.
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In der folgenden Beschreibung von 2 und 3 wird lediglich beispielhaft auf das dargestellte Verhältnis zwischen der jeweiligen Anzahl der magnetischen Ereignisgeber 16 der ersten und der zweiten Lesespur 18, 20 mit dem Faktor 2 Bezug genommen. Der Fachmann sollte jedoch erkennen, dass auch Lesespuren mit einem anderen Zahlenverhältnis zueinander vorgesehen werden können.
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In der Darstellung von 2 ist eine mögliche Ausführungsform der Anordnung von zwei Lesespuren 18, 20 als Stirnläuferanordnung dargestellt. Eine Stirnläuferanordnung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass die magnetischen Ereignisgeber 16 in radialer Richtung zur Rotationsachse 30 von einem in 2 nicht gezeigten Magnetsensor ausgelesen werden. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Geberrades 14 mit magnetischen Ereignisgebern 16 in Form von ausgerichteten polarisierten Dauermagneten sind diese Dauermagnete bevorzugt ebenfalls in radialer Richtung polarisiert angeordnet, um die magnetischen Felder der magnetischen Ereignisgeber 16 ebenfalls radial auszubilden. Die Anzahl der magnetischen Ereignisgeber 16 der zweiten Lesespur 20 weist hierbei einen Faktor 2 zu der Anzahl der magnetischen Ereignisgeber 16 der ersten Lesespur 18 auf. Die Ausgestaltung als sogenannte Stirnläuferanordnung beschreibt, dass die beiden Lesespuren 18, 20 des Geberrads 14 senkrecht zur Rotationsachse 30 und in Rotationsrichtung 26 einander folgend angeordnet sind und es vorgesehen ist, dass ein nicht dargestellter Magnetsensor der Sensorvorrichtung zum Erfassen der Ereignisse der magnetischen Ereignisgeber 16 stirnseitig, sprich ebenfalls senkrecht zur Rotationsachse 30 angeordnet werden muss.
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3 hingegen zeigt eine mögliche Ausführungsform der Anordnung von zwei Lesespuren 18, 20 auf einem Geberrad 14 als Seitenläuferanordnung. Eine Seitenläuferanordnung zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass die magnetischen Ereignisgeber 16 parallel zur Rotationsachse 30 von einem – in dieser Darstellung ebenfalls nicht gezeigten – Magnetsensor ausgelesen werden. Insbesondere bei einer Ausgestaltung des Geberrades 14 mit magnetischen Ereignisgebern 16 in Form von ausgerichteten polarisierten Dauermagneten sind diese Dauermagnete bevorzugt parallel zur Rotationsachse 30 polarisiert angeordnet, um die magnetischen Felder der magnetischen Ereignisgeber 16 ebenfalls parallel zur Rotationsachse 30 auszubilden. Die Rotationsachse 30 des rotierenden Elements tritt in der Darstellung von 3 aus der Bildebene heraus und ist daher aus zeichnungstechnischen Gründen nicht eingezeichnet. Bei einer Seitenläuferanordnung ist es vorgesehen, dass die zweite Lesespur 20 relativ zur Rotationsachse 30 radial außerhalb der ersten Lesespur 18 angeordnet ist. Die in 3 dargestellte zweite Lesespur 20 weist, ebenso wie in 2, die doppelte Anzahl an magnetischen Ereignisgebern 16 auf wie die erste Lesespur 18. Ferner ist es vorgesehen, dass wenigstens die innere erste Lesespur 18 seitlich zur Rotationsrichtung 26 des Geberrads 14 ausgelesen wird, da ein stirnseitiges Auslesen, zumindest der ersten Lesespur 18, in radialer Richtung nicht möglich ist. Ein stirnseitiges Auslesen der zweiten Lesespur 20 – bzw. bei mehr als zwei Lesespuren lediglich der äußersten Lesespur – in radialer Richtung ist jedoch möglich, sofern, eine wie in der Beschreibung von 2 genannte radiale polare Ausrichtung der magnetischen Ereignisgeber 16 der äußersten Lesespur vorgesehen ist.
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Die in den 2 und 3 gezeigte zweite Lesespur 20 ist bevorzugt einem niedrigeren Drehzahlbereich zugewiesen. So dass auch bei einer Drehbewegung von nur wenigen Umdrehungen eine ausreichend große Anzahl an Ereignissen pro Umdrehung und/oder pro Zeit erfasst werden können und eine genauere und differenzierendere Auswertung zu ermöglichen. Die erste Lesespur 18 weist lediglich halb so viele magnetische Ereignisgeber 16 wie die zweite Lesespur 20 auf. Die Lesespur mit der niedrigeren Ereignisdichte, bzw. der niedrigeren Anzahl an magnetischen Ereignisgebern 16 ist bevorzugt einem höheren Drehzahlbereich zugewiesen. Die Reihenfolge der Lesepuren mit höherer und niedrigerer Ereignisdichte kann sowohl im Falle einer Strinläuferanordnung gemäß 2, als auch bei einer Seitenläuferanordnung gemäß 3, frei gewählt werden. So ist es beispielsweise ebenso denkbar, dass bei der Seitenläuferanordnung nach 3 die Lesespur mit der geringeren Ereignisdichte die äußere Lesespur bildet. Bei sehr hohen Umdrehungen ist die Geschwindigkeit mit der sich die einzelnen magnetischen Ereignisgeber 16 der zweite Lesespur 20 an einem nicht eingezeichneten Magnetsensor vorbei bewegen, so groß, dass die Erregungen des Magnetsensors durch die einzelnen magnetischen Ereignisgeber 16 derart interferieren, dass diese scheinbar ineinander überlaufen und keine Unterscheidung mehr zwischen den einzelnen Ereignissen getroffen werden kann. Bei der selben Umdrehungsgeschwindigkeit kann ein entsprechender Magnetsensor der ersten Lesespur 18 mit nur der halben Anzahl an magnetischen Ereignisgebern 16, im Gegenzug jedoch flächig doppelt so großen magentischen Ereignisgebern 16 durch die bei entsprechender Bewegungsgeschwindigkeit der magnetischen Ereignisgeber 16 noch eine Unterscheidung zwischen zwei Ereignissen treffen. Dies insbesondere deshalb, da eine Erregung, sowie auch eine Pause zwischen zwei Erregungen durch die magnetischen Ereignisgeber 16 doppelt so lange dauert und das erzeugte Ausgangssignal am entsprechenden Magnetsensor daher wieder aufgelöst werden kann.
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Sofern in Abhängigkeit der Drehzahl des rotierenden Elements von der Steuerung 28 zwischen den Ausgangssignalen der Magnetsensoren 22, 24 gewechselt werden sollte, muss der Faktor, mit dem auch eine Änderung der Anzahl an magnetischen Ereignisgebern 16 pro Umdrehung erfolgt ist, bei der weiteren Auswertung des jeweiligen neu gewählten Ausganssignals durch die Steuerung 28 folglich berücksichtigt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Konrad Reif: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, auf den Seiten 63 bis 73 und 120 bis 129 [0001]
