DE102016211802A1 - Method and device for determining a number of revolutions - Google Patents

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Markus Dietrich
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Umdrehungszahl eines um eine Drehachse drehenden Bauteils mit einem Magnetelement mittels zumindest eines gemäß dem GMR-Prinzip arbeitenden Multiturnsensors mit einem spiralförmig entlang der oder um die Drehachse angeordneten elektrischen Leiter mit bezogen auf eine Umdrehung des Magnetelements vier Signalzuständen, wobei zur Erfassung der Umdrehungszahl der Widerstand des Leiters über den Verdrehwinkel erfasst und anhand der Signalzustände jeweils eine Umdrehung ermittelt wird, wobei über den Verdrehwinkel zwei Signalzustände ununterscheidbar und zwischen den ununterscheidbaren Zuständen jeweils ein unterscheidbarer Schaltzustand erfasst werden. Um die Winkelposition des Magnetelements gegenüber eines einzelnen Multiturnsensors genauer erfassen zu können, wird aus zwei gegeneinander um die Drehachse um einen Verdrehwinkel ungleich Null verdrehten Multiturnsensoren eine Zuordnung einer Winkelposition des drehenden Bauteils eines ununterscheidbaren Signalzustands des einen Multiturnsensors durch Erfassung eines unterscheidbaren Zustands des anderen Multiturnsensors bestimmt.The invention relates to a method for determining a number of revolutions of a component rotating about an axis of rotation with a magnetic element by means of at least one multiturn sensor operating according to the GMR principle with an electrical conductor arranged spirally along or about the axis of rotation with four signal states relative to one revolution of the magnetic element. wherein for detecting the number of revolutions of the resistance of the conductor detected via the angle of rotation and based on the signal states in each case one revolution is determined, wherein on the twist angle two signal states indistinguishable and between the indistinguishable states respectively a distinguishable switching state are detected. In order to be able to more accurately detect the angular position of the magnetic element relative to a single multi-turn sensor, an assignment of an angular position of the rotating component of an indistinguishable signal state of one multi-turn sensor is determined by detecting a distinguishable state of the other multi-turn sensor from two mutually rotated around the rotation axis by a non-zero twist angle ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Umdrehungszahl eines um eine Drehachse drehenden Bauteils mit einem Magnetelement mittels zumindest eines gemäß dem GMR-Prinzip arbeitenden Multiturnsensors mit einem spiralförmig entlang der oder um die Drehachse angeordneten elektrischen Leiter mit bezogen auf eine Umdrehung des Magnetelements vier Signalzuständen, wobei zur Erfassung der Umdrehungszahl der Widerstand des Leiters über den Verdrehwinkel erfasst und anhand der Signalzustände jeweils eine Umdrehung ermittelt wird, wobei über den Verdrehwinkel zwei Signalzustände ununterscheidbar und zwischen den ununterscheidbaren Zuständen jeweils ein unterscheidbarer Schaltzustand erfasst werden.The invention relates to a method for determining a number of revolutions of a component rotating about an axis of rotation with a magnetic element by means of at least one multiturn sensor operating according to the GMR principle with an electrical conductor arranged spirally along or about the axis of rotation with four signal states relative to one revolution of the magnetic element. wherein for detecting the number of revolutions of the resistance of the conductor detected via the angle of rotation and based on the signal states in each case one revolution is determined, wherein on the twist angle two signal states indistinguishable and between the indistinguishable states respectively a distinguishable switching state are detected.

Sogenannte Multiturnsensoren ermitteln eine absolute Anzahl eines um eine Drehachse drehenden Bauteils. Hierzu sind beispielsweise aus den Dokumenten WO 2015/038800 A1 , DE 10 2012 008 888 A1 und EP 2 549 237 A1 Multiturnsensoren bekannt, die auf Basis des GMR-Prinzips (Riesenmagnetowiderstand, giant magnetoresistance) arbeiten. Dies bedeutet, dass bei der Messung des Widerstands eines spiral- beziehungsweise schraubenförmig um eine Drehachse angeordneten elektrischen Leiters mit abwechselnd magnetisch und nicht magnetisch im Nanobereich ausgebildeten Abschnitten ein Unterschied des Widerstands bei der Magnetisierung durch ein im Bereich des Leiters verdrehten, an dem drehenden Bauteil aufgenommenen Magnetelement auftritt. Prinzipbedingt treten dabei pro Umdrehung zwei ununterscheidbare Signalzustände eines mittleren Widerstands auf, die sich mit einem Signalzustand hohen und niedrigen Zustands abwechseln, so dass eine Winkelauflösung über den Verdrehwinkel des Bauteils nur mit einer Auflösung von 360° ermittelt werden kann. Aus diesem Grund wird in den vorgenannten Dokumenten jeweils ein Multiturnsensor mit einem zusätzlichen Sensor, der den Verdrehwinkel absolut erfasst kombiniert. So-called multi-turn sensors determine an absolute number of a rotating about a rotation axis component. For this purpose, for example, from the documents WO 2015/038800 A1 . DE 10 2012 008 888 A1 and EP 2 549 237 A1 Multi-turn sensors are known which work on the basis of the GMR principle (giant magnetoresistance, giant magnetoresistance). This means that in the measurement of the resistance of an electrically or helically arranged around a rotation axis electrical conductor with alternately formed magnetically and non-magnetically in the nanoscale portions, a difference in resistance in the magnetization by a twisted in the region of the conductor, recorded on the rotating component Magnetic element occurs. Due to the principle occur per revolution two indistinguishable signal states of a mean resistance, which alternate with a signal state of high and low state, so that an angular resolution on the angle of rotation of the component can be determined only with a resolution of 360 °. For this reason, in the aforementioned documents in each case a multi-turn sensor with an additional sensor, which combines the angle of rotation absolutely combined.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Anmeldung ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Rotors eines Elektromotors eines Kupplungsbetätigungssystems bekannt.From the non-prepublished German application, a method for determining a position of a rotor of an electric motor of a clutch actuation system is known.

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens und einer Vorrichtung mit einem Multiturnsensor. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Vorrichtung und ein einfach durchzuführendes Verfahren vorzuschlagen. Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung einer Umdrehungszahl eines drehenden Bauteils eines Kupplungsbetätigungssystems und ein Kupplungsbetätigungssystem mit diesen vorzuschlagen. The object of the invention is the development of a method and a device with a multi-turn sensor. In particular, object of the invention to provide a cost-effective device and an easy to be performed method. In particular, object of the invention to provide an apparatus and a method for determining a number of revolutions of a rotating component of a clutch actuation system and a clutch actuation system with these.

Die Aufgabe wird durch das Verfahren des Anspruchs 1 und die Vorrichtung des Anspruchs 3 gelöst. Die von dem Anspruch 3 abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des Gegenstands des Anspruchs 3 wieder.The object is achieved by the method of claim 1 and the device of claim 3. The dependent of the claim 3 claims give advantageous embodiments of the subject matter of claim 3 again.

Das vorgeschlagene Verfahren dient der Ermittlung einer Umdrehungszahl eines um eine Drehachse drehenden Bauteils. Das Bauteil kann Teil eines Kupplungsbetätigungssystems zur Betätigung einer Reibungskupplung sein. Die Reibungskupplung wird dabei mittels eines axial verlagerbaren Betätigungsglieds, welches beispielsweise um die Drehachse angeordnet ist, betätigt, wobei das Betätigungsglied rotatorisch unter Zwischenschaltung eines Getriebes zur Wandlung der rotatorischen in eine translatorische Bewegung angetrieben wird. Beispielsweise kann der Antrieb mittels eines direkt auf das Betätigungsglied wirkenden Elektromotors vorgesehen sein. The proposed method is used to determine a number of revolutions of a rotating about a rotational axis component. The component may be part of a clutch actuation system for actuating a friction clutch. In this case, the friction clutch is actuated by means of an axially displaceable actuating member, which is arranged, for example, about the axis of rotation, wherein the actuating member is rotationally driven with the interposition of a transmission for converting the rotational into a translational movement. For example, the drive may be provided by means of an electric motor acting directly on the actuator.

An dem um die Drehachse drehenden Bauteil ist zumindest ein Magnetelement angeordnet, welches mit einem drehfest angeordneten Leiter mit mehreren abwechselnden, dünnen Schichten aus magnetischem und nichtmagnetischem Material in Wechselwirkung tritt. Der Leiter ist dabei spiralförmig um oder entlang der Drehachse angeordnet, so dass ein gemäß dem GMR-Prinzip arbeitender Multiturnsensor gebildet wird. Hierbei ändert sich aufgrund der magnetischen Beeinflussung des Leiters dessen Widerstand durch das drehende Magnetelement, so dass sich der elektrische Widerstand des Leiters über den Verdrehwinkel des Magnetelements und damit des Bauteils ändert und abhängig von der Anzahl sich wiederholender Änderungen die Anzahl der Umdrehungen ermittelt werden kann. In alternativen Ausführungsformen können der Leiter drehend am Bauteil und das Magnetelement drehfest angeordnet sein. At least one magnetic element is arranged on the component rotating about the axis of rotation and interacts with a rotatably arranged conductor with a plurality of alternating, thin layers of magnetic and non-magnetic material. The conductor is arranged spirally around or along the axis of rotation, so that a multi-turn sensor operating according to the GMR principle is formed. In this case, due to the magnetic influence of the conductor whose resistance changes through the rotating magnetic element, so that the electrical resistance of the conductor on the angle of rotation of the magnetic element and thus the component changes and depending on the number of repetitive changes, the number of revolutions can be determined. In alternative embodiments, the conductor may be rotatably mounted on the component and the magnetic element.

Bei einer Verdrehung des Leiters gegenüber dem Magnetelement treten pro Umdrehung sich über den Verdrehwinkel abwechselnde Signalzustände auf, von denen zwei mittleren Widerstands ununterscheidbar und zwei Signalzustände hohen und geringen Widerstands voneinander unterscheidbar sind. Dabei wechseln sich unterscheidbare und ununterscheidbare Signalzustände ab. Desweiteren sind die Signalverläufe des Sensordrahts hysteresebehaftet, so dass eine Winkelauflösung des Multiturnsensors auf ca. 360° begrenzt sein kann, da erst eine ganze Umdrehung Sicherheit bringt, an welchem der beiden ununterscheidbaren Signalzustände sich das drehende Bauteil gegebenenfalls befindet.In a rotation of the conductor relative to the magnetic element occur per revolution over the angle of rotation alternating signal states, of which two mean resistance indistinguishable and two signal states high and low resistance are distinguishable from each other. Distinctive and indistinguishable signal states alternate. Furthermore, the signal waveforms of the sensor wire hysteresis, so that an angular resolution of the multi-turn sensor can be limited to about 360 °, because only a whole revolution brings security at which of the two indistinguishable signal states, the rotating component is optionally.

Um die Winkelauflösung der Vorrichtung in vereinfachter Weise und ohne zusätzliche absolute, den Verdrehwinkel erfassende Sensoren zu verbessern, wird vorgeschlagen, aus zwei gegeneinander um die Drehachse um einen Verdrehwinkel ungleich Null verdrehten Multiturnsensoren eine Zuordnung einer Winkelposition des drehenden Bauteils eines ununterscheidbaren Signalzustands des einen Multiturnsensors durch Erfassung eines unterscheidbaren Zustands des anderen Multiturnsensors zu bestimmen. Die bedeutet, dass ein Verdrehwinkel der beiden Leiter um die Drehachse so erfolgt, dass ein ununterscheidbarer Signalzustand eines ersten Multiturnsensors und ein unterscheidbarer Signalzustand eines zweiten Multiturnsensors sich über den Verdrehwinkel überschneiden. Auf diese Weise können ausreichende Winkelauflösungen kleiner 180° erzielt werden. Es versteht sich, dass zur weiteren Erhöhung der Winkelauflösung bei tolerierbarem höherem Aufwand auch mehr als zwei Multiturnsensoren beispielsweise ineinander geschachtelt vorgesehen sein können. In order to improve the angular resolution of the device in a simplified manner and without additional absolute, the angle of rotation detecting sensors, it is proposed from two against each other about the axis of rotation by a twist angle unequal Zero-twisted multi-turn sensors to determine an assignment of an angular position of the rotating member of an indistinguishable signal state of a multi-turn sensor by detecting a distinguishable state of the other multi-turn sensor. This means that an angle of rotation of the two conductors takes place about the axis of rotation such that an indistinguishable signal state of a first multiturn sensor and a distinguishable signal state of a second multiturn sensor overlap via the angle of rotation. In this way, sufficient angular resolutions less than 180 ° can be achieved. It is understood that to further increase the angular resolution at tolerable higher effort and more than two multi-turn sensors can be provided, for example, nested.

Zwischen den Signalzuständen können Hysterese oder andere Effekte auftreten, die eine exakte Zuordnung der Signalzustände und einen Übergang zwischen den Signalzuständen verschlechtern. Es werden daher in den beiden Multiturnsensoren über den Verdrehwinkel hysteresefreie und hysteresebehaftete Signalbereiche definiert. Hierbei hat es sich gezeigt, dass sich bei einem Winkelversatz der Multiturnsensoren von ca. 45° die hysteresefreien Signalbereiche eines Multiturnsensors mit den hysteresebehafteten Signalbereichen des anderen Multiturnsensors überdecken oder zumindest überschneiden, so dass jeweils hysteresefreie Signalbereiche zumindest eines Multiturnsensors zur Verfügung stehen. Hysteresis or other effects may occur between the signal states that degrade an accurate allocation of the signal states and a transition between the signal states. There are therefore hysteresis-free and hysteresis signal ranges defined in the two multi-turn sensors on the twist angle. In this case, it has been shown that with an angular offset of the multiturn sensors of approximately 45 °, the hysteresis-free signal ranges of a multiturn sensor overlap or at least overlap with the hysteresis-laden signal ranges of the other multiturn sensor, so that in each case hysteresis-free signal ranges of at least one multiturn sensor are available.

Die Auswertung der Sensorsignale wie Widerstände erfolgt in vorteilhafter Weise durch Erfassen der beiden Sensorsignale der beiden Multiturnsensoren abhängig von der eingestellten oder sich einstellenden Winkelposition des Bauteils. Anschließend werden die Sensorsignale durch kreuzweise Beurteilung plausibilisiert. Dabei wird das Sensorsignal zur Bestimmung des Verdrehwinkels herangezogen, welches zumindest teilweise einem unterscheidbaren beziehungsweise weniger hysteresebehafteten Signalzustand zuzuordnen ist. Zur Bestimmung der Umdrehungszahl können ein oder in redundanter Weise beide Multiturnsensoren ausgewertet werden. The evaluation of the sensor signals such as resistors is advantageously carried out by detecting the two sensor signals of the two multi-turn sensors depending on the set or adjusting angular position of the component. Subsequently, the sensor signals are plausibilized by cross-evaluation. In this case, the sensor signal is used to determine the angle of rotation, which is at least partially attributable to a distinguishable or less hysteresis-prone signal state. To determine the number of revolutions, one or both redundant multiturn sensors can be evaluated.

Die vorgeschlagene Vorrichtung dient der Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens und enthält zumindest zwei um einen vorgegebenen Verdrehwinkel größer Null verdrehte Multiturnsensoren mit einem Magnetelement und jeweils einem entlang der oder um die Drehachse spiralförmig beziehungsweise schraubenförmig angeordneten Leiter mit über dessen Erstreckung abwechselnd gepolten Leiterabschnitten. Zur Vereinfachung des Aufbaus können die Leiter der zumindest zwei Multiturnsensoren ineinander geschachtelt ausgebildet sein. Dem drehenden Bauteil können ein oder mehrere Magnetelemente zugeordnet sein. Die Leiterabschnitte sind in bevorzugter Weise bezüglich ihrer Polung um einen vorgegebenen Verdrehwinkel ungleich Null gegeneinander versetzt.The proposed device is used to carry out the proposed method and includes at least two twisted by a predetermined angle of rotation greater than zero multi-turn sensors with a magnetic element and one along or around the axis of rotation spirally or helically arranged conductor with over its extension alternately poled conductor sections. To simplify the construction, the conductors of the at least two multi-turn sensors can be formed nested one inside the other. The rotating component may be associated with one or more magnetic elements. The conductor sections are offset in a preferred manner with respect to their polarity by a predetermined angle of rotation not equal to zero against each other.

Der Verdrehwinkel beträgt in vorteilhafter Weise zwischen 30° und 60°, bevorzugt 45°. Die Erfindung wird anhand des in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:The angle of rotation is advantageously between 30 ° and 60 °, preferably 45 °. The invention is based on the in the 1 to 4 illustrated embodiment illustrated. Showing:

1 einen schematisch dargestellten, um eine Drehachse angeordneten Multiturnsensor, 1 a schematically illustrated, arranged around a rotation axis multi-turn sensor,

2 einen gegenüber dem Multiturnsensor der 1 um einen Verdrehwinkel versetzt angeordneten Multiturnsensor in derselben Darstellung, 2 one opposite the multi-turn sensor of 1 offset by a twist angle arranged multi-turn sensor in the same representation,

3 die Signalzustände des Multiturnsensors der 1 mit Hysteresebereichen
und 3 the signal states of the multi-turn sensor of 1 with hysteresis areas
and

4 die Signalzustände des Multiturnsensors der 2 mit Hysteresebereichen. 4 the signal states of the multi-turn sensor of 2 with hysteresis areas.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung den um die Drehachse d angeordneten Multiturnsensor 1 mit dem schematisch dargestellten, in dem Quadranten IV angeordneten Leiter 2. Bei einer Verdrehung eines nicht dargestellten Bauteils mit einem Magnetelement um die Drehachse d treten aufgrund des GMR-Effekts an dem Leiter 2 unterschiedliche Signalzustände 3, 4, 5, 6 auf, nämlich in Quadrant I ein Signalzustand 4 mittleren Widerstands, in Quadrant II ein Signalzustand 5 niedrigen Widerstands, in Quadrant III ein vom Signalzustand 4 des Quadranten I ununterscheidbarer Signalzustand 6 und in Quadrant IV ein Signalzustand 3 hohen und damit vom Widerstand des Signalzustands 5 im Quadranten II unterscheidbaren Widerstands auf. Aufgrund der Anzahl der auftretenden Signalzustände 3, 4, 5, 6 kann die Anzahl der Umdrehungen des um die Drehachse d drehenden Bauteils ermittelt werden. Befindet sich das Magnetelement des Bauteils in einem der Quadranten I oder III kann bei variabler Drehrichtung eine eindeutige Winkelauflösung erst bei einer vollen Umdrehung des Bauteils mit Gewissheit ermittelt werden. Es wird daher einer Vorrichtung vorgeschlagen, bei dem mit dem ersten Multiturnsensor 1 der 1 der zweite, in 2 dargestellte Multiturnsensor 1a, um den Verdrehwinkel α = 45° um die Drehachse d versetzt mit dem Leiter 2a kombiniert ist. Der Multiturnsensor 1a weist den Leiter 2a auf dem positiven Ast der Y-Achse auf. Demnach ergeben sich die ununterscheidbaren Signalzustände 4a, 6a mittleren Widerstands um beide Richtungen der X-Achse, der Signalzustand 3a mit hohem Widerstand um den positiven Ast der Y-Achse und der Signalzustand 5a mit niedrigem Widerstand um den negativen Ast der Y-Achse. Bei der Auswertung beider Multiturnsensoren 1, 1a können daher ungeachtet von Hystereseerscheinungen jedem Winkelbereich unterscheidbare, sich überlappende Signalzustände 3, 3a, 4, 4a, 5, 5a, 6, 6a ausgewertet werden. Befindet sich bei beispielsweise stehendem Bauteil das Magnetelement an einer vorgegebenen Winkelposition, kann daher durch Auswertung beider Multiturnsensoren 1, 1a innerhalb von Verdrehwinkeln von 180° eine eindeutige Position des Bauteils ermittelt werden.The 1 shows a schematic representation of the arranged around the rotation axis d multi-turn sensor 1 with the schematically illustrated, arranged in the quadrant IV conductor 2 , In a rotation of a component, not shown, with a magnetic element about the axis of rotation d occur due to the GMR effect on the conductor 2 different signal states 3 . 4 . 5 . 6 on, namely in Quadrant I a signal state 4 mean resistance, in Quadrant II a signal state 5 low resistance, in quadrant III on the signal state 4 of the quadrant I indistinguishable signal state 6 and in quadrant IV a signal state 3 high and thus the resistance of the signal state 5 in Quadrant II distinguishable resistance. Due to the number of occurring signal states 3 . 4 . 5 . 6 the number of revolutions of the rotating about the rotation axis d component can be determined. If the magnetic element of the component is located in one of the quadrants I or III, with a variable direction of rotation, a definite angular resolution can only be ascertained with certainty during a complete revolution of the component. It is therefore proposed a device in which with the first multi-turn sensor 1 of the 1 the second, in 2 illustrated multi-turn sensor 1a to the twist angle α = 45 ° about the rotation axis d offset with the conductor 2a combined. The multi-turn sensor 1a instructs the leader 2a on the positive branch of the Y-axis. This results in the indistinguishable signal states 4a . 6a mean resistance around both directions of the X-axis, the signal state 3a with high resistance around the positive branch of the Y-axis and the signal state 5a with low resistance around the negative branch of the Y-axis. In the evaluation of both Multi-turn sensors 1 . 1a Therefore, irrespective of hysteresis phenomena, different signal states can be distinguished from each angular range 3 . 3a . 4 . 4a . 5 . 5a . 6 . 6a be evaluated. If the magnetic element is at a predetermined angular position, for example when the component is stationary, it is therefore possible by evaluating both multiturn sensors 1 . 1a be determined within a rotation angle of 180 °, a unique position of the component.

Die 3 und 4 zeigen die Multiturnsensoren 1, 1a unter Berücksichtigung der zwischen den Signalzuständen 3, 3a, 4, 4a, 5, 5a, 6, 6a auftretenden Hysterese. Hierbei wird der auswertbare Verdrehwinkel der hysteresefreien Signalbereiche 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a der Signalzustände 3, 3a, 4, 4a, 5, 5a, 6, 6a durch hysteresebehaftete Signalbereiche 11, 11a, 12, 12a, 13, 13a, 14, 14a eingeschränkt. Durch die Überlagerung der hysteresefreien Signalbereiche 7, 7a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a beider Multiturnsensoren 1, 1a steht eine hysteresefreie Signalerfassung über den gesamten Verdrehwinkel zur Verfügung. The 3 and 4 show the multiturn sensors 1 . 1a taking into account the between the signal states 3 . 3a . 4 . 4a . 5 . 5a . 6 . 6a occurring hysteresis. Here, the evaluable angle of rotation of the hysteresis-free signal ranges 7 . 7a . 8th . 8a . 9 . 9a . 10 . 10a the signal states 3 . 3a . 4 . 4a . 5 . 5a . 6 . 6a by hysteresis signal areas 11 . 11a . 12 . 12a . 13 . 13a . 14 . 14a limited. By the superposition of the hysteresis-free signal areas 7 . 7a . 8th . 8a . 9 . 9a . 10 . 10a both multiturn sensors 1 . 1a a hysteresis-free signal acquisition over the entire angle of rotation is available.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Multiturnsensor Multiturnsensor
1a1a
Multiturnsensor Multiturnsensor
22
Leiter ladder
2a2a
Leiter ladder
33
Signalzustand signal state
3a3a
Signalzustand signal state
44
Signalzustand signal state
4a4a
Signalzustand signal state
55
Signalzustand signal state
5a5a
Signalzustand signal state
66
Signalzustand signal state
6a6a
Signalzustand signal state
77
Signalbereich signal range
7a7a
Signalbereich signal range
88th
Signalbereich signal range
8a8a
Signalbereich signal range
99
Signalbereich signal range
9a9a
Signalbereich signal range
1010
Signalbereich signal range
10a10a
Signalbereich signal range
1111
Signalbereich signal range
11a11a
Signalbereich signal range
1212
Signalbereich signal range
12a12a
Signalbereich signal range
1313
Signalbereich signal range
13a13a
Signalbereich signal range
1414
Signalbereich signal range
14a14a
Signalbereich signal range
dd
Drehachse axis of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2015/038800 A1 [0002] WO 2015/038800 A1 [0002]
  • DE 102012008888 A1 [0002] DE 102012008888 A1 [0002]
  • EP 2549237 A1 [0002] EP 2549237 A1 [0002]

Claims (8)

Verfahren zur Ermittlung einer Umdrehungszahl eines um eine Drehachse (d) drehenden Bauteils mit einem Magnetelement mittels zumindest eines gemäß dem GMR-Prinzip arbeitenden Multiturnsensors (1) mit einem spiralförmig entlang der oder um die Drehachse (d) angeordneten elektrischen Leiter (2) mit bezogen auf eine Umdrehung des Magnetelements vier Signalzuständen (3, 4, 5, 6), wobei zur Erfassung der Umdrehungszahl der Widerstand des Leiters (2) über den Verdrehwinkel erfasst und anhand der Signalzustände (3, 4, 5, 6) jeweils eine Umdrehung ermittelt wird, wobei über den Verdrehwinkel zwei Signalzustände (4, 6) ununterscheidbar und zwischen den ununterscheidbaren Zuständen jeweils ein unterscheidbarer Schaltzustand (3, 5) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus zwei gegeneinander um die Drehachse (d) um einen Verdrehwinkel (α) ungleich Null verdrehten Multiturnsensoren (1, 1a) eine Zuordnung einer Winkelposition des drehenden Bauteils eines ununterscheidbaren Signalzustands (4, 4a, 6, 6a) des einen Multiturnsensors (1, 1a) durch Erfassung eines unterscheidbaren Signalzustands (3, 3a, 5, 5a) des anderen Multiturnsensors (1a, 1) bestimmt wird.Method for determining a number of revolutions of a component rotating about an axis of rotation (d) with a magnetic element by means of at least one multi-turn sensor operating in accordance with the GMR principle ( 1 ) with an electrical conductor arranged spirally along or about the axis of rotation (d) ( 2 ) with respect to one revolution of the magnetic element four signal states ( 3 . 4 . 5 . 6 ), in which, for detecting the number of revolutions, the resistance of the conductor ( 2 ) is detected via the angle of rotation and based on the signal states ( 3 . 4 . 5 . 6 ) is determined in each case one revolution, whereby over the angle of rotation two signal states ( 4 . 6 ) indistinguishable and between the indistinguishable states in each case a distinguishable switching state ( 3 . 5 ) are detected, characterized in that from two mutually about the rotational axis (d) by a twist angle (α) non-zero twisted multi-turn sensors ( 1 . 1a ) an assignment of an angular position of the rotating component of an indistinguishable signal state ( 4 . 4a . 6 . 6a ) of a multi-turn sensor ( 1 . 1a ) by detecting a distinguishable signal state ( 3 . 3a . 5 . 5a ) of the other multi-turn sensor ( 1a . 1 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Signalzuständen (3, 3, 4, 4a, 5, 5a, 6, 6a) der Multiturnsensoren (1, 1a) auftretende hysteresebehaftete Signalbereiche (11, 11a, 12, 12a, 13, 13a, 14, 14a) durch Winkelversatz der Multiturnsensoren (1, 1a) um die Drehachse (d) umgangen werden, indem an Winkelpositionen der hysteresebehafteten Signalbereiche (11, 11a, 12, 12a, 13, 13a, 14, 14a) des einen Multiturnsensors (1, 1a) hysteresefreie Signalbereiche (7, 7a, 8, 8a, 9, 9a, 10, 10a) des anderen Multiturnsensors (1, 1a) ausgewertet werden. Method according to claim 1, characterized in that between the signal states ( 3 . 3 . 4 . 4a . 5 . 5a . 6 . 6a ) of the multi-turn sensors ( 1 . 1a ) occurring hysteresis signal areas ( 11 . 11a . 12 . 12a . 13 . 13a . 14 . 14a ) by angular offset of the multi-turn sensors ( 1 . 1a ) can be bypassed about the axis of rotation (d) by adjusting at angular positions of the hysteresis signal areas ( 11 . 11a . 12 . 12a . 13 . 13a . 14 . 14a ) of a multi-turn sensor ( 1 . 1a ) hysteresis-free signal areas ( 7 . 7a . 8th . 8a . 9 . 9a . 10 . 10a ) of the other multi-turn sensor ( 1 . 1a ) be evaluated. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei um einen vorgegebenen Verdrehwinkel (α) größer Null verdrehte Multiturnsensoren (1, 1a) mit einem Magnetelement und jeweils einem elektrischen Leiter (2, 2a) mit über den Verdrehwinkel abwechselnd gepolten Leiterabschnitten um die Drehachse (d) angeordnet sind.Device for carrying out the method according to claim 1 or 2, characterized in that at least two multi-turn sensors rotated by a predetermined angle of rotation (α) greater than zero ( 1 . 1a ) with a magnetic element and in each case an electrical conductor ( 2 . 2a ) are disposed about the rotation angle alternately poled conductor portions about the rotation axis (d). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (2, 2a) der zumindest zwei Multiturnsensoren (1, 1a) ineinander geschachtelt sind. Device according to claim 3, characterized in that the conductors ( 2 . 2a ) of the at least two multi-turn sensors ( 1 . 1a ) are nested inside each other. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterabschnitte bezüglich ihrer Polung um einen vorgegebenen Verdrehwinkel ungleich Null gegeneinander versetzt sind.Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the conductor sections are offset with respect to their polarity by a predetermined angle of rotation not equal to zero against each other. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdrehwinkel 45° beträgt.Apparatus according to claim 5, characterized in that the angle of rotation is 45 °. Kupplungsbetätigungssystem mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6.A clutch actuating system having a device according to one of claims 3 to 6. Kupplungsbetätigungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung eine Ermittlung einer Umdrehungszahl eines Elektromotors zur Betätigung eines Betätigungsglieds des Kupplungsbetätigungsglieds vorgesehen ist.Clutch actuation system according to claim 7, characterized in that by means of the device, a determination of a number of revolutions of an electric motor for actuating an actuator of the clutch actuator is provided.
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