DE102019216418A1 - Measuring device for a wheel and method for determining a rotational speed - Google Patents
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Abstract
Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse (D) drehbaren Rades (11, 12) an einem Fahrzeug (1), mit- mindestens einer Erfassungseinrichtung (14) für die Erzeugung von Messsignalen, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades (11, 12) ermittelbar ist, und- einem ersten an dem Rad (11, 12) vorgesehenen Signalgeber (30, 33), mit dem bei einer Drehung des Rades (11, 12) um die Drehachse (D) und einer damit einhergehenden Bewegung des Signalgebers (30, 33) relativ zu der Erfassungseinrichtung (14) mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung (14) erzeugbar ist.Mindestens ein zweiter Signalgeber (31, 34) und mindestens ein dritter Signalgeber (32, 35) sind an dem Rad (11, 12) ebenfalls vorgesehen, wobei der zweite Signalgeber (31, 34) entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse (D) zu dem ersten Signalgeber (30, 33) in einem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) angeordnet ist und der dritte Signalgeber (32, 35) entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber (31, 34) in einem zweiten Abstand (φ2, ψ2; φ4, ψ4) angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand (φ1, ψ1; φ3, ψ3) verschieden ist.The proposed solution relates in particular to a measuring device for determining a rotational speed of a wheel (11, 12) rotatable about an axis of rotation (D) on a vehicle (1), with at least one detection device (14) for generating measurement signals with which a Rotational speed of the wheel (11, 12) can be determined, and a first signal transmitter (30, 33) provided on the wheel (11, 12) with which when the wheel (11, 12) rotates about the axis of rotation (D) and an accompanying movement of the signal transmitter (30, 33) relative to the detection device (14), at least one measurement signal can be generated on the detection device (14). At least one second signal transmitter (31, 34) and at least one third signal transmitter (32, 35) are also provided on the wheel (11, 12), the second signal transmitter (31, 34) along a circumferential direction around the axis of rotation (D) to the first signal transmitter (30, 33) at a first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3 ) is arranged and the third Signal transmitter (32, 35) along the circumferential direction to the second signal transmitter (31, 34) at a second distance (φ2, ψ2; φ4, ψ4) is arranged, which is different from the first distance (φ1, ψ1; φ3, ψ3).
Description
Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere eine Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades.The proposed solution relates in particular to a measuring device for determining a rotational speed of a wheel rotatable about an axis of rotation.
Beispielsweise aus der
Ein entsprechender Signalgeber weist beispielsweise einen Magneten und die Erfassungseinrichtung einen Magnetsensor auf. Derart kann durch Vorbeiführen des Magnetes an dem Magnetsensor ein scharf abgegrenztes Messsignal erzeugt werden, wenn der Magnet durch die Drehung des Rades des Magnetsensor passiert. Um dann eine Drehgeschwindigkeit des Rades zu ermitteln, müssen wenigstens zwei vollständige Umdrehungen und damit Passagen des Magnetes an dem Magnetsensor vorbei erfasst werden. Mit Kenntnis des Radumfanges des Rades kann dann aus der Drehgeschwindigkeit des Rades die Geschwindigkeit eines das Rad aufweisenden Fahrzeugs, z.B. eines Zweirads, bestimmt werden.A corresponding signal transmitter has, for example, a magnet and the detection device has a magnetic sensor. In this way, by moving the magnet past the magnetic sensor, a sharply defined measurement signal can be generated when the magnet passes through the rotation of the wheel of the magnetic sensor. In order to then determine a rotational speed of the wheel, at least two complete revolutions and thus passages of the magnet past the magnetic sensor must be detected. Knowing the wheel circumference of the wheel, the speed of a vehicle with the wheel, e.g. a two-wheeler, can then be determined from the rotational speed of the wheel.
Für eine vermeintlich schnellere Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Rades schlägt die
Vor diesem Hintergrund liegt der vorgeschlagene Lösung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Messeinrichtung und ein verbessertes Verfahren zu Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades bereitzustellen.Against this background, the proposed solution is based on the object of providing an improved measuring device and an improved method for determining a rotational speed of a wheel that can be rotated about an axis of rotation.
Diese Aufgabe ist sowohl mit einer Messvorrichtung des Anspruchs 1 als auch mit einem Verfahren des Anspruchs 14 gelöst.This object is achieved both with a measuring device of claim 1 and with a method of
Die vorgeschlagene Lösung sieht insbesondere eine Messvorrichtung für die Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades an einem Fahrzeug vor, wobei die Messvorrichtung mindestens eine (elektronische) Erfassungseinrichtung für die Erzeugung von Messsignalen aufweist, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades ermittelbar ist. Ferner sind erste, zweite und dritte jeweils an dem Rad vorgesehene Signalgeber Teil der Messvorrichtung, mit denen jeweils bei einer Drehung des Rades um die Drehachse und einer damit einhergehenden Bewegung der Signalgeber relativ zu der Erfassungseinrichtung mindestens ein Messsignal an der Erfassungseinrichtung erzeugbar ist. Von den mindestens drei Signalgebern ist der zweite Signalgeber entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse zu dem ersten Signalgeber in einem ersten Abstand angeordnet, während der dritte Signalgeber entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber in einem zweiten Abstand angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand zwischen den ersten und zweiten Signalgebern verschieden ist.The proposed solution provides, in particular, a measuring device for determining a rotational speed of a wheel on a vehicle that is rotatable about an axis of rotation, the measuring device having at least one (electronic) detection device for generating measurement signals with which a rotational speed of the wheel can be determined. Furthermore, the first, second and third signal transmitters provided on the wheel are part of the measuring device, with which at least one measurement signal can be generated at the detection device when the wheel rotates around the axis of rotation and the signal transmitter moves with it relative to the detection device. Of the at least three signal generators, the second signal generator is arranged along a circumferential direction around the axis of rotation to the first signal generator at a first distance, while the third signal generator is arranged along the circumferential direction to the second signal generator at a second distance, which is the first distance between the first and second signal generators is different.
Entsprechend der vorgeschlagenen Lösung sind folglich an dem Rad, das relativ zu einer die Erfassungseinrichtungen tragenden Komponente des Fahrzeugs drehbar ist, mindestens drei Signalgeber angeordnet, die zueinander unterschiedlich beabstandet sind. Mit der unterschiedlichen Beabstandung der Signalgeber untereinander gehen zusätzliche Möglichkeiten zur Signalverarbeitung einher. So werden über unterschiedlich beabstandete Signalgeber an dem Rad bei deren Drehung zeitlicher aufeinander folgende Messsignale in einer charakteristischen Abfolge/Sequenz erzeugt. Hierdurch kann nicht nur eine Plausibilitätsprüfung der erfassten Messsignale elektronisch erfolgen, sondern auch eine Drehrichtung des Rades vergleichsweise einfach bestimmt werden. So erzeugen beispielsweise mindestens drei Signalgeber an einem unbeweglich an dem Fahrzeug angeordneten Erfassungseinrichtung eine charakteristische Sequenz von zeitlich aufeinander folgenden Messsignalen, wenn diese an der Erfassungseinrichtung vorbeigeführt werden, wobei eine erzeugte Sequenz die je nach Drehrichtung des Rades aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen den ersten und zweiten Signalgebern sowie zwischen den zweiten und dritte Signalgebern variiert und damit eine Sequenz für die jeweilige Drehrichtung eindeutig ist:According to the proposed solution, at least three signal transmitters, which are spaced differently from one another, are consequently arranged on the wheel which is rotatable relative to a component of the vehicle carrying the detection devices. With the different spacing of the signal generators from one another, additional possibilities for signal processing are associated. Thus, when the wheel rotates, measurement signals that follow one another over time are generated in a characteristic sequence / sequence via signal transmitters at different distances from one another. In this way, not only can a plausibility check of the recorded measurement signals take place electronically, but a direction of rotation of the wheel can also be determined comparatively easily. For example, at least three signal transmitters on a detection device arranged immovably on the vehicle generate a characteristic sequence of measurement signals following one another in time when these are guided past the detection device, a sequence generated depending on the direction of rotation of the wheel due to the different distances between the first and second Signal transmitters as well as between the second and third signal transmitters and thus a sequence for the respective direction of rotation is unique:
Ferner gestattet die Verwendung nicht äquidistant zueinander beabstandeter Signalgeber eine schnellere Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Rades. Eine volle Umdrehung des Rades ist somit nicht notwendig, um verlässlich auf eine aktuelle Drehgeschwindigkeit des Rades zu schließen.Furthermore, the use of signal transmitters that are not equidistantly spaced from one another allows a more rapid determination of a rotational speed of the wheel. One full turn of the wheel is thus not necessary to reliably infer the current speed of rotation of the wheel.
In einer Ausführungsvariante ist eine (elektronische) Auswertelogik vorgesehen, die zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit des Rades auf Basis eines ersten Messsignals für den ersten Signalgeber, eines zweiten Messsignals für den zweiten Signalgeber und eines dritten Messsignals für den dritten Signalgeber sowie der ersten und zweiten Abstände konfiguriert ist. Die ersten und zweiten Abstände können hierbei als Konstanten in einer durch die elektronische Auswertelogik implementierten Berechnungsvorschrift hinterlegt und abgespeichert sein. Die ersten und zweiten Abstände können hierbei insbesondere in einer ein Lernphase der Messvorrichtung einlernbar und abspeicherbar sein. Alternativ oder ergänzend können die ersten und zweiten Abstände als feste Konstanten in einem Speicher der Messvorrichtung hinterlegt sein, auf denen die Auswertelogik zugreifen kann. Entsprechend den bekannten physikalischen Zusammenhängen zwischen Weg, Zeit und Geschwindigkeit, ist damit eine Auswertelogik der Messvorrichtung in der Lage, eine Drehgeschwindigkeit des Rades auf Basis der ersten, zweiten und dritten Messsignale, insbesondere auf Basis der Zeitpunkte, an denen diese Messsignale erzeugt werden, zu ermitteln.In one embodiment, an (electronic) evaluation logic is provided which is configured to determine a rotational speed of the wheel on the basis of a first measurement signal for the first signal transmitter, a second measurement signal for the second signal transmitter and a third measurement signal for the third signal transmitter as well as the first and second distances is. The first and second distances can be stored and stored as constants in a calculation rule implemented by the electronic evaluation logic. The first and second distances can be learned and stored in particular in a learning phase of the measuring device. Alternatively or in addition, the first and second distances can be stored as fixed constants in a memory of the measuring device, which the evaluation logic can access. According to the known physical relationships between distance, time and speed, an evaluation logic of the measuring device is able to determine a rotational speed of the wheel on the basis of the first, second and third measurement signals, in particular on the basis of the times at which these measurement signals are generated determine.
In diesem Zusammenhang sieht beispielsweise eine Ausführungsvariante vor, dass die Auswertelogik konfiguriert ist, einen ersten Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades aus a) einer ersten Zeitdifferenz zwischen einem zweiten (Mess-) Zeitpunkt für das zweite Messsignal (also einem Zeitpunkt, an dem das zweite Messsignal erzeugt wird) und einem ersten Zeitpunkt für das erste Messsignal und b) dem ersten Abstand zu ermitteln und ferner einen zweiten Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades aus c) einer zweiten Zeitdifferenz zwischen einem dritten Zeitpunkt für das dritte Messsignal und dem zweiten Zeitpunkt für das zweite Messsignal und b) dem zweiten Abstand. Aufgrund der unterschiedlichen Abstände zwischen den ersten, zweiten und dritten Zeitgeber sind die erfassten (Mess-) Zeitpunkte eindeutig den einzelnen ersten, zweiten und dritten Signalgebern zuordnenbar. Die jeweiligen Zeitpunkte für ein erzeugtes Messsignal können somit auch ohne Weiteres ins Verhältnis zu den jeweiligen Abständen gesetzt werden, um hierüber einen Geschwindigkeitswert für die Drehgeschwindigkeit des Rades zu berechnenIn this context, one embodiment variant provides, for example, that the evaluation logic is configured to generate a first speed value for the rotational speed of the wheel from a) a first time difference between a second (measurement) point in time for the second measurement signal (i.e. a point in time at which the second Measurement signal is generated) and a first time for the first measurement signal and b) to determine the first distance and also a second speed value for the rotational speed of the wheel from c) a second time difference between a third time for the third measurement signal and the second time for the second measurement signal and b) the second distance. Due to the different intervals between the first, second and third timers, the recorded (measuring) times can be clearly assigned to the individual first, second and third signal transmitters. The respective times for a generated measurement signal can thus easily be set in relation to the respective distances in order to use this to calculate a speed value for the rotational speed of the wheel
In dem auf Basis der vorstehend erläuterten Ausführungsvariante erste und zweite Geschwindigkeitswerte für die Drehgeschwindigkeit des Rades zur Verfügung stehen, kann die Auswertelogik konfiguriert sein, auf Basis des ersten ermittelten Geschwindigkeitswerts und des zweiten ermittelten Geschwindigkeitswert ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal zu erzeugen. Ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal kann folglich auf beiden, ersten und zweiten, ermittelten Geschwindigkeitswerten basieren. Dies schließt beispielsweise ein, dass lediglich einer der Geschwindigkeitswerte für eine Plausibilitätsprüfung des anderen Geschwindigkeitswerts herangezogen wird und einer der Geschwindigkeitswerte die Grundlage für das Geschwindigkeitssignal wird. Alternativ kann aus den ersten und zweiten Geschwindigkeitswerten ein repräsentativer Endgeschwindigkeitswert berechnet werden, der Grundlage für das Geschwindigkeitssignal ist. Zum Beispiel wird ein Mittelwert der ersten und zweiten Geschwindigkeitswerte als Drehgeschwindigkeit des Rades mit dem Geschwindigkeitssignal übermittelt.In the first and second speed values for the rotational speed of the wheel are available on the basis of the embodiment variant explained above, the evaluation logic can be configured to generate a speed signal representative of the rotational speed of the wheel on the basis of the first determined speed value and the second determined speed value. A speed signal representative of the rotational speed of the wheel can consequently be based on both first and second determined speed values. This includes, for example, that only one of the speed values is used for a plausibility check of the other speed value and one of the speed values becomes the basis for the speed signal. Alternatively, a representative final speed value, which is the basis for the speed signal, can be calculated from the first and second speed values. For example, a mean value of the first and second speed values is transmitted as the rotational speed of the wheel with the speed signal.
Um die Messsicherheit und die Verlässlichkeit der Messvorrichtung und insbesondere eines hiermit erzeugten, für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentativen Geschwindigkeitssignals zu erhöhen, kann eine Ausführungsvariante vorsehen, dass ein Geschwindigkeitssignal erst unter der Maßgabe erzeugt wird, dass zuvor geprüft wurde, ob die mithilfe der mindestens drei Signalgeber erzeugten ersten, zweiten und dritten Messsignale und die hiermit vorgegeben (Mess-)Zeitpunkte bei einer Drehung des Rades tatsächlich von den Signalgebern stammen. Die ermittelten ersten und zweiten Geschwindigkeitswerte werden also zum Beispiel erst dann zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals herangezogen und damit genutzt, nachdem geprüft wurde, die mithilfe der mindestens drei Signalgeber erzeugten ersten, zweiten und dritten Messsignale und die hiermit vorgegeben (Mess-)Zeitpunkte bei einer Drehung des Rades tatsächlich von den Signalgebern stammen.In order to increase the measuring certainty and the reliability of the measuring device and in particular a speed signal that is generated with it and is representative of the rotational speed of the wheel, an embodiment variant can provide that a speed signal is only generated under the condition that it was previously checked whether the at least three Signal transducers generated first, second and third measurement signals and the (measurement) points in time given hereby actually originate from the signal transducers when the wheel rotates. The first and second speed values determined are therefore only used to generate a speed signal, for example, after it has been checked that the first, second and third measurement signals generated with the aid of the at least three signal transmitters and the (measurement) points in time during a rotation are predetermined of the wheel actually come from the signaling devices.
Alternativ oder ergänzend können die ersten und zweiten Geschwindigkeitswerte nur dann genutzt werden, wenn mithilfe der Auswertelogik geprüft wurde, dass diese nicht um mehr als eine vorgegebene Toleranzschwelle voneinander abweichen. Hierdurch beispielsweise ausgeschlossen werden, dass eine Messung fehlerhaft war und/oder gerade zwischen zwei Messsignalen eine signifikante (positive oder negative) Beschleunigung des Rades aufgetreten ist, sodass die ersten und zweiten berechneten Geschwindigkeitswerte (zu) stark voneinander abweichen.As an alternative or in addition, the first and second speed values can only be used if it has been checked with the aid of the evaluation logic that they do not differ from one another by more than a predetermined tolerance threshold. This rules out, for example, that a measurement was incorrect and / or that a significant (positive or negative) acceleration of the wheel has just occurred between two measurement signals, so that the first and second calculated speed values differ (too) from one another.
In einer Ausführungsvariante ist über die in verschiedenen ersten und zweiten Abständen zueinander an dem Rad angeordneten ersten, zweiten und dritten Signalgeber bei einer Drehung des Rades eine charakteristische Sequenz zeitlich aufeinanderfolgender Messsignale an der Erfassungseinrichtung erzeugbar. Diese, insbesondere je nach Drehrichtung des Rades, charakteristische Sequenz kann allein auf den unterschiedlichen Abständen der ersten, zweiten und dritten Signalgeber und damit der nicht-äquidistanten Anordnung der Signalgeber an dem Rad basieren. Alternativ oder ergänzend kann die charakteristische Sequenz aber auch auf eine jedem Signalgeber zugeordnete, eindeutige Kennung zurückgehen, sodass ein mithilfe eines Signalgebers erzeugtes Messsignal hierüber eindeutig einem bestimmten Signalgeber der ersten, zweiten und dritten Signalgeber zuordnenbar ist. Die elektronische Erfassungseinrichtung erfasst somit beispielsweise bei einem Vorbeiführen eines Signalgebers an der Erfassungsvorrichtung durch das Drehen des Rades gegebenenfalls zusätzlich einen für jeden Signalgeber eindeutigen Identifikationsparameter, wie zum Beispiel eine Identifikationsnummer.In one embodiment variant, when the wheel rotates, a characteristic sequence of chronologically successive measurement signals can be generated on the detection device via the first, second and third signal transmitters arranged at different first and second distances from one another on the wheel. This, in particular, depending on Direction of rotation of the wheel, characteristic sequence can be based solely on the different distances between the first, second and third signal transmitters and thus the non-equidistant arrangement of the signal transmitters on the wheel. Alternatively or in addition, the characteristic sequence can also be based on a unique identifier assigned to each signal transmitter, so that a measurement signal generated with the aid of a signal transmitter can be clearly assigned to a specific signal transmitter of the first, second and third signal transmitters. The electronic detection device thus detects an identification parameter that is unique for each signal transmitter, such as an identification number, for example when a signal transmitter is guided past the detection device by turning the wheel.
In einer Ausführungsvariante, bei der die charakteristische Sequenz mithilfe der unterschiedlichen Abstände der ersten, zweiten und dritten Signalgeber berücksichtigt wird, insbesondere allein hierauf gestützt erkennt wird, ist beispielsweise vorgesehen, dass zeitlich aufeinanderfolgende Messsignale zu zeitlich aufeinanderfolgenden ersten, zweiten und dritten Zeitpunkten erzeugbar sind und eine (elektronische) Auswertelogik vorgesehen ist, die für ein Erkennen, dass die charakteristische Sequenz erzeugt wurde, konfiguriert ist, die ersten, zweiten und dritten Zeitpunkte, an denen Messsignale von den ersten, zweiten und dritten Signalgebern erzeugt wurden, in Relation zu den ersten und zweiten Abständen zu setzen. Die Auswertelogik ist mithin konfiguriert, Zeitstempel für die ersten, zweiten und dritten Zeitpunkte zumindest temporär zu speichern und in eine Berechnung einfließen zu lassen, in die auch die ersten und zweiten Abstände als (bereits vorab gespeicherte) Parameter eingehen.In one embodiment variant, in which the characteristic sequence is taken into account with the aid of the different distances between the first, second and third signal generators, in particular is recognized based on this alone, it is provided, for example, that chronologically successive measurement signals can be generated at chronologically successive first, second and third points in time and an (electronic) evaluation logic is provided which is configured to recognize that the characteristic sequence has been generated, the first, second and third points in time at which measurement signals were generated by the first, second and third signal transmitters in relation to the first and second intervals. The evaluation logic is therefore configured to at least temporarily store time stamps for the first, second and third points in time and to allow them to flow into a calculation in which the first and second intervals are also included as parameters (already stored in advance).
In einer hierauf basierenden Ausführungsvariante ist die Auswertelogik dann beispielsweise für das Erkennen der charakteristischen Sequenz konfiguriert, aus den ersten und zweiten Zeitpunkten eine erste Zeitdifferenz und aus den zweiten und dritten Zeitpunkten eine zweite Zeitdifferenz zu bilden und ein Verhältnis der ersten und zweiten Zeitdifferenzen mit einem berechneten Verhältnis der ersten und zweiten Abstände zu vergleichen. So ist - unter der Annahme konstanter oder zumindest annähernd konstanter Drehgeschwindigkeit des Rades - ein berechnetes Verhältnis zwischen den ersten und zweiten Zeitdifferenzen identisch zu einem hinterlegten oder berechneten Verhältnis der ersten und zweiten Abstände der Signalgeber. Derart kann mit vergleichsweise geringem sensorischen und rechnerischen Aufwand über eine Ausführungsvariante der vorgeschlagenen Messvorrichtung geprüft werden, ob tatsächlich plausible Messwerte (und insbesondere von den richtigen Signalgebern) vorliegen, bevor ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal zur Verfügung gestellt wird, insbesondere bevor ein solches Geschwindigkeitssignal überhaupt erst berechnet wird.In an embodiment variant based on this, the evaluation logic is then configured, for example, to recognize the characteristic sequence, to form a first time difference from the first and second points in time and a second time difference from the second and third points in time, and a ratio of the first and second time differences with a calculated one Compare the ratio of the first and second distances. Assuming constant or at least approximately constant rotational speed of the wheel, a calculated ratio between the first and second time differences is identical to a stored or calculated ratio of the first and second distances between the signal transmitters. In this way, with comparatively little sensor and computational effort, a variant of the proposed measuring device can be used to check whether there are actually plausible measured values (and in particular from the correct signal transmitters) before a speed signal representative of the rotational speed of the wheel is made available, in particular before one Speed signal is calculated in the first place.
Beispielsweise kann eine Auswertelogik der Messvorrichtung konfiguriert sein, eine Drehgeschwindigkeit des Rades erst zu ermitteln, wenn ein Erzeugen der charakteristischen Sequenz mithilfe der Erfassungseinrichtung elektronisch erkannt wurde. Eine Berechnung einer Drehgeschwindigkeit des Rades erfolgt dann beispielsweise erst, wenn eine ausreichende Übereinstimmung zwischen einem Verhältnis der ersten und zweiten Zeitdifferenzen und einem Verhältnis der ersten und zweiten Abstände festgestellt wurde. So wird dann beispielsweise zunächst geprüft, ob die beiden Verhältnisse zueinander identisch sind oder zumindest lediglich um einen definierten Toleranzwert voneinander abweichen.For example, an evaluation logic of the measuring device can be configured to determine a rotational speed of the wheel only when the generation of the characteristic sequence has been detected electronically with the aid of the detection device. A speed of rotation of the wheel is only calculated, for example, when sufficient correspondence has been established between a ratio of the first and second time differences and a ratio of the first and second intervals. For example, it is then first checked whether the two ratios are identical to one another or at least only differ from one another by a defined tolerance value.
In einer Ausführungsvariante kann eine Auswertelogik der Messvorrichtung konfiguriert sein, auf Basis eines ersten Messsignals für den ersten Signalgeber und eines dritten Messsignals für den dritten Signalgeber sowie einem dritten Abstand entlang der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Signalgeber und dem dritten Signalgeber eine Plausibilitätsprüfung für eine mithilfe von Messsignalen der ersten, zweiten und dritten Signalgeber ermittelten Drehgeschwindigkeit des Rades durchzuführen. In dieser Variante wird folglich ein dritter entlang der Umfangsrichtung gemessener, gespeicherter Abstand zwischen dem ersten Signalgeber und dem dritten Signalgeber berücksichtigt, um ergänzend eine ermittelte Drehgeschwindigkeit auf Plausibilität zu prüfen. Hierbei ist die Auswertelogik dann beispielsweise konfiguriert, zu prüfen, ob sich aus einer Kombination aus a) einer mithilfe erster, zweiter und dritter Messsignale und den ersten und zweiten Abständen ermittelter Drehgeschwindigkeit und b) ersten und dritten Zeitpunkten, an denen die ersten und dritten Messsignale erzeugt wurden, (respektive einer Zeitdifferenz aus den dritten und ersten Zeitpunkten), ein Abstandswert ergibt, der dem gespeicherten dritten Abstand (gegebenenfalls zuzüglich einer zugelassenen Toleranzen) entspricht. In dieser Variante wird folglich eine vermeintliche Drehgeschwindigkeit des Rades mit einer Zeitdifferenz multipliziert, um hieraus einen Abstandswert zu berechnen, der dann mit einem hinterlegten Wert für den dritten Abstand zwischen dem ersten und dritten Signalgeber an dem Rad verglichen werden kann. Wird hierbei dann keine oder allenfalls eine geringfügige, d.h. innerhalb vorgegebener Toleranzen liegende, Abweichungen ermittelt, kann davon ausgegangen werden, dass der zuvor ermittelte Wert für die Drehgeschwindigkeit plausibel ist.In one embodiment, an evaluation logic of the measuring device can be configured, based on a first measuring signal for the first signal transmitter and a third measuring signal for the third signal transmitter and a third distance along the circumferential direction between the first signal transmitter and the third signal transmitter, a plausibility check for a using measurement signals the first, second and third signal generator to perform determined rotational speed of the wheel. In this variant, a third, stored distance, measured along the circumferential direction, between the first signal transmitter and the third signal transmitter is consequently taken into account in order to additionally check a determined rotational speed for plausibility. In this case, the evaluation logic is then configured, for example, to check whether a combination of a) a rotational speed determined using first, second and third measurement signals and the first and second intervals and b) first and third points in time at which the first and third measurement signals generated (or a time difference from the third and first points in time) results in a distance value which corresponds to the stored third distance (possibly plus an allowed tolerance). In this variant, a supposed rotational speed of the wheel is multiplied by a time difference in order to calculate a distance value from this, which can then be compared with a stored value for the third distance between the first and third signal transmitter on the wheel. If no deviations, or at most only minor deviations, i.e. within specified tolerances, are determined, it can be assumed that the previously determined value for the rotational speed is plausible.
Grundsätzlich sind die ersten und zweiten Abstände zwischen den Signalgebern variabel. In einer Ausführungsvariante ist zum Beispiel mit Blick auf eine einfachere Plausibilitätsprüfung vorgesehen, dass ein Abstand ein Vielfaches, insbesondere ein ganzzahliges Vielfaches eines anderen Abstands ist. Mit anderen Worten ist dann beispielsweise der erste Abstand ein Vielfaches des zweiten Abstands oder umgekehrt ist der zweite Abstand ein Vielfaches des ersten Abstandes.The first and second distances between the signal generators are basically variable. In one embodiment variant is for example with a view to a simpler plausibility check is provided that a distance is a multiple, in particular an integer multiple, of another distance. In other words, the first distance is then, for example, a multiple of the second distance or, conversely, the second distance is a multiple of the first distance.
In einer Ausführungsvariante sind an dem Rad wenigstens zwei Gruppen mit jeweils ersten, zweiten und dritten Signalgebern vorgesehen. In dieser Ausführungsvariante sind folglich an dem Rad wenigstens zwei (Signalerzeuger-) Gruppen mit jeweils mindestens drei Signalgebern vorgesehen, bei denen innerhalb einer Gruppe von Signalgebern jeweils ein Abstand zwischen ersten und zweiten Signalgebern verschieden ist zu einem Abstand zwischen zweiten und dritten Signalgebern. Derart können auch beispielsweise über eine einzelne elektronische Erfassungseinrichtung zwei charakteristische, gegebenenfalls unterschiedliche Sequenzen für die zwei Gruppen erkennbar sein. Über die Verwendung zweier Gruppen lässt sich an dem Rad nicht nur bereits zum Beispiel mit einer halben Umdrehung eine Drehgeschwindigkeit ermitteln, sondern auch mit lediglich einer vollen Umdrehung des Rades in mehrfacher Hinsicht eine Plausibilität einer ermittelten Drehgeschwindigkeit prüfen und die Drehgeschwindigkeit bereits mindestens einmal korrigieren oder neu berechnen.In one embodiment variant, at least two groups, each with first, second and third signal transmitters, are provided on the wheel. In this embodiment variant, at least two (signal generator) groups, each with at least three signal generators, are consequently provided on the wheel, in which, within a group of signal generators, a distance between first and second signal generators differs from a distance between second and third signal generators. In this way, for example, two characteristic, possibly different sequences for the two groups can also be recognized via a single electronic detection device. By using two groups, it is not only possible to determine a rotational speed on the wheel, for example with half a revolution, but also with just one full revolution of the wheel in several ways to check the plausibility of a determined rotational speed and to correct the rotational speed at least once or again to calculate.
Grundsätzlich kann die elektronische Erzeugung der Messsignale zum Beispiel mithilfe eines magnetisch, optisch, kapazitiv oder induktiv betätigbaren, gegebenenfalls messenden Sensors der Erfassungseinrichtung erfolgen. Ein magnetisch betätigbarer Sensor schließt beispielsweise einen Reed-Kontakt ein, an dem Magnete der ersten, zweiten und/oder dritten Signalgeber bei Drehung des Rades vorbeigeführt und dann jeweils zum Schließen eines elektrischen Kontakts führen, der wiederum das jeweilige ersten, zweite oder dritte Messsignal erzeugt, hier zum Beispiel nach Art eine Impulssignals.In principle, the electronic generation of the measurement signals can take place, for example, with the aid of a magnetically, optically, capacitively or inductively actuated, optionally measuring sensor of the detection device. A magnetically actuated sensor includes, for example, a reed contact, on which magnets of the first, second and / or third signal transducers pass when the wheel rotates and then each lead to the closing of an electrical contact, which in turn generates the respective first, second or third measurement signal , here, for example, like a pulse signal.
Alternativ kann die elektronische Erfassungseinrichtung einen optischen Sensor umfassen, sodass mindestens einer der ersten, zweiten und dritten Signalgeber einen von der Erfassungseinrichtung erzeugten Lichtstrahl beeinflusst, um ein jeweiliges erstes, zweites oder drittes Messsignal zu erzeugen. So kann beispielsweise die Erfassungseinrichtung eine Lichtschranke umfassen, und ein Signalgeber eine Lochplatte oder einen Reflektor aufweisen, die bzw. der eine sensorisch erfassbare Beeinflussung des von der Erfassungseinrichtung erzeugten Lichtstrahl hervorruft, wenn der Signalgeber bei Drehung des Rades an der Erfassungseinrichtung vorbeigeführt wird.Alternatively, the electronic detection device can comprise an optical sensor, so that at least one of the first, second and third signal transmitters influences a light beam generated by the detection device in order to generate a respective first, second or third measurement signal. For example, the detection device can comprise a light barrier and a signal transmitter can have a perforated plate or a reflector, which causes a sensor-detectable influence on the light beam generated by the detection device when the signal transmitter is moved past the detection device when the wheel is rotated.
Die vorgeschlagene Messevorrichtung kann insbesondere in einem Zweirad Anwendung finden, beispielsweise in einem Elektrofahrrad.The proposed measuring device can be used in particular in a two-wheeler, for example in an electric bicycle.
So ist es bekannt, über einen elektromotorischen Antrieb eines Elektrofahrrads, mithin einen elektromotorischen Antrieb eines sogenannten E-Bikes oder Pedelecs, eine Schiebehilfe bereitzustellen, um einen Nutzer beim Schieben des Elektrofahrrades oder zum Anfahren, zum Beispiel an einem Anstieg, zu unterstützen. Die maximale über die Schiebehilfe bereitgestellte Geschwindigkeit für das Elektrofahrrad ist hierbei regelmäßig gesetzlich limitiert. Üblicherweise wird mit einer Schiebehilfe eine Geschwindigkeit von 3 km/h bis 6 km/h erreicht. Um hierbei über den elektromotorischen Antrieb das Elektrofahrrad nicht übermäßig zu beschleunigen, ist eine Geschwindigkeitsregelung vorgesehen, mit der der elektromotorische Antrieb auf Basis mindestens eines elektronisch erfassten Geschwindigkeitssignals betätigt wird. Hierfür ist dann beispielsweise für ein Rad des Fahrrads eine Messvorrichtung vorgesehen um ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades und damit ein für die Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrrades repräsentatives Geschwindigkeitssignal bereitzustellen, das die Grundlage für die Regelung des elektromotorischen Antriebs des Elektrofahrrad bildet. Ein derartiges Geschwindigkeitssignal kann mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung in besonders einfacher Weise und bereits mit weniger als einer Umdrehung des Rades bereitgestellt werden.For example, it is known to provide a pushing aid via an electric motor drive of an electric bicycle, i.e. an electric motor drive of a so-called e-bike or pedelec, in order to support a user when pushing the electric bike or when starting off, for example on an incline. The maximum speed provided by the pushing aid for the electric bike is regularly limited by law. Usually a speed of 3 km / h to 6 km / h is reached with a pushing aid. In order not to accelerate the electric bicycle excessively via the electric motor drive, a speed control is provided with which the electric motor drive is actuated on the basis of at least one electronically recorded speed signal. For this purpose, for example, a measuring device is provided for a wheel of the bicycle in order to provide a speed signal that is representative of the rotational speed of the wheel and thus a speed signal that is representative of the driving speed of the electric bicycle and that forms the basis for regulating the electric motor drive of the electric bicycle. Such a speed signal can be provided with a variant embodiment of a proposed measuring device in a particularly simple manner and with less than one rotation of the wheel.
Die vorgeschlagene Lösung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Rades an einem Fahrzeug.The proposed solution also relates to a method for determining a rotational speed of a wheel on a vehicle that is rotatable about an axis of rotation.
Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens ist vorgesehen, dass
- - mit mindestens einer Erfassungseinrichtung Messsignale erzeugt werden, mit denen eine Drehgeschwindigkeit des Rades ermittelbar ist, und
- - mit an dem Rad vorgesehenen ersten, zweiten und dritten Signalgebern erste, zweite und dritte Messsignale an der Erfassungseinrichtung erzeugt werden, wenn das Rad um die Drehachse gedreht und hierdurch die Signalgeber relativ zu der Erfassungseinrichtung verlagert werden.
- - Measurement signals are generated with at least one detection device with which a rotational speed of the wheel can be determined, and
- - With first, second and third signal transmitters provided on the wheel, first, second and third measurement signals are generated on the detection device when the wheel is rotated about the axis of rotation and the signal transmitters are thereby displaced relative to the detection device.
Hierbei werden für die Ermittlung der Drehgeschwindigkeit des Rades die Messsignale der mindestens drei Signalgeber genutzt, wobei der zweite Signalgeber entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse zu dem ersten Signalgeber in einem ersten Abstand angeordnet ist und der dritte Signalgeber entlang der Umfangsrichtung zu dem zweiten Signalgeber in einem zweiten Abstand angeordnet ist, der zu dem ersten Abstand (zwischen den ersten und zweiten Signalgebern) verschieden ist.The measurement signals of the at least three signal transmitters are used to determine the rotational speed of the wheel, the second signal transmitter being arranged along a circumferential direction around the axis of rotation to the first signal transmitter at a first distance and the third signal transmitter along the circumferential direction to the second signal transmitter in one second distance is arranged, which is different from the first distance (between the first and second signal generators).
Typischerweise ist die Erfassungseinrichtung unbeweglich an dem Fahrzeug angeordnet und an einer Komponente des Fahrzeugs vorgesehen, relativ zu der das Rad drehbar ist. Die Signalgeber werden dann beispielsweise an einem Sensor der elektronischen Erfassungseinrichtung vorbeigeführt, um die ersten, zweiten und dritten Messsignale zu erzeugen.Typically, the detection device is arranged immovably on the vehicle and is provided on a component of the vehicle, relative to which the wheel is rotatable. The signal transmitters are then guided past a sensor of the electronic detection device, for example, in order to generate the first, second and third measurement signals.
Eine vorgeschlagene Messvorrichtung eignet sich hierbei insbesondere zur Durchführung einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens. Vorstehend und nachstehend erläuterte Vorteile und Merkmale von Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Messvorrichtung gelten somit auch für Ausführungsvarianten eines vorgeschlagenen Verfahrens und umgekehrt.A proposed measuring device is particularly suitable for carrying out an embodiment of the proposed method. Advantages and features of design variants of a proposed measuring device explained above and below therefore also apply to design variants of a proposed method and vice versa.
Insbesondere kann eine Ausführungsvariante eines vorgeschlagenen Verfahrens dementsprechend beispielsweise vorsehen, dass die ersten, zweiten und dritten Signalgeber bei einer Drehung des Rades eine charakteristische Sequenz zeitlich aufeinanderfolgender Messsignale an der Erfassungseinrichtung erzeugen.In particular, an embodiment variant of a proposed method can accordingly provide, for example, that the first, second and third signal transmitters generate a characteristic sequence of chronologically successive measurement signals at the detection device when the wheel rotates.
Ebenso kann alternativ oder ergänzend beispielsweise vorgesehen sein, das erste und zweite Geschwindigkeitswerte auf Basis erster und zweiten Zeitdifferenzen sowie gespeicherter erster und zweiter Abstände ermittelt werden, um ein für die Drehgeschwindigkeit des Rades repräsentatives Geschwindigkeitssignal zu erzeugen.Likewise, alternatively or additionally, provision can be made, for example, that first and second speed values are determined on the basis of first and second time differences and stored first and second intervals in order to generate a speed signal representative of the rotational speed of the wheel.
Wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit einer Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung ausgeführt, kann alternativ oder ergänzend ebenso bei einer Ausführungsvariante des vorgeschlagenen Verfahrens vorgesehen sein, dass auf Basis erster und dritter Messsignale und eines dritten Abstands zwischen dem ersten und dritten Signalgeber eine Plausibilitätsprüfung für eine ermittelte Drehgeschwindigkeit des Rades durchgeführt wird.As already explained above in connection with an embodiment variant of a proposed measuring device, alternatively or additionally in an embodiment variant of the proposed method it can be provided that a plausibility check for a determined rotational speed is based on first and third measurement signals and a third distance between the first and third signal transmitter of the wheel is carried out.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate possible variants of the proposed solution by way of example.
Hierbei zeigen:
-
1 ausschnittsweise eine erste Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung, mit drei Signalgebern, die an Speichen eines Rades angeordnet sind; -
2 ein Flussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines vorgeschlagenen Verfahrens zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit mithilfe einer Messvorrichtung der1 ; -
3A-3B in mit der1 übereinstimmender Ansicht zwei weitere Ausführungsvarianten einer vorgeschlagenen Messvorrichtung, die jeweils zwei Gruppen von jeweils drei Signalgebern an den Speichen des Rades umfasst; -
4 schematisch ein Elektrofahrrad in Seitenansicht, das eine Ausführungsvariante einer vorgeschlagenen Messvorrichtung aufweist.
-
1 a section of a first variant of a proposed measuring device, with three signal transmitters, which are arranged on the spokes of a wheel; -
2 a flowchart for an embodiment of a proposed method for determining a rotational speed with the aid of a measuring device from FIG1 ; -
3A-3B in with the1 matching view, two further design variants of a proposed measuring device, each comprising two groups of three signal transmitters on the spokes of the wheel; -
4th schematically an electric bicycle in side view, which has an embodiment variant of a proposed measuring device.
Die
Die Steuerelektronik
Um über den Radsensor
In einer ersten Ausführungsvariante gemäß der
Entlang einer Umfangsrichtung um die Drehachse
Über die entlang der Umfangsrichtung um die Drehachse
Für die Auswertung der an dem Radsensor
Hierbei entsprechen die Weglängen sφ1, sφ2 und sφ3 den Abstandswinkeln
Vor eine Ausgabe und/oder Weiterleitung eines ermittelten Geschwindigkeitssignals kann zunächst geprüft werden, ob die erfassten Zeitstempel und die hieraus gewonnenen Zeitdifferenzen valide sind. Hierfür wird dann beispielsweise eine zweite Zeitdifferenz (t32t31) ins Verhältnis zu einer ersten Zeitdifferenz (t31-t30) gesetzt und das Verhältnis dieser Zeitdifferenzen (t32-t31)/(t31-t30) mit einem Verhältnis φ2/φ1 der Abstandswinkel
In einer Ausführungsvariante wird ferner noch eine Plausibilitätsprüfung durchgeführt, ob eine mithilfe der Messsignale der ersten, zweiten und dritten Magnete
Stimmt der berechnete Abstandswert sφ3* mit dem tatsächlichen, gespeicherten Abstandswert sφ3, gegebenenfalls zuzüglich einer vorgegebenen Toleranz, überein, wird der errechnete Geschwindigkeitswert v als plausibel bewertet.If the calculated distance value s φ3 * agrees with the actual, stored distance value s φ3, possibly plus a specified tolerance, the calculated speed value v is assessed as plausible.
In einer Ausführungsvariante können erste und zweite Geschwindigkeitswerte v1 und v2 unter Nutzung der Zeitdifferenzen (t31-t30) und (t32-t31) und der Abstandswinkel
Aus diesen beiden ersten und zweiten Geschwindigkeitswerten v1 und v2 könnte dann zum Beispiel durch Mittelwertbildung eine gemittelte Drehgeschwindigkeit für das Hinterrad
Das Flussdiagramm der
Zunächst ist eine Aktivierung der Messvorrichtung vorgesehen. Diese Aktivierung kann beispielsweise durch ein Bewegen des zunächst ruhenden Elektrofahrrads
Wird ein Vorbeiführen des ersten Magneten
Wird demgegenüber bei einer Drehung des Rades
Die Messevorrichtung gibt nun einen Time-out und damit eine Zeitdauer vor, innerhalb der die derart berechnete Drehgeschwindigkeit v des Rades
Entsprechend dem Flussdiagramm der
Wurde die berechnete Geschwindigkeit v bei der Validitätsprüfung als nicht valide eingestuft, erfolgt demgegenüber eine Manipulationsprüfung. Hierfür wird, wie vorstehend ebenfalls bereits erläutert, der dritte Abstandswinkel
Die
Auch die Magnete
Die Signalerzeugergruppen
Bei der Ausführungsvariante der
Bei der Variante der
So kann beispielsweise, bezogen auf eine Drehrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Elektrofahrrad (Zweirad)Electric bike (two-wheeler)
- 1010
- Rahmenframe
- 1111
- VorderradFront wheel
- 1212th
- HinterradRear wheel
- 120120
- Speichespoke
- 1313th
- Kette / Riemen (Kraftübertragungsglied)Chain / belt (power transmission link)
- 1414th
- Radsensor (Erfassungseinrichtung)Wheel sensor (detection device)
- 1515th
- MotorsensorMotor sensor
- 22
- BedieneinheitControl unit
- 30 - 3530-35
- Magnet (Signalerzeuger)Magnet (signal generator)
- 3A, 3B3A, 3B
- SignalerzeugergruppeSignal generator group
- AA.
- AntriebsvorrichtungDrive device
- DD.
- DrehachseAxis of rotation
- s1, s2s1, s2
- DrehrichtungDirection of rotation
- SESE
- SteuerelektronikControl electronics
- α, βα, β
- GruppenabstandswinkelGroup distance angle
- φ1 - φ4, ψ1 - ψ4φ1 - φ4, ψ1 - ψ4
- AbstandswinkelDistance angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 10201721292 A1 [0002]DE 10201721292 A1 [0002]
- DE 102017212924 A1 [0004]DE 102017212924 A1 [0004]
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