DE102019218729A1 - Detection device for detecting rotational movement information of a rotating component of a drive train of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Erfassungsvorrichtung (1) zur Erfassung einer Drehbewegungsinformation, insbesondere betreffend eine Drehzahl und/oder eine Drehrichtung, eines sich drehenden Bauteils eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welche Erfassungsvorrichtung (1) einen einen rotationssymmetrischen Grundkörper (3) aufweisenden Drehgeber (2) mit mehreren in Umfangsrichtung um Lücken (8) beabstandeten an dem Grundkörper (3) angeordneten oder ausgebildeten Zähnen (7) aufweist, wobei wenigstens zwei Zahnflanken (9, 10) des Drehgebers (2) geometrisch ungleich ausgebildet sind.Detection device (1) for detecting rotational movement information, in particular relating to a speed and / or a direction of rotation, of a rotating component of a drive train of a motor vehicle, which detection device (1) has a rotationally symmetrical base body (3) with a plurality of rotary encoders (2) in the circumferential direction Has gaps (8) spaced apart on the base body (3) arranged or formed teeth (7), wherein at least two tooth flanks (9, 10) of the rotary encoder (2) are geometrically unequal.
Description
Die Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Drehbewegungsinformation, insbesondere betreffend eine Drehzahl und/oder eine Drehrichtung, eines sich drehenden Bauteils eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welche Erfassungsvorrichtung einen einen rotationssymmetrischen Grundkörper aufweisenden Drehgeber mit mehreren in Umfangsrichtung um Lücken beabstandeten an dem Grundkörper angeordneten oder ausgebildeten Zähnen aufweist.The invention relates to a detection device for detecting rotational movement information, in particular relating to a speed and / or a direction of rotation, of a rotating component of a drive train of a motor vehicle, which detection device comprises a rotary encoder having a rotationally symmetrical base body with a plurality of circumferentially spaced gaps arranged or formed on the base body Has teeth.
Erfassungsvorrichtungen für die Erfassung von Drehbewegungsinformationen, insbesondere für die Bestimmung von Drehzahlen von sich drehenden Bauteilen von Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise werden zur Drehzahlbestimmung und einer zugehörigen Drehrichtungsinformation von derartigen sich drehenden Bauteilen zwei um 90° zueinander phasenversetzte Inkrementalgeber verwendet. Von derartigen Drehgebern erzeugte Signale, insbesondere die beiden von den Sensoren erfassten Sensorsignale, können entsprechend ausgewertet werden, sodass in Abhängigkeit der einzelnen Signalflanken sowohl eine Drehzahlbestimmung als auch eine Drehrichtungsinformationen ermittelt werden kann.Acquisition devices for acquiring rotational movement information, in particular for determining rotational speeds of rotating components of drive trains of motor vehicles, are known in principle from the prior art. Two incremental encoders, which are phase-shifted by 90 ° with respect to one another, are usually used to determine the rotational speed and to provide information about the direction of rotation of such rotating components. Signals generated by such rotary encoders, in particular the two sensor signals detected by the sensors, can be evaluated accordingly, so that both speed determination and rotational direction information can be determined as a function of the individual signal edges.
Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, anstelle von zwei um 90° zueinander phasenversetzten Sensoren nur einen Sensor zu verwenden und die Drehbewegungsinformatiomation betreffend die Drehrichtung des Drehgebers über die Länge der Inkremente, d.h. die Länge der Zähne bzw. Lücken, zu kodieren. Mit anderen Worten ist es somit möglich, aus dem Signal des einzelnen dem Drehgeber zugeordneten Sensors zu detektieren, in welche Richtung sich der Drehgeber und somit das zugeordnete Bauteil dreht, da in Abhängigkeit der Reihenfolge der Signalflanken, insbesondere basierend auf der Länge der aufeinanderfolgenden Signalflanken, eine entsprechende Auswertung möglich ist.Furthermore, it is known from the prior art to use only one sensor instead of two sensors phase-shifted by 90 ° and to encode the rotational movement information relating to the direction of rotation of the rotary encoder over the length of the increments, i.e. the length of the teeth or gaps. In other words, it is thus possible to detect from the signal of the individual sensor assigned to the rotary encoder in which direction the rotary encoder and thus the assigned component is rotating, since depending on the sequence of the signal edges, in particular based on the length of the successive signal edges, a corresponding evaluation is possible.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Erfassungsvorrichtung anzugeben, bei der insbesondere nur ein Drehgeber zur Erfassung der Drehbewegungsinformation erforderlich ist.The invention is based on the object of specifying an improved detection device in which, in particular, only one rotary encoder is required to detect the rotational movement information.
Die Erfindung wird durch eine Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention is achieved by a detection device having the features of
Wie zuvor beschrieben, betrifft die Erfindung eine Erfassungsvorrichtung zur Erfassung einer Drehbewegungsinformation von sich drehenden Bauteilen bzw. von einem sich drehenden Bauteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs. Die Drehbewegungsinformation kann dabei insbesondere der Drehzahl und eine Drehrichtung des sich drehenden Bauteils umfassen. Mit anderen Worten ist es möglich, mittels der Erfassungsvorrichtung zu erfassen, in welcher Richtung und mit welcher Geschwindigkeit sich ein einem Bauteil zugeordneter Drehgeber dreht, um somit Rückschlüsse auf die Drehgeschwindigkeit und die Drehrichtung des entsprechenden Bauteils ziehen zu können. Der Drehgeber, den die Erfassungsvorrichtung umfasst, weist einen rotationssymmetrischen Grundkörper auf, beispielsweise eine Scheibe bzw. einen Zylinder, wobei an dem Grundkörper in Umfangsrichtung mehrere Zähne ausgebildet bzw. angeordnet sind, die um Lücken voneinander beabstandet sind. Mit anderen Worten wechselt sich an der Außenfläche des Grundkörpers ein Zahnprofil aus Zähnen und Lücken ab bzw. Zähne, die um Lücken voneinander beabstandet sind. Zwischen zwei Zähnen des Zahnprofils des Grundkörpers ist somit eine Lücke angeordnet.As described above, the invention relates to a detection device for detecting rotational movement information from rotating components or from a rotating component of a drive train of a motor vehicle. The rotational movement information can in particular include the speed and a direction of rotation of the rotating component. In other words, it is possible to use the detection device to detect in which direction and at which speed a rotary encoder assigned to a component is rotating, in order to be able to draw conclusions about the rotational speed and the direction of rotation of the corresponding component. The rotary encoder, which the detection device comprises, has a rotationally symmetrical base body, for example a disk or a cylinder, a plurality of teeth being formed or arranged on the base body in the circumferential direction, which are spaced from one another by gaps. In other words, a tooth profile consisting of teeth and gaps alternates on the outer surface of the base body, or teeth that are spaced from one another by gaps. A gap is thus arranged between two teeth of the tooth profile of the base body.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass wenigstens zwei Zahnflanken des Drehgebers geometrisch ungleich ausgebildet sind. Als Zahnflanke kann im Rahmen dieser Anmeldung ein Übergang an der Außenfläche des Drehgebers verstanden werden, in welchem ein Zahn in eine Lücke übergeht und umgekehrt. Mit anderen Worten betrifft die Zahnflanke beispielsweise den Übergang aus einer Lücke, also einem Bereich des Drehgebers mit kleinerem Durchmesser, zu einem Zahn, also einem Bereich des Drehgebers mit größerem Durchmesser. Dabei ist die Geometrie der Zahnflanken letztlich beliebig wählbar, solange wenigstens zwei Zahnflanken des Drehgebers geometrisch ungleich ausgebildet sind. Zwei Zahnflanken sind beispielsweise geometrisch ungleich ausgebildet, wenn sich diese in einem Abschnitt in ihrem Querschnitt voneinander unterscheiden, das bedeutet wenn deren Steigung bzw. Formgebung sich in wenigstens einem Abschnitt unterscheidet. Ungleiche Zahnflanken führen somit zu unsymmetrischen Zähnen. Die blose Umkehr bzw. Spiegelung einer Zahnflanke wird im Rahmen dieser Anmeldung nicht als „geometrisch ungleich“ verstanden.The invention is based on the knowledge that at least two tooth flanks of the rotary encoder are geometrically unequal. In the context of this application, a tooth flank can be understood as a transition on the outer surface of the rotary encoder, in which a tooth merges into a gap and vice versa. In other words, the tooth flank relates, for example, to the transition from a gap, that is to say an area of the rotary encoder with a smaller diameter, to a tooth, that is to say an area of the rotary encoder with a larger diameter. The geometry of the tooth flanks can ultimately be selected as desired, as long as at least two tooth flanks of the rotary encoder are geometrically unequal. Two tooth flanks are, for example, geometrically unequal if they differ from one another in their cross-section in one section, that is, if their pitch or shape differs in at least one section. Unequal tooth flanks thus lead to asymmetrical teeth. The mere reversal or mirroring of a tooth flank is not understood as “geometrically unequal” in the context of this application.
Somit ist es möglich, zu identifizieren, welche der Zahnflanken als erstes mittels des Sensors detektiert wird, um neben einer Drehzahl auch eine Drehrichtungsinformationen erfassen zu können. Da die wenigstens zwei Zahnflanken des Drehgebers geometrisch ungleich ausgebildet sind, erzeugen diese in dem zugeordneten Sensor, der im Bereich des Drehgebers angeordnet ist, ein entsprechendes Signal, das eine Auswertung ermöglicht, sodass die Drehbewegungsinformation erfasst oder ermittelt werden kann. Mit anderen Worten kann auf die Form bzw. die Geometrie der Zahnflanken eine Drehrichtungsinformation aufgeprägt werden, da in Abhängigkeit der Form der Zahnflanken, also der individuell detektierten Zahnflanke, ein definiertes Sensorsignal erfasst werden kann. Insbesondere können durch die spezielle Formgebung der Zahnflanken verschiedene Frequenzen in dem Sensorsignal erzeugt werden bzw. wird die erfasste Signalflanke in Abhängigkeit der Geometrie der Zahnflanken ansteigen bzw. abfallen.It is thus possible to identify which of the tooth flanks is detected first by means of the sensor in order to be able to detect rotational direction information in addition to a speed. Since the at least two tooth flanks of the rotary encoder are geometrically unequal, they generate a corresponding signal in the assigned sensor, which is arranged in the area of the rotary encoder, which enables an evaluation so that the rotational movement information can be recorded or determined. In other words, information on the direction of rotation can be impressed on the shape or the geometry of the tooth flanks, since it depends on the shape of the tooth flanks, that is to say individually detected tooth flank, a defined sensor signal can be recorded. In particular, due to the special shape of the tooth flanks, different frequencies can be generated in the sensor signal or the detected signal flank will rise or fall depending on the geometry of the tooth flanks.
Insbesondere kann dadurch entsprechend der gewählten Geometrie der Zahnflanken ein gegenüber gleichförmigen Zähnen verzerrtes bzw. verzogenes Spannungssignal durch den Sensor erzeugt werden, das für die jeweilige Zahnflanken bzw. Zahnflankenkombinationen charakteristisch ist und somit eine Möglichkeit schafft, zu erkennen, welche der Zahnflanken zuerst oder in welcher Reihenfolge Zahnflanken an dem Sensor vorbeigeführt werden. Somit ist es möglich, ohne eine Veränderung der Länge der einzelnen Zähne bzw. Inkremente bzw. Lücken, eine Kodierung der Drehrichtungsinformation an dem Drehgeber vorzunehmen. Dabei ist es möglich, mit genau einem Drehgeber pro sich drehendem Bauteil die Drehbewegungsinformation zu erfassen, die insbesondere die Drehzahl und die Drehrichtung des sich drehenden Bauteils beschreibt.In particular, according to the selected geometry of the tooth flanks, a distorted or warped voltage signal can be generated by the sensor compared to uniform teeth, which is characteristic of the respective tooth flank or tooth flank combination and thus creates the possibility of recognizing which of the tooth flanks first or in which Sequence of tooth flanks to be guided past the sensor. It is thus possible to code the direction of rotation information on the rotary encoder without changing the length of the individual teeth or increments or gaps. It is possible to use exactly one rotary encoder for each rotating component to record the rotational movement information, which in particular describes the speed and the direction of rotation of the rotating component.
Wie bei herkömmlichen Drehgebern kann durch das Vorbeiführen der Inkremente bzw. der Zähne an einem entsprechenden Sensor ein Spannungssignal induktiv erzeugt werden, beispielsweise durch Induktion an einer Spule, wobei das Sensorsignal in Abhängigkeit des Abstands bzw. der Nähe der Außenfläche des Drehgebers zu der Spule erzeugt wird. Dadurch ist das Sensorsignal direkt abhängig davon, ob ein Zahn oder eine Lücke an dem Sensor vorbeigeführt wird bzw. beeinflusst der Verlauf der Zahnflanken, also wie die einzelnen Zahnflanken ansteigen und abfallen ebenso das Sensorsignal. Durch die Überwachung eines magnetischen Flusses über die Zeit und dessen Änderung ergibt sich somit eine Spannung aus der basierend auf der bekannten Geometrie der Zahnflanken abgeleitet werden kann, in welche Drehrichtung sich der Drehgeber bewegt. Da das Sensorsignal letztlich von dem Abstand zwischen dem Sensor und der Außenfläche des Drehgebers abhängt werden durch verschieden geformte Zahnflanken auch verschiedene Signale erzeugt. Dadurch kann anhand des Signals identifiziert werden, welche Zahnflanke den Sensor passiert.As with conventional rotary encoders, a voltage signal can be generated inductively by moving the increments or the teeth past a corresponding sensor, for example by induction on a coil, the sensor signal being generated depending on the distance or the proximity of the outer surface of the rotary encoder to the coil becomes. As a result, the sensor signal is directly dependent on whether a tooth or a gap is moved past the sensor or influences the course of the tooth flanks, i.e. how the individual tooth flanks rise and fall as well as the sensor signal. By monitoring a magnetic flux over time and changing it, a voltage results from which, based on the known geometry of the tooth flanks, the direction in which the rotary encoder is moving can be derived. Since the sensor signal ultimately depends on the distance between the sensor and the outer surface of the rotary encoder, different signals are also generated by differently shaped tooth flanks. This means that the signal can be used to identify which tooth flank is passing the sensor.
Beispielsweise können zwei sich in Umfangsrichtung gegenüberliegende Flanken desselben Zahns ungleich ausgebildet sein. Grundsätzlich weist ein Zahn zwei Zahnflanken auf, die sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Somit folgt auf jede Lücke in Umfangsrichtung eine Zahnflanke eines Zahns, die bis zum maximalen Außenumfang des Zahns ansteigt, wonach sich wiederum eine Zahnflanke in Umfangsrichtung anschließt, die den Außenumfang des Zahns mit der in Umfangsrichtung folgenden Zahnlücke verbindet. Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, die beiden Zahnflanken, die sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen und demselben Zahn zugeordnet sind, also den Zahn letztlich mit den ihn in Umfangsrichtung umgebenden Lücken verbinden, ungleichförmig auszubilden, d.h. insbesondere in ihrer Geometrie zu verändern. Dabei können beispielsweise verschiedene Steigungen und/oder verschiedene Formen der Zahnflanken gewählt werden, sodass bei Vorbeiführen der Zahnflanken an dem Sensor unterschiedliche Spannungssignale erzeugt werden und somit eine Möglichkeit geschaffen wird, zu erfassen, welche der beiden Zahnflanken zuerst detektiert wird und somit in welche Richtung sich der Drehgeber dreht.For example, two flanks of the same tooth lying opposite one another in the circumferential direction can be designed to be unequal. Basically, a tooth has two tooth flanks that are opposite one another in the circumferential direction. Thus, each gap in the circumferential direction is followed by a tooth flank of a tooth, which rises to the maximum outer circumference of the tooth, which in turn is followed by a tooth flank in the circumferential direction, which connects the outer circumference of the tooth with the tooth gap following in the circumferential direction. According to this embodiment, it is possible to design the two tooth flanks that are opposite in the circumferential direction and are assigned to the same tooth, i.e. ultimately connect the tooth with the gaps surrounding it in the circumferential direction, to be non-uniform, i.e. to change their geometry in particular. For example, different gradients and / or different shapes of the tooth flanks can be selected so that when the tooth flanks are passed the sensor, different voltage signals are generated, thus creating the possibility of detecting which of the two tooth flanks is detected first and thus in which direction the rotary encoder turns.
Dabei können die sich in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Zahnflanken aller Zähne ungleich ausgebildet sein. Zum einen ist es dabei möglich, die Zähne grundsätzlich gleichförmig auszubilden, wobei jeder der Zähne zwei unterschiedliche Zahnflanken aufweist, die den Zahn mit den in Umfangsrichtung benachbarten Lücken verbindet. Grundsätzlich ist das Zahnprofil der Zähne und Lücken über den Drehgeber hinweg gleichförmig, d.h. dass sich das Zahnprofil periodisch in Umfangsrichtung fortsetzen kann. Dabei können die einzelnen Zähne jedoch unterschiedliche Zahnflanken aufweisen, sodass die Zahnflanke in einer ersten Umfangsrichtung nicht der Zahnflanke in einer zweiten Umfangsrichtung entspricht.The tooth flanks of all teeth that are opposite one another in the circumferential direction can be designed to be unequal. On the one hand, it is possible to design the teeth to be basically uniform, with each of the teeth having two different tooth flanks which connect the tooth to the gaps that are adjacent in the circumferential direction. Basically, the tooth profile of the teeth and gaps is uniform across the encoder, i.e. the tooth profile can continue periodically in the circumferential direction. In this case, however, the individual teeth can have different tooth flanks, so that the tooth flank in a first circumferential direction does not correspond to the tooth flank in a second circumferential direction.
Der Drehgeber kann des Weiteren Zähne mit identischen Zahnflanken aufweisen oder wenigstens zwei, insbesondere in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnete, Gruppen von Zähnen mit identischen Zahnflanken aufweisen, wobei sich wenigstens zwei Zahnflanken von Zähnen unterschiedlicher Gruppen unterscheiden. Gemäß dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass alle Zähne des Drehgebers identische Zahnflanken aufweisen, d.h., dass von jedem Zahn die der entsprechenden Richtung zugewandte Zahnflanke identisch mit allen anderen in diese Richtung weisenden Zahnflanken der übrigen Zähne des Drehgebers ausgebildet sind, die Zähne somit untereinander gleich ausgebildet sind. Alternativ ist es ebenso möglich, dass der Drehgeber an seinem Außenumfang mehrere Gruppen von Zähnen aufweist, wobei die einzelnen Gruppen untereinander identische Zahnflanken aufweisen, jedoch zwei Zähne unterschiedlicher Gruppen unterschiedliche Zahnflanken aufweisen.The rotary encoder can furthermore have teeth with identical tooth flanks or at least two groups of teeth with identical tooth flanks, in particular alternately arranged in the circumferential direction, with at least two tooth flanks differing from teeth of different groups. According to this embodiment, it can be provided that all teeth of the rotary encoder have identical tooth flanks, ie that of each tooth the tooth flank facing the corresponding direction is identical to all other tooth flanks of the other teeth of the rotary encoder pointing in this direction, the teeth thus being identical to one another are trained. Alternatively, it is also possible for the rotary encoder to have several groups of teeth on its outer circumference, the individual groups having mutually identical tooth flanks, but two teeth of different groups having different tooth flanks.
Die beiden Gruppen können beispielsweise abwechselnd in Umfangsrichtung angeordnet sein, sodass auf einen Zahn einer ersten Gruppe ein Zahn einer zweiten Gruppe folgt, wobei die Zahnflanken der Zähne der beiden unterschiedlichen Gruppen unterschiedlich ausgebildet sind. Somit ist es möglich, zu unterscheiden, in welcher Drehrichtung und mit welcher Geschwindigkeit der Drehgeber gedreht wird bzw. die Zähne an dem Sensor vorbeigeführt werden.The two groups can, for example, be arranged alternately in the circumferential direction, so that a tooth of a second group follows a tooth of a first group, the tooth flanks of the teeth of the two different groups being designed differently. It is thus possible to distinguish in which direction of rotation and with which speed the encoder is turned or the teeth are moved past the sensor.
Die beiden unterschiedlichen Zahnflanken eines Zahns können beispielsweise unterschiedliche Steigung aufweisen, beispielsweise kann der Zahn sägezahnförmig ausgebildet sein. Somit ist es im Speziellen möglich, dass eine erste Zahnflanke deutlich steiler also mit deutlich höherer Steigung ausgeführt ist, als die zweite Zahnflanke desselben Zahns. Beispielsweise kann ein Sägezahnprofil ausgebildet werden, bei dem an einer ersten Seite ein sprunghafter Anstieg des Zahns gegenüber einem Lückendurchmesser erfolgt und auf der anderen Seite des Zahns in Umfangsrichtung ein vergleichsweise flacher, beispielsweise gleichförmiger oder ungleichförmiger Abfall auf den Durchmesser der darauf folgenden Lücke vorliegt. Das Sägezahnprofil ist selbstverständlich nur ein Beispiel, wobei die Ausführung von Zahnflanken eines Zahns mit unterschiedlicher Steigung nicht auf ein Sägezahnprofil beschränkt ist, sondern jedwedes Profil verwendet werden kann, bei dem die erste Zahnflanke eine gegenüber der zweiten Zahnflanke desselben Zahns unterschiedliche Steigung aufweist.The two different tooth flanks of a tooth can, for example, have a different pitch, for example the tooth can be designed in the shape of a sawtooth. It is thus possible, in particular, for a first tooth flank to be made significantly steeper, that is to say with a significantly higher slope, than the second tooth flank of the same tooth. For example, a sawtooth profile can be formed in which on a first side there is a sudden increase in the tooth compared to a gap diameter and on the other side of the tooth in the circumferential direction there is a comparatively flat, for example uniform or non-uniform drop to the diameter of the subsequent gap. The sawtooth profile is of course only one example, the design of the tooth flanks of a tooth with a different pitch is not limited to a sawtooth profile, but any profile can be used in which the first tooth flank has a different pitch than the second tooth flank of the same tooth.
Selbstverständlich können die einzelnen Zahnflanken des Zahns bzw. des Drehgebers mehrere Abschnitte mit verschiedenen Steigungen aufweisen, sodass jede Zahnflanke unterschiedliche Abschnitte aufweisen kann, die untereinander unterschiedliche Steigung aufweisen. Beispielsweise können zwei aufeinanderfolgende Zahnflanken in Umfangsrichtung sinusförmig ausgebildet sein, insbesondere mit unterschiedlicher Frequenz. Somit kann in Umfangsrichtung eine erste Gruppe von Zahnflanken durch eine erste Sinusfunktion und eine zweite Gruppe von Zahnflanken durch eine zweite Sinusfunktion beschrieben werden. Insbesondere können sich dabei die beiden Sinusfunktionen in ihrer Frequenz unterscheiden.Of course, the individual tooth flanks of the tooth or of the rotary encoder can have several sections with different pitches, so that each tooth flank can have different sections that have different pitches from one another. For example, two successive tooth flanks can be sinusoidal in the circumferential direction, in particular with different frequencies. Thus, in the circumferential direction, a first group of tooth flanks can be described by a first sine function and a second group of tooth flanks by a second sine function. In particular, the two sine functions can differ in their frequency.
Beispielsweise weisen dabei alle Zähne eine erste Zahnflanke auf, die in eine erste Umfangsrichtung gerichtet ist, wobei die erste Zahnflanke basierend auf einer ersten Sinusfunktion definiert und ausgebildet ist. Entsprechend weisen alle Zähne des Drehgebers gemäß dieser Ausgestaltung in einer zweiten Umfangsrichtung zweite Zahnflanken auf, die basierend auf einer zweiten Sinusfunktion definiert und ausgebildet sind, wobei sich die erste Sinusfunktion und zweite Sinusfunktion in ihren Frequenzen unterscheiden können. Durch das Vorbeiführen des Zahnprofils an dem Sensor wird ein entsprechendes Spannungssignal erzeugt, wobei in Abhängigkeit der Signalflanken eine Aussage darüber getroffen werden kann, in welche Richtung sich der Drehgeber dreht. Durch den Abstand der aufeinanderfolgenden Maxima bzw. Minima der Signalflanken kann ferner die Drehgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl ermittelt werden.For example, all teeth have a first tooth flank which is directed in a first circumferential direction, the first tooth flank being defined and designed based on a first sine function. Accordingly, all teeth of the rotary encoder according to this embodiment have second tooth flanks in a second circumferential direction, which are defined and formed based on a second sine function, wherein the first sine function and second sine function can differ in their frequencies. By guiding the tooth profile past the sensor, a corresponding voltage signal is generated, whereby, depending on the signal edges, a statement can be made about the direction in which the rotary encoder is rotating. The speed of rotation or the rotational speed can also be determined from the spacing of the successive maxima or minima of the signal edges.
Die Erfassungsvorrichtung kann ferner eine Validierungseinrichtung aufweisen und/oder mit wenigstens einer Validierungseinrichtung verbindbar oder verbunden sein, welche Validierungseinrichtung dazu ausgebildet ist, eine ermittelte Drehbewegungsinformation basierend auf einem Validierungskriterium zu validieren. Die Validierungseinrichtung ist sonach grundsätzlich dazu ausgebildet, eine Drehbewegungsinformation, die mit der Erfassungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben, erfasst wurde, zu validieren, d.h. zu bestätigen oder zu widerlegen. Dazu kann ein bestimmtes Validierungskriterium definiert werden, das eine Entscheidung darüber ermöglicht, ob die ermittelte Drehbewegungsinformation realistisch, d.h. möglich und beispielsweise physikalisch sinnvoll ist. Insbesondere bei verschiedenen Fahrzuständen, bei denen eine vergleichsweise schnelle Änderung der Drehbewegungsinformation auftritt, ist es möglich, dass die Erfassungsvorrichtung Drehbewegungsinformation erfasst, die von der tatsächlich ausgeführten Drehbewegung abweichen. Beispielsweise können Veränderungen der Drehbewegung, zum Beispiel starke Beschleunigungen oder Verzögerungen oder spontane Drehrichtungsänderungen des sich drehenden Bauteils dazu führen, dass die einzelnen Sensorsignale verzerrt werden, d.h. dass bei einem Abbremsen oder Beschleunigen während eines Vorbeiführens einer ersten Zahnflanke bzw. eines ersten Zahns eine dadurch bewirkte Verzerrung des Sensorsignals entsteht und somit das Sensorsignal falsch bestimmt oder ausgewertet wird.The detection device can furthermore have a validation device and / or can be or can be connected to at least one validation device, which validation device is designed to validate determined rotational movement information based on a validation criterion. The validation device is therefore basically designed to validate, i.e. to confirm or refute, rotational movement information that has been recorded with the recording device, as described above. For this purpose, a specific validation criterion can be defined that enables a decision to be made as to whether the rotational movement information determined is realistic, i.e. possible and, for example, physically sensible. In particular in the case of different driving states in which a comparatively rapid change in the rotational movement information occurs, it is possible for the detection device to detect rotational movement information that deviates from the rotational movement actually carried out. For example, changes in the rotary movement, for example strong accelerations or decelerations or spontaneous changes in the direction of rotation of the rotating component, can lead to the individual sensor signals being distorted, that is, when a first tooth flank or a first tooth is decelerated or accelerated while a first tooth flank or a first tooth is being passed The sensor signal is distorted and the sensor signal is therefore incorrectly determined or evaluated.
Durch die Validierungseinrichtung ist es möglich, zu überprüfen, ob die erfasste Drehbewegungsinformation grundsätzlich der von dem sich drehenden Bauteil ausgeführten Bewegung entspricht oder ob eine Abweichung auftritt, die korrigiert werden muss bzw. die eine neue Erfassung der Drehbewegungsinformation erfordert. Die Validierungseinrichtung kann dabei auch als „Beobachter“ für die Validierung der Drehbewegungsinformation verstanden werden. Die Validierungseinrichtung kann Bestandteil einer Steuerungseinrichtung sein, beispielsweise als „Softwarebaustein“, oder selbst eine Steuerungseinrichtung umfassen, der entsprechende Validierungskriterien zugeführt werden können.The validation device makes it possible to check whether the detected rotational movement information basically corresponds to the movement carried out by the rotating component or whether a discrepancy occurs that needs to be corrected or that requires a new acquisition of the rotational movement information. The validation device can also be understood as an “observer” for the validation of the rotational movement information. The validation device can be part of a control device, for example as a “software module”, or it can itself comprise a control device to which corresponding validation criteria can be supplied.
Grundsätzlich können als Validierungskriterium alle für die Überprüfung der Authentizität der Drehbewegungsinformation geeignete Kriterien bzw. Parameter herangezogen werden. Insbesondere kann die Validierungseinrichtung dazu ausgebildet sein, einen Eigenparameter des sich drehenden Systems bzw. des sich drehenden Bauteils und/oder einen Fahrzustand eines Kraftfahrzeugs dem die Erfassungsvorrichtung zugeordnet ist und/oder eine Eingangsgröße des Kraftfahrzeugs zur Validierung der ermittelten Drehbewegungsinformation zu verwenden.In principle, all criteria or parameters suitable for checking the authenticity of the rotational movement information can be used as validation criteria. In particular, the validation device can be designed to use an intrinsic parameter of the rotating system or the rotating component and / or a driving state of a motor vehicle to which the detection device is assigned and / or an input variable of the motor vehicle To use validation of the determined rotational movement information.
Als Eigenparameter des sich drehenden Systems bzw. des sich drehenden Bauteils können alle durch das Bauteil bzw. das System bedingten Parameter verstanden werden, die grundsätzlich eine Überprüfbarkeit der Drehbewegung bzw. einer physikalischen Durchführbarkeit der entsprechenden Drehbewegung erlauben. Beispielsweise können eine Trägheit bzw. eine Masse bzw. ausführbare Beschleunigungen oder andere eine physikalische Rahmenbedingung beschreibende Parameter als Eigenparameter verwendet werden. Als Fahrzustand des Kraftfahrzeugs kann unter anderem der aktuell vorliegende, der vorausgehende oder der nachfolgende Fahrzustand des Kraftfahrzeugs erfasst und zur Validierung der Drehbewegungsinformation verwendet werden. Beispielsweise kann ausgehend von einem ruhenden Kraftfahrzeug, also ausgehend von einem Stillstand, eine Erfassung der Drehbewegungsinformation durchgeführt werden und entsprechend darauf geschlossen werden, ob die Drehbewegungsinformation, die mittels der Erfassungsvorrichtung erfasst wurde, valide ist. Ebenso ist es möglich, aufeinanderfolgende Fahrzustände zu vergleichen und diese mit der Drehbewegungsinformation bzw. deren Änderung zu überprüfen. Insbesondere kann dabei eine Änderung der Drehrichtung bei einer Änderung des Fahrzustands überprüft werden.The intrinsic parameters of the rotating system or of the rotating component can be understood to be all parameters conditioned by the component or the system, which basically allow the rotary movement to be checked or the corresponding rotary movement to be physically carried out. For example, an inertia or a mass or executable accelerations or other parameters describing a physical framework condition can be used as intrinsic parameters. As the driving state of the motor vehicle, among other things, the currently present, the preceding or the following driving state of the motor vehicle can be recorded and used to validate the rotational movement information. For example, starting from a stationary motor vehicle, that is, starting from a standstill, the rotational movement information can be recorded and a corresponding conclusion can be drawn as to whether the rotational movement information that was recorded by means of the recording device is valid. It is also possible to compare successive driving states and to check these with the rotational movement information or their changes. In particular, a change in the direction of rotation in the event of a change in the driving state can be checked.
Ferner können Eingangsgrößen des Kraftfahrzeugs, also verschiedene Systemeingangsgrößen, beispielsweise eine Motordrehzahl, eine angeforderte Beschleunigung, die grundsätzliche Trägheit des Systems, ein angefordertes oder aktuelles Motormoment und dergleichen herangezogen werden, um zu überprüfen, ob die erfasste Drehbewegungsinformation valide ist.Furthermore, input variables of the motor vehicle, i.e. various system input variables, for example an engine speed, a requested acceleration, the basic inertia of the system, a requested or current engine torque and the like, can be used to check whether the detected rotational movement information is valid.
Daneben betrifft die Erfindung einen Drehgeber für eine erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung, wie zuvor beschrieben. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Drehgeber und/oder wenigstens einer erfindungsgemäßen Erfassungsvorrichtung. Selbstverständlich sind sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung beschrieben wurden, vollständig auf den erfindungsgemäßen Drehgeber und den erfindungsgemäßen Antriebsstrang übertragbar. Selbstverständlich können die Erfassungsvorrichtung, der Drehgeber und der Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug verbaut bzw. eingesetzt werden.In addition, the invention relates to a rotary encoder for a detection device according to the invention, as described above. The invention also relates to a drive train for a motor vehicle with at least one rotary encoder according to the invention and / or at least one detection device according to the invention. Of course, all the advantages, details and features that have been described in relation to the detection device according to the invention can be completely transferred to the rotary encoder according to the invention and the drive train according to the invention. Of course, the detection device, the rotary encoder and the drive train can be installed or used in a motor vehicle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Erfassungsvorrichtung; -
2 ein erfindungsgemäßer Drehgeber für eine Erfassungsvorrichtung gemäß1 ; und -
3 ein Diagramm eines beispielhaften Sensorsignals.
-
1 a detection device according to the invention; -
2 an inventive rotary encoder for a detection device according to1 ; and -
3rd a diagram of an exemplary sensor signal.
Am Außenumfang des Grundkörpers
Die Zahnflanken
Insbesondere ist es dabei möglich, zu ermitteln, mit welcher Drehzahl, also mit welcher Drehgeschwindigkeit, und in welche Drehrichtung der Drehgeber
Vorteilhafterweise ist es daher möglich, mit nur einem einzigen Sensor
Entsprechend erzeugt jeder Zahn
Ein beispielhaftes Diagramm des Sensorsignals ist in
Demgegenüber wird das im Wesentlichen sinusförmige Signal in der ersten Kurve
Wird der Drehgeber
Die Erfassungsvorrichtung
Daneben ist es ebenso möglich, aktuelle, vorausgehende oder nachfolgende Fahrzustände des Kraftfahrzeugs an die Validierungseinrichtung
Selbstverständlich sind alle Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, der in den einzelnen Fig. gezeigten Ausführungsbeispiele beliebig austauschbar, übertragbar und miteinander kombinierbar.It goes without saying that all advantages, details and features of the exemplary embodiments shown in the individual figures can be exchanged, transferred and combined with one another as required.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- ErfassungsvorrichtungDetection device
- 22
- DrehgeberRotary encoder
- 33
- GrundkörperBase body
- 44th
- Achseaxis
- 55
- Pfeilarrow
- 66th
- ZahnprofilTooth profile
- 77th
- Zahntooth
- 88th
- Lückegap
- 9, 109, 10
- ZahnflankeTooth flank
- 1111
- Sensorsensor
- 1212th
- SteuerungseinrichtungControl device
- 13-1513-15
- KurveCurve
- 1616
- ValidierungseinrichtungValidation facility
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019218729.3A DE102019218729A1 (en) | 2019-12-03 | 2019-12-03 | Detection device for detecting rotational movement information of a rotating component of a drive train of a motor vehicle |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=75963108
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-
2019
- 2019-12-03 DE DE102019218729.3A patent/DE102019218729A1/en not_active Withdrawn
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