DE10343974A1 - Shaft rotation direction determination device has a disk mounted on the shaft with asymmetrically arranged magnetic segments of varying polarity whose movement is detected by a magnetic field sensor - Google Patents

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Abstract

Device for determining the rotation direction of a shaft, e.g. for a vehicle auxiliary electric motor, comprises a carrier disk (2) mounted on a drive shaft. The disk has an area that is sampled by a sensor and has segments (4, 5) of varying magnetic polarity with an asymmetrical distribution. The invention also relates to a vehicle auxiliary electric motor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 sowie auf einen elektromotorischen Hilfsantrieb gemäß Oberbegriff Patentanspruch 10.The The invention relates to a device according to the preamble of the patent claim 1 and to an electric motor auxiliary drive according to the preamble Claim 10.

„Elektromotorische Hilfsantriebe für Fahrzeuge" im Sinne der Erfindung sind u.a. Scheibenwischerantriebe, elektromotorische Antriebe zum Verstellen von Fahrzeugsitzen, zum Öffnen und Schließen von Schiebedächern und/oder Fahrzeugverdecken usw."Electromotive Auxiliary drives for Vehicles "in the sense of the invention are i.a. Windscreen wiper drives, electromotive Drives for adjusting vehicle seats, for opening and closing sunroofs and / or vehicle concealment, etc.

Es ist bekannt, bei derartigen elektromotorischen Hilfsantrieben zur Steuerung des Motors und/oder zur Positionierung des Motors oder einer Antriebswelle des Antriebs, beispielsweise bei reversierenden Antrieben usw. an einer mit dem Motor oder mit der Antriebswelle umlaufenden Scheibe oder an einem entsprechenden Rad Permanentmagnete vorzusehen, die dann von wenigstens einem auf das Magnetfeld dieser Magnete ansprechenden Sensor, beispielsweise Hall-Sensor abgetastet werden, um so ein die Drehzahl und/oder Position bestimmendes Steuersignal zu erhalten.It is known in such electromotive auxiliary drives for Control of the motor and / or positioning of the motor or a drive shaft of the drive, for example, reversing Drives etc. at one with the motor or with the drive shaft rotating disc or on a corresponding wheel permanent magnets then provide at least one on the magnetic field of this Magnets responsive sensor, for example, Hall sensor scanned be such as a speed and / or position determining control signal to obtain.

Für die Bestimmung der Drehrichtung sind bisher wenigstens zwei Sensoren erforderlich.For the determination The direction of rotation so far at least two sensors are required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der unter Beibehaltung der bisherigen Technik eine Bestimmung der Drehrichtung vereinfacht möglich ist. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein elektromotorischer Hilfsantrieb ist entsprechend dem Patentanspruch 10 ausgebildet.task the present invention is to show a device with the retention of the previous technique a provision the direction of rotation simplified possible is. To the solution This object is a device according to the claim 1 formed. An electric motor auxiliary drive is appropriate formed according to claim 10.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die beispielsweise Bestandteil eines elektromotorischen Hilfsantriebes ist, ist eine asymmetrische Verteilung der von dem wenigstens einen Sensor abgetasteten Segmente unterschiedlicher magnetischer Polarität vorgesehen.at the device according to the invention, for example, part of an electric motor auxiliary drive is an asymmetric distribution of the at least one Sensor sampled segments of different magnetic polarity provided.

Unter „asymmetrischer Verteilung" ist im Sinne der Erfindung insbesondere eine Verteilung der Segmente unterschiedlicher magnetischer Polarität in der Weise zu verstehen, daß sich in einer Abtastrichtung ein Verteilungsmuster dieser Segmente ergibt, welches unterschiedlich von dem Verteilungsmuster ist, welches bei einer Abtastung in einer entgegengesetzten Abtastrichtung erhalten wird.Under "asymmetric Distribution "is in the sense of the invention, in particular a distribution of the segments to understand different magnetic polarity in the way that yourself in a scanning direction gives a distribution pattern of these segments, which is different from the distribution pattern which is at a scan in an opposite scanning direction becomes.

Ein entscheidender Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit nur einem Sensor die Bestimmung in der Drehrichtung möglich ist, wodurch eine nicht unerhebliche konstruktive Vereinfachung und eine Reduzierung der Kosten für die Vorrichtung möglich sind.One decisive advantage of the invention is that with only a sensor is possible to determine in the direction of rotation, whereby a not insignificant structural simplification and a Reduction of costs for the device possible are.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the figures of an embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine auf einer Welle eines Antriebs angeordnete Scheibe einer Vorrichtung zur Erfassung oder Ermittlung der Drehrichtung der Welle, zusammen mit einem die Scheibe abtastenden Sensor und einer Auswert- und/oder Steuerelektronik; 1 in a simplified schematic representation of a arranged on a shaft of a drive disc of a device for detecting or determining the direction of rotation of the shaft, together with a sensor scanning the disc and an evaluation and / or control electronics;

2 und 3 das von dem Sensor gelieferte Ausgangssignal in Form einer Impulsfolge bei unterschiedlicher Drehrichtung der von dem Sensor abgetasteten Scheibe. 2 and 3 the output signal provided by the sensor in the form of a pulse train with different direction of rotation of the scanned by the sensor disc.

In den Figuren ist 1 eine umlaufend angetriebene Welle, beispielsweise die Antriebs- oder Ausgangswelle eines elektromotorischen Hilfsantriebs für Straßen- oder Kraftfahrzeuge. Auf der Welle 1 ist ein Rad oder eine Scheibe 2 angeordnet, welche in Drehrichtung aufeinander folgend Segmente 4 und 5 unterschiedlicher Markierung aufweist, die bei umlaufender Scheibe 2 von einem Sensor 3 abgetastet werden.In the figures is 1 a circumferentially driven shaft, such as the drive or output shaft of an electric motor auxiliary drive for road or motor vehicles. On the wave 1 is a wheel or a disk 2 arranged, which in the direction of rotation consecutive segments 4 and 5 having different mark, the case of rotating disc 2 from a sensor 3 be scanned.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Sensor 3 ein Hall-Sensor oder Hall-IC. Die Segmente 4 und 5 sind von Permanent-Magneten gebildet, und zwar derart, daß an dem von dem Sensor 3 abgetasteten Bereich, beispielsweise am Umfang der Scheibe 2 die Segmente 4 einen magnetischen Nordpol und die Segmente 5 einen magnetischen Südpol bilden.In the illustrated embodiment, the sensor is 3 a Hall sensor or Hall IC. The segments 4 and 5 are formed by permanent magnets, in such a way that that of the sensor 3 scanned area, for example, on the circumference of the disc 2 the segments 4 a magnetic north pole and the seg mente 5 form a magnetic south pole.

Der Sensor 3 ist bei der dargestellten Ausführungsform weiterhin so ausgeführt, daß er immer dann, wenn sich an dem Sensor 3 ein Segment 4 (magnetischer Nordpol) vorbeibewegt, am Ausgang des Sensors 3 das Signal „H" anliegt und immer dann, wenn sich ein Segment 5 (magnetischer Südpol) vorbeibewegt das Signal „0".The sensor 3 is in the illustrated embodiment, further designed so that it, whenever at the sensor 3 a segment 4 (magnetic north pole) passed, at the output of the sensor 3 the signal "H" is present and whenever a segment 5 (magnetic south pole) passes the signal "0".

Die Segmente 4 und 5 unterschiedlicher magnetischer Polarität sind asymmetrisch um die Achse der Scheibe 2 verteilt vorgesehen, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform sind wenigstens zwei in Umfangsrichtung der Scheibe 2 gegeneinander versetzte Segmentfolgen 6 und 7 gebildet, in denen Segmente gleicher Polarität, nämlich Segmente 5 in Umfangsrichtung der Scheibe unmittelbar, d.h. ohne ein dazwischen angeordnetes Segment 4 aufeinander folgen. Die beiden Segmentfolgen 6 und 7 , von denen die Segmentfolge 7 zwei und die Segmentfolge 6 drei Segmente 5 aufweisen, sind durch ein Segment 4 voneinander beabstandet sind. Im restlichen Teil der Scheibe 2 sind die Segmente 4 und 5 jeweils abwechselnd vorgesehen.The segments 4 and 5 different magnetic polarity are asymmetric about the axis of the disc 2 provided distributed, that is, in the illustrated embodiment, at least two in the circumferential direction of the disc 2 staggered segment sequences 6 and 7 formed in which segments of the same polarity, namely segments 5 in the circumferential direction of the disc directly, ie without an interposed segment 4 follow one another. The two segment sequences 6 and 7 of which the segment sequence 7 two and the segment sequence 6 three segments 5 are through a segment 4 spaced apart from each other. In the remaining part of the disc 2 are the segments 4 and 5 each provided alternately.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Scheibe 2 13-fach segmentiert, d. h. ausgehend von dem Bereich 7 mit den beiden, diesen Bereich bildenden Segmenten 5 weist die Scheibe 2 in einer angenommenen Umfangs- oder Drehrichtung A dann folgende Verteilung der Segmente 4 und 5 auf:

Figure 00040001
In the illustrated embodiment, the disc 2 Segmented 13 times, ie starting from the area 7 with the two segments forming this area 5 points the disc 2 in an assumed circumferential or rotational direction A then following distribution of the segments 4 and 5 on:
Figure 00040001

Durch diese asymmetrische Verteilung der Segmente 4 und 5 liefert der Sensor 3 an seinem Ausgang eine Impulsfolge, die in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehrichtung A bzw. B unterschiedlich ist, und zwar bei der Drehrichtung A die Impulsfolge der 2 und bei der Drehrichtung entsprechend dem Pfeil B die Impulsfolge 3. Den Segmentfolgen 6 und 7 entsprechend weisen die Impulsfolgen der 2 und 3 die von diesen Segmentfolgen erzeugten Signalabschnitte 8 und 9 in unterschiedlicher Zeitfolge auf, d. h. in der Impulsfolge der 2 eilt der Signalabschnitt 8, der durch die Segmentfolge 6 erzeugt ist und in dem in drei aufeinander folgenden Takten das Ausgangssignal des Sensors 3 den Wert „0" aufweist dem Signalabschnitt 9 voraus, der durch die Segmentfolge 7 erzeugt ist und bei dem dementsprechend in zwei aufeinander folgenden Takten das Ausgangssignal des Sensors 3 den Wert „0" aufweist. In der Impulsfolge der 3, d. h. bei der Drehrichtung entsprechend dem Pfeil B ist die zeitliche Folge der beiden Signalabschnitte 8 und 9 umgekehrt.Through this asymmetric distribution of the segments 4 and 5 the sensor delivers 3 at its output a pulse train, which is different depending on the respective direction of rotation A or B, namely in the direction of rotation A, the pulse train of the 2 and in the direction of rotation according to the arrow B, the pulse train 3 , The segment sequences 6 and 7 Accordingly, the pulse sequences of the 2 and 3 the signal sections generated by these segment sequences 8th and 9 in different time series, ie in the pulse train of 2 rushes the signal section 8th by the segment sequence 6 is generated and in which in three successive cycles the output signal of the sensor 3 the value "0" has the signal section 9 preceded by the segment sequence 7 is generated and in the accordingly in two successive clocks, the output signal of the sensor 3 has the value "0". In the pulse train of 3 , ie in the direction of rotation corresponding to the arrow B is the time sequence of the two signal sections 8th and 9 vice versa.

Zur Auswertung des von dem Sensor 3 gelieferten Signals dient eine Auswert- und Steuerschaltung 10, die dann an ihrem Ausgang ein Signal liefert, welches eine eindeutige Information über die Drehrichtung der Welle bzw. der Scheibe 2 enthält, vorzugsweise zusammen mit weiteren Informationen, wie z. B. Drehstellung und Drehgeschwindigkeit der Welle 1 bzw. Scheibe 2 usw. Das vom Sensor 3 gelieferte Signal kann z. B. zum Steuern und/oder Überwachen des Motors des elektromotorischen Antriebs verwendet werden, aber auch zur Anzeige usw., wobei die Auswert- und Steuerelektronik 10 z. B. auch die den Elektromotor des elektromotorischen Antriebs ansteuernde Elektronik sein kann.For evaluation of the sensor 3 supplied signal is an evaluation and control circuit 10 , which then delivers at its output a signal which a clear information about the direction of rotation of the shaft or the disc 2 contains, preferably together with other information such. B. rotational position and rotational speed of the shaft 1 or disc 2 etc. That of the sensor 3 delivered signal can z. B. are used for controlling and / or monitoring the motor of the electric motor drive, but also for display, etc., wherein the evaluation and control electronics 10 z. B. may also be the electric motor of the electromotive drive-driving electronics.

In der praktischen Ausführung ist die Scheibe 2 beispielsweise ein Antriebsrad, z. B. ein Getrieberad eines elektromotorischen Hilfsantriebs.In the practical version is the disc 2 For example, a drive wheel, z. B. a gear of an electric motor auxiliary drive.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, daß zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.The The invention has been described above with reference to an exemplary embodiment. It is understood that many changes as well as modifications possible are without it leave the inventive concept underlying the invention becomes.

Insbesondere können Anzahl und/oder Verteilung der Segmente 4 und 5 unterschiedlicher magnetischer Polarität auch abweichend von der beschriebenen Ausführung gewählt sein. Wesentlich ist nur, daß durch die asymmetrische Verteilung der Sensor 3 in Abhängigkeit von der Drehrichtung eine jeweils unterschiedliche Impulsfolge liefert.In particular, the number and / or distribution of the segments 4 and 5 be chosen differently from the described embodiment of different magnetic polarity. It is only essential that the asymmetric distribution of the sensor 3 depending on the direction of rotation provides a different pulse sequence.

11
Wellewave
22
Scheibedisc
33
Sensorsensor
4, 54, 5
Segment unterschiedlicher magnetischer Polaritätsegment different magnetic polarity
6, 76 7
Segmentfolgesegment result
8, 98th, 9
Signalabschnittsignal section
1010
Steuer- und AuswertelektronikTax- and evaluation electronics
A, BA, B
Drehrichtung der Scheibe 2 Direction of rotation of the disc 2

Claims (10)

Vorrichtung zur Ermittlung der Drehrichtung einer Welle, beispielsweise der Welle eines elektromotorischen Hilfsantriebs für Fahrzeuge, wobei auf einem auf der Welle angeordneten und mit der Welle umlaufenden Träger (2) in einem von einem Sensor (3) abgetasteten Bereich dieses Trägers (2) Segmente (4, 5) unterschiedlicher magnetischer Polarität aufeinander folgend vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4, 5) unterschiedlicher Polarität derart asymmetrisch an dem von dem Sensor (3) abgetasteten Bereich verteilt sind, daß in einer Drehrichtung des Trägers (2) ein von der entgegengesetzten Drehrichtung unterschiedliches Verteilungsmuster des Segmente (4, 5) vorliegt.Device for determining the direction of rotation of a shaft, for example the shaft of an electromotive auxiliary drive for vehicles, wherein on a arranged on the shaft and rotating with the shaft carrier ( 2 ) in one of a sensor ( 3 ) scanned area of this carrier ( 2 ) Segments ( 4 . 5 ) of different magnetic polarity are provided successively, characterized in that the segments ( 4 . 5 ) of different polarity so asymmetrically to that of the sensor ( 3 ) are scanned area that in a direction of rotation of the carrier ( 2 ) a different distribution pattern of the segments from the opposite direction of rotation ( 4 . 5 ) is present. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente (4, 5) derart verteilt vorgesehen sind, daß wenigstens zwei in Drehrichtung aufeinander folgende Segmentfolgen (6, 7) gebildet sind, die untereinander sowie von der Verteilung der Segmente außerhalb der Segmentfolgen (6, 7) unterschiedlich sind.Device according to claim 1, characterized in that the segments ( 4 . 5 ) are provided distributed such that at least two consecutive in the direction of rotation segment sequences ( 6 . 7 ) are formed among themselves and by the distribution of the segments outside the segment sequences ( 6 . 7 ) are different. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Träger (2) wenigstens zwei Segmentfolgen (6, 7) gebildet sind, innerhalb der mehrere Segmente (5) der gleichen Polarität unmittelbar aufeinander folgen, wobei die Anzahl dieser Segmente bei den beiden Segmentfolgen (6, 7) unterschiedlich ist.Apparatus according to claim 2, characterized in that on the carrier ( 2 ) at least two segment sequences ( 6 . 7 ) within which several segments ( 5 ) of the same polarity follow one another directly, the number of these segments in the two segment sequences ( 6 . 7 ) is different. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Segmentfolgen (6, 7) jeweils von Segmente (5) gleicher Polarität gebildet sind.Device according to Claim 2 or 3, characterized in that the at least two segment sequences ( 6 . 7 ) each of segments ( 5 ) are formed of the same polarity. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Segmentfolgen (6, 7) durch wenigstens ein Segment (4) einer entgegengesetzten Polarität voneinander getrennt sind.Device according to Claim 4, characterized in that the at least two segment sequences ( 6 . 7 ) by at least one segment ( 4 ) of opposite polarity are separated from each other. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der wenigstens zwei Segmentfolgen (6, 7) die Verteilung der Segmente (4, 5) symmetrisch ist bzw. sich die Segmente unterschiedlicher Polarität abwechseln.Device according to one of the preceding claims, characterized in that outside the at least two segment sequences ( 6 . 7 ) the distribution of the segments ( 4 . 5 ) is symmetrical or the segments of different polarity alternate. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Hall-Sensor oder ein Hall-IC ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Sensor is a Hall sensor or a Hall IC. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuer- und Auswertelektronik (10), die mit dem Signalausgang des wenigstens einen Sensors (3) verbunden ist.Device according to one of the preceding claims, characterized by a control and evaluation electronics ( 10 ) connected to the signal output of the at least one sensor ( 3 ) connected is. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Rad oder eine Scheibe ist, beispielsweise ein Antriebsrad des elektromotorischen Hilfsantriebs.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that carrier a wheel or a disc is, for example, a drive wheel of the electromotive auxiliary drive. Elektromotorischer Hilfsantrieb zur Verwendung bei Fahrzeugen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Electromotive auxiliary drive for use with Vehicles characterized by a device according to any one of previous claims.
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