DE19847328A1 - Rotation direction detection device for rotating machine tool or automobile component, e.g. automobile wheel - Google Patents

Rotation direction detection device for rotating machine tool or automobile component, e.g. automobile wheel

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Abstract

The rotation direction detection device uses a measuring source (1) attached to the rotating component, provided with a number of electrical or magnetic discontinuities, which are irregularly spaced around its periphery, and a co-operating measuring sensor (2), providing a signal pattern characterizing the component rotation direction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erken­ nung der Drehrichtung einer Drehbewegung eines rotierenden Kör­ pers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a device for detection tion of the direction of rotation of a rotating body pers according to the preamble of claim 1.

Einrichtungen dieser Art werden im Werkzeugmaschinen- und Fahr­ zeugbau in vielfältiger Weise eingesetzt und eignen sich ins­ besondere für den Einsatz in elektronischen Bremsensystemen von Kraftfahrzeugen zur Erkennung der Raddrehbewegung.Facilities of this type are used in machine tools and driving used in various ways and are suitable for especially for use in electronic brake systems from Motor vehicles to detect the wheel rotation.

Aus der DE 32 01 811 A1 ist eine Einrichtung zur Erkennung der Drehbewegung von rotierenden Körpern bekannt. Als Meßwertgeber dient bei dieser Einrichtung eine am Fahrzeugrad angeordnete Zahnscheibe, welche mittels eines Meßwertaufnehmers abgetastet wird. Als Meßwertaufnehmer wird beispielsweise ein induktiver Sensor benutzt, dessen Magnetfeld seine Induktivpole entspre­ chend den Zahnabständen der Zahnscheibe ändert und der dadurch einen entsprechenden Spannungsverlauf als Meßwert an eine Aus­ werteelektronik weitergibt. Die Zähne der Zahnscheibe sind hier­ bei mit gleichen Abständen zueinander angeordnet, so daß die Winkelgeschwindigkeit und die Winkelbeschleunigung aus den er­ zeugten Signalen abgeleitet werden können. Die Drehrichtung des Rades ist jedoch durch die gleichmäßigen Anordnung der Zahn­ abstände durch die Auswerteelektronik nicht zu identifizieren. DE 32 01 811 A1 describes a device for detecting the Rotational movement of rotating bodies known. As a sensor is used in this device one arranged on the vehicle wheel Toothed washer, which is scanned by means of a sensor becomes. An inductive sensor is used, for example Sensor used whose magnetic field corresponds to its inductive poles changes the tooth spacing of the toothed disc and thereby a corresponding voltage curve as a measured value to an off values electronics passes on. The teeth of the lock washer are here at equal distances from each other so that the Angular velocity and the angular acceleration from which he generated signals can be derived. The direction of rotation of the Rades is due to the even arrangement of the tooth distances cannot be identified by the evaluation electronics.  

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Einrichtung zur Erkennung der Drehrichtung der Drehbewegung von rotierenden Körpern zu schaffen.The object of the invention is therefore a device to detect the direction of rotation of rotating Creating bodies.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche enthalten vorteilhaf­ te Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.The object is achieved by the features of the patent claim 1 solved. The other claims contain advantageous te training and further developments of the invention.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die erfindungsgemäße Einrichtung in der Lage ist, aufgrund des Auf­ baus des Meßwertgebers die Drehrichtung eines sich drehenden Körpers, z. B. eines Rades oder einer Welle, sicher zu erkennen. Der Meßwertgeber ist hierzu als Zahnscheibe ausgeführt, welche mit einem Zahnkranz ausgestattet ist. Nach einer Ausführung der Erfindung zeichnet sich der Zahnkranz durch ungleichmäßige Ab­ stände der Zähne zueinander aus. Das durch die verschiedenen Abstände der Zähne entstehende Muster aus unterschiedlichen Diskontinuitäten wird durch die Sensorik erkannt und in einer geeigneten Auswerteelektronik verarbeitet. Hierzu werden die einzelnen Lagepositionen der Zahnabstände am Umfang der Zahn­ scheibe in Relation gesetzt, und durch den Vergleich der bei der Rotation aufeinander folgenden Abstände wird die Drehrichtung des rotierenden Körpers bestimmt.A major advantage of the invention is that the device according to the invention is able, due to the on construction of the sensor the direction of rotation of a rotating Body, e.g. B. a wheel or a shaft to be reliably recognized. The transmitter is designed as a toothed washer, which is equipped with a ring gear. After running the Invention, the ring gear is characterized by uneven Ab teeth from each other. That through the different Spacing of the teeth resulting from different patterns Discontinuities are recognized by the sensors and in one processed suitable evaluation electronics. For this, the individual positions of the tooth spacing on the circumference of the tooth disc in relation, and by comparing the at the Rotation of successive distances becomes the direction of rotation of the rotating body.

Als Meßwertaufnehmer eignen sich alle berührungslosen Sensoren, die in der Lage sind, die Abstände von Diskontinuitäten, hier der Zahnabstände, zu erkennen und auszuwerten. Bevorzugte Sen­ sorausführungsformen sind hierbei z. B. Induktivsensoren oder Hallsensoren. Außer den genannten Sensortypen können weitere Sensorarten wie Wirbelstrom-, Wiegand-, Feldplatten-, Mikrowel­ lensensoren und Lichtschranken eingesetzt werden. All contactless sensors are suitable as sensors, who are able to set the intervals of discontinuities here the tooth spacing, to recognize and evaluate. Preferred sen sorausformen are z. B. inductive sensors or Hall sensors. In addition to the sensor types mentioned, others Sensor types such as eddy current, Wiegand, field plate, microwave lens sensors and light barriers are used.  

In einer bevorzugten Ausführung der Zahnscheibe werden die Ab­ stände der Zähne durch ein Muster vorgeprägt, wodurch die unter­ schiedlichen Abstände der Zähne und deren Lage am Umfang bekannt sind. Dadurch muß die Auswerteelektronik das Muster der Ab­ standslagen zur Verarbeitung nicht erst erkennen und abspeichern, sondern kann bei der Auswertung direkt auf dieses bekannte Mu­ ster zurückgreifen, wodurch die Erkennung des Musters für die Auswerteelektronik erheblich vereinfacht wird.In a preferred embodiment of the toothed disc, the Ab stands of the teeth are embossed by a pattern, making the under different distances between the teeth and their position on the circumference known are. As a result, the evaluation electronics must follow the pattern from do not recognize and save the status of the processing, but can directly refer to this well-known Mu fall back, thereby recognizing the pattern for the Evaluation electronics is considerably simplified.

Das bevorzugtes Muster für die Abstände der einzelnen Zähne der Zahnscheibe wird durch drei in ihrer Länge voneinander verschie­ denen Abständen zwischen den Zähnen geprägt. Ein vorteilhafter Aufbau des Abstandsmusters der Zähne besteht aus einer periodi­ schen Folge dieser drei Abstände z. B. der Gestalt, daß innerhalb einer Periode auf den längsten der drei Abstände zwischen zwei Zähnen anschließend der mittlere der drei Abstände zwischen zwei Zähnen folgt, an den sich dann der kürzeste der Abstände an­ schließt. Daran anschließend wiederholt sich das Muster (läng­ ster Abstand, mittlerer Abstand, kürzester Abstand).The preferred pattern for the spacing of each tooth Toothed washer is differentiated in length by three the distances between the teeth. An advantageous one The structure of the distance pattern of the teeth consists of a periodi rule of these three distances z. B. the shape that within a period on the longest of the three distances between two Then teeth the middle of the three distances between two Teeth follows, to which the shortest of the distances then follows closes. The pattern is then repeated (lengthwise distance, medium distance, shortest distance).

Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung zeichnet sich jeder Meßwertgeber durch ein individuelles Fertigungsbild aus. Unter einem Fertigungsbild werden die jedem Meßwertgeber eigenen kenn­ zeichnenden Merkmale, wie Ist-Toleranzen, Bearbeitungsspuren, Werkstoffeigentümlichkeiten und dergleichen, verstanden. Der Meßwertgeber ist nach einer vorteilhaften Ausführung als Zahn­ scheibe ausgebildet, welche mit einem Zahnkranz ausgestattet ist. Das durch das Fertigungsbild der Zahnscheibe, des Zahn­ kranzes oder eines beliebigen Bereiches der Zahnscheibe ent­ stehende Muster aus unterschiedlichen Diskontinuitäten wird durch die Sensorik erkannt und in einer geeigneten Auswerte­ elektronik verarbeitet. Bevorzugt wird das bekannte Fertigungs­ bild der Zahnscheibe in der Auswerteelektronik abgelegt und durch Vergleich des abgelegten Fertigungsbildes mit dem bei der Rotation der Zahnscheibe erkannten Fertigungsbild die Drehrich­ tung bestimmt.According to a further embodiment of the invention, everyone is distinguished Transducers through an individual production picture. Under A production picture will have the characteristics of each sensor drawing features, such as actual tolerances, machining traces, Material peculiarities and the like understood. Of the Sensor is according to an advantageous embodiment as a tooth disc formed, which is equipped with a ring gear is. This is due to the manufacturing picture of the tooth lock washer, the tooth ring or any area of the toothed disk ent standing pattern from different discontinuities  recognized by the sensors and in a suitable evaluation electronics processed. The known manufacturing is preferred image of the toothed washer stored in the evaluation electronics and by comparing the stored production image with that of the Rotation of the lock washer recognized the turning image determined.

Als Meßwertaufnehmer eignen sich alle berührungslosen Sensoren, die in der Lage sind, die sich aus dem Fertigungsbild ergebenden Diskontinuitäten zu erkennen und auszuwerten.All contactless sensors are suitable as sensors, who are able to get the result of the manufacturing picture Recognize and evaluate discontinuities.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind den Figuren der Zeichnung und der Figurenbeschreibung zu entneh­ men. Es zeigen:Further features, advantages and details of the invention are the figures of the drawing and the description of the figures men. Show it:

Fig. 1 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Zahnscheibe der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erkennung von Drehbewegungen und Fig. 1 shows an advantageous embodiment of the toothed disc of the device according to the invention for the detection of rotary movements and

Fig. 2 den Verlauf des Sensorausgangssignals der Einrichtung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows the course of the sensor output signal of the device according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist ein schematischer Aufbau der Einrichtung zur Er­ kennung der Drehrichtung von Drehbewegungen dargestellt. Die Einrichtung ist aus einer Zahnscheibe 1 und einem Meßwertauf­ nehmer 2 aufgebaut. Als Meßwertaufnehmer 2 findet in dieser Ausführungsvariante ein induktiver Sensor Verwendung.In Fig. 1, a schematic structure of the device for recognizing the direction of rotation of He is shown. The device is constructed from a toothed disc 1 and a Meßwertauf 2 participants . In this embodiment variant, an inductive sensor is used as the measurement sensor 2 .

Der Zahnkranz der Zahnscheibe 1 ist so aufgebaut, daß ein regel­ mäßiges wiederkehrendes Muster yn der Zahnabstände erkennbar ist. Das wiederkehrende Muster yn wird immer aus vier Zähnen xn mit den Zahnabständen t1, t2, t3 gebildet. Das erste Muster y1 wird entsprechend aus den Zähnen x1, x2, x3, x4 und dem zwischen x1 und x2 liegenden Abstand t1, dem zwischen x2 und x3 liegenden Abstand t2 und dem zwischen x3 und x4 liegenden Abstand t3 gebildet, wobei t3 < t2 < t1 ist. Alle weiteren Muster, die sich anschlie­ ßen, sind nach dem gleichen Schema aufgebaut wie das Muster y1.The ring gear of the toothed disc 1 is constructed so that a regular recurring pattern y n of the tooth spacings can be seen. The recurring pattern y n is always formed from four teeth x n with the tooth spacings t 1 , t 2 , t 3 . The first pattern y 1 is accordingly from the teeth x 1, x 2, x 3, x 4 and the distance lying between x 1 and x 2 t 1, the distance lying between x 2 and x 3 t 2 and the between x 3 and x 4 lying distance t 3 , where t 3 <t 2 <t 1 . All other patterns that follow are structured in the same way as pattern y 1 .

Durch diesen Aufbau eines Musters yn der Zahnabstände tn ist es möglich, die Drehrichtung der Zahnscheibe 1 und somit des dre­ henden Körpers zu erkennen. Die Auswerteelektronik ist in der Lage zu unterscheiden, ob das Muster t1, t2, t3 erscheint ( Fig. 1: entgegen dem Uhrzeigeresinn) oder die umgekehrte Reihenfolge t3, t2, t1 (Fig. 1: Drehrichtung im Uhrzeigersinn). Entsprechend der erkannten Reihenfolge, wird die Drehrichtung bestimmt.This structure of a pattern y n of the tooth spacing t n makes it possible to recognize the direction of rotation of the toothed disc 1 and thus of the rotating body. The evaluation electronics are able to distinguish whether the pattern t 1 , t 2 , t 3 appears ( Fig. 1: counterclockwise) or the reverse order t 3 , t 2 , t 1 ( Fig. 1: clockwise rotation ). The direction of rotation is determined according to the recognized sequence.

Fig. 2 zeigt den Spannungsverlauf als Ausgangssignal des Meß­ wertaufnehmers in Abhängigkeit der Zahnabstände tn Das Aus­ gangssignal zeigt eine zeitliche Phasenverschiebung in Abhängig­ keit der Abstände tn zwischen den einzelnen Zähnen xn Zusätzlich ist zu erkennen, daß sich die Spannungskurve nach jedem vierten Zahn identisch wiederholt. Fig. 2 shows the voltage curve as the output signal of the transducer depending on the tooth spacing t n The output signal shows a temporal phase shift depending on the speed t n between the individual teeth x n In addition, it can be seen that the voltage curve after every fourth tooth repeated identically.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern vielmehr auf weitere übertragbar.The invention is not based on the illustrated embodiment limited, but rather transferable to others.

So ist es z. B. möglich anstelle der periodischen Abfolge von drei unterschiedlichen Abständen zwischen den Zähnen der Zahn­ scheibe eine periodische Abfolge mit mehr als drei unterschied­ lichen Abständen vorzunehmen.So it is z. B. possible instead of the periodic sequence of three different distances between the teeth of the tooth slice a periodic sequence with more than three differences intervals.

Ferner ist es möglich eine aperiodische Abfolge von unterschied­ lichen Abständen zwischen den Zähne der Zahnscheibe vorzunehmen, die z. B. aufgrund einer statistischen Verteilung der Zähne auf dem Umfang der Zahnscheibe erreicht wird. Dieses charakteristi­ sche Muster ist dann wie bei den Ausführungsformen von periodi­ scher Abfolge der Abstände zwischen den Zähnen zweckmäßiger­ weise als Muster in der Auswerteelektronik abzuspeichern und während des Betriebs mit den gemessenen Mustern (Abfolge von Abständen zwischen den Zähnen) zu vergleichen.It is also possible to have an aperiodic sequence of differences distance between the teeth of the toothed lock washer, the z. B. due to a statistical distribution of the teeth  the circumference of the toothed disc is reached. This characteristic cal pattern is then as in the embodiments of periodic The sequence of the distances between the teeth is more appropriate to store as a pattern in the evaluation electronics and during operation with the measured samples (sequence of Distances between teeth).

Weiterhin ist es möglich eine Zahnscheibe mit gleichen Zahn­ abständen als Meßwertgeber zu benutzen, dessen individuelles Fertigungsbild von der Sensorik erkannt wird. Dieses charakteri­ stische Muster ist dann wie bei den Ausführungsformen von peri­ odischer oder aperiodischer Abfolge der Abstände zwischen den Zähnen zweckmäßigerweise als Muster in der Auswerteelektronik abzuspeichern und während des Betriebs mit den gemessenen Mu­ stern (Abfolge von Diskontinuitäten) zu vergleichen.It is also possible to have a toothed lock washer with the same tooth distances to use as a transmitter, its individual Manufacturing image is recognized by the sensors. This character The pattern is then the same as in the peri embodiments odic or aperiodic sequence of the distances between the Teeth expediently as a pattern in the evaluation electronics save and during operation with the measured Mu star (sequence of discontinuities).

Je nach Sensor können anstelle der Zahnscheibe auch andere Meß­ wertgeber verwendet werden. Es ist z. B. denkbar, auf einer Scheibe Magnete mit unterschiedlichem Abstand zueinander an­ zuordnen, deren Magnetfeld mit geeigneten Sensoren detektiert wird. Weiterhin kann eine Lochscheibe eingesetzt werden, auf deren Oberfläche Löcher in unterschiedlichen Abständen angeord­ net sind, die in Wirkverbindung mit einer Lichtschranke oder z. B. einem induktiven Sensor steht. Denkbar ist es auch anstelle der Löcher Reflektoren oder Transponder vorzusehen, wenn z. B. Lichtschranken oder Mikrowellensensoren als Meßwertaufnehmer zur Anwendung kommen.Depending on the sensor, other measuring can be used instead of the toothed lock washer value providers can be used. It is Z. B. conceivable on a Disc magnets at different distances from each other assign, whose magnetic field is detected with suitable sensors becomes. A perforated disc can also be used whose surface holes are arranged at different distances net, which are in operative connection with a light barrier or e.g. B. is an inductive sensor. It is also conceivable instead the holes reflectors or transponders to provide if z. B. Light barriers or microwave sensors as measuring sensors for Application come.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Erkennung der Drehrichtung der Drehbewegung eines rotierenden Körpers mit einem Meßwertgeber, welcher mit einem Meßwertaufnehmer in Wirkverbindung steht, wobei der Meßwertgeber mit Diskontinuitäten ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskontinuitäten ungleich­ mäßig am Meßwertgeber angeordnet sind.1. Device for detecting the direction of rotation of a rotating body with a transducer, which is in operative connection with a transducer, the transducer is equipped with discontinuities, characterized in that the discontinuities are arranged unevenly on the transducer. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Meßwertgeber angeordneten Diskontinuitäten elek­ trischer oder magnetischer Art sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the discontinuities arranged on the sensor elec tric or magnetic type. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber eine Zahnscheibe (1) oder eine Lochscheibe ist, deren Zähne (xn) oder Löcher unregelmäßige Abstände (tn) zueinander aufweisen.3. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter is a toothed disc ( 1 ) or a perforated disc, the teeth (x n ) or holes have irregular distances (t n ) to each other. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber eine Scheibe ist, auf deren Oberfläche Magnete, Reflektoren oder Transponder angeordnet sind.4. Device according to claim 1, characterized in that the sensor is a disc on its surface Magnets, reflectors or transponders are arranged. 5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (tn) der Zähne (xn) durch ein sich wieder­ holendes Muster (yn) gekennzeichnet sind, wobei das Muster (yn) aus mindestens drei aufeinanderfolgenden, verschieden­ großen Abständen (tn) gebildet ist. 5. Device according to claim 3, characterized in that the distances (t n ) of the teeth (x n ) are characterized by a repeating pattern (y n ), the pattern (y n ) consisting of at least three successive, different sizes Distances (t n ) is formed. 6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Zähne (tn) durch ein sich wiederholendes Muster (yn) gekennzeichnet sind, wobei das Muster aus drei aufeinanderfolgenden Abständen (t1, t2, t3) mit dem Abstand (t3) < (t2) < (t1) gebildet ist.6. Device according to claim 3, characterized in that the distances between the teeth (t n ) are characterized by a repeating pattern (y n ), the pattern consisting of three successive distances (t 1 , t 2 , t 3 ) with the Distance (t 3 ) <(t 2 ) <(t 1 ) is formed.
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