JP6066033B2 - Sensor device for detecting the axial position and rotational position of a shaft that is movable in the longitudinal direction and is rotatable - Google Patents

Sensor device for detecting the axial position and rotational position of a shaft that is movable in the longitudinal direction and is rotatable Download PDF

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Description

本発明は、長手方向に可動であり、且つ回転可能である軸、例えばマニュアルトランスミッションのシフト軸の軸方向位置及び回転位置を検出するセンサ装置に関する。   The present invention relates to a sensor device that detects an axial position and a rotational position of a shaft that is movable in the longitudinal direction and is rotatable, for example, a shift shaft of a manual transmission.

その種のシフト軸の長手方向運動又は並進運動によって、例えばマニュアルトランスミッションの考えられるシフトゲートの内の一つが選択される。続いて、シフトゲートにおけるシフト軸の回転運動もしくは旋回運動によって、シフトの切り換えが行なわれる。一般的なマニュアルトランスミッションにおいては、一つのシフトゲート内に二つまでの選択可能なギア、例えば「１」及び「２」のギアペア又は「３」及び「４」のギアペアが配置されている。   One of the possible shift gates of a manual transmission, for example, is selected by such a longitudinal or translational movement of the shift shaft. Subsequently, the shift is switched by the rotational movement or turning movement of the shift shaft in the shift gate. In a typical manual transmission, up to two selectable gears such as “1” and “2” gear pairs or “3” and “4” gear pairs are arranged in one shift gate.

あるギアに入れられたときになって初めて、生じた速度及び機関回転数から伝達比が簡単に求められ、ギアの対応付けが行なわれる。   Only after being put in a certain gear, the transmission ratio is easily obtained from the generated speed and the engine speed, and the gears are associated.

種々の制御及び監視プロセスにとって、シフトの切り換えが今まさに行なわれていることを早期に知ることは重要である。更には、機関制御アプリケーションにとって、今まさにどのギアに入れられているか、又はどのギアに入れられるべきかを早期に、即ち、牽引力が発生する前に知ることは重要である。   It is important for various control and monitoring processes to know early on that a shift switch is just taking place. Furthermore, it is important for an engine control application to know early what gear is currently in or which gear is to be engaged, i.e. before traction occurs.

シフト軸の並進運動又はシフトゲートを検出するための線形の位置センサ、更には、シフト軸の回転運動を検出するための回転角センサを設けることが公知である。この場合、線形の位置センサの信号及び回転角センサの信号は制御装置において結合される。この結合の結果、所望の用途に関する一義的な位置が得られる。   It is known to provide a linear position sensor for detecting the translational movement or shift gate of the shift axis, and further a rotational angle sensor for detecting the rotational movement of the shift axis. In this case, the linear position sensor signal and the rotation angle sensor signal are combined in the controller. This combination results in a unique position for the desired application.

この従来技術においては、二つのセンサ、即ち線形の位置センサ及び回転角センサを使用しなければならないことは欠点である。これによって、センサの実装及びケーブル接続に関して二倍のコストが発生する。更には、二つのセンサのために必要とされる構造空間をマニュアルトランスミッションの領域において提供できないことも多い。   In this prior art, it is a disadvantage that two sensors have to be used: a linear position sensor and a rotation angle sensor. This incurs twice the cost for sensor mounting and cable connection. Furthermore, the structural space required for the two sensors cannot often be provided in the area of the manual transmission.

刊行物DE 4415668には、軸方向に可動であり、且つ所定の角度で回転可能である軸の所定の位置を非接触式に検出するためのセンサが開示されている。この刊行物に記載されている解決手段の欠点は情報の多義性である。センサの瞬時値からは、軸が例えば位置「Ｇ２」にあるのか、シフトゲート間の並進運動が実施されるのかを知ることはできない。   Publication DE 4415668 discloses a sensor for non-contact detection of a predetermined position of a shaft that is axially movable and rotatable at a predetermined angle. The disadvantage of the solution described in this publication is the ambiguity of information. From the instantaneous value of the sensor, it is not possible to know whether the axis is at position “G2,” for example, or whether a translational movement between the shift gates is performed.

DE 10 2007 032 972 Aには、軸の軸方向の移動を検出するための測定装置及び方法が開示されている。この方法は、軸方向の移動に垂直方向の軸の移動と相関している信号を供給する別のセンサ装置を使用する。   DE 10 2007 032 972 A discloses a measuring device and method for detecting axial movement of a shaft. This method uses another sensor device that provides a signal that correlates axial movement with vertical axis movement.

DE 19813318 Aには、回転可能な軸と結合されている偏心板との角度に依存する間隔を測定することによって軸の回転角を検出する方法が開示されている。更にこの刊行物には、軸の半径方向の位置に関連付けられた基準面を使用することによって、機械的な誤差を補償することが開示されている。   DE 19813318 A discloses a method for detecting the rotation angle of a shaft by measuring the distance depending on the angle between the rotatable shaft and the eccentric plate connected. The publication further discloses compensating for mechanical errors by using a reference plane associated with the radial position of the axis.

DE 3244891 Aには、コイルを備えた長さ測定センサが開示されている。コイルは測定経路に沿って配置されており、またアナログマルチプレクサを用いることにより、それらのコイルを別個に選択することができる。   DE 3244891 A discloses a length measuring sensor with a coil. The coils are arranged along the measurement path and can be selected separately by using an analog multiplexer.

DE 4415668DE 4415668 DE 10 2007 032 972 ADE 10 2007 032 972 A DE 19813318 ADE 19813318 A DE 3244891 ADE 3244891 A

前述の従来技術を基礎とした本発明の課題は、長手方向に可動であり、且つ回転可能である軸の並進運動も回転運動も簡単且つ単純に検出することができる、長手方向に可動であり、且つ回転可能である軸、例えばマニュアルトランスミッションのシフト軸の軸方向位置及び回転位置を検出するためのセンサ装置を提供することである。   The problem of the present invention based on the above-mentioned prior art is that it is movable in the longitudinal direction and is movable in the longitudinal direction so that the translational and rotational movements of the rotatable shaft can be detected easily and simply. And providing a sensor device for detecting the axial position and rotational position of a rotatable shaft, for example a shift shaft of a manual transmission.

この課題は、本発明によれば、軸の長手方向において、有利には一列で軸に平行に配置されており、且つ、軸に関して位置固定されて配置されている少なくとも二つのセンサ素子を備えた線形センサと、軸が回転運動する際に、別個に評価可能なセンサ素子の内の少なくとも一つにおいて、回転角に依存する測定信号の一義的な変化を生じさせる発生器とを備えたセンサ装置によって解決される。   This object comprises according to the invention at least two sensor elements which are arranged in the longitudinal direction of the shaft, preferably in a row and parallel to the shaft, and fixed in position relative to the shaft. Sensor device comprising a linear sensor and a generator for producing a unambiguous change in the measurement signal depending on the rotation angle in at least one of the separately evaluable sensor elements as the shaft rotates Solved by.

本発明によるセンサ装置の一つの有利な実施の形態によれば、センサ装置が、少なくとも二つのセンサ素子に対応付けられており、且つ、少なくとも二つのセンサ素子の各々を別個に評価することができる測定電子装置を有している。この場合、発生器は軸に配置されており、この軸と共に可動且つ回転可能である。また、この発生器を用いることにより、少なくとも二つのセンサ素子においてそれぞれ信号を形成することができ、この信号は長手方向における軸の移動及び軸の回転位置を特徴付ける一義的な信号経過を有している。   According to one advantageous embodiment of the sensor device according to the invention, the sensor device is associated with at least two sensor elements and each of the at least two sensor elements can be evaluated separately. Has measuring electronics. In this case, the generator is arranged on a shaft and is movable and rotatable with this shaft. Also, by using this generator, a signal can be formed in each of at least two sensor elements, this signal having a unique signal course characterizing the movement of the shaft in the longitudinal direction and the rotational position of the shaft. Yes.

以下では本発明によるセンサ装置のセンサ素子について説明する。   Hereinafter, the sensor element of the sensor device according to the present invention will be described.

有利には、センサのセンサ素子は機械的なセンサであるか、磁気的なセンサであるか、又は、容量性のセンサであり、また、座標測定機（ＣＭＭ）、コイル、誘導性センサ素子、渦電流センサ素子、有利には、磁気的にプリロードされたホールセンサ、容量性センサ素子等として構成されている。   Advantageously, the sensor element of the sensor is a mechanical sensor, a magnetic sensor or a capacitive sensor, and a coordinate measuring machine (CMM), coil, inductive sensor element, It is configured as an eddy current sensor element, preferably as a magnetically preloaded Hall sensor, a capacitive sensor element or the like.

本発明による解決手段の基礎は、センサ素子において再現可能な測定信号変化を生じさせることができる発生器がいかなる場合にも設けられていることである。   The basis of the solution according to the invention is that in all cases a generator is provided which can produce a reproducible measurement signal change in the sensor element.

発生器は、ある対象に固く結合されており、この対象は別の対象に関連付けられて検出されるべき位置を有している。またセンサもこの別の対象と固く結合されている。   The generator is tightly coupled to one object, which has a position to be detected in relation to another object. The sensor is also tightly coupled to this other object.

マニュアルトランスミッションの場合には、発生器はシフト軸と固く結合されている。センサはトランスミッションケーシングと固く結合されている。従って、この配置構成においては、トランスミッションケーシングを基準としてシフト軸の位置が求められる。   In the case of a manual transmission, the generator is firmly connected to the shift shaft. The sensor is tightly coupled with the transmission casing. Therefore, in this arrangement configuration, the position of the shift shaft is obtained with reference to the transmission casing.

発生器のセンサ素子への再現可能な作用、従って測定信号変化を内容とする測定信号への作用を、当業者には公知である種々のやり方で達成することができる。   The reproducible effect on the sensor elements of the generator and thus the effect on the measurement signal, which contains the measurement signal change, can be achieved in various ways known to those skilled in the art.

機械的にサンプリングするセンサ素子を使用する場合には、サンプリングを行なう位置における、発生器の輪郭部とサンプリングを行なうセンサ素子との間隔は、測定信号を変化させる発生器の特性を表す。   When a mechanically sampling sensor element is used, the distance between the generator contour and the sampling sensor element at the sampling location represents the characteristics of the generator that changes the measurement signal.

強磁性の発生器と誘導性のセンサ素子との組み合わせを使用する場合、強磁性の発生器の構造様式によって測定信号に影響を及ぼすための種々の可能性が存在する。   When using a combination of a ferromagnetic generator and an inductive sensor element, there are various possibilities to influence the measurement signal depending on the structure of the ferromagnetic generator.

位置に依存して、発生器の間隔及び／又は効果的な材料量を変化させることができる。透磁率が異なる複数の材料を所期のように組み合わせることによっても、センサ素子において検出される測定信号の所望の位置に依存する変化を生じさせることもできる。   Depending on the location, the generator spacing and / or the effective amount of material can be varied. A combination of a plurality of materials having different magnetic permeability as desired can also cause a change depending on a desired position of a measurement signal detected in the sensor element.

考えられる一つの実施の形態は、回転角に依存する、センサ素子との間隔の変化である。間隔が大きくなるにつれ、誘導性のセンサ素子に対する発生器の強磁性の影響は低下していき、従って、センサ素子において検出される測定信号も小さくなる。   One possible embodiment is a change in the distance from the sensor element depending on the rotation angle. As the spacing increases, the effect of generator ferromagnetism on the inductive sensor element decreases, and thus the measurement signal detected at the sensor element also decreases.

別の実施の形態によれば、例えば発生器の幅が一定でないことによって、誘導性のセンサ素子又はコイルの磁界領域における強磁性の材料の量が回転角に依存して変化するように発生器は構成されている。強磁性材料の量が多くなると測定信号も大きくなる。   According to another embodiment, the generator is such that the amount of ferromagnetic material in the magnetic field region of the inductive sensor element or coil varies depending on the angle of rotation, for example due to the non-constant width of the generator. Is structured. As the amount of ferromagnetic material increases, the measurement signal also increases.

更には、上述の二つの実施の形態を組み合わせることも可能である。   Furthermore, the above-described two embodiments can be combined.

センサ素子のインダクタンスの変化又は磁束の変化が測定される、強磁性の発生器と誘導性のセンサとを組み合わせる代わりに、導電性の発生器と誘導性の渦電流センサの組み合わせも適用することができる。通常の場合、この渦電流センサでは発振回路の種々の減衰が測定される。測定信号への作用はやはり発生器の材料の導電性に依存する。本発明による用途に関しては、（この場合には導電性の）発生器がやはり、位置に依存する測定信号への作用が生じるように構成されている。この位置に依存する作用は、発生器と渦電流センサ素子及び／又は発生器の作用面との間隔が渦電流センサ素子の検出領域において位置に依存して変化することによって達成される。   Instead of combining a ferromagnetic generator and an inductive sensor where the change in inductance or magnetic flux of the sensor element is measured, a combination of a conductive generator and an inductive eddy current sensor may be applied. it can. In the usual case, the eddy current sensor measures various attenuations of the oscillation circuit. The effect on the measurement signal again depends on the conductivity of the generator material. For the application according to the invention, the generator (in this case conductive) is again configured to act on the position-dependent measurement signal. This position-dependent action is achieved by changing the spacing between the generator and the eddy current sensor element and / or the working surface of the generator depending on the position in the detection region of the eddy current sensor element.

本発明によるセンサ装置の基本機能は、測定経路に沿って配置されている別個に評価可能な複数のセンサ素子と、回転運動の際に回転角に依存する一義的な測定信号変化を別個に評価可能なセンサ素子の内の少なくとも一つにおいて生じさせるように構成されている発生器とから構成されている線形センサによって実現される。   The basic function of the sensor device according to the present invention is to separately evaluate a plurality of separately evaluable sensor elements arranged along the measurement path and a unique measurement signal change depending on the rotation angle during the rotational movement. This is realized by a linear sensor composed of a generator configured to occur in at least one of the possible sensor elements.

本発明による装置は、別個に評価可能な少なくとも二つのセンサ素子が、軸に固定されている少なくとも一つの発生器の軸方向の移動を検出するよう構成されている。   The device according to the invention is configured such that at least two sensor elements that can be evaluated separately detect the axial movement of at least one generator fixed to the shaft.

軸方向の移動を検出できるようにするために、発生器は、軸方向の移動に対応する種々の測定信号が別個に評価可能なセンサ素子において形成されるように構成されている。   In order to be able to detect axial movement, the generator is configured in such a way that various measurement signals corresponding to the axial movement are formed in sensor elements that can be evaluated separately.

発生器として、例えば軸における突起部が考えられる。センサ素子が複数設けられている場合、発生器は個々のセンサ素子を通過するように移動する。別個の測定値の処理から、軸の軸方向の位置を算出することができる。   As a generator, for example, a projection on the shaft is conceivable. When a plurality of sensor elements are provided, the generator moves so as to pass through the individual sensor elements. From the processing of the separate measurement values, the axial position of the shaft can be calculated.

軸の回転運動を検出するために、本発明によれば、発生器が回転対称に構成されているのではなく、少なくとも測定技術的に検出可能な角度領域において、周囲角にわたり変化する部分を有することによって、基本機能を実現する線形センサ装置が拡張される。   In order to detect the rotational movement of the shaft, according to the invention, the generator is not configured rotationally symmetrical, but has a portion that varies over the surrounding angle, at least in the angular region that can be detected technically. Thus, the linear sensor device that realizes the basic function is expanded.

例えば、検出すべき角度領域において発生器の高さを角度に依存して変化させることができる。従って、各高さに一つの角度を一義的に対応付けることができる。   For example, the height of the generator can be varied depending on the angle in the angular region to be detected. Therefore, one angle can be uniquely associated with each height.

自動車の分野において、状況によっては困難な周囲環境においても確実な測定を保証するために、センサ素子において検出される少なくとも二つの個々の測定信号の組み合わせから、絶対的な測定値の評価を省略して、軸の軸方向の位置も回転角も検出できるように発生器が構成されている場合には有利である。   In the automotive field, in order to ensure reliable measurements even in difficult circumstances, the absolute measurement value evaluation is omitted from the combination of at least two individual measurement signals detected at the sensor element. Thus, it is advantageous when the generator is configured to detect both the axial position and the rotation angle of the shaft.

例えば、ＳＴ３７鋼から製造されている強磁性の発生器の透磁率は−４０℃から１５０℃の温度範囲において約２３％変化する。この特性をセンサ内の温度の測定によって補償することができるが、しかしながら、センサケーシング内の温度がマニュアルトランスミッション内の発生器の温度に対応していることは必ずしも保証されていない。それどころか、相応の一致はむしろ起こりえない。更なる測定エラーは、センサ素子及び評価電子装置の温度依存性によって生じる。   For example, the permeability of a ferromagnetic generator made from ST37 steel varies about 23% in the temperature range of -40 ° C to 150 ° C. This characteristic can be compensated by measuring the temperature in the sensor, however, it is not always guaranteed that the temperature in the sensor casing corresponds to the temperature of the generator in the manual transmission. On the contrary, there is rather no corresponding agreement. Further measurement errors are caused by the temperature dependence of the sensor element and the evaluation electronics.

前述の問題は、本発明によるセンサ装置においては、センサ装置が角度位置を求めるために一つ又は複数の基準面を有しており、この基準面を用いて温度の影響を検出及び補償することによって解決される。   The aforementioned problem is that in the sensor device according to the present invention, the sensor device has one or more reference planes for determining the angular position, and the reference plane is used to detect and compensate for the influence of temperature. Solved by.

このために、センサ装置の別個に評価可能なセンサ素子の内の少なくとも一つのセンサ素子を用いて基準値を検出できるように、少なくとも一つの基準面が配置及び構成されている。特に、付加的なセンサ装置を使用する必要はない。   For this purpose, at least one reference plane is arranged and configured so that the reference value can be detected using at least one of the sensor elements of the sensor device that can be evaluated separately. In particular, it is not necessary to use additional sensor devices.

これに関して、少なくとも一つの基準面が、発生器から軸方向において一定の既知の間隔を置いて、軸に固く固定されている。   In this regard, at least one reference plane is rigidly fixed to the shaft at a certain known distance in the axial direction from the generator.

発生器の軸方向の位置が検出されると、基準面の位置も自動的に一緒に検出される。何故ならば、発生器の位置と基準面の位置との間隔は機械的に不変に設定されており、既知だからである。   When the axial position of the generator is detected, the position of the reference plane is automatically detected together. This is because the distance between the position of the generator and the position of the reference plane is mechanically invariant and is known.

同様に、基準面の軸方向の位置を求め、そこから発生器の位置を導出することも勿論可能である。   Similarly, it is of course possible to obtain the position of the reference plane in the axial direction and derive the position of the generator therefrom.

基準面の内の少なくとも一つが、軸の種々の回転位置が検出されるべき軸の回転角領域にわたり、センサに対して十分に一定の間隔を有している場合には有利である。   It is advantageous if at least one of the reference planes has a sufficiently constant spacing with respect to the sensor over the rotational angle region of the shaft in which the various rotational positions of the shaft are to be detected.

有利な実施の形態においては、基準面はセンサに対して実質的に一定の間隔を有しているが、別個にサンプリングすべき別の輪郭部よりも常に小さい間隔を有している。この場合、基準面の位置の検出は、比較的簡単な最大値探索アルゴリズムもしくは最小値探索アルゴリズムを用いて行なわれる。   In an advantageous embodiment, the reference plane has a substantially constant spacing relative to the sensor, but always has a smaller spacing than another contour to be sampled separately. In this case, the position of the reference plane is detected using a relatively simple maximum value search algorithm or minimum value search algorithm.

この設計によって、離散的なセンサ素子の測定信号からこの基準面に対応付けることができる信号を求める手間は比較的少なくて済む。   This design requires relatively little effort to obtain a signal that can be associated with this reference plane from the discrete sensor element measurement signals.

基準面に対応付けられている測定信号と、角度に依存する可変の間隔を有する少なくとも一つの発生器の輪郭に対応付けられた測定信号との比率から、評価電子装置は例えば事前に算出されたルックアップテーブルを介して軸の回転角を検出することができる。   From the ratio of the measurement signal associated with the reference plane and the measurement signal associated with the contour of at least one generator having a variable spacing depending on the angle, the evaluation electronics are calculated in advance, for example The rotation angle of the shaft can be detected via a lookup table.

基準面を検出するセンサ素子の温度変化、並びに、角度に依存する可変の間隔を有する少なくとも一つの発生器輪郭部の信号を検出するセンサ素子の温度変化は等しいので、センサ値の比率は強磁性の発生器材料の温度及び透磁率に依存しない。   Since the temperature change of the sensor element that detects the reference plane and the temperature change of the sensor element that detects the signal of at least one generator contour having a variable interval depending on the angle are equal, the ratio of the sensor values is ferromagnetic. It does not depend on the temperature and permeability of the generator material.

一つの別の実施の形態において、発生器が、軸の種々の回転位置が検出されるべき軸の角度領域において相互に反対方向に変化するセンサまでの間隔を備えた二つの測定面を有している場合には、反対方向の二つの測定信号が生成され、これによって軸の回転角のより良好な分解能が実現されるか、又は、安全性が重要な用途では信号の冗長性、従って、評価におけるより高い信頼性が達成される。   In one alternative embodiment, the generator has two measuring surfaces with a distance to the sensor that varies in opposite directions in the angular region of the shaft where the various rotational positions of the shaft are to be detected. If this is the case, two measurement signals in opposite directions are generated, which provides better resolution of the rotation angle of the shaft, or signal redundancy in safety-critical applications, and thus Higher reliability in evaluation is achieved.

発生器が二つの測定面を有することも考えられ、それら二つの測定面のうち、軸の種々の回転位置が検出されるべき軸の回転角領域の第１の部分領域における第１の測定面又は第２の部分領域における第２の測定面のいずれかはセンサに対して十分に一定の間隔を有している。この構成では、その都度一つの基準信号を取得することができ、一方の測定面の信号は、他方の測定面の信号が一定に保たれるセンサまでの間隔を有する領域において変化するか、又は、他方の測定面の信号は、一方の測定面の信号が一定に保たれるセンサまでの間隔を有する領域において変化する。またこの構成では、付加的な基準面を省略することができる。   It is also conceivable for the generator to have two measuring surfaces, of which the first measuring surface in the first partial region of the rotational angle region of the shaft in which the various rotational positions of the shaft are to be detected. Alternatively, one of the second measurement surfaces in the second partial region has a sufficiently constant interval with respect to the sensor. In this configuration, one reference signal can be obtained each time, the signal of one measurement surface changes in a region having a distance to the sensor where the signal of the other measurement surface is kept constant, or The signal of the other measurement surface changes in a region having an interval to the sensor where the signal of one measurement surface is kept constant. In this configuration, an additional reference plane can be omitted.

発生器の一つ又は複数の測定面がマニュアルトランスミッションのアイドリング位置においてセンサまでの最短の間隔を有している場合、信号分解能に対して最も高い要求が課され、且つ、センサ装置の精度が要求される、マニュアルトランスミッションのアイドリング位置の領域においては信号分解能が最大となる。   When one or more measuring surfaces of the generator have the shortest distance to the sensor at the manual transmission idle position, the highest requirements are imposed on the signal resolution and the accuracy of the sensor device is required. The signal resolution is maximized in the region of the idling position of the manual transmission.

更には、発生器が回転角にわたり一定に実施されているのではなく、比較的高い分解能が必要とされる領域においては、比較的低い分解能しか必要とされない領域に比べて顕著な変化を有するように構成されている場合には有利である。   Furthermore, the generator is not implemented uniformly over the angle of rotation, but in regions where a relatively high resolution is required, it appears to have a significant change compared to regions where a relatively low resolution is required. It is advantageous if it is configured as follows.

マニュアルトランスミッションにおいては、ニュートラル位置の領域において高い分解能が必要とされる。ギアの最終的な位置の領域においては、非常に低い分解能しか必要とされない。従って有利には、回転角にわたる変化はニュートラル位置の領域においては、ギアの最終的な位置の領域よりも大きくなるように実施されている。   In a manual transmission, high resolution is required in the neutral position region. Only very low resolution is required in the region of the final position of the gear. Thus, the change over the rotation angle is advantageously carried out in the region of the neutral position, which is greater than the region of the final position of the gear.

一つの別の有利な実施の形態によれば、マニュアルトランスミッションのシフト軸の各主軸方向位置又はシフトゲートには、センサの少なくとも一つのセンサ素子が対応付けられている。   According to one further advantageous embodiment, at least one sensor element of the sensor is associated with each main shaft position or shift gate of the shift shaft of the manual transmission.

センサ装置又はセンサの信号処理の有利な実施の形態は、センサ装置又はセンサを用いて、例えばセンサ装置又はセンサに対応付けられているプロセッサを用いて、一方では発生器とセンサの間隔の非線形の依存性を線形化することができ、他方では特徴的な信号経過をプログラム技術的に線形化することができる場合に達成される。   An advantageous embodiment of the sensor device or sensor signal processing uses a sensor device or sensor, for example using a processor associated with the sensor device or sensor, while the generator and sensor spacing is non-linear. This is achieved if the dependence can be linearized, while the characteristic signal course can be linearized programmatically.

センサが複数の誘導性のセンサ素子から構成されている場合には、測定中にそれぞれ二つの誘導性のセンサ素子が相互に反対方向に直列に接続されていることは好適であり、これにより、外部磁界によって誘導される障害電圧が相殺される。   When the sensor is composed of a plurality of inductive sensor elements, it is preferable that two inductive sensor elements are connected in series in opposite directions during the measurement, whereby The disturbance voltage induced by the external magnetic field is canceled out.

発生器の配置の測定にとって重要でない磁界の少なくとも一部において、強磁性のコイル体及び導体を通るように磁界が案内される場合には、障害に対するより高い安全性及びより高い信号分解能が達成される。   Higher safety against obstacles and higher signal resolution are achieved if the magnetic field is guided through the ferromagnetic coil bodies and conductors in at least part of the magnetic field that is not important for generator placement measurements. The

有利には、信号処理部には、例えば事前に準備されたルックアップテーブルの形態のアルゴリズムがインストールされている。このアルゴリズムを用いて、測定値を軸の回転位置に換算することができる。   Advantageously, the signal processor is installed with an algorithm, for example in the form of a lookup table prepared in advance. Using this algorithm, the measured value can be converted into the rotational position of the shaft.

個々のセンサ素子間の位置に関しても回転角を検出できるようにするために、信号処理部にインストールされたアルゴリズムが有利には三次元のルックアップテーブルの形態に拡張されている場合には好適である。この実施の形態においてメモリスペースの要求が低減されるべき場合、ルックアップテーブルの数を限定し、中間位置に関してはルックアップテーブル間の補間を実施することが考えられる。   In order to be able to detect the angle of rotation with respect to the position between the individual sensor elements, it is advantageous if the algorithm installed in the signal processor is advantageously extended to the form of a three-dimensional lookup table. is there. If the memory space requirement is to be reduced in this embodiment, it is conceivable to limit the number of look-up tables and to perform interpolation between look-up tables for intermediate positions.

本発明によるセンサ装置は任意のプロトコルを介して、軸方向の位置及び回転角を別の制御装置に伝送することができる。   The sensor device according to the present invention can transmit the axial position and rotation angle to another control device via any protocol.

有利には、既にセンサにおいて瞬時位置の分類が行なわれる。それらの離散的な情報は比較的好適でロバストなＰＷＭインタフェース又はシリアルインタフェースを介して別の制御装置に伝送することができる。   Advantageously, the instantaneous position is already classified in the sensor. These discrete information can be transmitted to another controller via a relatively suitable and robust PWM interface or serial interface.

一例としての６ギアトランスミッションにおいては以下の区分の分類が提案される。   In the 6-gear transmission as an example, the following classifications are proposed.

最終位置リバースギア、ニュートラル、最終位置ギア１、最終位置ギア２、最終位置ギア３、最終位置ギア４、最終位置ギア５、最終位置ギア６、中間位置ニュートラル−最終位置ギア１、中間位置ニュートラル−最終位置ギア２、中間位置ニュートラル−最終位置ギア３、中間位置ニュートラル−最終位置ギア４、中間位置ニュートラル−最終位置ギア５、中間位置ニュートラル−最終位置ギア６、中間位置ニュートラル−最終位置リバースギア。   Final position reverse gear, neutral, final position gear 1, final position gear 2, final position gear 3, final position gear 4, final position gear 5, final position gear 6, intermediate position neutral-final position gear 1, intermediate position neutral- Final position gear 2, intermediate position neutral-final position gear 3, intermediate position neutral-final position gear 4, intermediate position neutral-final position gear 5, intermediate position neutral-final position gear 6, intermediate position neutral-final position reverse gear.

有利には、信号を出力する前にセンサ信号の完全性が検査される。このことは、別個に検出可能な複数のアナログセンサ素子を有するセンサにおいては比較的簡単である。発生器の構成に依存して、センサ素子の連続的な問い合せは、位置に依存する典型的な信号経過を生じさせる。これを許容誤差と共にセンサに格納することができる。連続的に求められるセンサ値がこの所定の許容誤差内に無いことがプログラム技術的な検査によって明らかになると、センサはエラー通知を出力する。   Advantageously, the integrity of the sensor signal is checked before outputting the signal. This is relatively simple in a sensor having a plurality of analog sensor elements that can be detected separately. Depending on the generator configuration, continuous interrogation of the sensor elements produces a typical signal course that is position dependent. This can be stored in the sensor along with the tolerance. If it is revealed by a program technical check that the continuously determined sensor value is not within this predetermined tolerance, the sensor outputs an error notification.

以下では、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。   In the following, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

長手方向に可動であり、且つ回転可能な軸の軸方向位置及び回転位置を検出する本発明によるセンサ装置の実施の形態の原理図を示す。The principle figure of embodiment of the sensor apparatus by this invention which detects the axial direction position and rotational position of the axis | shaft which is movable to a longitudinal direction and is rotatable is shown. 図１に示したセンサ装置のセンサの斜視図を示す。The perspective view of the sensor of the sensor apparatus shown in FIG. 1 is shown. 図２に示したセンサの下面の平面図を示す。The top view of the lower surface of the sensor shown in FIG. 2 is shown. 図１に示したセンサ装置の発生器の斜視図を示す。FIG. 2 shows a perspective view of the generator of the sensor device shown in FIG. 1. 本発明によるセンサ装置の別の実施の形態を示す。4 shows another embodiment of a sensor device according to the present invention. センサのセンサ素子とセンサ装置の発生器との相互作用を示す。Fig. 4 shows the interaction between the sensor element of the sensor and the generator of the sensor device. 回転角にわたり高さが変化する発生器を示す。Fig. 2 shows a generator whose height varies over a rotation angle. 回転角にわたり幅が変化する発生器を示す。Fig. 3 shows a generator whose width varies over the rotation angle. 回転角にわたり空所の幅が変化する発生器を示す。Fig. 3 shows a generator in which the width of the void varies over the rotation angle. 被強磁性の素子上に強磁性のフィルムが接着されている発生器を示す。Fig. 2 shows a generator having a ferromagnetic film bonded onto a ferromagnetic element. 検出すべき角度領域において一定の高さを有している基準面について拡張されている、図７に応じた発生器を示す。FIG. 8 shows the generator according to FIG. 7 extended for a reference plane having a constant height in the angular region to be detected. 図１１に示した発生器の平面図を示す。FIG. 12 shows a plan view of the generator shown in FIG. 11. 図１１に示した発生器の別の角度からの斜視図を示す。FIG. 12 shows a perspective view from another angle of the generator shown in FIG. 11. 検出すべき角度領域において一定の幅を有している基準面について拡張されている、図８に応じた発生器を示す。FIG. 9 shows the generator according to FIG. 8 extended for a reference plane having a constant width in the angular region to be detected. 基準面として使用することができる一定の高さを備えた面を空所の右側及び左側に有している、図９に応じた発生器を示す。FIG. 10 shows the generator according to FIG. 9 with surfaces with a certain height that can be used as a reference surface on the right and left sides of the void. 検出すべき角度領域において一定の幅を有しているフィルムについて拡張されている、図１０に応じた発生器を示す。FIG. 11 shows the generator according to FIG. 10 extended for a film having a constant width in the angular region to be detected.

以下において図１から図６に基づき詳細に説明する、本発明によるセンサ装置１の一つの実施の形態は、長手方向に可動であり、且つ回転可能である軸２の軸方向位置の検出並びに回転位置の検出に使用される。軸２としては特に、ここでは図示していない自動車の慣用のマニュアルトランスミッションのシフト軸２が考えられる。   One embodiment of a sensor device 1 according to the invention, which will be described in detail below with reference to FIGS. 1 to 6, is the detection and rotation of the axial position of a shaft 2 that is movable and rotatable in the longitudinal direction. Used for position detection. In particular, the shaft 2 may be a shift shaft 2 of a conventional manual transmission of an automobile not shown here.

このシフト軸２の長手方向の運動又は並進運動によって、マニュアルトランスミッションの考えられるシフトゲートの内の一つが選択される。慣例の構造様式の一般的なマニュアルトランスミッションでは、複数あるシフトゲートのそれぞれに、二つまでの選択可能なギア、例えば「１」及び「２」のギアペア、「３」及び「４」のギアペア及び「５」及び「Ｒ」のギアペアが配置されている。シフトゲートが選択されると、選択されたシフトゲート内での長手軸又は回転軸についての軸の回転によって所望のギアが選択される。   One of the possible shift gates of the manual transmission is selected by the longitudinal movement or translation of the shift shaft 2. In a typical manual transmission of conventional construction style, each of a plurality of shift gates has up to two selectable gears, for example, “1” and “2” gear pairs, “3” and “4” gear pairs and “5” and “R” gear pairs are arranged. When the shift gate is selected, the desired gear is selected by rotation of the axis about the longitudinal axis or the rotation axis within the selected shift gate.

別のギアへの切り換えが行なわれる場合、どのギアに入れられるべきかを可能な限り早期に識別するために、センサ装置１はセンサ３及び発生器４を有している。   The sensor device 1 has a sensor 3 and a generator 4 in order to identify as soon as possible which gear should be put in when switching to another gear.

センサ３は、図５から最も良く見て取れるように、シフト軸２に関して位置固定されて配置されている。発生器４は適切なやり方でシフト軸２に固定されており、従って、シフト軸２の長手方向において可動であり、且つ、シフト軸２の回転軸についてシフト軸２が回転する際には、この回転軸について回転可能又は旋回可能である。   The sensor 3 is arranged in a fixed position with respect to the shift shaft 2 as best seen in FIG. The generator 4 is fixed to the shift shaft 2 in a suitable manner, and is therefore movable in the longitudinal direction of the shift shaft 2 and when the shift shaft 2 rotates about the rotation axis of the shift shaft 2 this The rotary shaft can be rotated or swiveled.

図示されている実施例におけるセンサ３には、図３及び図６から最も良く見て取れるように、６個のセンサ素子５が配属されており、それらのセンサ素子５はシフト軸２の長手方向において前後に一列に並んで配置されている。従って、軸２の並進運動又は長手方向の移動の際には、発生器４がセンサ３の一列に配置されているセンサ素子５に沿って移動する。センサ装置１のセンサ３内には、図面には詳細に示していない信号処理部が設けられており、この信号処理部は図示されている実施例において６個のセンサ素子５に対応付けられている。この信号処理部によってセンサ素子５の各々を別個に評価することができる。   As shown best in FIGS. 3 and 6, the sensor 3 in the illustrated embodiment is assigned six sensor elements 5, which are arranged in the longitudinal direction of the shift shaft 2. Are arranged in a row. Therefore, during translational movement or longitudinal movement of the shaft 2, the generator 4 moves along the sensor elements 5 arranged in a row of sensors 3. In the sensor 3 of the sensor device 1, a signal processing unit not shown in detail in the drawing is provided, and this signal processing unit is associated with six sensor elements 5 in the illustrated embodiment. Yes. Each of the sensor elements 5 can be evaluated separately by this signal processing unit.

センサ３のセンサ素子５は、センサ装置１の図示されている実施例においては、通電コイルの形態の誘導性のセンサ素子５として構成されている。それらの誘導性のセンサ素子５は、センサ３の測定領域に進入する磁界を有している。この磁界に強磁性材料が進入すると、センサ３の信号処理部に設けられている評価回路を用いて、各センサ素子５に関するコイルインダクタンスの変化を測定することができる。各センサ素子５のコイルインダクタンスのこの変化は、発生器４では実質的に、この発生器４とセンサ３のセンサ素子５の間隔に依存する。   The sensor element 5 of the sensor 3 is configured as an inductive sensor element 5 in the form of an energizing coil in the illustrated embodiment of the sensor device 1. These inductive sensor elements 5 have a magnetic field that enters the measurement area of the sensor 3. When a ferromagnetic material enters this magnetic field, a change in coil inductance related to each sensor element 5 can be measured using an evaluation circuit provided in the signal processing unit of the sensor 3. This change in the coil inductance of each sensor element 5 depends substantially on the distance between the generator 4 and the sensor element 5 of the sensor 3 in the generator 4.

従って、発生器４はセンサ３のセンサ素子５においてそれぞれ信号を形成する。この信号の信号経過は、軸２の長手方向における移動並びに軸２の回転位置に関して特徴的なものである。センサ３の信号処理部にはプロセッサが設けられており、このプロセッサは発生器４とセンサ３のセンサ素子５の間隔の非線形の関係をプログラム技術的に線形化することができる。   Thus, the generator 4 forms a signal in each sensor element 5 of the sensor 3. The signal course of this signal is characteristic with respect to the movement in the longitudinal direction of the shaft 2 and the rotational position of the shaft 2. The signal processing unit of the sensor 3 is provided with a processor, and this processor can linearize the non-linear relationship of the distance between the generator 4 and the sensor element 5 of the sensor 3 in a program technique.

センサ３の通電コイルとして構成されている誘導性のセンサ素子５は、インダクタンスを高めるために、強磁性の材料から成る巻線体又は巻線コアに巻き付けられている。これによって、信号処理部に設けられている評価回路の感度が比較的低いもので済むようになる。   The inductive sensor element 5 configured as a current-carrying coil of the sensor 3 is wound around a winding body or a winding core made of a ferromagnetic material in order to increase inductance. As a result, the sensitivity of the evaluation circuit provided in the signal processing unit can be relatively low.

個々のセンサ素子５の信号は、信号処理部に組み込まれている評価回路において、タスク固有のアルゴリズムを用いて評価される。   The signal of each sensor element 5 is evaluated using an algorithm specific to a task in an evaluation circuit incorporated in the signal processing unit.

先ず、センサ３に配置されている複数のセンサ素子５に沿って発生器４の位置が検出される。軸２の考えられる離散的な各位置、従って、発生器４の各位置に一義的なセンサ素子５が対応付けられている限り、前述のアルゴリズムは、最小間隔を示す信号を供給する二つのセンサ素子５を発見することのみを内容とする。それらのセンサ素子５を一義的に一つのギアに対応付けることができる。この場合には、線形化を省略することができる。   First, the position of the generator 4 is detected along a plurality of sensor elements 5 arranged in the sensor 3. As long as there is a unique sensor element 5 associated with each possible discrete position of the axis 2, and thus each position of the generator 4, the above algorithm will produce two sensors that provide a signal indicating the minimum spacing. Only the discovery of the element 5 is the content. Those sensor elements 5 can be uniquely associated with one gear. In this case, linearization can be omitted.

個々のセンサ素子５間の中間位置も補間アルゴリズムによって簡単に検出することができる。   An intermediate position between the individual sensor elements 5 can also be easily detected by an interpolation algorithm.

このように構成されている線形センサでは、補間の結果が広い範囲においてセンサ３と発生器４の間隔に依存しないという利点が得られる。   The linear sensor configured as described above has an advantage that the result of interpolation does not depend on the distance between the sensor 3 and the generator 4 in a wide range.

図示されている実施例では、センサ３又はそのセンサ素子５と発生器４の間隔が軸２の回転角に依存して変化するように発生器４が構成されており、従って、センサ３のセンサ素子５のインダクタンスはシフト軸２のその都度の回転角に依存する。   In the illustrated embodiment, the generator 4 is configured such that the distance between the sensor 3 or its sensor element 5 and the generator 4 varies depending on the rotational angle of the shaft 2, and thus the sensor of the sensor 3. The inductance of the element 5 depends on the respective rotation angle of the shift shaft 2.

例えばマニュアルトランスミッションにおける場合のように、シフト軸２の並進方向にはシフトゲートの形態の極僅かな離散的な位置しか存在せず、シフト軸２のそれらの離散的な位置の各々が一義的に二つのセンサ素子５に対応付けられている場合には、最大のインダクタンスを有するセンサ素子５は選択されたシフトゲートに対応し、且つ、インダクタンスの大きさはシフト軸２の回転角に対応する。適切なアルゴリズム、例えば事前に算出されたルックアップテーブルを介して、センサ素子５のインダクタンスの大きさをシフト軸２の回転角に換算することができる。   For example, as in the case of a manual transmission, there are only very few discrete positions in the form of shift gates in the translation direction of the shift shaft 2, and each of these discrete positions of the shift shaft 2 is uniquely defined. In the case of being associated with the two sensor elements 5, the sensor element 5 having the maximum inductance corresponds to the selected shift gate, and the magnitude of the inductance corresponds to the rotation angle of the shift shaft 2. The magnitude of the inductance of the sensor element 5 can be converted into the rotation angle of the shift shaft 2 through an appropriate algorithm, for example, a lookup table calculated in advance.

個々のセンサ素子５間の位置に関してもシフト軸２の回転角を検出できるようにするために、拡張されたアルゴリズムを形成することも可能である。この場合には、三次元のルックアップテーブルが設けられる。所要メモリスペースを低減するために、ルックアップテーブルの数を限定し、中間位置に関してはルックアップテーブル間での補間を実施することも可能である。   In order to be able to detect the rotation angle of the shift shaft 2 with respect to the position between the individual sensor elements 5, it is also possible to form an extended algorithm. In this case, a three-dimensional lookup table is provided. In order to reduce the required memory space, it is also possible to limit the number of look-up tables and perform interpolation between look-up tables for intermediate positions.

センサ３のセンサ素子５と発生器４の間隔の前述のような絶対的な測定は原理的に十分なものである。   The absolute measurement of the distance between the sensor element 5 of the sensor 3 and the generator 4 as described above is sufficient in principle.

これに関して、発生器４は強磁性の材料から成る測定面を有している。この測定面とセンサ３又はそのセンサ素子５の間隔は、シフト軸２の種々の回転位置が検出されるべきシフト軸２の回転角領域にわたって、シフト軸２の変化する回転位置に応じて変化する。勿論、シフト軸２の並進方向の位置の変化によっても間隔は相応に変化する。   In this connection, the generator 4 has a measuring surface made of a ferromagnetic material. The distance between the measurement surface and the sensor 3 or its sensor element 5 varies according to the rotational position at which the shift shaft 2 changes over the rotational angle region of the shift shaft 2 where various rotational positions of the shift shaft 2 are to be detected. . Of course, the interval changes correspondingly depending on the position of the shift shaft 2 in the translational direction.

センサ素子５と発生器４の間隔の絶対的な測定の代わりに、非常に狭い範囲での障害耐性の低い相対的な測定を実施するためには、図４から最も良く見て取れるように、発生器４に強磁性の材料から成る基準面が設けられている。この基準面は、シフト軸２の種々の回転位置が検出されるべきシフト軸２の回転領域にわたり、センサ３又はそのセンサ素子５までの十分に一定の間隔を有している。強磁性材料から成るこの基準面は、図４の右側に示されている発生器部分７において、シフト軸２が所定の回転領域において回転する場合、又は、回転軸について所定の回転角だけ回転する場合、図６に例示的に示されているように発生器部分７に対応付けられているセンサ素子５との間隔が一定に維持されるように配置されている。図４の左側の発生器部分６には、前述のように強磁性材料から成る測定面が設けられており、この測定面からセンサ３の所属のセンサ素子５までの間隔はシフト軸２の回転角に依存して変化する。   In order to carry out a relative measurement with a low fault tolerance in a very narrow range instead of an absolute measurement of the distance between the sensor element 5 and the generator 4, the generator is best seen from FIG. Reference numeral 4 is provided with a reference surface made of a ferromagnetic material. This reference plane has a sufficiently constant distance to the sensor 3 or its sensor element 5 over the rotation region of the shift shaft 2 where various rotational positions of the shift shaft 2 are to be detected. This reference plane made of a ferromagnetic material rotates in the generator part 7 shown on the right side of FIG. 4 when the shift shaft 2 rotates in a predetermined rotation region or by a predetermined rotation angle with respect to the rotation axis. In this case, as shown in FIG. 6, the distance from the sensor element 5 associated with the generator portion 7 is kept constant. The generator part 6 on the left side of FIG. 4 is provided with a measurement surface made of a ferromagnetic material as described above, and the distance from this measurement surface to the sensor element 5 to which the sensor 3 belongs is the rotation of the shift shaft 2. It changes depending on the angle.

図４の右側の発生器部分７に設けられている基準面は、シフト軸２に関して設定されている回転角領域にわたり、センサ３のセンサ素子５まで一定の間隔を有しているが、これに対し図４の左側の発生器部分６に設けられている測定面は、それぞれのセンサ素子５まで、シフト軸２の回転角に依存する間隔を有している。   The reference plane provided in the generator section 7 on the right side of FIG. 4 has a constant distance to the sensor element 5 of the sensor 3 over the rotation angle region set with respect to the shift shaft 2. On the other hand, the measurement surface provided in the generator part 6 on the left side of FIG. 4 has a distance depending on the rotation angle of the shift shaft 2 up to the respective sensor elements 5.

信号処理部の評価回路は、離散的なセンサ素子５の受信信号から、図４の発生器４の左側の発生器部分６の測定面に対応付けられている信号を容易に求めることができる。この測定信号と、図４の右側の発生器部分７における基準面によって形成される基準信号の比は、シフト軸２の回転角に関する尺度を表す。   The evaluation circuit of the signal processing unit can easily obtain a signal associated with the measurement surface of the generator portion 6 on the left side of the generator 4 in FIG. 4 from the reception signals of the discrete sensor elements 5. The ratio of this measurement signal and the reference signal formed by the reference plane in the generator part 7 on the right side of FIG. 4 represents a measure for the rotation angle of the shift shaft 2.

更には、発生器４が二つの測定面を有するように発生器４を拡張させることも可能である。この場合、一方の測定面とセンサ素子５の間隔変化と他方の測定面とセンサ素子５の間隔変化は、シフト軸２の回転角の少なくとも一部の領域においては、相互に逆方向性である。これによって独立した二つの信号値が得られ、従って、シフト軸２の回転角のより良好な分解能が得られる。二つの測定面が相互に参照される場合には、前述の別個の基準面を省略することも可能である。   Furthermore, the generator 4 can be expanded so that the generator 4 has two measuring surfaces. In this case, the change in the distance between one measurement surface and the sensor element 5 and the change in the distance between the other measurement surface and the sensor element 5 are opposite to each other in at least a part of the rotation angle of the shift shaft 2. . As a result, two independent signal values are obtained, and therefore a better resolution of the rotation angle of the shift shaft 2 is obtained. If the two measurement planes are referred to each other, the aforementioned separate reference plane can be omitted.

例えば、第１の測定面は回転角にわたりセンサ素子５までの実質的に一定の間隔を有していても良い。但し、０°から＋２５°の角度領域においては、第１の測定面とセンサ素子５の間隔が他の領域における間隔よりも大きくされている。第２の測定面も回転角にわたりセンサ素子５までの実質的に一定の間隔を有している。但し、０°から−２５°の角度領域においては、第２の測定面とセンサ素子５の間隔が他の領域における間隔よりも大きくされている。   For example, the first measurement surface may have a substantially constant distance to the sensor element 5 over the rotation angle. However, in the angle region from 0 ° to + 25 °, the interval between the first measurement surface and the sensor element 5 is made larger than the interval in the other regions. The second measurement surface also has a substantially constant distance to the sensor element 5 over the rotation angle. However, in the angle region from 0 ° to −25 °, the interval between the second measurement surface and the sensor element 5 is made larger than the interval in the other regions.

この前述の実施の形態においては、機械的な制限に基づき、−２５°から＋２５°の角度領域外にある回転角が生じることはない。   In the foregoing embodiment, a rotation angle outside the angular range of −25 ° to + 25 ° does not occur due to mechanical limitations.

二つの測定面に対応付けられているセンサ素子５の信号が等しい場合、回転角は０°丁度である。   When the signals of the sensor elements 5 associated with the two measurement surfaces are equal, the rotation angle is exactly 0 °.

第１の測定面に対応付けられている信号が第２の測定面に対応付けられている信号よりも小さい場合には、シフト軸２の回転方向は＋２５°の方向にある。この場合には、シフト軸２の回転角を正確に検出するために、０°から２５°の角度領域において変化しない、第２の測定面に対応付けられている信号を参照することができる。   When the signal associated with the first measurement surface is smaller than the signal associated with the second measurement surface, the rotation direction of the shift shaft 2 is in the + 25 ° direction. In this case, in order to accurately detect the rotation angle of the shift shaft 2, it is possible to refer to a signal associated with the second measurement surface that does not change in the angle region from 0 ° to 25 °.

第２の測定面に対応付けられている信号が第１の測定面に対応付けられている信号よりも小さい場合には、シフト軸２の回転方向は−２５°の方向にある。この場合には、シフト軸２の回転角を正確に検出するために、０°から２５°の角度領域において変化しない、第１の測定面に対応付けられている信号を参照することができる。   When the signal associated with the second measurement surface is smaller than the signal associated with the first measurement surface, the rotation direction of the shift shaft 2 is in the direction of −25 °. In this case, in order to accurately detect the rotation angle of the shift shaft 2, it is possible to refer to a signal associated with the first measurement surface that does not change in the angle region from 0 ° to 25 °.

図面に示していない発生器４は＋２５°から−２５°の回転角測定領域のために設けられている。これはマニュアルトランスミッションに関しては一般的な値である。   A generator 4 not shown in the drawing is provided for a rotation angle measuring region from + 25 ° to −25 °. This is a common value for manual transmissions.

誘導性のセンサ素子５を備えたセンサ３では測定距離が大きくなるに連れ信号分解能は低くなるので、発生器４の構成において、測定精度について最大限の要求が課される領域では、発生器４が可能な限りセンサ３の近傍に配置されることが好適である。トランスミッションの用途においては、０°のアイドリング位置に関して信号に対して最も高い要求が課される。従ってこの位置においては、アイドリング位置を最大の分解能で確実に検出できるようにするために、測定面がセンサ３まで最短の間隔を有しているように測定面は構成されている。   In the sensor 3 having the inductive sensor element 5, the signal resolution decreases as the measurement distance increases. Therefore, in the configuration where the generator 4 is configured in the region where the maximum demand is placed on the measurement accuracy, the generator 4 Is preferably arranged as close to the sensor 3 as possible. In transmission applications, the highest demands are placed on the signal with respect to 0 ° idling position. Accordingly, at this position, the measurement surface is configured such that the measurement surface has the shortest distance to the sensor 3 in order to reliably detect the idling position with the maximum resolution.

シフト軸２に取り付けられている発生器４の図７に示されている実施の形態においては、シフト軸２の長手軸との間隔がシフト軸２の周方向の経過にわたり変化するように測定面が構成されている。従って、センサ素子５と測定面の間隔はシフト軸２の回転角と共に変化する。   In the embodiment shown in FIG. 7 of the generator 4 attached to the shift shaft 2, the measuring surface is such that the distance between the shift shaft 2 and the longitudinal axis varies over the course of the shift shaft 2 in the circumferential direction. Is configured. Therefore, the distance between the sensor element 5 and the measurement surface changes with the rotation angle of the shift shaft 2.

図８においても部分的にしか示されていないシフト軸２に取り付けられている発生器４の図８に示されている実施の形態においては、発生器４の幅、従って測定面の幅がシフト軸２の周方向にわたり変化する。従って、対応するセンサ素子５において検出される測定信号は、シフト軸２の回転角に依存する。   In the embodiment shown in FIG. 8 of the generator 4 attached to the shift shaft 2, which is only partially shown in FIG. 8, the width of the generator 4 and thus the width of the measuring surface is shifted. It changes over the circumferential direction of the shaft 2. Therefore, the measurement signal detected by the corresponding sensor element 5 depends on the rotation angle of the shift shaft 2.

発生器４の図９に示されている実施の形態においては、発生器４又はその測定面に空所が設けられており、この空所の幅がシフト軸２の周方向において変化する。それぞれのセンサ素子５において検出される測定信号も相応に変化する。   In the embodiment of the generator 4 shown in FIG. 9, a space is provided in the generator 4 or its measurement surface, and the width of this space changes in the circumferential direction of the shift shaft 2. The measurement signal detected in each sensor element 5 also changes accordingly.

発生器４の図１０に示されている実施形態では、この発生器４自体は強磁性ではない。この発生器４には強磁性のフィルム８が接着されており、この強磁性のフィルム８が発生器４の測定面を形成している。フィルム８の幅はシフト軸８の周囲にわたり変化するので、それぞれのセンサ素子５においては、シフト軸２の回転角に依存する測定信号が検出される。   In the embodiment shown in FIG. 10 of the generator 4, the generator 4 itself is not ferromagnetic. A ferromagnetic film 8 is bonded to the generator 4, and the ferromagnetic film 8 forms a measurement surface of the generator 4. Since the width of the film 8 changes over the periphery of the shift shaft 8, a measurement signal depending on the rotation angle of the shift shaft 2 is detected in each sensor element 5.

図１１から図１３に示されている発生器４では、第１の発生器部分９及び第２の発生器部分１０が設けられている。第１の発生器部分９は、シフト軸２の長手軸との間隔が周方向において変化する測定面を形成している。第２の発生器部分１０は、シフト軸２の長手軸との間隔が一定である基準面を形成している。   In the generator 4 shown in FIGS. 11 to 13, a first generator part 9 and a second generator part 10 are provided. The first generator portion 9 forms a measurement surface in which the distance from the longitudinal axis of the shift shaft 2 varies in the circumferential direction. The second generator portion 10 forms a reference surface having a constant distance from the longitudinal axis of the shift shaft 2.

図１４に示した発生器４においても同様に、第１の発生器部分９及び第２の発生器部分１０が設けられている。第１の発生器部分９では、測定面の幅がシフト軸２の周方向において変化する。第２の発生器部分１０によって形成される基準面は、シフト軸２の周囲にわたり一定の幅を有している。   Similarly, the generator 4 shown in FIG. 14 is provided with a first generator portion 9 and a second generator portion 10. In the first generator part 9, the width of the measuring surface changes in the circumferential direction of the shift shaft 2. The reference plane formed by the second generator part 10 has a constant width around the shift axis 2.

図１５に示した発生器４では、シフト軸２の周囲にわたり幅が変化している空所の右側及び左側に基準面が設けられており、それらの基準面はシフト軸２に対して一定の間隔を有しており、従って基準面として使用することができる。   In the generator 4 shown in FIG. 15, reference planes are provided on the right and left sides of the space where the width changes around the shift shaft 2, and these reference planes are fixed with respect to the shift shaft 2. It has a spacing and can therefore be used as a reference plane.

図１６に示されている、それ自体は強磁性でない発生器４では、シフト軸２の周方向において幅が変化する強磁性のフィルム８と、シフト軸２の周方向において幅が一定である相応の強磁性フィルム１１が発生器４に接着されている。フィルム８と同様に発生器４に接着されている、幅が一定であるフィルム１１によって、発生器４の基準面を形成することができる。   In the non-ferromagnetic generator 4 shown in FIG. 16, a ferromagnetic film 8 whose width varies in the circumferential direction of the shift axis 2 and a corresponding width that is constant in the circumferential direction of the shift axis 2. The ferromagnetic film 11 is adhered to the generator 4. The reference surface of the generator 4 can be formed by a film 11 having a constant width that is adhered to the generator 4 in the same manner as the film 8.

Claims (17)

長手方向に可動であり、且つ回転可能である軸（２）の軸方向位置及び回転位置を検出するセンサ装置において、
前記軸（２）の長手方向において、一列で前記軸（２）に平行に配置されており、且つ、前記軸（２）に関して位置固定されて配置されている少なくとも二つのセンサ素子（５）を備えた線形状のセンサ（３）と、
前記軸（２）が回転運動する際に、別個に評価可能な前記センサ素子（５）の内の少なくとも一つのセンサ素子において、回転角に依存する測定信号の一義的な変化を生じさせる発生器（４）と、
を備え、
前記発生器（４）は、測定面を有しており、該測定面と前記センサ（３）との間隔は、前記軸（２）の種々の回転位置が検出されるべき前記軸（２）の回転角領域にわたって、前記軸（２）の変化する回転位置に応じて変化し、
前記発生器（４）は、基準面を有しており、該基準面は、前記軸（２）の種々の回転位置が検出されるべき前記軸（２）の回転角領域にわたって、前記センサ（３）に対して十分に一定の間隔を有している、
センサ装置。 In the sensor device for detecting the axial position and the rotational position of the shaft (2 ) movable in the longitudinal direction and rotatable,
At least two sensor elements (5) arranged in a line in parallel with the axis (2) in the longitudinal direction of the axis (2) and fixed in position relative to the axis (2) a line-shaped sensor with (3),
Generator that causes a unambiguous change in the measurement signal depending on the angle of rotation in at least one of the sensor elements (5) that can be evaluated separately when the axis (2) rotates. and (4),
Equipped with a,
The generator (4) has a measuring surface, and the distance between the measuring surface and the sensor (3) is such that the various rotational positions of the shaft (2) should be detected. Over the rotation angle region of the axis (2), changing according to the changing rotational position of the axis (2),
The generator (4) has a reference plane, which extends over the rotational angle region of the axis (2) where various rotational positions of the axis (2) are to be detected. 3) having a sufficiently constant spacing with respect to
Sensor device. 前記少なくとも二つのセンサ素子（５）に対応付けられており、且つ、該少なくとも二つのセンサ素子（５）の各々を別個に評価することができる測定電子装置を有しており、
前記発生器（４）は前記軸（２）に配置されており、該軸（２）と共に可動且つ回転可能であり、
前記発生器（４）を用いて、前記少なくとも二つのセンサ素子（５）においてそれぞれ信号を形成することができ、該信号は長手方向における前記軸（２）の可動及び前記軸（２）の回転位置を特徴付ける一義的な信号経過を有している、
請求項１に記載のセンサ装置。 Measuring electronics associated with the at least two sensor elements (5) and capable of evaluating each of the at least two sensor elements (5) separately;
The generator (4) is disposed on the shaft (2) and is movable and rotatable with the shaft (2);
Using the generator (4), wherein at least each can form a signal in the two sensor elements (5), the signal the axis in the longitudinal direction variable dynamic and the axis (2) (2) Has a unique signal course characterizing the rotational position,
The sensor device according to claim 1. 前記センサ（３）の前記センサ素子（５）は機械的なセンサであるか、磁気的なセンサであるか、又は、容量性のセンサであり、また、前記センサ素子（５）は座標測定機（ＣＭＭ）、コイル、誘導性センサ素子、渦電流センサ素子、磁気的にプリロードされたホールセンサ、容量性センサ素子として構成されている、
請求項１又は２に記載のセンサ装置。 The sensor element (5) of the sensor (3) is a mechanical sensor, a magnetic sensor, or a capacitive sensor, and the sensor element (5) is a coordinate measuring machine. (CMM), the coil, the inductive sensor element, an eddy current sensor element, magnetic manner preloaded Hall sensors, are configured as capacitive sensor element,
The sensor device according to claim 1 or 2. 前記発生器（４）は二つの測定面を有しており、該二つの測定面と前記センサ（３）との間隔は、前記軸（２）の種々の回転位置が検出されるべき前記軸（２）の回転角領域において相互に逆方向に変化する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The generator (4) has two measuring surfaces, and the distance between the two measuring surfaces and the sensor (3) is such that the various rotational positions of the shaft (2) are to be detected. (2) change in opposite directions in the rotation angle region,
The sensor device according to any one of claims 1 to 3 . 前記発生器（４）は二つの測定面を有しており、該二つの測定面のうち、前記軸（２）の種々の回転位置が検出されるべき前記軸（２）の回転角領域の第１の部分領域における第１の測定面又は第２の部分領域における第２の測定面のいずれかは前記センサ（３）に対して十分に一定の間隔を有している、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The generator (4) has two measurement surfaces, of which the various rotational positions of the axis (2) are to be detected in the rotation angle region of the axis (2). Either the first measurement surface in the first partial region or the second measurement surface in the second partial region has a sufficiently constant spacing with respect to the sensor (3),
The sensor apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4 . 前記発生器（４）の一つ又は複数の測定面は、マニュアルトランスミッションのアイドリング位置において、前記センサ（３）までの最短の間隔を有している、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。 One or more of the measurement surface of the generator (4), in the idling position of the man transmission, has a distance of minimum until said sensor (3),
The sensor device according to any one of claims 1 to 5 . マニュアルトランスミッションのシフト軸（２）の離散的な各軸方向位置又は各シフトゲートには前記センサ（３）の一つのセンサ素子（５）が対応付けられている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のセンサ装置。 One discrete sensor element (5) of the sensor (3) is associated with each discrete axial position or each shift gate of the shift shaft (2) of the manual transmission.
The sensor apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 6 . 前記センサ装置（１）又は前記センサ（３）の信号処理部は、前記センサ装置（１）又は前記センサ（３）に対応付けられているプロセッサを用いて、前記発生器（４）と前記センサ（３）との間隔の非線形の依存性を線形化することができ、特徴的な信号経過をプログラム技術的に線形化することができるように構成されている、
請求項２乃至７のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The signal processing unit of the sensor device (1) or the sensor (3), using the processor associated with the prior SL sensor device (1) or the sensor (3), before Symbol generator (4) wherein the non-linear dependence of the distance between the sensor (3) can be linearized, and is configured to be able to program technically linearize the feature specific signal course,
The sensor device according to any one of claims 2 to 7 . 前記センサ（３）は複数の誘導性のセンサ素子（５）から構成されており、該複数の誘導性のセンサ素子（５）のうちのそれぞれ二つのセンサ素子が相互に逆方向に直列に接続されている、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The sensor (3) is composed of a plurality of inductive sensor elements (5), and two of the plurality of inductive sensor elements (5) are connected in series in opposite directions. Being
The sensor device according to any one of claims 1 to 8 . 前記誘導性のセンサ素子のコイル体は、強磁性の材料から成るコアに巻き付けられている、
請求項９に記載のセンサ装置。 The coil body of the inductive sensor element is wound around a core made of a ferromagnetic material.
The sensor device according to claim 9 . 信号処理部には、事前に準備されたルックアップテーブルの形態のアルゴリズムがインストールされており、該アルゴリズムを用いて、誘導性センサ素子のインダクタンスの大きさを前記軸（２）の回転位置に換算することができる、
請求項９又は１０に記載のセンサ装置。 The signal processing unit, an algorithm in the form of a look-up table that is prepared before things is installed and using the algorithm, the rotating position of the shaft (2) the magnitude of the inductance of the inductive sensor element Can be converted to
The sensor device according to claim 9 or 10 . 前記信号処理部にインストールされているアルゴリズムは、三次元のルックアップテーブルの形態に拡張されている、
請求項１１に記載のセンサ装置。 The algorithm installed in the signal processing unit has been extended to the form of a three- dimensional lookup table,
The sensor device according to claim 11 . 前記センサ装置（１）又は前記センサ（３）の測定電子装置又は信号処理部は、該測定電子装置又は該信号処理部に対応付けられているプロセッサを用いて信号の分類を実施することができるように構成されている、
請求項２乃至１２のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The measurement electronic device or the signal processing unit of the sensor device (1) or the sensor (3) can perform signal classification using a processor associated with the measurement electronic device or the signal processing unit. Configured as
The sensor device according to any one of claims 2 to 12 . 任意のシリアルインタフェースを介して軸方向位置及び回転角が出力される、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のセンサ装置。 Axial position and rotation angle are output via any serial interface.
The sensor device according to any one of claims 1 to 13 . ＰＷＭインタフェース又は任意のシリアルインタフェースを介して分類の結果が出力される、
請求項１３又は１４に記載のセンサ装置。 The classification result is output via the PWM interface or any serial interface.
The sensor device according to claim 13 or 14 . 前記センサ（３）において、検出されたセンサ信号と、前記センサ（３）に格納されている一つ又は複数の目標値曲線と、の比較がプログラム技術的に行なわれ、偏差が存在する場合にはエラー信号が出力される、
請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のセンサ装置。 In the sensor (3), a sensor signal is detected, and one or more target value curve stored in the sensor (3), comparison is programmed technically performed in the case where the deviation is present Will output an error signal,
The sensor device according to any one of claims 1 to 15 . 前記発生器（４）の輪郭の変化は回転角にわたり一定ではない、
請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のセンサ装置。 The change in the contour of the generator (4) is not constant over the rotation angle,
The sensor device according to any one of claims 1 to 16 .
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