JPH10506466A - アクティブ運動センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 運動を検出するための今までのアクティブセンサ、特に回転数センサの場合には、電子式コントローラに、常に同じ振幅の信号が供給される。この場合、エンコーダの速度に関する情報は出力信号の周波数である。しかしながら、回転数を正しく検出するためには、センサ（６）とエンコーダ（５）の間の所定の空隙を上回らないようにしなければならないので、本発明に従って、アクティブセンサの場合でも、センサ（６）とエンコーダ（５）の間の空隙寸法が制御可能であるべきである。これは本発明に従って、センサ（６）内の電子回路が、電子式コントローラ（７）に供給された信号の強さおよびまたは形状を、空隙寸法に依存して著しく変化させることによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 アクティブ運動センサ 本発明は、機械エンジニアリングの分野、特に自動車工業において、変位、動 作速度または回転数を検出するためのセンサ的な要素、とりわけ制御されるブレ ーキの用途において車輪回転速度を検出するためのセンサ的な要素に関する。 車輪回転数を検出するためのセンサ的な装置は知られている。この装置は一般 的に、回転する部品に機械的に連結されたインクリメンタル型エンコーダと、こ のエンコーダを無接触で感知するセンサからなっている。エンコーダとしては、 強磁性の歯車または強磁性のディスクが使用される。車輪軸受の用途の場合には 更に、磁化された構造体、例えば機械的な支持体に埋め込まれた連続するＮ極と Ｓ極のリング状または円状の配置が知られている。 現在、リラクタンス原理に基づくいわゆる“パッシブ”センサが普及している 。このセンサは銅コイルと永久磁石の組み合わせからなっている。この永久磁石 はエンコーダに磁気的に結合されている。エンコーダは運動と同期して磁気結合 リラクタンスを変調する。この場合、銅コイル内でダイナモの方法で、運動に同 期する交流電圧が誘導される。この交流電圧の周波数は測定値として評価される 。誘導された信号電圧は停止時に消滅し、速度が早くなると事情によっては危険 なほど高い値に増大する。 このような高い電圧を避けるために、請求項１の上位概念記載のセンサ、いわ ゆる“アクティブ”センサが開発された。このようなセンサは例えばドイツ連邦 共和国特許出願公開第４１３５７８９号公報に記載されている。このセンサは静 磁気的に感知する要素と永久磁石の組み合わせからなっている。この永久磁石は エンコーダに磁気的に結合されている。この場合にも、エンコーダは運動と同期 して磁気結合リラクタンスを変調するかあるいは磁化されたエンコーダの場合に は磁場の方向を変調する。この場合、センサ要素はそれぞれ磁束密度の変化また は磁場ベクトルの動きに応答する。このような基本要素の公知の例は、ホールプ ローブあるいはＭＲ形パーマロイ構造体である。このようなアクティブセンサの 信号振幅はエンコーダの速度に左右されない。アクティブセンサはその動作のた めに電子式コントローラから供給される電気エネルギーを必要とする。この場合 、３導線供給の技術と２導線供給の技術が知られている。３導線供給部は信号電 圧を電子式コントローラの入力に供給し、２導線供給部は信号電流を供給する。 現在のアクティブセンサはそれから供給可能なセンサ的な情報を一つのパラメ ータ、すなわち信号周波数に制限する。内部の増幅トリガー回路によって、セン サとエンコーダの間の許容される所定の空隙の範囲内で、この空隙の大きさに左 右されずに、２つの一定振幅値を有する２進出力信号が発生させられる。この振 幅値のフランクの変化が評価される。信号は調節された値への逆推理を許容しな いが、許容空隙寸法を上回ることによって急激に中止される。なぜなら、この場 合に誘導された正弦状の入力信号がセンサ固有のヒステリシス閾値を下回り、セ ンサがもはや応答しないからである。 そこで、許容空隙寸法を維持しながら、センサの適切な取付け位置を保証する ために、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３３０６４号公報では、空隙寸法 を調節するための装置が提案された。センサはスリーブ状の保持部材内に設けら れ、フランジを備えた圧縮ばねによって保持部材の対応するフランジに対してエ ンコーダの方へ押圧される。センサのフランジは同じような多数の軸方向歯を備 えている。一方、保持部材のフランジは二つのグループの軸方向凹部を備えてい る。この凹部の数はそれぞれ歯数に等しい。センサの組み立て時に、その歯は深 い凹部のグループ内にあり、そしてセンサが先ず最初にエンコーダに接触するよ うに保持部材の組み込みが行われる。その後、歯は浅い凹部のグループ内に係止 されるので、センサとエンコーダの間の所定の空隙が生じる。組み立て終了後、 正しい取付け位置を確かめることはできない。 アクティブセンサが取付けエラーによって不意にその最大許容空隙の限度で作 動すると、許容空隙寸法を上回り、出力信号を中断されるほど、センサとエンコ ーダの間の運動の充分に大きな動的変形が事情によって空隙を増大する。 そこで、本発明の根底をなす課題は、センサの組み立てた後でも空隙の寸法を 再検査できるようにすることである。 この課題は請求項１記載の特徴によって解決される。統合された電子回路が、 センサから電子コントローラに伝送される出力信号を、空隙寸法に依存して変化 させると、電子式コントローラによるこの出力信号の評価により、センサを取付 けた後でも、機械的な補助手段を用いないで、センサのすべての運転時間中に空 隙寸法を再検査することができる。 例えば請求項２に従って、磁場に応答する入力信号が、統合された回路によっ て、許容空隙寸法を或る程度下回るときに信号のピークを切り落とすように増幅 されると、空隙寸法は発生するプラトー状部の幅に基づいて（正弦波状の出力信 号の場合）あるいは一定の振幅に達したときに（方形波出力信号または他の角張 った出力信号の場合）、逆推論することができる。 他の実際的な例は、導電線を節約するために、速度に左右される出力信号に重 ね合わせることができる第２の出力信号を発生することである。空隙寸法に左右 されるこの第２の出力信号は、その振幅、周波数またはカーブ形状が空隙寸法に よって左右される。この第２の出力信号は、速度に左右される出力信号と重ね合 せると、電子式コントローラにおいて公知ごとくろ波することができる。 ４つの図に基づく３つの実施の形態の説明によって、本発明思想を詳しく説明 する。 図１は、エンコーダ、センサ及び電子式コントローラを備えたセンサ装置を示 す図、 図２は振幅を制限する正弦波状の出力信号の経過曲線を示す図、 図３は方形波状出力信号の経過曲線を示す図、 図４は空隙に左右されるセンサの付加的な出力信号がコントローラに供給され る装置を概略的に示す図である。 図１の装置では、エンコーダ５が歯車として象徴的に示してある。これはしか し、隣接する磁気的なＮ極とＳ極を有するエンコーダへの適用を排除するもので はない。本発明は更に２導線供給型のセンサを例にして説明するが、３導線供給 型のセンサにも容易に適用可能である。 図１から判るように、アクティブセンサ６は２線接続部材を介して電子式コン トローラ７に接続されている。Ｐ３の代わりにピン１で、センサ６はコントロー ラ７から運転電圧Ｖ_Bが供給され、ピン２を経て信号電流Ｉ_Sがコントローラに 戻される。センサ６が適切に機能するかどうかは、センサ６とエンコーダ５の間 の空隙寸法ｄが許容範囲内にあるかどうかによって決まる。 図２の本発明の第１の実施の形態では、正弦波状の入力信号（この入力信号は エンコーダ５の作用によって磁場に応答するセンサ６で生じ、そのピーク値は空 隙寸法ｄと共に変化する）はセンサに統合された電子回路（図示していない）に よって増幅され、信号電流Ｉ_Sに変換される。信号電流Ｉ_Sの振幅範囲は値Ｉ_max に制限されるので、センサ６とエンコーダ６が充分に近接したとき、正弦波状の カーブ形状は方形波状の経過となる。図は左側から右側へ徐々に小さくなる空隙 寸法ｄを示している。センサ６を取付けた後で、信号電流Ｉ_Sの振幅レベルまた は振幅制限の強さは、充分な予備空隙が存在するかどうか、すなわちセンサ６と エンコーダ５の間の動的変形時にも充分な入力信号が保証されるかどうかをチェ ックすることができる。 本発明の第２の実施の形態が図３に示してある。センサに統合された電子回路 は、信号電流ＩＳのカーブ形状が常に方形波であり、しかも方形波の振幅が正弦 波状の入力信号の振幅に依存して変更可能であるように形成されている。この入 力信号は磁場に応答するセンサ６に対するエンコーダ５の作用によって発生し、 そのピーク値は空隙寸法ｄと共に変化する。図は更に、左側から右側へ徐々に小 さくなる空隙寸法ｄを示している。センサ６を取付けた後で、充分な予備空隙が 存在するかどうかを振幅の高さによってチェックすることができる。その際、信 号電流Ｉ_Sの方形波状のカーブの振幅がその最大値Ｉ_maxに達し、続いてエンコー ダ５に対してセンサ６が更に近接しても変化しないときに、空隙寸法ｄが最適化 されるように、入力信号の増幅と信号電流Ｉ_Sの振幅制限を互いに調和させるこ とができる。 図４の実施の形態では、信号電流ＩＳが常に一定振幅の方形波カーブ形状を有 するように、センサに統合された電子回路が形成されている。これ自体は技術水 準から知られているがしかし、信号Ｓ_Lが付加的にコントローラ７に送られる。 この信号は正弦波状の入力信号の強さに関する情報を含んでいる。この入力信号 はエンコーダ５が磁場に応答するセンサ６と協働することによって生じ、そのピ ーク値は空隙寸法ｄと共に変化する。この実施の形態では、出力信号Ｓ_Lは導線 を経てコントローラのピン４に供給される。しかし、出力信号Ｓ_Lを信号電流Ｉ_S に重ね合わせることも本発明の思想に含まれる。図示していないセンサ６が３導 線型である場合には、信号Ｓ_Lはエンコーダの速度に関する情報をコントローラ ７に供給する信号電圧に重ね合わせる。 本発明の選択された実施の形態に応じて、出力信号Ｓ_Lは一定の振幅（この振 幅の値は空隙寸法ｄを符号化する）を有してもよいし、磁場に依存する入力信号 の所定の強さの閾値を下回るときに、所定の振幅で生じてもよい。更に、カーブ 形状または周波数が明確に異なる出力信号Ｓ_Lを、信号電流Ｉ_Sまたは場合によっ ては信号電圧に重ね合わせることができる。この出力信号はそれを受けるコント ローラ７において公知のろ波方法でろ波することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローレック・ハインツ ドイツ連邦共和国、デー−65510 イトシ ュタイン、ローゼンヴェーク、16 (72)発明者 ローベルク・ペーター ドイツ連邦共和国、デー−61381 フリー ドリッヒスドルフ、アム・リンゲルスベル ク、７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンコーダ（５）によってセンサ（６）内で充分な入力信号を発生するため に、センサ（６）とエンコーダ（５）の間の所定の許容空隙寸法（ｄ）を上回っ てはならず、センサ（６）が電子式コントローラ（７）に出力信号（ＩＳ）を伝 送し、この出力信号の振幅が速度に左右されない、エンコーダの変位、動作速度 または回転数を検出するためのアクティブセンサにおいて、統合された電子回路 を備え、この電子回路によって、電子式コントローラ（７）に供給された出力信 号（Ｉ_S，Ｓ_L）の強さおよびまたは形状が、空隙寸法（ｄ）によって著しく変化 可能であることを特徴とするアクティブセンサ。 ２．統合された回路が、空隙寸法（ｄ）の縮小につれて増大する入力信号を、次 のような大きさの係数だけ増幅する、すなわち許容空隙寸法（ｄ）を所定の量だ け下回るときに、センサ固有の振幅制限（Ｉ_max）が出力信号（Ｉ_S）の極値を切 り落とすような大きさの係数だけ増幅することを特徴とする請求項１記載のセン サ。 ３．ほぼ正弦波状の出力信号が発生し、この出力信号が振幅制限時にプラトー状 の極値を得ることを特徴とする請求項２記載のセンサ。 ４．ほぼ方形波状の出力信号（Ｉ_S）が発生し、この出力信号の振幅が振幅制限 時に一定であることを特徴とする請求項２記載のセンサ。 ５．エンコーダ（５）の運動に関する情報を与える出力信号（Ｉ_S）のほかに、 空隙寸法（ｄ）に依存して変化する他の出力信号（Ｓ_L）が電子式コントローラ （７）に供給されることを特徴とする請求項１記載のセンサ。 ６．両出力信号（Ｉ_S，Ｓ_L）が重ね合わされることを特徴とする請求項５記載の センサ。 ７．他の出力信号（Ｓ_L）の振幅が空隙に左右されることを特徴とする請求項５ または６記載のセンサ。 ８．入力信号の振幅が所定の値を下回るときに常に、他の出力信号（Ｓ_L）の振 幅が一定値で発生することを特徴とする請求項５，６または７記載のセンサ。 ９．空隙寸法（ｄ）が他の出力信号（Ｓ_L）の周波数に影響を与えることを特徴 とする請求項５または６記載のセンサ。 10．空隙寸法（ｄ）が他の出力信号（Ｓ_L）のカーブ形状に影響を与えることを 特徴とする請求項５または６記載のセンサ。