Search Images Maps Play YouTube News Gmail Drive More »
Sign in
Screen reader users: click this link for accessible mode. Accessible mode has the same essential features but works better with your reader.

Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE19814758 A1
Publication typeApplication
Application numberDE1998114758
Publication date7 Oct 1999
Filing date2 Apr 1998
Priority date2 Apr 1998
Publication number1998114758, 98114758, DE 19814758 A1, DE 19814758A1, DE-A1-19814758, DE19814758 A1, DE19814758A1, DE1998114758, DE98114758
InventorsRainer Gengenbach, Udo Gillich, Guenther Horsak, Tilo Marschall
ApplicantZahnradfabrik Friedrichshafen
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Number of revolutions and direction of rotation detecting device
DE 19814758 A1
Abstract
The device includes a stationary, analog sensor (1), and a rotating signal generator (2) which moves with its evenly subdivided contour (4) in different distances past the sensor, and which produces a signal form (11) with each contour section (5). An evaluation arrangement (3) evaluates the produced signals of the sensor, and the signal generator produces an asymmetrical signal form, whose flank rise is evaluated to determine the number of revolutions and the rotation direction (8, 9).
Claims(3)  translated from German
1. Vorrichtung zum Erfassen einer Drehzahl und einer zugehörigen Drehrichtung ( 8 , 9 ) mittels eines feststehen den, analogen Sensors ( 1 ), eines rotierenden Signalge bers ( 2 ), der sich mit seiner gleichmäßig unterteilten Kon tur ( 4 ) in verschiedenen Abständen am Sensor ( 1 ) vorbei bewegt und mit jedem Konturenabschnitt ( 5 ) eine Signal form ( 11 ), erzeugt, und mittels einer Auswerteeinrich tung ( 3 ), welche die gewonnenen Signale des Sensors ( 1 ) nach Drehzahl und Drehrichtung ( 8 , 9 ) auswertet, dadurch gekennzeichnet , daß das Signalgeber ( 2 ) eine asymmetrische Signalform ( 11 ) erzeugt, deren Flanken steigung (ΔU/Δϕ) ausgewertet wird, um die Drehrichtung ( 8 , 9 ) und/oder Drehzahl (ϕ) zu erfassen. 1. An apparatus for detecting a rotational speed and an associated rotation (8, 9) by means of a fixed stand the analog sensor (1), a rotating signal ge bers (2), who, with his equally divided Kon structure (4) at different distances on Sensor (1) moving past and with each contour portion (5) has a waveform (11) generated, and processing means of a Auswerteeinrich (3) that the obtained signals of the sensor (1) according to the speed and direction of rotation (8, 9) evaluates , characterized in that the signal generator (2) generates an asymmetric waveform (11) whose flanks gradient (.DELTA.U / Δφ) is evaluated to detect the direction of rotation (8, 9) and / or speed of rotation (φ).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Sensor ( 1 ) ein analoger elektromagnetischer Wandler, z. B. Hall-Effekt-Sensor, und der Signalgeber ( 2 ) ein Polrad ist, dessen Kontur ( 4 ) Zähne ( 5 ) mit in Drehrichtung ( 8 , 9 ) asymmetrischen Flanken ( 6 , 7 ) hat. 2. Device according to claim 1, characterized in that the sensor (1), an analog electromagnetic transducer, for. Example, Hall-effect sensor, and the signal generator (2) is a pole wheel, whose contour (4) of teeth (5 ) with in the direction of rotation (8, 9) asymmetric flanks (6, 7).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß zum Auswerten des Signal verlaufs ( 10 ) nur Anteile ( 12 , 13 ) der Signalform ( 11 ) mit einer konstanten Flankensteigung (ΔU/Δϕ) herangezogen wer den. 3. The apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for evaluating the waveform (10), only units (12, 13) of the waveform (11) with a constant slope gradient (.DELTA.U / Δφ) who used the.
Description  translated from German

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer Drehzahl nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a device for detecting a rotational speed according to the preamble of Claim first

In der Antriebstechnik ist es häufig erforderlich, sowohl die Drehzahl als auch die zugehörige Drehrichtung eines rotierenden Bauteils zu erfassen. In the drive systems, it is frequently necessary to detect both the rotational speed and the corresponding direction of rotation of a rotating component. Hierzu wird eine Vorrichtung verwendet, die einen Signalgeber, zwei Sensoren und eine elektronische Auswerteeinheit umfaßt. For this purpose, a device is used which comprises a signal transmitter, two sensors and an electronic evaluation unit. Der Signal geber ist in der Regel eine Zahnscheibe, deren Zähne im Querschnitt ein zur Zahnmittellinie symmetrisches Profil (z. B. Rechteck oder Evolventenprofil) haben und mit einem geringen Abstand an den Sensoren vorbei bewegt werden. The encoder signal is usually a toothed wheel whose teeth have a symmetrical cross-section to the tooth center line profile (z. B. rectangle or involute) and moved a short distance past the sensors. Der unterschiedliche Abstand des Signalgebers im Bereich des Zahnkopfes und im Bereich der Zahnlücken von den Sensoren erzeugt als Signalform einen rechteckigen Spannungsimpuls, der bei einer Umdrehung entsprechend der gleichmäßig über den Umfang verteilten Zähnezahl einen entsprechenden Si gnalverlauf ergibt. The different spacing of the signal generator in the region of the tooth tip and in the region of the tooth gaps generated by the sensors as a waveform of a rectangular voltage pulse of a corresponding Si results in one revolution corresponding to the number of teeth uniformly distributed over the circumference gnalverlauf.

Um die Drehrichtung zu erfassen, sind zwei digitale Sensoren erforderlich, die um eine halbe Zahnbreite in Um fangsrichtung versetzt montiert sind. In order to detect the direction of rotation, two digital sensors are required, which are mounted offset by half a tooth width in order circumferential direction. Erfaßt der erste Sen sor z. B. eine positive Flanke, dh wenn sein Signal von "low" auf "high" wechselt, fragt die Auswerteeinheit den Zustand des Signals am zweiten Sensor ab. Detected the first sen sor z. B. a positive edge, ie when its signal from "low" to "high" changes, the evaluation queries the state of the signal from the second sensor. Ist dieses Signal "high", wird die Drehrichtung z. B. als positiv oder links drehend und im entgegengesetzten Fall als negativ oder rechts drehend interpretiert. This "high" signal, the direction of rotation z. B. is interpreted as positive or levorotatory and as negative in the opposite case or right handed. Gleichzeitig wird die Anzahl der Impulse eines Sensors pro Zeiteinheit gezählt und als Drehwinkel oder Drehzahl pro Zeiteinheit ausgegeben. At the same time the number of pulses of a sensor per unit time is counted and output as an angle of rotation or rotational speed per unit time.

Der Meßwert muß ständig aktualisiert werden, wozu ei nige Zählimpulse notwendig sind. The measured value must be updated constantly, including egg Nige counts are necessary. Daraus folgt, daß sich die Aktualisierungsrate für die Drehzahl- und Drehrichtungser fassung reziprok zur Drehzahl verhält, dh je geringer die Drehzahl ist, desto länger ist die Zeit, um einen neuen Meßwert zu erhalten. It follows that the update rate for speed and Drehrichtungser constitutional reciprocal to speed behaves, ie the lower the speed, the longer is the time to get a new measurement. Deshalb können Drehzahlen in der Nähe von null Umdrehungen pro Minute, die bei einem kriechenden Fahrzeug auftreten, praktisch nicht mehr erfaßt werden. Therefore speeds can be detected in the vicinity of zero revolutions per minute, which occur in a creeping vehicle virtually impossible. Dadurch wird die Regelung des Antriebs erschwert. As a result, the drive control is difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit nur ei nem Sensor die Drehzahl und die Drehrichtung zu erfassen und eine konstante Aktualisierungsrate unabhängig von der Drehzahl zu erhalten. The invention is based on the object with only egg nem sensor to detect the speed and direction of rotation and to maintain a constant refresh rate regardless of speed. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. It is solved according to the invention by the features of claim 1. Weitere Ausgestaltun gen ergeben sich aus den Unteransprüchen. More Ausgestaltun conditions result from the dependent claims.

Nach der Erfindung wird ein Signalgeber verwendet, der eine asymmetrische Signalform erzeugt, deren Flankenstei gung ausgewertet wird, um die Drehrichtung und/oder die Drehzahl zu erfassen. According to the invention, a signal generator is used which generates an asymmetric waveform whose Flankenstei supply is evaluated in order to detect the rotational direction and / or the rotational speed. Hierzu eignet sich besonders gut als Sensor ein analoger elektromagnetischer Wandler, z. B. Halleffekt, und als Signalgeber ein Polrad mit Zähnen, de ren Flanken asymmetrisch zur Zahnmittellinie verlaufen. For this purpose, is particularly well suited as a sensor, an analog electromagnetic transducer, eg. As Hall effect, and the signal generator is a magnet wheel with teeth, de ren flanks run asymmetrically to the dental midline. Je nach Drehrichtung erzeugen die Flanken eine Signalform mit einer positiven oder negativen Flankensteigung, und zwar gegensinnig. Depending on the direction of rotation of the flanks create a waveform with a positive or negative edge slope, and although in opposite directions. Die flachere Flanke erzeugt also in der einen Drehrichtung eine geringere positive Flankensteigung, wäh rend in der Gegendrehrichtung die dem Betrag nach gleiche Flankensteigung negativ ist. The shallower slope generated so in one rotational direction less positive edge slope, currency ing in the opposite direction of rotation which is the same amount after cross slope is negative. Die steilere, kürzere Flanke verhält sich gerade umgekehrt. The steeper, shorter edge behaves exactly the opposite. Somit kann man der positiven bzw. negativen Flankensteigung jeweils eine Drehrichtung zuordnen, da sich beim Drehrichtungswechsel bei einer dem Betrag nach gleichen Flankensteigung das Vorzeichen wech selt. Thus it can be the positive or negative edge slope of each assign a direction of rotation, since the sign puzzled confusion when changing direction on a slope in amount to the same edge.

Mit dem Sensor kann nach der Erfindung sowohl die An zahl der von den Zähnen erzeugten Signal formen pro Zeitein heit gezählt werden, als auch die Veränderung des Signal wertes an einer Zahnflanke erfaßt werden. The sensor according to the invention, both forms to the number of the signal generated by the SET TIME teeth per unit are counted, and the change of the signal value are detected at a tooth flank. Da die Signal wertdifferenz einem Drehwinkel entspricht, kann daraus ein Drehwinkel bzw. eine Drehzahl pro Zeiteinheit abgeleitet werden. Since the signal value difference corresponding to an angle of rotation thereof, a rotational angle or a rotational speed per unit time are derived. Dies kann besonders genau und zuverlässig erfolgen, wenn zum Auswerten des Signalverlaufs nur Anteile der Si gnalform mit einer konstanten Flankensteigung herangezogen werden. This can be done very accurate and reliable, if for evaluating the waveform only portions of the Si gnalform be used with a constant slope gradient.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeich nungsbeschreibung. Other advantages will become apparent from the following description undersigned voltage. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung dargestellt. In the drawing, a Ausführungsbei is shown playing the invention. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. The description and the claims contain numerous features in combination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam menfassen. The skilled artisan will consider the features expediently also individually and summarized as in other meaningful combinations.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte, erfindungsge mäße Vorrichtung und Fig. 1 is a schematically illustrated, erfindungsge Permitted device and

Fig. 2 einen Verlauf eines erzeugten Spannungs signals über einen Drehwinkel. Fig. 2 shows a course of a voltage signal produced over a rotation angle.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Sensor 1 , der zweckmäßigerweise als analoger Halleffektsen sor ausgebildet ist, einen Signalgeber 2 , nämlich ein Pol rad mit Zähnen 5 , und eine elektronische Auswerteeinrich tung 3 , die über eine Signalleitung mit dem Sensor 1 ver bunden ist. The apparatus shown in FIG. 1 comprises a sensor 1, which is suitably configured as analog Halleffektsen sensor, a signal generator 2, namely a pole wheel with teeth 5, and an electronic Auswerteeinrich device 3, the ver via a signal line with the sensor 1 connected is. In der Regel hat die Auswerteeinrichtung 3 ein Display zur analogen und/oder digitalen Anzeige der erfaß ten und ausgewerteten Größen. As a rule, the evaluation 3 a display for analog and / or digital display of sensing th and evaluated sizes.

Die Zähne 5 unterteilen eine Kontur 4 des Signalge bers 2 am Umfang gleichmäßig, wobei der Abstand zwischen dem Sensor 1 und den Flanken 6 und 7 der Zähne 5 mit der Rotation des Signalgebers 2 variiert. The teeth 5 divide a contour 4 of the signal ge bers 2 evenly around the circumference, the distance between the sensor 1 and the flanks 6 and 7 of the teeth 5 varies with the rotation of the signal generator 2. Die Flanken 6 und 7 sind symmetrisch ausgebildet, und zwar verläuft die länge re Flanke 6 mit einer geringeren Neigung zur Drehrich tung 8 , 9 während die kürzere Flanke 7 verstärkt radial ausgerichtet ist. The edges 6 and 7 are symmetrically formed, namely, the length is re flank 6 with a smaller inclination to the direction of rotation device 8, 9 while the shorter edge 7 aligned radially reinforced. Die positive Drehrichtung ist mit 8 und die Gegendrehrichtung mit 9 bezeichnet. The positive direction is 8 and the reverse direction denoted by 9.

Während der Rotation erzeugt der Signalgeber 2 im Sen sor 1 ein Spannungssignal U, dessen Signalverlauf in Dreh richtung 8 mit 10 und in Gegenrichtung 9 mit 14 bezeichnet ist. Fig. 2 zeigt den Signalverlauf 10 mit einer durchgezo genen Linie und den Signalverlauf 14 mit einer gestrichel ten Linie in einem Diagramm, in dem die Spannung U über den Drehwinkel ϕ aufgetragen ist. During the rotation generated by the signal transmitter 2 in the sen sor 1, a voltage signal U, the waveform is referred to in the rotational direction 8 with 10 and in the opposite direction 9 of 14. FIG. 2 shows a waveform 10 with a durchgezo genes line and the waveform 14 with a gestrichel th line in a graph in which the voltage U is plotted over the rotational angle φ. Eine Signalform 11 , die von einem Zahn 5 erzeugt wird, ist entsprechend der asymmetri schen Zahnflanken 6 , 7 asymmetrisch ausgebildet und besitzt einen flach verlaufenden Bereich 12 , den die Zahnflanke 6 erzeugt und einen steileren Bereich 13 , den die Zahnflan ke 7 erzeugt. A waveform 11 that is generated by a tooth 5 is formed asymmetrically according to the asymmetric's tooth flanks 6, 7 and has a flat extending portion 12, the tooth flank generates 6 and a steeper portion 13 to the Zahnflan generated ke 7.

Für die Auswertung wird vorzugsweise ein Bereich 12 gewählt, in dem die Steigung der Signalform 11 im wesent lich konstant verläuft, dh daß in diesem Bereich die Spannung U proportional dem Drehwinkel ϕ ist. For the evaluation, preferably selects a region 12 in which the slope of the waveform 11 in wesent Lich is constant, which means that the voltage U is proportional to the rotation angle φ in this area. Dem Be reich 12 mit einer leichten positiven Steigung entspricht der Bereich 12 ' des Signalverlaufs 14 mit einer leicht ne gativen Steigung bei einer Rotation in der Gegendrehrich tung 9 . Be the region 12 with a slight positive slope corresponds to the portion 12 'of the waveform 14 with a slightly ne ative slope at a rotation in the opposite direction of rotation direction. 9 Aus der Veränderung ΔU des Signalwerts in einer Zeiteinheit kann auf die Drehzahl geschlossen werden. The change .DELTA.U of the signal value in a unit time can be concluded that the speed.

Bezugszeichenliste Reference numeral list

1 1

Sensor Sensor

2 2

Signalgeber Signaler

3 3

Auswerteeinrichtung Evaluation

4 4

Kontur Contour

5 5

Zahn Tooth

6 6

Zahnflanke (flach) Tooth surface (flat)

7 7

Zahnflanke (steil) Tooth flank (steep)

8 8

Drehrichtung Direction of rotation

9 9

Gegendrehrichtung Reverse direction

10 10

Signalverlauf Waveform

11 11

Signalform Waveform

12 12

proportionaler Bereich proportional area

12 12

' Bereich 'Area

13 13

proportionaler Bereich proportional area

14 14

Signalverlauf Waveform

Patent Citations
Cited PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
*DE1146291C Title not available
DE1773149A1 *6 Apr 19682 Sep 1971Siemens AgEinrichtung zur Drehrichtungsanzeige von Antrieben
DE3643095C2 *17 Dec 198628 Dec 1989Mtu Muenchen GmbhTitle not available
DE4018834A1 *13 Jun 19903 Jan 1991Volkswagen AgArrangement for distinguishing between opposite movement directions - has inductive sensor of periodic magnetic asymmetries with pole shoes at varying separations
DE4232864A1 *30 Sep 199231 Mar 1994Thomson Brandt GmbhRotation angle, revolution rate and rotation direction measurement - using analogue and digital encoder with differentiation and integration of signals.
DE4233549A1 *1 Oct 199221 Apr 1994Brose FahrzeugteileDetecting RPM and rotation direction of rotary drive, e.g. window lifter of motor vehicle - using signal generating or altering element connected to rotary drive and supplying detecting sensor and electronic evaluation unit
DE4428396A1 *11 Aug 199415 Feb 1996Abb Management AgNon-contact measuring unit for transmitter wheel rotation speed and its direction
DE4437875A1 *22 Oct 19944 May 1995Volkswagen AgDevice for determining the respective direction of movement of a part which can move in opposite directions
DE19614165A1 *10 Apr 199617 Oct 1996Nippon Denso CoHall-effect magnetic sensor having toothed wheel, for detecting movement of object
DE19652785A1 *19 Dec 199625 Jun 1998Schaeffler Waelzlager OhgReturn system for automotive friction hydraulic clutch
Non-Patent Citations
Reference
1 *08086796 A
2 *JP Patents Abstracts of Japan: 57-151864 A.,P-162,Dec. 14,1982,Vol. 6,No.255
Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE10133381A1 *10 Jul 200123 Jan 2003Bayerische Motoren Werke AgDevice for detecting speed, direction of motion of body, e.g. rotating shaft, has asymmetrical trigger so that signal recorded by signal pick-up is different according to direction of movement of body
DE102011078977A1 *11 Jul 201117 Jan 2013Continental Teves Ag & Co. OhgEinrichtung zur Messung der Winkelgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit eines sich bewegenden Teiles und zur Bewegungsrichtungserkennung desselben
CN101449170B25 Apr 200711 May 2011Zf腓德烈斯哈芬股份公司Method for determining the rotational speed of the main shaft of a transmission, and transmission comprising a device for detecting rotational speed
CN103782178A *10 Jul 20127 May 2014大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司Device for measuring the angular velocity or velocity of a moving part and for detecting the direction of motion of the moving part
EP1229336A1 *16 Jan 20027 Aug 2002Delphi Technologies, Inc.Device for determining speed and direction of movement
EP1324050A2 *6 Dec 20022 Jul 2003Philips Electronics N.V.Assembly for the detection of movement of an encoder
EP1324050A3 *6 Dec 200219 May 2004Philips Electronics N.V.Assembly for the detection of movement of an encoder
US66393996 Feb 200128 Oct 2003Delphi Technologies, Inc.Target wheel sensor assembly for determining position and direction of motion of a rotating target wheel
US6650110 *4 Jun 200118 Nov 2003Delphi Technologies, Inc.Target wheel sensor assembly for producing an asymmetric signal and for determining the direction of motion of the target wheel based on the signal shape
US70093843 Jun 20037 Mar 2006Delphi Technologies, Inc.Sensor assembly combining signals with enhanced asymmetry for detecting direction of rotation of an object
US760905521 Jul 200427 Oct 2009Control Products, Inc.Position sensing device and method
US790891425 Apr 200722 Mar 2011Zf Friedrichshafen AgDetermination of the rotational speed of a transmission shaft
US802269219 Jan 200920 Sep 2011Allegro Microsystems, Inc.Direction detection sensor
US805083225 Apr 20071 Nov 2011Zf Friedrichshafen AgMethod for determining the rotational speed of the main shaft of a transmission, and transmission comprising a device for detecting rotational speed
US955172710 Jul 201224 Jan 2017Continental Teves Ag & Co. OhgDevice for measuring the angular velocity or velocity of a moving part and for detecting the direction of motion of the moving part
WO2006020364A1 *21 Jul 200523 Feb 2006Control Products Inc.Inductive position sensing device and method
WO2007134933A1 *25 Apr 200729 Nov 2007Zf Friedrichshafen AgMethod for determining the rotational speed of the main shaft of a transmission, and transmission comprising a device for detecting rotational speed
WO2007134935A1 *25 Apr 200729 Nov 2007Zf Friedrichshafen AgDetermination of the rotational speed of a transmission shaft
WO2010083007A3 *21 Dec 20097 Apr 2011Allegro Microsystems, Inc.Direction detection sensor
Classifications
International ClassificationG01D5/14, G01P3/487, G01D5/245, G01P13/04
Cooperative ClassificationG01D5/2451, G01P3/487, G01P13/04, G01D5/147
European ClassificationG01P13/04, G01D5/245B, G01D5/14B2, G01P3/487
Legal Events
DateCodeEventDescription
7 Oct 1999OM8Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
10 May 20018139Disposal/non-payment of the annual fee