專利名稱：用于傳輸角度信息的方法和實施所述方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過旋轉(zhuǎn)的裝置傳輸角度信息的方法，其中測量至少一個信號序列，對各單個信號進行相互比較，并且至少一個信號與其它信號不同。此外，本發(fā)明還涉及一種結(jié)構(gòu)布置，它包括一個旋轉(zhuǎn)的裝置和至少一個檢測器。
背景技術(shù)：
這種方法已經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)公知。這種方法通常用于在機動車輛中測量轉(zhuǎn)速和角度。特別是測量曲軸或凸輪軸的運行參數(shù)。為了實施所述方法采用發(fā)生器輪，所述發(fā)生器輪既可設(shè)計成齒輪，也可設(shè)計成具有磁化彈性體的多極編碼器。
通常設(shè)計成多極編碼器的發(fā)生器輪在其周向上交替地具有N極和S極。由所述極產(chǎn)生的場由相應(yīng)的檢測器或傳感器測量、數(shù)字化并作為信號輸出。通常這種多極編碼器包括58個極對，其同名或者說同方向的極以6°的間隔彼此順序排列地布置在發(fā)生器輪的周向上。這里一個極對夾一個6°的圓弧間隔。在周向的一個位置處，通過省去兩個極對而形成一個缺口，以限定一個基準點。這種基準點通常對應(yīng)于氣缸的上止點。
但這種有意設(shè)置的缺口會導(dǎo)致問題。在缺口中缺失的用于確定時間的信號必須在測量轉(zhuǎn)速和角度信息時由前面的信號數(shù)據(jù)中計算出來。為此需要這樣的發(fā)動機控制裝置，所述發(fā)動機控制裝置通過復(fù)雜的軟件利用近似方法獲得缺失的信號。但這種處理方式不夠精確并且存在誤差，所述誤差在加速和制動中由于動態(tài)的過程還會加大。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，這樣設(shè)計并改進開頭所述類型的方法，從而確保精確地和直接地測量運行參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，前面所述目的可通過具有權(quán)利要求1的特征的用于傳輸信息的方法來實現(xiàn)。因此所述方法的特征在于，測量兩個信號序列并對其進行相互比較，其中通過第一序列規(guī)則地提供信號，而通過第二序列不規(guī)則地提供信號。
根據(jù)本發(fā)明首先可以看出，第一序列可提供均勻的基準信號，通過所述基準信號可測得第一運行參數(shù)。然后在第二個步驟中可以看出，提供不規(guī)則信號的第二序列可以與第一運行參數(shù)不相關(guān)聯(lián)地表示另外的運行參數(shù)。因此確?？梢韵嗷オ毩⒌販y量并傳送不同的運行狀態(tài)。因此通過按本發(fā)明的方法設(shè)計方案可以避免必須由一個數(shù)據(jù)組得出不同的運行參數(shù)。由此可以確保始終可以精確和直接地測量運行參數(shù)。
因此利用根據(jù)本發(fā)明的方法就實現(xiàn)了開頭所述的目的。
所述第一序列可以分別按照恒定的間隔提供相同的絕對信號。這種具體的設(shè)計方案允許無問題地測量例如曲軸或凸輪軸的絕對位置，即通過之對信號進行數(shù)字測量和計數(shù)來實現(xiàn)。這樣就可以由已知的間隔和計數(shù)時間得到角度和速度。因此不再需要復(fù)雜的并且只是有條件地精確的從信號中獲得絕對位置的軟件。
通過第二序列可以按最好是恒定的間隔提供相同的信號，其中所述間隔包括至少一個不規(guī)則的間隔。這里可以特別具體地設(shè)想，在一個恒定的間隔的序列之后出現(xiàn)一個在其長度上與所述恒定的間隔不同的間隔。這種具體的實施方式使得可以將所述不規(guī)則間隔配設(shè)給裝置特征性的運行狀態(tài)或工作點。通過選擇所述間隔的長度，可以將分辨率調(diào)整到幾乎任意的精細程度，只要測量檢測器的分辨率允許這樣(精細)的分辨率。
所述第二序列可以包括至少兩個不規(guī)則的、彼此不同的并且相互彼此直接前后相繼的間隔，所述間隔跟隨恒定的間隔并在恒定的間隔前面。當應(yīng)該通過明顯的并且可以特別可靠地測量的不規(guī)則性來確保對特征點的測量時，這種具體的實施形式是有利的。設(shè)置兩個不同的彼此相繼的于恒定間隔不同的間隔可以有效地防止檢測器未識別到所述兩個間隔。
通過所述第二序列，可以按至少一個間隔提供在信號幅值和信號強度上不規(guī)則的信號。這里可以設(shè)想，(所述信號的)信號強度或信號高度與本序列的其它信號不同。因此可通過不同的信號強度來傳輸信息。這樣的測量允許采用從一定的閾值起才會感知信號的傳感器裝置或檢測器裝置。
所述不規(guī)則的間隔可以在其長度上與第一序列的恒定間隔或第二序列的規(guī)則間隔不同。應(yīng)該以這樣的特征選擇所述差別，以使所述不規(guī)則的間隔可以可靠地由所采用的檢測器識別到。如果采用分辨率特別高的傳感器或檢測器，不規(guī)則的間隔可以在其長度上只是非常小地與規(guī)則的間隔不同。
可以采用磁極作為信號發(fā)生元件。也可設(shè)想采用機械結(jié)構(gòu)，如齒。設(shè)置磁極確?？梢院翢o問題地通過市場上可獲得的檢測器進行測量。此外采用磁極還確?？偸且粋€N極和一個S極彼此前后相繼。因此可以無問題地實現(xiàn)按照0-1-的信號隊列的二進制信號的序列。
可以通過磁極的長度調(diào)整不規(guī)則間隔的長度。例如可以設(shè)想，具有較大尺寸的N極或S極由于其長度會對與其同向的具有均勻尺寸的極的場產(chǎn)生這樣的干擾，從而會出現(xiàn)場不對稱性。這種不對稱性可以作為用于(表示)兩個彼此前后相繼的間隔的長度關(guān)系的尺度，并且可以由檢測器測量。因此只通過對幾何上確定的區(qū)域進行磁化就可以實現(xiàn)間隔的調(diào)整/設(shè)定。
第一序列的信號可以通過改變磁場的方向和強度來產(chǎn)生。特別具體地，可以通過從N極到S極或從S極到N極的各過渡部來產(chǎn)生信號。由此確保，在極對的幾何長度恒定時，可以以恒定的間隔產(chǎn)生第一序列的信號。這里第二序列的信號可以通過從S極到N極或從N極到S極的過渡部提供。通過極的長度可以無問題地調(diào)整對間隔長度的匹配，第二序列的信號按照所述間隔產(chǎn)生。
信號可以通過至少一個霍爾傳感器測量。霍爾傳感器可很容易地從市場上獲得，并且是一種成熟的并且工作可靠的檢測器。由此背景出發(fā)，也可以采用差值霍爾傳感器(Differenzen-Hall-Sensor)、MR(磁阻)傳感器、GMR(巨磁阻)傳感器、感應(yīng)式傳感器或其它合適的傳感器。
磁性的元件可以設(shè)置在一轉(zhuǎn)動的裝置的周向上。這里可以設(shè)想，極對可以以恒定的角度間隔在周向上布置。例如可以設(shè)想，以6°的間隔彼此前后順序地布置60個極對。為了實現(xiàn)較高的分辨率，也可以設(shè)想，以較小的角度間隔在周向上彼此前后順序地布置較高數(shù)量的極對。出于這種背景，所述極可以設(shè)置在一個發(fā)生器輪上，所述發(fā)生器輪控制或測量曲軸或其它轉(zhuǎn)動的機械元件的位置或運行參數(shù)。這里發(fā)生器輪可以設(shè)置在轉(zhuǎn)動的機械元件上。
這里所述裝置可以用作編碼器盤或發(fā)生器盤。這種應(yīng)用是有利的，因為在角度間隔已知的情況下，只需在一定時間段上對從相鄰極對的N極到S極或從S極到N極的過渡部的信號進行計數(shù)，以由此獲得角度和轉(zhuǎn)數(shù)。第一序列的信號可以用來確定角度位置，而第二序列的信號用來使轉(zhuǎn)動的元件同步。這里可以設(shè)想，所述轉(zhuǎn)動的元件可以設(shè)計成機動車輛的曲軸或凸輪軸。這種具體的實施形式允許無問題地一方面測量或控制曲軸或凸輪軸的角度位置，另一方面與角度位置無關(guān)地測量或控制例如氣缸的上止點的位置。如果采用特別大數(shù)量的信號發(fā)生元件，則可以以非常高的分辨率實現(xiàn)上止點的測量，因為所述信號發(fā)生元件的角度間隔可選擇得非常小。出于這種背景，所述第二序列的信號可以用來測量轉(zhuǎn)動元件的轉(zhuǎn)角。
(本發(fā)明的)方法可以采用發(fā)出電信號或電脈沖的信號發(fā)生元件。此外可以設(shè)想采用光學(xué)信號或聲音信號。完全取決于所選擇的檢測器和所希望的檢測器響應(yīng)時間(Ansprechzeit)，可采用電的、光學(xué)的或聲音的信號。例如可以設(shè)想，如果應(yīng)該實現(xiàn)特別短的響應(yīng)時間，則采用光學(xué)信號。如果轉(zhuǎn)動的部件處于一個由于氣體或流體變得混濁并因此無法進行光學(xué)檢測的空間中，則可采用聲音信號，特別是超聲波信號。
信號可以機械地產(chǎn)生。這里可以設(shè)想，采用一個具有不規(guī)則齒部的齒輪。這種實施形式的特征在于，特別穩(wěn)固并且抗干擾性較強。
此外開頭所述的目的可以通過具有權(quán)利要求21的特征的結(jié)構(gòu)布置來實現(xiàn)。因此，結(jié)構(gòu)布置包括一個周向上配設(shè)有信號發(fā)生元件的轉(zhuǎn)動裝置，其中所述元件在所述裝置轉(zhuǎn)動時提供兩個信號序列；以及至少一個檢測器，所述檢測器測量信號，以由所述信號分別得出不同的運行參數(shù)。為了避免對創(chuàng)造性和其它實施形式的重復(fù)說明，這里可參考所述方法的實施形式。
現(xiàn)在存在各種可能性來有利地實施和改進本發(fā)明的教導(dǎo)。為此一方面可參考權(quán)利要求1和21的從屬權(quán)利要求，另一方面可參考下面借助附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明。結(jié)合參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的說明，也可以一般性地說明所述教導(dǎo)優(yōu)選的實施形式和改進方案。


在附圖中，圖1示出第一信號和第二信號的序列，其中在兩個較短的間隔之間夾一個較長的間隔，圖2示出第二信號的序列，其中在兩個較長的間隔之間夾一個較短的間隔，圖3示出根據(jù)圖2的信號序列的順序排列形式(Reihenschaltung)，以及圖4示出用于在轉(zhuǎn)動元件上進行象限確定(Quadrantenbestimmung)的兩個信號的序列。
具體實施例方式
圖1示出兩個信號序列的示意圖。這里第一序列的信號用1表示，而第二序列的信號用2表示。信號1設(shè)計成下降沿，而信號2設(shè)計成上升沿。圖1示出從一個第一信號到另一個第一信號，即從下降沿到下降沿的角度間隔總是恒定的。所述恒定的間隔(C)為6°。在第二序列的規(guī)則區(qū)域內(nèi)兩個信號2之間的間隔也是6°。
在第二序列的不規(guī)則區(qū)域內(nèi)兩個信號2之間的間隔發(fā)生變化，此時兩個信號1之間的間隔保持不變。
通過信號2的序列中的不規(guī)則性可以傳輸與利用第一序列傳輸?shù)男畔o關(guān)的信息。
圖1具體示出一個序列，其中一個與規(guī)則的間隔相比過長的間隔B夾在兩個過短的間隔A之間。這里兩個信號2之間的過長的間隔B是相應(yīng)的較短的間隔A中的一個的兩倍長。
圖2示出一個序列，其中一個與規(guī)則的間隔相比過短的間隔B夾在兩個過長的間隔A之間。
圖3示出一根據(jù)圖2的間隔序列，其中根據(jù)圖2的間隔序列前后順序排列。按長、短、長、長、短、長實現(xiàn)一個序列。這里可以設(shè)想，所述間隔序列可以直接彼此前后相繼地或者由任意多個規(guī)則的間隔序列分開地布置。
圖4示出周期性重復(fù)的信號2的序列。所述信號可以用于象限確定。所述信息可以通過發(fā)生器輪表示，其中信號2的各不規(guī)則序列代表轉(zhuǎn)動的發(fā)生器輪上的基準點。圖4特別具體地示出，一個略微過短的間隔3后面跟隨一個略微過長的間隔4，而間隔4后面跟隨一個短很多的間隔5，而在間隔5后面又鄰接一個略微過長的間隔6。在規(guī)則的序列之后出現(xiàn)一個又是略微過長的間隔7，這里間隔8較短，而間隔9略微過長。類似地設(shè)計間隔10、11和12。在所述間隔后設(shè)置一恒定間隔的序列。所述序列后面跟隨間隔13、14、15、16、17和18的序列。其后又重新設(shè)置一個恒定間隔的序列。該序列后面跟隨間隔19、20和3的序列。在發(fā)生器輪上采用不同長度的磁極作為信號發(fā)生元件。所述相對于具有規(guī)則長度的磁極的特征性磁極的長度表示間隔3至20的長度。
在前面的圖1至4中，明顯加長的間隔—例如根據(jù)圖1的間隔B—表示尺寸加厚的磁極。根據(jù)圖4，這種間隔的特征在于間隔11、14或17。這里，間隔10、12、13、15、16和18相應(yīng)地表示圖1中的間隔A，所述間隔A代表長度設(shè)計得略微過小的磁極。長度很小的極由圖4中很短的間隔5和8表示。這里明顯較長的間隔是與它相配的略微縮短的間隔的兩倍長。明顯較短的間隔是與它相配的加長的間隔的一半長。相應(yīng)地設(shè)計與此相對應(yīng)的極的長度。
對于根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)的其它有利的實施形式和改進方案，一方面可以參考說明書的一般性部分，另一方面可以參考后附的權(quán)利要求。
最后需要特別重點說明的是，前面完全是任意選出的實施例只是用于說明根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，但所述教導(dǎo)不限于所述實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于通過一旋轉(zhuǎn)的裝置傳輸角度信息的方法，其中測量至少一個信號序列，對各信號進行相互比較，并且至少一個信號與其它信號不同，其特征在于，測量兩個信號序列并對其進行相互比較，其中通過第一序列規(guī)則地提供信號，而通過第二序列不規(guī)則地提供信號。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一序列按照總是恒定的間隔提供相同的信號。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，第二序列按間隔提供相同的信號，其中所述間隔包括至少一個不規(guī)則的間隔。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二序列包括至少兩個不規(guī)則的、彼此不同的并且彼此前后相繼的間隔，所述間隔跟隨恒定的間隔并在恒定的間隔前面。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二個序列按至少一個間隔提供不規(guī)則的信號。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，采用磁極作為信號發(fā)生元件。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，通過磁極的長度調(diào)整所述間隔的長度。
8.如權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，通過改變所述極的磁場的方向和強度來產(chǎn)生第一序列的信號。
9.如權(quán)利要求6至8中任一項所述的方法，其特征在于，第一序列的信號由從N極到S極或從S極到N極的過渡部來產(chǎn)生，而第二序列的信號由從S極到N極或從N極到S極的過渡部來產(chǎn)生。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項所述的方法，其特征在于，信號通過至少一個霍爾傳感器、差值霍爾傳感器、MR傳感器—即磁阻傳感器、GMR傳感器—即巨磁阻傳感器或感應(yīng)式傳感器來測量。
11.如權(quán)利要求6至10中任一項所述的方法，其特征在于，磁性的元件設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動裝置的周向上。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，所述裝置設(shè)計成編碼器盤或發(fā)生器盤。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，第一序列的信號用來確定轉(zhuǎn)數(shù)或絕對位置，而第二序列的信號用來使轉(zhuǎn)動的元件同步。
14.如權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二序列的信號用來測量轉(zhuǎn)動的元件的轉(zhuǎn)角。
15.如權(quán)利要求1至5或12至14中任一項所述的方法，其特征在于，電學(xué)地產(chǎn)生所述信號。
16.如權(quán)利要求1至5或12至14中任一項所述的方法，其特征在于，光學(xué)地產(chǎn)生所述信號。
17.如權(quán)利要求1至5或12至14中任一項所述的方法，其特征在于，聲學(xué)地產(chǎn)生所述信號。
18.如權(quán)利要求1至5或12至14中任一項所述的方法，其特征在于，機械地產(chǎn)生所述信號。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，采用具有不規(guī)則齒部的齒輪。
20.如上述權(quán)利要求1至19中任一項所述的方法，其特征在于，在機動車輛中采用發(fā)生器輪作為信號發(fā)生器，并采用具有連接在后面處理裝置的檢測器作為信號接受器。
21.用于實施如權(quán)利要求1至20中任一項所述的方法的結(jié)構(gòu)布置，包括一個周向上配設(shè)有信號發(fā)生元件轉(zhuǎn)動的裝置，其中所述元件在所述裝置轉(zhuǎn)動時提供兩個信號序列；以及至少一個檢測器，所述檢測器測量信號，以由所述信號分別得出不同的運行參數(shù)。
22.按引用權(quán)利要求1至14的權(quán)利要求21所述的結(jié)構(gòu)布置，其特征在于，所述裝置設(shè)計成發(fā)生器輪，所述發(fā)生器輪周向上具有磁極對，其中單個極在其長度上與其余的極不同。
23.按權(quán)利要求22所述的結(jié)構(gòu)布置，其特征在于，在周向上布置60個極對。
24.按權(quán)利要求22或23所述的結(jié)構(gòu)布置，其特征在于，在發(fā)生器輪的多個象限中設(shè)置具有不規(guī)則長度的極。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過一旋轉(zhuǎn)的裝置傳輸角度信息的方法，其中測量至少一個信號序列，對各信號進行相互比較，并且一個信號與其它信號不同，為了實現(xiàn)總是確保精確地和直接地測量運行參數(shù)的目的，其特征在于，測量兩個信號序列并對其進行相互比較，其中通過第一序列規(guī)則地提供信號，而通過第二序列不規(guī)則地提供信號。本發(fā)明還涉及一種結(jié)構(gòu)布置，它包括一個周向上配設(shè)有信號發(fā)生元件轉(zhuǎn)動的裝置，其中所述元件在所述裝置轉(zhuǎn)動時提供兩個信號序列；以及至少一個檢測器，所述檢測器測量信號，以由所述信號分別得出不同的運行參數(shù)。
文檔編號G01D5/12GK1793786SQ20051010800
公開日2006年6月28日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者H·穆特爾, T·克勒貝斯, W·科科施齊恩斯基 申請人:卡爾 弗羅伊登柏格兩合公司