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DE102004039739A1 - Measurement of the rotational speed of a shaft, whereby two adjoining sensors are used to detect impulses from markings on the shaft with the known sensor separation and time between the impulses used to calculate the speed - Google Patents

Measurement of the rotational speed of a shaft, whereby two adjoining sensors are used to detect impulses from markings on the shaft with the known sensor separation and time between the impulses used to calculate the speed Download PDF

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DE102004039739A1
DE102004039739A1 DE200410039739 DE102004039739A DE102004039739A1 DE 102004039739 A1 DE102004039739 A1 DE 102004039739A1 DE 200410039739 DE200410039739 DE 200410039739 DE 102004039739 A DE102004039739 A DE 102004039739A DE 102004039739 A1 DE102004039739 A1 DE 102004039739A1
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DE
Germany
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sensors
shaft
rotational speed
pulse
measuring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE200410039739
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Dipl.-Ing. Rittler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Method for measuring the rotational speed of a shaft (1) in which the speed is determined from the angular velocity of at least an impulse generating marking (6, 6', 6") on the shaft. The markings are detected by two adjoining sensors (2, 3), whose angular separation (delta alpha ) is known. From the separation and the time difference between the detection of a marking by the sensors, an angular velocity is determined. An independent claim is made for a system for measuring the rotational speed of a shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein System zur Messung der Drehzahl einer Welle.The The present invention relates to a method for measuring the rotational speed a wave according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a system for measuring the speed of a shaft.

In der Automobiltechnik weisen Fahrzeugantriebe/Maschinenantriebe drehzahlpulsierende Antriebsmotoren oder auch Abtriebe auf. Hierbei übertragen sich die Schwingungen auf den Antriebsstrang, so dass Kenntnisse über auftretende Drehschwingungen für die sichere Auslegung von Antriebsstrangsystemen erforderlich sind.In Automotive technology, vehicle drives / machine drives speed pulsating Drive motors or power take-offs on. Here, the vibrations are transmitted on the drive train, so that knowledge about occurring torsional vibrations for the safe design of powertrain systems are required.

Nach dem Stand der Technik werden Drehzahlmessungen an Prüfständen bzw. Fahrzeugantrieben im Allgemeinen mittels Inkrementalgebern oder vergleichbaren impulsgebenden Verfahren durchgeführt. Hierbei werden, bezogen auf die Messstelle, winkeläquidistant Signalimpulse erzeugt, welche von dafür geeigneten Messsystemen ausgewertet werden. Ein derartiger Signalimpuls wird jeweils bei Vorbeibewegen einer üblicherweise auf einem Messzahnrad angeordneten geeigneten Marke, beispielsweise eines Zahnes, eines dunklen Streifens, eines Magnetpols, etc., erzeugt.To In the prior art, speed measurements on test stands or Vehicle drives generally by means of incremental encoders or comparable impulsive method performed. Here are, related on the measuring point, angular equidistant Generates signal pulses which are evaluated by suitable measuring systems become. Such a signal pulse will pass each time one usually on a measuring gear arranged appropriate brand, for example a tooth, a dark stripe, a magnetic pole, etc. generated.

Aus dem zeitlichen Abstand zweier solcher aufeinanderfolgender Signalimpulse und dem bekannten Winkelinkrement des Inkrementalgebers (beispielsweise bei einem Messzahnrad 6 Winkelgrad bei 60 Impulsen pro Umdrehung) lässt sich die mittlere Winkelgeschwindigkeit innerhalb eines Winkelinkrements berechnen.Out the time interval between two such successive signal pulses and the known angular increment of the incremental encoder (for example with a measuring gear 6 angular degree at 60 pulses per revolution) let yourself the mean angular velocity within an angle increment to calculate.

Voraussetzung für die Durchführung des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens ist die Kenntnis der Größe der Winkelinkremente, wobei bei näherungsweise konstanten Winkelinkrementen die Kenntnis eines Winkelinkrementes ausreichend ist.requirement for the execution the method known from the prior art is the knowledge the size of the angle increments, where at approx constant angle increments the knowledge of an angle increment is sufficient.

In nachteiliger Weise übertragen sich bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik bei ungenau bekannten oder über eine Wellendrehung variierenden Winkelinkrementen (Teilungsfehler) Fehler beim Winkel direkt auf die zu bestimmende Winkelgeschwindigkeit. Des weiteren ist bei schwer zugänglichen Messstellen eine Applikation von Inkrementalgebern bzw. Messzahnrädern sehr aufwendig und teuer oder gar unmöglich.In disadvantageously transmitted in the method of the prior art inaccurately known or over a shaft rotation varying angular increments (pitch error) Error at the angle directly to the angular velocity to be determined. Furthermore, is difficult to access Measuring points an application of incremental encoders or gauges very consuming and expensive or even impossible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Drehzahlmessung auch bei ungenau bekannten oder über eine Wellendrehung variierenden Winkelinkrementen ermöglicht werden. Außerdem soll das Verfahren in Situationen anwendbar sein, bei denen die Anwendung der herkömmlichen Verfahren sehr aufwendig oder unmöglich ist. Des weiteren soll ein System zur Messung der Drehzahl einer Welle angegeben werden.Of the The present invention is based on the object, a method to indicate the speed of a shaft, which the disadvantages of the prior art avoids. In particular, should by the inventive method a speed measurement even with inaccurately known or over a Shaft rotation varying angle increments are possible. In addition, should The method may be applicable in situations where the application the conventional one Procedure is very complicated or impossible. Furthermore, should a system for measuring the speed of a shaft can be specified.

Beispielsweise soll durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Drehzahlmessung an sehr großen Achsen, wie sie z.B. in der Bahntechnik vorkommen, ermöglicht werden.For example should by the inventive method a speed measurement on very large axes, as e.g. in the railway technology occur allows become.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Ein System zur Messung der Drehzahl einer Welle ist Gegenstand des Patentanspruchs 9.These Task is for a method by the features of claim 1 solved. Further advantages of the invention and embodiments will become apparent from the dependent claims. A system for Measurement of the rotational speed of a shaft is the subject of the patent claim 9th

Demnach wird ein Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle vorgeschlagen, bei dem die momentane Drehzahl aus der Winkelgeschwindigkeit zumindest einer auf der Welle angeordneten impulsgebenden Markierung innerhalb eines Zeitintervalls berechnet wird, wobei die impulsgebende Markierung an zwei, bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, radial nahe beieinander stehenden und mit den Markierungen zusammenwirkenden und impulsgebenden Sensoren vorbeigeführt wird. Hierbei erzeugen die Sensoren eine Impulsfolge, wobei die Impulsfolge des zweiten Sensors gegenüber der Impulsfolge des ersten Sensors um eine Differenzzeit verschoben ist, derart, dass bei bekanntem Winkel zwischen den Sensoren, bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, und bekannter Differenzzeit die Winkelgeschwindigkeit berechnet wird.Therefore a method for measuring the rotational speed of a shaft is proposed, where the instantaneous speed from the angular velocity at least an impulse-emitting marking arranged on the shaft within a time interval is calculated, wherein the impulsive mark at two, relative to the center of rotation of the rotational movement to be detected, radially close together and cooperating with the markers and pulse-giving sensors is passed. Create this the sensors a pulse train, wherein the pulse train of the second Sensors opposite the pulse train of the first sensor shifted by a difference time is such that at a known angle between the sensors, based on the center of rotation of the rotational movement to be detected, and known Difference time the angular velocity is calculated.

Des weiteren wird vorgeschlagen, das aus dem Stand der Technik bekannte Messzahnrad oder den Drehinkrementalgeber durch ein vorgefertigtes impulsgebendes, strukturiertes Band, das mit geringem Aufwand um eine Welle gewickelt werden kann, zu ersetzen. Die Bänder können aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein und sind in Kombination mit einem dem physikalischen Wirkprinzip entsprechenden Sensor Bestandteile eines Drehzahlmesssystems gemäß der Erfindung.Of Another is proposed, which is known from the prior art Measuring gear or rotary incremental encoder by a prefabricated impulse-giving, structured band that wound around a shaft with little effort can be replaced. The bands can be made of different materials and are in combination with a corresponding to the physical effect sensor components a speed measuring system according to the invention.

Geeignete impulsgebende Bänder weisen eine Strukturierung in Form von im Wesentlichen regelmäßigen Markierungen auf; bei den Markierungen kann es sich beispielsweise um Schwarz-Weiß-Farbbeschichtungen, streifenartige Magnetisierungen oder zahnartige Strukturen handeln.suitable stimulating bands have a structuring in the form of substantially regular markings on; the marks may be, for example, black and white color coats, act strip-like magnetizations or tooth-like structures.

Beim Auftragen eines vorgefertigten impulsgebenden Bandes auf einen Wellenumfang stoßen Anfang und Ende des Bandes aufeinander, so dass in der Regel der sogenannte Bandstoß entsteht. Nur wenn der Wellenumfang ein ganzzahliges Vielfaches der Wiederhollänge der impulsgebenden Strukturie rung des Bandes annimmt, führt der Bandstoß zu keinem unterschiedlichen Winkelinkrement an dieser Stelle.At the Applying a prefabricated pulse-giving tape to a shaft circumference push start and end of the tape on each other, so that usually the so-called Ribbon kick arises. Only if the wave circumference is an integer multiple of the repeat length of the The impulsive structuring of the volume is assumed by the Tape thrust too no different angle increment at this point.

Das erfindungsgemäße Drehzahlmesssystem umfasst zwei – bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung – radial nahe beieinander stehende, impulsgebende Sensoren, an die die impulsgebende Struktur vorbeigeführt wird. Es ist auch möglich, mehr als zwei Sensoren vorzusehen, um eine redundante Messung erhalten zu können.The Speed measuring system according to the invention includes two - related on the center of rotation of the rotational movement to be detected - radially close to each other, pulse-giving sensors to which the impulsive Structure bypassed becomes. It is also possible, provide more than two sensors to obtain a redundant measurement to be able to.

Bei als konstant angenommener Winkelgeschwindigkeit erzeugen beide Sensoren eine Impulsfolge, wobei die Impulsfolge des zweiten Sensors gegenüber der Impulsfolge des ersten Sensors um eine Differenzzeit verschoben ist, die über eine Umdrehung hinweg konstant ist. Bei bekanntem Winkel zwischen den Sensoren und bekannter Differenzzeit kann erfindungsgemäß die Winkelgeschwindigkeit angegeben werden und zwar unabhängig von den Winkeln zwischen den Markierungen – bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung -, da zu einem Zeitpunkt die Bewegung einer Markierung betrachtet wird.at Both sensors generate as angular velocity assumed constant a pulse train, wherein the pulse train of the second sensor relative to the Pulse train of the first sensor shifted by a difference time is that over one revolution is constant. At a known angle between According to the invention, the angular velocity can be indicated to the sensors and known difference time become independent from the angles between the marks - relative to the center of rotation the rotational movement to be detected - because at a time the movement a mark is considered.

Als problematisch erweist sich hierbei die für die Berechnung der Winkelgeschwindigkeit erforderliche Bestimmung des genannten Winkels zwischen den Sensoren, bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung. Dieser Winkel ist in der Regel sehr klein und kann aus der Geometrie heraus nur sehr ungenau bestimmt werden. Ferner kann ein vorgegebener Winkel bei der Montage nicht exakt eingehalten werden.When The problem for the calculation of the angular velocity proves to be problematic here required determination of said angle between the sensors, based on the center of rotation of the rotational movement to be detected. This angle is usually very small and can be out of geometry be determined only very inaccurate. Furthermore, a predetermined angle not exactly adhered to during assembly.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, die beiden Sensoren in ein Gehäuse einzubauen, bei dem der Winkel zwischen den Sensoren unveränderlich und genau bekannt ist. In diesem Fall muss aber der Abstand bzw. die Lage des Gehäuses bezogen auf die Welle, deren Drehgeschwindigkeiterfasst wer den soll, genau eingehalten werden, da minimale Abweichungen dieser geometrischen Parameter zu großen Messfehlern führen.According to the invention Is it possible, the two sensors in a housing to install, in which the angle between the sensors invariable and exactly known. In this case, but the distance or the Location of the housing related to the wave, whose rotational speed is detected who should, be strictly adhered to, since minimal deviations of these geometric Parameters for large measurement errors to lead.

Gemäß der Erfindung kann dieser Winkel aus den Zeitpunkten der Signalimpulse beider Sensoren und der Anzahl der Winkelinkremente innerhalb einer Umdrehung berechnet werden; der Winkel wird über die Normierung einer Umdrehung bestimmt, wie im Folgenden beschrieben.According to the invention can this angle from the times of the signal pulses of both Sensors and the number of angular increments within one revolution be calculated; the angle is over the normalization of one revolution determined as described below.

Die Winkel α1, α2 bis αn seien die Winkel zwischen den Markierungen (bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung) auf dem um die Welle angebrachten impulsgebenden Band. Diese können aufgrund des Bandstoßes und den dadurch entstehenden Teilungsfehlern unterschiedlich sein. Der Winkel Δα ist der Winkel zwischen den beiden Sensoren, der nachfolgend als konstant betrachtet wird. Mit T1, T2 bis Tn sind die Zeiten bezeichnet, die die Welle benötigt, um den Winkelbereich α1, α2 bis αn zu durchlaufen. Die Winkel sind mit den Zeiten über die Winkelgeschwindigkeit miteinander verknüpft, wobei folgende Gleichung gilt: αn = ωn Tn;mit n = 1, 2, 3, ....The angles α 1 , α 2 to α n are the angles between the markings (relative to the center of rotation of the rotational movement to be detected) on the pulse-generating belt mounted around the shaft. These may be different due to the tape impact and the resulting split errors. The angle Δα is the angle between the two sensors, which is considered to be constant below. T 1 , T 2 to T n designate the times required by the shaft to travel through the angular range α 1 , α 2 to α n . The angles are linked with the times via the angular velocity, with the following equation: α n = ω n T n ; with n = 1, 2, 3, ....

Für den Winkel Δα zwischen den Sensoren gilt folgende Gleichung: Δα = ωnΔTn,wobei ΔTn die Differenzzeit bei der Erfassung der Markierung n durch die beiden Sensoren ist.For the angle Δα between the sensors, the following equation applies: Δα = ω n .DELTA.T n . where ΔT n is the difference time in the detection of the mark n by the two sensors.

Eine Kombination beider Gleichungen ergibt folgenden Ausdruck:

Figure 00060001
A combination of both equations yields the following expression:
Figure 00060001

Hierbei wird als Randbedingung angenommen, dass sich die Drehgeschwindigkeit im Winkelbereich Δα und αn nicht stark ändert. Zählt man alle Winkel αn bei M Markierungen einer Umdrehung zusammen, muss sich genau ein voller Kreis ergeben, so dass gilt:

Figure 00060002
wobei sich folglich der Winkel zwischen den Sensoren aus der Gleichung
Figure 00060003
bestimmen lässt.In this case, it is assumed as a boundary condition that the rotational speed in the angular range Δα and α n does not change greatly. If one sums all angles α n at M marks of one revolution, exactly one full circle must result, so that:
Figure 00060002
hence the angle between the sensors is from the equation
Figure 00060003
determine.

Mit diesem Winkel und den bekannten gemessenen Differenzzeiten lässt sich erfindungsgemäß die Drehzahl, unabhängig davon, ob die Markierungen regelmäßig angeordnet sind oder nicht, durch folgende Gleichung berechnen.With This angle and the known measured difference times can be According to the invention, the speed, independently whether the markings are regularly arranged or not, calculate by the following equation.

Figure 00060004
Figure 00060004

Versuche haben gezeigt, dass Δα nur sehr geringen bzw. für Drehschwingungsspektralanalysen vernachlässigbaren Schwankungen unterliegt, beispielsweise bei dem Anlassen eines Verbrennungsmotors, wo extreme Drehzahlgradienten und Drehschwingungen auftreten.Experiments have shown that Δα only very low or for torsional vibration spectral analyzes negligible fluctuations, for example, when starting an internal combustion engine, where extreme speed gradients and torsional vibrations occur.

Um die Stabilität des Verfahrens zu gewährleisten, soll der Winkel Δα zwischen den beiden Sensoren kleiner als das kleinste Winkelinkrement sein. Ferner muss der zu einem Signalimpuls des ersten Sensors gehörende Signalimpuls des zweiten Sensors zeitlich vor dem Nachfolgeimpuls des ersten Sensors liegen.Around the stability to ensure the process should the angle Δα between the two sensors are smaller than the smallest Winkelinkrement. Further must be the signal pulse belonging to a signal pulse of the first sensor of the second sensor in time before the successor pulse of the first sensor lie.

Altemativ dazu kann jedoch auch der Winkel Δα zwischen den beiden Sensoren größer sein als das größte Winkelinkrement, so dass der zu einem Signalimpuls des ersten Sensors gehörende Signalimpuls des zweiten Sensors zeitlich nach dem Nachfolgeimpuls des ersten Sensors liegt.Alternatively but also the angle Δα between be larger than the two sensors as the largest angle increment, such that the signal pulse belonging to a signal pulse of the first sensor of the second sensor in time after the successor pulse of the first Sensor is located.

Durch das hier vorgestellte Verfahren wird eine zuverlässige Drehzahlmessung auch bei ungenau bekannten oder über eine Wellendrehung variierenden Winkelinkrementen ermöglicht. Des weiteren wird die Anwendung von impulsgebenden Bändern ermöglicht, wobei der Einsatz von Messzahnrädern in vorteilhafter Weise vermieden wird.By The method presented here becomes a reliable speed measurement as well at inaccurately known or over allows a shaft rotation varying angle increments. Furthermore, the use of impulsive bands is made possible, the use of measuring gears in advantageously avoided.

Als Sensoren können auch optische Sensoren (z. B. geeignet für schwarz-weiß gestreifte Markierungsbänder) und Abstandssensoren, die nach dem Wirbelstromprinzip arbeiten, eingesetzt werden.When Sensors can also optical sensors (eg suitable for black and white striped Marking tapes) and distance sensors that work according to the eddy current principle, be used.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert.The The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures.

Es stellen dar:It represent:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems zur Drehzahlmessung; 1 a schematic representation of the system according to the invention for speed measurement;

2 einen beispielhaften zeitlichen Signalverlauf der beiden Sensoren; und 2 an exemplary time waveform of the two sensors; and

3 eine schematische Darstellung eines Gebiets der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a schematic representation of a field of use of the method according to the invention.

Wie 1 zu entnehmen, umfasst das erfindungsgemäße System zur Messung der Drehzahl einer Welle 1 zwei – bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung – radial nahe beieinander stehende, impulsgebende Sensoren 2, 3, an der die impulsgebende Struktur 4 vorbeigeführt wird. Vorzugsweise ist die impulsgebende Struktur 4 als ein um die Welle 1 anzubringendes impulsgebendes Band 5 mit im Wesentlichen entlang seines Umfangs regelmäßig angeordneten impulsgebenden Markierungen 6 ausgebildet. In 1 ist der Winkel Δα zwischen den Sensoren eingezeichnet; die Welle dreht sich im Uhrzeigersinn, so dass die eingezeichneten Markierungen in der Reihenfolge 6'', 6' und 6 an den Sensoren vorbeigeführt werden, um gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aus dem Quotienten

Figure 00080001
die Winkelgeschwindigkeit der Markierung n berechnen zu können.As 1 can be seen, includes the inventive system for measuring the speed of a shaft 1 two - with respect to the center of rotation of the rotational movement to be detected - radially close together, pulse-emitting sensors 2 . 3 at which the impulsive structure 4 is passed. Preferably, the impulse-giving structure 4 as one around the wave 1 to be attached pulse-giving belt 5 with substantially along its circumference regularly arranged pulse-emitting markings 6 educated. In 1 the angle Δα between the sensors is drawn; the shaft rotates clockwise, leaving the marked marks in order 6 '' . 6 ' and 6 be guided past the sensors to according to the method of the invention from the quotient
Figure 00080001
to be able to calculate the angular velocity of the mark n.

Die Momentanaufnahme gemäß 1 entspricht dem Zeitpunkt Tx in 2. Die beiden Diagramme in 2 sind die Signalverläufe der Sensoren 2 (oberes Diagramm) und 3 (unteres Diagramm) als Funktion der Zeit. Zum Zeitpunkt Tx befindet sich die Markierung 6'' zwischen den beiden Sensoren 2, 3 und hat einen Impuls des Sensors 2 ausgelöst. Anschließend wird durch die Markierung 6'' auch ein Impuls des Sensors 3 ausgelöst, wobei ΔT1 die Differenzzeit bei der Erfassung der Markierung 6'' durch die beiden Sensoren 2, 3 ist. Anschließend werden die Markierungen 6' und 6 an den Sensoren 2, 3 vorbeigeführt, was die Erzeugung entsprechender Signale mit den Differenzzeiten ΔT1 bzw. ΔT2 zur Folge hat.The snapshot according to 1 corresponds to the time Tx in 2 , The two diagrams in 2 are the waveforms of the sensors 2 (upper diagram) and 3 (lower diagram) as a function of time. At time Tx is the mark 6 '' between the two sensors 2 . 3 and has a pulse of the sensor 2 triggered. Subsequently, by the mark 6 '' also a pulse of the sensor 3 where ΔT 1 is the difference in detection time of the mark 6 '' through the two sensors 2 . 3 is. Then the markers 6 ' and 6 at the sensors 2 . 3 passed, which has the generation of corresponding signals with the difference times .DELTA.T 1 and .DELTA.T 2 result.

T1 entspricht dem Winkel α1 zwischen der Markierung 6'' und der Markierung 6' gemäß der Gleichung αn = ωn Tn. Gemäß 1 ist der Winkel zwischen der Markierung 6'' und der Markierung 6' größer als der Winkel zwischen der Markierung 6' und der Markierung 6, so dass gilt: T1 > T2, wie aus 2 ersichtlich.T 1 corresponds to the angle α 1 between the marking 6 '' and the mark 6 ' according to the equation α n = ω n T n . According to 1 is the angle between the mark 6 '' and the mark 6 ' greater than the angle between the mark 6 ' and the mark 6 , so that: T1> T2, as out 2 seen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und System wird die Möglichkeit geschaffen, die Drehzahl einer Welle, unabhängig davon, ob die impulsgebenden Markierungen regelmäßig angeordnet sind oder nicht, zu messen, wobei die Herstellungskosten des Systems gering sind. Des weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren einfach durchführbar, wobei in vorteilhafter Weise die Notwendigkeit der Verwendung von Messzahnrädern entfällt.By the inventive method and system becomes the possibility created, the speed of a wave, regardless of whether the impulsive Markers arranged regularly are or not to measure, with the manufacturing cost of the system are low. Furthermore, the inventive method is easy to carry out, wherein Advantageously, the need for the use of measuring gears deleted.

Ein Anwendungsgebiet des hier vorgestellten Verfahrens ist beispielsweise die Messung der Drehzahl von Achsen und Wellen im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs 7, insbesondere im Getriebe 8, wie gemäß 3 veranschaulicht.One application of the method presented here is, for example, the measurement of the rotational speed of axles and shafts in the drive train of a motor vehicle 7 , especially in the transmission 8th as according to 3 illustrated.

11
Wellewave
22
Sensorsensor
33
Sensorsensor
44
impulsgebende Strukturimpulse-giving structure
55
impulsgebendes Bandpulse imaging tape
66
impulsgebende Markierungimpulse-giving mark
6'6 '
impulsgebende Markierungimpulse-giving mark
6''6 ''
impulsgebende Markierungimpulse-giving mark
77
Kraftfahrzeugmotor vehicle
88th
Getriebetransmission
ΔαΔα
Winkel zwischen den Sensorenangle between the sensors
αn α n
Winkelinkrementangular increment

Claims (11)

Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle (1), bei dem die momentane Drehzahl aus der Winkelgeschwindigkeit zumindest einer auf der Welle angeordneten impulsgebenden Markierung (6, 6', 6'') innerhalb eines Zeitintervalls berechnet wird, wobei die impulsgebende Markierung (6, 6', 6'') an zwei, bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, radial nahe beieinander stehenden und mit den Markierungen (6, 6', 6'') zusammenwirkenden und impulsgebenden Sensoren (2, 3) vorbeigeführt wird, derart, dass die Sensoren (2, 3) eine Impulsfolge erzeugen, wobei die Impulsfolge des zweiten Sensors (3) gegenüber der Impulsfolge des ersten Sensors (2) um eine Differenzzeit verschoben ist, und wobei bei bekanntem Winkel (Δα) zwischen den Sensoren (2, 3), bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, und bekannter Differenzzeit die Winkelgeschwindigkeit berechnet wird.Method for measuring the rotational speed of a shaft ( 1 ), in which the instantaneous rotational speed is determined from the angular velocity of at least one pulse-emitting marking ( 6 . 6 ' . 6 '' ) within a time interval, the stimulus-indicating marker ( 6 . 6 ' . 6 '' ) at two, with respect to the center of rotation of the rotational movement to be detected, radially close together and with the markings ( 6 . 6 ' . 6 '' ) interacting and impulsive sensors ( 2 . 3 ) is passed so that the sensors ( 2 . 3 ) generate a pulse train, wherein the pulse sequence of the second sensor ( 3 ) with respect to the pulse train of the first sensor ( 2 ) is shifted by a difference time, and wherein at a known angle (Δα) between the sensors ( 2 . 3 ), Based on the center of rotation of the rotational movement to be detected, and known difference time, the angular velocity is calculated. Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine impulsgebende Markierung (6, 6', 6'') auf einem um die Welle (1) angebrachten Band (5) angeordnet ist.Method for measuring the rotational speed of a shaft according to claim 1, characterized in that the at least one pulse-emitting marking ( 6 . 6 ' . 6 '' ) on one around the shaft ( 1 ) attached band ( 5 ) is arranged. Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (Δα) zwischen den Sensoren (2, 3), bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, aus der Gleichung
Figure 00110001
bestimmt wird, wobei T1, T2 bis Tn die Zeiten bezeichnen, die die Welle (1) benötigt, um den Winkelbereich α1, α2 bis αn zu durchlaufen, wobei α1, α2 bis αn die Winkel zwischen den auf der Welle (1) vorgesehenen impulsgebenden Markierungen (6, 6', 6'') bezeichnen.Method for measuring the rotational speed of a shaft according to claim 1 or 2, characterized in that the angle (Δα) between the sensors ( 2 . 3 ), based on the center of rotation of the rotational movement to be detected, from the equation
Figure 00110001
where T 1 , T 2 to T n denote the times that the wave ( 1 ), in order to pass through the angle range α 1 , α 2 to α n , where α 1 , α 2 to α n are the angles between those on the shaft ( 1 ) provided impulsive markings ( 6 . 6 ' . 6 '' ) describe. Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl, unabhängig davon, ob die impulsgebenden Markierungen (6, 6', 6'') regelmäßig angeordnet sind oder nicht, durch folgende Gleichung berechnet wird:
Figure 00120001
wobei ΔTn die Differenzzeit bei der Erfassung der Markierung n durch die beiden Sensoren, Δα der Winkel zwischen den Sensoren (2, 3), bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, und ωn die Winkelgeschwindigkeit der Markierung n zum im Zeitintervall ΔTn ist.A method for measuring the rotational speed of a shaft according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rotational speed, regardless of whether the pulse giving markings ( 6 . 6 ' . 6 '' ) are regularly arranged or not, is calculated by the following equation:
Figure 00120001
where ΔT n is the difference time in the detection of the mark n by the two sensors, Δα the angle between the sensors ( 2 . 3 ), based on the center of rotation of the rotational movement to be detected, and ω n is the angular velocity of the mark n to n in the time interval .DELTA.T n . Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (Δα) zwischen den beiden Sensoren (2, 3) kleiner als der kleinste Winkel (Winkelinkrement) zwischen zwei aufeinanderfolgenden impulsgebenden Markierungen (6, 6', 6'') ist.Method for measuring the rotational speed of a shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the angle (Δα) between the two sensors ( 2 . 3 ) smaller than the smallest angle (angle increment) between two consecutive impulse-emitting markers ( 6 . 6 ' . 6 '' ). Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zu einem Signalimpuls des ersten Sensors (2) gehörende Signalimpuls des zweiten Sensors (3) zeitlich vor dem Nachfolgeimpuls des ersten Sensors (2) aufgrund der Erfassung der aufeinanderfolgenden impulsgebenden Markierung (6, 6', 6'') liegt.A method for measuring the rotational speed of a shaft according to one of the preceding claims, characterized in that to a signal pulse of the first sensor ( 2 ) belonging signal pulse of the second sensor ( 3 ) before the successor pulse of the first sensor ( 2 ) due to the detection of the consecutive stimulus-indicating mark ( 6 . 6 ' . 6 '' ) lies. Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (Δα) zwischen den beiden Sensoren (2, 3) größer als der größte Winkel (Winkelinkrement) zwischen zwei aufeinanderfolgenden impulsgebenden Markierungen (6, 6', 6'') ist.Method for measuring the rotational speed of a shaft according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the angle (Δα) between the two sensors ( 2 . 3 ) greater than the largest angle (angular increment) between two consecutive impulse-giving markings ( 6 . 6 ' . 6 '' ). Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zu einem Signalimpuls des ersten Sensors (2) gehörende Signalimpuls des zweiten Sensors (3) zeitlich nach dem Nachfolgeimpuls des ersten Sensors (2) aufgrund der Erfassung der aufeinanderfolgenden impulsgebenden Markierung (6, 6', 6'') liegt.A method for measuring the rotational speed of a shaft according to claim 7, characterized in that to a signal pulse of the first sensor ( 2 ) belonging signal pulse of the second sensor ( 3 ) after the succeeding pulse of the first sensor ( 2 ) due to the detection of the consecutive stimulus-indicating mark ( 6 . 6 ' . 6 '' ) lies. Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als impulsgebendes Band (5) ein Band verwendet wird, welches eine Strukturierung in Form von im Wesentlichen regelmäßigen Markierungen (6, 6', 6'') aufweist, wobei als Markierungen Schwarz-Weiß-Farbbeschichtungen, streifenartige Magnetisierungen, zahnartige Strukturen oder weitere geeignete Strukturen verwendet werden, die mit entsprechenden Sensoren zusammenwirken.Method for measuring the rotational speed of a shaft according to one of the preceding claims 2 to 8, characterized in that as impulse-giving belt ( 5 ) a band is used which has structuring in the form of substantially regular markings ( 6 . 6 ' . 6 '' ), wherein as markers black and white color coatings, strip-like magnetizations, tooth-like structures or other suitable structures are used, which cooperate with corresponding sensors. Verfahren zur Messung der Drehzahl einer Welle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (2, 3) in ein Gehäuse fest einbaut sind.Method for measuring the rotational speed of a shaft according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 2 . 3 ) are permanently installed in a housing. System zur Messung der Drehzahl einer Welle, insbesondere nach dem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein um die Welle (1) anzubringendes impulsgebendes Band (5) mit im Wesentlichen entlang seines Umfangs regelmäßig angeordneten impulsgebenden Markierungen (6, 6', 6'') und zwei, bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, radial nahe beieinan der stehende und mit den Markierungen (6, 6', 6'') zusammenwirkende und impulsgebende Sensoren (2, 3) umfasst, derart, dass die Sensoren (2, 3) bei der Drehbewegung der Welle eine Impulsfolge erzeugen, wobei die Impulsfolge des zweiten Sensors (3) gegenüber der Impulsfolge des ersten Sensors (2) um eine Differenzzeit verschoben ist, und wobei bei bekanntem Winkel (Δα) zwischen den Sensoren (2, 3), bezogen auf den Drehmittelpunkt der zu erfassenden Drehbewegung, und bekannter Differenzzeit die Winkelgeschwindigkeit berechnet wird.System for measuring the rotational speed of a shaft, in particular according to the method according to one of the preceding claims, characterized in that it is arranged around the shaft ( 1 ) impulse-giving tape ( 5 ) having pulse-generating markers regularly arranged along its circumference ( 6 . 6 ' . 6 '' ) and two, based on the center of rotation of the rotational movement to be detected, radially beieinan near the standing and with the markings ( 6 . 6 ' . 6 '' ) interacting and impulsive sensors ( 2 . 3 ), such that the sensors ( 2 . 3 ) generate a pulse sequence during the rotational movement of the shaft, wherein the pulse sequence of the second sensor ( 3 ) with respect to the pulse train of the first sensor ( 2 ) is shifted by a difference time, and wherein at a known angle (Δα) between the sensors ( 2 . 3 ), Based on the center of rotation of the rotational movement to be detected, and known difference time, the angular velocity is calculated.
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