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DE10240705A1 - Drehzahlmeßsystem - Google Patents

Drehzahlmeßsystem Download PDF

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DE10240705A1
DE10240705A1 DE10240705A DE10240705A DE10240705A1 DE 10240705 A1 DE10240705 A1 DE 10240705A1 DE 10240705 A DE10240705 A DE 10240705A DE 10240705 A DE10240705 A DE 10240705A DE 10240705 A1 DE10240705 A1 DE 10240705A1
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DE
Germany
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speed
sensor
measuring
measuring body
distance
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10240705A
Other languages
English (en)
Inventor
Gerold Dipl.-Ing. Kloos
Robert Dipl.-Ing. Stoll
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
Priority to DE10240705A priority Critical patent/DE10240705A1/de
Priority to US10/645,386 priority patent/US7135858B2/en
Publication of DE10240705A1 publication Critical patent/DE10240705A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • GPHYSICS
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Drehzahlmeßsystem mit mindestens einem ortsfesten Drehzahlsensor (4) zur Erfassung einer Drehzahl eines relativ zum Drehzahlsensor (4) rotierenden Meßkörpers (1), wobei der Meßkörper (1) auf seinem Umfang mit elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten versehen ist und der in einem definiertem Abstand zum Meßkörper (1) angeordnete Drehzahlsensor (4) auf diese in Bewegungsrichtung des Meßkörpers (1) angeordneten Diskontinuitäten anspricht, wenn der Meßkörper (1) an dem Drehzahlsensor (4) vorbeibewegt wird. Das Drehzahlmeßsystem weist zusätzlich einen separaten Abstandssensor (5) auf zur Bestimmung eines aktuellen Abstands (LS) oder/und einer aktuellen Abstandsänderung zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1). In einer Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems wird die Drehzahl des Meßkörpers (1) aus einem aktuellen Ausgangssignal des Drehzahlsensors (4) in Abhängigkeit von einem aktuellen Ausgangssignal des Abstandssensors (5) gebildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Drehzahlmeßsystem, mit mindestens einem Drehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl eines Meßkörpers, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Vorrichtungen zur Messung von Drehzahlen eines rotierenden Meßkörpers sind vielfältig bekannt. Üblicherweise ist der rotierende Meßkörper hierzu auf seinem Umfang mit elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten versehen, beispielsweise mit magnetischen und nichtmagnetischen Abschnitten oder elektrisch gut und schlecht leitenden Abschnitten oder als Zahnscheibe mit Zähnen und Lücken. Der in einem definierten Abstand zum Meßkörper angeordnete feststehende Drehzahlsensor spricht auf diese in Bewegungsrichtung angeordneten Diskontinuitäten an, wenn der Meßkörper an dem Drehzahlsensor vorbeibewegt wird.
  • Bekannte Drehzahlsensoren arbeiten beispielsweise als passive Sensoren nach induktivem Meßprinzip, oder als aktive Sensoren nach dem Hall-Meßprinzip oder dem magnetoresistivem Meßprinzip. Bei einem Induktivsensor, an dem eine Zahnscheibe an einer Induktionsspule des Sensors vorbeibewegt wird, ist das induzierte Signal bekannterweise sowohl von der Drehgeschwindigkeit der Zahnscheibe abhängig als auch von dem Abstand des Induktivsensors von der Zahnscheibe. Bei einem Hall-Sensor, der auf magnetische Diskontinuitäten anspricht, ist die Amplitude des Sensorsignals bekannterweise unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Meßkörpers, jedoch abhängig von dem Abstand zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper.
  • Zur Erfassung von Drehzahlen nahe Null und zur Erfassung einer Drehrichtung des Meßkörpers sind auch Meßsysteme bekannt, bei denen zwei nach gleichem Meßprinzip arbeitende Drehzahlsensoren unmittelbar nebeneinander derart angeordnet sind, daß beide Drehzahlsensoren die elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten des Meßkörpers unabhängig voneinander erfassen können. Zur Bestimmung der Drehrichtung wertet das Meßsystems üblicherweise eine Phasenverschiebung zwischen den beiden gemessenen Sensorsignalen aus. Ein derartiger Drehzahlsensor mit zwei Hall-Elementen ist beispielsweise in der DE 195 15 338 A1 beschrieben.
  • Aus der DE 38 29 390 A1 ist eine Einrichtung zur Drehzahlmessung bekannt, bei welcher der ausgegebene Drehzahlwert zur Erhöhung der Signalgüte im unteren Drehzahlbereich über eine Auswertung einer Abstandsinformation zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper ermittelt wird anstelle über eine Auswertung des Frequenzsignals des Drehzahlsensors. Hierzu ist der Meßkörper derart gestaltet, daß sich der Abstand zu dem ortsfesten Drehzahlsensor stetig periodisch, beispielsweise sinus- oder sägezahnförmig ändert, was eine Änderung der von dem Drehzahlsensor abgegebenen Abstandssignal ergibt. Eine nachgeschaltete Auswerteeinheit errechnet ein zeitliches Differential dieses Abstandssignals, also die Flankensteilheit des Abstandssignals. Unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz des Sensorsignals spiegelt die Flankensteilheit des Abstandssignals die tatsächliche Drehzahl des Meßkörpers wieder. Entsprechend gibt die Auswerteeinheit nur unterhalb dieser Grenzfrequenz das Differential des Abstands als Drehzahlsignal aus, oberhalb der Grenzfrequenz jedoch das bekannte frequenzabhängige Signal des Drehzahlsensors. Die Auswertung der Flankensteilheit des stetig periodischen Abstandssignals liefert nur dann zuverlässige Werte zur Generierung einer Drehzahlinformation, wenn die Meßkontur weitgehend frei ist von geometrisch bedingten Fehlern und in dem relevanten Drehzahlbereich auch zumindest weitgehend keine temporären Abstandsänderungen beispielsweise aufgrund von Unwucht oder Vertikalschwingungen des Meßkörpers vorliegen.
  • Aus der DE 34 21 845 C2 ist eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Bestimmung einer Unwucht eines rotierenden Meßkörpers – insbesondere einer Waschmaschinentrommel – mittels eines Drehzahlsensors bekannt. Grundlage dabei ist, daß eine an einem elastisch aufgehängten rotierenden Meßkörper auftretende Unwucht den Abstand zwischen dem Meßkörper und einem feststehenden Drehzahlsensor periodisch ändert. Entsprechend wird das Ausgangssignal des Drehzahlsensors mit einem von der periodischen Abstandsänderung herrührenden Signal moduliert. Eine Demodulation der zeitlichen Hüllkurve des Drehzahlsensor-Ausgangssignals liefert ein Maß für die Unwucht des Meßkörpers. Neben der Unwuchtmessung kann der Drehzahlsensor gleichzeitig zur Drehzahlmessung verwendet werden. Der für den offenbarten Einsatzzweck erforderlichen elastischen Aufhängung des Meßkörpers bedingt jedoch einen großen Abstand zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper mit den damit verbundenen bekannten Einschränkungen hinsichtlich Meßbereich und Signalgüte des Drehzahlsignals im gesamten Meßbereich.
  • Da dem Abstand zwischen dem feststehenden Drehzahlsensor und dem rotierenden Meßkörper hinsichtlich der Signalgüte insbesondere bei sicherheitskritischen Kraftfahrzeugaggregaten wie einem Antiblockiersystem eines Kraftfahrzeugs eine entscheidende Bedeutung zukommt, wird in der DE 32 01 811 A1 vorgeschlagen, eine Überwachung der vom Abstand zwischen Meßkörper und Drehzahlsensor abhängigen Signalamplitude und/oder Amplitudenschwankungen des Drehzahlsensorsignals vorzusehen. Hierdurch können periodische oder ein zulässiges Maß überschreitende Luftspaltänderungen zwischen Meßkörper und Drehzahlsensor frühzeitig erkannt und der Sensorabstand mechanisch nachgestellt werden, bevor die sich abzeichnenden Störungen ein Ausmaß erreicht haben, welches eine Verfälschung der Meßergebnisse des Drehzahlsensors mit sich bringt.
  • Bei allen bekannten Drehzahlsensoren muß der Luftspalt zwischen dem feststehenden Drehzahlsensor und dem rotierenden Meßkörper aufgrund der limitierten Ansprechschwellen des Drehzahlsensors – also aufgrund vorgegebener Grenzwerte der zeitlich beispielsweise sinus- oder rechteckförmig verlaufenden Drehzahlsignalamplituden – für ein verwertbares Drehzahlsignal genau eingestellt sein, damit der Drehzahlsensor überhaupt eine Drehzahl als Ausgangssignal liefert. Insbesondere bei hohen Anforderungen an die Signalgüte und einem weiten Meßbereich kommt der Einhaltung des eingestellten Luftspaltes eine wesentlich Bedeutung zu.
  • In der Praxis kann nun das Problem auftauchen, daß äußere Störungen in bestimmten Drehzahlbereichen dazu führen, daß sich der zuvor bei der Montage genau eingestellte Luftspalt zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper im Betrieb permanent oder temporär verändert. Ein derartiges Problem kann beispielsweise durch eine Vibration, insbesondere eine Vertikalschwingung des Meßkörpers hervorgerufen werden. Im Extremfall können solche vibrations- bzw. vertikalschwingungsbedingten unerwünschten periodischen Änderungen des Luftspalts zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper dazu führen, daß eine Drehzahl des Meßkörpers suggeriert wird, obwohl sich der Meßkörper tatsächlich nicht dreht. Als praktisches Beispiel für ein derartiges Problem sei die Abtriebsdrehzahlmessung eines von einem Dieselmotor angetriebenen Kraftfahrzeuggetriebes bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeugstillstand genannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein robustes Meßsystem zur Bestimmung einer Drehzahl eines rotierenden Meßkörpers zu schaffen, einerseits mit einer hohen Signalgüte in einem großen Meßbereich, andererseits zumindest weitgehend unempfindlich gegen Vertikalschwingungen des Meßkörpers im Betrieb und Torsionsschwingungen des Meßkörpers im Stillstand.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Drehzahlmeßsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß einerseits zur Auswertung von Signalamplituden eines Drehzahlsensors bei aktuell großem Luftspalt zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper betragsmäßig kleine Auslöseschwellen zur Bildung des Drehzahlsignals notwendig ist, andererseits diese betragsmäßig kleinen Auslöseschwellen in Verbindung mit einem aktuell kleinen Luftspalt zu Fehlinterpretationen des Drehzahlsensorsignals führen können. Wie bereits erwähnt, kann eine aktuelle Luftspaltveränderung aufgrund äußerer Störungen eintreten. In Versuchen hat sich gezeigt, daß insbesondere bei niedrigen Drehzahlen und Stillstand des Meßkörpers in Verbindung mit einem aktuell kleinen Luftspalt eine betragsmäßig vergleichsweise hohe Auslöseschwelle für die Auswertung der Signalamplitude erforder lich ist, um derartige Fehlinterpretationen des Drehzahlsensorsignals sicher auszuschließen. Außerdem hat sich gezeigt, daß bei höheren Drehzahlen des Meßkörpers in Verbindung mit einem aktuell kleinen Luftspalt eine vergleichsweise hohe aktuelle Drehzahlsignalamplitude vorliegt, so daß in diesem Betriebsbereich betragsmäßig kleine Auslöseschwellen zur Bildung des Drehzahlsignals nicht notwendig sind.
  • Ausgehend vom bekannten Stand der Technik weist das Drehzahlmeßsystem mindestens einen Drehzahlsensor zur Erfassung einer Drehzahl eines rotierenden Meßkörpers auf. Der rotierende Meßkörper ist auf seinem Umfang in bekannter Weise mit elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten versehen, beispielsweise mit magnetischen und nichtmagnetischen Abschnitten oder elektrisch gut und schlecht leitenden Abschnitten oder in Form einer Zahnscheibe mit Zähnen und Lücken. Der in definiertem Abstand zum Meßkörper angeordnete feststehende Drehzahlsensor spricht in bekannter Weise auf diese in Bewegungsrichtung angeordneten Diskontinuitäten an, wenn der Meßkörper an dem Drehzahlsensor vorbeibewegt wird. Als Meßprinzip für den Drehzahlsensor können alle Meßverfahren eingesetzt werden, bei denen die Drehzahlsignalamplitude vom Luftspalt zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper abhängig sind, beispielsweise induktive oder magneto-resistive Sensoren oder Hall-Elemente.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß das Drehzahlmeßsystem zusätzlich zu dem Drehzahlsensor einen separaten Abstandssensor aufweist, über dessen Ausgangssignal ein aktueller Abstand zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper bestimmt wird. Hierzu tastet der separate Abstandssensor eine Kontur gleichmäßiger Oberflächenbeschaffenheit des Meßkörpers vorzugsweise berührungslos ab.
  • Der Abstandssensor liefert permanent für jeden Betriebspunkt des Meßkörpers einen absoluten Abstand oder auch eine Abstandsänderung zwischen Meßkörper und Drehzahlsensor. Erfindungsgemäß wird diese Abstands-Information dafür genutzt, ständig die sensorspezifischen Auslöseschwellen des Drehzahlsensors an den aktuellen Luftspalt zwischen Meßkörper und Drehzahlsensor anzupassen. Unter Auslöseschwellen sind dabei diejenigen (beispielsweise Sinus- oder rechteckförmig verlaufenden) Werte der Signalamplituden des Drehzahlsensors zu verstehen, deren Betrag überschritten sein muß, damit der Drehzahlsensor ein verwertbares Drehzahl-Ausgangssignal ungleich „Null" liefert. Im Prinzip wird durch die Einbeziehung eines aktuellen Luftspalt-Meßwertes die Ansprech-Empfindlichkeit des Drehzahlsensors ständig an die realen Umweltbedingungen der Drehzahlmessung angepaßt.
  • In Verbindung mit einer radialen Abtastung – also einer zumindest weitgehend zur Meßkörperdrehachse senkrechten Meßrichtung – kann eine derartige Kontur beispielsweise ein kreisrunder zylindrischer Abschnitt einer Zahnscheibe sein. In Verbindung mit einer axialen Abtastung – also einer zumindest weitgehend zur Meßkörperdrehachse achsparallelen Meßrichtung – kann eine derartige Kontur beispielsweise eine ebene Stirnfläche eines Geberrades sein. Die Messung des aktuellen Abstands zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper kann in bekannter Weise erfolgen, beispielsweise induktiv, magneto-resistiv, optisch oder mittels Hall-Element.
  • In vorteilhafter Weise können Abstandssensor und Drehzahlsensor in einem gemeinsamen Sensorgehäuse angeordnet sein, wodurch sich ein äußerst kompakt bauendes Drehzahlmeßsystem ergibt.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Drehzahlmeßsystem zwei unmittelbar benachbart angeordnete Drehzahlsensoren und einen Abstandssensor aufweist. Dabei erfassen beide Drehzahlsensoren die elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten des Meßkörpers unabhängig voneinander. Durch eine entsprechend ausgeführte Auswerteeinrichtung wird ein Phasenversatz zwischen den beiden Drehzahlsensorsignalen berücksichtigt, derart, daß das Meßsystem die Drehzahl und/oder eine Drehrichtung und/oder eine Winkellage des Meßkörpers als Ausgabewerte liefert. Wie zuvor beschrieben, stellt die Auswertung des aktuellen Abstandssignals des Abstandssensors sicher, daß eventuelle Luftspaltschwankungen zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper hinsichtlich der Auslöseschwelle der auswertbaren Drehzahlsignalamplitude kompensiert werden. Durch diese Anordnung kann auch eine Drehzahl „Null" zuverlässig erkannt werden.
  • Für die Drehzahlmessung können alle Meßverfahren eingesetzt werden, bei denen die Drehzahlsignalamplitude vom Luftspalt zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper abhängig sind, beispielsweise induktive oder magneto-resistive Sensoren oder Hall-Elemente.
  • In einer günstigen Ausgestaltung dieser Weiterbildung können alle drei Sensoren als kompakt bauendes Drehzahlmeßsystem in einem gemeinsamen Sensorgehäuse angeordnet sein.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Draufsicht auf einen Meßkörper mit einem erfindungsgemäßen Drehzahlmeßsystem und
  • 2 einen schematischen Verlauf einer Drehzahlsignalamplitude als Funktion eines Luftspalts.
  • Ein in 1 in Draufsicht vereinfacht dargestellter Meßkörper 1 ist beispielhaft als Zählscheibe ausgebildet und weist an seinem Umfang axial neben einer üblichen Zählverzahnung 2 eine zylindrische glatte Abstandsmeßfläche 3 auf.
  • Ein in diesem Ausführungsbeispiel radial zur Zählscheibe 1 angeordneter ortsfester Drehzahlsensor 4 erfaßt bei einer Rotation des Meßkörper 1 in üblicher Weise die Impulse der Zählverzahnung 2, beispielsweise induktiv, magneto-resistiv oder über ein Hall-Element. In einer anderen Ausgestaltung kann der Drehzahlsensor 4 als Doppelsensor ausgeführt sein und so neben der Drehzahl des Geberrades auch dessen Drehrichtung und/oder Winkellage messen.
  • Axial neben dem Drehzahlsensor 4, radial oberhalb der zylindrischen glatten Abstandsmeßfläche 3 ist ein Abstandssensor 5 angeordnet, der diese Abstandsmeßfläche 3 abtastet, beispielsweise nach induktivem oder magneto-resistivem Meßprinzip. Erfindungsgemäß wird auf diese Weise ständig ein aktueller Luftspalt zwischen Drehzahlsensor 4 und Meßkörper 1 bestimmt. In einer anderen Ausgestaltung kann an statt des aktuellen Luftspaltes auch die aktuelle Luftspaltänderung bestimmt werden. Der aktuelle Luftspalt bzw. die aktuelle Luftspaltveränderung bilden zusammen mit dem Ausgangssignal des Drehzahlsensors 4 die Eingangsgrößen einer – nicht dargestellen – Auswerteeinrichtung des erfindungsgemäßen Drehzahlmeßsystems. Diese Auswerteeinrichtung kann in dem Drehzahlsensor 4 bzw. dem Sensorgehäuse 6 integriert sein, aber auch in einem separaten (dezentralen) Steuergerät angeordnet sein.
  • Zur Erzielung einer möglichst kompakten Bauform sind Drehzahlsensor 4 und Abstandssensor 5 in einem gemeinsamen Sensorgehäuse 6 angeordnet und bilden so eine Art Miniatur-Drehzahlmeßsystem.
  • In der Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems wird das aktuelle Ausgangssignal des Drehzahlsensors 4 in Abhängigkeit von dem aktuellen Ausgangssignal des Abstandssensors 5 bewertet und eine aktuelle Drehzahl des Meßkörpers als Ausgabesignal des Drehzahlmeßsystems gebildet. Dabei sind die sensorspezifischen Auslöseschwellen des Drehzahlsensors 4 von wesentlicher Bedeutung, wie nachfolgend anhand 2 erläutert wird.
  • In 2 ist ein schematischer Verlauf von Signalamplituden (Ordinate A) des Drehzahlsensors 4 über dem Luftspalt (Abszizze LS) zwischen feststehendem Drehzahlsensor 4 und rotierendem Meßkörper 1 dargestellt. Mit A_max und A_min sind die maximalen bzw. minimalen Drehzahlsignalamplituden bezeichnet, die sich aufgrund der Rotation des Meßkörpers 1 ergeben können. Gemäß der Erfindung ist dem Drehzahlsensor 4 eine gestrichelt dargestellte obere Auslöseschwelle S_o und eine gestrichelt dargestellte untere Auslöseschwelle S_u zugeordnet. Dabei sind beide Auslöseschwellen S_o, S_u eine Funktion des gemessenen Luftspalts LS. Ist die tatsächlich gemessene Drehzahlsignalamplitude größer als die obere Auslöseschwelle S_o oder kleiner als die untere Auslöseschwelle S_u, liefert der Drehzahlsensor 4 ein verläßliches Drehzahlsignal ungleich „Null" .
  • Die oberen und unteren Auslöseschwellen S_o, S_u sind in Form von sensorspezifischen und/oder meßkörperspezifischen Kennlinien als Funktion des Luftspaltes LS in der – nicht dargestellten – Auswerteeinrichtung des erfindungsgemäßen Drehzahlmeßsystems gespeichert. Erkennt der Drehzahlsensor 4 nun eine aktuelle Bewegung des Meßkörpers, so wird diese nur dann von der Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems als aktueller Drehzahlwert des Meßkörpers 1 ausgegeben, wenn die bezogen auf den zeitparallel gemessenen Luftspalt erforderliche Signalamplitude betragsmäßig überschritten ist. Andernfalls gibt die Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems eine Drehzahl „Null" aus.
  • In einer anderen Ausgestaltung können auch die maximalen und minimalen Drehzahlsignalamplituden A_max, A_min in Form von sensorspezifischen Kennlinien als Funktion des Luftspaltes LS in der Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems gespeichert sein. Bei dieser Variante wird der von dem aktuellen Luftspalt LS abhängige Mindestwert der aktuellen Drehzahlsignalamplitude beispielsweise als Differenzwert relativ zu den Grenzwerten A_max, A_min der Drehzahlsignalamplituden oder als prozentuale Abweichung von den Grenzwerten A_max, A_min der Drehzahlsignalamplituden berücksichtigt. Die aktuelle Drehzahlsignalamplitude darf dann also höchstens um einen definierten Differenzbetrag bzw. eine definierte prozentuale Abweichnung kleiner sein als die jeweilige Drehzahlsignalamplituden A_max, A_min, damit das Drehzahlmeßsystem einen Drehzahlwert ungleich „Null" ausgibt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung können die vom Luftspalt LS abhängigen Auslöseschwellen S_o, S_u bzw. Grenzwerte A_max, A_min der Drehzahlsignalamplituden auch als adaptierbare Kennlinien ausgeführt sein. Hierdurch kann beispielsweise die spezifische Einbautoleranz des Drehzahlsensors 4 relativ zum Meßkörper 1 besonders berücksichtigt oder auch eine im Betrieb aufgetretene permanente Luftspaltveränderung kompensiert werden.
  • Wie in 2 erkennbar, vergrößern sich die Auslöseschwellen S_o, S_u und auch die maximale bzw. minimale Drehzahlsignalamplitude A_max, A_min vom Betrag her, wenn der Luftspalt LS kleiner wird. Zum Vergleich sind strichpunktiert obere und untere Auslöseschwellen S_o_SdT, S_u_SdT eingezeichnet, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind. Im Vergleich zum bekannten Stand der Technik werden in dem schraffiert dargestellten Bereich zwischen der erfindungsgemäßen oberen Auslöseschwelle S_o und der oberen Auslöseschwellen S_o SdT gemäß dem Stand der Technik bzw. zwischen der erfindungsgemäßen unteren Auslöseschwelle S_u und der unteren Auslöseschwellen S_u_SdT gemäß dem Stand der Technik auftretende Fehlmessungen der Drehzahl des Meßkörpers 1, wie sie insbesondere durch Vibrationen der Meßkörpers 1 entstehen können, durch die erfindungsgemäß luftspaltabhängigen Auslöseschwellen S_o, S_u zur Ausgabe eines Drehzahlwertes ungleich „Null" sicher vermieden.
  • Das erfindungsgemäße Drehzahlmeßsystem ist ein äußerst robustes System zur Bestimmung von Drehzahl und/oder Drehrichtung und/oder Lage eines rotierenden Meßkörpers für eine beliebige technische Anwendung. In vorteilhafter Weise ist gegenüber dem Stand der Technik der im Betrieb effektiv statisch und dynamisch nutzbare Luftspaltbereich vergrößert, entsprechend unempfindlich ist das Drehzahlmeßsystem gegen äußere Störungen wie Vibrationen. Trotz zusätzlichem Abstandssensor benötigt das erfindungsgemäße Drehzahlmeßsystem kaum mehr Bauraum als ein herkömmlicher Drehzahlsensor. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß auf eine sehr genaue Einstellung des Abstands zwischen Drehzahlsensor und Meßkörper weitgehend verzichtet werden kann, mit den entsprechenden Einsparungen bei der Fertigung (Toleranzen der Anschlußbauteile, Rundlauftoleranzen und maximale Unwucht des Meßkörpers, ...) und der Montage. Auch können eventuell erforderliche Sekundärmaßnahmen zur Verhinderung oder mindestens zur Verminderung von auf den Meßkörper wirkenden äußeren Störungen (Vibrationen, ...) eingespart werden.
  • 1
    Meßkörper, Geberrad
    2
    Zählverzahnung
    3
    Abstandsmeßfläche
    4
    Drehzahlsensor
    5
    Abstandssensor
    6
    Sensorgehäuse
    A
    Drehzahlsignalamplitude
    A_max
    maximale Drehzahlsignalamplitude
    A_min
    minimale Drehzahlsignalamplitude
    LS
    Abstand zwischen Meßkörper und Drehzahlsensor,
    Luftspalt
    S_o
    obere Auslöseschwelle gemäß der Erfindung
    S_u
    untere Auslöseschwelle gemäß der Erfindung
    S_o_SdT
    obere Auslöseschwelle nach dem Stand der Technik
    S_u_SdT
    untere Auslöseschwelle nach dem Stand der Technik

Claims (15)

  1. Drehzahlmeßsystem, mit mindestens einem ortsfesten Drehzahlsensor (4) zur Erfassung einer Drehzahl eines relativ zum Drehzahlsensor (4) rotierenden Meßkörpers (1), wobei der Meßkörper (1) auf seinem Umfang mit elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten versehen ist und der in einem definiertem Abstand zum Meßkörper (1) angeordnete Drehzahlsensor (4) auf diese in Bewegungsrichtung des Meßkörpers (1) angeordneten Diskontinuitäten anspricht, wenn der Meßkörper (1) an dem Drehzahlsensor (4) vorbeibewegt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das Drehzahlmeßsystem zusätzlich einen separaten Abstandssensor (5) zur Bestimmung eines aktuellen Abstands (LS) zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) oder/und einer aktuellen Abstandsänderung zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) aufweist, und daß die Drehzahl des Meßkörpers (1) in einer Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems gebildet wird aus einem aktuellen Ausgangssignal des Drehzahlsensors (4) in Abhängigkeit von einem aktuellen Ausgangssignal des Abstandssensors (5).
  2. Drehzahlmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sensorspezifische und/oder meßkörperspezifische Auslöseschwellen (S_o, S_u) des Drehzahlsensors (4) eine Funktion des aktuellen Abstands (LS) zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) bzw. eine Funktion der aktuellen Abstandsänderung zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) sind, wobei die Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystem eine Drehzahl ungleich einem Wert „Null" nur dann als aktuelle Drehzahl des Meßkörpers (1) ausgibt, wenn eine aktuelle Drehzahlsignal amplitude des Drehzahlsensors (4) größer als eine obere Auslöseschwelle (S_o) oder kleiner als eine untere Auslöseschwelle (S_u) ist.
  3. Drehzahlmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sensorspezifische und/oder meßkörperspezifische maximale und eine sensorspezifische und/oder meßkörperspezifischen minimale Drehzahlsignalamplitude (A_max, A_min) des Drehzahlsensors (4) eine Funktion des aktuellen Abstands zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) bzw. eine Funktion der aktuellen Abstandsänderung zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) sind, wobei die Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystem eine Drehzahl ungleich einem Wert „Null" nur dann als aktuelle Drehzahl des Meßkörpers (1) ausgibt, wenn eine aktuelle Drehzahlsignalamplitude des Drehzahlsensors (4) um einen definierten Differenzbetrag oder eine definierte prozentuale Abweichnung kleiner als die maximale Drehzahlsignalamplitude (A_max) oder um einen definierten Differenzbetrag größer als die minimale Drehzahlsignalamplitude (A_min) ist.
  4. Drehzahlmeßsystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die obere und untere Auslöseschwelle (S_o, S_u) bzw. die maximale und minimale Drehzahlsignalamplitude (A_max, A_min) vom Betrag her vergrößern, wenn der Luftspalt LS kleiner wird.
  5. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (5) eine Kontur gleichmäßiger Oberflächenbeschaffenheit des Meßkörpers (1) als Abstandmeßfläche (3) abtastet, insbesondere berührungslos.
  6. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Drehzahlsensor (4) und Abstandssensor (5) in einem gemeinsamen Sensorgehäuse (6) angeordnet sind.
  7. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehzahlmeßsystem zwei unmittelbar benachbart angeordnete Drehzahlsensoren aufweist, welche die elektrischen oder magnetischen Diskontinuitäten des Meßkörpers unabhängig voneinander erfassen, wobei die Auswerteeinrichtung einen Phasenversatz zwischen beiden Drehzahlsensorsignalen derart berücksichtigt, daß das Drehzahlmeßsystem die Drehzahl und/oder eine Drehrichtung und/oder eine Winkellage des Meßkörpers als Ausgabewerte liefert.
  8. Drehzahlmeßsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beide Drehzahlsensoren und der Abstandssensor in einem gemeinsamen Sensorgehäuse angeordnet sind.
  9. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und untere Auslöseschwelle (S_o, S_u) bzw. die maximale und minimale Drehzahlsignalamplitude (A_max, A_min) als sensorspezifische Kennlinien in der Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems gespeichert sind.
  10. Drehzahlmeßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die sensorspezifischen Kennlinien adaptierbar sind.
  11. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems in dem Sensorgehäuse (6) integriert ist.
  12. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung des Drehzahlmeßsystems in einem separaten Steuergerät angeordnet ist.
  13. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandssensor (5) nach induktivem oder magneto-resistivem oder optischem oder Hall-Meßprinzip arbeitet.
  14. Drehzahlmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (4) nach einem Meßprinzip arbeitet, bei dem eine Drehzahlsignalamplitude (A) vom Abstand (LS) zwischen Drehzahlsensor (4) und Meßkörper (1) abhängig ist.
  15. Drehzahlmeßsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlsensor (4) nach induktivem oder magneto-resistivem oder Hall-Meßprinzip arbeitet.
DE10240705A 2002-09-04 2002-09-04 Drehzahlmeßsystem Withdrawn DE10240705A1 (de)

Priority Applications (2)

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