DE102015222863A1

DE102015222863A1 - Method for determining a rotational speed of a rotating shaft

Info

Publication number: DE102015222863A1
Application number: DE102015222863.0A
Authority: DE
Inventors: Carsten Fritsch; Halit Alagöz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-11-19
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2017-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit einer sich rotierenden Welle (1), die mit einem Zahnrad (11), insbesondere drehfest, verbindbar ist, wobei das Zahnrad (11) zum Erzeugen eines Signals ausgeführt ist, und wobei das Zahnrad (11) mit einem Sensor (13) zum Erfassen des Signals zusammenwirkt. Hierzu weist das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte auf: a) Abtasten des Zahnrades (11) durch den Sensor (13), um eine Zahnradgeometrie (12) zu erfassen, b) Erfassen einer ersten Zahnflanke (Zi) und einer zweiten Zahnflanke (Zi+1), um ein Segment (φ) des Zahnrades (11) abzubilden, c) Vergleichen des erfassten Segmentes (φ) mit der Zahnradgeometrie (12), um die Drehgeschwindigkeit (v) der Welle (1) zu bestimmen.The invention relates to a method for determining a rotational speed of a rotating shaft (1), which is connected to a gear (11), in particular rotationally fixed, wherein the gear (11) is designed to generate a signal, and wherein the gear (11 ) cooperates with a sensor (13) for detecting the signal. For this purpose, the inventive method comprises the following steps: a) scanning the gear (11) by the sensor (13) to detect a gear geometry (12), b) detecting a first tooth flank (Zi) and a second tooth flank (Zi + 1 c) comparing the detected segment (φ) with the gear geometry (12) to determine the rotational speed (v) of the shaft (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit einer sich rotierenden Welle, die mit einem Zahnrad, insbesondere drehfest, verbindbar ist, wobei das Zahnrad zum Erzeugen eines Signals ausgeführt ist, und wobei das Zahnrad mit einem Sensor zum Erfassen des Signals zusammenwirkt. The invention relates to a method for determining a rotational speed of a rotating shaft, which is connectable to a gear, in particular rotationally fixed, wherein the gear for generating a signal is executed, and wherein the gear cooperates with a sensor for detecting the signal.

Moderne Kraftfahrzeuge weisen viele unterschiedliche Systeme auf, wie z. B. Antiblockiersystem (ABS), Abstandsregeltempomat (ACC), Ausparkhilfe (RCTA), Verrollerkennung und viele mehr, die für ihre Ansteuerung eine Messung einer Drehzahl sich rotierender Komponenten benötigen, wie z. B. Fahrzeugräder, Getriebewellen oder dergleichen. Bei derartigen Systemen wird die Drehbewegung einer sich rotierenden Komponente üblicherweise durch einen magnetoresistiven Sensor ermittelt, welcher ein Signal von einem ferromagnetischen Zahnrad empfangen kann, welches drehfest mit einer solchen sich rotierenden Komponente verbunden werden kann oder welches ein festes Bestandteil eines vorhandenen Getriebes sein kann. Beim Rotieren des Zahnrades wird ein magnetisches Feld des Sensors durch die Zahnflanken des ferromagnetischen Zahnrades abgelenkt bzw. verändert, wobei der magnetoresistive Sensor in Abhängigkeit von periodischen Lücken im Zahnrad die Magnetfeldänderungen als Spannungsänderungen erfassen kann. Aus dem zeitlichen Abstand zwischen mehreren Zahnflanken kann der Sensor ein Drehzahlsignal erzeugen. Eine gleichmäßige Zahnradstruktur entspricht dabei einem Spannungsverlauf mit einer geleichmäßigen Struktur. Ein solches Zahnrad ist jedoch ein kostspieliges Bauteil, welches einer gewissen Fehlertoleranz bei der Produktion unterliegt. Auch ist ein solches Zahnrad beim Rotieren und beim Zusammenwirken mit anderen (Getriebe-)Komponenten dem Verschleiß ausgesetzt. Dadurch können sich die Messergebnisse des Sensors im Laufe der Zeit verschlechtern. In bekannten Systemen wird daher die Drehzahlerfassung über mehrere Zähne gemittelt, um Ungleichmäßigkeiten in der Zahnradgeometrie zu kompensieren. Dadurch können Verzögerungen und Ungenauigkeiten bei den Messergebnissen des Sensors auftreten. Modern motor vehicles have many different systems, such. B. Antilock Braking System (ABS), Adaptive Cruise Control (ACC), Ausparkhilfe (RCTA), Verrollerkennung and many more that require a measurement of a speed of rotating components for their control, such. B. vehicle wheels, transmission shafts or the like. In such systems, the rotational movement of a rotating component is usually detected by a magnetoresistive sensor which can receive a signal from a ferromagnetic gear which can be rotatably connected to such a rotating component or which can be a permanent part of an existing transmission. When rotating the gear, a magnetic field of the sensor is deflected or changed by the tooth flanks of the ferromagnetic gear, the magnetoresistive sensor depending on periodic gaps in the gear can detect the magnetic field changes as voltage changes. From the time interval between multiple tooth flanks, the sensor can generate a speed signal. A uniform gear structure corresponds to a voltage curve with a uniform structure. However, such a gear is a costly component which is subject to some fault tolerance in production. Also, such a gear is exposed during rotation and in interaction with other (gear) components to wear. As a result, the measurement results of the sensor may deteriorate over time. In known systems, therefore, the speed detection over several teeth is averaged to compensate for irregularities in the gear geometry. This can cause delays and inaccuracies in the measurement results of the sensor.

Deswegen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil zumindest zum Teil zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit einer sich rotierenden Welle zur Verfügung zu stellen, welches eine genaue, schnelle und zuverlässige Messung der Drehgeschwindigkeit einer Welle ermöglicht. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit einer sich rotierenden Welle bereitzustellen, die einfach und günstig hergestellt werden kann, und die einfach und schnell betrieben werden kann. Therefore, it is an object of the present invention to overcome at least one disadvantage known from the prior art, at least in part. In particular, it is an object of the present invention to provide a method for determining a rotational speed of a rotating shaft, which enables an accurate, fast and reliable measurement of the rotational speed of a shaft. In addition, it is an object of the invention to provide a corresponding device for determining a rotational speed of a rotating shaft, which can be easily and inexpensively manufactured, and which can be operated easily and quickly.

Die voranstehende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit einer sich rotierenden Welle gelöst, wobei die Welle mit einem Zahnrad, insbesondere drehfest, verbindbar ist, wobei das Zahnrad zum Erzeugen eines Signals ausgeführt ist, und wobei das Zahnrad mit einem Sensor zum Erfassen des Signals zusammenwirkt. Hierzu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Abtasten des Zahnrades durch den Sensor, um eine Zahnradgeometrie zu erfassen,
b) Erfassen einer ersten Zahnflanke und einer zweiten Zahnflanke, um ein Segment des Zahnrades abzubilden,
c) Vergleichen des erfassten Segmentes mit der Zahnradgeometrie, um die Drehgeschwindigkeit der Welle zu bestimmen.

The above object is achieved by a method for determining a rotational speed of a rotating shaft, wherein the shaft with a gear, in particular rotationally fixed, is connectable, wherein the gear for generating a signal is executed, and wherein the gear with a sensor for detecting the Signal interacts. For this purpose, it is provided according to the invention that the method comprises the following steps:

a) sensing the gear through the sensor to detect a gear geometry,
b) detecting a first tooth flank and a second tooth flank to image a segment of the gear,
c) comparing the detected segment with the gear geometry to determine the rotational speed of the shaft.

Unter dem Zahnrad kann dabei erfindungsgemäß ein Inkrementenrad verstanden werden, welches ein festes Bestandteil im Getriebe eines Kraftfahrzeuges sein kann oder welches als ein spezielles Bauteil zur Messung der Drehgeschwindigkeit an einer Welle im Kraftfahrzeug verbaut werden kann. Ferner kann unter dem Zahnrad ein Rad mit einer Stanzstruktur verstanden werden. Im Schritt b) ist außerdem ebenfalls denkbar, dass zwei Lücken des Zahnrades sensiert werden, um ein Segment des Zahnrades abzubilden. Ein Segment kann erfindungsgemäß durch jeweils zwei Zahnflanken, zwei Lücken oder zwei Stanzlöcher bestimmt werden. Hierbei kann das Zahnrad im Rahmen der Erfindung als ein Encoder bezeichnet werden. Ein Sensor kann erfindungsgemäß als ein passiver Sensor, wie z. B. ein Induktionsgeber, oder ein aktiver Sensor, wie z.B. ein Hall-Sensor, ein AMR-Sensor, ein GMR-Sensor oder ein TMR-Sensor, ausgebildet sein, welcher zur Messung von veränderlichen Magnetfeldern einen magnetoresistiven Effekt eines Materials und/oder einer Baugruppe, wie z. B. einer Schichtstruktur mit unterschiedlichen Magnetisierungen, oder einer Spule ausnutzen kann. According to the invention, the gear can be understood to mean an incremental wheel which can be a fixed component in the transmission of a motor vehicle or which can be installed as a special component for measuring the rotational speed on a shaft in the motor vehicle. Furthermore, the gear can be understood to mean a wheel with a punched structure. In step b) is also also conceivable that two gaps of the gear are sensed to map a segment of the gear. A segment can be determined according to the invention by two tooth flanks, two gaps or two punched holes. Here, the gear may be referred to as an encoder in the invention. A sensor according to the invention as a passive sensor, such. An induction transmitter, or an active sensor, such as an infrared sensor. a Hall sensor, an AMR sensor, a GMR sensor or a TMR sensor, be formed, which for measuring variable magnetic fields, a magnetoresistive effect of a material and / or an assembly such. B. a layer structure with different magnetizations, or a coil can exploit.

Der Erfindungsgedanke liegt dabei darin, das Zahnrad, insbesondere vollumfänglich, abzutasten, um eine reale Zahnradgeometrie als eine Referenzgeometrie zum Vergleich für spätere Messungen zu ermitteln und den Sensor entsprechend zu kalibrieren. Der Sensor kann beispielsweise bei einer konstanten Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges bei einer Geradeausfahrt kalibriert werden. Die gemäß der Erfindung ermittelte reale Zahnradgeometrie kann dabei mit allen ihren Unebenheiten bzw. Ungleichmäßigkeiten in einer Steuereinheit gespeichert werden, die den Sensor entsprechend kalibrieren kann. Hierzu kann im Sensor bzw. in der Steuereinheit zumindest eine Kennlinie hinterlegt werden, die der Zahnradgeometrie bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit entspricht. Zudem kann die Zahnradgeometrie derart skaliert werden, um bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten gleiche Verhältnisse zwischen den Zahnflanken und/oder Lücken im Ausgangssignal am Sensor aufzuweisen. Daraus kann ein Vergleichssegment sowie seine zeitliche Verschiebung einfach ermittelt werden, um die Drehgeschwindigkeit zu berechnen. Somit kann der Vorteil erreicht werden, dass bei Kenntnis der realen Zahnradgeometrie die Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Welle bei nur zwei erfassten Zahnflanken oder Lücken bzw. Stanzlöchern unverzüglich berechnet werden kann, also nach bereits einem Segment der Zahnradgeometrie. The idea of the invention lies in scanning the toothed wheel, in particular in its entirety, in order to determine a real toothed wheel geometry as a reference geometry for comparison for later measurements and to calibrate the sensor accordingly. The sensor can be calibrated, for example, at a constant driving speed of the motor vehicle when driving straight ahead. The real gear geometry determined according to the invention can be stored with all its unevenness or irregularities in a control unit, which can calibrate the sensor accordingly. For this purpose, at least one characteristic can be stored in the sensor or in the control unit which corresponds to the gear geometry at a certain rotational speed. In addition, the gear geometry can be scaled so as to have the same ratios between the tooth flanks and / or gaps in the output signal at the sensor at different rotational speeds. From this, a comparison segment and its time shift can be easily determined to calculate the rotation speed. Thus, the advantage can be achieved that with knowledge of the real gear geometry, the rotational speed or speed of the shaft with only two detected tooth flanks or gaps or punch holes can be calculated immediately, so after already a segment of the gear geometry.

Bei den realen Zahnrädern im Sinne der Erfindung können sich die Zahnflanken bzw. Stanzlöcher in der Zahnradgeometrie unterscheiden. Dabei ist es denkbar, dass bei der Ermittlung der Zahnradgeometrie zumindest die Höhe und/oder die Breite der Zahnflanken sowie der dazwischen liegenden Lücken festgestellt werden kann. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass auch die Neigung, Abfall, Krümmung oder mit anderen Worten die komplette geometrische Abbildung der Zahnradgeometrie festgestellt werden kann. Der Sensor kann als ein Signal eine Spannungsänderung in Abhängigkeit von der Magnetfeldänderung ausgeben. Bei einem aktiven Sensor kann die Spannungsänderung eine konstante Höhe (konstante Amplitude der Impulse im Signal) aufweisen, aber die Breite der Impulse und der Abstand zwischen den Impulsen (die Frequenz der Impulse im Signal) können Informationen über die Höhe und die Breite der Zahnflanken bzw. über die Tiefe und die Breite der Lücken liefern. Bei einem passiven Sensor kann die Amplitude bzw. modulierte Amplitude der Impulse im Ausgangssignal Informationen über die Zahnradgeometrie umfassen. Erfindungsgemäß ist es denkbar, dass nur ein Segment mit nur zwei Flanken und einer dazwischen liegenden Lücke ausreichen kann, um eine zeitliche Veränderung der Position des Zahnrades zuverlässig und genau zu ermitteln. Alternativ ist es denkbar, dass eine Zahnflanke und zwei angrenzende Lücken ausreichen können, um die zeitliche Position des Zahnrades zu erfassen. Wenn das Segment bekannt ist, kann aus dem zeitlichen Winkelverlauf zwischen den Segment-Enden die Drehgeschwindigkeit der Welle bestimmt werden. Aus dem zeitlichen Versatz in der Position des Segments im Vergleich zu seiner Position in der Referenzgeometrie kann ebenfalls die Drehgeschwindigkeit der Welle berechnet werden. Zudem ist es denkbar, dass nach Erkennung des entsprechenden Segments in der Zahnradgeometrie bereits die Breite und/oder die Höhe der Flanken auf die Drehgeschwindigkeit der Welle schließen lassen können. Dabei ist es vorteilhaft, dass nach Erfassung nur eines Segments innerhalb kürzester Zeit eine zuverlässige und genaue Bestimmung der Drehgeschwindigkeit der Welle ermöglicht werden kann. In the case of the real toothed wheels in the sense of the invention, the tooth flanks or punched holes in the gear wheel geometry can differ. It is conceivable that at least the height and / or the width of the tooth flanks and the intervening gaps can be determined when determining the gear geometry. Furthermore, it is within the scope of the invention conceivable that the inclination, waste, curvature or in other words the complete geometric mapping of the gear geometry can be determined. The sensor may output as a signal a voltage change in response to the magnetic field change. For an active sensor, the voltage change may be constant (constant amplitude of the pulses in the signal), but the width of the pulses and the distance between the pulses (the frequency of the pulses in the signal) may provide information about the height and width of the tooth flanks about the depth and width of the gaps. For a passive sensor, the amplitude or modulated amplitude of the pulses in the output signal may include information about the gear geometry. According to the invention, it is conceivable that only one segment with only two flanks and an intermediate gap may be sufficient to reliably and accurately determine a change with time of the position of the toothed wheel. Alternatively, it is conceivable that a tooth flank and two adjacent gaps can be sufficient to detect the time position of the gear. If the segment is known, the rotational speed of the shaft can be determined from the time angle curve between the segment ends. From the time offset in the position of the segment compared to its position in the reference geometry, the rotational speed of the shaft can also be calculated. In addition, it is conceivable that after recognition of the corresponding segment in the toothed wheel geometry, the width and / or the height of the flanks can already indicate the rotational speed of the shaft. It is advantageous that after detection of only one segment within a very short time a reliable and accurate determination of the rotational speed of the shaft can be made possible.

Somit wird eine schnelle Ermittlung der Drehgeschwindigkeit ermöglicht. Auch entfällt dadurch erfindungsgemäß die Notwendigkeit, ein möglichst ideales Zahnrad für die Messungen der Drehgeschwindigkeit zu beschaffen, welches aufwendig in Herstellung und teuer ist. Eine schnelle Ermittlung der Drehgeschwindigkeit ist außerdem erfindungsgemäß sehr genau, da die Messung auf einer realen Zahnradgeometrie basiert und keine Mittelung oder Näherung benötigt. Folglich kann die Ansteuerung verschiedener Systeme im Kraftfahrzeug, wie ABS, ACC, RCTA und dergleichen, die eine Messung einer Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades oder einer Welle benötigen, erheblich verbessert werden. Auch kann die Ansteuerung von Systemen deutlich verbessert werden, die die Drehgeschwindigkeit eines Fahrzeugrades oder einer Welle indirekt benötigen, wie z. B. bei Systemen zur Erkennung von Reifendefekten, Reifenkontrollanzeige, bei Systemen zur Radlöseerkennung und dergleichen. Thus, a quick determination of the rotational speed is made possible. Also according to the invention eliminates the need to procure a gear as ideal as possible for the measurements of the rotational speed, which is expensive to manufacture and expensive. A rapid determination of the rotational speed is also very accurate according to the invention, since the measurement is based on a real gear geometry and requires no averaging or approximation. Consequently, the driving of various systems in the motor vehicle such as ABS, ACC, RCTA and the like, which require a measurement of a rotational speed of a vehicle wheel or a shaft, can be significantly improved. Also, the control of systems can be significantly improved, which indirectly require the rotational speed of a vehicle wheel or a shaft, such. As in systems for detecting tire defects, tire control indicator, systems for Radlöseerkennung and the like.

Vorteilhafterweise kann im Schritt a) ein komplettes Zahnrad abgetastet werden. Dabei kann der Vorteil erreicht werden, dass jedes Segment der Zahnradgeometrie unmittelbar erkannt werden kann. Hierzu müsste der Sensor bzw. eine entsprechende Steuereinheit des Sensors nur ein entsprechendes Referenzsegment in der Referenzgeometrie finden. Somit kann der zeitliche Versatz in der Radposition, also die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit der Welle, unmittelbar, ohne Nährungen oder Mittelungen, nach Erfassung bzw. Erkennung nur eines beliebigen Segments berechnet werden. Advantageously, in step a) a complete gear can be scanned. In this case, the advantage can be achieved that each segment of the gear geometry can be detected directly. For this purpose, the sensor or a corresponding control unit of the sensor would only have to find a corresponding reference segment in the reference geometry. Thus, the temporal offset in the wheel position, so the speed or the rotational speed or angular velocity of the shaft, directly, without Nährungen or averaging, be calculated after detection or detection of only any segment.

Vorteilhafterweise kann der Sensor gemäß der Zahnradgeometrie kalibriert werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass am Ausgang des Sensors kein Spannungsänderungssignal bereitgestellt wird, welches anschließend noch ausgewertet werden muss, um die Drehgeschwindigkeit der Welle zu bestimmen, sondern direkt ein Ausgangssignal, welches die Drehgeschwindigkeit der Welle angeben kann. Advantageously, the sensor can be calibrated according to the gear geometry. It may be advantageous that no voltage change signal is provided at the output of the sensor, which subsequently still has to be evaluated in order to determine the rotational speed of the shaft, but directly an output signal which can indicate the rotational speed of the shaft.

Im Rahmen der Erfindung ist es denkbar, dass im Schritt a) die Zahnradgeometrie als eine Abfolge von Zahnflanken und/oder Lücken des Zahnrades abgebildet werden kann. Hierbei können die Zahnflanken zumindest paarweise und/oder anhand von angrenzenden Lücken individualisiert werden. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass jeder Zahnflanke und/oder jeder Lücke zumindest eine Breite und/oder Höhe im Sensorsignal, bevorzugt skaliert und/oder im Verhältnis zueinander ausgedruckt, zuordnet werden kann. Je nach Ausführung des Sensors hängt die Frequenz oder die Amplitude des Sensorsignals von der Drehgeschwindigkeit der Welle ab. Da die Breite und/oder Höhe der Zahnflanken und der Lücken das Sensorsignal ebenfalls beeinflussen können, können sich die Frequenz oder die Amplitude des Sensorsignals dadurch verändern. Um dennoch die unterschiedlichen Zahnflanken und/oder Lücken des Zahnrades eindeutig identifizieren zu können, kann es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft sein, die Breite und/oder Höhe der Zahnflanken und/oder Lücken beispielsweise bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Welle zu skalieren. Zudem kann es im Rahmen der Erfindung zum Individualisieren der Zahnflanken und/oder Lücken vorteilhaft sein, entsprechende Verhältnisse der Breite und/oder Höhe zwischen jeweils zwei benachbarten Elementen der Zahnradgeometrie zu ermitteln. Dabei kann die Zahnradgeometrie als eine Abfolge von entsprechenden Verhältnissen zwischen jeweils zwei nacheinander folgenden Zahnflanken und/oder Lücken dargestellt werden, die vorteilhafterweise ein genaues Sensieren eines bestimmten Segmentes in der Zahnradgeometrie und somit der Position des Zahnrades unabhängig von der Drehgeschwindigkeit der Welle ermöglichen kann. Ferner ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Zahnradgeometrie lückenlos bzw. Punkt für Punkt bestimmt werden kann, d. h. mit allen entsprechenden Höhen und/oder Tiefen in der Zahnradgeometrie in jedem Punkt. Hierzu kann beispielsweise ein Sensorsignal bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit der Welle erfasst und vorteilhafterweise skaliert und/oder Punkt für Punkt im Verhältnis zueinander ausgedruckt werden. Dadurch kann die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit noch schneller ausgeführt werden, indem ein noch kürzerer Abschnitt in der Zahnradgeometrie als zwischen zwei benachbarten Zahnflanken individualisiert werden kann. In the context of the invention, it is conceivable that in step a) the toothed wheel geometry can be imaged as a sequence of tooth flanks and / or gaps of the toothed wheel. In this case, the tooth flanks can be individualized at least in pairs and / or on the basis of adjacent gaps. In addition, it is conceivable within the scope of the invention that each tooth flank and / or gap can be assigned at least one width and / or height in the sensor signal, preferably scaled and / or printed out relative to one another. Depending on the version of the sensor depends on the frequency or Amplitude of the sensor signal from the rotational speed of the shaft. Since the width and / or height of the tooth flanks and the gaps can also influence the sensor signal, the frequency or the amplitude of the sensor signal can thereby change. In order nevertheless to clearly identify the different tooth flanks and / or gaps of the toothed wheel, it may be advantageous in the context of the invention to scale the width and / or height of the tooth flanks and / or gaps, for example at a specific rotational speed of the shaft. In addition, in the context of the invention for individualizing the tooth flanks and / or gaps, it may be advantageous to determine corresponding ratios of the width and / or height between in each case two adjacent elements of the toothed wheel geometry. In this case, the gear geometry can be represented as a sequence of corresponding ratios between two successive tooth flanks and / or gaps, which can advantageously allow a precise sensing of a particular segment in the gear geometry and thus the position of the gear regardless of the rotational speed of the shaft. Furthermore, it is conceivable within the scope of the invention that the gear geometry can be determined without gaps or point by point, ie with all the corresponding heights and / or depths in the gear geometry at each point. For this purpose, for example, a sensor signal can be detected at a certain rotational speed of the shaft and advantageously scaled and / or printed out point by point in relation to one another. As a result, the determination of the rotational speed can be carried out even faster by being able to individualize an even shorter section in the gear geometry than between two adjacent tooth flanks.

Des Weiteren ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass im Schritt c) dem erfassten Segment ein entsprechendes Referenzsegment in der Zahnradgeometrie zugeordnet werden kann. Somit kann der Vorteil erreicht werden, dass die zeitliche Zahnradposition einfach und dennoch genau durch Vergleichen der zeitlichen Position des erfassten Segments im Vergleich zu seiner Position in der Referenzgeometrie bestimmt werden kann. Furthermore, it is conceivable within the scope of the invention that in step c) the detected segment can be assigned a corresponding reference segment in the gear geometry. Thus, the advantage can be achieved that the timing gear position can be easily and yet accurately determined by comparing the timing of the detected segment compared to its position in the reference geometry.

Weiterhin kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass nach einem bestimmten Kilometerstand das Zahnrad erneut abgetastet werden kann, um die Zahnradgeometrie zu aktualisieren. Somit kann vorteilhafterweise dem Umstand entgegengewirkt werden, dass die Zahnradgeometrie sich verschleißgemäß verändern kann. Somit kann der Sensor nach einer bestimmten Zeit neu kalibriert werden, um sicherzustellen, dass die Messergebnisse der Drehgeschwindigkeit stets aktuell und genau sein können. Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that after a certain mileage the gear can be scanned again to update the gear geometry. Thus, advantageously can be counteracted the fact that the gear geometry can change wear. Thus, the sensor can be recalibrated after a certain time to ensure that the measurement results of the rotational speed can always be up to date and accurate.

Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit einer sich rotierenden Welle gelöst, die mit einem Zahnrad ausgeführt ist, welches mit der Welle, insbesondere drehfest, verbindbar ist, wobei das Zahnrad zum Erzeugen eines Signals ausgelegt ist. Zudem weist die Vorrichtung einen Sensor auf, wobei der Sensor zum Erfassen des Signals vom Zahnrad ausgelegt ist. Erfindungsgemäß ist eine Steuereinheit für den Sensor vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, den Sensor zu kalibrieren. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, das Zahnrad durch den Sensor abzutasten, um eine Zahnradgeometrie als eine Referenzgeometrie zu erfassen. Entsprechend der Zahnradgeometrie, die als eine Abfolge von Breiten- und/oder Höhen, bevorzugt skaliert bei einer Drehgeschwindigkeit, und/oder als eine Abfolge von Breiten- und/oder Höhenverhältnissen zwischen jeweils zwei nacheinander folgenden Zahnflanken und/oder Lücken abgebildet werden kann, kann der Sensor kalibriert werden. Dabei werden die gleichen Vorteile erreicht, die auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hierbei vollumfänglich darauf Bezug genommen. Furthermore, the object of the invention is achieved by a device for determining a rotational speed of a rotating shaft, which is designed with a gear which is connectable to the shaft, in particular rotationally fixed, wherein the gear is designed to generate a signal. In addition, the device has a sensor, wherein the sensor is designed to detect the signal from the gear. According to the invention, a control unit for the sensor is provided, which is designed to calibrate the sensor. In other words, the control unit is configured to scan the gear through the sensor to detect a gear geometry as a reference geometry. Corresponding to the gear geometry, which can be mapped as a sequence of latitudes and / or hights, preferably scaled at a rotational speed, and / or as a sequence of latitude and / or high ratios between each two successive tooth flanks and / or gaps the sensor can be calibrated. The same advantages are achieved, which were also described in connection with the method according to the invention. To avoid repetition, reference is made to this in full.

Im Rahmen der Erfindung ist es ferner denkbar, dass das Zahnrad als ein Inkrementenrad ausgebildet sein kann. Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass schon vorhandene Konstruktionselemente zum Erzeugen des Signals ausgenutzt werden können. Dies ist erfindungsgemäß möglich, da die Erfindung kein ideales Zahnrad benötigt. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung ein extra ausgebildetes Zahnrad benutzten kann. Hierbei kann es aber vorteilhaft sein, dass das Zahnrad mit einer relativ hohen Fehlertoleranz hergestellt werden kann, was erfindungsgemäß für die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit nicht schädlich ist. In the context of the invention, it is also conceivable that the gear may be formed as a incremental. It may be advantageous that already existing construction elements can be exploited to generate the signal. This is possible according to the invention, since the invention does not require an ideal gear. Alternatively, it is also conceivable that the device according to the invention can use an extra trained gear. In this case, however, it may be advantageous for the toothed wheel to be able to be manufactured with a relatively high fault tolerance, which according to the invention is not detrimental to the determination of the rotational speed.

Im Rahmen der Erfindung kann der Sensor als ein magnetoresistiver Sensor ausgebildet sein. Dabei ist es denkbar, dass sowohl ein aktiver Drehzahl-Sensor, wie z. B. ein Hall-Sensor, ein AMR-Sensor oder ein GMR-Sensor, als auch ein passiver Drehzahl-Sensor, wie z. B. ein Induktionsgeber, benutzt werden kann, um das Zahnrad abzutasten und die Drehgeschwindigkeit der Welle zu bestimmen. Wie bereits oben beschrieben wurde, kann bei einem aktiven Sensor die Breite der Impulse und der Abstand zwischen den Impulsen Informationen über die Höhe und die Breite der Zahnflanken bzw. über die Tiefe und die Breite der Lücken (also über die Zahnradgeometrie) liefern. Bei einem passiven Sensor kann die, gegebenenfalls modulierte, Amplitude der Impulse im Ausgangssignal Informationen über die Zahnradgeometrie umfassen. Zudem ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Erfassung bzw. die Erkennung nur eines Segments bereits Informationen beinhalten kann, wie die Breite oder die Höhe der Flanken, die im selben Schritt c) auf die Drehgeschwindigkeit der Welle schließen lassen. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Welle innerhalb kürzester Zeit erfolgen kann. In the context of the invention, the sensor may be formed as a magnetoresistive sensor. It is conceivable that both an active speed sensor such. As a Hall sensor, an AMR sensor or a GMR sensor, as well as a passive speed sensor such. As an induction generator, can be used to scan the gear and to determine the rotational speed of the shaft. As already described above, with an active sensor, the width of the pulses and the distance between the pulses can provide information about the height and width of the tooth flanks, or about the depth and width of the gaps (that is, about the gear geometry). For a passive sensor, the possibly modulated amplitude of the pulses in the output signal may include information about the gear geometry. Moreover, it is within the scope of the invention conceivable that the detection or the detection of only one segment already Information may include, such as the width or height of the flanks, which in the same step c) close to the rotational speed of the shaft. It is advantageous that the determination of the rotational speed or speed of the shaft can be done within a very short time.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Dabei ist zu beachten, dass die Figuren nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Further, measures improving the invention will be described in more detail below with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. It should be noted that the figures have only descriptive character and are not intended to limit the invention in any way.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 a schematic representation of a device according to the invention,

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Signals, 2 a schematic representation of a signal according to the invention,

3 eine Tabelle, die den Zahnflanken eines Zahnrades aus der 1 entsprechende Drehwinkel der Welle zuordnet, und 3 a table showing the tooth flanks of a gear from the 1 assigns appropriate rotation angle of the shaft, and

4 eine Formel, nach der die Drehgeschwindigkeit der Welle ermittelt werden kann. 4 a formula by which the rotational speed of the shaft can be determined.

In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weshalb diese in der Regel nur einmal beschrieben werden. In the different figures, the same parts are always provided with the same reference numerals, which is why they are usually described only once.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Ermitteln einer Drehgeschwindigkeit v einer sich rotierenden Welle 1. Die Vorrichtung 10 umfasst erfindungsgemäß ein Zahnrad 11, welches mit der Welle 1 drehfest verbindbar ist. Das Zahnrad 11 ist dabei aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet und dient erfindungsgemäß dazu, um ein Signal in einem Sensor 13 zu erzeugen. Das Zahnrad 11 weist bedingt durch mögliche Herstellungsfehler Zahnflanken mit unterschiedlichen Breiten, wie es anhand der doppelten Linien an den Zahnflanken Z1, Z2, Z3 und Z4 beispielhaft angedeutet ist. The 1 shows a device according to the invention 10 for determining a rotational speed v of a rotating shaft 1 , The device 10 includes according to the invention a gear 11 which with the wave 1 rotatably connected. The gear 11 is formed of a ferromagnetic material and is used according to the invention to a signal in a sensor 13 to create. The gear 11 has due to possible manufacturing errors tooth flanks with different widths, as is indicated by way of example with reference to the double lines on the tooth flanks Z1, Z2, Z3 and Z4.

Der Sensor 13 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung als ein Hall-Sensor 13 dargestellt, der mit einem Permanentmagneten 13.2 zum Erzeugen eines Magnetfeldes und einem magnetoresistiven Sensorelement 13.1 ausgebildet ist. Dabei ist es jedoch alternativ denkbar, dass der Sensor 13 als ein beliebiger magnetoresistiver Sensor 13 ausgeführt sein kann, beispielsweise als ein passiver Sensor, wie ein Induktionsgeber, oder als ein aktiver Sensor, wie ein Hall-Sensor, ein AMR-Sensor, ein GMR-Sensor oder ein TMR-Sensor. Mit anderen Worten kann der Sensor 13 als ein beliebiger Sensor 13 ausgeführt sein, welcher zur Messung von veränderlichen Magnetfeldern einen Effekt einer magnetischen Induktion in einer Spule, wie im Falle eines Induktionsgebers, oder einen magnetoresistiven Effekt eines Materials, wie im Falle eines Hall-Sensors, und/oder einer Baugruppe bzw. einer Schichtstruktur mit unterschiedlichen Magnetisierungen, wie im Falle eines GMR- oder eines TMR-Sensors, ausnutzen kann. Die Abbildung eines Hall-Sensors 13 ist daher rein beispielhaft und soll einen beliebigen magnetoresistiven Sensor 13 andeuten. The sensor 13 is in the illustrated embodiment of the invention as a Hall sensor 13 shown with a permanent magnet 13.2 for generating a magnetic field and a magnetoresistive sensor element 13.1 is trained. However, it is alternatively conceivable that the sensor 13 as any magnetoresistive sensor 13 may be implemented, for example, as a passive sensor, such as an induction transmitter, or as an active sensor, such as a Hall sensor, an AMR sensor, a GMR sensor or a TMR sensor. In other words, the sensor can 13 as any sensor 13 be executed, which for the measurement of variable magnetic fields, an effect of a magnetic induction in a coil, as in the case of an induction transmitter, or a magnetoresistive effect of a material, as in the case of a Hall sensor, and / or an assembly or a layer structure with different Magnetizations, as in the case of a GMR or a TMR sensor, exploit. The illustration of a Hall sensor 13 is therefore purely exemplary and is intended to be an arbitrary magnetoresistive sensor 13 suggest.

Das Zahnrad 11 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine rechteckige Zahnradgeometrie 12 auf. Gleichwohl ist es aber denkbar, dass das Zahnrad 11 anstelle von Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN Stanzlöcher aufweisen kann. Ebenso ist es denkbar, dass das Zahnrad 11 eine wellen- bzw. sinusförmige Zahnradgeometrie 12 aufweisen kann. The gear 11 has in the illustrated embodiment, a rectangular gear geometry 12 on. Nevertheless, it is conceivable that the gear 11 instead of tooth flanks Z1, Z2,..., ZN may have punch holes. It is also conceivable that the gear 11 a wave or sinusoidal gear geometry 12 can have.

Die Magnetfeldlinien M ausgehend vom Permanentmagneten 13.2 können dabei das ferromagnetische Material des Zahnrades 11 durchdringen und die Domänen im ferromagnetischen Material entlang der Magnetfeldlinien M ausrichten. Bei Drehen des Zahnrades 11 können diese Magnetfeldlinien M durch die Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN abgelenkt werden. Dies verursacht eine Veränderung des Magnetfeldes im Sensorelement 13.1, die für den magnetoresistiven Sensor 13 messbar ist. The magnetic field lines M starting from the permanent magnet 13.2 can thereby the ferromagnetic material of the gear 11 penetrate and align the domains in the ferromagnetic material along the magnetic field lines M. When turning the gear 11 These magnetic field lines M can be deflected by the tooth flanks Z1, Z2, ..., ZN. This causes a change in the magnetic field in the sensor element 13.1 for the magnetoresistive sensor 13 is measurable.

Ein beispielhaftes Signal im Sensor 13 ist in der 2 dargestellt. Das Signal wird dabei als eine Spannungsänderung ausgegeben. Jede Zahnflanke Z1, Z2, ..., ZN verursacht dabei einen Anstieg und jede Lücke einen Abstieg in der Spannung U. Bei einer idealen Zahnradgeometrie 12 wäre das Signal eine Abfolge von gleich breiten und gleich beabstandeten Balken. Die ideale Zahnradgeometrie 12 ist mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Eine reale Zahnradgeometrie 12 erzeugt aber Balken mit veränderlichen Breiten und unterschiedlichen Abständen. Die reale Zahnradgeometrie 12 ist als eine durchgehende Linie dargestellt. An exemplary signal in the sensor 13 is in the 2 shown. The signal is output as a voltage change. Each tooth flank Z1, Z2, ..., ZN causes an increase and each gap a descent in the voltage U. For an ideal gear geometry 12 the signal would be a sequence of equally wide and equally spaced bars. The ideal gear geometry 12 is indicated by a dashed line. A real gear geometry 12 but creates bars with variable widths and different distances. The real gear geometry 12 is shown as a solid line.

Ferner ist in der 2 jeder Zahnflanke Z1, Z2, ..., ZN am Anstieg ein entsprechender Drehwinkel φ1,a; φ2,a; ...; φN,a und am Abstieg ein entsprechender Drehwinkel φ1,e; φ2,e; ...; φN,e der Welle 1 zugeordnet. Furthermore, in the 2 each tooth flank Z1, Z2, ..., ZN at the rise a corresponding rotation angle φ1, a; φ2, a; ...; φN, a and on the descent a corresponding rotation angle φ1, e; φ2, e; ...; φN, e of the wave 1 assigned.

Die 3 zeigt eine beispielhafte Reihe der Werte der Drehwinkel φ für eine reale Zahnradgeometrie 12. Die Winkel, um welche sich die Welle 1 nach einem Durchlaufen einer der Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN dreht, können jeweils als φ1, φ2, ..., φN gekennzeichnet werden. Die Winkel, um welche sich die Welle 1 nach einem Durchlaufen einer der Lücken dreht, können jeweils als φ1,2; φ2,3; ..., φN – 1,N gekennzeichnet werden. The 3 shows an exemplary series of the values of the rotation angle φ for a real gear geometry 12 , The angles around which the shaft 1 after passing through one of the tooth flanks Z1, Z2,..., ZN rotates, in each case as φ1, φ2,..., φN be marked. The angles around which the shaft 1 after passing through one of the gaps, each may be represented as φ1,2; φ2,3; ..., φN - 1, N.

Die 4 zeigt ferner, wie die Drehgeschwindigkeit v (in diesem Beispiel die Winkelgeschwindigkeit v) für ein Segment φ1 entsprechend einer ersten Zahnflanke Z1 in der 2 berechnet werden kann. Die Drehgeschwindigkeit v ist dabei der zeitliche Abstand (t1,e–t1,a) zwischen zwei entsprechenden Drehwinkeln (φ1,e–φ1,a) der Welle 1. The 4 also shows how the rotational speed v (in this example, the angular velocity v) for a segment φ1 corresponding to a first tooth flank Z1 in FIG 2 can be calculated. The rotational speed v is the time interval (t1, e-t1, a) between two corresponding rotational angles (φ1, e-φ1, a) of the shaft 1 ,

Da eine ideale Zahnradstruktur bzw. Zahnradgeometrie 12 sehr schwer bzw. kaum herstellbar ist und außerdem einem Verschleiß unterliegen kann, wird die Winkelgeschwindigkeit v der Welle 1 in herkömmlichen Vorrichtungen üblicherweise über mehrere Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN gemittelt, was jedoch zu einer zeitlichen Verzögerung und zu gewissen Fehlern bei der Messung der Drehgeschwindigkeit v der Welle 1 führen kann. Because an ideal gear structure or gear geometry 12 is very difficult or hardly producible and can also be subject to wear, the angular velocity v of the shaft 1 in conventional devices usually averaged over a plurality of tooth flanks Z1, Z2, ..., ZN, but this leads to a time delay and to certain errors in the measurement of the rotational speed v of the shaft 1 can lead.

Die Erfindung nutzt im Gegensatz zu den herkömmlichen Vorrichtungen gerade den Umstand aus, dass eine reale Zahnradgeometrie 12 nicht ideal ist. Hierbei werden die einzelnen Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN und/oder die Verhältnisse zwischen einigen Größen der Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN, wie die Breite und/oder die Höhe, im Sinne der Erfindung individualisiert. Hierzu wird das Zahnrad 11 zunächst abgetastet, um die reale Zahnradgeometrie 12 als eine Referenzgeometrie 12 herzuleiten und den Sensor 13 entsprechend zu kalibrieren. Die Abbildung der Referenzgeometrie 12, die in der 2 gezeigt ist, wird in späteren Messungen als Vergleich für aktuelle Messungen benutzt, um ein aktuell gemessenes Segment φ in der Referenzgeometrie 12 zu verifizieren. Beim Übereinstimmen eines Segmentes φ mit einem Referenzsegment φ ist die Winkelbreite des Segments φ bekannt, und aus dem zeitlichen Winkelverlauf kann die Winkelgeschwindigkeit v bzw. die Drehzahl v bzw. die Drehgeschwindigkeit v der Welle 1 berechnet werden. Auch ist es denkbar, dass nach Identifizierung des Segments φ die zeitliche Zahnradposition bestimmt werden kann, wobei die zeitliche Änderung der Zahnradposition zur Berechnung der Drehgeschwindigkeit v der Welle 1 benutzt werden kann. Ferner ist es auch denkbar, dass nach Identifizierung des Segments φ je nach Art des Sensors 13 bereits die Frequenz oder die Amplitude des Ausgangssignals auf die Drehgeschwindigkeit v der Welle 1 schließen lässt. The invention uses in contrast to the conventional devices just the circumstance that a real gear geometry 12 not ideal. In this case, the individual tooth flanks Z1, Z2,..., ZN and / or the relationships between some sizes of the tooth flanks Z1, Z2,..., ZN, such as the width and / or the height, are individualized in the sense of the invention. This is the gear 11 initially sampled to the real gear geometry 12 as a reference geometry 12 derive and the sensor 13 calibrate accordingly. The illustration of the reference geometry 12 in the 2 is shown is used in later measurements as a comparison for actual measurements to a currently measured segment φ in the reference geometry 12 to verify. When a segment φ coincides with a reference segment φ, the angular width of the segment φ is known, and from the temporal angular progression the angular velocity v or the rotational speed v or the rotational speed v of the shaft can be determined 1 be calculated. It is also conceivable that after identifying the segment φ, the timing gear position can be determined, wherein the temporal change of the gear position for calculating the rotational speed v of the shaft 1 can be used. Furthermore, it is also conceivable that after identification of the segment φ depending on the type of sensor 13 already the frequency or the amplitude of the output signal on the rotational speed v of the shaft 1 close.

Der Sensor 13 kann zu Anfang bei einer konstanten, niedrigen Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und einer Geradeausfahrt kalibriert werden. Hierzu können alle Räder des Kraftfahrzeuges beobachtet werden, um eine Geradeausfahrt sicherzustellen. Wie bereits oben erwähnt wurde, kann der Sensor 13 entsprechend der realen Zahnradgeometrie 12 kalibriert werden. Hierzu kann im Sensor 13 oder in der Steuereinheit 14 eine Kennlinie hinterlegt werden, die der Zahnradgeometrie 12 bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit entspricht. Um die Veranschaulichung der Messergebnisse zu vereinfachen, kann die Zahnradgeometrie 12, beispielsweise auf die Breite und/oder Höhe einer kleinsten Zahnflanke Zi, skaliert werden. Auch ist es denkbar, dass die Zahnradgeometrie 12 als eine Abfolge von Verhältnissen der entsprechenden Größen der Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN, wie die Breite und/oder Höhe, jeweils nacheinander ausgedruckt werden kann. Somit kann ein Segment φ in der Zahnradgeometrie 12 unabhängig von der Drehgeschwindigkeit v der Welle 1 ausgedruckt werden. Wenn schließlich ein Segment φ identifiziert wurde, dann kann bereits aus dem zeitlichen Versatz zwischen den Segment-Enden, beispielsweise zwischen φ1,a und φ2,a die Drehgeschwindigkeit v der Welle 1 berechnet werden. Hierbei ist es möglich, das Ausgangssignal im Sensor 13 bereits als ein direktes Drehgeschwindigkeits-Signal auszugeben. The sensor 13 can be initially calibrated at a constant low vehicle speed and straight ahead. For this purpose, all wheels of the vehicle can be observed to ensure a straight ahead. As mentioned above, the sensor can 13 according to the real gear geometry 12 be calibrated. This can be done in the sensor 13 or in the control unit 14 a characteristic curve are deposited, the gear geometry 12 at a certain rotational speed corresponds. To simplify the illustration of the measurement results, the gear geometry 12 be scaled, for example, to the width and / or height of a smallest tooth flank Zi. It is also conceivable that the gear geometry 12 as a sequence of ratios of the respective sizes of the tooth flanks Z1, Z2, ..., ZN, such as the width and / or height, can each be printed one after the other. Thus, a segment φ in the gear geometry 12 regardless of the rotational speed v of the shaft 1 be printed out. Finally, if a segment φ has been identified, then already from the time offset between the segment ends, for example between φ1, a and φ2, a, the rotational speed v of the shaft can 1 be calculated. It is possible, the output signal in the sensor 13 already output as a direct rotational speed signal.

Somit kann bei Kenntnis der realen Zahnradgeometrie 12 die Drehgeschwindigkeit v bzw. Drehzahl der Welle 1 nach nur einem Segment φ berechnet und insbesondere als ein direktes Ausgangssignal am Sensor 13 angezeigt werden. Das kleinste zuverlässig identifizierbare Segment φ kann beispielsweise zwei Zahnflanken Zi, Zi + 1 und eine Lücke dazwischen oder zweit Lücken und eine dazwischenliegende Zahnflanke Zi umfassen. Thus, with knowledge of the real gear geometry 12 the rotational speed v or rotational speed of the shaft 1 calculated after only one segment φ and in particular as a direct output signal at the sensor 13 are displayed. The smallest reliably identifiable segment φ may comprise, for example, two tooth flanks Zi, Zi + 1 and a gap between them or second gaps and an intervening tooth flank Zi.

Im dargestellten Beispiel eines Hall-Sensors 13 weist die Spannungsänderung in der 2 eine konstante Höhe bzw. eine konstante Amplitude der Impulse im Signal auf. Die Breite der Impulse und der Abstand dazwischen können Informationen über die Höhe und die Breite der Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN sowie über die Tiefe und die Breite der Lücken liefern. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem passiven Sensor, welches aus Einfachheitsgründen nicht dargestellt ist, kann wiederum die Amplitude bzw. modulierte Amplitude der Impulse im Signal Informationen über die Zahnradgeometrie 12 umfassen. Ein solcher passiver Sensor kann wiederum eine Stromänderung in der Spule als ein Signal bereitstellen. In the illustrated example of a Hall sensor 13 indicates the voltage change in the 2 a constant level or a constant amplitude of the pulses in the signal. The width of the pulses and the distance therebetween can provide information about the height and width of the tooth flanks Z1, Z2, ..., ZN as well as the depth and width of the gaps. In one embodiment of the invention with a passive sensor, which is not shown for reasons of simplicity, in turn, the amplitude or modulated amplitude of the pulses in the signal information about the gear geometry 12 include. Such a passive sensor may in turn provide a current change in the coil as a signal.

So kann die Zahnradgeometrie 12 als eine Abfolge von entsprechenden Breiten der Zahnflanken Z1, Z2, ..., ZN und Lücken ausgedruckt werden, die zueinander in einem bestimmten Verhältnis angeordnet sein können. Werden dann bei einer Messung drei nacheinander folgende individuelle Breiten festgestellt, so kann ein entsprechendes Segment φ genau verifiziert werden. Die Breite des Segments φ ist erfindungsgemäß aus der Referenzgeometrie 12 bekannt. Der Winkelversatz geteilt durch eine gemessene Zeitdifferenz zwischen den Segment-Enden ergibt schließlich erfindungsgemäß die Winkelgeschwindigkeit v. Je nach Art des Sensors 13 ist es weiterhin möglich identifizierbare Segmente φ noch weiter zu verkleinern. Weiterhin kann es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft sein, nach einem bestimmten Kilometerstand das Zahnrad 11 erneut abzutasten, um die Zahnradgeometrie 12 zu aktualisieren. So can the gear geometry 12 are expressed as a sequence of corresponding widths of the tooth flanks Z1, Z2, ..., ZN and gaps that can be arranged in a certain ratio to each other. If three successive individual widths are then determined during a measurement, then a corresponding segment φ can be verified exactly. The width of the segment φ according to the invention from the reference geometry 12 known. The angular offset divided by a measured time difference between the segment ends finally results according to the invention the angular velocity v. Depending on the type of sensor 13 Furthermore, it is possible to further reduce identifiable segments φ. Furthermore, it may be advantageous in the context of the invention, after a certain mileage the gear 11 Resample to the gear geometry 12 to update.

Die voranstehende Beschreibung der 1 bis 4 beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Erfindung, sofern es technisch sinnvoll ist, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Auch ist es selbstverständlich möglich, unterschiedliche Sensoren 13 und unterschiedliche Ausführungen von Zahnrädern 11 zu benutzen. The above description of 1 to 4 describes the present invention solely in the context of examples. Of course, individual features of the invention, insofar as it is technically feasible, can be freely combined with one another without departing from the scope of the invention. It is also possible, of course, different sensors 13 and different types of gears 11 to use.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Welle wave
10 10: Vorrichtung contraption
11 11: Zahnrad gear
12 12: Zahnradgeometrie gear geometry
13 13: Sensor sensor
13.1 13.1: Sensorelement sensor element
13.2 13.2: Permanentmagnet permanent magnet
14 14: Steuereinheit control unit
φ φ: Segment segment
M M: Magnetfeldlinien magnetic field lines
Z Z: Zahn tooth
U U: Spannung tension
v v: Drehgeschwindigkeit rotation speed
t t: Zeit Time

Claims

Method for determining a rotational speed of a rotating shaft ( 1 ) with a gear ( 11 ), in particular rotationally fixed, is connectable, wherein the gear ( 11 ) is executed to generate a signal, and wherein the gear ( 11 ) with a sensor ( 13 ) for detecting the signal, characterized by the following steps: a) sensing the gear ( 11 ) through the sensor ( 13 ) to a gear geometry ( 12 ), b) detecting a first tooth flank (Zi) and a second tooth flank (Zi + 1) to a segment (φ) of the gear ( 11 ), c) comparing the detected segment (φ) with the gear geometry ( 12 ) to the rotational speed (v) of the shaft ( 1 ).

A method according to claim 1, characterized in that in step a) a complete gear ( 11 ) is scanned.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 13 ) according to the gear geometry ( 12 ) is calibrated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step a) the gear geometry ( 12 ) as a sequence of tooth flanks (Z1, Z2, ..., Zn) and / or gaps of the toothed wheel ( 11 In particular, each tooth flank (Z1, Z2,..., Zn) and / or each gap is assigned at least one width and / or height in the signal, preferably scaled and / or printed out relative to one another.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step c) the detected segment (φ) a corresponding reference segment (φ) in the gear geometry ( 12 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after a certain mileage the gear ( 11 ) is rescanned to the gear geometry ( 12 ) to update.

Contraption ( 10 ) for determining a rotational speed (v) of a rotating shaft (V) 1 ), with a gear ( 11 ), which with the wave ( 1 ), in particular rotationally fixed, is connectable, wherein the gear ( 11 ) is executed to generate a signal, and with a sensor ( 13 ), whereby the sensor ( 13 ) for detecting the signal from the gear ( 11 ), characterized in that a control unit ( 14 ) for the sensor ( 13 ), which is designed to operate the sensor ( 13 ) to calibrate.

Contraption ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the gear ( 11 ) is formed as an increment wheel.

Contraption ( 10 ) Claim 7 or 8, characterized in that the sensor ( 13 ) is formed as a magnetoresistive sensor.

Contraption ( 10 ) according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the device ( 10 ) is operated by a method according to any one of claims 1 to 6.