CN102445146B - 轴扭转角和/或者轴扭矩检测装置以及运行该装置的方法 - Google Patents

Abstract

推荐轴扭转角和/或扭矩检测装置以及其运行方法。轴对应于第一传送器，该传送器可影响线圈参数；第一感应式传感器对第一传送器扫描；第一传送器对应于轴的部分圆周；第一传送器***道，轴每转一圈至少等于一个周期，第一感应式传感器提供至少在周期内反映轴旋转角的信号；有与轴的部分圆周相对应并且影响线圈参数的第二传送器与第一传送器相隔设定的距离；感应式传感器对第二传送器进行扫描；第二传送器***道，轴每转一圈至少等于一个周期，第二感应式传感器提供至少在周期之内反映轴旋转角的信号；求差装置可求算并且提供轴扭转角作为感应式传感器检测的两个旋转角的差。本发明的方法除了可以算出轴的扭转角之外，还可以算出轴上出现的扭矩。

Description

轴扭转角和/或者轴扭矩检测装置以及运行该装置的方法

技术领域

本发明涉及一种轴扭转角和/或者轴扭矩检测装置以及运行该装置的方法。

本发明也涉及用于运行该装置的计算机程序。

背景技术

专利DE19818799C2描述了一种轴旋转角检测装置，该装置包括一个磁栅尺以及一个对应于磁栅尺的传感器单元。磁栅尺具有两个同轴安装于旋转轴上的磁性编码环。其中一个环的半个圆周上的磁极数与另一个环的半个圆周上的磁极数互质。其中一个环的极数为奇数。传感器装置包括两个磁阻传感器，这两个磁阻传感器可检测两个环的磁场，并且包括另一个霍尔传感器形式的传感器，该传感器可检测极数为奇数的环的磁场。

DE19932965A1公开说明书中描述了一种位置测量装置，可将其用来检测轴上出现的扭矩。光学传感器包括一个刻度单元，具有布置在轴的圆周方向的第一和第二刻度构成的第一双刻度。这两个刻度叠加就会产生可以检测出来的随扭矩变化的莫尔条纹。光学传感器检测莫尔条纹的一部分区域，在分析单元中将其转变成莫尔条纹的周期图像，将该图像对应于轴静止状态下的扭矩零点。

DE60201226T2专利说明书中描述了一种电容式测量装置，可将其用来检测分为两半用扭力杆相连的轴上出现的扭矩。安装有一个具有若干辐条并且与第一半轴一起转动的介质圆盘，此外还安装有一个具有开口的第一和第二导体圆盘构成的圆盘副，该圆盘副呈转笼状包围介质圆盘，并且与第一半轴一起转动，转笼与所施加的轴扭矩成比例遮盖介质圆盘的部分辐条。此外还有一对同心的电容器极板环，这些包围第一半轴的极板环均布置在具有开口的第一导体圆盘之中。此外还有一个对置的电容器极板，该极板包围第二半轴，并且布置在具有开口的导体圆盘旁边。还有用来比较同心环与对置电容器极板之间电容的电桥装置，用以最终确定轴上出现的扭矩。

DE69732355T2专利说明书中描述了一种将扭矩传感器安装在电机或者减速器中的方法，将该传感器基本上与旋转轴同心安装。扭矩传感器由至少一个固定线圈构成，并且具有至少一个配有导电材料构成的平行迹线的区域。将旋转轴设计成具有凹槽的曲轴，将所述区域布置在测量面的包络面上，所述测量面固定在凹槽之中，并且被固定线圈包围。所述装置的特征在于，测量轴和凹槽各自有一个开口，并且共同容纳一个穿过这些开口的螺栓或螺钉，用以固定或锁定凹槽和测量轴。

DE102007023537A1公开说明书中描述了一种用于测量伸长率、尤其也适合用于测量扭矩的装置。用于输入或输出扭矩信号的接线端子均通过具有测量值变送器的应变测量结构相互连接。该装置被设计成划分为若干扇形段的环形法兰形式，这些扇形段均通过应变测量结构相互连接。

EP1315954B1公开了一种利用相码道和连接在轴之间的扭力杆检测分半轴上的角度差的方法，轴每旋转一圈，即可利用相应的光学传感器和分析单元获得多含义的相位信号。所述方法的特征在于，将至少两个相位信号加权累加成一个信号，从该信号生成一个非整数分量，该分量与角度差成正比，将角度差与扭力杆的弹性系数相乘，即可确定轴上的扭矩。

关于本专利申请中所使用的感应式传感器的说明，可访问申请人指示的网址：http://www.balluff.com。感应式传感器可在特定工作范围内提供与传送器的距离成比例的模拟信号。

发明内容

本发明的任务在于，阐述一种能够可靠检测轴扭转角和/或者轴上出现的扭矩的装置以及运行该装置的不同方法，尤其能在严酷环境条件下，例如减速器中出现的环境条件下进行可靠检测。

采用相关独立权利要求中所述的特征，即可解决这一任务。

本发明所述轴扭矩检测装置的特征在于：将轴对应于至少一个第一传送器，该传送器影响至少一个线圈参数；有用至少一个第一感应式传感器对第传送器进行扫描；将至少一个第一传送器对应于轴的至少一部分圆周；至少一个第一传送器具有至少一个码道，轴每旋转一圈至少有一个周期，并且至少一个第一感应式传感器提供反映至少在该周期之内轴旋转角大小的传感器信号；有一个同样与轴的至少一部分圆周相对应并且同样影响至少一个线圈参数的第二传送器与第传送器相隔设定的距离；有至少一个感应式传感器对至少一个第二传送器进行扫描；至少一个第二传送器同样具有至少一个码道，轴每旋转一圈至少有一个周期，并且第二感应式传感器同样也提供至少在该周期之内反映轴旋转角大小的传感器信号；并且有一个求差装置，其得出并且提供轴扭转角作为感应式传感器检测的两个旋转角的角度差。

本发明所述的轴扭转角检测装置可以连续检测扭转角。本发明所述的装置即使在特别恶劣的环境条件下也具有很高的可靠性。传送器以及传感器的脏污均不会影响精度。本发明所述的装置具有紧凑的结构，并且基本上无需影响轴的结构即可实现。

设置一个求差装置，其得出并且提供感应式传感器检测的两个旋转角之差。角度差相当于作用于轴上的扭矩所引起的轴扭转角。因此本发明所述的装置可以确定扭矩大小。

由于成本比较小，因此本发明所述的轴扭转角和/或者出现在轴上的扭矩检测装置特别适合于批量生产。

相关从属权利要求所述均为本发明所述装置的有益改进实施方式和实施方式。

按照一种有益的实施方式所述，第一和/或者第二传送器的至少一个码道仅包含唯一一个周期，所述码道在轴的纵向以设定的螺距呈螺旋形，例如螺线形，至少部分包绕在轴。这种方式的好处在于，轴旋转角与传感器信号之间始终存在唯一性关系。

按照这种实施方式的一种改进实施方式所述，螺旋，例如螺线的螺距在轴的纵向至少近似于不变。这样就在轴旋转角与传感器信号之间实现至少近似线性的关系。

按照这种实施方式的另一种改进实施方式所述，适当确定螺距，使得至少一个螺旋至少一次完整围绕轴延伸。这样就能唯一性检测0°～360°范围中的扭转角。

按照另一种实施方式所述，第一和/或者第二传送器的至少一个码道仅包含一个周期，所述码道在轴的纵向以设定的螺距呈椭圆形至少部分包绕轴。至少一个码道优选将轴完全包围，从而形成一个封闭的椭圆形。这样就能在0°～180°或者180°～360°范围中唯一性检测扭转角。

按照一种实施方式所述，将码道设计成轴中的槽。但优选也可以将码道设计成轴上的接片，这样就能在事后将接片作为单独的零件，例如作为条带安装到轴上。采用这种实施方式除了能进行改装的优点之外，还有使得轴的结构保持不变的优点。

按照另一种实施方式所述，将两个码道传感器对应于至少一个码道。传送器的这两个码道传感器优选关于轴的圆周以至少近似于90°的角度错开布置，这样就能对传感器信号进行可信度检查，或者例如求平均值。

按照一种改进实施方式所述，第一传送器的码道对应于轴的纵向相对于第二传送器的码道镜像对称包绕，这样可以抑制或补偿同相干扰

按照另一种实施方式所述，第一和/或者第二传送器的码道没有螺距且仅仅在轴的圆周方向延伸。传送器可以将轴完全包绕，或者仅仅对应于轴的一部分圆周。

按照这种实施方式的改进实施方式所述，将第一和/或者第二传送器的至少一个码道的周期设计成具有调制宽度和/或者高度的接片或者槽。此外还可以将第一和/或者第二传送器的至少一个码道的周期设计成具有正弦调制宽度的接片，或者设计成具有至少部分正弦调制宽度的接片，或者设计成凸台或凹槽。

按照这种改进实施方式的一种实施方式所述，至少一个传送器的至少一个码道包含许多重复的周期。采用这种实施方式可以大大提高对应于轴圆周的传感器信号分辨率，在重复的周期其中之一之内唯一性检测轴的旋转角。

按照这种实施方式的另一种改进实施方式所述，将第一和第二感应式码道传感器对应于一个码道，相对于该码道的周期将其适当定位，使得其中一个感应式码道传感器相对于另外的感应式码道传感器提供相位移至少近似于90°的传感器信号。

采用本发明所述用来运行这种装置的方法，可以通过将两个信号相除，从而消除同相干扰对两个传感器的信号高度的影响。然后可以用反正切函数得出一个周期之内的轴旋转角大小。

按照这种实施方式的一种特别有益的改进实施方式所述，码道具有多次重复的周期，至少一个传送器包含另一个直接相邻的码道。第一码道具有设定数量大于一的重复周期。第二码道同样也具有设定数量的重复周期，但是其数量与第一码道的周期数相差一或多倍。采用该实施方式可消除对应于轴圆周的由多个周期引起的多义性。通过对表示每一对周期特性的两个周期之间的角度差进行分析，即可在得出轴旋转角时得到唯一结果。这样就能识别用来检测角度的一码道的主要周期，并且确立唯一性。

即使采用以上所述的这种实施方式，也优选将第一和第二感应式码道传感器对应于每一个直接相邻的码道，分别对应于其码道的周期对其进行适当定位，使得其中一个感应式码道传感器关于另外的感应式码道传感器提供相位移至少近似于90°的码道传感器信号。

这里也可优选采用本发明所述用来运行这种装置的方法，通过将两个信号相除，从而消除同相干扰对两个传感器的信号高度的影响。然后也可以用反正切函数得出一个周期之内的轴旋转角大小。

本发明所述用来运行该装置的主要方法可以确定扭转角度差，该扭转角度差相当于与两个传送器的距离有关的轴扭转角。可能出现的扭转角相应于作用在轴上的扭矩。即使在特别严酷的环境条件下，采用本发明所述的装置也能十分可靠地检测轴的扭矩。

正因为如此，优选将本发明所述的扭转角或者作用在轴上的轴扭矩的由此得出的大小的检测装置用于例如可能会遭受气候和/或者大机械负荷影响的大型减速器之中。相对于磁性传送器的好处在于，例如金属屑不会附着在传送器上，并且传送器经久耐用，因为不用退磁。

此外还采用一种本发明所述用于运行轴扭转角和/或者作用于轴上的扭矩的检测装置的计算机程序。当所述计算机程序在信号处理装置的计算机中运行时，即可执行算出轴扭转角和/或者轴扭矩所需的所有步骤。

本发明的实施例如附图所示，在以下说明书中对其进行详细解释。

附图说明

附图1所示的轴对应于一个传送器，由一个传感器对传送器进行扫描，

附图2所示为轴旋转角与传感器输出信号之间的函数关系，

附图3所示的轴对应于一个传送器，同样由一个传感器对传送器进行扫描，

附图4所示为轴旋转角与附图3中所示传感器的输出信号之间的函数关系，

附图5所示的轴对应于一个传送器，由两个传感器对传送器进行扫描，

附图6所示为轴旋转角与附图5中所示传感器的输出信号之间的函数关系，

附图7所示的轴上出现的扭矩使得轴发生扭转，

附图8所示的轴对应于两个相对于轴纵向相隔设定距离错开的传送器，分别由一个传感器对这些传送器进行扫描，

附图9所示的轴同样也对应于两个相对于轴纵向相隔设定距离错开的传送器，分别由一个传感器对这些传送器进行扫描，传送器的码道采用了另一种实施方式，

附图10所示的轴同样也对应于两个相对于轴纵向相隔设定距离错开的传送器，分别由两个传感器对这些传送器进行扫描，

附图11所示的轴同样也对应于两个相对于轴纵向相隔设定距离错开的传送器，分别由两个传感器对这些传送器进行扫描，传送器的码道采用了另一种实施方式，

附图12所示为信号处理装置的电路框图，

附图13所示的轴对应于一个传送器，由两个码道传感器对传送器进行扫描，

附图14所示为传送器码道的一种实施例，

附图15所示为传送器码道的另一种实施例，

附图16所示为传送器码道的另一种实施例，

附图17所示为传送器码道的替代实施例，

附图18所示为具有两个码道的传送器的实施例，分别由两个码道传感器对这些码道进行扫描，以及

附图19所示的轴对应于两个相对于轴纵向相隔设定距离错开的、各自有两个码道的传送器，分别由两个码道传感器对这些码道进行扫描。

具体实施方式

附图1所示的轴10或者轴10的至少一部分对应于一个传送器G1，由一个位移传感器S1对传送器进行扫描，以下将该位移传感器称作位移传感器S1。传送器G1具有一个码道18，该码道在轴10的圆周方向12优选呈螺旋形包绕轴10，在附图所示的实施例中，传送器G1将其完全包绕。包绕部分也可以仅仅在轴10的一部分圆周范围内延伸。因此轴10每旋转一圈，码道18具有至少一个周期，在附图所示的实施例中正好示出一个周期。因此在附图所示的实施例中没有周期重复。传送器G1以一定的螺距h在轴10的纵向14延伸。

传送器G1经过适当设计，使其影响至少一个线圈参数。这意味着例如当用申请人在开头所述的感应式传感器对传送器G1进行扫描时，传送器G1影响一种电气参数，例如振荡电路的质量。

对传送器G1进行扫描的位移传感器S1相应地是一种感应式传感器，其传感器信号SW1位置敏感地反映了与位移传感器S1靠得最近的传送器G1的这部分码道18。

由于传送器G1的码道对应于螺距h之内的一位置，因此传感器信号SW1反映轴10的旋转角w1的大小。旋转角w1同样也可表示为轴10相对于轴10的圆周方向12的位置。但以下仅讨论轴10的旋转角w1。

可以将传送器G1的码道设计成轴10中的槽，但优选也可设计成接片，这样就不需要改变轴10的结构，可以事后将接片安装到轴10上。

将传感器信号SW1提供给信号处理装置16，该信号处理装置将通常模拟传感器信号SW1转变为输出信号AW，该输出信号至少表示轴10的旋转角w1的大小。旋转角w1(单位：度)与传感器信号SW1(单位：伏特，位移或者偏移量的函数)和传送器G1的包角(例如360°)的乘积成正比，与螺距h(螺旋螺距，单位：毫米)和传感器信号SW1的斜率b(单位：V/mm)的乘积成反比。

附图2所示为轴10的旋转角w1与传感器信号SW1之间的函数关系。

传送器G1的附图1所示的螺旋形码道18可使得输出信号AW与旋转角w1之间的关系至少近似于线性，因此在该实施例中，传感器信号SW1的确定值唯一对应于轴10的每一个角度w1。

在附图所示的实施例中，位移传感器S1的传感器信号SW1的电压应在0V～10V之间，可以在螺距h内将其唯一对应于传送器G1的码道的某一个位置，从而也唯一对应于轴10的确定旋转角w1。在旋转角达到360°之后，传感器信号SW1就会返回到零。

传送器G1的码道18的附图1所示的螺旋形可在轴10的一部分或者最多整个圆周范围内使得传送器G1的输出信号AW与轴10的旋转角w1之间存在线性关系，替代螺旋形也可以代之以采用附图3所示的椭圆形传送器G1码道18。可如此设想椭圆形的产生，在圆周方向12从围绕轴10的某一个圆开始，将该圆固定在轴10的某一个位置上，然后以设定的螺距h沿着轴10的纵向14移动该圆的180°对面部分，即可产生椭圆形状。

附图3所示的椭圆形传送器G1码道18可使得传感器信号SW1与轴10的旋转角w1之间产生附图4所示的正弦或者余弦关系，每旋转半圈0°～180°或者180°～360°，传感器信号SW1与旋转角w1之间就会存在唯一性对应关系。计算式为：

其中变量w1、SW1和b相当于公式(1)的变量，螺距h在这里是椭圆高度(单位：毫米)。

在附图3所示的实施例中，轴10被完全包绕，从而相应地形成一个完全封闭的椭圆。轴10每旋转一圈，附图3中所示的码道因此正好有一个周期。

首先为了提高装置的稳健性，尤其为了抵御作用于传感器信号SW1的干扰因素，可以采用第一和第二传感器S1sin、S1cos(以下称作第一和第二位移传感器S1sin、S1cos)来替代仅仅一个位移传感器S1。附图5所示就是这种情况。第一位移传感器S1sin提供传感器信号SW1sin，第二位移传感器S1cos提供传感器信号SW1cos。第二位移传感器S1cos与第一位移传感器S1sin一样对同一个码道18进行扫描，但是相对于轴在圆周方向12如此布置，使其传感器信号SW1cos与第一位移传感器S1sin的传感器信号SW1sin之间的相位移至少近似于90°。所产生的传感器信号SWIsin、SW1cos如附图6详细所示。

在这种情况下提供两个传感器信号SW1sin、SW1cos的信号处理装置16中将会生成两个传感器信号SW1sin、SW1cos的反正切函数，该函数可直接提供范围在0°～360°之间唯一的轴10旋转角w1。由于在计算反正切函数时将两个传感器信号SW1sin、SW1cos相除，因此结果尽可能与同向作用于SW1sin、SW1cos传感器信号振幅的影响因素没有关系。

但是即使附图1所示的实施例，为了提高装置的稳健性，尤其是为了抵御作用于传感器信号SW1的干扰影响，也可采用第一和第二位移传感器来替代一个位移传感器S1。然后就会有冗余的传感器信号可供使用，从而可以进行可信度检查和/或者例如求平均值。

附图7所示为作用有使得轴10发生扭曲的扭矩Md的轴10或者轴10的至少一部分。关于在轴10的纵向14设定距离L，轴10的扭转角dw取决于扭矩Md的大小。在弹性变形范围内，扭转角dw(单位：度)与扭矩Md(单位：Nmm)和设定距离L(单位：mm)的积成正比，与抗剪模数G(单位：N/mm²，例如钢为80,000N/mm²)和极转动惯量Ip的积成反比。极转动惯量Ip又与π/32和轴直径D(单位：mm)的四次方成正比。计算式为：

$\mathrm{dw}=\frac{\mathrm{Md}}{G}*\frac{L}{\mathrm{Ip}}---\left(3\right)$ 其中

$\mathrm{Ip}=\frac{\mathrm{\π}}{32}*D^4---\left(4\right)$

附图8所示为对应于第一和第二传送器G1、G2的轴10，这些传送器以设定的距离L相对于轴纵向14错开。第一位移传感器S1对第一传送器G1进行扫描，第二位移传感器S2对第二传送器G2进行扫描。第一传送器G1如附图1所示应也具有一个码道，该码道在轴10的圆周方向12上呈螺旋形包绕轴10。在附图所示的实施例中，也由传送器G1完全包绕。但是包绕部分也可以仅仅在轴10的一部分圆周范围内延伸。同样也适用于第二传送器G2和第二位移传感器S2。

对第一传送器G1进行扫描的第一位移传感器S1也是一种感应式传感器，其传感器信号SW1位置敏感地反映了第一传送器G1的与第一位移传感器S1靠得最近的这部分码道的。因此第一传感器信号SW1也是第一传送器G1的范围内的轴10的旋转角w1的大小。

对第二传送器G2进行扫描的第二位移传感器S2同样也是一种感应式传感器，其传感器信号SW2位置敏感地反映了第二传送器G2的与第二位移传感器S2靠得最近的这部分码道。因此第二传感器信号SW2是第二传送器G2的范围内的轴10的旋转角w2的大小。

按照附图8所示的实施例，也可以采用两个或更多的第一位移传感器S1对第一传送器G1进行扫描。同样也适用于涉及第二传送器G2和第二位移传感器S2的装置。

附图8所示本发明所述装置的主要优点在于，可以根据两个传送器G1、G2之间的设定距离L，检测两个传送器G1、G2的距离L之间出现的轴10的扭转角dw。与利用附图7在关系中描述一样，扭转角dw是引起扭转的在轴10上出现的扭矩Md的大小。

按照附图8所示的实施例，两个传送器G1、G2的码道18、19以相同方向围绕轴10延伸。在附图9所示的实施例中，两个传送器G1、G2的码道18、19以镜像对称形式或者相互反向围绕轴10延伸。利用该措施补偿对两个传送器G1、G2或两个位移传感器S1、S2的同相影响。

附图10所示为用来检测扭转角dw或者作用在轴10上的扭矩Md的实施例，其中将两个传送器G1、G2的码道18、19设计成附图3所示的椭圆形状，优选也将两个位移传感器S1sin、S1cos、S2sin、S2cos对应于每一个传送器G1、G2。

如附图10所示，传送器G1、G2的码道均同向绕轴10布置，而在附图11所示的实施例中，传送器G1、G2的码道则相互反向或者以镜像对称形式绕轴10布置，这样同样也能补偿或者抑制作用于装置的同相干扰。

附图12所示为另一种信号处理装置20的电路框图，该装置包括一个角度差求算装置22和一个扭矩求算装置24。角度差求算装置22被提供相应位移传感器S1、S2、S1sin、S1cos、S2sin、S2cos的传感器信号SW1、SW2、SW1sin、SW1cos、SW2sin、SW2cos。角度差求算装置22可根据以上所述的传感器信号SW1、SW2、SW1sin、SW1cos、SW2sin、SW2cos与旋转角w1、w2之间的函数关系，算出与距离L有关的轴10的扭转角dw，其被提供给扭矩求算装置24。

扭矩求算装置24能够根据以上所述的扭转角dw与扭矩Md之间的函数关系提供扭矩Md作为输出信号。

附图13所述为具***道18的第一传送器G1与轴10相对应的一种实施例。码道18在轴10的圆周方向12延伸，在本实施例中，螺距h为零，也就是应没有螺距h。码道18包括优选在圆周方向12多次相同重复的周期32。第一传感器S1sin又对码道18进行扫描，以下将该传感器称作距离传感器S1sin，该传感器提供传感器信号SW1sin，该信号唯一地反映了与半个周期32有关的轴10的旋转角w1。

第一距离传感器S1sin也是一种感应式传感器。传感器信号SW1sin具有例如附图4所示的、与周期32的位置有关的输出电压，该输出电压对应于码道18的同样多个周期32的其中一个周期之内的旋转角w1的正弦波形。

为了提高该装置的稳健性，尤其为了抵御可能会作用于传感器信号SW1sin的干扰影响，优选也采用第二传感器S1cos，以下将其称作第二距离传感器S1cos，该传感器与第一距离传感器S1sin一样对码道18的同一个周期32进行扫描，但是也经过适当布置，使得其第二传感器信号SW1cos与第一传感器信号SW1sin之间的相位移至少近似于90°。

优选适当设计码道18的周期32，从而当轴10旋转时产生至少近似于正弦波形的传感器信号SW1sin、SW1cos，且相位移应当至少近似于90°。在信号处理装置20中也可生成两个传感器信号SW1sin、SW1cos的反正切函数，该函数可直接在码道18的一个周期32之内提供轴10的旋转角w1。由于在计算反正切函数时将两个传感器信号SW1sin、SW1cos相除，正如附图5和6所示的实施例一样，结果与同相作用于传感器信号SW1sin、SW1cos的振幅的影响因素没有关系。

附图14所示为码道18的周期32的一种实施例，例如将传送器G1设计成接片形式，同样也设计成条带形式，因此事后可以将其绕轴10安置。将周期32设计成具有正弦波形调制的宽度的接片。以大括号表示一个周期32在轴10的圆周方向12上的延伸。例如通过铣出两个正弦形的槽形成周期32。

附图15所示为周期32的另一种实施例，这里也是将周期32设计成例如接片，但是具有仅仅近似于正弦波形调制的宽度。也是以大括号表示一个周期32在轴10的圆周方向12延伸。例如通过铣出两个具有侧面突出部分的直槽形成周期32。

附图16所示为周期32的另一种实施例，这里也是将周期32设计成例如具有矩形凸台的接片。也是以大括号表示一个周期32在轴10的圆周方向12延伸。例如通过铣出两个具有连接槽的直槽形成周期32。

附图17所示为周期32的一种可选实施例，例如这里利用孔或者凹槽来实现周期32。也是以大括号表示一个周期32在轴10的圆周方向12上的延伸。例如可利用一排盲孔形成周期32。

如前所述，附图13所示的传送器G1可以仅仅在码道18的唯一一个周期32之内唯一性检测轴10的旋转角w1。按照附图18所示的实施例，传送器G1具有与第一码道18a直接相邻的第二码道18b。第一码道传感器-S1asin和第二码道传感器S1acos对第一码道18a进行扫描。也优选适当布置这两个码道传感器S1asin、S1acos，从而对第一码道18a的周期32a进行扫描时使其传感器信号SW1asin、SW1acos具有至少近似于90°的相位移。

同样也是第一码道传感器S1bsin和第二码道传感器S1bcos对第二码道18b进行扫描。优选适当布置这两个码道传感器S1bsin、S1bcos，从而对第二码道18b的周期32b进行扫描时使其传感器信号SW1bsin、SW1bcos具有至少近似于90°的相位移。

这里重要的是，第一码道18a具有数量N大于一的周期32a，并且第二码道18b同样也具有设定数量M的周期32b，但是该数量M与第一码道18a的数量N相差许多倍，优选相差一。这样两个码道18a、18b就会提供两个不同的旋转角。这意味着每个单元周期32a、32b过程中测定的旋转角均具有一定的角度差，该角度差代表了轴10的每一个旋转位置或者每一对图案的特征。可以从角度差推断对一个完整确定的周期32a、32b的扫描，从而当轴10以多个周期32a、32b旋转时能够排除多义性，并且可以在一部分或者整个圆周范围内以高分辨率检测轴10的旋转角w1。例如可以将第一码道18a作为用于检测轴旋转角w1的参照，第一码道通常是具有重复周期32a的至少大一的数量N的码道。

按照传送器G1的一种比较简单的实施方式所述，也可以仅仅采用一个唯一的周期32。周期32在轴10的圆周方向12上的延伸的尺寸可以实现所需的旋转角w1测量范围。这种实施方式适合于具有在轴10的圆周方向12上没有螺距h地布置传送器的所有实施例。

通过使用根据在附图13～18所示实施例的第一传送器G1和第二传送器G2(它们以设定的距离L对应于轴10)，也可以按照上述方式借助形成旋转角w1、w2之差算出出现在轴10上的扭矩Md。附图19所示就是这种装置。

第一传送器G1包含第一码道18a以及第二码道18b。第一码道18a具有在轴10的圆周方向12延伸的第一周期32_1a，第二码道18b具有在轴10的圆周方向12也重复的第二周期32_1b。提供第一传感器信号SW1asin的第一码道传感器S1asin以及提供第二传感器信号SW1acos的第二码道传感器S1acos对第一码道18a进行扫描，并且提供第一传感器信号SW1bsin的第一码道传感器S1bsin以及提供第二传感器信号SW1bcos的第二码道传感器S1bcos对第二码道18b进行扫描。

第二传送器G2包含第一码道19a以及第二码道19b。第一码道19a具有在轴10的圆周方向12上也多次重复的第一周期32_2a，第二码道19b具有在轴10的圆周方向12上也重复的第二周期32_2b。提供第一传感器信号SW2asin的第一码道传感器S2asin以及提供第二传感器信号SW2acos的第二码道传感器S2acos对第一码道19a进行扫描，并且提供第一传感器信号SW2bsin的第一码道传感器S2bsin以及提供第二传感器信号SW2bcos的第二码道传感器S2bcos对第二码道19b进行扫描。

附图19说明应将第一码道18a、19a和第二码道18b、19b直接与每个传送器G1、G2相邻布置，这样就表达出两个码道18a、18b；19a、19b之间也出现的扭转角大大小于相隔距离L布置的两个传送器G1、G2之间也出现的扭转角dw，测定轴10上出现的扭矩Md以该扭转角为基础。

这里也可以根据所预期的扭矩Md或者所预期的旋转角w1、w2给第一传送器G1和/或者第二传送器G2配置没有重复的仅唯一一个周期32_1a、32_2a，从而由于没有多义性，可以在传送器G1、G2中分别省去第二码道18b、19b。

Claims (26)

1.用于检测轴（10）的扭转角（dw）和/或者轴（10）上出现的扭矩（Md）的装置，其特征在于：将至少一个第一传送器（G1）对应于轴（10），该第一传送器影响至少一个线圈参数，设置至少一个第一感应式传感器（S1，S1sin，S1cos，S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos）用于对第一传送器（G1）进行扫描，将所述至少一个第一传送器（G1）对应于轴（10）的至少一部分圆周；

所述至少一个第一传送器（G1）具有至少一个码道（18，18a，18b），轴（10）每旋转一圈，则该码道具有至少一个周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b），并且

所述至少一个第一感应式传感器（S1，S1sin，S1cos，S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos）提供传感器信号（SW1，SW1sin，SW1cos，SW1asin，SW1acos，SW1bsin，SW1bcos），该传感器信号至少反映在周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b）之内的轴（10）的旋转角（w1）的大小；

以与第一传送器（G1）相隔地设定的距离（L）设置同样也是对应于轴（10）的至少一部分圆周的第二传送器（G2），该第二传送器同样也影响至少一个线圈参数；

设置至少一个第二感应式传感器（S2，S2sin，S2cos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）用于对所述至少一个第二传送器（G2）进行扫描；

所述至少一个第二传送器（G2）同样也具有至少一个码道（19，19a，19b），轴（10）每旋转一圈，则该码道具有至少一个周期（32_2a，32_2b）；

第二感应式传感器（S2，S2sin，S2cos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）同样也提供传感器信号（SW2，SW2sin，SW2cos，SW2asin，SW2acos，SW2bsin，SW2bcos），该传感器信号至少反映在周期（32_2a，32_2b）之内的轴（10）的旋转角（w2）的大小，并且

设置求差装置（22），该求差装置计算并且提供轴（10）的扭转角（dw）作为感应式传感器（S1，S1sin，S1cos，S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos，S2sin，S2cos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）所检测的两个旋转角（w1，w2）的角度差。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，19）仅包含唯一一个周期，码道（18，19）以设定的螺距（h）在轴（10）的纵向（14）呈螺旋形至少部分包绕轴（10），从而在轴（10）的旋转角（w1，w2）与传感器信号（SW1，SW1sin，SW1cos，SW2，SW2sin，SW2cos）之间始终给出唯一性关系。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，螺旋的螺距（h）在轴（10）的纵向（14）上至少近似于不变，从而至少近似地在轴（10）的旋转角（w1，w2）与传感器信号（SW1，SW1sin，SW1cos，SW2，SW2sin，SW2cos）之间给出线性的关系。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，确定螺距（h），使得所述至少一个码道（18，19）至少有一次完全围绕轴（10）延伸。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，19）仅包含一个周期，码道（18，19）以设定的螺距（h）在轴（10）的纵向（14）上呈椭圆形至少部分包绕轴（10），从而在轴（10）的旋转角（w1，w2）与传感器信号（SW1，SW1sin，SW1cos，SW2，SW2sin，SW2cos）之间给出仅部分唯一性关系。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少一个码道（18，19）将轴（10）完全包围，从而存在封闭的椭圆形状。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的装置，其特征在于，将码道（18，19）设计成轴（10）中的槽。

8.根据权利要求2～6中任一项所述的装置，其特征在于，将码道（18，19）设计成轴（10）上的接片。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，将所述接片设计成用于事后安置到轴（10）上的独立零件。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，两个传感器（S1sin，S1cos，S2sin，S2cos，S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）被配属给至少一个码道（18，18a，18b，19，19a，19b）。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，传送器（G1，G2）的两个传感器（S1sin，S1cos；S2sin，S2cos；S1asin，S1acos；S1bsin，S1bcos，S2asin，S2acos；S2bsin，S2bcos）相对于轴（10）的圆周方向（12）以至少近似于90°的角度错开布置。

12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一传送器（G1）的码道（18，18a，18b）关于轴（10）的纵向（14）相对于在第二传送器（G2）的码道（19，19a，19b）以镜像对称形式包绕。

13.根据权利要求1所述的装置，第一和/或者第二传送器（G1，G2）的码道（18，18a，18b；19，19a，19b）仅在轴（10）的圆周方向（12）上没有螺距（h）地延伸。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，将第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，18a，18b；19，19a，19b）的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）设计成具有调制的宽度和/或者高度的接片或者槽。

15.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，将第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，18a，18b；19，19a，19b）的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）设计成具有正弦形调制的宽度的接片。

16.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，将第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，18a，18b；19，19a，19b）的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）设计成具有至少部分正弦形调制的宽度的接片。

17.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，将第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，18a，18b；19，19a，19b）的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）设计成凸块。

18.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，将第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，18a，18b；19，19a，19b）的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）设计成凹槽。

19.根据权利要求13～18中任一项所述的装置，其特征在于，第一和/或者第二传送器（G1，G2）的所述至少一个码道（18，18a，18b；19，19a，19b）包含多个重复的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，将第一和第二感应式传感器（S1sin，S1cos，S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）对应于码道（18，18a，18b；19，19a，19b），相对于码道（18，18a，18b；19，19a，19b）的周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）定位这些感应式传感器，使得其中一个感应式传感器（S1sin，S1asin，S1bsin，S2asin，S2bsin）相对于另一个感应式传感器（S1cos，S1acos，S1bcos，S2acos，S2bcos）提供相位移至少近似于90°的传感器信号（SW1sin，SW1cos，SW1asin，SW1acos，SW1bsin，SW1bcos，SW2asin，SW2acos，SW2bsin，SW2bcos）。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，第一和/或者第二传送器（G1，G2）包括两个直接相邻的码道（18a，18b；19a，19b），第一码道（18a；19a）具有设定的数量（N）大于一的重复周期（32a，32_1a，32_2a），第二码道（18b;19b）同样具有设定数量（M）的重复周期（32b，32_1b，32_2b），但是其数量（M）与第一码道（18a；19a）的周期（32a，32_1a，32_2a）的数量（N）至少相差一。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，将第一和第二感应式传感器（S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）对应于每一个直接相邻布置的码道（18a，18b；19a，19b），相对于其码道（18a，18b；19a，19b）的周期（32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）分别定位这些感应式传感器，使得所述一个感应式传感器（S1asin，S1bsin，S2asin，S2bsin）相对于所述另一个感应式传感器（S1acos，S1bcos，S2acos，S2bcos）提供相位移至少近似于90°的传感器信号（SW1asin，SW1acos，SW1bsin，SW1bcos，SW2asin，SW2acos，SW2bsin，SW2bcos）。

23.权利要求20所述装置的运行方法，其特征在于，将第一和第二感应式传感器（S1sin，S1cos，S1asin，S1acos，S1bsin，S1bcos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos）提供的相位移至少近似于90°的传感器信号（SW1sin，SW1cos，SW1asin，SW1acos，SW1bsin，SW1bcos，SW2asin，SW2acos，SW2bsin，SW2bcos）相除，由反正切函数得出周期（32，32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）之内的轴（10）的旋转角大小。

24.权利要求22所述装置的运行方法，其特征在于，首先根据对应于传送器（G1，G2）的第一码道（18a，19a）的两个感应式传感器（S1asin，S1acos，S2asin，S2acos）的传感器信号（SW1asin，SW1acos，SW2asin，SW2acos）确定唯一一个周期（32a，32_1a，32_2a）之内的旋转角，再根据对应于直接相邻的第二码道（18b，19b）的两个传感器（S1bsin，S1bcos，S2bsin，S2bcos）的传感器信号（SW1bsin，SW1bcos，SW2bsin，SW2bcos）确定第二码道（18b，19b）的唯一一个周期（32b，32_1b，32_2b）之内的旋转角，然后根据得出的角度差唯一性识别一设定码道（18a，18b，19a，19b）的多个重复周期（32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）的其中一个相关周期（32a，32b，32_1a，32_1b，32_2a，32_2b）。

25.权利要求1所述装置的运行方法，其特征在于，将扭转角（dw）作为轴（10）上出现的扭矩（Md）的大小进行分析。

26.将权利要求1～22中任一项所述的装置用于减速器的轴（10）上的应用。