DE10030487A1

DE10030487A1 - System zur Erfassung der Stellung und Drehrichtung einer Kurbelwelle

Info

Publication number: DE10030487A1
Application number: DE10030487A
Authority: DE
Inventors: Thaddeus Schroeder; Bruno P Lequesne
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1999-06-24
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2000-12-28
Also published as: US6320374B1

Abstract

Bei einem auf einem Winkel beruhenden Erfassungssystem für eine Winkelstellung einer Kurbelwelle ist ein elektrischer Schaltkreis (30, 300) vorgesehen, um auch die Drehrichtung der Kurbelwelle (12) zu erfassen. Ein mit Schlitzen versehenes Impulsgeberrad (10) ist an die Kurbelwelle (12) gekoppelt, und ein einziger MW-Sensor mit Doppelelementen (26, 28) ist neben dem Impulsgeberrad (10) angeordnet. Die Elemente (26, 28) erzeugen jeweils Detektionssignale, wenn ein Schlitz (22) an den Elementen (26, 28) vorbeitritt, wobei die Stellung des Schlitzes (22) zu einem Zeitpunkt als direkt unter dem Sensor liegend angegeben wird, wenn sich die Detektionssignale schneiden. Es werden auch Rechteckwellen für jedes Detektionssignal erzeugt, und wenn die Größe der zweiten Rechteckwelle nicht Null beträgt, wenn die fallende Flanke der ersten Rechteckwelle auftritt, wird eine Drehung im Uhrzeigersinn angegeben. Wenn andererseits die Größe der zweiten Rechteckwelle Null beträgt, wenn die fallende Flanke der ersten Rechteckwelle auftritt, wird eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn angegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Kurbelwellenimpulsge berräder, und im besonderen Systeme und Verfahren zum Bestimmen der Stellung und Drehrichtung von rotierenden Wellen mit einem einzigen Sensor.

Ein Impulsgeberrad ist eine Scheibe, die mit einer Fahrzeugkurbelwelle in Eingriff steht und derart ausgestaltet ist, daß es Signale in einem oder mehreren neben dem Impulsgeberrad angeordneten Sensoren induziert, wobei die Signale die Winkelstellung der Kurbelwelle darstellen. Diese Stellungssignale können bei verteilerlosen Zündsystemen verwendet wer den, die selektiv erregbare Zündspulen aufweisen, die die Zündkerzen derart zünden, wie es für die Winkelstellung der Kurbelwelle geeignet ist. Außerdem können die Kurbelwellenwinkelstellungssignale für Verbren nungssteuerungs- und -diagnosefunktionen verwendet werden.

Beispiele von Impulsgeberrädern sind beispielsweise in dem hierin durch Bezugnahme mit eingeschlossenen US-Patent Nr. 5 754 042 und in der anhängigen US-Patentanmeldung, Serial-Nr. 09/250 826, die am 17. Fe bruar 1999 eingereicht wurde und ebenfalls durch Bezugnahme mit ein geschlossen ist, dargelegt. Im wesentlichen ist der Rand des scheibenför migen Rades entlang des Umfangs des Rades auf irgendeine Weise verän dert, z. B. indem Schlitze in einem vorbestimmten Muster in den Umfang geschnitten sind. Gewöhnlich werden ein oder zwei Sensoren dazu ver wendet, die Schlitze zu detektieren, wenn sie an den Sensoren vorbeitre ten, wobei das detektierte Schlitzmuster mit der Kurbelwellenwinkelstel lung und, wenn zwei Sensoren verwendet werden, auch mit der Kurbel wellendrehrichtung korreliert. Wenn zwei Sensoren statt einem verwendet werden, wie es gegenwärtig vorgenommen werden muß, um die Richtung der Kurbelwellendrehung zu erfassen, werden unglücklicherweise die Ko sten und Komplexität derartiger Systeme erhöht. Die vorliegende Erfin dung beachtet die oben erwähnten Probleme und bietet die nachstehen den Lösungen für eines oder mehrere der oben erwähnten Probleme.

Ein Verfahren zum Erfassen der Bewegungsrichtung, z. B. Drehung, eines sich bewegenden, z. B. drehenden, Körpers, der einen Umfang und zumin dest eine Umfangsunregelmäßigkeit aufweist, umfaßt, daß ein einziger Sensor mit einem ersten und einem zweiten Sensorelement bereitgestellt wird, vorzugsweise indem ein erstes und ein zweites Magnetwiderstands element (MW-Element) auf einem einzigen Magnetwiderstands-Chip (MW- Chip) vorgesehen werden. Von den Elementen werden jeweils ein erstes bzw. zweites Signal empfangen, und dann wird eine Größe, die mit dem zweiten Signal in Beziehung steht, zu einem Zeitpunkt bestimmt, der zeit gleich mit einer Flanke ist, die mit dem ersten Signal in Beziehung steht. Dann wird in Abhängigkeit davon ein Richtungssignal erzeugt, das die Drehrichtung des rotierenden Körpers darstellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Grundliniengröße festge legt, und das erste und das zweite Signal bilden jeweils ein erstes bzw. zweites Detektionssignal, wenn eine Unregelmäßigkeit erfaßt wird. Die Un regelmäßigkeit kann ein Schlitz oder Zahn oder eine andere magnetische Markierung an einem Impulsgeberrad einer Kurbelwelle sein. Das bevor zugte Verfahren umfaßt ferner, daß die Stellung der Unregelmäßigkeit zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, wenn sich das erste und das zweite De tektionssignal schneiden.

Wie es unten ausführlicher offenbart ist, können die Detektionssignale je weils eine erste bzw. zweite Detektionssignalgröße definieren, und das Verfahren umfaßt, daß eine Triggergröße festgelegt wird. Ferner umfaßt das Verfahren, daß jeweils eine erste bzw. zweite Rechteckwelle für das erste bzw. zweite Detektionssignal gebildet werden, wobei jede Recht eckwelle für die Zeitdauer gebildet wird, wenn die Triggergröße zwischen der Grundliniengröße und der jeweiligen Detektionssignalgröße liegt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Größe, die mit dem zweiten Signal in Beziehung steht, eine Größe der zweiten Rechteckwelle, und die Flanke, die mit dem ersten Signal in Beziehung steht, ist eine vor eilende oder fallende Flanke der ersten Reckteckwelle.

In einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung offenbart, um die Dreh richtung einer Kurbelwelle zu bestimmen, die an ein Triggerrad mit auf diesem gebildeten Unregelmäßigkeiten gekuppelt ist. Die Vorrichtung umfaßt einen ersten und einen zweiten Unregelmäßigkeitsdetektions signalgenerator, die jeweils ein erstes bzw. zweites Detektionssignal erzeu gen, wenn eine Unregelmäßigkeit des Triggerrades neben den Signalgene ratoren liegt. Jedes Detektionssignal definiert jeweils eine erste oder eine zweite Größe, und jedes Detektionssignal legt auch jeweils eine erste oder eine zweite Flanke fest. Ein elektrischer Schaltkreis empfängt die Detekti onssignale und identifiziert die zweite Größe, wenn die erste Flanke erfaßt wird, wobei der Detektionsschaltkreis in Abhängigkeit von der Erfassung der ersten Flanke ein Richtungssignal erzeugt.

In einem weiteren Aspekt ist ein elektrischer Schaltkreis offenbart, um ein Richtungssignal auszugeben, das die Drehrichtung einer rotierenden Welle darstellt, die an ein Rad gekoppelt ist, das Umfangsunregelmäßig keiten aufweist. Der Schaltkreis umfaßt ein erstes und ein zweites Sen sorelement, die jeweils ein erstes bzw. zweites Detektionssignal erzeugen, wenn eine Unregelmäßigkeit erfaßt wird. Es sind Mittel vorgesehen, um eine Größe, die mit dem zweiten Signal in Beziehung steht, zu einem Zeit punkt zu bestimmen, der zeitgleich mit einer Flanke ist, die mit dem er sten Signal in Beziehung steht. Ebenfalls erzeugen Mittel in Ansprechen auf das Bestimmungsmittel ein Richtungssignal, das die Drehrichtung des rotierenden Körpers darstellt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung be schrieben, in dieser ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des vorliegenden Impulsgeberra des, das mit einer Kurbelwelle eines Motors in Eingriff steht,

Fig. 2 ein schematischer Aufriß des vorliegenden Impulsgeberrades neben einem MW-Sensor, wobei Teile weggebrochen sind,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Signale, die von dem in Fig. 2 gezeigten Sensor unter Verwendung des in Fig. 5 gezeigten Schaltkreises als Funktion der Winkelstellung des Impulsge berrades erzeugt werden, wenn sich das Rad in Uhrzeigersinn dreht,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Signale, die von dem in Fig. 2 gezeigten Sensor unter Verwendung des in Fig. 5 gezeigten Schaltkreises als Funktion der Winkelstellung des Impulsge berrades erzeugt werden, wenn sich das Rad im Gegenuhrzei gersinn dreht, wobei die vierte Linie des Graphen zur Klarheit weggelassen ist,

Fig. 5 ein schematisches Schaubild eines elektrischen Schaltkreises, der von dem in Fig. 2 gezeigten System verwendet wird,

Fig. 6 ein schematisches Schaubild eines alternativen elektrischen Schaltkreises,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Signale, die in dem Schalt kreis von Fig. 6 verwendet werden, als Funktion der Winkel stellung des Impulsgeberrades, wenn sich das Rad im Uhrzei gersinn dreht, und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Signale, die in dem Schalt kreis von Fig. 6 verwendet werden, als eine Funktion der Win kelstellung des Impulsgeberrades, wenn sich das Rad in Ge genuhrzeigersinn dreht.

Fig. 1 zeigt ein Impulsgeberrad 10 in Wirkeingriff mit einer Kurbelwelle 12 eines Motors 14 in einem Fahrzeug, das allgemein mit 16 bezeichnet ist. Wie es nachstehend ausgeführt ist, kann das Impulsgeberrad 10 mit VR- Sensoren (Sensoren mit veränderlicher Reluktanz) oder MW-Sensoren (Sensoren mit magnetischem Widerstand oder Magnetwiderstandssenso ren), insbesondere mit einem einzigen Doppelelement-MW-Sensor verwen det werden, um die Winkelstellung und Drehrichtung der Kurbelwelle 12 relativ zum Motor 14 zu erfassen, ohne die Drehzahl oder Beschleunigung der Kurbelwelle 12 zu berücksichtigen. Daher ist das bevorzugte System ein auf einem Winkel beruhendes System. Obwohl sie für Kurbelwellen stellungsanwendungen vorgesehen ist, kann die vorliegende Erfindung auch dazu verwendet werden, Signale zu erzeugen, die die Winkelstellung und Drehrichtung von anderen rotierenden Wellen als Kurbelwellen dar stellen, ohne die Drehzahl und Beschleunigung der Wellen berücksichti gen zu müssen.

Nach Fig. 2 umfaßt das Impulsgeberrad 10 einen im allgemeinen schei benförmigen Radkörper 18 mit einem allgemein mit 20 bezeichneten Um fang. Wie es anhand von Fig. 2 festzustellen ist, ist der ansonsten runde Umfang 20 mit zumindest einem und vorzugsweise mehreren magneti schen Umfangsunregelmäßigkeiten, wie Schlitzen 22, ausgebildet. Es ist einzusehen, daß anstelle von Schlitzen Zähne dazu verwendet werden könnten, die Umfangsunregelmäßigkeiten zu bilden, oder irgendeine Kombination von Zähnen und Schlitzen. Bei einer bevorzugten Ausfüh rungsform kann das durch die Schlitze 22 festgelegte Muster ähnlich oder identisch mit dem Muster sein, das in dem hierin durch Bezugnahme mit eingeschlossenen US-Patent Nr. 5 754 042 offenbart ist.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist ein Magnetfeldsensor 24 nahe bei dem Impulsgeberrad 10 angeordnet, um den Vorbeitritt von Schlitzen 22 unterhalb des Sensors 24 zu erfassen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein, und nur ein, Doppelelement-MW-Sensor 24 vor gesehen, um die Kosten und Komplexität des vorliegenden Systems zu re duzieren. Der Sensor 24 umfaßt demgemäß ein erstes und ein zweites MW-Element 26, 28, die durch Magnetwiderstände hergestellt sein kön nen. Magnetwiderstände aus Indium-Antimonid (InSb) sind bevorzugt, je doch können andere Sensoren, z. B. Hall-Sensoren oder andere Magnetwi derstände, verwendet werden. Fig. 2 zeigt, daß der Sensor 24 elektrisch an einen analogen oder digitalen Signalverarbeitungsschaltkreis 30 ange schlossen ist, der die Signale von dem Sensor 24 gemäß nachstehend ausgeführten Prinzipien verarbeitet.

Fig. 3 veranschaulicht die Signale, die von dem Sensor 24 erzeugt werden, wobei die X-Achse die Zeit darstellt und die Y-Achse die Signalgröße dar stellt. Der obere Graph 32 in Fig. 3 stellt den Umfang 20 dar, indem ein einziger Schlitz 22 gezeigt ist, wie er in Fig. 3 gekennzeichnet ist. Der zweite Graph 34 in Fig. 3 veranschaulicht die jeweiligen Detektionssignale, die von den Elementen 26, 28 erzeugt werden, wenn der Schlitz 22 an dem Sensor 24 vorbeitritt. Wenn kein Schlitz erfaßt wird, sind die Signale wie gezeigt flach und bilden eine Grundliniengröße 36. Andererseits er zeugen die Elemente 26, 28 bei Anwesenheit eines Schlitzes jeweils si nusförmige Detektionssignale 38, 40, die sich zu einem Zeitpunkt 41 schneiden (d. h. gleiche Amplituden aufweisen). Es ist auch eine konstante Triggergröße unter der Grundliniengröße 36 festgelegt und mit einem ge strichelten Linienzug 42 gemäß der nachstehenden Offenbarung angege ben. Es ist einzusehen, daß in dem Fall von Zähnen, die von dem Umfang 20 des Impulsgeberrades aus 10 vorstehen, anstelle von Schlitzen, die in den Umfang hineingeschnitten sind, die Detektionssignale positive Halb wellen anstelle der gezeigten negativen Halbwellen sein werden und die Triggergröße größer als die Grundliniengröße anstelle von kleiner als die Grundliniengröße sein wird.

Ein dritter Graph 44 stellt eine erste und eine zweite Rechteckwelle 46, 48 dar, die jeweils mit dem ersten bzw. zweiten Detektionssignal 38, 40 in Beziehung stehen. Insbesondere ist anhand von Fig. 3 festzustellen, daß die erste Rechteckwelle 46 (in durchgezogenen Linienzügen) für die Zeit dauer festgelegt ist, während der die Amplitude des ersten Detektions signals 38 unter der Triggergröße 42 bleibt. Ebenso ist die zweite Recht eckwelle 48 (teilweise in gestrichelten Linienzügen gezeigt) für die Zeitdau er festgelegt, während der die Amplitude des zweiten Detektionssignals 40 unter der Triggergröße 42 bleibt. Dementsprechend überlappen sich die Rechteckwellen 46, 48 zeitlich, wobei jede Rechteckwelle eine Null betra gende Größe definiert, wenn kein Schlitz erfaßt wird, und eine nicht Null betragende, konstante Größe, wenn die Detektionssignale unter der Trig gergröße 42 liegen.

Fig. 3 zeigt auch einen vierten Graphen 50, der ein Stellungsfenster 52 veranschaulicht, das auf dem zeitlichen Schnittpunkt 41 zentriert ist. Wie es nachstehend weiter beschrieben wird, kann das Fenster 52 dazu ver wendet werden, einen Zeitpunkt anzuzeigen, zu dem sich der Schlitz 22 direkt unterhalb des Sensors 24 befindet, und daher eine Winkelstellung des Impulsgeberrades 10 anzuzeigen.

Wenn die Drehrichtung des Impulsgeberrades 10 (und daher der Kurbel welle 12) im Uhrzeigersinn erfolgt, wie es durch den Pfeil 54 angedeutet ist, haben wird entdeckt, daß der Zeitpunkt, wenn die fallende Flanke 56 der ersten Rechteckwelle 46 auftritt, die Größe der zweiten Rechteckwelle 48 nicht Null beträgt. Dies ist in Gegensatz zu der in Fig. 4 gezeigten Wel lenbeziehung zu sehen, die Signale zeigt, die erzeugt werden, wenn sich das Impulsgeberrad im Gegenuhrzeigersinn dreht, wie es durch den Pfeil 58 angedeutet ist. Unter den in Fig. 4 gezeigten Umständen beträgt zu dem Zeitpunkt, wenn die fallende Flanke 56 der ersten Rechteckwelle 46 auftritt, die Größe der zweiten Rechteckwelle 48 wie gezeigt Null. Daher kann durch Messen der Größe der zweiten Rechteckwelle 48 an der fal lenden Flanke der ersten Rechteckwelle 46 die Drehrichtung des Rades 10 ermittelt werden. Es ist einzusehen, daß die obigen Prinzipien (unter Ver wendung umgekehrter Polaritäten und Flanken, wo es geeignet ist, wobei die Detektionssignale 38, 40 positive Halbwellen anstelle von negativen Halbwellen bilden) gelten, wenn von dem Umfang 20 des Rades 10 Zähne hervorstehen, anstelle des gezeigten Falls für Schlitze 22, die sich in den Umfang 20 hinein erstrecken.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Schaltkreises 30. Es ist einzusehen, daß die dem in Fig. 5 gezeigten analogen Schaltkreis zugrunde liegende Logik von einem digitalen Schaltkreis übernommen werden kann, wobei ein solcher als Software oder diskrete Logik ausgeführt sein könnte. Nach Fig. 5 erre gen Stromquellen 60, 62 jeweils die MW-Elemente 26, 28, wobei die von den Elementen 26, 28 entwickelten Detektionssignale jeweils zu einem er sten bzw. einem zweiten Spitzendetektor 64, 66 geschickt werden. Falls es gewünscht ist, braucht nur ein einziger Spitzendetektor verwendet zu werden, da unter normalen Umständen die Signale von den MW- Elementen 26, 28 im Gleichgewicht stehen. Ihre Spitzenwerte sollten da her gleich sein oder sehr nahe beieinander liegen.

Die Spitzendetektoren 64, 66 fangen die Grundliniensignale (keine Unre gelmäßigkeitsdetektion) von den Elementen 26, 28 ein. Auf diese Weise wird die Grundliniengröße festgelegt. Außerdem werden die Detektions signale von dem ersten und dem zweiten Element 26, 28 jeweils zu einem ersten bzw. zweiten Komparator 68, 70 geschickt, wobei verschiedene Schaltungswiderstände R gemäß in der Technik bekannten Schaltungs prinzipien angewandt werden.

Nach Fig. 5 empfangen die Komparatoren 68, 70 Eingangssignale von ei nem Spannungsteilerschaltkreis 72. Der Zweck des Spannungsteiler schaltkreises 72 ist es, ein ΔV-Signal (in der Größenordnung von fünf Mil livolt) an die Komparatoren 68, 70 auszugeben. Das ΔV-Signal wird von den Detektionssignalen subtrahiert, und dann werden die nun kleineren Detektionssignale mit der Grundliniengröße durch die Komparatoren 68, 70 verglichen. Die Komparatoren 68, 70 geben jeweils die in Fig. 3 gezeigte erste und zweite Rechteckwelle 46, 48 aus, die in ein Flip-Flop 74 einge geben werden. Das Flip-Flop 74 erzeugt wiederum ein Richtungssignal an Pin 76, das die Drehrichtung des Triggerrades 10 darstellt, auf der Grundlage davon, ob die Größe der zweiten Rechteckwelle 48 an der fal lenden Flanke 56 der ersten Rechteckwelle 46 Null oder nicht Null beträgt, gemäß den obigen Prinzipien.

Es ist nun festzustellen, daß das ΔV-Signal derart gebildet wird, daß es ausreichend groß ist, um Systemrauschen herauszufiltern, jedoch ausrei chend klein, so daß die Triggergröße zwischen der Grundliniengröße und der Größe der Detektionssignale liegt, wenn sich die Detektionssignale schneiden, d. h., um sicherzustellen, daß die Triggergröße größer (wenn Triggerradschlitze verwendet werden) oder kleiner (wenn Triggerradzähne verwendet werden) als die Größen der Detektionssignale am Schnittpunkt 41 ist.

Falls es gewünscht ist, kann ein separater Schaltkreis vorgesehen werden, um ein Triggerradwinkelstellungssignal auf der Grundlage des in Fig. 3 gezeigten Fensters 52 auszugeben. Nach Fig. 5 kann jedoch der vorliegen de Schaltkreis einen derartigen, allgemein mit 80 bezeichneten Schaltkreis enthalten. Wie es gezeigt ist, können die Ausgänge der Komparatoren 68, 70 zu einem UND-Schaltkreis 82 geschickt werden, um addiert zu werden und somit das in Fig. 3 gezeigte Fenster 52 zu "öffnen". Der Ausgang des UND-Schaltkreises 82 wird dann zu einem Stellungskomparator 84 ge schickt, der auch als Eingangssignale die Detektionssignale 38, 40 von den MW-Elementen 28, 30 empfängt. Daher werden dem Stellungskompa rator 84 als Eingang Signale geliefert, die darstellen, wann sich die Detek tionssignale 38, 40 schneiden. Der Stellungskomparator 84 verarbeitet demgemäß die Eingangssignale und gibt, an Pin 86, ein Signal aus, das darstellt, wenn der Schlitz 22 detektiert wurde, und somit die Winkelstel lung des Impulsgeberrades 10 darstellt.

Fig. 6 zeigt einen allgemein mit 300 bezeichneten alternativen Schaltkreis, der mit den folgenden Ausnahmen in allen wesentlichen Belangen einen mit dem in Fig. 5 gezeigten Schaltkreis 30 identischen Aufbau und Betrieb aufweist. Der Schaltkreis 300 in Fig. 6 stellt eine relativ symmetrische Bewegungsdetektion relativ zum Schnittpunkt 41 (Fig. 3) in Anbetracht einer Drehung im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn bereit. Wie es bei dem vorhergehenden Schaltkreis 30 der Fall war, werden die Detekti onssignale von dem ersten und dem zweiten Element 26, 28 jeweils durch Spitzendetektoren zu einem ersten und einem zweiten Komparator ge schickt, die zur Konsistenz der Offenbarung mit 68, 70 gekennzeichnet worden sind. Anders als bei dem Schaltkreis 30 werden jedoch in dem Schaltkreis 300 die Ausgänge von den Komparatoren 68, 70 zu einem UND-Schaltkreis 302 geschickt, der ("V_AUS") das logische UND-Produkt der Rechteckwellen, die aus den Detektionssignalen abgeleitet werden, aus gibt. Es ist festzustellen, daß das Ausgangssignal V_AUS des UND-Schalt kreises 302 ein Fenster um den Zeitpunkt herum darstellt, zu dem die Mittelstellung des Schlitzes, der die Detektionssignale induzierte, direkt gegenüber dem Sensor 24 stand. Deshalb stellt V_AUS die Winkelstellung des Triggerrades 10 mit einer größeren Genauigkeit als ein Schaltkreis dar, der die Flanken von Schlitzen und Zähnen im Gegensatz zur Mitte von Schlitzen und Zähnen detektiert, wie dies der Schaltkreis von Fig. 6 vornimmt.

Zusätzlich empfängt ein Nulldurchgangsdetektor 304 die Detektionssi gnale von den MW-Elementen 26, 28 und gibt ein Nulldurchgangssignal V_NULL, das die Differenz zwischen den Detektionssignalen darstellt, an ein Flip-Flop 306 aus. Das Flip-Flop 306 empfängt auch das Ausgangssignal V_AUS des UND-Schaltkreises 302. Mit diesen beiden Eingängen liegt der Ausgang des Flip-Flops 306 auf "high", wenn sich das Triggerrad im Uhr zeigersinn dreht, und auf "low", wenn sich das Triggerrad im Gegenuhrzei gersinn dreht, wodurch die Drehrichtung des Rades (und somit der Kur belwelle 12) unter Verwendung von nur einem einzigen Doppelelement- MW-Sensor dargestellt wird. Dies ist der Fall, weil, wie hierin erkannt, V_NULL zur Zeit der fallenden Flanke von V_AUS während einer Drehung im Uhrzeigersinn auf low liegt, wohingegen V_NULL zur Zeit der fallenden Flan ke von V_AUS während einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn auf high liegt.

In manchen Fällen könnte sich die Grundliniengröße zwischen MW- Sensoren unterscheiden. Es könnte demgemäß eine ausreichende Hyste rese an dem Nulldurchgangsdetektor 304 erforderlich sein. Alternativ kann es bevorzugt sein, V_NULL nur innerhalb eines Fensters freizugeben, das durch ein VerODERn der Detektionssignale geschaffen wird.

Es ist einzusehen, daß anstelle der Verwendung einer fallenden Signal flanke die voreilende Flanke von V_AUS verwendet werden kann. In einem solchen Fall würde das Flip-Flop 306 an der voreilenden Flanke getaktet werden, und sein inverser Ausgang würde dazu verwendet werden, das Drehrichtungssignal zu erhalten.

Die Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Signale des Schaltkreises von Fig. 6 für die beiden Drehrichtungen. Der Pfeil 510 in Fig. 7 stellt eine Drehung im Uhrzeigersinn dar, während der Pfeil 610 in Fig. 8 eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn darstellt.

Die Kurven 511 und 512 in den Fig. 7 und 8 stellen die Signale dar, die von dem MW-Elementen 26, 28 ausgegeben werden. Die Spitzendetekto ren 64, 66 empfangen diese Signale, um die Grundliniengröße 555 zu de tektieren, und eine Triggergröße 505 (d. h., etwas kleiner als die Grundlini engröße) wird wie oben diskutiert erzeugt. Ein Vergleichen der Triggergrö ße 505 mit den Kurven 511, 512 schafft die Rechteckwellensignale, die an den dritten und vierten Linien der Fig. 7 und 8 mit V₁₁ und V₁₂ gekenn zeichnet sind. Durch den UND-Schaltkreis 302 (Fig. 6) wird der Rechteck wellenschnittpunkt der Signale V₁₁ und V₁₂ erhalten, der auf der fünften Linie der Fig. 7 und 8 gezeigt und mit V_AUS bezeichnet ist. Es ist festzu stellen, daß V_AUS ein Fenster um die Lage der Schlitzmitte herum ist, die in den Fig. 7 und 8 bei 530 gezeigt ist. Zusätzlich wird V_NULL, wie es oben beschrieben ist, durch den Nulldurchgangsdetektor 304 erzeugt.

Mit der obigen Diskussion für die in Fig. 7 gezeigte Drehung im Uhrzeiger sinn im Gedächtnis ist die steigende Flanke von V_NULL bei 530 angegeben, wenn die Eingangssignale 511, 512 sich kreuzen, und V_NULL bleibt bis zu dem bei 531 angegebenen Zeitpunkt oben. Andererseits ist für die in Fig. 8 gezeigte Drehung im Gegenuhrzeigersinn die steigende Flanke von V_NULL bei 631 angegeben, wenn das Eingangssignal 512 abzufallen beginnt, und V_NULL bleibt bis zu dem bei 530 angegebenen Zeitpunkt oben. Das Signal V_NULL ist durch die Drehrichtung zur Zeit der fallenden Flanke 540 (Fig. 7) oder 640 (Fig. 8) von V_AUS gut definiert: Für eine Drehung im Uhrzeiger sinn ist V_NULL an diesem Punkt high, und für eine Drehung im Gegenuhr zeigersinn low. Das in Fig. 6 gezeigte Flip-Flop 306 verwendet diese Infor mation, um das Drehrichtungssignal V_RICH zu erzeugen, dessen Zustand bei 545 aktualisiert wird. Die zeitliche Lage des Ereignisses, das zum Zeit punkt 545 auftritt, die die Zustandsänderung für das Drehrichtungssignal V_RICH angibt, ist ungeachtet der Bewegungsrichtung immer gleich. Wie es in den Fig. 7 und 8 zu sehen ist, ist der Zeitpunkt 545 von der Mitte des Schlitzes um die gleiche Größe (bei 542 angegeben) im Fall einer Drehung sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn beabstandet, wodurch vorteilhaft Symmetrie zwischen beiden Fällen geschaffen wird und somit die Verwendung einer einfacheren Elektronik gestattet wird.

Zusammengefaßt ist bei einem auf einem Winkel beruhenden Erfassungs system für eine Winkelstellung einer Kurbelwelle ein elektrischer Schalt kreis 30, 300 vorgesehen, um auch die Drehrichtung der Kurbelwelle 12 zu erfassen. Ein mit Schlitzen versehenes Impulsgeberrad 10 ist an die Kurbelwelle 12 gekoppelt, und ein einziger MW-Sensor mit Doppelele menten 26, 28 ist neben dem Impulsgeberrad 10 angeordnet. Die Ele mente 26, 28 erzeugen jeweils Detektionssignale, wenn ein Schlitz 22 an den Elementen 26, 28 vorbeitritt, wobei die Stellung des Schlitzes 22 zu einem Zeitpunkt als direkt unter dem Sensor liegend angegeben wird, wenn sich die Detektionssignale schneiden. Es werden auch Rechteck wellen für jedes Detektionssignal erzeugt, und wenn die Größe der zweiten Rechteckwelle nicht Null beträgt, wenn die fallende Flanke der ersten Rechteckwelle auftritt, wird eine Drehung im Uhrzeigersinn angegeben. Wenn andererseits die Größe der zweiten Rechteckwelle Null beträgt, wenn die fallende Flanke der ersten Rechteckwelle auftritt, wird eine Dre hung im Gegenuhrzeigersinn angegeben.

Claims

1. Verfahren zum Erfassen der Bewegungsrichtung eines sich bewe genden Körpers (10), der einen Umfang (20) und zumindest eine Umfangsunregelmäßigkeit (22) aufweist, bei dem:
ein erstes und ein zweites Sensorelement (26, 28) vorgesehen wer den,
jeweils ein erstes und ein zweites Signal (38, 40; 511, 512) von den Elementen (26, 28) empfangen werden,
eine Größe, die mit dem zweiten Signal (40; 512) in Beziehung steht oder aus diesem abgeleitet wird, zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, der zeitgleich mit einer Flanke (56; 530; 541; 630; 640) ist, die mit dem ersten Signal (38) in Beziehung steht oder aus diesem abgelei tet wird, und
ein Richtungssignal, das die Bewegungsrichtung des sich bewegen den Körpers (10) darstellt, in Ansprechen auf den Bestimmungs schritt erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundliniengröße festgelegt wird, wobei das erste und das zweite Signal jeweils ein erstes bzw. zweites Detektionssignal bilden, wenn eine Unregelmäßigkeit (22) erfaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner umfaßt, daß die Stellung einer Unregelmäßig keit (22) zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, wenn sich das erste und das zweite Detektionssignal schneiden.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Detektionssignale jeweils eine erste bzw. zweite Detektions signalgröße definieren und das Verfahren ferner umfaßt, daß:
eine Triggergröße (42; 505) festgelegt wird, und
jeweils eine erste und eine zweite Rechteckwelle (46, 48; V11, V12) für das erste und das zweite Detektionssignal gebildet werden, wo bei jede Rechteckwelle für die Zeitdauer festgelegt wird, wenn die Triggergröße zwischen der Grundliniengröße und der jeweiligen De tektionssignalgröße liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe, die mit dem zweiten Signal in Beziehung steht, eine Grö ße der zweiten Rechteckwelle ist, und daß die Flanke, die mit dem ersten Signal in Beziehung steht, eine voreilende Flanke oder fallen de Flanke der ersten Rechteckwelle ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unregelmäßigkeit (22) ein Schlitz ist, die Flanke eine fallende Flanke ist, und das Richtungssignal eine Drehung im Uhrzeigersinn angibt, wenn die Größe der zweiten Rechteckwelle nicht Null be trägt, und ansonsten das Richtungssignal eine Richtung im Ge genuhrzeigersinn angibt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggergröße derart festgelegt wird, daß sie zwischen der Grund liniengröße und der Größe der Detektionssignale liegt, wenn sich die Detektionssignale schneiden.