JP4703004B2 - アクティブセンサとエンコーダとの間の据え付け空隙を評価する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、アクティブセンサとエンコーダとの間の据え付け空隙をチェック又は決定する方法及び装置にあって、この場合、前記空隙の最大値（限界空隙）が、少なくともセンサの供給電圧の範囲内でこの供給電圧のレベルに依存し、前記限界空隙の場合、前記センサの故障のない動作が依然として保証されている方法及び装置に関する。
【０００２】
特にこの種のセンサは、例えばスリップ制御されるブレーキすなわちアンチロックコントロールシステムにおいて車輪の回転状態を検出するために（車輪回転速度センサ）、運動センサとして使用される。この場合、回転運動はエンコーダ内に設けられた磁極ホイールによって形成されている。この磁極ホイールによって、回転する磁場が発生する。この磁場はセンサによって検出される。センサの測定値ピックアップは、例えば磁場変化を感知する磁気抵抗ブリッジ（ＡＭＲブリッジ）である。
【０００３】
エンコーダからセンサへの運動を妨害されないように伝達するため、空隙が限界空隙を決して超えないようにしなければならない。さらに、構成要素誤差、温度変化、動的変形又はセンサの供給電圧の或る程度の変動によって、一時的でも限界空隙を上回らないようにするために、実際の空隙と限界空隙との間に或る程度の最小差が存在するようにしなければならない。この変動によって生じる空隙の変化を補償するために、センサはトリガーステージを備えている。このトリガーステージは、磁気抵抗ブリッジの後に接続配置され、このトリガーステージによってセンサ出力信号が一定に保たれる。
【０００４】
しかしこの構造の場合には、センサの取付け後、据え付け空隙が限界空隙よりも充分に小さいかどうか、すなわち据え付け空隙と限界空隙との間に安全−最小差が存在するかどうかをチェックすることができないという問題がある。センサ出力信号が存在すると、これは、空隙が現在のところ限界空隙を上回らないことだけを意味する。しかし、空隙は実際には、上記の誤差条件の不所望な組み合わせによって、限界空隙を例えば一時的に上回り、エンコーダとセンサとの間の伝達が少なくとも妨害されるような大きさであり得る。
【０００５】
センサによって受信した信号を介して実際の間隔を測定することは、センサに組み込まれたトリガーステージに基づいて不可能である。なぜなら、空隙が限界空隙を上回らないかぎり、このトリガーステージが一定のセンサ出力信号を発生するからである。
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に述べた種類のセンサにおいて、実際の据え付け空隙、特にこの据え付け空隙と限界空隙との差をチェック又は決定することができる方法と装置を提供することである。
【０００７】
この課題は冒頭の述べた種類の方法において、センサの供給電圧が、少なくとも１つの値に低減され、限界空隙が、この値によってその都度の希望する検査寸法だけ減少され、前記供給電圧の低減に起因した前記センサの出力信号の変化を検出することによって、少なくとも１つの検査寸法が、前記減少された限界空隙と存在する空隙との間の希望する差と比較され、その比較結果が、信号送信及び／又は記憶によって評価されることによって解決される。
【０００８】
課題はさらに、冒頭に述べた種類の装置において、この装置は、第１装置１０，１２，１４を有し、センサＳの供給電圧が、この第１装置１０，１２，１４によって少なくとも１つの値に低減可能であり、限界空隙が、この値によってその都度の希望する検査寸法だけ減少され、この装置は、第２装置Ｄを有し、この第２装置Ｄは、前記減少した供給電圧Ｖ２に起因した前記センサの出力信号の変化を検出することによって、少なくとも１つの検査寸法を、前記減少された限界空隙と実際の空隙ｄとの間の希望する差と比較し、その比較結果を信号送信及び／又は記憶によって評価することによって解決される。
【０００９】
従属請求項は、方法又は装置のその他の有利な実施形を示す。
【００１０】
以下に、本発明のその他の詳細，特徴及び効果を図面に基づく好ましい実施の形態から説明する。
【００１１】
図１には、スリップ制御されるブレーキ装置（ＡＢＳ）のアクティブセンサのための供給電圧Ｕｂに依存して、測定された高いセンサ出力電圧Ｕａhighと低いセンサ出力電圧Ｕａlow がグラフで示してある。このグラフから判るように、供給電圧Ｕｂが約５Ｖの定格値よりも低下すると、出力信号が低下する。
【００１２】
図２には、その結果生じるセンサの供給電圧と磁場を発生するエンコーダのパルスホイールに対する最大空隙との物理的な関係が示してある。この最大空隙の場合、まだ故障のない伝送が可能である（限界空隙）。この場合、曲線の分散帯域１は、同じパルスホイールと組み合わせた多数のセンサ要素の測定値を示している。分散帯域は、段部２として記入したほぼ６つの区別範囲に量子化することを可能にする。空隙をチェック及び監視するために、供給電圧を相応して低下させることにより、この段部の１つ又は複数を使用することができる。
【００１３】
図３ａには、センサの供給電圧が 3.8 Vのときの空隙の大きさの関数としてのセンサ出力電圧Ｕａが記入してある。図に示すように、出力電圧は約2.9 mmの空隙までは一定であり、そして低下する。図３ｂは同じ供給電圧の場合のパルス／ポーズ比の変化を示している。このパルス／ポーズ比は約 2.7mmの空隙から低下している。両図から判るように、この供給電圧の場合約2.7mmで限界空隙に達する。なぜなら、それよりも大きな空隙の場合、トラブルのない動作がもはや保証されないからである。
【００１４】
図４ａ〜４ｅは、空隙の長さに対して記入したセンサ出力信号３の使用可能性、ひいてはセンサの供給電圧低下時の限界空隙４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅの仮想的な減少を示している。さらに、それと関連してそれぞれ空隙の定格許容範囲５が記入されている。この定格許容範囲は据え付け誤差、動的変形、温度変化等に基づいて生じる。この観点から推定される実際の最大空隙と限界空隙との間には、安全−最小差Ｄｄ（予備空隙）が存在すべきである。さらに定格許容範囲の大きさは、センサの定格動作電圧に対応し、この定格許容電圧の大きさは、図２のように、少なくとも約5Vである。
【００１５】
可能な量子化の範囲において、限界空隙ひいては最小差Ｄｄは、図４ｅに示すように定格許容範囲を下回るまで、センサの供給電圧を低下させることによって徐々に減少させることが可能である。この場合、図４ａ〜４ｅに記入した動作電圧は図２の量子化ステップに対応している。この場合、図４はこのステップを縮尺通りに描いていない。
【００１６】
センサの供給電圧が図４ｅに示した３．４Ｖの値まで低下すると、実際の据え付け空隙（設置空隙）が定格許容範囲５の上端６にあるときに、センサ出力信号を中断することができる。なぜなら、この場合空隙が限界空隙よりも大きいからである。
【００１７】
これにより、実際の据え付け空隙が定格許容範囲５内にあるかどうか又は実際の据え付け空隙が比較的に限界空隙の近くにあるような大きさであるかどうかをチェックすることができる。これは、例えば間違った据え付けによって定格許容範囲５を上回る場合である。センサ信号は、センサの供給電圧が図４ｃ又は４ｄの値まで低下するときに既に中断される。
【００１８】
図２に示す供給電圧と限界空隙との間の定量的な相関関係によって、実際の据え付け空隙がどの位の大きさであるか又はセンサの定格供給電圧のときに据え付け空隙の大きさが希望する最小寸法だけ限界空隙の大きさと異なっているかどうかを決定することができる。この差は、センサの用途に依存して、例えば空隙の動的変形の観点から決められる。
【００１９】
図５は、エンコーダＥによって動作するアクティブセンサＳの据え付け空隙をチェック及び決定するための本発明による装置７の原理的な回路図である。このような制御ユニットは特にスリップ制御されるブレーキ装置において、車輪速度用センサの据え付け位置を監視するために用いられる。
【００２０】
エンコーダＥは、一般的に磁極ホイール（パルスホイール）を備えている。この磁極ホイールの回転によって、変化する極性を有する磁場が発生する。磁場変化を検出するため、センサＳは、例えば増幅装置とトリガーステージを後続配置した磁気抵抗ブリッジ（ＡＭＲブリッジ）を備えている。この磁気抵抗ブリッジの出力信号は磁極ホイールの回転に対応して変化する極性を有する制御された２つの定電流に変換される。センサ内部のトリガーステージにより、センサの供給電圧が、定格電圧範囲内にあり、かつ、空隙ｄが最大限界値（限界空隙）を上回っていない間は、センサ出力信号は一定である。
【００２１】
このようなセンサの場合、磁気抵抗ブリッジの磁気的な感度は、ブリッジ供給電圧に依存する。公知のセンサ要素ファミリの場合、ブリッジは、例えば1 Vの動作電圧あたり約2 mVによって、1 kA/mの磁場変化に反応する。センサの特定の供給電圧範囲内で、ブリッジ電圧は、内部で５Ｖの値に保たれるので、感度は同様に一定のままである。
【００２２】
回路７は、出力Ａと入力Ｂを有する。この出力にはセンサＳの供給電圧が供給される。入力を経て、センサ出力信号が供給される。入力ＢにはＲＣ要素と入力増幅器８が接続している。この入力増幅器には、シーケンスコンパレータＤが接続している。このシーケンスコンパレータは、状態ライン９を介して診断メモリ１５を有する演算ユニット１０に接続されている。演算ユニット１０の出力には、制御ライン１１を介して切換え器（コミュテータ、整流子）１２の制御入力が接続されている。切換え器１２の第１の入力には、第１の電圧源１３が接続され、第２の入力には、第２の電圧源１４が接続されている。切換え器１２は、回路７の出力Ａに接続されている。
【００２３】
回路７の入力Ｂに供給される電流は、抵抗Ｒにおいて電圧降下を生じる。この電圧降下は増幅器８の入力に供給される。例えばパルスデューティー比がカウント及び高いレベル及び低いレベルを有する部分の比較によって評価されることにより、増幅された入力信号が、シーケンスコンパレータＤによって信号の中断を監視される。パルスデューティー比がトラブルのない動作に対応しているときに、シーケンスコンパレータＤは、第１の状態信号を発生し、パルスデューティー比が、信号中断に基づいて変化するときに、第２の状態信号を発生する。状態信号は診断のために演算ユニット１０に供給され、場合によっては診断メモリ１５に記憶される。
【００２４】
保守整備の間に又はセンサを据え付けた後でセンサの据え付け位置をチェックするときには、演算ユニット１０に供給される外部の信号によって、監視ルーチンが開始される。この場合、最初に、制御ライン１１を介してコミュテータ１２を適当に制御することにより、定格電圧範囲内にある第１の電圧源１３の供給電圧Ｖ１が、センサに供給される。
【００２５】
エンコーダＥが回転し、センサ信号が生じると、シーケンスコンパレータＤは第１の状態信号を演算ユニット１０に伝送する。制御ライン１１に切換え信号を発生することにより、切換え器１２が操作されるので、第２の電圧源１４によって発生した第２の供給電圧Ｖ２が、センサＳに供給される。第２の供給電圧Ｖ２は、どのような精度で据え付け位置をチェックすべきかに応じて、図４ｂ〜４ｅに示した１つ又は複数の値に調節可能である。特に第２の供給電圧Ｖ２を段階的に低下させることにより、既存の空隙と限界空隙との間の差Ｄｄの大きさが決定され、そしてこの差が所望な安全上の最小値を有するかどうかが決定される。
【００２６】
例えばセンサ信号が、既に 3.9 Vの第２の供給電圧でもはや存在していないと、これは図２の測定値に基づいて、差が、0.5 mmよりも小さいことを意味する。したがって、動的変形又は温度変化等の際の故障のリスクを低減するために、エンコーダＥに対するセンサＳの間隔を小さくすべきである。
【００２７】
3.4 Vの第２の供給電圧Ｖ２が供給されるときにも、センサ信号がまだ存在しているときには、これは、センサの据え付け位置が定格許容範囲５内にあり、据え付け位置の上端から或る最小間隔を有することを意味する。この場合、センサの据え付け位置は最適であると見なされる。
【００２８】
第２の供給電圧Ｖ２は、好ましくはＤ／Ａコンバータによってプログラム制御して発生及び調節可能である。
【００２９】
測定結果は、記録のために診断メモリ１５に記憶される。特に、限界空隙の低減と図２の図示による供給電圧との関係が、例えば車両の前車軸と後車軸上の多数の特別なセンサ／パルスホイール組み合わせについて、いろいろな組み合わせの代表的な数のために決定され、特性値として診断メモリ１５に記憶される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 センサの供給電圧に対するセンサ出力信号の依存関係を示すグラフである。
【図２】 センサの供給電圧に対する限界空隙の依存関係を示すグラフである。
【図３】 空隙の大きさに依存したセンサ出力電圧又はパルス／ポーズ比を示すグラフである。
【図４】 センサのいろいろな供給電圧の際の空隙の変化を示す図である。
【図５】 アクティブセンサの据え付け空隙をチェック及び決定する装置の概略的なブロック回路図である。

Claims (9)

1. アクティブセンサとエンコーダとの間の据え付け空隙を評価する方法にあって、前記センサの動作が保証される空隙の最大値（限界空隙）が、少なくともセンサの供給電圧の範囲内でこの供給電圧に依存しており、
   前記センサの前記供給電圧が低減されることによって、前記限界空隙が減少し、
   前記供給電圧の低減に起因した前記センサの出力信号を検出し、
   前記センサの出力信号のパルス/ポーズ比の値と、空隙の定格値に対応する所定値との偏差に応じて前記空隙を評価することを特徴とする方法。
2. 前記センサの動作が少なくとも一時的に不可能になるまで、このセンサに供給される供給電圧が、ステップごとに１つの値に低減され、これらの値はそれぞれ、１つの所定の検査寸法だけ減少した限界空隙に相当することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記方法は、スリップ制御される車両ブレーキ装置のプログラム制御によって所定の時間間隔で自動的に実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. アクティブセンサとエンコーダとの間の据え付け空隙を評価する装置にあって、前記センサの動作が保証されている前記空隙の最大値（限界空隙）が、少なくともセンサの供給電圧の範囲内でこの供給電圧に依存し、
   この装置は、第１装置（１０，１２，１４）を有し、前記センサ（Ｓ）の供給電圧が、この第１装置（１０，１２，１４）によって低減されることによって、前記限界空隙が減少し、
   この装置は、第２装置（Ｄ）を有し、この第２装置（Ｄ）は、前記供給電圧の低減に起因した前記センサの出力信号のパルス/ポーズ比又はデューティー比の値と、空隙の定格値とに対応する所定値とを比較し、かつ、前記空隙を評価するために、該比較の結果を出力することを特徴とする装置。
5. 前記センサ（Ｓ）は、磁場の変化に反応するピックアップ回路を備えていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 定格供給電圧（Ｖ１）を発生する第１電圧源（１３）が設けられ、かつ、
   前記第１装置は、低減した供給電圧（Ｖ２）を生成する第２電圧源（１４）、及び、前記第１電圧源又は前記第２電圧源を前記センサ（Ｓ）に選択的に接続する、演算ユニット（１０）によって制御される切換器（１２）を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の装置。
7. 前記第２装置は、故障又は信号の中断に関係する前記センサの出力信号を監視するシーケンスコンパレータ（Ｄ）を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記比較結果を記憶する診断メモリ（１５）が設けられていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記装置は、検査機器として構成されていて、スリップ制御される車両ブレーキ装置のセンサが、その正しい取り付け位置に関して検査され得ることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１項に記載の装置。

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