[发明专利]获取角度信号的装置

说明书

本发明涉及一种在围绕轴线旋转的部件上、例如在发动机输出轴上获取角度信号的装置，包括可以固定在部件上的标记载体，所述标记载体具有传感器装置可以读出的标记。

无论在发动机研发过程中，还是将来在大型发动机运转期间，都要根据角度检测发动机参数，例如将气缸内部压力参数用于燃烧技术开发和进行调节。但也可以将工业应用作为应用领域，例如根据借助角度信号传感器测定的凸轮位置来检测加工力。

在检测气缸内部压力时除了需要关于调节质量的准确压力信号之外，还需要当前气缸压力与活塞位置(当前气缸容积)之间准确的对应关系。需要了解活塞位置与曲轴位置之间的几何关系，并且准确记录曲轴位置，才能确定这种对应关系。

现有文献公开了以下类型的角度信号检测方法：

●封闭式系统，配有玻璃标记盘，这些系统利用透射光方法工作。

●开放式系统，配有带径向槽的金属标记盘，这些系统利用透射光方法工作。这些系统原则上也适用于大型发动机，但是非常复杂而且价钱昂贵。

●用激光将一定数量均匀划分的标记刻在轴的圆周上，并且根据反射原理检测这些标记。该方法很复杂，并且例如不适合于大型发动机，因为轴的尺寸和重量很大，无法以常规方式输送。

●在输出轴的圆周上应用触发标记，这种方法便于使用，但是无法精确工作，因为发动机并非匀速旋转而且存在转速波动，无法将角度精确对应于测定的参数。

EP 1 258 711 A2公开了一种常规的标记盘，其可用于旋转轴的转角传感器，该标记盘具有若干相对于旋转轴线径向排列的角度标记。该标记盘还有一个基准标记，该基准标记是通过具有不同调制特性的角度标记构成的。例如，基准标记可以具有比角度标记更大的面积。还可以使得基准标记在径向和/或者切线方向比角度标记更长。缺点是必须针对每一种应用情况制作单独的标记盘，并且必须将其安装在待测量的轴上。

DE 36 23 449 C2公开了一种获取角度信号的装置，其中码盘与内燃发动机的曲轴相连，并且具有若干等距分布在圆周上的标记齿以及至少一个触发齿。标记齿和触发齿在涡流损耗和导磁率方面有所区别，从而使得指向这些齿的脉冲发生器能够输出可以区别的信号。

JP 2007-003505阐述了一种光学线性编码器，其中在较长的待测区段的情况下必须拼接测量系统的多个刻度。为了避免拼接部位出现测量误差，测量系统具有两个光电探测器，这些光电探测器指向专门在拼接部位切出的测量条的两个测量轨迹。

AT 410.372 B公开了一种由多个元件构成的测角系统。在径向从固定有测角系统的轴开始有一个直接贴紧在轴上的夹紧环、一个比较厚的弹性中间层以及具有刻度的真正量尺。夹紧环和量尺具有相互独立、相对于轴相对布置的夹紧装置或调整装置，其中将量尺固定在轴上的功能与调整功能分离。通过调整装置连接并且可以适当调整量尺的两端，使得拼接部位的分度不会中断。为此可能需要在装配之前适当加工这两端。为了获得绝对角度信息，在侧面将一个基准标记布置在量尺上。此外，该测量系统特别不灵活，仅适合用于直径或周长仅仅在夹紧环的可调范围内波动的轴上。

此外还可以使用现有的起动机齿圈作为码盘，但是首先要以适当的花费在其壳体中制作用于脉冲发生器的入口。

本发明的任务在于，对用来获取角度信号的装置进行适当改进，从而能够以简单方式将其用于不同直径的旋转部件上，并且使其尤其也适合于在大型发动机的输出轴上进行基于角度的测量。

按照本发明所述，采用以下方式即可解决这一任务：标记载体由不可伸展的柔性标记条构成，所述标记条具有与旋转部件周长无关的任意标记分度，将标记条直接固定在旋转部件上，最好直接粘贴或夹紧在旋转部件上，使得标记条的两个端部区域在固定在部件上之后形成拼接区、间隙区或者搭接区，标记分度在该区域中具有不连续性，可将该不连续性作为用于角度信号测量的触发标记。

这样就能大大便于获取角度信号，例如发动机驱动轴上的角度信号，而且可以通用。本发明所述的方法包括以下步骤：

-将不可伸展的标记条定长切断为大致等于旋转部件周长的长度，所述标记条具有与旋转部件周长无关的任意标记分度；

-将标记条安装在部件的圆周上；

-利用标记条的两个端部区域形成拼接区、间隙区或者搭接区，其中使得标记分度形成或者产生可以作为触发标记使用的不连续性，以及

-读出标记信号和触发信号。