(57)【要約】複数の歯を含むギアホイールに設置されるシャフトの傾きを正確に決定するための方法、システムおよび誘導装置。誘導測定装置は、送信コイル（３）、および該送信コイルの対称軸（９）に対して隣接して配置されている少なくとも２つの受信コイル（７、８）を含む。受信コイル内の電圧が測定され、合計され、積算される。該積算の０値は、ギアの歯（５）の中心線の位置を決定するために用いられる。本発明は、内燃機関の診断および/または制御目的のために用いることができる。【選択図】図１
2004530906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流供給に連結されている送信コイル（３）およびギアホイールのギアの歯（５）の位置に隣接して配置されている少なくとも２つの受信コイル（７、８）を含む誘導測定装置によって、複数のギアの歯を含むギアホイールに配置されたシャフトの傾きを測定する方法であって、
―供給された電流の大きさを変え
―１つの第１受信コイル（７）内の誘導電圧の大きさを測定し
―１つの第２受信コイル（８）内の誘導電圧の大きさを測定し
―１つの該第１受信コイル（７）と１つの該第２受信コイル（８）の誘導電圧の差を決定し
―１つの該第１受信コイル（７）と１つの該第２受信コイル（８）の誘導電圧の和の積算を積算信号（Ａ、Ｂ、Ｃ）として決定し
―該積算信号（Ａ、Ｂ、Ｃ）が０のとき信号（Ｕｔ）を生成し、それにより送信コイル（３）の対称軸（９）に対応するギアの歯（５）の中心点を示す
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
追加の抵抗（２０、２１）が受信コイル（７、８）に連結されており
―各受信コイル（７、８）内の該誘導電圧を抵抗（２０、２１）を通して合計し、
―コイル３、７、８とギアの歯５の間の距離の測定値となる第２次積算信号であるＳｕｍＵｔを生成するために該誘導電圧の合計を積算する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
―差の該積算、該積算信号（Ａ、Ｂ、Ｃ）と合計の積算ＳｕｍＵｔを比較することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
―差の積算（Ａｄ、Ｂｄ、Ｃｄ）が０で、同時に和の積算が規定の値を超えた場合、所定の移行を計算し
―該積算信号（Ａ、Ｂ、Ｃ）が０で、所定の移行が認識されるとき信号Ｕｔを出力する
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
受信コイルは少なくとも２セットの受信コイル（７３、７４および８３、８４）として配置されており、
―該二重コイルそれぞれ（７３、７４および８３、８４）の外端を通った該信号を合計し
―差動増幅器において、該二重コイルそれぞれ（７３、７４および８３、８４）の中間点から該信号を差し引き、
―送信コイル（３）の対称軸（９）とギアの歯（５）の中心位置の幾何学的な位置のずれを計算する
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項６】
―該受信コイル（７３、７４および/または８３、８４）で同時に起こる誘導電圧の差を測定し、
―０以外の値からギアの基準歯がコイル配置に接近していることを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ギアホイール上のギアの歯（５）の位置を測定するための誘導測定装置およびシステムであって、検出システムが、送信コイル（３）、タイミング回路（１）、それぞれが抵抗（１１、１２）に連結されている受信コイル（７、８）、増幅器（１３）および測定回路（１４、１６、１７）を備え、
―第１受信コイル（７）と第２受信コイル（８）は、１つの第１送信コイル（３）に関してその両側に実質的に対称的になるように離れて配置されており、送信コイル（３）の対称軸（９）は、ギアの歯（５）の位置の中心線に並行に配置されていることを特徴とする誘導測定装置およびシステム。
【請求項８】
第２増幅器は、各受信コイル（７、８）の誘導電圧を抵抗（２０、２１）を通して合計するために配置されている請求項７に記載の誘導測定装置およびシステム。
【請求項９】
受信コイルは二重コイル（７３、７４、８３、８４）として配置されていることを特徴とする請求項８に記載の誘導測定装置およびシステム。
【請求項１０】
該送信コイル（３）および該受信コイル（７、８）はすべて同一平面内に配置されており、該平面は該送信コイル（３）の対称軸（９）に垂直であることを特徴とする請求項７に記載の誘導測定装置およびシステム。
【請求項１１】
該送信コイル（３）および該受信コイル（７３、７４、８３、８４）はすべて同一平面内に配置されており、該平面は該送信コイル（３）の対称軸（９）に垂直であることを特徴とする請求項９に記載の誘導測定装置およびシステム。
【請求項１２】
コンピュータプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム製品であって、コンピュータまたはプロセッサ上で駆動すると、コンピュータまたはプロセッサに請求項１ないし６の何れか１項に記載の方法の段階を行わせるコンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンピュータコード手段を備えるコンピュータプログラム製品を保存するコンピュータで読み取り可能な媒体。
【請求項１４】
内燃機関のシャフト上のフライホイールの相対的な角度位置を計算するための、請求項７ないし１１の何れか１項に記載の装置およびシステムの使用。
【請求項１５】
図示平均有効圧（ＩＭＥＰ）、放熱、放熱速度、最大誘導角度、最大圧力の角度などの、内燃機関のための値を計算するための、請求項７ないし１１の何れか１項に記載の装置およびシステムの使用。
【請求項１６】
データ通信に使用されるコンピュータデータ信号（Ｕｔ、ＳｕｍＵｔ）であって、データ部分に、内燃機関のシャフトの回転しているフライホイール上のギアの歯（５）の角度位置に関する情報を含み、ギアの歯（５）の中心線の位置に平行な対称軸を有するコイル（７、８、７３、７４、８３、８４）に誘起された電圧の関数に依存している、コンピュータデータ信号。
【請求項１７】
該データ部分内の該情報は、ＸＭＬ標準と互換性があるように、部分的にフォーマットされることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータデータ信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導に基づく、導電性材料の位置の非接触計測の分野に関する。本発明は、実質的に外周が規則正しい回転軸と共に用いて、該回転軸の傾きを計測することができる。そのような計測は、エンジンを含む回転機の管理および制御に用いてよい。特に、船舶のエンジン、および、発電器やガス圧縮機を駆動するための定置機関のような、大型エンジンに有益である。
【背景技術】
【０００２】
燃料消費の低減に対する需要、および排気ガスの化学成分を懸念する環境的な要求のために、燃焼機関の操作を非常に厳しく監視する必要性が増大している。不点火は排ガスの化学成分、燃料消費に影響し、また燃焼機関の可使時間に悪影響を及ぼすことがある。連続的に計測することにより、不点火を検出することができ、適正な機能を確実にするための対策をとることができる。
船舶エンジンなどの大型燃焼機関の制御について、出力シャフトのトルクを正確に計測することが必要とされている。そのような計測と、シリンダ内の燃焼状態の計測を組み合わせると、エンジンの監視および制御が可能になり、より高速でかつ燃料消費の低減が可能になる。燃料消費の低減に対する需要が増大しており、また排ガスの化学成分に対する環境的な要求が絶え間なく増加しているので、燃焼機関の動作の監視に対する要求が増加している。不点火は排ガスの化学成分に影響し、燃焼機関の可使時間に悪影響を及ぼすことがある。連続的な測定により、エンジンの性能に影響する不点火およびその他の要因を検出することができ、適切に機能させるための対策をとることができる。
【０００３】
しかしながら、出力シャフトのトルクの計測は、非常に速く正確でなくてはならない。該トルクは、度数は再現性のある正確さで１度の数分の１まで、そして時間はマイクロ秒の程度までの正確さで計測しなくてはならない。
トルクの測定は出力シャフトのトルクモーメントに基づいて行うことができる。トルクの程度は、シャフトの長さ方向の捻れにより示され、シャフトの一端における角度の傾きと他端における角度の傾きの差異を計測することによって決まる。
【０００４】
回転シャフトの角度位置の測定として知られている方法は、回転シャフトの一端に既知のタイプの角度センサを取り付ける方法である。そのような方法は、角度の測定が所望されている場所においてシャフトの長さが使用できるときにのみ利用可能で、シャフトが内臓型である場合または到達不可能に囲まれている場合には使用できない。機械からの出力シャフトは多くの場合、長く、その長さ方向に沿って捻れる。ある位置におけるシャフトの位置を測定したい場合、その端の位置を測定しても、シャフトの端までの捻れが大きいために、測定には重大な誤差が生じる。その場合、例えば長い伝動シャフトの、駆動端よりもモーター端における計測の方が好ましい。
【０００５】
シャフトの長さに関係なく回転シャフトを計測する既知の方法は、規則正しく読みやすいパターンを、計測を所望する位置でシャフトに適用することである。例えば、光学技術で読みとることが可能な白い背景上に規則正しい黒線を描いたものでよい。そのような装置はクリーンな環境ではうまく機能するであろうが、汚い環境では困難を伴う。さらに、振動が激しく、力学的な力の大きな大型機械にそのような装置をうまく取り付けるのは困難である。
【０００６】
多くの場合、計測が所望されている位置に、ギアホイールが取り付けられている。このような場合、１つ以上のギアの歯の位置を計測する誘導技術に基づく装置が使われるようになっており、その位置からシャフトの角度の傾きを獲得する。通常、ギヤの歯が磁場領域に入ると、すなわちギアの歯のフランク部分が磁場領域に入ると、磁場の大きな変化を検出する。
隣接する設備を調整するために精度が必要であっても、これらの装置の比較的低い精度を向上させることは困難であった。そのような装置は所望されているほど広く使用されていない。これらの装置の精度が低いのは、それらの装置が発信する信号が、ギアの歯の位置だけでなく、ギアの歯の状況、ギアの歯と測定装置の距離、およびギアの歯の磁気的特性に依存する。ギアホイールは殆ど完全な円形でないと同時に、ギアの歯は摩耗および変形を受けていることにより、これらのパラメータ全ては、それぞれの歯によって、また時間に伴って変わりうる。
【０００７】
上述したような、測定に用いられている誘起装置は、磁場の正弦波形の変化に基づいている。突然停止する供給電流の測定値の利用に基づく誘導測定が、特許文献１に開示されており、より頑強で測定対象の様々な特徴の分離を容易にする測定装置が示されている。この測定装置が有する困難な点は、測定対象までの位置または測定対象の形状が変化するときに、測定対象の位置を決定することである。
特許文献２では、シートの端の測定を行う場合のコイルの配置方法を開示している。同様に、ギアの歯の端位置を測定できるが、その装置の問題は、かなりの数学的計算が必要で、速く回転するギアホイールに用いる場合に時間的な問題が生じる。さらに、そのような計算には高速計算能力が必要で、ギアの歯の位置を測定するためにそのような装置を不必要に高価なものにする。
特許文献３の方法では、物体の位置を測定するためのコイルの配置方法を示している。ギアの歯の上方のコイルで歯の位置を測定する場合、該装置は物体までの距離を測定するが、物体の位置は測定しない。
【特許文献１】
米国特許第５０５９９０２号
【特許文献２】
米国特許第５２７０６４６号
【特許文献３】
スウェーデン国特許第９５０３５８３８号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態は、上述した問題の１つ以上を解決するためのものである。本発明の一態様では、フライホイールのシャフトのようなシャフトの角度の傾きを計測するための方法を提供する。
本発明の目的は、迅速にかつ正確に、金属物体、特にシャフトに配置されたギアホイールの歯の位置を測定することである。本発明の他の目的は、シャフトの角度の傾きを迅速にかつ正確に測定することである。
【０００９】
本発明の他の実施形態では、シャフト上の一点と、コイルが配置されている固定点との間の距離を測定するための方法を提供する。本発明のまた他の実施形態では、コイル配置と、ギアホイール上の歯の間の位置合わせを測定する方法を提供する。
本発明のまた他の態様では、ギアホイール上の歯のような１つ以上の物体の位置を、ギアの歯の中心を検出することにより測定するための、誘起測定装置を含む装置およびシステムを提供する。
【００１０】
本発明は、送信コイルおよび、ギアの歯、または定期的に発生する導電性物体の上方に配置した２つの同一な受信コイルを備え、送信コイルには突然停止する一定電流を供給し、２つの受信コイルを、ギアが動く方向について送信コイルを中心に対称的に配置し、電流の停止後一定の時間の間、両方の受信コイルからの信号を差引き、積算し、よってギアの歯がコイルの配置の中間位置にあるとき信号が０になるようにする。
受信コイルの誘導電圧を測定する特に有利な方法は、送信コイルへの電流供給が遮断された時間から少しの間、コイル内に蓄えられる磁界エネルギーに関してできるだけ短い間、または遮断後通常０．２から２マイクロ秒程度の間の、電圧を積算することである。遮断時間をできるだけ短くすると、測定される電圧は物理的な形態に大きく依存するようになり、歯の電気的または磁気的特性への依存は減る。従って、該方法はギアの歯の電気的または磁気的特性の僅かな局所的な変化の影響を受けにくい。
【００１１】
誘導測定装置は、コイル配置とギアの歯の距離に関係なく、ギアの歯の材料がそれぞれ異なっていても関係なく、且つギアの歯の端の形状または状況に関係なく、コイル配置に対するギアの歯の中心位置を非常に正確に検出する。
【００１２】
上述した装置は、ギアの歯の中心点だけでなく、その距離、コイル配置からの隔離距離を測定するために簡単に調整できる。その目的のために、両方の受信コイルからの信号の差異を減産により生成し、加算により信号の合計を生成する。合計はギアの歯とコイル配置の間の距離を規定し、該距離は、ギアの歯がコイル配置の中心にあるとき、合計から適切に読みとることができる。その合計は、コイル配置がギアの歯から適切な距離に調節されていることを確実にするために有利に用いることができる。
距離の測定値の重要な利用は、フライホイールが回転しているときギアの歯の中心位置を自動的に示唆することである。差の値が０である場合、中心位置が通過していることを示しているが、装置が２つのギアの歯の上方で該ギアの間に位置するときにも第２の０の値が獲得される。コイル信号の合計が高いときにのみ作動される０値検出器を利用することにより、ギアの歯の中心点のみを測定することができる。
【００１３】
装置は、信号の合計に対する両方の受信コイルからの信号の差異を調べることにより、距離に関係なく、ギアの歯の中心のみではなく、他の位置も測定するように調整することができる。それは、例えば、差異が合計の値の一定の割合である特定の値をとる時、または差と合計の間の関係を生成し、その関係が中心位置に対するギアの歯の位置を示唆する時などに、中心位置点から離れた特定の位置を調べることにより行うことができる。
【００１４】
各受信コイルを２つのコイルに分け、これらのコイルの半分部分の差を測定することにより、コイル配置のずれの可能性を測定できる。
本発明の利点は、ギアホイールのギアの歯の位置を迅速に、且つ正確に決定できることである。これは、ギアホイールがとりつけられているシャフトの傾きを、例えば駆動中の内燃機関の内燃特性を規制するのに十分であるほど、正確且つ迅速に決定できることを意味する。言い換えると、燃料経済の向上、および排気物質の細かい制御が獲得できることを意味する。エンジン制御の向上の結果として、パーセント単位の比較的小さな燃料の節約および排気物質の改善は、エンジンの総稼動寿命を考えた場合、燃料の節約および排ガス物質の改善において大きな利点をもたらす。
本発明はまた、固定部品のみを備え、ほとんど維持管理が必要でないので、操作の面でも効率的である。検出システムは、ギアの歯の摩耗、ほこり、腐食に影響されない。また、検出されるのがギアの歯の中心なので、１つ以上のギアの歯の相対的な形状の変化に影響されない。したがって、該方法は、エンジンの耐用年数を通じて用いることができる。ギアの歯の位置の誘導測定を利用しようとした初期の試みに共通する問題は、電気抵抗や透磁率のような、ギアの歯の材料パラメータが途中で影響を及ぼし、時間がたつと信号が変化することであった。全く同一のギアの歯で材料パラメータが変化するような場合でも、本発明による装置は中心位置を正確に測定することができる。上述の積算時間は短いので、測定されるのはギアの歯の表面と大きさのみで、材料パラメータには影響されず、したがって表面にわたって材料パラメータが変化しても測定の精密さには影響しない。
【００１５】
本発明は、古いまたは新しい、任意のモータに広く適用できる。
本発明の他の利用法は、コンベヤベルトまたは同様の装置上の、金属物体の固定位置の測定、および、規則正しいパターンで配置された金属部品のアームの位置測定を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付の図面と併せて次の詳細な説明を参照することにより、本発明による方法および装置の理解を深めることができる。
図１は、矢印６の方向に回転しているギアホイール（図示しない）上のギアの歯５を示している。送信コイル３および２つの受信コイル７と８は、ギアの歯５に対応する位置に配置されている。タイミング回路１は、トランジスタ２に電気的に連結されており、トランジスタ２はさらに送信コイル３に連結されている。送信コイル３の他端は接地１０されている。受信コイル７と８は、送信コイル３の対称軸９について対称に配置されている。受信コイル７と８は、接地１０されるか、または端７２と８２により電位が規定される。受信コイル７と８各々の他端７１と８１は、抵抗１１と１２を介して増幅器１３、積算器１４、積算信号を測定するために配置されている回路１６、および信号の符号の変化を検出するために配置されている別の回路１７に連結している。
【００１７】
図２は、ギアの歯５とコイル配置３、７、８の間の、３つの異なる距離Ａ、Ｂ、Ｃの関数として出力信号を示している。
本発明による誘導測定装置または計測器の好ましい実施形態を図１に示した。コイル３、７、８の配置は、ギアホイールの外周に歯５のような歯を含むギアホイール（図示しない）の上方に位置している。
【００１８】
送信コイル３内の定電流はトランジスタ２上のスイッチを入れることにより生じ、トランジスタの切り換えの時間間隔は、タイミング回路１により調節されている。トランジスタ２のスイッチが入っている場合、電流がトランジスタ２の正極側から送信コイル３を通ってアースに流れ込む。送信コイル３全体の電位が実質的に一定になるのに十分長い時間電流が続けて流れると、タイミング回路１からの規制信号を変化させることにより、該電流は突然止まる。それにより、実質的に一定の磁場４が、送信コイル３、およびギアホイール上の最も近い歯５の周りの領域に形成されている。ギアホイールは、矢印６で示す方向に向かって送信コイル３に対して回転する。
【００１９】
実質的に連続的な測定が維持されるように、電流供給および流れ、およびその後の電流停止のプロセスは一定の時間毎に繰り返される。時間間隔の長さは更新に必要な時間により、すなわち所望の更新頻度により規定される。例えば、高さが１センチで通常の速さが１０ｍ／秒のギアの歯の場合、時間周期は１０マイクロ秒が適切と考えてよい。
【００２０】
送信コイル３を流れる電流の生成が突然停止すると、電流がギアの歯の表面に誘起される。その電流は２次磁場に関し、その２次磁場は受信コイル７、８まで到達し、これらの受信コイル７、８内に誘導電圧が生じる。しかしギアの歯は、ギアホイールの回転に従って６の方向に動いてよい。送信コイル３の対称軸９に垂直な水平面内のギアの歯５の位置は、送信コイル３の対称軸９の０位置から延びている架空のｘ軸１８により与えられる。
【００２１】
７または８のような特定の受信コイルがｘ軸の方向に向かってギアの歯に近く配置される程、コイルに誘起される電圧はより大きくなる。したがって、ギアの歯５の中心が対称軸９の左側にある場合、すなわちｘが負の値である場合には、右側の受信コイル８に誘起される電圧ＶＲよりも、左側の受信コイル７に誘起される電圧ＶＬの方が大きくなる。ギアの歯が対称軸９について対称的になっており、ｘ＝０である場合、同じ大きさの電圧ＶＬ＝ＶＲが両方の受信コイル７、８に誘起される。
【００２２】
この実施形態では、受信コイル７、８は、両方のコイルに誘起された電圧が相互に差し引かれるように連結している。すなわち、両方の受信コイル７、８は導線でつながっており、両方の受信コイル７、８はギアホイールの接線に平行な面内において反対の方向に巻いている。したがって、受信コイル７、８の互いに連結している端７２、８２の両方は、接地１０されるか、または他の規定電位に連結されている。受信コイル７、８それぞれの他端７１、８１は２つの抵抗１１、１２を介して統合され、増幅器１３に連結している。増幅器１３は、受信コイル７および８それぞれに誘導された電圧ＶＬ、ＶＲの間の差ＶＬ−ＶＲを検出するために配置されている。
【００２３】
増幅器１３からの信号は、時間制御積算器１４に送られる。積算器１４の時間制御は、制御信号１５により行われる。制御信号１５は、送信コイル３の電流を停止する直前に積算器をゼロにし、電流のスイッチが入ると同時に積算器１４を始動させる。積算器１４は積算時間と呼ばれる短い時間の信号を積算する。該積算時間は通常は短い時間で、トランジスタ２の電流供給の停止に伴う磁場の変化は、ギアの歯に達する時間がない程短く、通常は１マイクロ秒以下である。回路１６は、積算器１４で積算された後の信号を測定し、ゆえにその測定値は積算信号と呼ばれる。その積算信号の符号が変わるとき、回路１７は個別の信号Ｕｔを送り、休止信号から動作信号へ変わり、ギアの歯の中心がコイル配置内において送信コイル３の対称軸９を通過したことを示す。
【００２４】
上述の装置は、開示した実施形態に限定されるものではなく、開示した原則に基づいて他の多くの実際的な実施形態をとりうる。例えば、受信コイル７、８は互いに直列に連結されていてよく、巻きの向きが同じでよいが、その場合は第１の増幅器で区別して測定される。
【００２５】
図２は、ギアの歯５がｘ軸１８方向に動くとき、図１の回路１６から計測された積算信号を示している。図２は、積算信号が、２本の軸が交差する位置が０点となるｘ軸１８に対するギアの歯５の位置に依存していることを開示している。図１で受信コイル７、８とギアの歯５の間のｙ軸１９として示されているｙ軸方向の距離によって、関数は異なり、直線Ａ、ＢおよびＣにより示されている。図２のＡはギアの歯５とコイル配置３、７、８の間の距離が長い場合を表し、Ｂは通常の距離で、Ｃは距離が短い場合を表す。依存関係は異なるが、信号が０のときｘ＝０という共通の交点を有する。ギアの歯が動く間、信号を追跡し、信号の符号が変わったときを示すことにより、ギアの歯５の特定の位置を示すことができる。負の信号から正の信号への信号の変化は、図１の回路１６で検出する。
【００２６】
図３の実施形態はまた、同時にコイル配置とギアの歯の間に関する情報を獲得するために利用してよい。図３による実施形態は、図１の実施形態の他に、コイルの端からの信号を加算する代わりに減算する平行な受信チャネルを備える。これは、受信コイル７、８に連結され、さらに差動増幅器２２の入力部に連結する追加の抵抗２０、２１からなっている。これにより、受信コイル７、８からの信号の差異または合計の差が獲得される。信号は別の信号チャネルで処理される。そこでは、制御信号１５により制御される積算器２３が送信コイル３の電流が停止した後の短時間の積算を行い、信号処理回路２４がギアの歯５からのコイル配置の３、７、８の距離の測定値である、積算後の信号ＳｕｍＵｔを提供する。
【００２７】
図４では、ギアの歯５がコイル配置３、７、８を通過するとき、減算信号Ｃｄ、Ｂｄ、Ａｄおよび加算信号Ｃｓ、Ｂｓ、Ａｓがどのように変化するかを示している。図４のグラフは、図２のグラフと同じ軸を有する。ギアの歯がコイル配置を通過する間、グラフは、
―コイル配置とギアの歯の間の距離が長いとき、差異の測定値として回路１６からの積算信号Ａｄと、回路２４からの和の積算信号をＡｓを、
―通常の距離の場合、それぞれＢｄおよびＢｓを、
―短い距離の場合、それぞれＣｄおよびＣｓを
示す。
【００２８】
回路２４からの和の積算は、ギアの歯がコイル配置の中心にある場合、ｘ＝０で、ギアの歯とコイル配置の間の距離にしたがって、差の積算の傾きと同様に変化する。
時間の経過に伴う信号の両方の変化を、図３にしたがって、本発明の有用性を高める幾つかの方法により利用することができる。
例えば、差および和の積算の間の関係を適切に調整された回路に取り込んで、ギアの歯５とコイル配置３、７、８の間の距離によって変化しない関係を獲得できる。加えて、ｘ軸方向への連続して動くギアの歯５の中心位置を検出するために利用してよい。
【００２９】
また、ギアの歯が中心位置を通過していると検出されたとき、コイル配置３、７、８がギアホイールのギアの歯から適切な距離に設置されていることを確認するために、積算の和の値を利用してよい。
２つの信号、差および和の積算を利用するための他の方法は、図３の差異Ａｄ、Ｂｄ、Ｃｄが０になるときを検出するための検出回路を使用するものである。これらの０値は、和Ａｓ、Ｂｓ、Ｃｓが特定の値に到達していることに依存する。その値はギアの歯がコイル配置の下にあるときにのみ超過される。他の場合、信号の和はその値より低く、ギアの歯はコイル配置の下にないことを示しており、差異の０値は示されない。したがって、コイル配置が２つのギアの歯の上方に、及び２つのギアの歯の間にあるとき、０位置の移行は示唆されず、そのような位置は、ギアの歯の中心位置の測定を妨げない。
【００３０】
非常に精密な検出が重要な場合に本発明を使用できる一部の例では、コイル配置がギアの歯と並行に配置されていることが重要である。
本発明による好ましい実施形態の略図を図５に示す。図５は、ギアの歯５、送信コイル３、２組の受信コイル７３、７４と８３、８４の平面図である。有利には該コイルは図１の対称軸９に垂直な同一平面内に配置されている。図１のｙ方向の上方から該コイルおよびギアの歯５を見ると、図１の２つの受信コイルは、さらに２つのコイルに分かれている。
【００３１】
送信コイル３は、図１の装置と一致する形状であるが、第１コイルについての連結点７１、７２および第２コイルについての連結点８１、８２を有する図１の受信コイル７、８のそれぞれは、図１のｘｙ面に垂直な平面内において、中間接続点７５、８５をそれぞれ有する、２つの同様な大きさの直列接続されたコイル７３、７４と８３、８４に分かれている。全受信コイルの外端７１、７２および８１、８２から出て、抵抗を通った信号をそれぞれ加算し、次いでその合計と、差動増幅器の２重受信コイル７３、７４および８３、８４の中間点の差異を取得することにより、コイル配置とギアの歯に発生する可能性のあるいかなる幾何学的位置のずれをも測定できる。獲得する差異は、図３の装置による回路２３および２４における和の形成と同様な方法で処理される。その結果得られる積算信号は、コイル配置とギアの歯に位置ずれがない場合に０値を示し、位置がずれている場合にある値を示す。そのような信号を、設置および維持管理の際に、コイル配置の機械的な調整に用いることができる。
【００３２】
ｘ方向におけるギアの歯の位置の測定に加え、実施形態で開示したような他の測定関数を有利に使用して、ギアの歯の動き、進行、行程のエラー、したがってそれが設置されている設備のエラーを検出するために用いることができる。回転における積算信号和および位置合わせの変化を分析し、ギアホイールの動きを示すために用いてもよい。そのような変化または傾向を、例えば振動、摩耗、または炭化、あるいは、エンジン機能、排気物質の構成要素、燃費、維持管理または修理の必要性、または耐用年数に影響するその他形成物の蓄積を検出するために利用してもよい。
【００３３】
図５に示したコイル配置を利用する他の方法は、フライホイールまたはリングギア上の特定のギアの歯、例えば基準となるギアの歯を検出することである。この場合、一部の材料は、例えば歯に穴を開ける、または歯の表面の一部を削り取るなど、ギアの歯から故意に除去され、それは個別に検出される。それはギアの歯の一面にのみ行われ、図５のコイル７４の下にある材料より、コイル７３の下にある材料が少なくなるようにする（逆も可）。これにより、コイル７３と７４（または８３と８４）の差異を測定することにより、特定の歯がコイル配置の下にあることを明確に示す。
【００３４】
本発明の実施形態により生成された、Ｕｔ、ＳｕｍＵｔのような多様な出力信号は、データ通信において具体化されるコンピュータデータ信号の形態であってもよい。したがって、このデータ信号は、内燃機関のシャフト、またはシャフト上のフライホイールの角度の傾きに関する情報を含む。また、この信号はトルクまたは作業出力の関数の計算値を含んでよい。該信号を、物理的に同一の装置、サーキットボード、またはチップ内の回路に伝達することができる。同様に、伝達は、伝達手段を通して分離した制御ユニットまたはエンジン管理ユニットに送ることができる。該伝達手段は、例えば単純な電線による連結、ケーブルネットワーク、フィールドバス、および混合ネットワークを含む無線リンクなどの、任意の通信装置、または通信ネットワークでよい。コンピュータデータ信号内の情報は、少なくとも一部は暗号化されていてよく、ＸＭＬ（拡張マークアップ言語）標準と互換性があってよい。
【００３５】
本発明による方法の他の態様では、当該方法は、コンピュータソフトウエアに含まれるコンピュータプログラムコード部分により行われる。コンピュータまたはマイクロプロセッサの他の手段（以降プロセッサと呼ぶ）を使用して、１つ以上のコンピュータプログラムコード部分により本方法の段階を実行することができる。シリンダ内の予想位置と実際の位置のずれを決定できるように、該コンピュータプログラムコード部分は、本発明の方法による１つ以上の式またはアルゴリズムを含み、ＩＭＥＰ等の正確な値が計算され、ＩＭＥＰの計算値による制御動作が行われる。該コンピュータコード部分は、チップのようなデバイス、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブルＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）内の、フラッシュメモリ内の、または任意の不揮発性あるいは永久記憶装置内のファームウェアを含む、コンピュータで読み取り可能な任意の種類の媒体内にまたは媒体上に保存できる。本発明を使用して提供された動作測定値のようなデータ、動作測定値から計算された値、および設定値も、上述のような、および/または、分析、記録保持、および認証、管理履歴などのためのデータサーバのようなデータ記憶手段内に記憶することができる。
【００３６】
本発明の上述の例示的な実施形態の他に、請求の範囲に規定する本発明の範囲を逸脱することなく、開示した解決策に複数の変形および改良を行うことが可能であることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による好ましい実施形態の略図である。
【図２】本発明によるギアの歯とコイル配置の間の距離に対応する出力信号の関数を概略的に示している。
【図３】測定および信号の加算を行う、本発明による他の実施形態を示している。
【図４】図３に示す本発明の他の実施形態による、ギアの歯とコイル配置の間の距離に対応する出力信号の関数を概略的に示している。
【図５】コイル配置と含まれるギアの歯の位置調整の測定を行う、本発明による他の実施形態を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月21日(2003.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアホイール近くに配置された少なくとも１つの送信コイル（３）と２つの受診コイル（７、８）を備えるギアの歯などの、金属物質の中心点を、高速で且つ精確に測定する方法であって、
−送信コイル（３）への電流を突然遮断する段階と、
−受診コイル（７、８）の誘導電圧の間の差異を決定する段階と、
−電流の遮断時から固定時間の間に上記差異を積算する段階と、
−上記積算がゼロになるときを決定する段階と、
−それにより、ギアの歯（５）の中心点がコイルの配置を通過したことを示す段階と
を特徴とする方法。
【請求項２】
さらに、
−受診コイル（７、８）の誘導電圧の和を計算する段階と、
−電流遮断時から短時間の間に上記和を積算する段階と、
−それにより、コイル（３、７、８）とギアホイール、および／またはギアの歯との距離の測定値として信号（ＳｕｍＵｔ）を生成する段階と
を特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、
−受診コイル（７、８）の誘導電圧間の差異の積算がゼロになるとき信号（Ｕｔ）を生成する段階と、
−信号（ＳｕｍＵｔ）が所定の値を超えたことを検出する段階と、
−それにより、信号（Ｕｔ）がゼロのとき、ギアの歯（５）の中心点がコイルの配置を通過することを検出する段階と
を特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ギアの歯などの金属物質の中心点を、高速且つ精確に測定するための誘導測定装置およびシステムであって、該システムは、少なくとも、１つの送信コイル（３）、１つのタイミング回路（１）、２つの受診コイル（７、８）、１つの増幅器（１３）および１つの積算器（１４）を備え、該受診コイル（７、８）が送信コイル（３）に対して実質的に対称的に互いに離間して配置されており、
−手段（１１、１２、１３）が、受診コイル（７、８）の誘導電圧の間の差異を決定するために配置されていることと、
−手段（１４）が、固定時間の間に上記差異を積算するために配置されていることと、
−手段（１６、１７）が、上記積算がゼロになるときを検出するために配置されていることと、
−それにより、ギアの歯（５）の中心点が所定の位置を通過したことを示すこと
を特徴とする誘導測定装置およびシステム。
【請求項５】
−手段（２０、２１、２２）が、受診コイル（７、８）の誘導電圧の和を計算するために配置されていることと、
−手段（１５、２３）が、短時間の間に上記和を積算するために配置されていることと、
−手段（２４）が、コイル（３、７、８）とギアホイール、および／またはギアの歯との距離が所定の値を超えたとき、信号（ＳｕｍＵｔ）を生成するために配置されていることと
を特徴とする、請求項４に誘導測定装置およびシステム。
【請求項６】
−手段（１７）が、受診コイル（７、８）の誘導電圧間の差異の積算がゼロになるとき信号（Ｕｔ）を生成するために配置されていることと、
−手段（２４）が、信号（ＳｕｍＵｔ）が所定の値を超えたことを検出するために配置されていることと、
−信号（Ｕｔ）がゼロのとき、ギアの歯（５）の中心点がコイルの配置を通過することをしめすことと
を特徴とする、請求項４または５に記載の誘導測定装置およびシステム。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法の段階を実行するためのコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム。
【請求項８】
少なくとも部分的に請求項７に記載のコンピュータプログラムを含む、コンピュータで読取り可能な媒体。
【国際調査報告】
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