DE10222096B4 - Kurbelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Kurbelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Winkelmarken, von denen die meisten im gleichen Abstand zu ihren benachbarten Winkelmarken angeordnet sind und wobei zumindest zwei Lücken zwischen einander benachbarten Winkelmarken vorgesehen sind, die breiter als der besagte Abstand sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücken derart ungleichmäßig über dem Kurbelwellengeberrad verteilt sind, dass sämtliche durch die Ränder benachbarter Lücken begrenzten Segmente von Winkelmarken unterschiedliche Segment-Umfangs-Winkel besitzen und somit eine unterschiedliche Zahl von Winkelmarken beinhalten.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kurbelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Winkelmarken, von denen die meisten im gleichen Abstand zu ihren benachbarten Winkelmarken angeordnet sind und wobei zumindest zwei Lücken zwischen einander benachbarten Winkelmarken vorgesehen sind, die breiter als der besagte Abstand sind. Zum technischen Umfeld wird neben der EP 0225 528 A1 insbesondere auf die DE 196 38 338 A1 verwiesen. Auch aus der DE 197 34 595 A1 , aus der DE 198 14 732 A1 und aus der DE 43 10 460 A1 gehen Lücken und Winkelmarken aufweisende Kurbelwellengeberräder hervor.
• Mit Hilfe der Winkelmarken, die an einem Kurbelwellengeberrad, d.h. an einem mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine rotierenden Rad, vorgesehen sind, kann – wie dem Fachmann bekannt ist – die Drehzahl sowie die Absolutlage des Rades bzw. der Kurbelwelle festgestellt werden, d.h. bspw. ob sich ein bestimmter Brennkraftmaschinen-Zylinder der zumeist mehrzylindrigen Brennkraftmaschine bspw. in seinem unteren oder in seinem oberen Totpunkt (oder in einer bestimmtem Winkelstellung hierzu) befindet. Ein übliches Kurbelwellengeberrad weist über dem Umfang angeordnet bspw. 58 sog. Zähne und 1 Lücke, die sich über die Breite von 2 Zähnen erstreckt, auf, und ein geeigneter Geber tastet das Zähnemuster des rotierenden Geberrades ab. Die besagte Lücke vermittelt dabei den Hinweis über die Drehwinkel-Lage des Rades bzw. der Kurbelwelle, wobei naturge mäß – wenn nur 1 Lücke vorhanden ist – ein die entsprechenden Signale weiterverarbeitendes elektronisches Steuergerät der Brennkraftmaschine nur einmal je Umdrehung die Absolutlage des Rades feststellen kann.
• Um schnellere Rückschlüsse auf die Drehwinkellage der Kurbelwelle bzw. des Geberrades zu ermöglichen, ist in der eingangs erstgenannten EP 0225 528 A1 vorgeschlagen, zusätzlich unterscheidbare Codemarken auf dem Geberrad anzubringen, um dem genannten Geber zu ermöglichen, schon nach weniger als einer Umdrehung eine eindeutige Feststellung über die Absolutlage des Rades treffen zu können. Derartige zusätzliche Codemarken sind jedoch hinsichtlich der technischen Umsetzung schwierig und teuer und können darüber hinaus vom Geber nur schwer unterschieden werden.
• Demgegenüber vorteilhafter ist der in der eingangs zweitgenannten DE 196 38 338 A1 enthaltene Vorschlag zur schnelleren Rückmeldung über die Absolutlage eines Kurbelwellengeberrades, wonach an diesem – wie üblich – die meisten Winkelmarken im gleichen Abstand zu ihren benachbarten Winkelmarken angeordnet sind, wobei jedoch zumindest zwei Lücken (und in einer weiteren Ausführungsform für eine dreizylindrige Brennkraftmaschine drei Lücken) zwischen einander benachbarten Winkelmarken vorgesehen sind, die breiter als der besagte Abstand sind. Theoretisch muss somit keine vollständige Umdrehung mehr abgewartet werden, um eine Aussage über die Absolutlage des Rades zu erhalten, wenn – wie in dieser besagten Schrift weiter angegeben ist – mit Hilfe eines weiteren Geberrades an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine ein weiteres Zuordnungskriterium vorhanden ist. Dieses ist bei diesem bekannten Stand der Technik unabhängig von der Tatsache, dass bei einer 4-Takt-Brennkraftmaschine bspw. auch festgestellt werden muss, ob sich der Kolben bspw. des ersten Zylinders in seinem sog. Ladungswechsel-OT (OT = oberer Totpunkt) oder in seinem sog. Zünd-OT befindet, deshalb erforderlich, weil bei diesem bekannten Stand der Technik die. Lücken gleichmäßig über dem Umfang des Kurbelwellengeberrades verteilt sind. Wenn also der genannte Geber eine sog. Lücke feststellt, so kann er nicht gleichzeitig erkennen, ob sich nun bspw. der erste oder dritte Zylinder der Brennkraftmaschine bspw. in seinem oberen Totpunkt befindet.
• Ein demgegenüber verbessertes Kurbelwellengeberrad nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
• Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lücken derart ungleichmäßig über dem Kurbelwellengeberrad verteilt angeordnet sind, dass sämtliche durch die Ränder benachbarter Lücken begrenzten Segmente von Winkelmarken unterschiedliche Segment-Umfangs-Winkel besitzen und somit eine unterschiedliche Zahl von Winkelmarken beinhalten. Bevorzugt sind drei derartige Lücken über dem gesamten. Umfang des Kurbelwellengeberrades betrachtet vorgesehen.
• Erfindungsgemäß kann durch geeignete Annordnung mehrerer Lücken in der angegebenen asymmetrischen Weise die Geberad-Absolutlage sehr kurzfristig erkannt werden, nämlich allein durch Abzählen der Winkelmarken zwischen der ersten und der zweiten erkannten Lücke. Durch die vorgeschlagene charakterisierende Anordnung der Lücken muss somit das Geberrad keine vollständige Umdrehung mehr durchführen und es ist somit kein weiteres Signal eines anderen Geberrades erforderlich, um die Absolutlage des Geberrades sicher feststellen und somit sicher sagen zu können, wann sich welcher Zylinder-Kolben bspw. in seinem oberen Totpunkt (oder in einer anderen definierten Winkelstellung) befindet. Bspw. für eine Zweitakt-Brennkraftmaschine ist diese Information vollkommen ausreichend, so dass kein weiteres Geberrad oder dgl. erforderlich ist; lediglich an einer Viertakt-Brennkraftmaschine muss noch geeignet festgestellt werden, ob sich ein in seinem oberen Totpunkt befindender Zylinder-Kolben im sog. Ladungswechsel-OT oder im Zünd-OT befindet, jedoch ist dies mit Umsetzung der vorliegenden Erfindung auch einfacher als bisher möglich. Insbesondere muss hierfür bspw. kein eigenständiges Geberrad vorhanden sein, sondern es kann eine entsprechende Informationen auch aus einem anderen geeigneten Signal abgeleitet werden.
• Ein erfindungsgemäßes Kurbelwellengeberrad kann bspw. als Zähne ausgebildete Winkelmarken aufweisen, wobei sich an eine erste Lücke, die sich bspw. durch zwei fehlende Zähne darstellt, bspw. 23 hintereinander äquidistant angeordnete Zähne anschließen können, worauf eine zweite Lücke, ebenfalls durch zwei fehlende Zähen definiert, folgt. Hieran anschließend können bspw. 3 Zähne derart hintereinander angeordnet sein, dass zwischen dem ersten Zahn und dem zweiten Zahn der gleiche Abstand vorliegt wie zwischen dem zweiten und dem dritten Zahn sowie zwischen jeden der einander direkt benachbarten Zähnen der erstgenannten Gruppe mit den 23 Zähnen, womit die sog. Äquidistanz definiert ist. Weiter in der bereits vorangeschrittenen Umfangsrichtung des Geberrades betrachtet kann dann eine dritte Lücke folgen, die abermals durch das Fehlen zweier Zähne gebildet ist, woran sich ein letzter, sich bis zur ersten Lücke erstreckendes Segment bzw. ein entsprechender Sektor von Zähnen oder Winkelmarken anschließt, das/der bspw. aus 28 äquidistant hintereinander angeordneten Zähnen besteht. Die genanten drei Gruppen von Zähnen (nämlich zuerst 23 Stück, dann 3 Stück und dann 28 Stück) beschreiben somit jeweils einen Sektor oder ein Segment von Winkelmarken, wobei der Winkel (bzw. Umfangswinkel), über den sich jedes Segment oder jeder Sektor erstreckt, unterschiedlich zu dem der anderen Sektoren oder Segmente mit Winkelmarken ist.
• An dieser Stelle sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass in obiger Erläuterung zwar von Zähnen als Winkelmarken gesprochen wurde, dass aber auch andere Marken oder dgl. verwendet werden können, mit Hilfe derer entsprechende Signale erzielt werden können. So kann anstelle eines Zahn-Lücke-Geberrades bspw. auch ein sog. Multipolgeberrad verwendet werden, das die Zahn-Lücke-Struktur durch Permanentmagnetfelder nachbildet, aber ansonsten prinzipiell die gleiche Funktionalität besitzt. Dabei muss es sich bei den Lücken auch nicht um weggelassene Zähne oder dgl. handeln, sondern allgemein um einen Bereich nicht vorhandener Winkel-Marken oder Markierungen. Beispielsweise können die Markierungen oder Winkel-Marken auch durch die Flanken von Zähnen gebildet sein, so dass dann eine Lücke durch eine nicht vorhandene Zahnflanke definiert wird, also durch einen erheblich breiteren Zahn als die Mehrzahl der Zähne.
• Vorteilhafterweise muss ein mit einem erfindungsgemäßen Gebberrad zusammenwirkender Geber keine unterscheidbaren Codemarken oder dgl. differenzieren und muss folglich gegenüber den heute verwendeten Standardbauteilen nicht modifiziert werden. Auch lässt sich ein erfindungsgemäßes Geberrad ohne besondere prozesstechnische Schwierigkeiten fertigen. Grundsätzlich kann somit die Absolutlage des Geberrades (und der damit verbundenen Brennkraftmaschinen-Kurbelwelle) schneller detektiert werden, weshalb bei einem Anlassvorgang der Brennkraftmaschine eine frühzeitigere Synchronisation erfolgen und der Startvorgang eher eingeleitet werden kann, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (2)

1. Kurbelwellengeberrad einer Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl gleichartiger Winkelmarken, von denen die meisten im gleichen Abstand zu ihren benachbarten Winkelmarken angeordnet sind und wobei zumindest zwei Lücken zwischen einander benachbarten Winkelmarken vorgesehen sind, die breiter als der besagte Abstand sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücken derart ungleichmäßig über dem Kurbelwellengeberrad verteilt sind, dass sämtliche durch die Ränder benachbarter Lücken begrenzten Segmente von Winkelmarken unterschiedliche Segment-Umfangs-Winkel besitzen und somit eine unterschiedliche Zahl von Winkelmarken beinhalten.
2. Kurbelwellengeberrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei derartige Lücken über dem Umfang des Kurbelwellengeberrades vorgesehen sind.