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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln der Position einer Brennkraftmaschine.
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Bisher erfolgt die Erfassung der aktuellen Position einer Brennkraftmaschine über ein an der Kurbelwelle montiertes Geberrad, das typischerweise über 60-2 Zähne verfügt. Dabei befinden sich am Umfang des Geberrades Zähne, deren Flanken an 60 äquidistanten Positionen entlang des Umfangs des Geberrads angeordnet sind. Durch das Weglassen von zwei der 60 Zähne wird eine Referenzposition realisiert. Die steigenden und fallenden Flanken der Zähne können beispielsweise mit einem Hallsensor erkannt werden. Für die Synchronisation der Brennkraftmaschine muss gewartet werden, bis der Sensor die Referenzposition im Geberrad erkennt.
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Ebenso bekannt sind sogenannte Schnellstartgeberräder, die typischerweise drehfest mit einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden sind. Ein solches Nockenwellengeberrad besitzt typischerweise vier Zähne unterschiedlicher Breite, die derart entlang des Umfangs des Geberrads angeordnet sind, dass der Beginn oder das Ende der Zähne um 90 Grad versetzt zueinander liegen. Steigende und fallende Flanken der Zähne können ebenfalls durch beispielsweise einen Hallsensor erkannt werden. Eine Nockenwellenlageregelung erfolgt über die äquidistanten Flanken und ist bei niedrigen Drehzahlen aufgrund der langsamen Abtastung und der daraus resultierenden langsamen Regelung dynamisch ungenau. Weiterhin bestimmen die Abstände der Flanken den maximal möglichen Verstellbereich eines Nockenwellenverstellsystems, da keine Nockenwellenflanke über die Referenzposition des Kurbelwellengeberrads hinaus wandern darf. Bei Motorstillstand ist aufgrund der großen Abstände der Flanken auf dem Nockenwellengeberrad keine Nockenwellenlageregelung möglich.
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Die Offenlegungsschrift
DE 36 08 321 A1 offenbart ein Geberrad mit Markierungen aus Markierungsobjekten und Abständen zwischen Markierungsobjekten. Durch die Markierungen sind mindestens zwei unterscheidbare Kreissegmente und eine von den mindestens zwei Kreissegmenten unterscheidbare Referenzposition gebildet. Eine Unterscheidbarkeit der mindestens zwei unterscheidbaren Kreissegmente ist durch eine das jeweilige Kreissegment charakterisierende Breite der Markierungsobjekte und/oder einen Abstand zwischen den Markierüngsobjekten gegeben. Von der Offenbarung dieses Dokuments geht die Erfindung aus.
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Aus der Offenlegungsschrift
DE 197 55 575 A1 ist ein Geberrad für eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle mit Markierungen aus Zähnen und Zahnlücken bekannt, die zwei unterscheidbare Kreissegmente bilden. Einzelne Kreissegmente weisen unterschiedliche Puls/Pausen-Verhältnisse auf.
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Aus der Druckschrift
DE 696 07 269 T2 und der Druckschrift
US 4 284 052 A sind Geberräder mit Markierungen bekannt, die jeweils mehrere unterscheidbare Kreissegmente aufweisen. Zwischen je zwei benachbarten Kreisegmenten sind Referenzpositionen. Hierzu dient eine Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kreissegmenten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln der Position einer Brennkraftmaschine, wobei die Vorrichtung ein Kurbelwellengeberrad und ein Nockenwellengeberrad umfasst und das Kurbelwellengeberrad und das Nockenwellengeberrad jeweils als ein Geberrad ausgeführt sind, das Markierungen umfasst, ist vorteilhaft. Die Markierungen des Geberrads sind derart ausgestaltet, dass die Markierungen aus Markierungsobjekten und Abständen zwischen den Markierungsobjekten gebildet sind. Somit bietet sich die Möglichkeit jedes Markierungsobjekt separat mittels eines Sensors zu registrieren. Ein derart ausgestaltetes Geberrad kann vorteilhafterweise zum Beispiel zur Bestimmung einer Drehzahl einer rotierenden Welle verwenden werden. Durch die Markierungen werden mindestens zwei unterscheidbare Kreissegmente und eine von den mindestens zwei Kreissegmenten unterscheidbare Referenzposition gebildet. Vorteilhaft ist, die Referenzposition durch das Fehlen mindestens eines Markierungsobjekts zu bilden. Die Referenzposition kann somit besonders leicht erkannt werden. Dabei wird jedes Kreissegment aus mindestens einem Markierungsobjekt und einem Abstand zwischen zwei Markierungsobjekten gebildet. Jedes Kreissegment umfasst mindestens zwei Markierungsobjekte. Vorteilhaft ist, eine Unterscheidbarkeit der mindestens zwei unterscheidbaren Kreissegmente durch eine das jeweilige Kreissegment charakterisierende Breite der Markierungsobjekte und/oder einen Abstand zwischen den Markierungsobjekten zu geben. Somit können auf besonders einfach Art unterscheidbare Kreissegmente realisiert werden. Vorteilhaft ist, dass ein Winkelabstand vom Beginn eines Markierungsobjekts zum Beginn eines unmittelbar darauffolgenden Markierungsobjekts oder ein Winkelabstand vom Ende eines Markierungsobjekts zum Ende des unmittelbar darauffolgenden Markierungsobjekts in den mindestens beiden unterscheidbaren Kreissegmenten gleich ist. Somit kann beispielsweise eine Drehzahl einer rotierenden Welle besonders leicht ermittelt werden. Dabei sind die Anfänge der Markierungsobjekte vorteilhafterweise äquidistant um den Umfang des Geberrads herum verteilt, sodass zur Berechnung einer Drehzahl lediglich der zeitliche Abstand des Registrierens der Anfänge der Markierungsobjekte durch einen Sensor erkannt werden muss. Wenn die Referenzposition durch das Weglassen mindestens eines Markierungsobjekts realisiert wird, erhöht sich der Winkelabstand zwischen den Anfängen der unmittelbar benachbarten Markierungsobjekte, die beidseitig der Referenzposition abgeordnet sind, um ein ganzzahliges Vielfaches des Winkelabstandes zwischen den Anfängen von zwei benachbarten Markierungsobjekten, die nicht in direkter Nachbarschaft zur Referenzposition angebracht sind. Alternativ zu den Anfängen der Markierungsobjekte können auch die Enden der Markierungsobjekte äquidistant um den Umfang des Geberrads angeordnet sein. In Abhängigkeit der konkreten Ausgestaltung der Markierungsobjekte und der Wahl des Sensors zur Erfassung der Markierungsobjekte ist es zweckmäßiger, den Anfang oder das Ende der Markierungsobjekte äquidistant anzuordnen. Ein unmittelbar auf ein vorangegangenes Markierungsobjekt folgendes Markierungsobjekt definiert sich durch die zeitliche Abfolge des Vorbeibewegens der Markierungsobjekte an einem Sensor. Durch die Ausbildung mindestens zweier unterscheidbarer Kreissegmente bietet sich die Möglichkeit zusätzlich einen weiteren Informationsträger, beispielsweise eine Referenzposition am Umfang des Geberrads zu realisieren.
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Vorteilhaft ist, dass die Markierungsobjekte durch Zähne und die Abstände zwischen den Markierungsobjekten durch Lücken zwischen den Zähnen gebildet werden. Ein Zahn ist dabei ein Kreissegment mit erhöhtem Radius des Geberrads. Demgegenüber werden die Lücken durch Bereiche mit verringertem Geberradradius gebildet.
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Besonders vorteilhaft ist es, die mindestens zwei unterscheidbaren Kreissegmente auszubilden, indem im Bereich eines ersten Kreissegments die Zähne eine Breite haben, die der Breite der Lücken in einem zweiten Kreissegment entspricht, wobei die Lücken im ersten Kreissegment eine Breite haben, die den Zähnen im zweiten Kreissegment entspricht und wobei die Lücken und Zähne im ersten Kreissegment eine unterschiedliche Breite haben. Die Breite der Zähne und Lücken ist dabei so zu wählen, dass ein Sensor, der bei Rotation des Geberrads den Beginn oder das Ende der Zähne detektiert, zum einen das erste Kreissegment sauber vom zweiten Kreissegment unterscheiden kann, zum anderen auch relativ schmale Lücken und Zähne auch bei großen Drehzahlen des rotierenden Geberrads sicher erkennt.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Zähne im ersten Kreissegment mit der neunfachen Breite der Lücken auszugestalten und die Lücken im zweiten Kreissegment mit der neunfachen Breite der Zähne auszugestalten, wobei die Zähne im ersten Kreissegment und die Lücken im zweiten Kreissegment die gleiche Breite aufweisen.
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Im Folgenden soll unter Geberrad jeder Bereich eines rotierenden Körpers verstanden werden, der mit Markierungen versehen ist, welche dazu dienen, bei Rotation des Körpers von einem Sensor abgetastet zu werden. Dabei ist unerheblich, ob es sich bei dem Geberrad um ein separates Teil handelt, das beispielsweise drehfest mit einer rotierenden Welle verbunden sein kann, oder ob die Markierungen direkt auf dem rotierenden Körper aufgebracht sind.
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Bei einem Markierungsobjekt kann es sich beispielsweise um eine Erhebung am Umfang des Geberrads handeln. Alternativ kann es sich bei einem Markierungsobjekt aber auch beispielsweise um einen magnetisierten Bereich, eine Vertiefung, ein Loch oder jede andere Art von einer lokal veränderten physikalischen Eigenschaft des Geberrads handeln, die mittels eines geeigneten Sensors, stehend oder während einer Rotation des Geberrads, von einem Bereich mit nicht oder anderweitig veränderten physikalischen Eigenschaften des Geberrads unterschieden werden kann.
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Besonders vorteilhaft ist es, entlang des Umfangs des Geberrads 58 Zähne so anzuordnen, dass der Beginn oder das Ende der 58 Zähne auf 58 von 60 äquidistanten Positionen entlang des Umfangs des Geberrads liegen, wobei zwei benachbarte Positionen der 60 äquidistanten Positionen nicht mit dem Beginn oder Ende eines Zahnes besetzt sind und so die Referenzposition bilden. Die 60 äquidistanten Positionen bilden dabei den gesamten Umfang des Geberrads.
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Vorteilhaft ist es, dass das Kurbelwellengeberrad ein erstes und ein zweites unterscheidbares Kreissegment gleicher Größe umfasst, wobei eine erste Referenzposition mittig in entweder dem ersten oder dem zweiten Kreissegment angeordnet ist und dass das Nockenwellengeberrad ein drittes und ein viertes unterscheidbares Kreissegment gleicher Größe umfasst, wobei eine zweite Referenzposition mittig in entweder dem dritten oder dem vierten Kreissegment angeordnet ist. Vorteilhafterweise bilden das erste und das zweite, sowie das dritte und das vierte Kreissegment dabei je einen Vollkreis, der lediglich im Bereich der Referenzposition unterbrochen ist.
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Mit einer solchen Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine Nockenwellenregelung einer Brennkraftmaschine mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden. Desweiteren können das Nockenwellengeberrad und das Kurbelwellengeberrad identisch sein, was Kosten spart. Nach einem vollständig erkannten Zahn an Nocken- und Kurbelwellengeberrad ist bei einer Verwendung der Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine, die Bestimmung des jeweiligen Zylindertakts für jedem Zylinder möglich. Eine Lageregelung einer Nockenwellenverstellung ist auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine möglich.
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Vorteilhaft ist es, dass das Kurbelwellengeberrad ein erstes und ein zweites unterscheidbares Kreissegment gleicher Größe umfasst. Wobei eine erste Referenzposition mittig in dem ersten Kreissegment angeordnet ist, eine zweite Referenzposition mittig in dem zweiten Kreissegment angeordnet ist und eine dritte Referenzposition zwischen dem ersten und dem zweiten Kreissegment angeordnet ist und dass das Nockenwellengeberrad ein drittes und ein viertes unterscheidbares Kreissegment gleicher Größe umfasst, wobei eine vierte Referenzposition mittig in dem dritten Kreissegment angeordnet ist und eine fünfte Referenzposition mittig in dem vierten Kreissegment angeordnet ist. Vorteilhafterweise bilden das erste und das zweite, sowie das dritte und das vierte Kreissegment dabei je einen Vollkreis, der lediglich im Bereich der Referenzpositionen unterbrochen ist.
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Mit einer solchen Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine höhere Genauigkeit einer Nockenwellenlageregelung einer Brennkraftmaschine erzielt werden. Nach einem vollständig erkannten Zahn an Nocken- und Kurbelwellengeberrad ist bei einer Verwendung der Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine, die Bestimmung des jeweiligen Zylindertakts für jedem Zylinder möglich. Außerdem ist eine Rückdreherkennung und Lageregelung eines Nockenwellenstellers, auch bei Motorstillstand, möglich.
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Vorteilhaft ist es, dass das Kurbelwellengeberrad ein erstes und ein zweites unterscheidbares Kreissegment gleicher Größe umfasst. Wobei eine erste Referenzposition mittig in dem ersten Kreissegment angeordnet ist, eine zweite Referenzposition mittig in dem zweiten Kreissegment angeordnet ist und eine dritte Referenzposition zwischen dem ersten und dem zweiten Kreissegment angeordnet ist und dass das Nockenwellengeberrad ein drittes bis zwölftes unterscheidbares Kreissegment aufweist, wobei das Nockenwellengeberrad eine vierte bis siebte Referenzposition umfasst, wobei die vierte bis siebte Referenzposition in gleichen Winkelabständen am Umfang des Nockenwellengeberrads angebracht sind. Dabei sind die Markierungen im dritten bis zwölften Kreissegment so ausgestaltet, dass je zwei benachbarte Kreissegmente unterscheidbar sind, wobei nicht benachbarte Kreissegmente nicht notwendigerweise unterscheidbar sind. Vorteilhafterweise bilden das erste und das zweite, sowie das dritte bis zwölfte Kreissegment dabei je einen Vollkreis, der lediglich im Bereich der Referenzpositionen unterbrochen ist.
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Vorteilhaft ist, dass die dritten bis zwölften unterscheidbaren Kreissegmente jeweils mindestens zwei Markierungsobjekte umfassen, wobei maximal zwei unterscheidbare Kreissegmente aus der Menge des dritten bis zwölften Kreissegments die gleiche Anzahl an Markierungsobjekten umfasst.
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Mit einer solchen Vorrichtung ist eine Rückdreherkennung möglich und es kann eine erhöhte Genauigkeit der Nockenwellenlageregelung erreicht werden. Eine Erkennung der Absolutposition der Nockenwelle ist auch bei nicht arretierter, verstellbarer Nockenwelle nach maximal 90° KW möglich. Eine Lageregelung einer verstellbaren Nockenwelle ist auch bei Motorstillstand möglich.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
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Figurenliste
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- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geberrads;
- 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ermitteln der Position der Brennkraftmaschine;
- 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kurbelwellen- und eines erfindungsgemäßen Nockenwellengeberrads zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kurbelwellen- und eines erfindungsgemäßen Nockenwellengeberrads zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
- 5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kurbelwellen- und eines erfindungsgemäßen Nockenwellengeberrads zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Geberrads (1). Das Geberrad (1) ist drehfest mit einer drehbaren Welle (2), beispielsweise einer Kurbel- oder Nockenwelle einer Brennkraftmaschine verbunden. Entlang des Umfangs des Geberrads (1) sind Markierungen (3a, 4a, 3b, 4b) angebracht, die bei Rotation des Geberrades um die durch die Welle (2) gebildete Achse von einem nicht gezeigten Sensor abgetastet und erkannt werden können. Die Markierungen (3a, 4a, 3b, 4b) setzen sich aus Markierungsobjekten (3a, 3b) und Abständen zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b) zusammen, wobei die Markierungsobjekte im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch Zähne (3a, 3b) gebildet werden und die Abstände zwischen den Markierungsobjekten als Lücken (4a, 4b) ausgebildet sind.
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Die Zähne (3a, 3b) und die Lücken (4a, 4b) haben unterschiedlichen Breiten, wobei die Summe der Breite eines Zahnes (3a, 3b) und der Breite einer dazugehörigen, benachbarten Lücke (4a, 4b) bis auf Fertigungstoleranzen und abgesehen von der Referenzposition (5) gleich ist. Somit befinden sich die Anfänge (6) der Zähne (3a, 3b) in äquidistantem Abstand zueinander, was eine einfache Ermittlung einer Drehzahl durch einen Sensor ermöglicht, der die Anfänge (6) der Zähne (3a, 3b) erkennt. Unter Anfang (6) eines Zahnes (3a, 3b) ist der Übergang einer Lücke (4a, 4b) zu einem Zahn (3a, 3b) zu verstehen, der bei Rotation des Geberrads (1) um die durch die Welle (2) definierte Achse in Pfeilrichtung (7) von einem Sensor erkannt wird.
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Durch die unterschiedliche Breite der Zähne (3a, 3b) und Lücken (4a, 4b) entlang des Umfangs des Geberrads (1) werden zwei unterscheidbare Kreissegmente (8, 9) gebildet. Das erste Kreissegment (8) wird durch schmale Zähne (3a) und breite Lücken (4a) gebildet, das zweite Kreissegment durch breite Zähne (3b) und schmale Lücken (4b). Die Attribute schmal und breit beziehen sich dabei immer auf den Verglich eines Zahnes/einer Lücke mit den Zähnen/Lücken des jeweils anderen Kreissegments. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Breite der breiten Zähne (3b) das neunfach der Breite der schmalen Lücken (4b), die Breite der breiten Lücken (4a) beträgt das neunfache der Breite der schmalen Zähne (3a) und die Breite der schmalen Zähne (3a) entspricht der Breite der schmalen Lücken (4b). Das erste Kreissegment (8) unterscheidet sich vom zweiten Kreissegment (9) dadurch, dass Zähne (3a, 3b) und Lücken (4a, 4b) invertiert sind.
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Vorteilhafterweise verfügt das Geberrad (1) über 58 Zähne, die so angeordnet sind, dass sich die Anfänge (6) der 58 Zähne auf 58 von insgesamt 60 äquidistanten Positionen entlang des Umfangs des Geberrads (1) befinden. Dabei werden 2 benachbarte der 60 äquidistanten Positionen nicht mit Zähnen (3a, 3b) besetzt und bilden so die Referenzposition (5). So wird eine aus dem Stand der Technik bekannte 60-2 Konfiguration verwirklicht. Die Referenzposition (5) befindet sich zwischen den beiden Kreissegmenten (8, 9) und wird durch Weglassen eines breiten (3b) und eines schmalen Zahnes (3a) gebildet. Die beiden Kreissegmente (8, 9) umfassen jeweils einen Halbkreis.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine (20) mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Brennkraftmaschine (20) umfasst eine Kurbelwelle (22) und eine Nockenwelle (24). Ein Kurbelwellengeberrad (26) ist drehfest mit der Kurbelwelle (22) verbunden. Ein Nockenwellengeberrad (28) ist drehfest mit der Nockenwelle (24) verbunden. Ein erster Sensor (30), beispielsweise ein Hallsensor, erkennt die Zeitpunkte des Vorbeibewegens der Übergänge zwischen Zähnen (3a, 3b) und Lücken (4a, 4b) des Nockenwellengeberrads (28) und überträgt ein Nockenwellensignal an eine elektronische Steuereinheit (40), bei der es sich beispielsweise um eine Motorsteuerung handeln kann. Ein zweiter Sensor (32), bei dem es sich ebenfalls beispielsweise um einen Hallsensor handeln kann, erkennt analog zum ersten Sensor (30) die Zahn-Lücke-Übergänge des Kurbelwellengeberrads (26) und übermittelt ein Kurbelwellensignal an die elektronische Steuereinheit (40), die ausgehend vom Kurbel- und Nockenwellensignal die Position der Brennkraftmaschine berechnet. Die Sensoren (30, 32) können neben den Zeitpunkten der Übergänge von Lücken (4a, 4b) zu Zähnen (3a, 3b) auch beispielsweise eine Magnetfeldstärke zu beliebigen Zeitpunkten ermitteln und an die elektronische Steuereinheit (40) übertragen. Die elektronische Steuereinheit (40) umfasst ein elektronisches Speichermedium (42).
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kurbelwellen- (50) und eines erfindungsgemäßen Nockenwellengeberrads (60) zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das Kurbelwellengeberrad (50) umfasst nicht dargestellte Markierungsobjekte (3a, 3b) und Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b), die - wie in der Beschreibung zu 1 ausführlich beschrieben - ein erstes Kreissegment (54) und ein zweites Kreissegment (56) definieren. Dabei ist es unerheblich, ob das erste Kreissegment (54) durch schmale Markierungsobjekte (3a) und breite Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a), oder durch breite Markierungsobjekte (3b) und schmale Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4b) definiert ist. Mittig in dem ersten Kreissegment (54) befindet sich eine erste Referenzposition (52), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert wird. Das erste (54) und das zweite Kreissegment (56) umfassen jeweils einen Halbkreis.
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Das Nockenwellengeberrad (60) umfasst nicht dargestellte Markierungsobjekte (3a, 3b) und Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b), die - wie in der Beschreibung zu 1 ausführlich beschrieben - ein drittes Kreissegment (64) und ein viertes Kreissegment (66) definieren. Dabei ist es unerheblich, ob das dritte Kreissegment (54) durch schmale Markierungsobjekte (3a) und breite Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a), oder durch breite Markierungsobjekte (3b) und schmale Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4b) definiert ist. Mittig in dem dritten Kreissegment (64) befindet sich eine zweite Referenzposition (62), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert wird. Das dritte (64) und das vierte Kreissegment (66) umfassen jeweils einen Halbkreis.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kurbelwellen- (70) und eines erfindungsgemäßen Nockenwellengeberrads (80) zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das Kurbelwellengeberrad (70) umfasst nicht dargestellte Markierungsobjekte (3a, 3b) und Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b), die - wie in der Beschreibung zu 1 ausführlich beschrieben - ein erstes Kreissegment (72) und ein zweites Kreissegment (74) definieren. Dabei ist es unerheblich, ob das erste Kreissegment (72) durch schmale Markierungsobjekte (3a) und breite Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a), oder durch breite Markierungsobjekte (3b) und schmale Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4b) definiert ist. Mittig in dem ersten Kreissegment (72) befindet sich eine erste Referenzposition (76), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert wird. Mittig in dem zweiten Kreissegment (74) befindet sich eine zweite Referenzposition (77), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert ist. Zwischen dem ersten (72) und dem zweiten (74) Kreissegment ist eine dritte Referenzposition (78) angeordnet, die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert ist. Das erste (72) und das zweite Kreissegment (74) umfassen jeweils einen Halbkreis.
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Das Nockenwellengeberrad (80) umfasst nicht dargestellte Markierungsobjekte (3a, 3b) und Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b), die - wie in der Beschreibung zu 1 ausführlich beschrieben - ein drittes Kreissegment (82) und ein viertes Kreissegment (84) definieren. Dabei ist es unerheblich, ob das dritte Kreissegment (82) durch schmale Markierungsobjekte (3a) und breite Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a), oder durch breite Markierungsobjekte (3b) und schmale Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4b) definiert ist. Mittig in dem dritten Kreissegment (82) befindet sich eine vierte Referenzposition (86), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert wird. Mittig in dem vierten Kreissegment (84) befindet sich eine fünfte Referenzposition (87), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert wird. Das dritte (82) und das vierte Kreissegment (84) umfassen jeweils einen Halbkreis.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kurbelwellen- (90) und eines erfindungsgemäßen Nockenwellengeberrads (100) zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Das Kurbelwellengeberrad (90) umfasst nicht dargestellte Markierungsobjekte (3a, 3b) und Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b), die - wie in der Beschreibung zu 1 ausführlich beschrieben - ein erstes Kreissegment (92) und ein zweites Kreissegment (94) definieren. Dabei ist es unerheblich, ob das erste Kreissegment (92) durch schmale Markierungsobjekte (3a) und breite Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a), oder durch breite Markierungsobjekte (3b) und schmale Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4b) definiert ist. Mittig in dem ersten Kreissegment (92) befindet sich eine erste Referenzposition (96), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert wird. Mittig in dem zweiten Kreissegment (94) befindet sich eine zweite Referenzposition (97), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert ist. Zwischen dem ersten (92) und dem zweiten (94) Kreissegment ist eine dritte Referenzposition (98) angeordnet, die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert ist. Das erste (94) und das zweite Kreissegment (96) umfassen jeweils einen Halbkreis.
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Das Nockenwellengeberrad (100) umfasst nicht dargestellte Markierungsobjekte (3a, 3b) und Abstände zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b), die - wie in der Beschreibung zu 1 ausführlich beschrieben - ein drittes bis zwölftes Kreissegment (101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110) definieren. Das dritte bis zwölfte Kreissegment ist dabei so angeordnet, dass ausgehend vom dritten Kreissegment (101), die Ordnungsnummer des aus Sicht auf die Ebene des Geberrads (100) im Uhrzeigersinn benachbarten Kreissegments um eins erhöht wird. Die Markierungen (3a, 3b, 4a, 4b) sind so ausgebildet, dass eine erste Art von Kreissegmenten (101, 103, 105, 107, 109) und eine zweite Art von Kreissegmenten (102, 104, 106, 108, 110) entstehen, wobei zwei beliebige, benachbarte Kreissegmente unterscheidbar, also von erster und zweiter Art, sind.
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Zwischen dem dritten Kreissegment (101) und dem zwölften Kreissegment (110) befindet eine vierte Referenzposition (123), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert ist. Zwischen dem siebten Kreissegment (105) und dem achten Kreissegment (106) befindet sich eine fünfte Referenzposition (121), die beispielsweise durch das Fehlen von zwei Markierungsobjekten (3a, 3b) definiert ist. Innerhalb des fünften Kreissegments (103) befindet sich eine sechste Referenzposition (120). Innerhalb des zehnten Kreissegments (108) befindet sich eine siebte Referenzposition (122). Die sechste Referenzposition (120) befindet sich genau mittig zwischen der vierten Referenzposition (123) und der fünften Referenzposition (121). Die siebte Referenzposition (122) befindet sich genau mittig zwischen der fünften Referenzposition (121) und der vierten Referenzposition (123).
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Das dritte bis siebte Kreissegment (101, 102, 103, 104, 105) bilden einen Halbkreis. Das achte bis zwölfte Kreissegment (106, 107, 108, 109, 110) bilden einen Halbkreis. Das vierte Kreissegment (102) und das neunte Kreissegment (107) sind gleich groß. Das sechste Kreissegment (104) und das elfte Kreissegment (109) sind gleich groß, unterscheiden sich in ihrer Größe aber vom vierten und neunten Kreissegment.
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Die Grenze zwischen dem zwölften Kreissegment (110) und dem dritten Kreissegment (101) definiert einen Nullwinkel, wobei der Winkel im Uhrzeigersinn erhöht wird. Ausgehend von diesem Nullwinkel beginnt das vierte Kreissegment (102) bei einem Winkel von 45°. Das sechste Kreissegment (104) beginnt bei einem Winkel von 135°, das neunte Kreissegment (107) beginnt bei einem Winkel von 225° und das elfte Kreissegment (109) beginnt bei einem Winkel von 315°.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Markierungsobjekte (3a, 3b) an 52 von 60 äquidistanten Positionen entlang des Umfangs des Nockenwellengeberrads (100) angeordnet, wobei jede Referenzposition (123, 120, 121, 122) durch 2 benachbarte der 60 äquidistanten Positionen gebildet wird, an denen sich keine Markierungsobjekte (3a, 3b) befinden. Die Ausdehnung des vierten Kreissegments (102) und die Ausdehnung des neunten Kreissegments (107) umfasst dann bevorzugter weise zwei Markierungsobjekte (3a, 3b). Die Ausdehnung des sechsten Kreissegments (104) und die Ausdehnung des elften Kreissegments (109) umfasst dann bevorzugter weise vier Markierungsobjekte (3a, 3b).
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In besonders bevorzugten Variante der in den 3 bis 5 beschriebenen Ausführungsformen, handelt es sich bei den Markierungsobjekten (3a, 3b) um Zähne und bei den Abständen zwischen den Markierungsobjekten (4a, 4b) um Lücken. Alternativ kann es sich bei den Markierungsobjekten (3a, 3b) aber auch um Vertiefungen, Bereiche veränderter Magnetisierung, Löcher oder ähnliches handeln.
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Vorteilhafterweise werden die in den Beschreibungen zu den 3 bis 5 beschriebenen Kurbel- und Nockenwellengeberräder als Kurbelwellengeberad und Nockenwellengeberrad in einer Brennkraftmaschine, wie in der Beschreibung zu 2 beschreiben, verwendet.
