DE102017209939B4 - Geberrad und Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition einer Welle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition einer Welle, wobei die Drehposition der Welle ausgehend von einem Sensorsignal (12) eines Sensors (32) bestimmt wird, wobei das Sensorsignal (12) erzeugt wird, wenn sich ein drehfest mit der Welle verbundener Markierungsträger (10) in Folge einer Drehung der Welle an dem Sensor (32) vorbeibewegt, wobei das Sensorsignal (12) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand aufweist, wobei das Sensorsignal (12) eine kurze Phase des ersten Zustands (47, 49), eine mittellange Phase des ersten Zustands (43, 45) und eine lange Phase des ersten Zustands (41) umfasst, das Verhältnis der langen Phase des ersten Zustands (41) zur mittellangen Phase des ersten Zustands (43, 45) dem Verhältnis der mittellangen Phase des ersten Zustands (43, 45) zur kurzen Phase des ersten Zustands (47, 49) entspricht, wenn sich die Welle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zustand des Sensorsignals (12) ein Vorbeibewegen eines ersten Segmenttyps des Markierungsträgers (10) repräsentiert oder dass der erste Zustand des Sensorsignals (12) durch einen Übergang von dem ersten Segmenttyp zu einem zweiten Segmenttyp definiert ist und wobei der zweite Zustand des Sensorsignals (12) ein Vorbeibewegen des zweiten Segmenttyps des Markierungsträgers (10) repräsentiert oder durch einen Übergang von dem zweiten Segmenttyp zu dem ersten Segmenttyp definiert ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Als Geberrad werden Scheiben bezeichnet, die drehfest mit einer rotierbaren Welle verbindbar sind. Dabei weist ein Geberrad entlang seines Umfangs unterschiedliche Bereiche auf, die aufgrund unterschiedlicher physikalischer Eigenschalten beim Vorbeibewegen an einem ortsfesten Sensor unterschiedliche Sensorsignale erzeugen. Eine übliche Realisierung eines Geberrads ist ein Zahnrad, das entlang seines Umfangs verschiedene Segmente aufweist, wobei einzelne Segmente dadurch gekennzeichnet sind, dass sie entweder Erhöhungen oder Vertiefungen relativ zu einem gedachten mittleren Radius darstellen. Wird ein solches Geberrad an einem Hall- oder einem Induktivsensor vorbeibewegt, in dessen Nähe sich ein Magnet befindet, kann der Sensor die durch die Erhöhungen bzw. Vertiefungen hervorgerufenen Magnetfeldänderungen registrieren und so Informationen über die Drehlage des Geberrads bzw. einer mit dem Geberrad verbundenen Welle liefern. Solche Geberräder werden beispielsweise verwendet, um die Drehlage einer Nockenwelle in einer Brennkraftmaschine anzuzeigen. In dieser Anwendung verwendete Geberräder werden als Nockenwellengeberräder bezeichnet.
  • Es gibt aktuell verschiedene Designs von Nockenwellengeberrädern auf dem Markt. Es sind Designs mit drei unterschiedlichen Erhöhungen bekannt, die durch drei unterschiedliche Vertiefungen voneinander getrennt sind. Außerdem ist ein Geberraddesign bekannt, das eine Erhöhung mit einem Erstreckungswinkel von 60°, zwei Erhöhungen mit Erstreckungswinkeln von 40° und zwei Erhöhungen mit Erstreckungswinkeln von 20°, sowie äquivalente Vertiefungen umfasst. Dieses Geberraddesign wird auch als 5-Finger-Schnellstartgeberrad bezeichnet und ist optimiert für den Einsatz bei 3- oder 6-Zylindermotoren, wobei das Hauptaugenmerk dieses Geberrad auf der Verfügbarkeit von sechs äquidistanten Flanken (zwei oder eine pro Zylinder) liegt.
  • Vom Markt her bekannt sind außerdem Brennkraftmaschinen mit einer verstellbaren Nockenwelle, wobei die Verstellgeschwindigkeit der Nockenwelle durch den Umstand begrenzt ist, dass auch bei einer schnell verstellten Nockenwelle zu jedem Zeitpunkt die korrekte Winkellage der Nockenwelle mit Hilfe des Geberrads erkannt werden muss. Hierfür sind die aus dem Stand der Technik bekannten Geberräder nicht optimiert.
  • Vom Markt her bekannt sind außerdem Verfahren um mit Hilfe eines Geberrads die Drehposition einer Welle zu bestimmen.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 10 2015 225 556 A1 ist ein Nockenwellengeberrad bekannt, wobei entlang des Umfangs des Geberrads Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet sind, die jeweils ein Segment bilden, das bei Bewegung des Geberrads von einem magnetfeldempfindlichen Sensor erfasst werden kann, wobei das Geberrad eine lange Erhöhung, eine mittellange Erhöhung und eine kurze Erhöhung sowie eine lange Vertiefung, eine mittellange Vertiefung und kurze Vertiefung umfasst, wobei die lange Erhöhung so lang, wie die lange Vertiefung ist, wobei die mittellange Erhöhung so lang, wie die mittellange Vertiefung ist, wobei die kurze Erhöhung so lang, wie die kurze Vertiefung ist. Die Länge der langen Erhöhung verhält sich zur Länge der mittellangen Erhöhung, wie die Länge der mittellangen Erhöhung zur Länge der kurzen Erhöhung.
  • Aus der EP 0 643 803 B1 ist eine Geberanordnung zur schnellen Zylindererkennung einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine bekannt.
  • Aus der US 2015/0020581 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Position einer Nockenwelle und einer Phase einer Brennkraftmaschine bekannt.
  • Aus der EP 2 453 125 A1 ist ein Startsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition einer Welle, wobei die Drehposition der Welle ausgehend von einem Sensorsignal eines Sensors bestimmt wird, wobei das Sensorsignal erzeugt wird, wenn sich ein drehfest mit der Welle verbundener Markierungsträger in Folge einer Drehung der Welle an dem Sensor vorbeibewegt, wobei das Sensorsignal einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand aufweist, wobei das Sensorsignal eine kurze Phase des ersten Zustands, eine mittellange Phase des ersten Zustands und eine lange Phase des ersten Zustands umfasst, hat den Vorteil, dass das Verhältnis der langen Phase des ersten Zustands zur mittellangen Phase des ersten Zustands dem Verhältnis der mittellangen Phase des ersten Zustands zur kurzen Phase des ersten Zustands entspricht, wenn sich die Welle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht.
  • Erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der erste Zustand des Sensorsignals ein Vorbeibewegen eines ersten Segmenttyps des Markierungsträgers repräsentiert oder das der erste Zustand des Sensorsignals durch einen Übergang von dem ersten Segmenttyp zu einem zweiten Segmenttyp definiert ist und, dass der zweite Zustand des Sensorsignals ein Vorbeibewegen des zweiten Segmenttyps des Markierungsträgers repräsentiert oder durch einen Übergang von dem zweiten Segmenttyp zu dem ersten Segmenttyp definiert ist.
  • Erste und zweite Segmenttypen können dabei durch jede Veränderung des Markierungsträgers realisiertet werden, die geeignet ist, bei Vorbeibewegen des Markierungsträgers an einem hierfür eingerichteten Sensor ein Sensorsignal mit unterscheidbaren Zuständen zu generieren. Bei dem ersten Segmenttyp kann es sich beispielsweise um Erhöhungen, bei dem zweiten Segmenttyp um Vertiefungen handeln, wobei die Erhöhungen und Vertiefungen in Folge einer Relativbewegung zu einem Magnetfeld eine Änderung in dem Magnetfeld in Nähe eines magnetfeldempfindlichen Sensors bewirken. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich auch auf Markierungsträger anwenden, die mehr als zwei Segmenttypen umfassen.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung handelt es sich bei dem Markierungsträger um ein Geberrad, vorteilhafterweise um ein Nockenwellengeberrad. Bei dem ersten Zustand des Sensorsignals kann es sich vorteilhafterweise um ein erstes Spannungsniveau oder einen ersten digitalen Zustand handeln. Bei dem zweiten Zustand des Sensorsignals kann es sich vorteilhafterweise um ein zweites Spannungsniveau oder einen zweiten digitalen Zustand handeln.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders vorteilhaft, da durch die gleichen Verhältnisse der unterschiedlichen Signalphasen die Robustheit bezüglich einer korrekten Erkennung der Drehposition, beispielsweise einer verstellbaren Nockenwelle, verbessert werden kann, insbesondere in Betriebssituationen, in denen die Nockenwelle mit einer hohen Verstellgeschwindigkeit verstellt wird. Durch die gleichen Signalverhältnisse ist gewährleistet, dass die kurze Phase des ersten Zustands in möglichst vielen Betriebssituationen, also insbesondere bei möglichst vielen Verstellgeschwindigkeiten einer Nockenwelle, sicher von der mittellangen Phase des ersten Betriebszustands unterschieden werden kann, wobei gleichzeitig gewährleistet ist, dass die mittellange Phase des ersten Zustands in den gleichen Betriebssituationen sicher von der langen Phase des ersten Zustands unterschieden werden kann.
  • Vorteilhaft ist, dass das Sensorsignal eine kurze Phase des zweiten Zustands, eine mittellange Phase des zweiten Zustands und eine lange Phase des zweiten Zustands umfasst, wobei das Verhältnis der langen Phase des zweiten Zustands zur mittellange Phase des zweiten Zustands dem Verhältnis der mittellangen Phase des zweiten Zustands zur kurzen Phase des zweiten Zustands entspricht, wenn sich die Welle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht. Wird das vorteilhafte Verfahren zur Erkennung der Drehposition einer verstellbaren Nockenwelle verwendet, kann auf diese Weise die Zuverlässigkeit der Erkennung der Drehpositionen auch bei großen Verstellgeschwindigkeiten der Nockenwelle verbessert werden.
  • Vorteilhaft ist, dass ein Abschnitt des Sensorsignals, der einer vollen Umdrehung der Welle entspricht und mit einem Übergang von dem ersten Zustand des Sensorsignals zu dem zweiten Zustand des Sensorsignals beginnt, aus einer langen Phase des ersten Zustands, einer langen Phase des zweiten Zustands, zwei mittellangen Phasen des ersten Zustands zwei mittellangen Phasen des zweiten Zustands, zwei kurzen Phasen des ersten Zustands und zwei kurzen Phasen des zweiten Zustands besteht.
  • Vorteilhaft ist, dass innerhalb eines Abschnitts des Sensorsignals, der einer Vielzahl von vollen Umdrehungen der Welle entspricht, die lange Phase des ersten Zustands unmittelbar auf eine erste Phase des zweiten Zustands folgt, wobei die erste Phase des zweiten Zustands unmittelbar auf eine mittellange Phase des ersten Zustands folgt, wobei die eine mittellange Phase unmittelbar auf eine zweite Phase des zweiten Zustands folgt, wobei die zweite Phase des zweiten Zustands unmittelbar auf eine kurze Phase des ersten Zustands folgt. Somit kann das vorgestellte Verfahren besonders vorteilhaft verwendet werden um die Drehlage einer Nockenwelle zu ermitteln, die während der Ermittlung der Drehlage mit einer großen Verstellgeschwindigkeit verstellt wird.
  • In vorteilhafter Weiterbildung kann neben der langen Phase des ersten Zustands, der mittellangen Phasen des ersten Zustands, der kurzen Phasen des ersten Zustands, der langen Phase der zweiten Zustands, der mittellangen Phasen des zweiten Zustands und der kurzen Phasen des zweiten Zustands noch weitere Phasen des ersten oder des zweiten Zustands vorgesehen sein. Beispielsweise kann das vorgestellte Verfahren auch mit einer zusätzlichen überlangen Phase des ersten Zustands und einer zusätzlichen überlangen Phase des zweiten Zustands durchgeführt werden. Hierbei ist das Verhältnis einer überlangen Phase des ersten Zustands zu einer langen Phase des ersten Zustands so groß wie das Verhältnis einer langen Phase des ersten Zustands zu einer mittellangen Phase des ersten Zustands und gleichzeitig so groß wie das Verhältnis einer mittellangen Phase des ersten Zustands zu einer kurzen Phase des ersten Zustands zu wählen.
  • Vorteilhaft ist auch ein Geberrad zur Erkennung der Drehposition einer Welle, wobei entlang des Umfangs des Geberrads Erhöhungen und Vertiefungen ausgebildet sind, die jeweils ein Segment bilden, das bei Bewegung des Geberrads von einem magnetfeldempfindlichen Sensor erfasst werden kann, wobei das Geberrad eine lange Erhöhung, zwei mittellange Erhöhungen und zwei kurze Erhöhungen sowie eine lange Vertiefung, zwei mittellange Vertiefungen und zwei kurze Vertiefungen umfasst, wobei ein Verhältnis eines Erstreckungswinkels der langen Erhöhung zu dem Erstreckungswinkel einer mittellangen Erhöhung dem Verhältnis des Erstreckungswinkels einer mittellangen Erhöhung zu dem Erstreckungswinkel einer kurzen Erhöhung entspricht. Mit dem erfindungsgemäßen Geberrad kann das erfindungsgemäße Verfahren leicht realisiert werden.
  • Vorteilhaft ist ein Geberrad, bei dem ein Verhältnis eines Erstreckungswinkels der langen Vertiefung zu dem Erstreckungswinkel einer mittellangen Vertiefung dem Verhältnis des Erstreckungswinkels einer mittellangen Vertiefung zu dem Erstreckungswinkel einer kurzen Vertiefung entspricht. Unter einem Erstreckungswinkel einer Erhöhung oder einer Vertiefung ist dabei der Winkel zu verstehen, um den ein gedachter Radius des Geberrades verdreht werden muss um von einem Anfang der Erhöhung bzw. der Vertiefung zu einem Ende der Erhöhung bzw. der Vertiefung zu wandern. Die Summe der Erstreckungswinkel aller Erhöhungen und Vertiefungen des Geberrades addiert sich zu 360°. Handelt es sich bei dem Geberrad um das Geberrad einer Nockenwelle, entspricht der Erstreckungswinkel einer Erhöhung oder einer Vertiefung nicht dem Winkel, der einem entsprechenden Abschnitt des Nockenwellen-Sensorsignals zugeordnet wird, da Winkel, die Abschnitten eines Nockenwellen-Sensorsignals zugeordnet werden, üblicherweise als Winkel einer äquivalenten Verdrehung einer zugeordneten Kurbelwelle angegeben werden.
  • Vorteilhaft ist ein Geberrad, bei dem ein Verhältnis eines Erstreckungswinkels der langen Vertiefung zu dem Erstreckungswinkel einer mittellangen Vertiefung dem Verhältnis des Erstreckungswinkels einer mittellangen Vertiefung zu dem Erstreckungswinkel einer kurzen Vertiefung entspricht.
  • Vorteilhaft ist ein Geberrad, bei dem sich entlang des Umfangs des Geberrads eine erste mittellange Erhöhung an die lange Vertiefung anschließt, wobei sich eine erste kurze Vertiefung an die erste mittellange Erhöhung anschließt, wobei sich eine erste kurze Erhöhung an die erste kurze Vertiefung anschließt, wobei sich eine erste mittellange Vertiefung an die erste kurze Erhöhung anschließt, wobei sich die lange Erhöhung an die erste mittellange Vertiefung anschließt, wobei sich eine zweite kurze Vertiefung an die lange Erhöhung anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Erhöhung an die zweite kurze Vertiefung anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Vertiefung an die zweite mittellange Erhöhung anschließt, wobei sich eine zweite kurze Erhöhung an die zweite mittellange Vertiefung anschließt, wobei sich die lange Vertiefung an die zweite kurze Erhöhung anschließt.
  • Vorteilhaft ist außerdem ein Geberrad, bei dem sich entlang des Umfangs des Geberrads eine erste kurze Vertiefung an die lange Erhöhung anschließt, wobei sich eine erste mittellange Erhöhung an die erste kurze Vertiefung anschließt, wobei sich eine erste mittellange Vertiefung an die erste mittellange Erhöhung anschließt, wobei sich eine erste kurze Erhöhung an die erste mittellange Vertiefung anschließt, wobei sich die lange Vertiefung an die erste kurze Erhöhung anschließt, wobei sich eine zweite kurze Erhöhung an die lange Vertiefung anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Vertiefung an die zweite kurze Erhöhung anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Erhöhung an die zweite mittellange Vertiefung anschließt, wobei sich eine zweite kurze Vertiefung an die zweite mittellange Erhöhung anschließt, wobei sich die lange Erhöhung an die zweite kurze Vertiefung anschließt.
  • Vorteilhaft ist ein Geberrad bei dem die lange Erhöhung und die lange Vertiefung je einem Erstreckungswinkel von 57° bis 63° entsprechen, wobei die kurzen Erhöhungen und die kurzen Vertiefungen je einem Erstreckungswinkel von 20° bis 26° entsprechen, wobei die mittellangen Erhöhungen und die mittellangen Vertiefungen je einem Erstreckungswinkel von 34° bis 40° entsprechen.
  • Besonders vorteilhaft ist ein Geberrad bei dem die lange Erhöhung und die lange Vertiefung je einem Erstreckungswinkel von 60° entsprechen, wobei die kurzen Erhöhungen und die kurzen Vertiefungen je einem Erstreckungswinkel von 22,9° entsprechen, wobei die mittellangen Erhöhungen und die mittellangen Vertiefungen je einem Erstreckungswinkel von 37,1° entsprechen.
  • Vorteilhaft ist außerdem eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen.
  • Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Geberrads wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
  • Figurenliste
    • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Geberrads;
    • 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Geberrads (10). Das Geberrad (10) umfasst entlang seines Umfangs Erhöhungen (21, 23, 25, 27, 29) und Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28), wobei die Summe der Erstreckungswinkel der Erhöhungen (21, 23, 25, 27, 29) und Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28) 360° ergibt. Der Umfang des Geberrads (10) ist also vollständig mit Erhöhungen (21, 23, 25, 27, 29) und Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28) versehen. Entlang des Umfangs des Geberrads (10) folgt eine erste mittellange Erhöhung (25) auf eine lange Vertiefung (20). Auf die erste mittellange Erhöhung (25) folgt eine erste kurze Vertiefung (26), darauf folgt eine erste kurze Erhöhung (27), darauf folgt eine erste mittellange Vertiefung (24), darauf folgt eine lange Erhöhung (21), darauf folgt eine zweite kurze Vertiefung (28), darauf folgt eine zweite mittellange Erhöhung (23), darauf folgt eine zweite mittellange Vertiefung (22), darauf folgt eine zweite kurze Erhöhung (29). Auf die zweite kurze Erhöhung (29) folgt die lange Vertiefung (20).
  • Die kurzen Vertiefungen (26, 28) sowie die kurzen Erhöhungen (27, 29) entsprechen einem je einem Erstreckungswinkel von 22,9°, was im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen einem Erstreckungswinkel von 20° bis 26° entspricht. Die mittellangen Vertiefungen (22, 24) und die mittellangen Erhöhungen (23, 25) entsprechen je einem Erstreckungswinkel von 37,1°, was im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen einem Erstreckungswinkel von 34° bis 40° entspricht. Die lange Vertiefung (20) und die lange Erhöhung (21) entsprechen je einem Erstreckungswinkel von 60,0°, was im Rahmen der üblichen Fertigungstoleranzen einem Entsprechungswinkel von 57° bis 63° entspricht.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Ein Markierungsträger (10), der in 2 lediglich symbolisch dargestellt ist, bei dem es sich insbesondere um das im Rahmen von 1 beschriebene Geberrad (10) handeln kann, ist drehfest auf einer Welle montiert. Eine Drehung der Welle hat zur Folge, dass sich die Segmente des Markierungsträgers (10), also beispielsweise die Erhöhungen (21, 23, 25, 27, 29) und Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28) des Geberrads (10) aus 1, an einem Sensor (32), bei dem es sich beispielsweise um einen Hall-Sensor handeln kann, vorbeibewegen und den Sensor (32) veranlassen ein Sensorsignal (12) zu erzeugen, das über eine Signalleitung an eine Recheneinheit (30) geleitet wird. Die Recheneinheit (30) umfasst einen Speicher (35). Das Sensorsignal (12) weist zwei Zustände auf, wobei ein Vorbeibewegen der Erhöhungen (21, 23, 25, 27, 29) den Sensor veranlasst den ersten Zustand des Sensorsignals (12) auszugeben und ein Vorbeibewegen der Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28) den Sensor veranlasst den zweiten Zustand des Sensorsignals (12) auszugeben. Alternativ kann der Sensor (32) auch eingerichtet sein, bei Vorbeibewegen der Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28) den ersten Zustand des Sensorsignals (12) auszugeben und bei Vorbeibewegen der Erhöhungen (21, 23, 25, 27, 29) den zweiten Zustand des Sensorsignals (12) auszugeben.
  • Die Länge einzelner Phasen des Sensorsignals repräsentiert den Erstreckungswinkel einer durch den Sensor (32) erfassten Erhöhung (21, 23, 25, 27, 29) oder Vertiefung (20, 22, 24, 26, 28). Bewegt sich das Geberrad (10) aus 1 aus der in 1 gewählten Perspektive im Uhrzeigersinn an dem Sensor (32) vorbei, so gibt der Sensor (32) ein Sensorsignal (12) aus, bei dem auf eine lange Phase des zweiten Zustands (40) eine zweite kurze Phase des ersten Zustands (49) folgt. Auf die zweite kurze Phase des ersten Zustands (49) folgt eine zweite mittellange Phase des zweiten Zustands (42). Auf die zweite mittellange Phase des zweiten Zustands (42) folgt eine zweite mittellange Phase des ersten Zustands (43). Auf die zweite mittellange Phase des ersten Zustands (43) folgt eine zweite kurze Phase des zweiten Zustands (48). Auf die zweite kurze Phase des zweiten Zustands (48) folgt eine lange Phase des ersten Zustands (41). Auf die lange Phase des ersten Zustands (41) folgt eine erste mittellange Phase des zweiten Zustands (44). Auf die erste mittellange Phase des zweiten Zustands (44) folgt eine erste kurze Phase des ersten Zustands (47). Auf die erste kurze Phase des ersten Zustands (47) folgt eine erste kurze Phase des zweiten Zustands (46). Auf die erste kurze Phase des zweiten Zustands (46) folgt eine erste mittellange Phase des ersten Zustands (45). Auf die erste mittellange Phase des ersten Zustands (45) folgt wiederum die lange Phase des zweiten Zustands (40).
  • Dabei entspricht die lange Phase des zweiten Zustands (40) dem Vorbeibewegen der langen Vertiefung (20) am Sensor (32). Dabei entspricht die lange Phase des ersten Zustands (41) dem Vorbeibewegen der langen Erhöhung (21) am Sensor (32).
  • Dabei entspricht die erste mittellange Phase des ersten Zustands (45) dem Vorbeibewegen der ersten mittellangen Erhöhung (25) am Sensor (32). Dabei entspricht die zweite mittellange Phase des ersten Zustands (43) dem Vorbeibewegen der zweiten mittellangen Erhöhung (23) am Sensor (32). Dabei entspricht die erste mittellange Phase des zweiten Zustands (44) dem Vorbeibewegen der ersten mittellangen Vertiefung (24) am Sensor (32). Dabei entspricht die zweite mittellange Phase des zweiten Zustands (42) dem Vorbeibewegen der zweiten mittellangen Vertiefung (22) am Sensor (32).
  • Dabei entspricht die erste kurze Phase des ersten Zustands (47) dem Vorbeibewegen der ersten kurzen Erhöhung (27) am Sensor (32). Dabei entspricht die zweite kurze Phase des ersten Zustands (49) dem Vorbeibewegen der zweiten kurzen Erhöhung (29) am Sensor (32). Dabei entspricht die erste kurze Phase des zweiten Zustands (46) dem Vorbeibewegen der ersten kurzen Vertiefung (26) am Sensor (32). Dabei entspricht die zweite kurze Phase des zweiten Zustands (48) dem Vorbeibewegen der zweiten kurzen Vertiefung (28) am Sensor (32).
  • Alternativ kann der Sensor (32) das Sensorsignal (12) aber auch invertiert ausgeben. Dann entspricht eine Phase des ersten Zustands dem Vorbeibewegen einer Vertiefung und eine Phase des zweiten Zustands dem Vorbeibewegen einer Erhöhung.
  • Die Recheneinheit (30) empfängt das Sensorsignal (12) und kann ausgehend von einem Vergleich der einzelnen Phasen (40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49) des Sensorsignals (12) mit einem Vergleichsmuster, bei dem es sich beispielsweise um das Signal eines Kurbelwellensensors handeln kann, die Drehposition der Welle mit der der Markierungsträger (10) drehfest verbunden ist, feststellen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Drehposition einer Welle, wobei die Drehposition der Welle ausgehend von einem Sensorsignal (12) eines Sensors (32) bestimmt wird, wobei das Sensorsignal (12) erzeugt wird, wenn sich ein drehfest mit der Welle verbundener Markierungsträger (10) in Folge einer Drehung der Welle an dem Sensor (32) vorbeibewegt, wobei das Sensorsignal (12) einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand aufweist, wobei das Sensorsignal (12) eine kurze Phase des ersten Zustands (47, 49), eine mittellange Phase des ersten Zustands (43, 45) und eine lange Phase des ersten Zustands (41) umfasst, das Verhältnis der langen Phase des ersten Zustands (41) zur mittellangen Phase des ersten Zustands (43, 45) dem Verhältnis der mittellangen Phase des ersten Zustands (43, 45) zur kurzen Phase des ersten Zustands (47, 49) entspricht, wenn sich die Welle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zustand des Sensorsignals (12) ein Vorbeibewegen eines ersten Segmenttyps des Markierungsträgers (10) repräsentiert oder dass der erste Zustand des Sensorsignals (12) durch einen Übergang von dem ersten Segmenttyp zu einem zweiten Segmenttyp definiert ist und wobei der zweite Zustand des Sensorsignals (12) ein Vorbeibewegen des zweiten Segmenttyps des Markierungsträgers (10) repräsentiert oder durch einen Übergang von dem zweiten Segmenttyp zu dem ersten Segmenttyp definiert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Sensorsignal (12) eine kurze Phase des zweiten Zustands (46, 48), eine mittellange Phase des zweiten Zustands (42, 44) und eine lange Phase des zweiten Zustands (40) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der langen Phase des zweiten Zustands (40) zu mittellangen Phase des zweiten Zustands (42, 44) dem Verhältnis der mittellangen Phase des zweiten Zustands (42, 44) zur kurzen Phase des zweiten Zustands (46, 48) entspricht, wenn sich die Welle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dreht.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Sensorsignals (12), der einer vollen Umdrehung der Welle entspricht, aus einer langen Phase des ersten Zustands (41), einer langen Phase des zweiten Zustands (40), zwei mittellangen Phasen des ersten Zustands (43, 45), zwei mittellangen Phasen des zweiten Zustands (42, 44), zwei kurzen Phasen des ersten Zustands (47, 49) und zwei kurzen Phasen des zweiten Zustands (46, 48) besteht, wenn ein Beginn des Abschnitts des Sensorsignals (12), der einer vollen Umdrehung der Welle entspricht, einem Übergang von dem ersten Zustand des Sensorsignals zu dem zweiten Zustand des Sensorsignals entspricht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Abschnitts des Sensorsignals (12), der einer Vielzahl von vollen Umdrehungen der Welle entspricht, die lange Phase des ersten Zustands (41) unmittelbar auf eine erste Phase des zweiten Zustands (48) folgt, wobei die erste Phase des zweiten Zustands (48) unmittelbar auf eine mittellange Phase des ersten Zustands (43) folgt, wobei die eine mittellange Phase (43) unmittelbar auf eine zweite Phase des zweiten Zustands (42) folgt, wobei die zweite Phase des zweiten Zustands (42) unmittelbar auf eine kurze Phase des ersten Zustands (47) folgt.
  5. Geberrad (10) zur Erkennung der Drehposition einer Welle, wobei entlang des Umfangs des Geberrads (10) Erhöhungen (21, 23, 35, 27, 29) und Vertiefungen (20, 22, 24, 26, 28) ausgebildet sind, die jeweils ein Segment bilden, das bei Bewegung des Geberrads (10) von einem magnetfeldempfindlichen Sensor (32) erfasst werden kann, wobei das Geberrad (10) eine lange Erhöhung (21), zwei mittellange Erhöhungen (23, 25) und zwei kurze Erhöhungen (27, 29) sowie eine lange Vertiefung (20), zwei mittellange Vertiefungen (22, 24) und zwei kurze Vertiefungen (26, 28) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines Erstreckungswinkels der langen Erhöhung (21) zu dem Erstreckungswinkel einer mittellangen Erhöhung (23, 25) dem Verhältnis des Erstreckungswinkels einer mittellangen Erhöhung (23, 25) zu dem Erstreckungswinkel einer kurzen Erhöhung (27, 29) entspricht.
  6. Geberrad (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines Erstreckungswinkels der langen Vertiefung (20) zu dem Erstreckungswinkel einer mittellangen Vertiefung (22, 24) dem Verhältnis des Erstreckungswinkels einer mittellangen Vertiefung (22, 24) zu dem Erstreckungswinkel einer kurzen Vertiefung (26, 28) entspricht.
  7. Geberrad (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das sich entlang des Umfangs des Geberrads (10) eine erste mittellange Erhöhung (25) an die lange Vertiefung (20) anschließt, wobei sich eine erste kurze Vertiefung (26) an die erste mittellange Erhöhung (25) anschließt, wobei sich eine erste kurze Erhöhung (27) an die erste kurze Vertiefung (26) anschließt, wobei sich eine erste mittellange Vertiefung (24) an die erste kurze Erhöhung (27) anschließt, wobei sich die lange Erhöhung (21) an die erste mittellange Vertiefung (24) anschließt, wobei sich eine zweite kurze Vertiefung (28) an die lange Erhöhung (21) anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Erhöhung (23) an die zweite kurze Vertiefung (28) anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Vertiefung (22) an die zweite mittellange Erhöhung (23) anschließt, wobei sich eine zweite kurze Erhöhung (29) an die zweite mittellange Vertiefung (22) anschließt, wobei sich die lange Vertiefung (20) an die zweite kurze Erhöhung (29) anschließt.
  8. Geberrad nach Anspruch 6, bei dem sich entlang des Umfangs des Geberrads eine erste kurze Vertiefung an die lange Erhöhung anschließt, wobei sich eine erste mittellange Erhöhung an die erste kurze Vertiefung anschließt, wobei sich eine erste mittellange Vertiefung an die erste mittellange Erhöhung anschließt, wobei sich eine erste kurze Erhöhung an die erste mittellange Vertiefung anschließt, wobei sich die lange Vertiefung an die erste kurze Erhöhung anschließt, wobei sich eine zweite kurze Erhöhung an die lange Vertiefung anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Vertiefung an die zweite kurze Erhöhung anschließt, wobei sich eine zweite mittellange Erhöhung an die zweite mittellange Vertiefung anschließt, wobei sich eine zweite kurze Vertiefung an die zweite mittellange Erhöhung anschließt, wobei sich die lange Erhöhung an die zweite kurze Vertiefung anschließt.
  9. Geberrad nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lange Erhöhung (21) und die lange Vertiefung je einem Erstreckungswinkel von 57° bis 63° entsprechen, wobei die kurzen Erhöhungen (27, 29) und die kurzen Vertiefungen (26, 28) je einem Erstreckungswinkel von 20° bis 26° entsprechen, wobei die mittellangen Erhöhungen (25, 23) und die mittellangen Vertiefungen (24, 22) je einem Erstreckungswinkel von 34° bis 40 entsprechen.
  10. Vorrichtung, eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durchzuführen.
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