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.
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
naturgemäß - 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 begrenzte
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 Gerberrad
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.