DE19727583A1

DE19727583A1 - System determining angular position of rotary parts, one with teeth esp. for motor engine fuel injection and ignition

Info

Publication number: DE19727583A1
Application number: DE1997127583
Authority: DE
Inventors: Kurt Senn
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1997-06-28
Publication date: 1998-06-18

Abstract

The system determines angular position assignment of a rotary part provided with teeth and another rotary part esp. of a starter spur gear compared to a crankshaft of an IC engine, using at least one marking unit, which can be scanned by at least one sensor. The marking unit is formed by at least one tooth (2a) of a rotary part (1), the tooth width of which, is smaller than that of the other teeth (2). The reduced tooth width of the at least one tooth is determined by at least one axially working sensor (4,5). The at least one sensor is designed as a non-contact sensor, which is arranged on a side of the rotary part in the external circumferential region. At least one proximity sensor is arranged on both sides of the rotary part, in the external circumferential region of the rotary part.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von Winkel-Lagezuordnungen eines mit Zähnen versehenen Drehteiles gegenüber einem anderen Drehteil nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a device for detection of angular position assignments of a toothed one Turned part compared to another turned part after Art defined in the preamble of claim 1.

Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der DE 23 22 367 A1 bekannt.A device of this type is known from DE 23 22 367 A1 known.

Bei einem Verbrennungsmotor ist es notwendig für die Einspritzung und die Zündung die momentane Lage des Kolbens zu kennen. Eine bekannte Methode hierfür ist die Erfassung der Position des Kolbens über ein geson dertes Inkrementrad, das an der Kurbelwelle angeordnet ist. Bei einer Inkrementauswertung benötigt man einen Anfangszustand. Dieser wird bei dem Inkrementrad durch Zahnlücken erkannt. Theoretisch bestünde auch die Mög lichkeit den Anlasserzahnkranz in gleicher Weise zu verwenden, indem man entsprechende Zahnlücken am An lasserzahnkranz vorsieht. Dies würde aber dessen Funk tion stören, weshalb ein zusätzliches seitliches ange brachtes Inkrementrad vorgesehen ist.With an internal combustion engine it is necessary for Injection and ignition the current location of the Knowing Kolbens. A known method for this is the detection of the position of the piston over a geson dertes incrementrad, which is arranged on the crankshaft is. For an increment evaluation you need one Initial state. This is done with the increment wheel Tooth gaps recognized. In theory there would also be the possibility the starter ring gear in the same way use appropriate tooth gaps on the An provides a ring gear. But this would be its radio tion, which is why an additional side brought increment wheel is provided.

Aus der DE 23 22 367 A1 ist nun ein Drehzahl- und Stellungsmeßfühler bekannt, der zwei Detektoren auf weist, von denen der eine gegenüber den Zähnen eines Anlasserzahnkranzes an dem Motor und der andere gegen über radial verlaufenden Kerben in der Schwungscheibe angeordnet ist. Über die Kerbe wird eine Winkel-Lagezuordnung bzw. eine Erkennung des Totpunktes eines Kolbens erreicht. Nachteilig dabei ist jedoch, daß diese Ausgestaltung zu einem Mehraufwand bei der Her stellung führt. Nachteilig ist weiterhin, daß bei die sem Meßverfahren eine größere Schulterbreite von der Schwungscheibe zu dem Anlasserzahnkranz benötig wird.From DE 23 22 367 A1 is now a speed and Position sensor known, the two detectors on points, one against the teeth of one Starter ring gear on the engine and the other against over radial notches in the flywheel is arranged. One is over the notch Angle position assignment or a detection of the dead center of a Piston reached. The disadvantage, however, is that this configuration for an additional effort in the Her position leads. Another disadvantage is that the sem measuring method a larger shoulder width from Flywheel to the starter ring gear is needed.

Aus der DE 22 28 985 A1 ist ein Verfahren zur numeri schen Berechnung der Drehzahl eines Motors unter Ver wendung der von umlaufenden Organen des Motors erzeug ten elektrischen Impulse bekannt. Durch Aufnehmer, die unmittelbar über den Zähnen eines Anlasserzahnkranzes angeordnet sind, die durch Ansätze, die auf der Schwungscheibe des Motors befestigt sind, aktiviert werden, wird eine Winkelmessung des Motors erreicht. Auch bei dieser Ausgestaltung ist ein höherer Mehrauf wand und ein höherer Platzbedarf erforderlich.DE 22 28 985 A1 describes a method for numeri calculating the speed of a motor under Ver turn of the rotating organs of the engine ten electrical impulses known. By sensors that immediately above the teeth of a starter ring gear are arranged by approaches based on the Engine flywheel attached, activated an angle measurement of the motor is achieved. With this configuration, too, there is a higher additional cost wall and a higher space requirement is required.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaf fen, durch die auf einfache Weise ohne großen Aufwand und Platzbedarf Winkel-Lagezuordnungen eines mit Zäh nen versehenen Drehteils gegenüber einem anderen Dreh teil möglich sind. The present invention is based on the object to create a device of the type mentioned fen, through the simple way without much effort and space requirements angular position assignments one with tough NEN rotating part compared to another rotation are partially possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird ein gesonder tes Inkrementrad eingespart. Zusätzlich wird auf diese Weise auch die Meßgenauigkeit größer, denn im Unter schied zu Inkrementrädern, die im allgemeinen in einem Bereich von 60 Zähnen liegen, besitzen Anlasserzahn kränze im allgemeinen 140 oder mehr Zähne.The measure according to the invention makes a separate one saved increment wheel. In addition to this The measurement accuracy is also greater, because in the sub changed to increment wheels, which are generally in one Range of 60 teeth have a starter tooth generally crown 140 or more teeth.

Im Vergleich zu Vorrichtungen, bei denen Kerben oder Ansätze im Zusammenhang mit einem Anlasserzahnkranz oder einer Schwungscheibe vorgesehen sind, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung einfacher und platzspa render aufgebaut. Zum Erfassen von Winkel-Lage zuordnungen ist es nämlich lediglich erforderlich ein oder mehrere Zähne des Anlasserzahnkranzes durch eine einfache Bearbeitung, die zu einer Breitenreduzierung führt, zu kennzeichnen. Diese Breitenreduzierung kann dann ebenfalls auf einfache Weise durch Sensoren er faßt werden.Compared to devices where notches or Approaches related to a starter ring gear or a flywheel are provided device according to the invention simpler and space-saving render built. For capturing the angular position Allocations are only required or several teeth of the starter ring gear by one easy editing, leading to a reduction in width leads to mark. This width reduction can then also in a simple way by sensors be grasped.

Die Erfindung ist nicht nur für die Erfassung der Po sition einer Kurbelwelle geeignet, sondern grundsätz lich auch zur Erfassung von Winkel-Lagezuordnungen von zwei Drehteilen zueinander, wobei wenigstens eines der Drehteile mit Zähnen versehen sein muß. So kann z. B. die Winkel-Lagezuordnung von Zahnrädern in einem Ge triebe mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfaßt werden, um z. B. Schaltvorgänge zu vollziehen. Auf die se Weise könnten gegebenenfalls Synchronringe entfal len, wenn die Position der einzelnen Zähne zueinander bekannt ist, so daß man dann gezielt Zahnräder ohne einen vorangegangenen Synchronisiervorgang einrücken könnte.The invention is not just for capturing the bottom sition of a crankshaft, but basically Lich also for the detection of angle-position assignments of two turned parts to each other, at least one of the Turned parts must be provided with teeth. So z. B. the angular position assignment of gears in a Ge drives detected with the device according to the invention be to z. B. To perform switching operations. On the If necessary, synchronizer rings could be omitted len when the position of the individual teeth to each other is known so that you can then target gears without indent a previous synchronization could.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be schriebenen Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and from which in principle be based on the drawing below written embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Anlasserzahnkranzes, und Fig. 1 is a side view of a starter ring gear, and

Fig. 2 eine Stirnansicht eines Anlasserzahnkranzes mit Sensoren. Fig. 2 is an end view of a starter ring gear with sensors.

Ein Anlasserzahnkranz 1 weist in bekannter Weise eine Vielzahl von Zähnen 2, z. B. 144, auf seinem Umfang auf. Entsprechend einem geforderten Positionswinkel werden nun z. B. zwei bestimmte Zähne 2a durch eine mechanische Bearbeitung, z. B. durch Fräsen, in ihrer Zahnbreite reduziert. Dabei kann eine Verringerung der Zahnbreite um z. B. 2 bis 4 mm ausreichend sein, um eine Inkrementauswertung zu ermöglichen. In der Fig. 1 sind prinzipmäßig entsprechende Aussparungen 3 darge stellt, die bei einer Fräsbearbeitung entstehen.A starter ring gear 1 has a plurality of teeth 2 , z. B. 144, on its circumference. According to a required position angle z. B. two specific teeth 2 a by mechanical processing, for. B. by milling, reduced in their tooth width. A reduction in the tooth width by z. B. 2 to 4 mm should be sufficient to enable an incremental evaluation. In Fig. 1 corresponding recesses 3 are in principle Darge, which arise during milling.

Wie weiter aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind dabei zwei Fräsbearbeitungen an dem Anlasserzahnkranz mit entsprechend jeweils zwei Zähnen 2a mit reduzierter Zahnbreite vorgesehen. Eine derartige winkelversetzte Zahnbreitenverringerung erlaubt beliebige Winkelzuord nungen auch bei zweifach Steuergerätekonzepten, wie z. B. bei einem 12-Zylinder-Motor, bei dem zur Verein fachung Steuergeräte von einem 6-Zylinder-Motor ver wendet werden. In diesem Falle muß nämlich zweimal der obere Totpunkt bzw. die entsprechende Position der Kurbelwelle abgetastet werden. Im Normalfalle ist je doch die zweite Fräsbearbeitung bzw. ein zweiter Satz von Zähnen 2a mit reduzierter Breite nicht erforder lich.As can also be seen from FIG. 1, two milling operations are provided on the starter ring gear, each with two teeth 2 a with a reduced tooth width. Such an angular offset width reduction allows arbitrary Winkelzuord regulations even with double control unit concepts such. B. in a 12-cylinder engine, in which control units of a 6-cylinder engine are used for simplification. In this case, top dead center or the corresponding position of the crankshaft must be scanned twice. In the normal case, however, the second milling operation or a second set of teeth 2 a with a reduced width is not required.

In der Fig. 2 sind in der oberen Hälfte zwei Sensoren eingezeichnet, die als Hallsensoren 4 und 5 bekannter Bauart ausgebildet sein können, und die die Zahnbrei tenverringerung der Zähne 2a während der Rotation des Anlasserzahnkranzes 1 in bekannter Weise erfassen und entsprechend über Steuerleitungen (nicht dargestellt) weitermelden.In Fig. 2, two sensors are drawn in the upper half, which can be designed as Hall sensors 4 and 5 of a known type, and the tenbreiung reduction of the teeth 2 a during the rotation of the starter ring gear 1 in a known manner and correspondingly via control lines ( not shown).

Grundsätzlich reicht für eine Winkel-Lagezuordnung eines Zahnpaares 2a ein Sensor, z. B. der Sensor 4 aus. Möchte man jedoch eine Kompensation von Temperaturein flüssen erreichen und eine Beeinflussung durch ein Taumeln des Anlasserzahnkranzes 1 ausschalten, um eine sehr hohe Genauigkeit zu erreichen, so kann man zu sätzlich auf der anderen Seite des Anlasserzahnkran zes 1 ebenfalls im äußeren Umfangsbereich und axial versetzt zur Mittelachse des Anlasserzahnkranzes den zweiten Sensor 5 anordnen. Durch den Sensor 5 können dann Breitenunterschiede des Anlasserzahnkranzes durch Temperaturunterschiede und Taumelbewegungen kompen siert werden.Basically sufficient for an angular position assignment of a pair of teeth 2 a, z. B. the sensor 4 . However, if you want to achieve a compensation of Temperaturein influences and turn off an influence by wobbling the starter ring gear 1 in order to achieve a very high accuracy, you can also on the other side of the starter gear crane zes 1 also in the outer circumferential area and axially offset to the central axis arrange the starter ring gear the second sensor 5 . The sensor 5 can then compensate for differences in width of the starter ring gear by temperature differences and wobbling movements.

Sind zwei Winkel-Lagezuordnungen mit entsprechend zwei Sätzen von Zähnen 2a mit reduzierter Breite vorgese hen, wie in Fig. 1 angegeben, so dient in diesem Falle der zweite Sensor 5 für den zweiten Satz Zähne 2a mit reduzierter Breite. Dabei ist es selbstverständlich erforderlich (damit jeweils nur die zugeordneten Zähne 2a von dem dazugehörigen Sensor erfaßt werden) daß die Reduzierung der Zahnbreite auf unterschiedlichen Sei ten vorgenommen wird. Wie ersichtlich, ist die Zahn breitenreduzierung für die in der Zeichnung unteren Zähne 2a auf der Seite des Sensors 5 und die Zahnbrei tenreduzierung der in Zeichnung oberen Zähne 2a gegen überliegend auf der Seite des Sensors 4 vorgesehen.If two angular position assignments with correspondingly two sets of teeth 2 a with reduced width are provided, as indicated in FIG. 1, then in this case the second sensor 5 serves for the second set of teeth 2 a with reduced width. It is of course necessary (so that only the assigned teeth 2 a are detected by the associated sensor) that the reduction of the tooth width is made on different sides. As can be seen, the tooth width reduction for the lower teeth in the drawing 2 a on the side of the sensor 5 and the Zahnbrei tenreduzierung the upper teeth in drawing 2 a opposed to the side of the sensor 4 are provided.

Anstelle von zwei axial neben dem Anlasserzahnkranz 1 angeordneten Sensoren 4 und/oder 5 kann auch ein Sen sor 6 radial mit geringem Abstand über dem Umfang der Zähne 2 bzw. 2a des Anlasserzahnkranzes 1 angeordnet sein. Diese Anordnung benötigt zwar in radialer Rich tung einen größeren Bauraum, andererseits ist bei die ser Ausgestaltung kein zusätzlicher Bauraum in axialer Richtung erforderlich.Instead of two sensors 4 and / or 5 arranged axially next to the starter ring gear 1 , a sensor 6 can also be arranged radially at a small distance over the circumference of the teeth 2 or 2 a of the starter ring gear 1 . Although this arrangement requires a larger installation space in the radial direction, on the other hand no additional installation space in the axial direction is required in this embodiment.

Anstelle von Hallsensoren können selbstverständlich im Rahmen der Erfindung auch andere Ausgestaltungen von berührungslos arbeitenden Sensoren, wie z. B. auf in duktiver Basis arbeitende Sensoren vorgesehen werden.Instead of Hall sensors can of course in the Within the scope of the invention, other configurations of non-contact sensors, such as B. in ductive based sensors are provided.

Die Anzahl der Zähne 2a, die eine reduzierte Breite zur Messung aufweisen, richtet sich nach der Empfind lichkeit der Sensoren 4, 5, 6. Gegebenenfalls reicht ein einziger Zahn 2a mit reduzierter Breite aus.The number of teeth 2 a, which have a reduced width for measurement, depends on the sensitivity of sensors 4 , 5 , 6 . Optionally, a single tooth 2 a sufficient reduced width.

Claims

1. Device for detecting angular position assignments of a toothed rotary part with respect to another rotary part, in particular egg nes starter ring gear with respect to a crankshaft le of an internal combustion engine, with part of the rotary part on which the angular position assignment is to be recorded, who at least one Marking device is provided which can be scanned by at least one sensor, characterized in that the marking device is formed by at least one tooth ( 2 a) of the rotating part ( 1 ), the tooth width of which is smaller than that of the other teeth ( 2 )

2. Device according to claim 1, characterized in that the reduced tooth width of the at least one tooth ( 2 a) is detected by a sensor in the radial direction ( 6 ), the sensor ( 6 ) as a non-contact sensor over the circumference of the rotating part ( 1 ) is arranged.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the reduced tooth width of the at least one tooth ( 2 a) is detected by at least one axially acting sensor ( 4 , 5 ), the at least one sensor being designed as a non-contact sensor ( 4 , 5 ) is det, which is arranged on one side of the rotating part ( 1 ) in the outer peripheral region.

4. The device according to claim 3, characterized in that on both sides of the rotating part ( 1 ) at least one proximity sensor ( 4 , 5 ) in the outer peripheral region of the rotating part ( 1 ) is arranged.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that for detecting two different angular position assignments two sensors ( 4 , 6 ) are arranged at different circumferential locations of the rotating part ( 1 ).

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sensors are designed as Hall sensors ( 4 , 5 , 6 ).