JP2006502393A - 検出ホイール - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関のクランクシャフトの回転速度及び／又は回転角度を測定する装置に使用する検出ホイールに関する。前記検出ホイールは、外周に配置され、前記歯部の幅、ならびに歯部間の隙間を画定するフロントリッジ及びリヤリッジをそれぞれ包含する複数の歯部を具備する。歯部のそれぞれのフロントリッジ及びリヤリッジは、実質上同一の角度距離だけ互いに間隔を空けて配置される。限定数の異なる歯幅は、前記ホイールの外周に配置される。本発明は、ホイールの外周に分布した少なくとも３つの連続歯部の幅の順序が決定されることを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１の前文でより詳細に規定されるタイプのクランクシャフトの回転角度を測定する装置の検出ホイールに関する。本発明はさらに、請求項５に記載の、クランクシャフトの回転角度を測定する装置に関する。

検出ホイール及び対応する装置は、特許文献１又は特許文献２によって開示されている。

これらの検出ホイールは、クランクシャフトに強固な接続された検出ホイールの回転時に、回転速度及びクランクシャフトの角度位置についての情報を固定パルスセンサに中継する複数の歯部をそれらの外周に備えている。電気信号の形態でパルスセンサによって供給された値から、制御ユニットは、内燃機関の全ピストンが連接ロッドによってクランクシャフトに強固に接続されているので、これらのピストンの位置を決定できる。この強固な接続は、全内燃機関に対したった１つのパルスセンサしか必要がないことを意味する。

検出ホイールの外周に均一に分布した歯部は、個別歯部のそれぞれのフロントエッジによって発生される連続信号の発生間の時間間隔の形態でクランクシャフトの角速度及び／又は回転速度に関する情報を供給する。クランクシャフトの角度位置を検出できるようにするために、２つ以上の歯部が省かれ、それによって、パルスセンサは、検出ホイールの回転中にこのギャップを検出し、これを制御ユニットに中継することができる。ゼロ位置及び上述したような測定角速度から、制御ユニットは、ゆえに、クランクシャフトの角度位置をいつでも決定できる位置にある。このことは、燃焼室への燃料噴射の正しい瞬間及び正しい点火ポイントを保つために必要である。

しかしながら、回転速度の変動が著しい段階では、クランクシャフト角度の決定は、以前のパルス測定の値と連携する補間が常にこの目的のために必要となるので、非常に不正確となる。これに加えて、制御ユニットに課せられる計算需要は、検出ホイールによって供給されるパルス毎に中断がプロセッサ内で始動され、それがその計算をやむなく中断させるので、特に高回転速度において非常に多くなることになる。

これらの検出ホイールの、及びそれらが使用される装置の他の欠点は、最悪の場合、内燃機関を始動するとき、角度位置を決定するためにクランクシャフトがまる１回転しなければならないことであり、そのときまでは決して歯部の欠損によってできたギャップがパルスセンサを安全に通過していると考えられないからである。これは、内燃機関や制御ユニットが同期化されない極度に長い期間につながる。

しかしながら、いわゆる調歩動作モードが、燃費の利点やかってないほど低い排ガス限度を求めて導入されている、現代の内燃機関では、快適性に関し運転者にいかなる不利益も与えないようにこのような同期化が不可欠である。

可変歯長を有する構造も、例えば、特許文献３又は特許文献４によって開示されている。

独国特許出願公開第１９５ ２１ ２７７ Ａ１号明細書 欧州特許出願公開第０ ６８４ ３７５ Ａ１号明細書 米国特許第４，９７２，３３２ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第３４３１２３２ Ａ１号明細書

本発明の目的は、ゆえに、制御ユニットと内燃機関との間の最速可能同期化をもたらすために、最短可能時間内にクランクシャフトの角度位置に関する情報をパルスセンサに供給できる、クランクシャフトの回転角度を測定する装置の検出ホイールを製造することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴により達成される。

本発明により提供される連続歯部の可変幅により、検出ホイールの外周上に分布した少なくとも３つの連続歯部の歯幅の対応する連続組合せが、それぞれ１回だけ起こり、特定角度位置に割り当てられる場合、クランクシャフトの角度位置をもっぱら歯幅の順序から計算することが可能となる。このように歯幅の評価は、非常に小さな回転角度からでもクランクシャフトの角度位置に関する決定につながる。

このことにより、公知の検出ホイールや関連装置の場合に必要となるような、欠損歯部を埋める費用のかかる方法を無しで済ますことが有利に可能となる。本発明の検出ホイールの他の利点は、公知又は既存のパルスセンサを使用し続けることができることである。

本発明の有利な発展形態において、４つの異なる歯幅が外周全体に提供される場合、クランクシャフトの角度位置はいつでも、３つの連続歯部の幅を決定することによって正確に決定できる。

内燃機関のクランクシャフトの回転角度を測定する装置は、独立請求項５に記載されている。

本発明の他の有利な発展形態や他の実施形態は、他の従属請求項において、及び図面を参照して以下で概説される例示的実施形態において明らかになる。

図１に極めて概略的に示された内燃機関１は、連接ロッド及びピストン（図示せず）が当業界で公知の方法で取り付けられるクランクシャフト２を有する。ピストンも、同じように公知の方法で、クランクシャフト２の回転に基づき、振動運動を内燃機関１の対応シリンダ内で実行する。

内燃機関１は、さらにクランクシャフト２の回転角度、及び場合により回転速度を測定する装置３を備えており、その装置は、内燃機関１に固定して取り付けられるパルスセンサ４と、クランクシャフト２に固定された、ゆえにクランクシャフト２と共に回転する検出ホイール５とを有する。以下から明らかなように、当業界で公知のタイプのものであっても良い、パルスセンサ４は、信号からクランクシャフト２の回転速度及び／又は回転角度を計算するために、検出ホイール５から信号を受信し、これらの信号を制御ユニット６に中継する。これらの計算は、内燃機関の正しい噴射及び点火タイミングを保つために必要である。

図２でさらに詳細に示された検出ホイール５は、その外周に複数の歯部７を備えており、それらの歯部７の間にそれぞれ歯部ギャップ８が位置している。この場合、合計で６０枚の歯部７があり、それらは検出ホイール５の外周上に均一に分布し、それらのフロントエッジ９は互いに６°の間隔で配置されている。異なる枚数の歯部７も当然提供され得るが、６０枚の歯部７の数が最適であることが分かっている。特に、これにより、公知の装置のものと同一のパルスセンサ４が使用できるようになる。この場合、歯部７が互いに均一な角度間隔で配置される場合、検出ホイール５の角速度、ゆえにクランクシャフト２の回転速度は、パルスセンサ４を通過するそれぞれの歯部７のフロントエッジ９から当業界で公知の方法で容易に決定できる。

クランクシャフト２の瞬間的角度位置をいつでも決定できるようにするために、歯部７は、例を参考にして以下でより詳細に説明される異なる幅を有する。この文脈において、用語「各歯部７の幅」が、それぞれの歯部７のリヤエッジ１０からフロントエッジ９までの角度距離を意味するものと解釈されることに留意されたい。

図２は、検出ホイール５の外周のたった１つの特定部分の異なる構造の歯部７を示す。但し、歯部７の幅が４つの増分、この場合１．２°、２．４°、３．６°及び４．８°の増分で変化していることが分かる。但し、これらの４つの異なる増分は、パルスセンサ４に４つの異なる条件を識別させることができるに過ぎない。このことは、クランクシャフト２の角度位置の正確な決定を行うには明らかに不十分である。２つの連続歯部を評価する場合でも、４^２＝１６通りの条件の予想変化しか与えない。この値も、同様に、内燃機関１を制御するには未だ不正確すぎる。

この理由で、制御ユニット６はそれぞれ、３つの連続歯部７の順序を使用し、合計で４^３＝６４通りの条件が検出され、さらにクランクシャフト２の角度位置が１８°の回転後に決定されるようにする。

それぞれの歯部順序は、制御ユニット６内の適切なソフトウエアによって評価され、クランクシャフト２の正確な角度を決定するために使用される。このために検出ホイール５の外周上で起こる異なる歯幅の各組合せは、クランクシャフト２の特定の角度位置に明確に割り当てられ、制御ユニット６のソフトウエア内にファイルされる。

上述の各歯部７の間の６°の角度間隔に基づいて、検出ホイール５の外周上に６０枚の歯部７を与えると、これらの６４通りの異なる組合せ数は十分である。これでも４通りの組合せが予備となるので、これらを、測定結果を監視するために、つまり一貫性チェックのために使用できる。この場合、検出ホイール５のいかなる点においても、同幅が連続して３回起こらないので、これらの４つの組合せは予備となる。

４つの異なる増分の代わりに、より多数の増分を提供することも理論的に可能であろう。例えば、８つの異なる増分又は歯幅を検出ホイール５の外周に分布させた場合、クランクシャフト２の角度位置は、丁度２枚の歯部７から決定できる。但し、これは、多くの僅差が歯部７の個々の幅間に生じることとなるので、パルスセンサ４による歯幅の検出がさらに難しくなり、当然、高回転速度における不正確な結果につながる。この状況において、５つの異なる増分が提供され、その結果、３つの連続歯幅を測定すると、合計で１２５通りの異なる可能性となる。これは、ゆえに個々の歯部７間のより小さな角度間隔に、例えば、３°の間隔につながるので、理論的により正確な速度測定が可能となるであろう。

この場合、歯部７のフロントエッジ９は、互いに同間隔で配置され、歯部７の幅はもっぱらリヤエッジ１０の変動によって形成される。但し、リヤエッジ１０が互いに同間隔で配置され、歯部７の幅の変動がフロントエッジ９のオフセットによってもたらされる検出ホイール５の実施形態も当然実現可能であろう。但し、これは、検出ホイール５の角速度、ゆえにクランクシャフト２の回転速度及び／又は回転角度が歯部７のリヤエッジ１０で測定されなければならないことを意味するであろう。

クランクシャフトの回転角度を測定する本発明による装置の概略図。 本発明による検出ホイールを示す図。

Claims (7)

1. 歯部（７）の幅を画定するフロントエッジ（９）とリヤエッジ（１０）をもち、円周上に配置される複数の歯部（７）と、
   前記歯部（７）間に位置する歯部ギャップ（８）とを有し、
   前記歯部（７）のそれぞれのフロントエッジ（９）又はリヤエッジ（１０）のいずれかは、基本的に互いに同角度間隔で配置され、限定数の異なる歯幅が円周に配置される内燃機関（１）のクランクシャフト（２）の回転角度を測定する装置（３）の検出ホイール（５）であって、
   前記円周上の少なくとも３つの連続する歯部（７）の歯幅の出現パターンは重複しないことを特徴とする検出ホイール。
2. 前記歯部（７）のそれぞれの前記フロントエッジ（９）は、基本的に互いに同角度間隔で配置され、前記歯部（７）の前記異なる角度間隔は、前記歯部（７）の各リヤエッジ（１０）間の異なる間隔で形成されることを特徴とする請求項１に記載の検出ホイール。
3. ４つの異なる歯幅は前記円周に提供されることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の検出ホイール。
4. 歯部ギャップ（８）とそれに続く、あるいは、先行する歯部（７）の合計の幅はそれぞれ約６°であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出ホイール。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のパルスセンサ（４）及び検出ホイール（５）を有する、内燃機関（１）のクランクシャフト（２）の回転角度を測定する装置。
6. 制御ユニット（６）は、前記パルスセンサ（４）によって記録された値を評価するために提供されることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記歯部（７）の連続幅の特定の組合せが前記クランクシャフト（２）の特定角度位置に対応するソフトウエアは、前記制御ユニット（６）内にファイルされることを特徴とする請求項６に記載の装置。

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