[0001] Die Erfindung betrifft einen Signalgeber zum Abtasten von an einem sich relativ zum
Signalgeber bewegenden Bauteil angebrachten Bahnmarken und wenigstens einer Bezugsmarke
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
[0002] In der Meßtechnik stellt sich häufig das Problem, die Geschwindigkeit eines Bauteils
und dessen Durchgang durch eine Bezugslage zu kennen. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen
beispielsweise muß zur genauen Steuerung des Zündzeitpunktes die Drehzahl der Brennkraftmaschine
und der Durchgang der Kurbelwelle durch eine Bezugsstellung bekannt sein. Bekannte
Zündsysteme verwenden dazu gattungsgemäße Signalgeber, die eine Schwungscheibe der
Brennkraftmaschine abtasten. Ein erster Kern mit darauf befindlicher Spule ist einem
auf der Schwungscheibe angebrachten Anlasserzahnkranz zugeordnet. Die Abtastung der
Zähne liefert ein Drehzahlsignal. Ein zweiter Kern mit darauf befindlicher Spule ist
einer auf der Schwungscheibe ausgebildeten Bezugsmarke, beispielsweise einem Loch
in der Schwungscheibe, zugeordnet und liefert ein Bezugssignal, das eine Bezugsstellung
der Kurbelwelle angibt. Das bekannte System arbeitet somit mit zwei voneinander getrennten
Spulen und zugehörigen Kernen, was einen verhältnismäßig großen baulichen Aufwand
bedeutet.
[0003] Aus der Zeitschrift "Elektronik", 1977, Heft 9, Seite 64 ist ein Zündsystem bekannt,
welches mit einem einzigen Signalgeber arbeitet, der den Anlasserzahnkranz der Schwungscheibe
abtastet. Ein Zahn des Anlasserzahnkranzes ist geschlitzt und bildet somit eine Bezugsmarke.
Der zum Abtasten dieser Schwungscheibe, bei der die Bewegungsbahn der durch die einzelnen
Zähne gebildeten Bahnmarken und des geschlitzten Zahns übereinstimmen, verwendete
Signalgeber enthält einen Oszillator mit Erreger und Meßwicklung. Der eine geschlitzte
Zahn verursacht eine andere Phasenverschiebung zwischen den Spannungen in beiden Wicklungen,
welche in einer nachgeschalteten Elektronik erkannt wird. Der Signalgeber ist wegen
des in ihm enthaltenen Oszillators verhältnismäßig aufwendig.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Signalgeber dahingehend
weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau ein sicheres Erkennen der von den Bahnmarken
hervorgerufenen Signale und des von der wenigstens einen Bezugsmarke hervorgerufenen
Signals möglich ist.
[0005] Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
[0006] Bei dem erfindungsgemäßen Signalgeber wird ein einziger Kern verwendet, der mit einer
Stirnfläche von der Bewegungsbahn der Bahnmarken und mit der anderen Stirnfläche vor
der Bewegungsbahn der wenigstens einen Bezugsmarke endet. Auf diese Weise können die
Stirnflächen genau auf die unterschiedlichen Bewegungsbahnen ausgerichtet werden,
so daß jede Marke eine wohl definierte Flußänderung im Kern hervorruft, die von der
dem Kern umschließenden Spule aufgenommen wird und zur Signalerzeugung dient. Dadurch
ist eine sichere Trennung des von der Spule erzeugten Signals in auf die Bahnmarkmzurückgehende
Signale und die Bezugsmarke zurückgehende Signale möglich. Bei bekannten Anordnungen,
bei denen ein Signalgeber mit einer Stirnfläche verwendet wird, die sowohl die Bewegungsbahn
der Bahnmarken als auch die Bewegungsbahn der Bezugsmarke überlappt., ist eine sichere
Signaltrennung nicht möglich, da das Signalverhältnis unter anderem stark von der
Frequenz abhängt, mit der sich die einzelnen Marken an der für sie gemeinsamen Stirnfläche
vorbeibewegen.
[0007] Der Anspruch 2 kennzeichnet eine Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung für
Zündanlagen in Kraftfahrzeugen.
[0008] Der Anspruch 3 kennzeichnet eine vorteilhafte Ausführungsform einer für den erfindungsgemäßen
Signalgeber einsetzbaren Schwungscheibe.
[0009] Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 wird eine besonders deutliche Trennung zwischen
den auf Bahnmarken zurückgehenden Signalen und den auf eine Bezugsmarke zurückgehenden
Signalen erreicht.
[0010] Der Anspruch 5 kennzeichnet eine weitere Ausführungsform einer mit dem erfindungsgemäßen
Signalgeber verwendbaren Schwungscheibe.
[0011] Die Erfindung ist für alle Arten von Anwendungsfällen einsetzbar, bei denen verschiedene
Arten von Marken abgetastet werden müssen, welche an einem Bauteil angebracht sind,
das sich relativ zu einem Signalgeber bewegt.
[0012] Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
[0013] Es stellen dar:
Fig. 1 eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einem Signalgeber,
Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele von Signalgebern wie sie für die Brennkraftmaschine
gemäß Fig. 1 verwendbar sind und
Fig. '4 Signale, wie sie von einem Signalgeber gemäß Fig. 2 erzeugt werden.
[0014] Gemäß Fig. 1 weist eine insgesamt mit 5 bezeichnete und in ihrem Aufbau an sich bekannte
fremdgezündete Brennkraftmaschine eine Schwungscheibe 7 auf, welche mit einem Anlasserzahnkranz
9 versehen ist. An der Brennkraftmaschine 5 ist ein Anlasser 11 befestigt, dessen
Ritzel 13 in an sich bekannter Weise beim Anlassen mit dem Anlasserzahnkranz 9 kämmt.
[0015] Zum Abtasten des Anlasserzahnkranzes 9 und einer weiteren, an der Schwungscheibe
7 angebrachten Bezugsmarke 15 ist ein Signalgeber 17 vorgesehen, welcher mit einem
Zündgerät 19 verbunden ist. Das Zündgerät 19 ist weiter an Leitungen 21 und 23 angeschlossen,
die mit an sich bekannten Sensoren zur Messung des Unterdruckes in einem nicht dargestellten
Saugrohr der Brennkraftmaschine 5 und zur Messung der Temperatur der Brennkraftmaschine
5 verbunden sind. Das Zündgerät 19 erzeugt in an sich bekannter Weise aus Signalen,
welche einer Bezugsstellung der Brennkraftmaschine entsprechen, die Drehzahl der Brennkraftmaschine
sowie den Unterdruck im Saugrohr und die Temperatur angeben, einen Zündimpuls, welche
den einzelnen Zündkerzen der Brennkraftmaschine über einen Verteiler 25 in an sich
bekannter und daher nicht im einzelnen erläuterter Weise zugeführt werden.
[0016] Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Schwungscheibe 7 und des Signalgebers 17 der Fig. 1.
[0017] Danach ist in axialer Verlängerung eines Zahns des Anlasserzahnkranzes 9 an der Schwungscheibe
7 ein weiterer Zahn 27 ausgebildet. Die einzelnen Zähne des Anlasserzahnkranzes 9
bilden Bahnmarken, wohingegen der einzelne Zahn 27 eine Bezugsmarke bildet.
[0018] Am Außenumfang der Schwungscheibe 7 ist ein insgesamt U-förmiger Kern 29 aus magnetisierbarem
oder permanent magnetischem Material angeordnet, welcher eine Spule 31 trägt. Eine
der Stirnflächen 33 ist in geringem radialen Abstand vom Anlasserzahnkranz 9 angeordnet.
Die andere Stirnfläche 35 befindet sich in geringem radialen Abstand von der Bewegungsbahn
des zusammen mit der Schwungscheibe 7 umlaufenden, die Bezugsmarke bildenden Zahns
27. Bei Drehung der Schwungscheibe 7 ändert sich der Kraftfluß durch den Kern 29 (verursacht
durch dessen Permanentmagnetismus oder eine Gleichstrombeaufschlagung der Spule 31)
entsprechend der mit den Zähnen unterschiedlichen Spaltgrößen zwischen den Stirnflächen
33 und 35 und der Schwungscheibe 7. Es ergibt sich schematisch an den Abgriffen der
Spule 31 ein Wechselspannungssignal gemäß Fig. 4, dessen Frequenz der Folge der sich
an der Stirnfläche 33 vorbeibewegenden Zähne entspricht und somit ein Maß für die
Drehzahl der Schwungscheibe 7 ist. Die einzelnen Perioden mit großer Amplitude 37
entstehen, wenn sich der als Bezugsmarke dienende Zahn 27 zusammen mit einem Zahn
des Anlasserzahnkranzes 9 an den Stirnflächen 33 und 35 vorbeibewegt. Dieses überhöhte
Signal gibt somit die Bezugsstellung der Schwungscheibe 7 an. Aus dem Summensignal.
der Fig. 4 können die den überhöhten Amplituden 37 entsprechenden Bezugssignale, wie
an sich bekannt, dadurch herausgefiltert werden, daß das Summensignal gemäß Fig. 4
ein Schwellwertfilter durchläuft, welches nur die Signale mit überhöhter Amplitude
durchläßt.
[0019] Die Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Fig. 2 dadurch,
daß die Bezugsmarke an der Schwungscheibe 7 nicht durch einen zusätzlichen Zahn, sondern
durch eine Aussparung 39 gebildet ist, welche axial neben dem Anlasserzahnkranz 9
auf der Schwungscheibe 7 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise befindet sich diese Aussparung
39 axial neben einem Zwischenraum zwischen zwei Zähnen des Anlasserzahnkranzes 9.
Der Kern 29 ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß sein Schenkel mit der Stirnfläche
35 etwas länger ist als der Schenkel mit der Stirnfläche 33, so daß möglichst enge
Spalten zwischen dem Kern 29 und der Schwungscheibe 7 bestehen.
1. Signalgeber zum Abtasten von an einem sich relativ zum Signalgeber bewegenden Bauteil
angebrachten Bahnmarken und wenigstens einer Bezugsmarke, deren Bewegungsbahn von
der der Bahnmarken verschieden ist, welcher Signalgeber einen Kern aus magnetisierbarem
oder magnetischem Material aufweist, der eine Spule trägt und zwei Stirnflächen hat,
von denen eine im kurzen Abstand von der Bewegungsbahn der Bahnmarken angeordnet ist,
wobei die Bahnmarken und die wenigstens eine Bezugsmarke derart ausgebildet sind,
daß sie den Verlauf magnetischer Feldlinien beeinflussen, dadurch gekennzeichnet ,
daß die andere Stirnfläche (35) des Kerns (29) in kurzem Abstand von der Bewegungsbahn
der wenigstens einen Bezugsmarke (27, 39) angeordnet ist.
2. Signalgeber nach Anspruch 1, wobei die Bahnmarken durch am Umfangsrand der Schwungscheibe
einer Brennkraftmaschine angebrachte, radial vorstehende Zähne eines Anlasserzahnkranzes
gebildet sind und der radial außerhalb des Anlasserzahnkranzes angeordnete Kern mit
der einen Stirnfläche vor dem Anlasserzahnkranz endet und die Bezugsmarke durch eine
axial neben dem Anlasserzahnkranz ausgebildete Inhomogenität der Schwunascheibe gebildet
ist, dadurch gekennzeichnet , daß die andere Stirnfläche (35) des insgesamt U-förmigen
Kerns (29) in kurzem Abstand von der Bewegungsbahn der Inhomogenität (27; 39) angeordnet
ist.
3. Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Inhomogenität durch
einen auf der Schwungscheibe (7) ausgebildeten zusätzlichen Zahn (27).gebildet ist.
4. Signalgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der zusätzliche Zahn
(27) in axialer Verlängerung eines Zahns des Anlasserzahnkranzes (9) angeordnet ist.
5. Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Inhomogenität durch
eine Aussparung (39) der Schwungscheibe (7) gebildet ist.