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Inkrementenrad

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Bezugspunkt
Maschine, Motor
Sensorik, Geber

 

Beschreibung

Ein Inkrementenrad bietet die Möglichkeit bestimmte Messdaten von rotierenden Elementen abzunehmen. Es eignet sich um folgende Werte zu ermitteln:

  • Drehzahl
  • Bestimmter Bezugspunkt einer Drehbewegung

Inkrementenräder werden daher in den meisten Anwendungsfällen auf Wellen eingesetzt. So zum Beispiel:

Der äußere Kranz eines Inkrementenrads ist in regelmäßigen Abständen mit Erhebungen versehen, die ferromagnetisch geladen sind. Dem gegenüber steht ein Induktionsgeber, der das sich bei der Drehbewegung wechselnde Magnetfeld aufnimmt und an ein entsprechendes Steuergerät ein verwertbares Spannungssignal liefert.

 

Sind die Einschnitte und Erhebungen des Inkrementenrads lediglich in gleichen Abständen angeordnet, kann lediglich die Drehzahl der entsprechenden Welle bestimmt werden. In einer Erweiterung des Bauteils ist auch die Position der Welle als erfassbare Größe messbar. In diesem Fall ist ist dazu ein Einschnitt auf dem Durchmesser in einer anderen Form ausgeprägt. In den meisten Fällen wird hierzu eine Erhebung ausgelassen. Dadurch wird das Spannungssignal beeinflusst, so dass das Steuergerät an der definierten Position einen anderen Spannungsverlauf misst und so pro Umdrehung einmal die Position bestimmen kann. Bei der Kurbelwelle beispielsweise reicht allerdings dieser Bezug nicht vollständig aus. Die Position der Kurbelwelle kann so zwar bestimmt werden, allerdings noch nicht die Position des Gesamtmotors. Hierzu wird ein zweiter Geber an der Nockenwelle hinzu gezogen. Sind Position der Nocken- und Kurbelwelle bekannt, ist die Position des Motors eindeutig bestimmt.

Wird die Software des Steuergeräts entsprechend geändert, ist auch eine Erfassung der Umdrehungsgeschwindigkeit möglich. Wird beispielsweise ein Zylinder gezündet, dreht die die Kurbelwelle schneller als in den übrigen Betriebszuständen. Treten beispielsweise Zündaussetzer eines bestimmten Zylinders auf, so wird die Kurbelwelle nicht an der erwarteten Position beschleunigt, bzw. es fehlt eine Beschleunigung pro Umdrehung. Anhand des korrespondierenden Signals der Nockenwelle kann das Steuergerät den entsprechenden Zylinder ausmachen und einen Fehler ablegen. Diese Methodik ist wichtig für die On-Board-Diagnose (OBD) .

 

Funktionsbeschreibung

Das Schaubild zeigt einen Raddrehzahlsensor, der mit einem internen Dauermagneten ausgerüstet ist. Durch die bauliche Anordnung verlaufen die Magnetfeldlinien im rechten Winkel zur sensorischen Schicht innerhalb des Gebers. Dreht sich das Inkrementenrad mit der zu messenden Welle, laufen abwechselnd Erhebungen und Vertiefungen an dem Sensor vorbei und verursachen jeweils eine Widerstandsänderung in der ferromagnetischen Schicht des Sensors. Diese Widerstandsänderung ist für ein Steuergerät messbar. So ergibt sich der gezeigte Stromverlauf des Sensorsignals, durch den eine Auswertung möglich ist.

Diese Signale sind allerdings noch analoge Signale und bieten nicht die Zuverlässigkeit von Digitalen. Daher werden heute vermehrt die Systeme auf Hall-Geber umgestellt. Diese Art von Gebern war in der Vergangenheit aufgrund des Aufbaus relativ teuer. Im Zuge der massiven Digitalisierung von Kraftfahrzeugen ist die Herstellung wesentlich günstiger geworden, so dass Hall-Geber an vielen verschiedenen Stellen im Kraftfahrzeugbereich zu finden sind und darüber hinaus die Induktionsgeber weitestgehend verdrängt haben.

 
 
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