DE3101816C2

DE3101816C2 - Vorrichtung zum Abtasten des Vorhandenseins und der Stellung eines Kurbelwellenscheibenbolzens bei inneren Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE3101816C2
Application number: DE3101816A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Toyota Aichi Naito
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1984-08-09
Also published as: AU528411B2; JPS56107922U; US4383442A; AU6653481A; DE3101816A1; JPS6128025Y2

Abstract

Das Vorhandensein und die Lage eines Kurbelwellenscheibenbolzens an einem Ende einer inneren Verbrennungskraftmaschine wird dadurch erfaßt, daß eine Sensorfläche einer Lehre zur Bolzenposition hin bewegt wird, bis sie angehalten wird, was entweder durch eine Berührung mit dem Bolzen oder, wenn der Bolzen fehlt, mit der Scheibe erfolgt. Dann erfaßt ein Sensor, der an der Sensorlehre starr befestigt ist, die Position der Lehre relativ zum V-förmigen Kranz der Scheibe.

Description

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schinen in einfacherer und sicherer Weise automatisch

nach Allspruch I oder 2. dadurch Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelost SLhl- Mitdcr „HndungsgemSBen ^v°™^to"f »■

ist. 30 wellenscheibe relativ zur abgetasteten Position des 5 ?„rfSg nrt efne-n de, Ansprüche 1 bis 4. zens un.er Bezugnahme auf die KurbetaeUensche.be

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■| nahe dem Kranz der Kurbelwellenscheibe angeordnet,

|| um durch Unterscheidung zwischen der Nähe zum Tal

I 55 oder zur Spitze auf einer Seite des Tales eines V-förmi-

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richtung gebracht Die Lage der Maschine relativ zur Sensorvorrichtung, insbesondere in Längsrichtung der Maschine, muß nicht genau eingestellt -werden, vorausgesetzt, sie ist genügend genau, damit eine Sensorfläche der Sensorvorrichtung in eine Anschlagposition bewegt werden kann, in der sie den Kurbelwellenscheibenbolzen oder genauer die Schulterscheibe des Bolzens berühren kann. Die Sensorvorrichtung besitzt einen Sensor, der in einer bestimmten Lagerelation zur Anschlag,-fläche der Sensorvorrichtung angeordnet ist, so daß dann, wenn der Bolzen in seiner richtigen Position ist, der Sensor in einer bestimmten Position relativ zum Kranz der Scheibe ist Der Querschnitt des Kranzes ist V-förmig und der Sensor enthält ein Element das elektromagnetische Energie auf den Kranz der Scheibe richtet Die Scheibe absorbiert einen Teil der Energie und der Betrag der so verlorengegangenen Energie wird gemessen. Da der Kranz der Scheibe V-förmig ist, setzt eine kleine Verschiebung des Sensors in axialer Richtung relativ zur Scheibe den Sensor entweder in Nachbarschaft zum Scheitel der Scheibe oder zum Ta! zwischen zwei Scheiteln oder in einen Punkt lings der Hanglinie zwischen dem Scheitel und dem Tal. Je näher der Sensor zum Scheitel ist, desto größer sind die Energieverluste, und die Hanglinie zwischen dem Scheitel und dem Tal bewirkt eine Änderung der Verluste, die über einen kleinen axialen Weg relativ groß sind, so daß sie zu einer leichten Bestimmung der genauen Lage der Anschlagfläche der Sensorlehre relativ zur Scheibe führt Es ergibt sich nicht nur dann eine leicht erfaßbare Verlustdifferenz, wenn der Bolzen, gegen den die Anschlagfläche anschlagen soll, vorhanden ist oder nicht vorhanden ist, sondern auch jede wesentliche Verschiebung des Bolzens aus seiner richtigen Lage, bspw. durch nicht richtiges Festziehen des Bolzens, erzeugt ebenfalls eine erfaßbare Differenz in den Verlusten der elektromagnetischen Energie.

Durch Vorsehen einer kleinen V-förmigen Kerbe auf dem Kranz der Scheibe und durch Drehen der Kurbelwelle der Maschine kann man in einfacher Weise bestimmen, ob die Scheibe mit der Kurbelwelle rotiert oder nicht, wobei das erstere der Fall sein sollte, wenn der Bolzen richtig festgezogen ist.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles zu entnehmen. Es zeigt

F i g. 1 die Vorderansicht einer erfindungsgernäßen Vorrichtung mit einer inneren Verbrennungskraftmaschine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,

Fig.2 in vergrößerter, teilweise geschnittener Ansicht einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung der Lagebeziehung zwischen den Abtastbestandteüen,

F i g. 3 eine Kurbelweiienscheibe, wie sie bei der Maschine nach F i g. 1 verwendbar ist, und ein Element zum Abtasten der Drehstellung,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines Unterscheidungsschaltkreises gemäß vorliegender Erfindung,

Fig.5 und 7 in vergrößerter, teilweise geschnittener Ansicht einen Teil der Vorrichtung nach F i g. 1 zur Darstellung der Lagebeziehung zwischen den Abtastbestandteilen,

F i g. 6 und 8 Diagramme zur Darstellung der Beziehung zwischen einem Kurbelwellenscheiben-Drehwinkel und einem Demodulationsausgang.

Fig. 1 zeigt horizontale Trägerplatten 1 und 1', zwischen denen eine innere Verbrennungskraftmaschine 2 auf einer Palette 3 getragen ist Die Palette 3 wiederum wird von einer Hubvorrichtung 4 getragen, die in vertikaler Richtung relativ zu den Trägerplatten 1 und 1' bewegbar ist Die Maschine 2 besitzt an ihrem einen Ende eine Kurbelwellenscheibe bzw. Kurbelwellennemenscheibe 5. Diese Scheibe 5 ist in F i g. 2 größer dargestellt, woraus auch ein zentraler Kurbelwellenscheibenbolzen bzw. Kurbelwellenriemenscheibenbolzen 7 mit einer Schulterscheibe 6 ersichtlich ist, der die Scheibe 5 mit dem Ende der kurbelwelle 8 der Maschine 2 festschraubend verbindet

Die Sensorvorrichtung, die dazu verwendet wird zu bestimmen, ob der Bolzen 7 geeignet positioniert und festgezogen ist enthält eine Sensorvorrichtung bzw. Sensorlehre 9, die an einem Antrieb 10 (Fig. 1) zur Längsbewegung an der Trägerplatte 1 relativ zur Maschine 2 befestigt ist Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, besitzt das Ende der Sensorlehre 9 einen Hohlzylinder 9a, der eine Anschlagfläche 9c an seinem äußersten Ende besitzt die mit der Schulterscheibe 6 ?τη Kurbelwellenscheibenbolzen 7 in Berührung gebracht werden kann. Darüber hinaus besitzt die Sensorlehre 9 einen Vorsprung bzw. Auskragung 9b, die sich nach oben und nach außen zur Maschine 2 hin erstreckt Ein Sensor 11 ist an der Auskragung 9b befestigt und die relative Lage zwischen dem Sensor 11 und der Anschlagfläche 9c an dem Ende des Kontaktteils 9a ist derart daß dann, wenn die Abtastfläche 9c in Kontakt mit der geeignet positionierten Schulterscheibe 6 ist, der Sensor 11 über einem der Scheitel bzw. Ränder 5a der Scheibe 5 ist

Der Sensor 11 ist eine Spule, die durch einen oszillierenden Strom, der bevorzugt eine Frequenz von einigen Kilohertz besitzt, erregt wird. Es ist bekannt daß leitende Materialien hochfrequente elektromagnetische Energie absorbieren. Der Betrag der Absorption hängt ab von der Frequenz, der Art des absorbierenden Materials, der Konfiguration des absorbierenden Materials und dem räumlichen Abstand zwischen der Energieabstrahlenden Vorrichtung und dem Absorptionsaufbau.

Bei der vorliegenden Erfindung werden das metallische Schiibenmaterial und die Konfiguration der Scheibe für alle Maschinen der gegebenen Konstruktion konstant gehalten. Werden diese Parameter geändert, so kann die Änderung leicht berücksichtigt werden. Ferner wird auch die Frequenz der elektromagnetischen Energie, die an den Sensor 11 angelegt wird, konstant gehalten. Die Sensorspule wird durch die elektromagnetische Energie erregt, so daß ein Feld von begrenztem Ausmaß geschaffen wird, das den unmittelbar benachbarten Teil der Scheibe 5 einschließt. Hält man alle Parameter mit Ausnahme der axialen Lage des Sensors 11 relativ zur Scheibe 5 konstant, so kann jegliche Änderung dieser relativem axialen Lage durch Standardelemente für die Messung der Verluste an elektromagnetischer Energie in solch einer Vorrichtung gemessen werden Beispielsweise kann die Spule Teil eines abgestimmten Schaltkreises eines Oszillators sein, der Schwingungen einer bestimmten Amplitude dann erzeugt, wenn keine verlusterzeugenden Materialien nahe der Spule vorhanden sind, der jedoch Schwingungen von immer kleiner werdender Amplitude erzeugt, wenn die Spule den verlusterzeugenden Materialien, wie bspw. Metalle, die in ihnen induzierte Wirbelströme besitzen, näher und näher kommt.

Die Umrißform der Scheibe 5 ist besonders vorteilhaft beim Durchführen der Messung gemäß vorliegender Erfindung. An jeder Kante des Kranzes der Scheibe 5 ist ein Scheitel vorgesehen, wie bspw. der Scheitel 5a,

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und zwischen zwei Scheiteln ist ein Tal bzw. Einschnitt 5f> vorgesehen, der vom Sensor 11 wesentlich weiter weg ist als der Scheitel 5a. 1st der Sensor 11 unmittelbar über dem Scheitel 5a, wie dies in ausgezogenen Linien in F i g. 2 dargestellt ist, so ist der Verlust an elektromagnetischer Energie am größten. Wenn andererseits der Sensor in die Position A bewegt werden kann, wie dies in strichpunktierten Linien dargestellt ist, also direkt über das Teil 56, so ist der Energieverlust kleiner, weil das Metall, das das Tal bzw. den Einschnitt Sb bildet, wesentlich weiter weg vom Sensor ist. Darüber hinaus bewirkt die relativ steile Hangfläche der Scheibe 5 zwischen dem Scheite! 5a und dem Tal 5b, daß sich der Energieverlust in einer bestimmten Art und Weise ändert, und zwar kontinuierlich zwischen der Position in ausgezogenen Linien und der Position A. Dies macht eine einfache und genaue Vorrichtung zum Bestimmen der genauen Lage des Sensors 11 im Verhältnis zur Scheibe 12 möglich.

Die relative Lage zwischen dem Sensor 11 und der Scheibe 5 wird dadurch bestimmt, wieweit sich die Sensorlehre 9 nach links bewegen kann, bevor die Anschlagfläche 9c am Ende des Kontaktteiles 9a angehalten wird. Ist der Kurbelwellenscheibenbolzen 7 mit seiner Schulterscheibe 6 in der Kurbelwelle 8 in geeigneter Weise festgezogen, dann wird die Sensorlehre 9 mit dem Sensor 11 in der in ausgezogenen Linien dargestellten Lage angehalten, wenn jedoch der Bolzen 7 und die Schulterscheibe 6 fehlen, kann sich die Sensorlehre 9 weiter nach links bewegen, bis die Anschlagfläche 9c an der Scheibe 5 anschlägt und dadurch angehallen wird. Dies bedeutet, daß die Sensorlehre 9 links der in ausgezogenen Linien dargestellten Position und somit der Sensor 11 in Position A ist.

Die in Fig. t dargestellte Vorrichtung besitzt ferner einen Motor 12, der an der Trägerplatte Γ befestigt ist und der als Antriebsvorrichtung zum Drehen der Kurbelwelle 8 dient Der Motor ist mit der Kurbelwelle über ein Schwungrad 13 und so über die Kurbelwelle mit der Scheibe 5 verbunden.

F i g. 3 zeigt eine V-förmige Nut 5c im Scheitel 5a der Kurbelwellenscheibe 5, die zum zeitlichen Einstellen der Ventile in der inneren Verbrennungskraftmaschine verwendet wird. Mit Hilfe der V-förmigen Nut 5c und dem Sensor 11 ist es auch möglich, sowohl das Vorhandensein des Kurbelwellenscheibenbolzens 7 als auch dessen geeignetes Festziehen zu erfassen, wie später noch beschrieben wird.

Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiei eines inneren Unterscheidunj^schaltkreises bzw. Meßschaltung zum Erfassen und Unterscheiden der Verschiebung zwischen dem o.g. Sensor 11 und dem Scheitel 5a der Scheibe 5 anhand der F i g. 4 erläutert.

In F i g. 4 sind mit 15 ein Oszillator, mit 16 ein Verstärker, dessen Eingangsseite mit der Ausgangsseite des Oszillators 15 verbunden ist, und mit 17, 18 Leitungen an der Ausgangsseite des Verstärkers 16 bezeichnet.

Mit 19 ist eine Brückenschaltung mit Widerstanden 20,21, Spulen 22,23 und Kondensatoren 24,25 bezeichnet die jeweils in Reihe zwischen den Leitungen 17,18 angeordnet sind. Die Erdung erfolgt zwischen den Spulen 22,23 und zwischen den Kondensatoren 24,25.

In der Brückenschaltung 19 ist die Spule 22 eine Abtastspule, die in den Sensor 11 der Fig. 1 eingebaut ist Ein Metallstück 26 zum Einstellen des Bezugsabstandes ist in der Nähe der Spule 23 angeordnet Das Metallstück 26 ist vorzugsweise aus demselben Metall wie die Scheibe 5 hergestellt

Eine der Eingangsklemmen eines Operationsverstärkers 27 ist mit der Leitung zwischen den Widerständen 20 und 21 verbunden, während die andere Eingangsklemme des Operationsverstärkers 27 geerdet ist. Die Ausgangsseite des Operationsverstärkers 27 ist mit der Eingangsseite eines Demodulators 28 verbunden und die Ausgangsseite des Demodulators 28 ist mit einem Unterscheidungskreis bzw. Diskriminator 29 für den minimalen Ausgang und einem Unterscheidungskreis bzw. ίο Diskriminator 30 für den maximalen Ausgang verbunden wobei die Ausgangsseiten der Kreise 29,30 mit der Eingangsseite eines logischen Schaltkreises 31 verbunden sind.

Der logische Schaltkreis 31 dient dazu, abzutasten bzw. zu erfassen, ob der Kurbelwellenscheibenbolzen 7 vorhanden ist oder ob er bis in seine normale Lage festgezogen ist, was auf der Grundlage derjenigen Signale erfolgt, die von den Kreisen 29,30 zugeführt werden wodurch ein Unterscheidungssigna! geliefert wird. Bei einem solchen Unterscheidungskreis bzw. Diskriminator ist für den Fall, daß der Sensor 11 einer von der V-Nut 5cdes Scheitels 5a der Kurbelscheibe 5, verschiedenen Position gegenüberliegt, wie in Fig. 5dargestellt, der Kreis so ausgebildet, daß die Rotation der Kurbelscheibe 5 kein Ausgangssignal am Demodulator 28 bewirkt. In dem Falle, in dem der Sensor 11 der V-Nut 5c gegenüberliegt, wird eine Änderung in der Selbstinduktivität der Ljwle 22 in den Demodulator 28 über den Operationsverstärker 27 eingegeben. Dann erhält man von dem Demodulator 28 ein Ausgangssignal, wie dies durch die Kurve A in F i g. 6 dargestellt ist.

In dem Falle, in dem, wie in Fig.7 dargestellt, der Sensor 11 nicht dem Scheitel 5a der Kurbelwellenscheibe 5 sondern dem Tal 5b gegenüberliegt oder sich in einer Zwischenstellung befindet, wird eine Änderung der Selbstinduktivität der Spule 22 in den Demodulator 2g gugr JJ_8n Operationsverstärker 27 eingegeben, so daß ein Spannungsausgang von 1 V vom Demodulator 28 geliefert wird. In diesem Zustand wird, wenn die Kurbelwellenscheibe 5 gedreht wird, etwa 1 V Spannung, wie durch die gerade Linie B in F i g. 8 gezeigt, so lange erzeugt bis der Sensor 11 der V-Nut 5c gegenüberliegt. Liegt der Sensor 11 der V-Nut 5cgegenüber, dann wird ein Ausgang, wie er durch die Kurve C in F ι g. 8 dargestellt ist. erzeugt. Dann wird der o. g. Ausgang vom Demodulator 28 in die Kreise 29,30 eingegeben.

Ist der Sensor 11 in der Lage gemäß F ι g. 5, dann wird ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, daß der Kurbelwellenscheibenbolzen 7 bis zur normalen Lage festgezogen ist. Ist der Sensor 11 in der Lage nach F ι g. 7, dann wird ein Ausgangssignal erzeugt, das anzeigt, uM der Kurbelwellenscheibenbolzen 7 nicht vorhanden ist oder nicht bis in seine normale Lage festgezogen ist Das dann erzeugte Ausgangssignal wird durch eine 55 nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung, die einen Ton, ein Lichtsignal oder dgl. erzeugt, bestätigt

Die Wirkungsweise des bevorzugten Ausführungsbeispiels vorliegender Erfindung sei nun beschrieben.

Die Maschine 2 wird in einer bestimmten Position auf 60 die Palette 3 gesetzt, die dann mittels der Hubvomchtung 4 angehoben wird, um die Achse der Kurbelwellenscheibe 5 im wesentlichen in eine Flucht mit der Sensorlehre 9 zu bringen. Die Sensorlehre 9 wird durch den Antrieb 10 dann zur Scheibe hin bewegt so daß die _b5 Anschiagflächc 9c des Kontaklteiies 9a in Kontakt mn der Räche der Schulterscheibe 6 des Kurbelwellenscheibenbolzens 7 gebracht wird. Der Sensor 11 ist dann entweder über dem Scheitel 5a oder dem Einschnitt

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bzw.Tal 5b oder über irgendeinem Punkt dazwischen.

Die Kurbelwelle il und die Scheibe 5 werden dann mit Hilfe des Motors 12 rotierend angelrieben. Ist der Kurbelwellenscheibcnbolzen 7 zusammen mit der Schulterscheibe 6 nicht vorhanden, so ist der Sensor 11 in der s Position A, so daß der elektromagnetische Energieverlust geringer ist, al» wenn der Sensor 11 in der in voll ausgesogenen Linien in F i g. 2 dargestellten Lage wäre. Ist der Kurbelwellenscheibenbolzen 7 nicht richtig festgezogen, so ist die Lage des Sensors 11 gegenüber der- jenigen der Kurbelwellenscheibe 5 etwaü verschoben. Selbst wenn diese Verschiebung nur gering ist, etwa 0,5 mm, kann das nicht richtige Festziehen durch Vergleich des Energieverlustes mit demjenigen Energieverlust erfaßt werden, der gemessen würde, wenn das Fest- ziehen richtig wäre.

Wenn ferner die Scheibe 5 eine V-förmige Nut 5c, wie sie in Fig.3 dargestellt ist, besitzt, und wenn der Kurbeiweiienscheibcnboizcri 7 richtig icSigc/.ügen ist, So bewirkt die Rotation der Kurbelwelle 8 durch den Motor 12 eine gewisse Winkelverschiebung der V-förmigen Nut 5c innerhalb einer bestimmten Zeitperiode. Eine solche Anzeige zeigt an, daß der Kurbelwellenscheibenbolzen 7 nicht nur vorhanden ist, sondern auch in geeigneter Weise festgezogen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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40

50

55

60

Claims

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verwendet, abzutasten, ob der Bolzen in geeigneter

Patentansprüche: Weise festgezogen ist, um die Scheibe sicher an ihrem

Platz zu halten.

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