-
[Technischer Bereich]
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Nockenmechanismus, der einen Kupplungsantrieb ausführt, und insbesondere eine Steuervorrichtung für einen Kupplungsantriebsmechanismus, der die Durchführung einer genauen Erfassung mit einem einfachen und kostengünstigeren Aufbau ermöglicht, wenn eine Nockenposition eines Nockenmechanismus von einem Winkelsensor erfasst wird.
-
[Hintergrund-Technik]
-
Als herkömmlicher Nockenmechanismus steht ein Mechanismus zur Verfügung, bei dem die Drehung eines Motors in eine lineare Hin- und Herbewegung einer Steuerwelle durch eine Nocke umgewandelt wird und der Hub eines Ansaugventils oder eines Auslassventils durch die Position der Steuerwelle in axialer Richtung eingestellt wird, wie beispielsweise in der Patentschrift 1 offenbart. Dieser Mechanismus ist derart ausgeführt, dass der Betriebsbereich der Nocke auf einen vorgegebenen Bereich (90 Grad) festgelegt wird, indem das Übersetzungsverhältnis eines Drehelements zur Drehung der Nocke entsprechend einem Erfassungsbereich von einem Winkelsensor eingestellt wird.
-
[Stand der Technik]
-
[Patent Dokument]
-
[Patent Dokument 1]
-
-
Japanisches Patent Nr. 3962989
-
[Zusammenfassung der Erfindung]
-
[Problem, das von der Erfindung gelöst werden soll]
-
Da der vorstehend beschriebene Nockenmechanismus so aufgebaut ist, dass ein Ventil zum Öffnen und Schließen einer Brennkammer angetrieben wird, besteht eine Voraussetzung darin, dass sich das Nockenelement nur in eine Richtung dreht.
-
Andererseits wird in einem solchen Mechanismus, in dem die Verbindung einer Kupplung von einem Nockenelement gesteuert wird, die Drehung eines Stellglieds normalerweise zwischen einer Vorwärtsdrehung und einer Rückwärtsdrehung umgeschaltet, um die Kupplung zu verbinden und zu lösen. In diesem Fall kann der Drehwinkel des Nockenelements in einem kleinen Bereich liegen. Allerdings besteht hinsichtlich des Verbindens und Lösens einer Kupplung ein Bedarf, die Laufflächenform der Nocke zwischen dem Verbinden und Lösen als Reaktion auf einen Bedarf zu verändern, um einen Stoß bei der Verbindung abzumildern.
-
Insbesondere stellt zur vereinfachten Ausbildung einer solchen Lauffläche (Nockenlauffläche), um einen Stoß beim Verbinden der Kupplung abzumildern, die Drehung eines Nockenelements vorzugsweise keine Vorwärts- und Rückwärtsdrehung (Vorwärts- und Rückwärtsdrehung derselben Stirnfläche) dar, sondern die Drehung in eine Richtung. Folglich wird der Winkelbereich, über den die Drehung des Nockenelements erfasst wird, groß und ist durch einen toten Bereich des Winkelsensors begrenzt. Um dieses Phänomen zu vermeiden, ist der Einsatz eines teuren Winkelsensors mit einem großen Winkelerfassungsbereich erforderlich.
-
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der vorstehend beschriebenen Situation getätigt worden und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Steuervorrichtung für einen Kupplungsantriebsmechanismus zu schaffen, der die Drehung eines Nockenelements mit einer einfachen Ausführung erfasst, ohne einen teuren Winkelsensor mit einem solch großen Winkelerfassungsbereich einzusetzen, der zu einem Kostenanstieg führen kann, und die Drehung des Nockenelements mit einem hohen Grad an Genauigkeit über einen breiten Winkelbereich erfassen kann.
-
[Mittel zur Lösung des Problems]
-
Zur Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe gemäß Anspruch 1 ist eine Steuervorrichtung für eine Kupplungsantriebsvorrichtung, die ein Nockenelement (25) aufweist, welches synchron mit der Drehung eines Stellgliedes rotiert, eine in einer Drehrichtung des Nockenelements (25) ausgebildete Nockenlauffläche, ein Betätigungselement (35), das mit der Nockenlauffläche zur Ausführung einer linearen Hin- und Herbewegung in Anlage kommt, ein Kupplungsantriebsmechanismus zum Verbinden und Lösen einer Kupplung als Reaktion auf die lineare Hin- und Herbewegung des Betätigungselements (35), sowie ein Winkelsensor (21), der den Drehwinkel des Nockenelements (25) erfasst und einen toten Bereich an einem erfassbaren Drehwinkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie die folgende Ausführung aufweist.
-
Die Nockenlauffläche weist eine erste Nockenlauffläche (25d, 25a) auf, die zum Verbinden der Kupplung durch die lineare Bewegung des Betätigungselements (35) angewendet wird und als Reaktion auf die Drehung des Nockenelements in eine Richtung angewendet wird, sowie eine zweite Nockenlauffläche (25b, 25c), die fortlaufend zur ersten Nockenlauffläche (25a) ausgebildet ist und als Reaktion auf die Drehung des Nockenelements (25) zum Lösen der Kupplung durch die lineare Bewegung des Betätigungselements (35) angewendet wird.
-
Der Winkelsensor (21) ist aus einem ersten Winkelsensor (21a), der in einem Zustand vorliegt, in welchem der erste Winkelsensor (21a) einen Winkelbereich der ersten Nockenlauffläche (25d, 25a) erfassen kann, und einem zweiten Winkelsensor (21b) aufgebaut, der in einem Zustand vorliegt, in welchem der zweite Winkelsensor (21b) einen Winkelbereich der zweiten Nockenlauffläche (25b, 25c) erfassen kann, wobei der tote Bereich des ersten Winkelsensors (21a) und der tote Bereich des zweiten Winkelsensors (21b) so angeordnet sind, dass sie einander nicht überlappen.
-
Gemäß Anspruch 2 ist die Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Nockenlauffläche (25b, 25c) die Kupplung durch die lineare Bewegung des Betätigungselements (35) als Reaktion auf die Drehung des Nockenelements (25) in einer Richtung löst.
-
Gemäß Anspruch 3 weist die Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2 weiterhin eine Entscheidungseinrichtung (52) auf, um zu bestimmen, welcher der beiden Winkelsensoren zur Durchführung der Winkelerfassung aus der momentanen Position des Nockenelements (25) eingesetzt werden soll.
-
Gemäß Anspruch 4 ist die Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenlauffläche (25d, 25a) und die zweite Nockenlauffläche (25b, 25c) Laufflächen mit voneinander unterschiedlichen Formen darstellen.
-
Gemäß Anspruch 5 ist die Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkelsensor (21a) den toten Bereich auf der Seite der zweiten Nockenlauffläche (25b, 25c) aufweist und der zweite Winkelsensor (21b) den toten Bereich auf der Seite der ersten Nockenlauffläche (25d, 25a) aufweist.
-
Gemäß Anspruch 6 ist die Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungseinrichtung (52) die Auswahl zwischen dem ersten Winkelsensor (21a) und dem zweiten Winkelsensor (21b) abhängig davon umschaltet, ob ein Hubzustand des Nockenelements (25) der oberste Punkt oder der unterste Punkt ist.
-
Gemäß Anspruch 7 ist die Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungseinrichtung (52) die Auswahl zwischen dem ersten Winkelsensor (21a) und dem zweiten Winkelsensor (21b) als Reaktion auf die Drehrichtung des Nockenelements (25) an dem obersten Punkt und dem untersten Punkt eines Hubzustandes des Nockenelements (25) umschaltet.
-
[Auswirkung der Erfindung]
-
Bei der Ausführung des Anspruchs 1 kann die Winkelerfassungsvorrichtung, da der tote Bereich des ersten Winkelsensors (21a) und der tote Bereich des zweiten Winkelsensors (21b) so angeordnet sind, dass sie einander nicht überlappen, eine Verbesserung der Erfassungsgenauigkeit und eine Kostenreduzierung bei Verwendung von zwei Winkelsensoren mit einem toten Bereich erzielen.
-
Bei der Ausführung des Anspruchs 2 kann das Verbinden und Lösen der Kupplung durch eine lineare Bewegung des Betätigungselements (35) durch Drehung des Nockenelements (25) in die eine Richtung ausgeführt werden.
-
Bei der Ausführung des Anspruchs 3 kann mit Sicherheit aus der momentanen Position des Nockenelements (25) durch die Entscheidungseinrichtung (52) bestimmt werden, welcher der beiden Winkelsensoren zur Durchführung der Winkelerfassung zu verwenden ist.
-
Da die erste Nockenlauffläche (25d, 25a) und die zweite Nockenlauffläche (25b, 25c) Laufflächen mit voneinander verschiedenen Formen darstellen, können sie in der Ausführung des Anspruchs 4 jeweils in einer Form ausgebildet sein, die zum Verbinden oder Lösen der Kupplung geeignet ist.
-
Da der tote Bereich des ersten Winkelsensors (21a) auf der Seite der zweiten Nockenlauffläche (25b, 25c) bereitgestellt wird und der tote Bereich des zweiten Winkelsensors (21b) auf der Seite der ersten Nockenlauffläche (25d, 25a) bereitgestellt ist, können in der Ausführung des Anspruchs 5 deren tote Bereiche so angeordnet sein, dass sie einander mit Sicherheit nicht überlappen.
-
Da die Auswahl zwischen dem ersten Winkelsensor (21a) und dem zweiten Winkelsensor (21b) abhängig davon umgeschaltet wird, ob der Hubzustand des Nockenelements (25) der oberste Punkt oder der unterste Punkt ist, kann in der Ausführung des Anspruchs 6 ein zuverlässiges Umschalten in einer optimalen Position erfolgen.
-
Da die Auswahl zwischen dem ersten Winkelsensor (21a) und dem zweiten Winkelsensor (21b) als Reaktion auf die Drehrichtung des Nockenelements (25) an dem obersten Punkt und dem untersten Punkt des Hubzustandes des Nockenelements (25) umgeschaltet wird, kann in der Ausführung des Anspruchs 7 im Fall, dass sich das Nockenelement (25) vorwärts und rückwärts dreht, ein rasches Umschalten erfolgen.
-
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführung einer elektrischen Kupplung, an der eine Steuervorrichtung für einen Kupplungsantriebsmechanismus der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
-
2 zeigt ein Blockschaltbild eines allgemeinen Aufbaus der Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Nockenelements in dem Kupplungsantriebsmechanismus.
-
4 zeigt eine erläuternde Ansicht einer Ausführung des Nockenelements.
-
5 zeigt ein Fließdiagramm, das einen Vorgang eines Sensorumschaltverfahrens in der Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
-
6 zeigt ein Schaubild, das eine Ausgabekennlinie eines Winkelsensors veranschaulicht.
-
7 zeigt ein Schaubild, das eine Sensorausgabe des Winkelsensors bei kontinuierlicher Drehung der Nocke darstellt.
-
[Art und Weise der Ausführung der Erfindung]
-
Ein Beispiel einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung für einen Kupplungsantriebsmechanismus der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 stellt eine schematische Ansicht einer elektrischen Kupplung 30 mit einer Steuervorrichtung für einen Kupplungsantriebsmechanismus gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
-
Die elektrische Kupplung 30 ist ein Mechanismus, der beispielsweise zwischen einem Motor und einem Getriebe eines Motorrads oder dergleichen zur Steuerung einer Drehantriebskraft zwischen dem Verbinden und dem Lösen angeordnet ist. Die normalerweise offene, elektrische Kupplung 30, die von einem Elektromotor (Stellglied) 1 angetrieben wird, ist eine Doppelfederkupplung und weist als Vorspannteil zum Vorspannen der Kupplung in eine offene (Löse-)Richtung eine Schubfeder 39 und eine Rückstellfeder 43 auf, welche unterschiedliche Federkonstanten aufweisen.
-
Die elektrische Kupplung 30 ist so ausgeführt, dass eine Nockenwelle 23, auf der ein Nockenelement 25 bereitgestellt ist, zur Drehung um einen willkürlichen Winkel durch eine Drehantriebskraft des Elektromotors 1 angetrieben wird, um eine Schubstange (Betätigungselement) 35, welche mit dem Nockenelement 25 in Berührung kommt, hin- und herzubewegen und dadurch die Kupplung zwischen dem Verbinden und Lösen anzutreiben.
-
Der Elektromotor 1 weist einen einstückig mit einer Ausgangswelle 5 ausgebildeten Rotor 4 sowie einen an einem Innenumfang eines Motorgehäuses 2 befestigten Statur 3 auf. Ein Lager 7, das die Ausgangswelle 5 zur Drehung lagert, ist in einem Bodenabschnitt 6 angebracht, welcher eine Öffnung des Motorgehäuses 2 verschließt.
-
Ein erstes Zwischenzahnrad 9, das zur Drehung von Lagern 10 und 11 gelagert wird und zwei einstückig darauf ausgebildete Zahnradabschnitte aufweist, wird mit einem an einem Endabschnitt der Ausgangswelle 5 ausgebildeten Zahnrad 8 in Eingriff gehalten. Eine auf das erste Zwischenzahnrad 9 übertragene Drehantriebskraft wird auf ein Eingangszahnrad 20 übertragen, das in einer Keilnut auf der Nockenwelle 23 über ein zweites, von Lagern 13 und 14 zur Drehung gelagertes Zwischenzahnrad 12 und ein drittes, von Lagern 17 und 18 zur Drehung gelagertes Zwischenzahnrad 16 angebracht ist. Es ist festzustellen, dass an dem zweiten Zwischenzahnrad 12 eine Werkzeugbefestigungswelle 15 bereitgestellt ist, an der ein Notwerkzeug (nicht dargestellt) zur manuellen Drehung des zweiten Zwischenzahnrads 12 befestigt ist.
-
Ein Paar von aus jeweils einem Potentiometer zur Erfassung eines Drehwinkels der Nockenwelle 23 ausgebildeten Drehwinkelsensoren (Winkelsensoren) 21a und 21b sind auf der oberen Endseite in 1 der Nockenwelle 23 angeordnet. Die Nockenwelle 23 ist derart aufgebaut, dass sie sich durch den Winkelsensor 21a hindurch derart erstreckt, dass die Winkelsensoren 21a und 21b jeweils (einzeln) einen Drehwinkel der Nockenwelle 23 erfassen können.
-
Die Nockenwelle 23 ist zur Drehung durch ein in der Nähe des Eingangszahnrades 20 angebrachtes Lager 19 sowie auf den gegenüberliegenden Seiten des Nockenelements 25 angebrachten Lagern 24 und 26 gelagert. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Öldichtung 22 an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt der Nockenwelle 23 angeordnet, um eine solche Anordnung zu ermöglichen, dass beispielsweise ein Mechanismus in einem Bereich von der elektrischen Kupplung 30 zu dem Nockenelement 25 in einem Kurbelkasten des Motors untergebracht ist, während ein weiterer Mechanismus in einem Bereich von dem Elektromotor 1 zu einem Zwischenabschnitt der Nockenwelle 23 außerhalb des Kurbelkastens angeordnet ist.
-
Die elektrische Kupplung 30 ist an einem Endabschnitt einer Hauptwelle 48 als Eingangswelle zu einem Getriebe (nicht dargestellt) angebracht. Ein erstes Ausgangszahnrad 45, das zur Drehung auf der Hauptwelle 48 gelagert ist und auf das eine Drehantriebskraft von einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) übertragen wird, ist über mehrere Ringdämpfer 46 mit einer Kupplungsaußenseite 41 gekoppelt. Ein Lager 47 für die Hauptwelle 48 ist in 1 in einer Richtung links von dem ersten Ausgangszahnrad 45 angeordnet. Wenn die elektrische Kupplung 30 in einen verbundenen Zustand versetzt wird, wird sodann die Drehantriebskraft des Kupplungsaußenrandes 41 über einen Kupplungsinnenrand 44 auf die Hauptwelle 48 übertragen.
-
Insbesondere wenn die Schubstange 35 durch die Drehantriebskraft des Elektromotors 1 in 1 nach links geschoben wird, wird eine erste Schubplatte 36 durch ein Lager 34 gedrückt. Die aus mehreren Schraubenfedern gebildete Schubfeder 39 ist zwischen der ersten Schubplatte 36 und einer zweiten Schubplatte 38 angeordnet, und die aus mehreren Schraubenfedern gebildete Rückstellfeder 43 ist zwischen der zweiten Schubplatte 38 und dem Kupplungsinnenrand 44 angeordnet. Wenn die zweite Schubplatte 38 in 1 gleitend nach links gegen die Vorspannkraft der Federn 39 und 43 bewegt wird, wird ein Kupplungsverbindungsschritt ausgeführt.
-
Die zweite Schubplatte 38 wird in Eingriff mit dem Kupplungsinnenrand 44 gehalten, so dass sie eine vorgegebene Vorlast auf die Rückstellfeder 43 aufbringt und über eine Mutter 33 durch eine Beilegescheibe 32, die den Bereich der Gleitbewegung nach rechts in 1 begrenzt, an der Hauptwelle 48 befestigt wird. Weiterhin weist die zweite Schubplatte 38 einen in 1 durch einen Sicherungsring 37 nach rechts begrenzten Gleitbewegungsbereich auf. Wenn die zweite Schubplatte 38 gleitend nach links in 1 bewegt wird, dann wird eine Kupplungsplatte 42 von einem ringförmigen, an der zweiten Schubplatte 38 befestigten Pressteil 40 nach links in 1 gedrückt, woraufhin die elektrische Kupplung 30 aus einem gelösten Zustand in einen verbundenen Zustand umgeschaltet wird.
-
2 stellt ein Blockschaltbild einer allgemeinen Ausführung der Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Gleiche Bezugszeichen wie die vorhergehend beschriebenen bezeichnen gleiche oder gleichwertige Elemente.
-
Ein Steuerabschnitt 50 weist einen Sensorausgabeerkennungsabschnitt 51 zur Erkennung von Sensorausgaben aus den Winkelsensoren 21a und 21b, einen Sensorausgabeentscheidungsabschnitt (Entscheidungseinrichtung) 52 zur Bestimmung, welcher der beiden Winkelsensoren 21a und 21b zur Durchführung der Winkelerfassung eingesetzt werden soll, sowie einen Sensorausgabeabschnitt 53 zum Ausgeben einer Sensorausgabe von dem gewählten Winkelsensor 21 auf.
-
Der Sensorausgabeerkennungsabschnitt 51 gibt Sensorausgaben der Winkelsensoren 21a und 21b in den Sensorausgabeentscheidungsabschnitt 52 ein. Der Sensorausgabeentscheidungsabschnitt (Entscheidungseinrichtung) 52 bestimmt, welcher der beiden Winkelsensoren 21a und 21b zur Durchführung der Winkelerfassung abhängig von einem Hubzustand (Drehposition) des auf der Nockenwelle 23 montierten Nockenelements 25 eingesetzt werden soll.
-
Nachfolgend werden ein detaillierter Aufbau und ein Hubzustand (Drehposition) des Nockenelements 25 mit Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
-
3 stellt eine vergrößerte Ansicht des auf der Nockenwelle 23 montierten Nockenelements 25 dar. Indessen zeigt 4 eine erläuternde Ansicht einer Ausführung des Nockenelements 25. Das Nockenelement 25 dreht sich einstückig mit der Nockenwelle 23, die von dem Elektromotor 1 in Drehung versetzt wird, um die Schubstange (Betätigungselement) 35 zu bewegen, die zur Hin- und Herbewegung in Aufwärts- und Abwärtsrichtung in den 3 und 4 gelagert ist. 3 veranschaulicht einen Hubzustand (obersten Punkt), an dem das Nockenelement 25 die Schubstange 35 maximal verschiebt.
-
Auf dem Nockenelement 25 ist eine durchgehende Lauffläche mit Nockenlaufflächen 25a bis 25d ausgebildet. Das Nockenelement 25 in der vorliegenden Ausführungsform wird von dem Elektromotor 1 so angetrieben, dass es sich nur gegen den Uhrzeigersinn dreht. Somit geht die Nockenlauffläche, die mit der Schubstange 35 in Berührung kommt, durch Drehung des Nockenelements 25 nacheinander in eine Reihenfolge der Nockenlauffläche 25d → 25a → 25b → 25c über.
-
Weiterhin ist die Nockenlauffläche 25a, die die Kupplung in einer Verbindungsrichtung antreibt, in der vorliegenden Ausführungsform als ein „Verbindungsbereich A” festgelegt; die Nockenlauffläche 25b, die die Kupplung in einer Löserichtung antreibt, ist als „Lösebereich B” festgelegt; die Nockenlauffläche 25c, die den gelösten Zustand der Kupplung beibehält, ist als „Verknüpfungsbereich C” festgelegt; und die Nockenlauffläche 25d, die den gelösten Zustand der Kupplung in ähnlicher Weise beibehält, ist als „Standby-Bereich D” festgelegt. Somit ist eine erste Nockenlauffläche (25d, 25a) von dem Standby-Bereich D zu dem Verbindungsbereich A der Kupplung und eine zweite Nockenlauffläche (25b, 25c) von dem Lösebereich B zu dem Verknüpfungsbereich C gebildet.
-
Der Lösebereich B ist so ausgebildet, dass die Steigerung (Hubbetrag) der Nockenlauffläche 25b gering ist und so ausgeführt ist, dass die Kupplung rasch von einem Zustand, in dem die Kupplung durch die Nockenlauffläche 25a verbunden ist, zu einem gelösten Zustand nur dadurch umgeschaltet werden kann, dass der Elektromotor 1 um einen kleinen Winkel angetrieben wird. Es ist festzustellen, dass die Nockenlaufflächen 25c und 25d aus einem Einzelbogen gebildet werden können.
-
In Bezug auf die Nockenwelle 23 ist der erste Winkelsensor 21a in einem Zustand angeordnet, in dem er den Winkelbereich der ersten Nockenlauffläche 25d und 25a des Nockenelements 25 erfassen kann, während sich der zweite Winkelsensor 21b in einem anderen Zustand befindet, in dem er den Winkelbereich der zweiten Nockenlauffläche 25b und 25c erfassen kann. Zu jedem der Winkelsensoren 21 ist ein toter Bereich E (3) eingerichtet, in welchem keine Winkelerfassung erfolgen kann. Für den ersten Winkelsensor 21a ist jedoch der tote Bereich E auf der Seite der zweiten Nockenlauffläche 25b und 25c vorgesehen, während der tote Bereich E für den zweiten Winkelsensor 21b auf der Seite der ersten Nockenlauffläche 25d und 25a derart vorgesehen ist, dass der tote Bereich des ersten Winkelsensors 21a und der tote Bereich des zweiten Winkelsensors 21b in einer entgegengesetzten Beziehung angebracht sind und einander nicht überlappen.
-
Der Sensorausgabeentscheidungsabschnitt (Entscheidungseinrichtung) 52 schaltet die Auswahl zwischen dem ersten Winkelsensor 21a und dem zweiten Winkelsensor 21b abhängig davon um, ob der Hubzustand des Nockenelements 25 den obersten Punkt (180 Grad, ein Zustand, in dem das Nockenelement 25 die Schubstange 35 maximal verschiebt, wie in 3 dargestellt) oder den untersten Punkt (0 Grad, 360 Grad) darstellt.
-
Nachfolgend wird ein selektives Umschalten zwischen Sensorausgaben des ersten Winkelsensors 21a und des zweiten Winkelsensors 21b durch den Sensorausgabeentscheidungsabschnitt (Entscheidungseinrichtung) 52 mit Bezug auf ein Fließdiagramm aus 5 beschrieben.
-
Wenn ein Auswahlverfahren eines Bezugssensors durchgeführt werden soll, wird zunächst der momentane Hubzustand erfasst (Schritt 101). Wenn der Hubzustand den untersten Punkt (0 Grad) darstellt, erfolgt ein Umschalten so, dass von dem ersten Winkelsensor 21a eine Sensorausgabe erhalten wird (Schritt 102). Wenn der Hubzustand nicht den untersten Punkt (0 Grad) darstellt, wird der momentane Hubzustand erneut erfasst (Schritt 103). Und wenn der Hubzustand den obersten Punkt (180 Grad) darstellt, erfolgt das Umschalten derart, dass von dem zweiten Winkelsensor 21b (Schritt 104) eine Sensorausgabe erhalten wird. Wenn die zweite Erfassung des momentanen Hubzustands nicht den obersten Punkt (180 Grad) angibt, dann wird der momentane Zustand ohne Umschalten der Sensorausgabe beibehalten. Die vorstehend beschriebenen Verfahren werden wiederholt ausgeführt, um ein Umschalten zwischen den Sensorausgaben des ersten Winkelsensors 21a und des zweiten Winkelsensors 21b durchzuführen.
-
Insbesondere kann in einem Bereich, in welchem die erste Nockenlauffläche 25d und 25a des Nockenelements 25 in Anlage mit dem Betätigungselement 35 kommt, ein Winkel aus der Sensorausgabe des ersten Winkelsensors 21a erfasst werden, jedoch kann in einem anderen Bereich, in welchem die zweite Nockenlauffläche 25b und 25c des Nockenelements 25 in Anlage mit dem Betätigungselement 35 kommt, ein Winkel aus der Sensorausgabe des zweiten Winkelsensors 21b erfasst werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform werden der Verbindungsbereich A und der Lösebereich B gemeinsam als „aktive Fläche” der Kupplung bezeichnet, während der Verknüpfungsbereich C und der Standby-Bereich D gemeinsam als „inaktive Fläche” der Kupplung bezeichnet werden.
-
Weiterhin wird der Bereich des Drehwinkels des Nockenelements 25 von der 0 Grad Position zu der 90 Grad Position als Standby-Bereich D festgelegt; der Bereich zwischen den 90 Grad und 180 Grad Positionen wird als Verbindungsbereich A festgelegt; der Bereich zwischen den 180 Grad und 270 Grad Positionen wird als Lösebereich B festgelegt; der Bereich zwischen den 270 Grad und 0 Grad Positionen wird als Verknüpfungsbereich C festgelegt; der Bereich zwischen ± Winkeln θ quer zu der 90 Grad Position des Drehwinkels des Nockenelements 25 wird als toter Bereich E des zweiten Winkelsensors 21b festgelegt; und der Bereich zwischen den ± Winkeln θ quer zu der 270 Grad Position des Drehwinkels des Nockenelements 25 wird als toter Bereich E des ersten Winkelsensors 21a festgelegt.
-
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Nockenelement 25 von der aktiven Fläche zur inaktiven Fläche übergeht, das Nockenelement 25 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu einer vorgegebenen Position der inaktiven Fläche in Drehung versetzt, damit es für einen nächsten Kupplungsverbindungsvorgang bereit ist. Insbesondere wenn das Nockenelement 25 von der aktiven Fläche in die inaktive Fläche übergeht, d. h. wenn das Nockenelement 25 von dem Lösebereich B in den Verknüpfungsbereich C übergeht, wird das Nockenelement 25 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu einer vorgegebenen Position des Standby-Bereichs D in Drehung versetzt.
-
6 zeigt ein Schaubild, das eine Ausgabekennlinie der Winkelsensoren 21a und 21b darstellt. Währenddessen zeigt 7 ein Schaubild, das Sensorausgaben S1 und S2 darstellt, welche durch Umschalten zwischen den Winkelsensoren 21a und 21b erhalten werden, wenn sich das Nockenelement 25 kontinuierlich in eine Richtung dreht.
-
Jeder Winkelsensor 21 stellt ein Potentiometer mit Endlosdrehung dar, dessen Sensorausgabe (Ausgangsspannung) S im Verhältnis zu dem Drehwinkel in einem Bereich von 360 Grad ansteigt, wie in 6 dargestellt. Insbesondere liegt die Sensorausgabe S bei dem 0 Grad Winkel bei 0 und steigt im Verhältnis zu dem Drehwinkel an, bis beispielsweise eine Höchstspannung von 5 V an dem 360 Grad Winkel erzeugt wird. Und in dem vorliegenden Winkelsensor 21 werden tote Bereiche E1 und E2, in welchen kein Drehwinkel erfasst werden kann, in einem Bereich von 0 bis θ Grad und in einem Bereich eines dem 360 Grad Winkel vorausgehenden Winkels von θ eingestellt, und eine im Wesentlichen erfassbare Sensorausgabe (Einsatzbereich der Sensorwerte) liegt bei V1 bis V2.
-
Daraufhin kann eine Drehposition der Nockenwelle 23 von 0 bis 180 Grad als Sensorausgabe V3 (erste vorgegebene Spannung = Wert höher als V1) bis V4 (zweite vorgegebene Spannung = Wert weniger als V2) von dem ersten Winkelsensor 21a erfasst werden, während eine Drehposition der Nockenwelle 23 von 180 bis 360 Grad als Sensorausgabe V3 bis V4 von dem zweiten Winkelsensor 21b erfasst werden kann, und außerdem sind die Winkelsensoren 21a und 21b so angeordnet, dass deren tote Bereiche einander nicht überlappen. Folglich wird, wenn sich das Nockenelement 25 kontinuierlich in eine Richtung dreht (gegen den Uhrzeigersinn in 3), durch Umschalten zwischen den Winkelsensoren 21a und 21b eine solche, durch eine nach rechts oben geneigte, gerade Linie angegebene Spannungswellenform wie in 7 dargestellt kontinuierlich ausgegeben. Die Bezugszeichen A, B, C und D in 7 entsprechen jeweils dem Verbindungsbereich, Lösebereich, Verknüpfungsbereich bzw. Standby-Bereich aus 4, und E bezeichnet den toten Bereich E1 oder E2 des Winkelsensors 21 auf der Seite, auf der die Sensorausgabe nicht erfasst wird.
-
In der vorliegenden Ausführungsform kann durch Umschalten zwischen den Winkelsensoren 21a und 21b nur ein Wert von V3 bis V4, bei welchem ein hoher Grad an Genauigkeit erwartet werden kann, als gültiger Sensorwert aus einer Sensorausgabe von 0 V bis 5 V eingesetzt werden. Insbesondere im Hinblick auf den Bereich des Hubzustandes des Nockenelements 25 von 0 Grad bis 180 Grad wird von dem ersten Winkelsensor 21a eine Sensorausgabe S1 von V3 (erste vorgegebene Spannung) bis V4 (zweite vorgegebene Spannung) erhalten, und im Hinblick auf den Bereich von 180 Grad bis 360 Grad wird von dem zweiten Winkelsensor 21b eine Sensorausgabe S2 von V3 (erste vorgegebene Spannung) bis V4 (zweite vorgegebene Spannung) erhalten. Daraufhin wird im Hinblick auf einen Bereich des Hubzustandes des Nockenelements 25 von 360 Grad bis 540 Grad (von 0 Grad bis 180 Grad) eine Sensorausgabe S1 von V3 (erste vorgegebene Spannung) bis V4 (zweite vorgegebene Spannung) von dem ersten Winkelsensor 21a erhalten, und im Hinblick auf einen weiteren Bereich von 540 Grad bis 720 Grad (von 180 Grad bis 360 Grad) wird eine Sensorausgabe S2 von V3 (erste vorgegebene Spannung) bis V4 (zweite vorgegebene Spannung) von dem zweiten Winkelsensor 21b erhalten.
-
Während in der vorliegenden Ausführungsform ein Umschalten zwischen den Winkelsensoren 21 erfolgt, wenn sich das Nockenelement 25 kontinuierlich in eine Richtung dreht, kann die vorliegende Erfindung auf einen Mechanismus angewandt werden, wobei sich das Nockenelement 25 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen dreht, um eine EIN-AUS Steuerung der Kupplung durchzuführen. Während in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die Auswahl zwischen dem ersten Winkelsensor 21a und dem zweiten Winkelsensor 21b abhängig davon umgeschaltet wird, ob der Hubzustand des Nockenelements 25 den obersten Punkt (180 Grad) oder den untersten Punkt (0 Grad, 360 Grad) darstellt, in dem die EIN-AUS Steuerung der Kupplung durch Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Nockenelements 25 erfolgt, wird aus der Drehrichtung (Drehrichtung des Nockenelements 25) und der momentanen Position (oberster Punkt oder unterster Punkt) bestimmt, welcher der beiden Winkelsensoren 21 zur Durchführung der Winkelerfassung eingesetzt werden soll.
-
Indem das Umschalten unter Berücksichtigung der Drehrichtung des Nockenelements 25 ausgeführt wird, wenn sich das Nockenelement 25 vorwärts und rückwärts dreht, kann ein rasches und zuverlässiges Umschalten erfolgen.
-
Wie vorstehend beschrieben, werden bei der Steuervorrichtung für den Kupplungsantriebsmechanismus gemäß vorliegender Erfindung die beiden Winkelsensoren 21 für die Winkelerfassung des Nockenelements 25 eingesetzt, und es ist ein toter Bereich des ersten Winkelsensors 21a auf der Seite der zweiten Nockenlauffläche 25b und 25c vorgesehen, während ein toter Bereich des zweiten Winkelsensors 21b auf der Seite der ersten Nockenlauffläche 25d und 25a vorgesehen ist. Der tote Bereich des ersten Winkelsensors 21a und der tote Bereich des zweiten Winkelsensors 21b können daher so vorgesehen sein, dass sie einander nicht überlappen, und eine Winkelerfassung mit einem hohen Grad an Genauigkeit kann innerhalb des gesamten Bereichs von 0 Grad bis 360 Grad erzielt werden.
-
Demgemäß kann, auch wenn ein Winkelsensor selbst einen großen toten Bereich aufweist, durch die Anordnung von zwei Winkelsensoren so, dass deren tote Bereiche einander nicht überlappen, eine Erfassung mit einem hohen Grad an Genauigkeit über den gesamten Bereich von 0 Grad bis 360 Grad erzielt werden. Folglich ist es möglich, eine Steuervorrichtung für einen Kupplungsantriebsmechanismus mit geringen Kosten vorzusehen, welche einen kostengünstigen Winkelsensor mit einem vergleichsweise großen toten Bereich einsetzen kann, um eine Winkelerfassung mit einem hohen Grad an Genauigkeit über den gesamten Bereich von 0 Grad bis 360 Grad durchzuführen.
-
Es ist festzustellen, dass die Form oder der Aufbau des Elektromotors, der Nocke und der Winkelsensoren, die Größe der toten Bereiche der Winkelsensoren sowie die Größe, Anordnung etc. des Lösebereichs, des Verknüpfungsbereichs, des toten Bereichs, des Standby-Bereichs und des Verbindungsbereichs nicht auf die der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beschränkt sind, sondern auf unterschiedliche Weise abgewandelt werden können.
1 ... Elektromotor (Stellglied), 21a, 21b ... Winkelsensor, 23 ... Nockenwelle, 25 ... Nockenelement, 25a, 25d ... erste Nockenlauffläche, 25b, 25c ... zweite Nockenlauffläche, 35 ... Schubstange (Betätigungselement), 50 ... Steuerabschnitt, 51 ... Sensorausgabeerkennungsabschnitt, 52 ... Sensorausgabeentscheidungsabschnitt (Entscheidungseinrichtung), 53 ... Sensorausgabeabschnitt, A ... Verbindungsbereich, B ... Lösebereich, C ... Verknüpfungsbereich, D ... Standby-Bereich, E (E1, E2) ... toter Bereich, A, B ... aktive Fläche, C, D ... inaktive Fläche, S1, S2 ... Sensorausgabe (Ausgangsspannung), V3 ... erste vorgegebene Spannung, V4 ... zweite vorgegebene Spannung.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
