DE1938230C3 - Measuring device for determining the angular position of a cam - Google Patents
Measuring device for determining the angular position of a camInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Winkellage eines Nockens, mit einem elektrischen Längenmeßtaster, dessen Stößel im wesentlichen in Radialrichtung auf dem drehbar gelagerten Nocken aufliegtThe invention relates to a measuring device for determining the angular position of a cam, with a electrical length measuring probe, the plunger of which is essentially in the radial direction on the rotatably mounted Cam rests
Zur Bestimmung der Winkellage eines Nockens ist es bekannt den Nocken um seinen Drehpunkt zu drehen und in den verschiedenen Winkellagen den zugehörigen Radialwert des Nockens mittels eines elektrischen Längenmeßtasters zu bestimmen, dessen Stößel auf den Drehpunkt zeigt und auf der Nockenfläche aufliegt Die Messung und Auswertung erfolgt dabei von Hand. Die gemessenen Werte werden in eine Tabelle oder ein Koordinatensystem eingetragen. Durch Verschieben der so ermittelten, aufgetragenen Nockenkurve läßt sich die Nockenrichtung ermitteln. In der Regel erfolgt dabei ein Vergleich mit einer Sollwertkurve,To determine the angular position of a cam, it is known to rotate the cam about its pivot point and the associated radial value of the cam in the various angular positions by means of an electrical To determine the length measuring button, whose plunger points to the pivot point and rests on the cam surface Measurement and evaluation are carried out by hand. The measured values are entered in a table or a Coordinate system entered. By shifting the thus determined, applied cam curve determine the cam direction. As a rule, a comparison is made with a setpoint curve,
s Dieses bekannte Verfahren ist sehr zeitaufwendig und teuer, da sehr viele Meßwerte durch eine Person bestimmt und aufgetragen werden müssen und da insbesondere nachfolgend die Bestimmung der mittleren Winkellage aus der Istwertkurve durch , Augenmaß« erfolgen muß. Dieses »Augenmaß« kann zu Verfälschungen aufgrund subjektiver Beurteilung führen. Aber auch mit größtem Zeitaufwand und größter Sorgfalt lassen sich zwei ganz wesentliche Fehler nicht vermeiden. Da sich der Nocken in der Regel an einers This known method is very time-consuming and expensive, since there are very many measured values by one person must be determined and applied and, in particular, the determination of the mean Angular position from the actual value curve by "eye measure" must be made. This "sense of proportion" can lead to Lead to falsifications based on subjective judgment. But also with the greatest expenditure of time and greatest Two very important mistakes cannot be avoided with care. Since the cam is usually on a
is Welle befindet und die Lagerung axial neben dem Nocken erfolgt ergeben sich Fehler aufgrund der unvermeidlichen Durchbiegung der Nockenwelle. Dieser Fehler ist besonders groß, wenn eine Lagerung nur sehr entfernt von dem Nocken möglich ist wie das häufig bei Nockenwellen für mehrzylindrische Verbrennungsmotoren der Fall ist Der andere Nachteil besteht darin, daß der Krümmungsradius des Stößels des Längenmeßtasters eine endliche Größe hat so daß wegen der schrägen Anlage des Stößels an der Nockenfläche der Anlagepunkt sowohl an der Nockenfläche als auch an dem kugeligen Stößelende wandert, so daß sich beträchtliche Meßfehler ergeben. Diese können zwar durch Vergleich mit einem Sollnocken zum Teil vermieden werden, jedoch nur mit einem ganz beträchtlichen Aufwand.is shaft and the bearing is axially next to the Cam takes place errors arise due to the inevitable deflection of the camshaft. This Error is particularly large when storage is only possible very far from the cam like that is often the case with camshafts for multi-cylinder internal combustion engines. The other disadvantage is in that the radius of curvature of the plunger of the length measuring probe has a finite size so that Because of the inclined contact of the plunger on the cam surface, the contact point is both on the cam surface as well as at the spherical end of the plunger, so that there are considerable measurement errors. These can be partially avoided by comparison with a target cam, but only completely with one considerable effort.
Es ist eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der
Winkellage eines Nockens vorgeschlagen worden, mit der die Winkellage unmittelbar ohne eine Zwischenauswertung
bestimmbar ist und die die Fehler aufgrund der Durchbiegung der Nockenwelle und die Fehler
aufgrund des endlichen Krümmungsradius des Meßstößels vermeidet Dazu sind zwei elektrische Längenmeßtaster
in verschiedenen Winkellagen angeordnet die in Differenzschaltung miteinander verbunden sind. Die
Differenzspannung wird einem Anzeige- oder Auswertegerät zugeführt. Mit einer solchen Meßeinrichtung
wird die Winkellage nur anhand einer begrenzten Zahl von Meßpunkten der Nockenkurve bestimmt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gesamte Nockenform zur Bestimmung der Winkellage
des Nockens heranzuziehen.A measuring device has been proposed for determining the angular position of a cam, with which the angular position can be determined directly without an intermediate evaluation and which avoids the errors due to the deflection of the camshaft and the errors due to the finite radius of curvature of the measuring plunger arranged which are connected to one another in a differential circuit. The differential voltage is fed to a display or evaluation device. With such a measuring device, the angular position is determined only on the basis of a limited number of measuring points on the cam curve
The invention is based on the object of using the entire cam shape to determine the angular position of the cam.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß beim Drehen des Nockens mit konstanter Winkelgeschwindigkeit der Längenmeßta-The object on which the invention is based is achieved in that when the cam is rotated with constant angular velocity of the length measuring
5<i ster bei zunehmender Ausgangsspannung über einen Widerstand mit einem Kondensator verbunden ist, während er bei abnehmender Ausgangsspannung über den Widerstand mit einem anderen Kondensator verbunden ist und daß zwischen den beiden Kondensaloren ein Spannungsmesser liegt5 <i ster with increasing output voltage over a Resistance is connected to a capacitor, while it is over with decreasing output voltage the resistor is connected to another capacitor and that between the two capacitors a voltmeter is lying
Bei der Erfindung erfolgt praktisch eine Integration der Nockenkurve auf der absteigenden Nockenflanke, so daß praktisch ein Meßwert aus den Einzelwerten gebildet wird. Dadurch wirken sich örtliche Abweichungen der Ist-Nockenkurve von der Soll-Nockenkurve weniger stark aus, es wird praktisch eine Mittellinie durch die Ist-Nockenkurve gelegtIn the invention there is practically an integration of the cam curve on the descending cam flank, so that practically a measured value is formed from the individual values. This affects local deviations the actual cam curve is less pronounced than the target cam curve, it practically becomes a center line placed by the actual cam curve
Die Aufladung der beiden Kondensatoren erfolgt dabei praktisch mit einem jeweils dem Meßwert proportionalen Strom, so daß sich am Schluß der Messung in den beiden Kondensatoren jeweils den beiden Nockenflanken zugeordnete Spannungen befinden, die der Radialfläche der Nockenkurve proportionalThe charging of the two capacitors takes place practically with one of the measured values proportional current, so that at the end of the measurement in each of the two capacitors the There are voltages assigned to both cam flanks, which are proportional to the radial surface of the cam curve
sind Diese Radialfläche wird zueinander in Beziehung gesetzt Sind die beiden Spannungen gleich, so sind auch die beiden Radialflächen gleich, so daß die Nockenrichtung genau mit dem Umschaltpunkt, also dem Umkehrpunkt der Steigung der Nockenkurve zusammenfäJlL Die Spannung zwischen den beiden Kondensatoren kann gegebenenfalls unmittelbar durch Eichung eines entsprechenden Spannungsmesser zu Winkelabweichungen in Beziehung gesetzt werden, so daß an dem Anzeigeinstrument die Winkellage des Nockens zu ι ο einer vorgegebenen Winkellage abgelesen werden kann.are This radial surface is related to each other set If the two voltages are the same, then the two radial surfaces are also the same, so that the cam direction coincides exactly with the switchover point, i.e. the reversal point of the slope of the cam curve The voltage between the two capacitors can optionally be calibrated directly a corresponding voltmeter can be related to angular deviations, so that at the display instrument reads the angular position of the cam to ι ο a predetermined angular position can.
Die Erzeugung des der Meßspannung proportionalen Aufladestromes für d's Kondensatoren kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Meßspannung zunächst auf eine hohe Spannung verstärkt wird, die dann über einen hohen Widerstand den Ladestrom in die Kondensatoren fließen läßt Die Umschaltung des Ladestromes bei Umkehrung des Anstieges der Nockenkurve und damit der Meßspannung kann zweckmäßigerweise durch ein Differenzierglied erfolgen, das bei positiver Differentialspannv.ng einen Umschalter in die eine Schaltstellung und bei negativer Differentialspannung den Umschalter in die andere Schaltstellung schaltetThe generation of the charging current proportional to the measuring voltage for the capacitors can be carried out in be done in a simple manner that the measuring voltage is first amplified to a high voltage, which then allows the charging current to flow into the capacitors via a high resistance Charging current when reversing the rise of the cam curve and thus the measurement voltage expediently by means of a differentiating element which, when the differential voltage is positive, has a Changeover switch in one switch position and, in the case of negative differential voltage, the changeover switch in the other Switching position switches
Zweckmäßigerweise erfolgt der Meßbeginn bei einem Umkehrpunkt des Anstieges der Meßspannung, also grob in der Lage, in der ungefähr die Nockenrichtung zu vermuten ist Der Meßbeginn kann entweder von Hand eingeleitet werden oder zweckmäßigerweise auch selbsttätig durch eine Einrichtung, die bei dem ersten Null-Durchgang der Differentialspannung einen Schalter schließt, der in dem Ladestromkreis für die beiden Kondensatoren liegt.Appropriately, the measurement starts at a reversal point of the increase in the measurement voltage, So roughly in the position in which approximately the cam direction is to be assumed. The start of measurement can either are initiated by hand or expediently also automatically by a device that is used in the first zero crossing of the differential voltage closes a switch in the charging circuit for the two capacitors.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
Ein Motor 1 dreht mit konstanter Winkelgeschwindigkeit einen zu messenden Nocken 2, auf dessen Nockenkurve ein Stößel 3 eines elektrischen Längenmeßtasters 4 aufliegt Die Ausgangsspannung des Längenmeßtasters 4 wird in einem Verstärker 5 verstärkt und gelangt über einen Schalter 6, wenn dieser geschlossen ist, sowie über einen hohen Widerstand 7 und einen Umschalters jeweils an Kondensatoren 9 und 10, zwischen denen ein Anzeigeinstrument 11 liegt, das seine Null-Lage in der Mitte hat.A motor 1 rotates a cam 2 to be measured at a constant angular speed on its Cam curve a plunger 3 of an electrical length measuring button 4 rests The output voltage of the Length measuring button 4 is amplified in an amplifier 5 and passes through a switch 6 when this is closed, and via a high resistor 7 and a changeover switch to capacitors 9 and 10, between which a display instrument 11 is located, which has its zero position in the middle.
An den Eingang des Verstärkers 5 ist eine Differenziereinrichtung 12 angeschlossen, die den Umschalter 8 so betätigt, daß bei positiver Differentiaispannung der Ladestromkreis für einen der Kondensatoren 9 oder 10 und bei negativer Differentialsp_annu;ig für den anderen der Kondensatoren 9 oder 10 geschlossen istAt the input of the amplifier 5, a differentiating device 12 is connected, which the Changeover switch 8 operated so that with a positive differential voltage the charging circuit for one of the capacitors 9 or 10 and in the case of a negative Differentialsp_annu; ig for the other of the capacitors 9 or 10 is closed
An das Differenzierglied 12 ist eine Einrichtung 13 angeschlossen, die bei erstmaligem Null-Durchgang der Differentialspannung 12 den Schalter 6 schließt und dadurch den gesamten Meßvorgang einleitet Nach einem vollständigen Umlauf öffnet die Einrichtung 13 den Schalter 6 wieder.A device 13 is connected to the differentiating element 12, which when the first zero crossing of the Differential voltage 12 closes the switch 6 and thereby initiates the entire measuring process one complete cycle, the device 13 opens the switch 6 again.
Die Bestimmung der Winkellage des Nockens 2 erfolgt indem zuerst der Motor 1 in Betrieb und damit die Nockenscheibe 2 in Drehung mit konstanter Winkelgeschwindigkeit versetzt wird. Der Stößel 3 gleitet dabei auf der Nockenfläche. Erreicht der Stößel 3 den ersten Umkehrpunkt der Steigung der Nockenkurve, so schließt die Einrichtung 13 den Schalter 6, so daß die Messung beginnt Bei weiterdrehender Nockenscheibe 2- erzeugt die Differenziereinrichtung 12 z. B. eine positive Spannung und betätigt den Umschalter 8 so, daß beispielsweise der Kondensator 9 angeschaltet ist Während der folgenden Drehung wird der Kondensator 9 mit einem von der Ausgangsspannung des Längenmeßtasters 4 abhängigen Strom aufgeladen, bis d;i-.· nächste Umkehrpunkt der Steigung der Nockenkurve erreicht wird, an dem die Differenziereinrichtung 12 den Schalter 8 umschaltet und den Kondensator 10 an den LadestromkreU anlegt Dieser Kondensator 10 wird jetzt so lang«: mit einem der Ausgangsspannung des Längenmeßtasters 10 proportionalen Strom aufgeladen, bis der nächste Umkehrpunkt erreicht ist und damit ein Umlauf von 360° erfolgt ist Jetzt öffnet die Einrichtung 13 wieder den Schalter 6, wodurch die Messung beendet istThe angular position of the cam 2 is determined by first operating the motor 1 and thus operating it the cam disk 2 is set in rotation at a constant angular velocity. The plunger 3 slides on the cam surface. If the ram 3 reaches the first reversal point of the slope of the cam curve, so the device 13 closes the switch 6 so that the measurement begins with the cam disc rotating further 2- generates the differentiator 12 z. B. a positive voltage and actuates the switch 8 so that, for example, the capacitor 9 is switched on. During the following rotation, the The capacitor 9 is charged with a current that is dependent on the output voltage of the length measuring switch 4, until d; i-. The next reversal point of the slope of the cam curve is reached at which the differentiating device 12 switches the switch 8 and applies the capacitor 10 to the charging circuit Capacitor 10 is now so long ": with one of the output voltage of the length measuring probe 10 proportional Current is charged until the next reversal point is reached and thus a rotation of 360 ° takes place Now the device 13 opens the switch 6 again, whereby the measurement is ended
Die Spannung an dem Anzeigeinstrument 11 zeigt die Differenz zwischen den Spannungen an den Kondensatoren 9 und 10 an. Ist die Differenzspannung null, so liegt die Nockenrichtung genau in Richtung des Iknkehrpunktes der Steigung der Nockenkurve. Die Skala des Anzeigeinstrumentes 11 kann direkt in Winkelgrade geeicht sein, so daß die Winkellage des Nockens in bezug zum Umkehrpunkt der Steigung der Nockenkurve angezeigt wird. Natürlich ist es auch möglich, als Bezugspunkt für die Winkelmessung jeden anderen Winkelpunkt zu nehmen. Dann muß an diesem Winkelpunkt die Messung beginnen und enden.The voltage on the display instrument 11 shows the difference between the voltages on the capacitors 9 and 10. If the differential voltage is zero, the cam direction is exactly in the direction of the turning point the slope of the cam curve. The scale of the display instrument 11 can be directly expressed in degrees be calibrated so that the angular position of the cam in relation to the reversal point of the slope of the cam curve is shown. Of course, it is also possible to use any other as a reference point for the angle measurement To take angular point. The measurement must then begin and end at this angular point.
Claims (6)
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |