DE19715856A1 - Anordnung einer Nockenwellen-Geberscheibe zur Nockenwellenlageerkennung an einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Anordnung einer Nockenwellen-Geberscheibe zur Nockenwellenlageerkennung an einer Nockenwelle einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Nockenwellen-Geberscheibe zur Nockenwellen
lageerkennung an einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Bei einer Viertakt-Brennkraftmaschine dreht die Kurbelwelle zweimal je Arbeitsspiel und
überstreicht somit einen Winkel von 720°, bevor ein bestimmter Zylinder wieder die gleiche
Arbeitsstellung einnimmt. Um die momentane Arbeitsstellung eines Zylinders zu erfassen,
reicht es daher nicht aus, die Winkelposition der Kurbelwelle innerhalb einer Umdrehung zu
bestimmen. Es muß zudem erfaßt werden, ob sich die Brennkraftmaschine gerade in der
ersten oder in der zweiten Hälfte des Arbeitsspiels entsprechend der ersten oder zweiten
Kurbelwellenumdrehung befindet. Eine solche Zylindererkennung ist in Verbindung mit einer
modernen Brennkraftmaschinensteuerung erforderlich.
Dazu ist eine Geberanordnung bekannt (EP 0 572 584 B1) mit einer Geberscheibe, die mit
der Kurbelwelle verbunden ist und an ihrem Umfang eine Vielzahl gleichartiger Winkel
marken sowie eine Bezugsmarke aufweist. Zudem ist eine zweite Geberscheibe mit der
Nockenwelle der Brennkraftmaschine verbunden die am Umfang unterschiedlich lange
Segmente mit Zwischenräumen aufweist. Die Anzahl der Segmente entspricht der Anzahl
der Zylinder. Die Hälfte der Segmente besteht aus aufeinanderfolgenden kurzen Segmenten
und aufeinanderfolgenden langen Segmenten, wobei zwischen den langen Segmenten
kurze Zwischenräume und zwischen den kurzen Segmenten lange Zwischenräume liegen.
Zudem liegt gegebenenfalls zwischen den kurzen und langen Segmenten ein kurzer oder
langer Trennraum.
Die Kurbelwellen-Geberscheibe und die Nockenwellen-Geberscheibe werden von Auf
nehmern, beispielsweise induktiven Aufnehmern oder Hall-Sensoren abgetastet. Die beim
Vorbeilaufen der Winkelmarken bzw. der Segmente in den Aufnehmern erzeugten Signale
werden einem Steuergerät zugeführt und dort für eine genaue Zylindererkennung und
Lageerkennung ausgewertet. Insbesondere werden Kombinationen aus den elektrischen
Signalen unter Berücksichtigung kurzer High- oder Low-Phasen, die den kurzen und langen
Segmenten zugeordnet sind, für die Zylindererkennung ausgewertet.
Die Nockenwellen-Geberscheibe wurde bisher als separate Scheibe hergestellt und
zusammen mit der Nockenwelle drehangetrieben verbunden. Die Herstellung der Scheibe,
ggf. eine Justierung gegenüber der Nockenstellung und die Montage sind dabei relativ
aufwendig. Zudem sind Toleranzen möglich, die bei ungünstigen Verhältnissen zu
Fehlerkennungen führen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung einer Nockenwellen-
Geberscheibe zur Nockenwellenlageerkennung an einer Nockenwelle einer Brenn
kraftmaschine so weiterzubilden, daß bei guter Funktion die Herstellungs- und Montage
kosten reduziert werden.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 sind die Nockenwellen-Geberscheibe und die Nockenwelle einstückig
und materialeinheitlich als Einheit ausgebildet.
Durch die einstückige Ausbildung ist vorteilhaft eine durch die Herstellung bedingte genaue
Zuordnung der Geberscheibensegmente zu der Nockenstellung der Nockenwelle gegeben.
Zudem ist eine stabile Drehverbindung zwischen der Nockenwellen-Geberscheibe und der
Nockenwelle hergestellt. Montagearbeiten zur Anbringung und Verbindung der Geber
scheibe an der Nockenwelle entfallen.
Besonders vorteilhaft werden die Nockenwellen-Geberscheibe und die Nockenwelle ein
stückig unter Ausbildung der Segmente und zumindest eines Teils der Zwischenräume
gegossen. Dabei ist ein einfaches Gießverfahren mit zwei Formkästen möglich, wobei deren
Entformebene in einer Mittenlängsebene der Nockenwelle liegt. Bei geeigneter Lage der
Nockenwellen-Geberscheibe in den Formkästen treten keine oder nur wenige Flanken an
den Segmenten auf, die Hinterschneidungen bilden. Somit können zumindest ein Teil der
Segmente und deren Zwischenräume direkt und ohne Nachbearbeitung gegossen werden.
Zudem sind wenigstens ein Teil der Segmentlängen und Zwischenraumlängen sowie die
zugeordneten Signallängen unkritisch, so daß entsprechende gußbedingte Längentole
ranzen für die Zylindererkennung unkritisch sind. Nachbearbeitungen sind somit lediglich
dort erforderlich, wo an den Segmenten Hinterschneidungen bezüglich der Entformebene im
fertigen Zustand auftreten und diese aufgrund des einfachen Gießverfahrens ohne
Einlageteile oder Schieber nicht herstellbar sind. Nachbearbeitungen können auch dort
erforderlich werden, wo für eine Zylinder- und Lageerkennung genaue Flanken lagen der
Segmente erforderlich sind.
Das vorbeschriebene, einfache Gießverfahren mit zwei Formkästen ohne zusätzliche Ein
lagen ist besonders geeignet für eine Einheit aus einer Nockenwellen-Geberscheibe und
einer Nockenwelle, die für eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern bestimmt ist. Dabei
weist die Nockenwellen-Geberscheibe vier Segmente auf, dergestalt, daß auf zwei lange
Segmente zwei kurze Segmente folgen, wobei im Anschluß an die langen Segmente kurze
Zwischenräume und im Anschluß an die kurzen Segmente lange Zwischenräume liegen.
Durch eine geeignete Wahl der Entformebene zwischen den zwei Formkästen bezüglich der
Drehstellung der Nockenwellen-Geberscheibe können Hinterschneidungen vollständig oder
zumindest weitgehend vermieden werden, so daß ein solche Einheit mit Segmenten und
Zwischenräumen durch Gießen ohne Nacharbeiten oder nur mit geringen Nachbearbeitun
gen herstellbar ist.
Zweckmäßig wird dabei die Entformebene in eine Radialebene der Nockenwellen-Geber
scheibe gelegt, so daß diese einerseits am Ende des ersten langen Zwischenraums und
andererseits gegenüberliegend zu Beginn des zweiten langen Segments liegt. Dadurch
verlaufen die entsprechenden Segmentflanken in der Entformebene.
Weiter können die Flanken zu Beginn und am Ende des ersten kurzen Segments sowie die
Flanke am Beginn und ggf. am Ende des ersten langen Segments senkrecht stehend auf
der Entformebene gewählt werden, so daß auch bezüglich dieser Flanken eine Entformung
ohne Hinterschneidungen möglich ist.
Insbesondere kann auch der Zwischenraum zwischen den beiden langen Segmenten so
ausgeführt werden, daß die Flanke am Ende des ersten langen Segments nicht radial
verläuft sondern etwa senkrecht auf der Entformebene steht und somit eine einfache
Entformung ohne Hinterschneidungen möglich ist. An dieser Flanke muß ein zugeordneter
Sensor in der Regel genau "Low" erkennen, so daß hier eine Nachbearbeitung zu einer
genau definierten Flankenstellung zweckmäßig ist. Da eine solche Nachbearbeitung hier
ohnehin ggf. erforderlich ist, kann dieser Zwischenraum zwischen den beiden langen
Segmenten auch von vorneherein ganz oder teilweise voll gegossen sein und dann nach
dem Entformen ausgefräst werden.
Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine Einheit 1 aus einer Nockenwellen-Geberscheibe 2 und einer Nockenwelle 3
dargestellt, wobei die Nockenwellen-Geberscheibe 2 und die Nockenwelle 3 als Einheit 1
einstückig und materialeinheitlich mit einem einfachen Gießverfahren mit zwei Formkästen
hergestellt ist.
Die Nockenwellen-Geberscheibe 2 und die Nockenwelle 3 rotieren gemeinsam um eine
zentrale Achse 4 im Uhrzeigersinn entsprechend dem Pfeil 5.
Am Umfang der Nockenwellen-Geberscheibe 2 sind unterschiedlich lange Segmente mit
Zwischenräumen angeordnet, wobei der Scheibendurchmesser entsprechend der Pfeile 6
und 7 in den Segmentbereichen deutlich größer gegenüber den Zwischenraumbereichen ist.
Unter Berücksichtigung der Drehrichtung (Pfeil 5) folgen auf ein erstes und zweites kurzes
Segment 8, 9 ein erstes und zweites langes Segment 10, 11. Im Anschluß an die kurzen
Segmente 8, 9 liegt ein erster und zweiter langer Zwischenraum 12, 13 und im Anschluß an
die langen Segmente 10, 11 jeweils ein erster und zweiter kurzer Zwischenraum 14, 15.
Bei einem Gießverfahren mit zwei Formkästen ohne zusätzliche Einlagen liegt die Entform
ebene 16 in einer Radialebene einerseits am Ende des ersten langen Zwischenraums 12
bzw. an der Startflanke des zweiten kurzen Segments 9 und andererseits am Ende des
ersten kürzeren Zwischenraums 14 bzw. an der Startflanke des zweiten langen Segments
11. Die Entformungsrichtung ist mit Pfeilen 17 eingezeichnet.
Damit keine Hinterschneidungen auftreten, stehen zudem die Flanken zu Beginn und am
Ende des ersten kurzen Segments 8 sowie die Flanken am Beginn und Ende des ersten
langen Segments 10 senkrecht auf der Entformebene 16.
Die Flanke 18 zwischen dem ersten und zweiten langen Segment 10, 11 ist durch Fräsen
genau nachgearbeitet, so daß sich hier genaue Winkelverhältnisse (angedeutet durch Pfeile
19, 20) für eine genaue und zuverlässige "Low"-Erkennung durch einen zugeordneten Sen
sor ergeben.
Claims (7)
1. Anordnung einer Nockenwellen-Geberscheibe (2) zur Nockenwellenlageerkennung an
einer Nockenwelle (3) einer Brennkraftmaschine, wobei die Nockenwellen-Geber
scheibe (2) am Umfang unterschiedliche Segmente (8, 9, 10, 11) mit Zwischenräumen
(12, 13, 14, 15) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Nockenwellen-Geberscheibe (2) und die Nockenwelle (3) als Einheit (1) ein
stückig und materialeinheitlich ausgebildet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellen-Geber
scheibe (2) und die Nockenwelle (3) einstückig unter Ausbildung der Segmente (8, 9,
10, 11) und zumindest eines Teils der Zwischenräume (12, 13, 14, 15) gegossen sind.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießverfahren mit zwei
Formkästen durchgeführt ist, deren Entformebene (16) in einer Mittenlängsebene der
Nockenwelle liegt.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einheit (1) aus Nockenwelle-Geberscheibe (2) und Nockenwelle (3) für eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern bestimmt ist und dazu vier Segmente (8, 9, 10, 11) aufweist, dergestalt,
daß auf zwei lange Segmente (10, 11) zwei kurze Segmente (8, 9) folgen, wobei im Anschluß an die langen Segmente (10, 11) kurze Zwischenräume (14, 15) und im Anschluß an die kurzen Segmente (8, 9) lange Zwischenräume (12, 13) liegen.
daß die Einheit (1) aus Nockenwelle-Geberscheibe (2) und Nockenwelle (3) für eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern bestimmt ist und dazu vier Segmente (8, 9, 10, 11) aufweist, dergestalt,
daß auf zwei lange Segmente (10, 11) zwei kurze Segmente (8, 9) folgen, wobei im Anschluß an die langen Segmente (10, 11) kurze Zwischenräume (14, 15) und im Anschluß an die kurzen Segmente (8, 9) lange Zwischenräume (12, 13) liegen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entformebene (16) in
einer Radialebene der Nockenwellen-Geberscheibe (2) liegt einerseits am Ende des
ersten langen Zwischenraums (12) und andererseits zu Beginn des zweiten langen
Segments (11).
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken zu Beginn und
am Ende des ersten kurzen Segments (8) sowie die Flanke am Beginn und ggf. am
Ende des ersten langen Segments (10) senkrecht auf der Entformebene (16) stehen.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenraum (14) zwischen den beiden langen Segmenten (10, 11) wenigstens
teilweise voll gegossen ist, und nach dem Entformen ausgefräst ist.
Priority Applications (3)
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