DE2408653A1

DE2408653A1 - Vorrichtung zum feststellen des verlaufs von hub, geschwindigkeit und beschleunigung an einem nockenprofil

Info

Publication number: DE2408653A1
Application number: DE19742408653
Authority: DE
Inventors: Mario Bencini; Massimo Fantacchiotti
Original assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Current assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1974-02-22
Publication date: 1974-09-12
Also published as: IT985823B; FR2219416A1; US3899664A

Description

" Vorrichtung zum Feststellen des Verlaufs von Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung an einem Nockenprofil "

Priorität: 23. Februar 1973, Italien, Nr. 67 471 A/73

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die direkt in graphischer Form oder in Form von Analog- oder Digitalsignalen sowohl den· Hub h (oc) , der sich aus einem gegebenen Nockenprofil als Funktion des Drehwinkels <& des'Nockens ergibt, als auch die erste und zweite Ableitung nach der Zeit h · (cc) und h" (&) liefert, d.h. die Geschwindigkeit und die Beschleunigung. Der '■ Hub, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung sind für die Bewegung von mit dem Nocken zusammenwirkenden Teilen,^: beispielsweise Kipphebeln und/oder Ventilen, von Bedeutung.

Bei Verbrennungsmotoren mit über Nocken gesteuerten'Einlaß- und Auslaßventilen besteht eine der für ein gutes Funktionieren bei höherer Drehzahl zu beachtenden Bedingungen in der Güte der Näherung, mit der das theoretische Bewegungsgesetz des Ventils

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in praxi verwirklicht ist.

Der Entwurf eines gegebenen Nockenprofils ist in starkem Maße bedingt durch die maximalen positiven und negativen Beschleunigungen, die in der den Nocken mit dem Ventil verbindenden kinematischen Kette toleriert werden, und es ist für ein gutes Funktionieren unerläßlich, daß die Unterschiede zwischen der praktisch realisierten Bewegungsfunktion hfc) und der theoretischen Bewegungs funktion H (cc) derart sind, daß zwischen der jeweiligen praktischen und theoretischen Beschleunigung, h" (*) und H" (oc-) , keine untragbaren Abweichungen bestehen.

In der Praxis wird die Qualität des hergestellten Profils und damit das Resultat der Steuerung vor allem in den Stadien des Entwurfs und der Konstruktion eines Experimentier-Nockenprofils definitiv durch den Vergleich zwischen dem theoretischen Gesetz der Beschleunigung und dem praktisch von dem Profil realisierten Gesetz der Beschleunigung bestimmt. Umgekehrt erlaubt das bloße Feststellen der in der Praxis erhaltenen Kurve des Hubs h(oo) eines gegebenen Nockens und deren Vergleich mit der theoretischen Kurve des Hubs H(oc) nur eine Überprüfung der ersten Näherung, die nicht immer das tatsächliche dynamische Verhalten oder die Trägheitskräfte wiedergibt, die ein solcher Nocken während des tatsächlichen Betriebs hervorruft. Nachdem man auf experimentellem Wege eine gegebene Kurve des Hubs erhalten hat, ist es natürlich möglich, mittels leicht zugänglicher Verfahrensweisen die sich daraus ergebende Beschleunigungskurve zu zeichnen, Die Anwendung solcher Verfahrensweisen ist jedoch mühsam und das Resultat nur langsam erhältlich.

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Obgleich Vorrichtungen zum Bestimmen der Kurven des Hubs im Handel verbreitet sind, stehen tatsächlich keine Vorrichtungen zur Verfügung, mit denen die Beschleunigung- und Geschwindigkeitskurven direkt bestimmt werden könnten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Feststeilen der Kurven von Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung an einem gegebenen Profil eines ebenen Nockens zu schaffen, mit der das Problem einer vollständigen automatischen Kontrolle des fertigen Nockens· mit einfachen und schnellen Ärbeitsgängen derart gelöst wird, daß nach der an dem Profil des Nockens durchgeführten experimentellen Feststellung keine weiteren Berechnungen oder graphischen Konstruktionen erforderlich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung folgende Elemente vorgesehens

a) einen mit dem Nocken zusammenwirkenden Verschiebungsfühler, der einen Impulszug abgibt, dessen Bopulszahl beim Drehen des Nockens dem Hub des Nockens proportional ist;

b) einen von dem Impulszug gesteuerten'Kodierer, der" von den Impulsen des Verschiebungsfühlers gesteuert ist und ein Digitalsignal des Hubs des Nockenprofils liefert?

c) einen von dem Digitalsignal des Hubs gesteuerten Rechner, der die erste und die zweite Ableitung dieses Signals bildet und mit der Zeit veränderliche Digitalsignale des Hubs, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung am Nockenprofil liefert?

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d) einen mit dem Nocken zusammenwirkenden Winkelfühler, der ein Digitalsignal der Winkeländerung des Nockens bei dessen Umdrehung abgibt;

e) einen X-Y-Schreiber mit einem Ordinatenschreibeingang und einem Abszissenschreibeingang, die von entsprechenden Analogsignalen steuerbar sind;

f) eine Umwandlungs- und Synchronisations-Einrichtung, die durch von Kodier- und Aufbereitungseinrichtungen und von dem Winkelfühler abgegebene Signale gesteuert ist, diese Signale entsprechend vorherbestimmten Zunahmen des vom Winkelfühler abgegebenen Signals in Analogform umwandelt und entsprechende, diesen Signalen proportionale Analogsignale auf den Ordinateneingang und den Abszisseneingang des X-Y-Schreibers liefert,

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel noch näher erläutert, Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes, eine Gesamtansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung darstellendes Blockschaltbild;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Kodiereinheit, die einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Recheneinheit, die einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 darstellt; und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit für einen X-Y-

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Schreiber, die einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 darstellt.

In Fig. 1 steuert ein Synchronmotor 1o die Drehung eines Nockens 12 über ein Reduziergetriebe 14 mit einem Untersetzungsverhältnis von 20:1. Vorzugsweise ist das Reduziergetriebe 14 mit einer Antriebswelle und mit zweifachem Ausgang ausgebildet, wie es z.B. von der Firma Tecnomeccanica Gribaudo in der Serie "U" hergestellt wird, um über den zweiten Ausgang der Antriebswelle einen Winkelfühler 16 bekannter zweckmäßiger Bauart zu steuern, z.B. einen Winkelf ühlei. cies Typs PT 1000/B der Firma Remex, der an seinem Ausgang ein aus einer Impulsfolge bestehendes Signal liefert, dessen Impulszahl dem Drehwinkel der Welle proportional ist.

Beim Drehen des Nockens 12 stellt ein Verschiebungsfühler bzw. Wegaufnehmer 18 den Hub des Nockens fest und gibt ein Digitalsignal ab, das aus einer Folge von Impulsen besteht, deren Anzahl dem Ausmaß der Verschiebung proportional ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verschiebungsfühler vom Typ 831819 der'Firma Leitz mit einer Genauigkeit von ί 0,001 mm. Das vom Verschiebungsfühler 18 gelieferte Hubsignal h wird einer Interpolationseinheit 20. zugeführt, die das Signal empfängt, das aus einem Rechteckimpulszug besteht, dessen Periode einer Verschiebung bzw. einem Hub von 50 ,um entspricht. Die.Interpolationseinheit 20 unterteilt jede Periode durch Interpolation in 50 Teile und führt das. Resultat dem Ausgang 22 in Form von 8- Bits zu, die nach dem BCD-Kode die Zahlen

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50 bis 99 darstellen. Die Einheit 20 ist vorzugsweise eine Interpolationseinheit des Typs ISC der Firma Leitz. Von den 8 Bits oder von den zwei am Ausgang 22 erhaltenen Ziffern, werden nur die 4 Bits, die der Ziffer mit dem geringeren Stellenwert entsprechen, verwendet, von denen alle erforderlichen Informationen erhalten werden können.

Das am Ausgang 22 der Interpolationseinheit 20 vorhandene-Signal wird einer (nachfolgend anhand von Fig. 2 noch näher beschriebenen) Kodiereinheit 24 zugeführt, die aus den Eingangsinformationen die digitale Darstellung des Hubs auf fünf Dezimalstellen gewinnt, gemessen in Größe und Vorzeichen bezüglich.einer ursprünglichen beliebigen Nulleinstellung. Die Kodiereinheit 24 steuert außerdem eine (nicht besonders in der Zeichnung dargestellte) numerische, optische Anzeigeeinrichtung für den Hub. Eine Recheneinheit 26 empfängt einerseits das Ausgangs-Digitalsignal mit fünf Dezimalziffern in Binärkodierung von der Kodiereinheit 24 über die Leitungen 28 und andererseits das von dem Winkelfühler 16 gelieferte Signal cL für die Winkeländerung bzw. -stellung, und berechnet die Größen von Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung, wobei die letzteren am Ende eines jeden (infinitesimalen) Drehwinkelschrittes des zu prüfenden Nockens berechnet werden. Auch die Recheneinheit 26 ist im folgenden anhand von Fig. 3 noch näher beschrieben.

Die von der Recheneinheit 26 gelieferten Signale h, h¹ und h" werden anschließend in einer Steuereinheit 30 verarbeitet, die auch von dem Winkelfühler 16 das Signal og empfängt. Die Steuereinheit 30 wandelt die genannten Signale in Analogsignale der ....

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gewünschten Größenordnung um, indem sie linear zwischen den bei jedem Winkelschritt des Nockens errechneten Werten interpoliert, und steuert einen X-Y-Schreiber 32 bekannter geeigneter Bauart, z.B. des Typs 7004 B der Firma Hewlett Packard. Auch die Steuereinheit 30 der Registriereinrichtung ist im folgenden anhand von Fig. 4 noch näher beschrieben..

Anhand von Fig. 2 wird im folgenden die Kodiereinheit 24 beschrieben. Das Digitalsignal des Hubs mit 4 Bits, das durch die Leitung 22 ankommt, wird einer Komplementierschaltung 34 zugeleitet, die aus einem-Kombinationsnetz besteht, das die Ergänzung der Eingangsbits auf 10 ausführt, wenn ein SGN-Signal an einem Ansteuereingang 36 der Komplementierschaltung 34 vorhanden ist.

Das Digitalsignal der Leitung 22 wird außerdem einer Übereinstimmungsschaltung 38 zugeführt, die auch das Ausgangssignal der Komplementierschaltung 34 über eine Leitung 40 mit 4 Bits empfängt. Die Übereinstimmungsschaltung 38 besteht aus einem Kombinationsnetz, das in den Eingangsbits die den Größen O, 5, 9, 9^X, 4^X entsprechenden (Impuls-)Konfigurationen wiedererkennt, und signalisiert die Anwesenheit einer dieser Zahlen auf entsprechenden Ausgangsleitungen 44, 46, 48, 50 und 52.

Eine Steuerschaltung 54 empfängt die auf den Leitungen 44 und 50 vorhandenen Signale, d.h. die Existenz der 0 und 9 entsprechenden Konfigurationen und besteht aus einer Folgeschaltüng, die über die Leitungen 56, 58 in Relation zu der Entwicklung ^l der genannten Signale mit der Zeit jeweils ÜDC-Signale und CLOCK-Signale abgibt. Insbesondere das ÜDC-Signal wechselt den Zustand

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jedesmal, wenn das Aufeinanderfolgen im Erscheinen der Werte 9 und 0 sich umkehrt. Das CLOCK-Signal besteht aus einer Folge von Impulsen mit dem Takt des Eingangs-Impulssignals der Einheit 20. Die UDC- und CLOCK-Signale werden an entsprechende Eingänge eines Zählers 60 des UDC-Typs angelegt, der außerdem an einem weiteren Eingang 62 ein (im folgenden beschriebenes) ABIC-Signal empfängt. Der Zähler 60 zählt die CLOCK-Impulse bzw. Taktimpulse in dem von dem UDC-Signal angegebenen Sinn, wenn das Ansteuersignal ABIC vorhanden ist, und gibt das Ergebnis der Berechnung auf vier Ausgangsleitungen 28-1, 28-2, 28-3 und 28-4 mit jeweils 4 Bits aus,

jeweils
die/den Zehnern, Hundertern, Tausendern und Zehntausendern der Verschiebungsgröße entsprechen. Der Zähler 60 gibt überdies ein Signal REG über eine Leitung 64 an.eine Vorzeichensteuerschaltung 66 ab, die die Bedingung für die Nulleinstellung aller Register des Zählers 60 anzeigt. Der Zähler 60 und die Vorzeichensteuerschaltung 66 können durch Anlegen eines RESET-Signals auf einer Leitung 70 auf Null eingestellt werden. Die Signale der Leitungen 44, 46, 48 und 52 sind ebenfalls an die Vorzeichensteuerschaltung 66 angelegt, die außerdem das REG-Signal auf der Leitung 64 des Zählers 60 empfängt und das SGN-Signal auf dem Ansteuereingang 36 erzeugt, wenn sie feststellt, daß die Größe der Verschiebung Null durchlaufen hat. Die Vorzeichensteuerschaltung 66 besteht aus einer Fölgeschaltung, die das SGN-Signal erzeugt, wenn nacheinander die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

a) wenn das REG-Signal vorhanden ist, das, wie vorstehend erwähnt, anzeigt, daß alle Register des Zählers sich in der Nu11-Anordnung befinden;

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b) wenn die Größe der Verschiebung zuerst den Wert 5 und danach den Wert 4^X angenommen hat;

c) wenn die Größe der Verschiebung den Wert Null angenommen hat und anschließend die Digitaldarstellung dieser Größe den Wert 9^X angenommen hat..

Die Vorzeichensteuerschaltung 66 erzeugt ferner das Ansteuersignal ABIC für den Zähler 60 nur, wenn die Größe für die Verschiebung Werte außerhalb des Bereichs (+5, -5) aufweist', um den Zähler blockiert zu halten, wenn die Größe der Verschiebung innerhalb dieses Bereichs durch Null geht. Schließlich erzeugt die Vorzeichensteuerschaltung 66 ein überlaufsignal TRA'auf einer Ausgangsleitung 68, wenn der Zähler 60 seine maximale Kapazität erreicht hat.

Die auf den Leitungen 28 kodierte Größe der Verschiebung wird, anders als bei (nicht in den Zeichnungen dargestellten) optischen numerischen Anzeigegeräten, an die in Fig..1 gezeigte Recheneinheit 26 angelegt, die nun anhand von Fig. 3 noch näher beschrieben wird.

In Fig. 3 sind die fünf Leitungen mit dem Bezugszeichen 28 von Fig. 2 zum Zwecke der einfacheren Darstellung in einer einzigen Leitung 28 zusammengefaßt. Die Leitung 28 ist mit dem Eingang eines "Puffer"-Speichers 72 verbunden, der mittels eines Ansteuersignales ABIB, das an einen Eingang 74 des Speichers 72 anlegbar ist, befähigt werden kann, das auf der Leitung 28 vorhandene Digitalsignal zu empfangen und zu speichern.

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Der Inhalt, des Puffers 72 wird an einen ersten Eingang 76 eines Digitalkomparators 78 angelegt, an dessen zweiten Eingang 80 der Inhalt eines "üp/down"-Zählers 82 angelegt wird. Der Komparator gibt auf einer Ausgangsleitung 84 ein Signal PIU¹ ab, wenn die an seinen Eingang 76 angelegte Größe größer ist als.die an den Eingang 8O angelegte, und gibt auf einer Ausgangsleitung 86 ein Signal MENO ab, wenn die Größe am Eingang 76 kleiner ist als die am Eingang 80. Wenn die beiden Größen identisch sind, liefert der Komparator 78 kein Signal. Eine Teilerschaltung 88 empfängt den Impulszug aus Impulsen oü , der von dem in Fig. 1 gezeigten Winkelfühler 16 geliefert wird, mit einer einem vorbestimmten Drehwinkel des Nockens 12 entsprechenden Periode, z.B. bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einer einem Drehwinkel von 4Ί9" des Nockens entsprechenden Periode. Die Teilerschaltung 88 " teilt die Impulse cc durch einen gewünschten, durch einen (nicht dargestellten) Schalter wählbaren Faktor, um nach Ablauf eines gewünschten Winkelschrittes des Nockens am Ausgang ein Signal PASSO auf einer Leitung 90 zu liefern. In der bevorzugten Ausführungsform kann der Winkelschritt unter drei Werten,' nämlich O,72°, 1,44° und 2,88°, gewählt werden. Eine Steuerschaltung 92 empfängt das Signal PASSO von der Teilerschaltung 88, an einem Eingang 94 das Signal SGN von der Vorzeichensteuerschaltung 66 ' (Fig. 2), an einem Eingang 96 das der Ziffer mit dem geringeren Stellenwert entsprechende Bit des Digitalsignals auf der Leitung 28 , und die von dem Komparator 78 auf den Leitungen 84 und 86 abgebenen Signale PIU¹ und MENO. Die Steuerschaltung 92 empfängt ferner ein im folgenden beschriebenes Signal REGH auf einer Leitung 98 von dem "Up/down"-Zähler 82; und schließlich ein ebenfalls im folgenden beschriebenes Signal REGA auf einer

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Leitung 100. Die Steuerschaltung 92 gibt das Signal ABIB ab,' wenn sie das aus einem Impuls kurzer Dauer, z.B. 2 .usec, bestehende PASSO-Signal bzw. Schrittsignal empfängt, um das Speichern des Digitalsignals der Leitung 28 im Puffer 72 zu ermöglichen. Eine einen Teil der Steuerschaltung 92 darstellende Synchronisationsschaltung steuert dann die Fortentwicklung der Ziffer mit geringerem Stellenwert des Digitalsignals des Hubs (Lei- ' tung 96), indem sie für den Fall, daß ein solches,der Ziffer geringeren Stellenwerts entsprechendes Bit während der Existenz des Signals ABIB seinen Wert verändert, zu einer Wiederholung der Wertnahme (Speicherung) führt. Wenn auch während der zweiten Wertnahme eine Veränderung des fraglichen Bits.am Eingang 96 festgestellt wird, erzeugt diese Synchronisationsschaltung dann ein Alarmsignal ERC auf einer Leitung 1o2, um auf der (nicht dargestellten) Instrumententafel eine Kontrollampe aufleuchten zu las- ■ sen. Gleichzeitig mit der Abgabe des Signals ABIB erzeugt die Steuerschaltung 92 auf einer Leitung 118 ein Signal TRASF für einen weiteren "Up/down"-Zähler 114, um die Übertragung des Inhalts eines Geschwindigkeitszählers 11o über die Leitung 12o auf den "üp/down"-Zähler 114 zu bewirken. Gleichzeitig oder mit kurzer Verzögerung gibt die Steuerschaltung"92 auf einer Leitung 122 ein ^: Aufhebungssignal CANC ab, um den Geschwindigkeitszähler 11o auf Null einzustellen.

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Die Steuerschaltung 92 erzeugt überdies, vom Ende des Signals PASSO an, auf einer Leitung 1o4 ein aus einem Impulszug mit bestimmtem Rhythmus bestehendes Signal CLOV, vorausgesetzt, daß zumindest eines der Signale PIU¹ oder MENO vorhanden ist. Das Signal CLOV wird an einen Recheneingang 1o6 des "üp/down"-Verschiebungszählers 82, an einen Recheneingang 1o8 des Geschwindigkeitszählers 110, und schließlich an einen Recheneingang 112 des "Up/down"-Beschleunigungszählers 114 angelegt. Das Signal CLOV endet

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sobald beide Signale PIU' und MENO gleichzeitig verschwinden. Gleichzeitig mit dem Signal CLOV gibt die Steuerschaltung 92 ein "UP/Down"-Signal UDH an einen Steuereingang 116 des "Up/Down"-Verschiebungszählers 82 ab. Das Signal UDH nimmt einen ersten Zustand an, um den Zähler 82 in aufsteigender Richtung zählen zu lassen, wenn das Signal PIU¹ vorhanden ist, während es einen zweiten Zustand annimmt, um den Zähler 82 in absteigender Richtung zählen zu lassen, wenn das Signal MENO vorhanden ist. Während der Abgabe des Signals CLOV gibt die Steuerschaltung 92 ferner ein Signal UDA zum Steuern der Zählrichtung "Up/Down" desBeschleuni-■ gungszählers Il4 auf einer Leitung 124 ab. Dieses Signal hat einen ersten Zustand, um das Rechnen in ansteigender Richtung in · dem Zähler 1x4 zu veranlassen, wenn das soeben übertragene Zeichen des Inhalts des Zählers 110 positiv ist, während es in einem zweiten Zustand das Rechnen in absteigender Richtung veranlaßt, wenn der Inhalt negativ war. Schließlich gibt die Steuerschaltung 92 drei Signale SH, SV und SA auf entsprechenden Leitungen 126, 128 und 130 ab, die jeweils die Zeichen der Signale für den Hub h, für die Geschwindigkeit h' und für die Beschleunigung h" anzeigen. Die jeweils auf der Leitung 28, auf der Ausgangsleitung 120 des Zählers 110 und auf einer Ausgangsle'itung 1J52 des "Up/Down"-Zählers 114 vorhandenen Signale, die jeweils Signale mit 5 Ziffern, mit 4 Ziffern und mit 3 Ziffern sind, bilden jeweils das Signal für den Hub h, das Signal für die Geschwindigkeit h' und das Signal für die Beschleunigung h" des Nockenprofils; es wird im folgenden anhand von Fig. 4 beschrieben, wie dieselben an Ausgängen verfügbar gemacht werden, die mit dem Eingang der

Steuereinheit J5O des X-Y-Schreibers bzw. Registriergerätes J52 verknüpft sind.

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Es. wird für überflüssig gehalten, den inneren Aufbau der Steuerschaltung 92 im einzelnen zu beschreiben., da diese auf verschiedene, dem Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres geläufige Art und Weise entwerfbar- ist, weil ihre funktioneilen Eigenschaften vorstehend beschrieben sind.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der anhand von Fig. 3 im einzelnen beschriebenen Recheneinheit erläutert. Die Steuerschaltung 92 gibt das Signal ABIB ab, wenn das Signal PASSO (Schrittsignal) erscheint und wenn sich das Bit geringeren Stellenwerts auf der Leitung 96 nicht ändert·. Der Puffer J2 speichert so das Digitalsignal des Hubs, das von der Leitung 28 kommt. Der Gesehwindigkeitszähler 110 wird auf Null eingestellt, während der Beschleunigungszähler Il4 mit dem Inhalt des Zählers l'l.O versehen wird. Nach Beendigung des Signals ABIB beginnt die Gegenüberstellung des Inhalts des Puffers J2. mit dem Inhalt des Verschiebungszählers 82. Der Inhalt des letzteren Zählers ist, wie man sehen wird, der dem vorhergehenden Winkelschritt des Nockens entsprechende Wert des Hubs. Es beginnt der Vergleich in dem Komparator 78. Wenn der neue Verschiebungswert in dem Puffer 72 größer ist als der des vorhergehenden Winkelschritts, sendet der Komparator 78 das Signal PIU' aus, und der Zähler 82 zählt in aufsteigender Richtung die Impulse CLOV, bis diese Impulse auf Verschwinden des Signales PIU' hin aufgehört haben. Diese Situation stellt sich ein, wenn der Inhalt des Zählers· 82 mit dem des Puffers 72 identisch ist und der Zähler 82 also auf den Stand des neuen Hub-Wertes gebracht ist.

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Bei Beendigung des Impulszuges der Impulse CLOV enthält der Zähler 110 überdies den Wert der Hubdifferenz zwischen dem vorhergehenden und dem jetzigen Schritt. Dieser Wert ist offensichtlich proportional zu der dem jetzigen Schritt entsprechenden Geschwindigkeit. Auch der "Up/Down"-Beschleunigungszähler 114 hat die Impulse CLOV gezählt, ausgehend Von dem Wert der Geschwindigkeit des vorhergehenden Winkelschrittes des Nockens in absteigender oder aufsteigender Richtung, je nachdem, ob die Geschwindigkeit des vorhergehenden Schrittes positiv oder negativ war, nach Maßgabe des Signals UDA. Nach Beendigung des ZählVorganges enthält der Zähler 114 daher den Wert der Beschleunigung beim gegenwärtigen Winkelschritt. Auf den Ausgangsleitungen sind daher die auf den letzten Stand gebrachten Werte von Hub, Geschwindigkeit und' Beschleunigung verfügbar.

Zu Beginn der Gegenüberstellung beim anschließenden Winkelschritt wird der Zähler 82 also auf den letzten Stand des gegenwärtigen Schrittes gebracht, der Zähler 110 wird auf Null eingestellt, um den neuen Anstieg des Hubs zu zählen, während der Zähler 114 mit dem. Geschwindigkeitswert des gegenwärtigen Schrittes versehen wird, um die Zählung des der Beschleunigung entsprechenden zukünftigen Geschwindigkeitsanstiegs vorzubereiten. Es wird nun anhand von Fig. 4, die die Einheit 50 von Fig. 1 im einzelnen zeigt, die Steuereinheit des X-Y-Schreibers J>2. beschrieben.

Die Signale von Hub h, Geschwindigkeit h' und Beschleunigung h" auf den Leitungen 28, 120 und 132 werden einer Kommutierschal-,

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tung \y\ zugeführt, die von insgesamt mit Ij56 bezeichneten Wählschaltern gesteuert wird, die von der Instrumententafel bedienbar sind. Die Kommutiersohaltung \y\ wählt auf Steuerung durch die Wählschalter Γ3β hin dasjenige der drei Eingangssignale aus, das auf dem X-Y-Schreiber dargestellt werden soll, und wählt ferner für jedes Signal, ebenfalls auf Steuerung der Wählschalter Γ36 hin, die gewünschte Empfindlichkeitsskala in Anbetracht der Tatsache, daß die erreichbare Genauigkeit bei der anschließenden Umwandlung in ein Analogsignal und beim X-Y-Schreiber ungefähr 0,1% beträgt. Es sind deshalb nur drei der Ziffern des Eingangswertes verwendbar. Da das Signal h des Ventilhubs füni Ziffern umfaßt (bis zu Jum), ist es also möglich, zwischen drei Empfindlichkeitsskalen zu wählen, die der Verwendung der drei Ziffern mit dem geringsten Stellenwert, (höchste Empfindlichkeit), der drei Ziffern mit dem mittleren Stellenwert (mittlere Empfindlichkeit) und der drei Ziffern mit dem höchsten Stellenwert (minimale Empfindlichkeit) entsprechen. Hingegen stehen nur zwei Empfindlichkeitsskalen für das Signal der Geschwindigkeit h¹ zur Verfügung, wenn man davon ausgeht, daß dieses vier Ziffern umfaßt. Für das Signal der Beschleunigung h" schließlich steht nur eine einzige Empfindlichkeitsskale zur Verfügung. Es ist ersichtlich, daß bei Wahl einer anderen als der minimalen Empfindlichkeit die vom X-Y-Schreiber J52 gezeichnete Kurve jedesmal auf Null geht, wenn eine oder mehrere der nicht verwendeten Ziffern mit hohem Stellenwert sich ändert bzw. ändern.

Das vorbestimmte Signal der Kommutierschaltung \J>k mit gewünschter .Empfindlichkeit wird über eine Leitung I36¹ mit drei Ziffern oder

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12 Bits einem Ordinaten-Digital/Analog-Wandler I58 zugeführt, der gemäß der an einen Eingang ΙΛΟ angelegten Ansteuerung das entsprechende Analogsignal einer Leitung 1^2 zuführt, um einen Operator-Verstärker 144 zu steuern, der die Ordinatenverschiebung der (nicht dargestellten) Schreibfeder steuert. Eine Schrittschaltung ]A6 empfängt am Eingang 148 die Impulse des Winkelsignals OC von dem Winkelfühler l6 und zählt und speichert sie. Entsprechend einem jeden dieser Schritte wird dann der Inhalt des Speichers auf eine Eingangsleitung I50 eines Abszissen-Digital/ Analog-Wandlers 152 gegeben, und gleichzeitig wird ein Ansteuersignal ABDA entweder auf den Wandler I38 oder auf den Wandler gegeben» Bei Vorliegen des Ansteuersignals wandelt auch der ■ Wandler 152 das Eingangssignal in Analogform auf einer Ausgangsleitung 154 um, um einen Abszissen-Operator-Verstärker 156 zu steuern, der die Abszissenverschiebung der (nicht dargestellten.) Schreibfeder des Schreibers 32 steuert.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Feststellen des Verlaufs von Hub, Geschwindigkeit' und Beschleunigung, die an dem Profil eines ebenen Nockens auftreten,
gekennze lehne t durch

a) einen mit dem Nocken zusammenwirkenden Verschiebungsfühler (18), der einen Impulszug abgibt, dessen Impulszahl beim Drehen des Nockens dem Hub des Nockens proportional ist;

b) einen von dem Impulszug gesteuerten Kodierer, der von den Impulsen des Verachieouiigsfühlers (l8) gesteuert ist und ein Digitalsignal des Hubs des Nockenprofils liefert;

c) einen von dem Digitalsignal des Hubs gesteuerten Rechner (24, 26), der die erste und die zweite Ableitung dieses Signals bildet und mit der Zeit veränderliche Digitalsignale des Hubs, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung am Nockenprofil liefert;

d) einen mit dem Nocken zusammenwirkenden Winkelfühler (16), der ein Digitalsignal der Winkeländerung des Nockens bei dessen Umdrehung abgibt;

e) einen X-Y-Schreiber (j52) mit einem Ordinatenschreibeingang und einem Abszissenschreibeingang, die von entsprechenden Analogsignalen steuerbar sind;

f) eine Umwandlungs- und Synchronisations-Einrichtung (30), die durch von Kodier- und Aufbereitungseinrichtungen und von dem Winkelfühler (16) abgegebene Signale gesteuert ist, diese Signale entsprechend vorherbestimmten Zunahmen des vom Winkel-

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' fühler abgegebenen Signals in Analogform umwandelt und entsprechende, diesen Signalen proportionale Analogsignale auf den Ordinateneingang und den Abszisseneingang des X-Y-Schreibers liefert. .

2. Vorrichtung nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwandlungs- und Synchronisations-Einrichtung (J>0) eine Kommutierschaltung (13¹I) mit Empfindlichkeitsskala aufweist, die derart einstellbar ist, daß eine vorbestimmte Gruppe von aneinander anschließenden Ziffern eines der von den Kodier- und Aufbereitungseinrichtungen gelieferten Digitalsignale für den Hub, die Geschwindigkeit und die Bepchleunigung am Nockenprofil ausgewählt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet; daß die Umwandlungs- und Synchronisations-Einrichtung einen Digital/Analog-Wandler (138) für das Signal des Hubs, der Geschwindigkeit und'der Beschleunigung am Noekehprofil, einen Digital/Analog-Wandler (152) für das Signal der Winkeländerung des Nockens, sowie eine Schrittschaltung (146)' aufweist, die Teiler- und Kodiereinrichtungen für das Impulssignal enthält, das von dem Winkelfühler (16) stammt, und die das Digitalsignal

n. für die Winkeländerung und außerdem entsprechend vorgewählten

Zunahmeschritten der Winkeländerung des Nockens ein Ansteuersignal für die beiden Digital/Analog-Wandler (1^8, 152) liefert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (20, .24) eine Interpolationseinheit (20), durch die das von dem Winkelfühler (16) abgegebene Impuls-

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signal in eine einzige, die Zunahme des Hubs darstellende Digitalziffer umsetzbar ist; einen "Up/Down"-Zähler (60), der von einem · CLOCK-Signal mit dem Takt der Impulse des Verschiebungsfühlers gesteuert ist; einen Komplementator (34) für die Zunahmen des Hubs darstellende Ziffer; und Steuerschaltungen (38, 54) aufweist, die von der Zunahmeziffer des Hubs und der vervollständigten Zunahmeziffer des Hubs gesteuert sind und ein Steuersignal UDC für die Zählrichtung eines Zählers und gleichzeitig für die Weiterentwicklung der einzelnen Ziffer des Hubs erzeugt, wobei der Inhalt des Zählers das Digitalsignal für den Hub darstellt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kodierer (20, 24) eine Schaltung (66) zur Bestimmung des Vorzeichens (66) aufweist, die von der Zunahmeziffer des Hubs, von der Ergänzung der Zunahmeziffer des Hubs und von einem Signal gesteuert ist, das von dem Zähler geliefert wird, wenn sein Inhalt Null ist, wodurch ein Signal für die Angabe des Vorzeichens geliefert wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner folgende Elemente umfaßt:

a) einen Durchgangsspeicher (72), der durch Ansteuerung auf den augenblicklichen Digitalwert des Signals für den Hub bringbar ist;

b) einen "Up/Down"-Hub-Zähler (82), der die Impulse eines angelegten CLOV -Signals in der von einem Steuersignal UDH für die Zählrichtung bestimmten Richtung zählt;

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c) einen Digital-Komparator (78), der die jeweiligen Inhalte des Durchgangsspeichers und des "Up/Down"-Hub-Zählers gegenüberstellt und ein Signal PIU' auf einer ersten Leitung oder ein Signal MENO auf einer zweiten Leitung abgibt, je nachdem, ob der Inhalt des Durchgangsspeichers größer oder kleiner ist als der Inhalt des Hub-Zählers;

d) einen Geschwindigkeitszähler (110), der die Impulse des CLOV -Signals zählt und durch ein angelegtes Löschungssignal auf Null einstellbar ist;

e) einen "Up/Down"-Besc'hleunigungszähler (Il4), der die Impulse des CLOV-Signals in der von einem Steuersignal UDA für die Zählrichtung bestimmten Richtung zählt, mit dem Ausgang des Geschwindigkeitszählers verbunden ist, und mittels eines Übertragungssignals auf den letzten Stand kommtj

f) eine Teilerschaltung (88), die durch einen von den Winkelfühler abgegebenen Impulszug gesteuert ist und bei Vollendung von Drehungen des Nockens um einen vorbestimmten Winkelbetrag ein Schrittsignal abgibt; und

g) eine Steuerschaltung (92) für den Rechner, die von dem Schrittsignal angesteuert ist und ihrerseits ein Ansteuerssignal für den Durchgangsspeicher, ein Löschsignal für den Geschwindigkeitszähler, ein Übertragungssignal für den Beschleunigungszähler, die CLOV-Impulse, ferner das UDH-Sighal, wodurch der · Zähler in aufsteigender Richtung zählt, wenn das Signal PIU¹ vorhanden ist, und in absteigender Richtung, wenn das Signal MENO vorhanden ist, und das UDA-Signal abgibt, wodurch der

• Beschleunigungszähler in aufsteigender Richtung zählt, wenn

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der vorhergehende Inhalt des Geschwindigkeitszählers negativ war, und in absteigender Richtung, wenn dieser Inhalt positiv war. ·

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