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Winkelmarkengeber zur Bestimmung der
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Drehwir1-<'llage von Wellen Die Erfindung betrifft einen Winkelmarkengeber
zur Bestimmung der Drehwinkellage von Wellen, z.B. der Kurbelwelle einer Kolbenmaschine,
mit einer an der Welle drehfest befestigten Triggerscheibe, die eine Anzahl von
Triggermarken aufweist und in Zusammenarbeit mit einem stillstehenden Triggergeber
die Winkelsignale auslöst.
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Derartige Winkelmarkengeber sind bekannt und weisen, zumeist am freien
Ende der Kurbelwelle einer Kolbenmaschine, eine Triggerscheibe mit einer Anzahl
von Triggermarken auf, welche in Zusammenarbeit mit einem starr am Kurbelgehäuse
befestigten Triggergeber die entsprechenden Winkelsignale beim Durchgang der Marken
liefert. Aufgrund des unvermeidlichen Spieles in der Lagerung der Kurbelwelle sowie
aufgrund von Verbiegungen der Kurbelwelle im Betrieb der Kolbenmaschine kommt es
zu einer Relativbewegung des Kurbelwellenendes gegenüber dem Kurbelgehäuse. Bei
dieser bekannten Anordnung verursachen diese Relativbewegungen eine Beeinflussung
der gegenseitigen Position von Triggergeber und Triggerscheibe, sodaß es zu einer
unregelmäßigen bzw.
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unrichtigen Winkelanzeige kommt. Da es für gewisse Anwendungsfälle,
z.B. für den Einsatz von Computern bei der Auswertung von Brennraumdiagrammen von
Kolbenbrennkraftmaschinen, erforderlich ist, den jeweiligen Drehwinkel der Kurbelwelle
sehr exakt zu erfassen, ist diese Anordnung des Winkelmarkengebers für diese Fälle
nicht zufriedenstellend.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Winkelmarkengeber der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß Relativbewegungen zwischen Kurbelwellenende und
Kurbelgehäuse zu keiner Beeinflussung der ausgelösten Winkelsignale führen können.
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Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Halter für
den Triggergeber vorgesen ist, der am Ende der Welle drehbar gelagert und gegen
Verdrehen um die Welle mittels eines an ihm befestigten Hebelarmes gesichert ist,
dessen äußeres Ende senkrecht zu der von der Symmetrale des Hebelarmes und der Wellenachse
gebildeten Ebene festgehalten, jedoch in dieser Ebene verschiebbar ist. Das Lagerspiel
des Halters für den Triggergeber gegenüber dem Wellenstummel am Kurbelwellenende
wird dabei so klein gehalten, daß der Halter alle Relativbewegungen des Kurbelwellenendes
mitmacht. Durch die Sicherung des Halters gegen Mitdrehen gegenüber der Kurbelwelle
mittels des relativ langen Hebelarmes ist gewährleistet, daß der Triggergeber auch
bei Relativbewegungen der Kurbelwelle gegenüber der Kolbenmaschine immer in der
richtigen Position zur Triggerscheibe bleibt.
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Es kann aufgrund dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Winkelmarkengebers
lediglich zu sehr kleinen, in der Praxis vernachlässigbaren, Verdrehungen des Halters
und somit zu praktisch keiner Veränderung der Position zwischen Triggerscheibe und
Triggergeber kommen. Durch die verschiebbare Lagerung des äußeren Endes des Hebelarmes
ist ein Ausgleich der Bewegungen des Kurbelwellenendes relativ zur Kolbenmaschine
möglich, sodaß das einwandfreie Funktionieren der Anordnung gesichert ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann ein an einem mit dem
Wellenlager fest verbundenen Teil befestigtes Spannstück vorgesehen sein, das am
äußeren flachen Ende des Hebelarmes an zwei gegenüberliegenden Stellen federnd angreift.
Bei entsprechender Bemessung der Feder ist es möglich auf einfache Weise eine Verdrehung
des Triggergebers
zu verhindern, gleichzeitig jedoch die wuerverschieblichkeit
des Hebelarmes zu gewährleisten.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß
das Spannstück einen verstellbaren Anschlag, vorzugsweise in Form einer Stellschraube,
aufweist, gegen welchen der Hebelarm mittels eines an der gegenüberliegenden Seite
des Hebelarmes angeordneten federnden Druckstückes gedriickt wird. Dieser verstellbare
Anschlag erlaubt auf sehr günstige Weise eine Feineinstellung der Winkellage des
Triggergebers gegenüber der Triggerscheibe. Die Federung des Druckstückes ist dabei
so stark zu wählen, daß ein Abheben des hebels vom anschlag bei den im Betrieb der
Kolbenmaschine auftretenden Massenkräftenund Vibrationen nicht erfolgen kann.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Druckstück und/oder
die Stellschraube als Rollenlager ausgeführt sein. Diese Ausführung verbessert die
Beweglichkeit des Hebelarmes in seiner Längsrichtung gegenüber dem Spannstück und
tragt zu dem die Winkelmessung nicht beeinflussenden Ausgleich von lielativbewegungen
zwischen Kurbelwellenende und Kolbenmaschine bei.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Es zeigt: Fig. 1 einen teilweisen Schnitt durch eine Kolbenmaschine
im Bereich des freien Eurbelwellenendes mit aufgesetztem Winkelmarkengeber, Fig.
2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 bei abgenommener Schutzkappe
und Fig. 3 eine Ausführungsvariante des Spannstückes.
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Die Kurbelwelle der nicht näher dargestellten Kolbenmaschine, z.B.
Brennkraftmaschine, weist an ihrem freien Ende 1 einen abgesetzten Wellenstummel
2 auf, welcher aus dem Kurbelgehäuse 3 herausragt und mittels der in Ansicht dargestellten
Dichtbuchse 4, welche am Kurbelgehäuse 3 mit
Schrauben 5 befestigt
ist, gegen Ölaustritt aus dem Inneren des Kurbelgehäuses 3 abgedichtet ist.
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Auf dem Wellenstummel 2 ist der Lagerteil 6 des Halters 7 für den
Triggergeber 12 drehbar gelagert, wobei das Lagerspiel so klein gehalten ist, daß
der Halter 7 alle Bewegungen des Wellenstummels 2 relativ zum Kurbelgehäuse 3 der
Kolbenmaschine mitmacht. Am äußeren Ende des Wellen stummels 2 ist mit Hilfe eines
aufgesetzten Bundes 8 und unter Zwischenlage einer Scheibe 9 die Triggerscheibe
10 von der Befestigungsschraube 11 mit der Kurbelwelle drehfest verbunden.
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Die Triggerscheibe 10 weist eine Anzahl von Triggermarken 10' auf,
welche im Zusammenwirken mit dem auf dem gegenüber dem Wellenstummel 2 drehbar gelagerten
Lagerteil 6 angebrachten Triggergeber 12 die der jeweiligen Kurbelwinkelstellung
entsprechenden Winkelsignale auslösen. Der Triggergeber 12 ist mittels Schrauben
13 am Lagerteil 6 befestigt und weist Signalabnehmer 14 auf, welche auf induktiver,
optischer, oder anderer geeigneter Basis arbeiten und ihre Signale über die Ableitungen
15 an eine nicht dargestellte Auswerteeinheit abgeben.
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Am Lagerteil 6 des Halters 7 für den Triggergeber ist ein Hebelarm
16 mittels Schrauben 17 befestigt, welcher an seinem äußeren flachen Ende 18 in
einem in nicht näher dargestellter Weise an der Kolbenmaschine befestigten Spannstück
19 in der durch die Achse 26 der Kurbelwelle und der Symmetrale 25 des Hebelarmes
16 bestimmten Ebene verschiebbar gelagert ist.
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Aufgrund der Ausbildung des äußeren Endes 18 des Hebelarmes 16 bzw.
aufgrund dessen Fixierung im Spannstück 19 ist der Lagerteil 6 und damit der gesamte
Halter 7 für den Triggergeber gegenüber dem Wellenstummel 2 und damit der Triggerscheibe
10 einerseits gegen Verdrehung gesichert, kann aber andererseits Relativbewegungen
des Wellenstummels 2 gegenüber dem Kurbelgehäuse 3 mitmachen. Damit wird auf sichere
Weise vermieden, daß es aufgrund der genannten
helativbewegungen,welche
z.B. infolge eines Spieles in der Lagerung der Kurbelwelle oder einer Durchbiegung
derselben im Betrieb der Kolbenmaschine auftreten, zu einer Relativbewegung zwischen
Triggergeber 12 und den Winkelmarken 10' auf der Triggerscheibe 10, was eine Meßwertverfälschung
zur Folge hätte, kommen kann.
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Das Spannstück 19 weist eine Stellschraube 20 auf, welche einen verstellbaren
Anschlag für das äußere Ende 18 des hebelarmes 16 bildet. Die Fixierung des äußeren
Endes 18 gegen Verdrehung um die Achse 26 der Kurbelwelle erfolgt mittels eines
der Stellschraube 20 im Spannstück 19 gegenüberliegenden Druckstückes 21, welches
von einer Feder 22 mit einer über eine Schraube 23 veranderbaren Kraft beaufschlagt
ist. Sowohl die Schraube 23 aia auch die Stellschraube 20 sind dabei mittels Kontermuttern
24 in ihrer eingestellten Lage gesichert.
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Die von der Peder 22 auf das Druckstück 21 ausgeübte Kraft ist so
gefehlt, daß ein Abheben des äußeren Endes 18 des Hebelarmes 16 vom Anschlag 21'
bei den im Betrieb der Kolbenmaschine auftretenden Massenkräften und Vibrationen
nicht erfolgen kann.
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Um die zum Ausgleich der Relativbewegungen zwischen dem Wellenstummel
2 und dem Kurbelgehäuse 3 notwendigen Bewegungen des Endes 18 in Richtung der Symmetrale
25 des Hebelarmes 16 bzw. auch in Richtung parallel zur Achse 26 der Kurbelwelle
notwendigen Bewegungendesäußeren Endes 18 des Hebelarmes 16 im Spannstück 19 ungehindert
zu ermöglichen, können, wie in Fig. 3 dargestellt, sowohl das Druckstück 21 als
auch gegebenellfalls die Stellschraube 20 je mit einer Rolle 28 zur Abstützung am
äußeren Ende 18 des Hebelarmes 16 versehen sein. Dadurch tritt eine bedeutende Verringerung
der Reibung an den Halteflächen ein.
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Der die Triggerscheibe 10 und den Triggergeber 12 bzw.
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deren Befestigung enthaltende Teil am Halter 7 ist mittels einer Schutzkappe
27 nach außen abgedeckt, um eine Verschmutzung oder Beschädigung dieser Teile zu
vermeiden.