DE69908695T2

DE69908695T2 - Dynamische Dichtung des Typs "Kassette" mit Winkelmessvorrichtung; Verfahren zu ihrer Anwendung

Info

Publication number: DE69908695T2
Application number: DE69908695T
Authority: DE
Inventors: Patrick Fayaud
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2019-04-03
Also published as: FR2777060A1; EP0949510A1; FR2777060B1; ES2201642T3; DE69908695D1; EP0949510B1

Description

Diese Erfindung betrift eine Winkelkodiervorrichtung, die beispielsweise dazu gedacht ist, den oberen Totpunkt (OT) einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors zu messen, was zur Optimierung ihres Betriebs dienlich ist.
Bekannte Messvorrichtungen enthalten ein Zahnrad, das mit der Reaktionsscheibe der Kupplung mitgenommen wird und eine Besonderheit aufweist, z. B. in Form eines längeren Zahns oder einer breiteren Kerbe. Ein Sensor, beispielsweise ein induktiver Messfühler, misst diese Besonderheit und gibt nach einer bestimmten Anzahl von Stirnseiten ein Steuersignal ab, das dem OT entspricht; auf diese Weise kann die durchschnittliche Drehgeschwindigkeit des Motors gemessen werden, von der der Pegel der Ströme der erkannten Signale abhängt ( DE 42 12973 ).
Der Nachteil dieser bekannten Technik liegt im wesentlichen in der Notwendigkeit; beim Einbau eine mechanische Indexierung herzustellen, um eine Referenzstelle zu schaffen: die Besonderheit des Zahnrads muss sehr präzise zu dem oberen Totpunkt (OT) der Kurbelwelle positioniert werden.
Die Vorrichtungen mit phonischem Rad und induktivem Messfühler haben den gleichen Nachteil.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und in vorteilhafter Weise eine dynamische Dichtung des Typs „Kassette" auf der Welle der Kurbelwelle vorzusehen, um eine Vorrichtung zur Winkelmessung dieser Kurbelwelle zu bilden, wobei eine solche dynamische Dichtung des Typs „Kassette" aus der Schrift FR 2 574 501 bekannt ist.
Dazu ist eine dynamische Dichtung des Typs „Kassette" gemäß dieser Erfindung, die aus einer Hülse mit ringförmigem Kragen, die geeignet ist, in Drehbewegung auf einer drehenden Welle aufgepresst zu werden, sowie aus einer ringförmigen Dichtungshalterung, die diese Hülse umgibt, besteht, wobei diese Dichtung eine kreisförmige Dichtungslippe aufweist, die sich in dichter Anlage an der Außenfläche dieser Hülse befindet, wobei diese Halterung in einer geeigneten Aufnahme eines feststehenden Teils mit Dichtigkeit eingestellt werden kann, so dass diese dynamische Dichtung die Dichtigkeit zwischen diesem feststehenden Teil und dieser drehenden Welle gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ringförmige Kragen mit einer Beschichtung aus magnetisierbarem Werkstoffversehen ist, die mindestens eine Spur trägt, auf der eine Reihe von abwechselnd polarisierten Markierungen entlang der Umfangslinie eingeschrieben sind, wobei diese Spur mindestens eine singuläre Markierung trägt, und wobei diese Dichtungshalterung gegenüber dieser Spur mindestens einen Magnetfelddetektor trägt, und dadurch gekennzeichnet, dass dieser Detektor mit einem Elektronikmodul zur Verarbeitung des Signals des Detektors und zur Speicherung der Winkelphasenverschiebung zwischen dieser singulären Markierung und einer gewünschten Referenzstellung der Welle verbunden ist.
Mit einer solchen Dichtung ist es nicht mehr erforderlich, beim Einbau eine mechanische Indexierung herzustellen, um eine Referenzstelle zu schaffen. Die Dichtung kann in einer beliebigen Winkelstellung auf der Welle montiert werden, und es muss lediglich während einiger Umdrehungen des Motors (des Starters) der Winkelabstand (a) zwischen der „singulären Markierung" und dem OT der Kurbelwelle gemessen werden und ein für alle Mal gespeichert werden, so dass dann durch Vergleichen die Stellung dieses OT im Normalbetrieb des Motors erkannt werden kann.
Ferner macht man sich dadurch von den Schwingungsphänomenen des Motors vollkommen unabhängig, da die Schwingungen des Luftspalts (Zwischenraum zwischen dem Magnetfelddetektor und der Beschichtung des Kragens) keinerlei Einfluss auf das Zählen der Impulse haben, die von den polarisierten Markierungen dieser Beschichtung hervorgerufen werden.
Und schließlich können durch die Wahl der aktiven Magnet-Technik und durch die Autoindexierungs-Elektronik durch Speicherung, wie soeben beschrieben, die Leistungen einer dynamischen Dichtung mit dem gleichen Platzbedarf wie bei einer Standarddichtung, und mit der gleichen Einbauflexibilität gewahrt werden.
Vorteilhafterweise weist die genannte Reihe von abwechselnd polarisierten Markierungen gleichwinkelige Sektoren auf, die über die gesamte Umfangslinie der genannten Spur abwechselnd nord- und süd-polarisiert sind, abgesehen von einem neutralen Sektor, der diese singuläre Markierung bildet.
Ebenfalls vorteilhafterweise wird vorgesehen, dass diese Beschichtung aus magnetisierbarem Werkstoff aus Elastoferrit besteht und dass der genannte Magnetfelddetektor von einer Hallsonde oder einer Feldplatte gebildet wird.
Ferner betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Anwendung einer Dichtung gemäß dem oben ausgeführten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass diese Dichtung in einer beliebigen. Winkelposition auf der genannten Welle angebracht wird, sodann die Welle in die gewünschte Referenz-Winkelstellung gebracht wird, der Magnetfelddetektor an seine Stromversorgung angeschlossen wird, wodurch ein Winkelreferenzsignal abgegeben wird, sodann die Welle in Drehung versetzt wird und schließlich die Winkelphasenverschiebung zwischen dieser singulären Markierung und der genannten gewünschten Referenzstellung der Welle abgetastet und gespeichert wird.
Im Folgenden wird eine Ausführungsweise der Erfindung als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren der Zeichnung beschrieben, wobei
1 in einer Halbansicht im Axialschnitt eine dynamische Dichtung des Typs „Kassette" gemäß dieser Erfindung zeigt,
2 in einer schematischen Vorderansicht die magnetisierte Spur der Beschichtung des Kragens zeigt, und
3 das Diagramm der von dem Magnetfelddetektor (Hall-Spannung V = f (t)) kommenden Impulssignale mit dem gespeicherten Messsignal des OT eines Verbrennungsmotors zeigt.
In 1 besteht die dynamische Dichtung des Typs „Kassette" aus einer Hülse 1 mit ringförmigem Kragen 2, die geeignet ist, in Drehbewegung auf einer drehenden Welle 3 aufgepresst zu werden, beispielsweise auf die einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, sowie aus einer Halterung 4 einer ringförmigen Dichtung 5 aus Elastomer mit einer kreisförmigen Dichtungslippe 6 (die Bezugszahl 6a bezeichnet Gegendruckelemente, die eine bessere Dichtigkeit gewährleisten). Das Elastomermaterial 13 der Dichtung bedeckt die gesamte Oberfläche der Halterung 4, so dass eine dichte Befestigung in der entsprechenden Aufnahme des feststehenden Teils 7 gewährleistet ist.
Während diese Anordnungen bekannt sind, betrifft die Erfindung genauer ausgedrückt die Tatsache, dass der ringförmige Kragen 2 mit einer Beschichtung 8 aus magnetisierbarem Material (Elastoferrit) überzogen ist, die eine kreisförmige Spur 9 trägt (2), auf der eine Reihe von aus gleichwinkeligen, abwechselnd nord- und süd-polarisierten Sektoren mit der Bezugszahl 10 eingeschrieben sind, wobei eine Unterbrechung im Bereich eines Sektors 11 vorgesehen ist, der eine singuläre Markierung zwischen den Markierungen 10 bildet. Dies stellt eine für den Absolutwert der Winkelpositionierung geeignete Kodierung dar.
In dem Elastomermaterial 13 der Halterung 4 ist gegenüber der Spur 9 mindestens ein Magnetfelddetektor, vorteilhafterweise eine Hallsonde (oder eine Feldplatte) 12 überformt und überträgt eine Impulsfolge 14 (3) zu einem Außenanschluss 15, der an den Stromversorgungsblock des Motors angeschlossen werden kann und über ein Kabel 16 mit der Hallsonde 12 verbunden ist, wobei die Bezugszahl 17 ein Elektronikmodul bezeichnet, das in dem Anschluss 15 eingebaut ist. Die Funktion dieses Moduls besteht in der Verarbeitung des Signals 14, in der Verwaltung des Absolutwerts und in der Autoindexierung.
Die neuerungsgemäße Besonderheit der so beschriebenen dynamischen Dichtung des Typs „Kassette" liegt darin, die aktive Magnet-Technik einzusetzen, die bei jeder beliebigen Einbaustellung der Kassetten-Dichtung auf der Welle 3 eine Autoindexierung von besonderen Winkelstellungen durch Speicherung ermöglicht, bzw. die es ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt die Winkelstellung des drehenden Teils des Funktionsorgans (Kurbelwelle) zu erkennen sowie eine Drehgeschwindigkeit (einfach inkremental) zu messen.
So genügt es, nachdem die Dichtung in einer beliebigen Winkelstellung zu dem singulären Sektor 11 (die dem Zwischenraum 18 in der Impulsfolge 14 entspricht) auf der Welle 3 angebracht ist, den Motor ein paar Umdrehungen machen zu lassen, um den Impuls 19 zu messen, der dem oberen Totpunkt (OT) des Motors entspricht, und dessen Winkelverschiebung a gegenüber der singulären Markierung 11 in dem Modul 17 zu speichern, um dann während des normalen Betriebs eine präzise Messung dieses 07 zu erhalten, und zwar bei jeder beliebigen Drehgeschwindigkeit ω des Motors.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Messung (Zählen der Impulse) praktisch unempfindlich gegenüber Störungen und Schwingungen ist, da die Dicke E des Luftspalts sich nur sehr geringfügig auf die Amplitude der Impulse 14 auswirkt und die Schwingungen auf alle Fälle zu klein sind, um den Schwellenwert der Erkennung durch die Hallsonde zu überschreiten.
Es ist ferner zu bemerken, dass die Anzahl der zusammenzubauenden Teile im Vergleich zu dem Zusammenbau einer herkömmlichen dynamischen Dichtung des Typs „Kassette", die die gleichen Funktionen gewährleistet, verringert werden kann.

Claims

Dynamische Dichtung des Typs „Kassette", die eine Hülse (1) mit ringförmigem Kragen (2), die geeignet ist, drehbar auf einer drehenden Welle (3) angebracht zu werden, und eine Halterung (4) einer ringförmigen Dichtung (5), die diese Hülse (1) umgibt, umfasst, wobei die Dichtung (5) eine kreisförmige Dichtungslippe (6) aufweist; die sieh in dichter Anlage an der Au- ßenfläche der Hülse (1) befindet, wobei die Halterung (4) in einer geeigneten Aufnahme eines festen Teils (7) mit Dichtigkeit eingestellt werden kann, so dass diese dynamische Dichtung die Dichtigkeit zwischen dem festen Teil (7) und der drehenden Welle (3) gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ringförmige Kragen (2) mit einer Beschichtung (8) aus magnetisierbarem Material überzogen ist, die mindestens eine Spur (9) trägt, auf der eine Reihe von abwechselnd polarisierten Markierungen entlang der Umfangslinie eingeschrieben sind, wobei diese Spur (9) mindestens eine singuläre Markierung (11) enthält, und wobei an der Dichtungshalterung (4) dieser Spur (9) gegenüber mindestens ein Magnetfelddetektor (12) sitzt, und dass dieser Detektor mit einem Elektronikmodul (17) zur Verarbeitung des Signals (14) des Detektors und zur Speicherung der Winkelphasenverschiebung (α) zwischen dieser singulären Markierung (11) und einer gewünschten Referenzstellung der Welle (3) verbunden ist.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Reihe abwechselnd polarisierter Markierungen über die gesamte Umfangslinie dieser Spur aus gleichwinkeligen, abwechselnd nord- und süd-polarisierten Sektoren (10) besteht, abgesehen von einem neutralen Sektor (11), der die genannte singuläre Markierung bildet.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Beschichtung aus magnetisierbarem Material (8) aus Elastoferrit besteht.
Dichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Magnetfelddetektor aus einer Hallsonde (12) oder einer Feldplatte besteht.
Verfahren zur Anwendung einer Dichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Dichtung in einer beliebigen Winkelstellung auf der Welle (3) angebracht wird; die Welle (3) in die gewünschte Referenzstellung gebracht wird, der Magnetfelddetektor (12) an seine Stromversorgung angeschlossen wird, woraufhin ein Winkelreferenzsignal abgegeben wird, sodann die Welle (3) in Drehung versetzt wird und schließlich die Winkelphasenverschiebung (α) zwischen der singulären Markierung (11) und der gewünschten Referenzstellung der Welle (3) abgetastet und gespeichert wird.