DE102012202066A1

DE102012202066A1 - Camshaft / motor shaft

Info

Publication number: DE102012202066A1
Application number: DE102012202066A
Authority: DE
Inventors: Frank Dautel; Markus Lettmann; Falk Schneider
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-08-14
Also published as: WO2013117717A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle (1) oder Motorwelle (1a) einer Brennkraftmaschine mit einer Signalgebereinrichtung (2) zur Erfassung einer Drehstellung der Nockenwelle/Motorwelle (1, 1a). Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Signalgebereinrichtung (2) durch Aussparungen (3) in der Nockenwelle/Motorwelle (1, 1a) gebildet ist und dadurch einen integralen Bestandteil der Nockenwelle/Motorwelle (1, 1a) bildet. Hierdurch lassen sich Gewicht, Kosten, Bauraumbedarf und Montageaufwand reduzieren und eine Vorfertigung ermöglichen.The invention relates to a camshaft (1) or motor shaft (1a) of an internal combustion engine having a signaling device (2) for detecting a rotational position of the camshaft / motor shaft (1, 1a). Essential to the invention is that the signaling device (2) by recesses (3) in the camshaft / motor shaft (1, 1a) is formed and thereby forms an integral part of the camshaft / motor shaft (1, 1a). As a result, weight, cost, space requirements and installation costs can be reduced and enable prefabrication.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nockenwelle oder eine Motorwelle einer Brennkraftmaschine mit einer Signalgebereinrichtung zur Erfassung einer Drehstellung der Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer derartigen Nocken-/Motorwelle.The present invention relates to a camshaft or a motor shaft of an internal combustion engine with a signaling device for detecting a rotational position of the shaft according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an internal combustion engine having at least one such cam / motor shaft.

Aus der DE 10 2007 023 090 A1 ist eine Nockenwelle der gattungsgemäßen Art bekannt, sowie eine Vorrichtung zur Erfassung der Winkelstellung der Nockenwelle oder allgemein einer Motorwelle. Auf der Nockenwelle ist dabei ein segmentierter Ring mit mindestens zwei flächigen Segmenten angeordnet, wobei die Segmentierung des Rings von einem Sensor erfasst und zur Ermittlung der Winkelstellung der Motorwelle herangezogen wird. Hierdurch soll auf möglichst kostengünstige und einfache Weise die Erfassung einer Winkelstellung der Nockenwelle ermöglicht werden.From the DE 10 2007 023 090 A1 a camshaft of the generic type is known, and a device for detecting the angular position of the camshaft or generally a motor shaft. On the camshaft while a segmented ring is arranged with at least two flat segments, wherein the segmentation of the ring is detected by a sensor and used to determine the angular position of the motor shaft. As a result, the detection of an angular position of the camshaft is to be possible in the most cost-effective and simple manner possible.

Aus der DE 40 11 503 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines rotierenden Teils einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der das rotierende Teil eine Geberscheibe mit einer Vielzahl von regelmäßigen Zähnen aufweist. Zusätzlich vorgesehen sind zumindest zwei unterscheidbare Bezugsmarken, die bspw. durch eine größere Lücke zwischen den Zähnen oder einen verlängerten Zahn gebildet sind. Die Geberscheibe ist dabei entweder auf der Nockenwelle befestigt oder aber auf der Welle im Zündverteiler.From the DE 40 11 503 A1 a device for detecting a rotating part of an internal combustion engine is known, wherein the rotating part has a donor disk with a plurality of regular teeth. Additionally provided are at least two distinguishable fiducial marks formed, for example, by a larger gap between the teeth or an elongated tooth. The encoder disc is either attached to the camshaft or on the shaft in the distributor.

Aus der EP 1 471 213 A2 ist eine weitere Nockenwelle mit einer Signalgebereinrichtung zur Erfassung einer Drehstellung der Nockenwelle bekannt, wobei die Signalgebereinrichtung wiederum als Geberscheibe bzw. als Geberring ausgebildet ist.From the EP 1 471 213 A2 a further camshaft with a signaling device for detecting a rotational position of the camshaft is known, wherein the signaling device is in turn designed as a donor disc or as a donor ring.

Nachteilig bei sämtlichen bekannten Nockenwellen/Motorwellen ist, dass eine entsprechende Signalgebereinrichtung zur Erfassung der Drehstellung der Nockenwelle/Motorwelle auf dieselbe montiert werden muss, wodurch nicht nur Montagekosten entstehen, sondern zudem ein gewisser Bauraum vorgehalten werden muss. Neben diesen Nachteilen weisen die aus dem Stand der Technik bekannten Signalgebereinrichtungen zusätzlich einen Gewichtsnachteil auf, da sie üblicherweise aus separaten Bauteilen bestehen.A disadvantage of all known camshafts / motor shafts is that a corresponding signaling device for detecting the rotational position of the camshaft / motor shaft must be mounted on the same, which not only installation costs incurred, but also a certain space must be maintained. In addition to these disadvantages, the signaling devices known from the prior art additionally have a weight disadvantage, since they usually consist of separate components.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Nockenwelle/Motorwelle der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einfacher, leichter und kostengünstiger hergestellt werden kann. The present invention therefore deals with the problem of providing an improved or at least an alternative embodiment for a camshaft / motor shaft of the generic type, which can be made in particular simpler, easier and cheaper.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine bisher separat ausgebildete und auf einer Nockenwelle/Motorwelle zu montierende Signalgebereinrichtung zur Erfassung einer Drehstellung der Nockenwelle/Motorwelle oder allgemein zur Erfassung einer Drehstellung einer Welle, nunmehr als integralen Bestandteil der Welle bzw. als integralen Bestandteil der Nocken-/Motorwelle auszubilden und bspw. durch Aussparungen in der Nockenwelle/Motorwelle selbst zu realisieren. Durch die integrative Ausbildung der Signalgebereinrichtung mit der Nockenwelle/Motorwelle entfällt ein bisher erforderlicher Montageaufwand zum Montieren der Signalgebereinrichtung auf der Nockenwelle/Motorwelle, wodurch sich nicht nur Montagezeiten kürzen, sondern auch die zugehörigen Montagekosten reduzieren lassen. Durch die Bildung der Signalgebereinrichtung durch entsprechende, in der Nockenwelle/Motorwelle angeordnete Aussparungen, wird die Nockenwelle/Motorwelle in diesem Bereich nicht nur hinsichtlich ihres Gewichtes reduziert, sondern vielmehr entfällt auch eine zusätzliche gewichteintragende Signalgebereinrichtung, wie dies von bisher aus dem Stand der Technik bekannten Signalgeberrädern bspw. zu erwarten war. Durch die in der Nockenwelle/Motorwelle selbst angeordneten Aussparungen erfordert die erfindungsgemäße Signalgebereinrichtung zudem keinen zusätzlichen Bauraum, was insbesondere im Bereich moderner und beengter Motorräume von großem Vorteil ist. Ebenfalls von großem Vorteil ist dabei, dass die erfindungsgemäße Nockenwelle bzw. allgemein eine erfindungsgemäße Motorwelle, vorfertigbar ist, so dass das Signalgeberrad, gebildet durch die entsprechenden Aussparungen/Fenster in der Nockenwelle bereits zusammen mit der Nockenwelle/Motorwelle hergestellt und dadurch im vorgefertigten Zustand geliefert werden kann. In diesem und in den folgenden Absätzen wird zwar üblicherweise von einer Nockenwelle/Motorwelle gesprochen, wobei die Erfindung in all ihren Ausführungsformen selbstverständlich auf sämtliche Wellen übertragbar ist, bei denen eine Drehwinkelstellung erfasst werden soll. The present invention is based on the general idea, a hitherto separately formed and mounted on a camshaft / motor shaft signaling device for detecting a rotational position of the camshaft / motor shaft or generally for detecting a rotational position of a shaft, now as an integral part of the shaft or as an integral part form the cam / motor shaft and, for example, to realize by recesses in the camshaft / motor shaft itself. Due to the integrative design of the signaling device with the camshaft / motor shaft eliminates a previously required assembly work to mount the signaling device on the camshaft / motor shaft, which not only shorten assembly times, but also reduce the associated installation costs. By forming the signaling device by corresponding, arranged in the camshaft / motor shaft recesses, the camshaft / motor shaft is reduced in this area not only in terms of their weight, but rather also eliminates an additional weight-bearing signaling device, as previously known from the prior art Signaling wheels, for example, was expected. By arranged in the camshaft / motor shaft itself recesses the signaling device according to the invention also requires no additional space, which is particularly in the field of modern and cramped engine compartments of great advantage. Also of great advantage is that the camshaft according to the invention or generally a motor shaft according to the invention, vorfertigbar, so that the signal transmitter wheel, formed by the corresponding recesses / windows in the camshaft already made together with the camshaft / motor shaft and thereby delivered in the prefabricated state can be. Although in this and in the following paragraphs is usually spoken by a camshaft / motor shaft, the invention in all its embodiments, of course, is transferable to all waves in which a rotational position is to be detected.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Signalgebereinrichtung an einem Längsende der Nockenwelle/Motorwelle angeordnet. Aufgrund der die Signalgebereinrichtung bildenden Aussparungen ist die Nockenwelle/Motorwelle im Bereich der Signalgebereinrichtung hinsichtlich ihres Querschnitts geschwächt, so dass die Signalgebereinrichtung an möglichst wenig oder gering belasteten Stellen angeordnet werden sollte.In an advantageous development of the solution according to the invention, the signaling device is arranged at a longitudinal end of the camshaft / motor shaft. Due to the recesses forming the signaling device, the camshaft / motor shaft in the region of the signaling device is weakened with regard to its cross section, so that the signaling device should be arranged at points which are as little or as lightly loaded as possible.

Selbstverständlich ist dabei die Anordnung der Signalgebereinrichtung bzw. das Anordnen der entsprechenden Aussparungen individuell frei wählbar, wodurch konstruktive Freiheiten geschaffen werden können, die in diesem Maße bislang nicht bestanden haben. Of course, the arrangement of the signaling device or the arrangement of the corresponding recesses is individually selectable, whereby constructive freedom can be created, which have not existed to this extent.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die Aussparungen durch Stanzen, Bohren, Schneiden, Lasern oder Fräsen hergestellt. Bereits diese Aufzählung der Herstellung der Aussparung lässt erahnen, auf welch mannigfaltige Weise die Aussparung und damit auch die Signalgebereinrichtung hergestellt werden können. Besonders das Lasern lässt dabei eine besonders exakte und zugleich kostengünstige Möglichkeit des Einbringens der Aussparungen zu.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the recesses are produced by punching, drilling, cutting, laser cutting or milling. Already this list of production of the recess gives an idea of how manifold the recess and thus also the signaling device can be made. In particular, the laser allows a particularly accurate and cost-effective way of introducing the recesses.

Zweckmäßig besitzen die Aussparungen radiale, insbesondere scharfkantige, Ränder. Derartige scharfkantige Ränder erleichtern das Erfassen der Drehwinkelstellung der Nockenwelle mittels einer entsprechenden Signalerfassungseinrichtung, wobei derartige radiale Ränder, das heißt sich in Radialrichtung erstreckenden Ränder, zudem mit den in den vorherigen Absätzen genannten Herstellungsverfahren einfach und exakt hergestellt werden können.Appropriately, the recesses have radial, in particular sharp edges. Such sharp-edged edges facilitate the detection of the rotational angle position of the camshaft by means of a corresponding signal detection device, wherein such radial edges, that is, radially extending edges, also can be prepared easily and accurately with the manufacturing processes mentioned in the previous paragraphs.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine Ansicht und verschiedene Schnittdarstellungen durch eine erste mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nockenwelle/Motorwelle, 1 a view and various sectional views through a first possible embodiment of a camshaft / motor shaft according to the invention,

2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einer anderen Anordnung einer Signalgebereinrichtung. 2 a representation like in 1 but in another arrangement of a signaling device.

Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Nockenwelle 1, die generell auch allgemein als Motorwelle 1a ausgebildet sein kann, eine Signalgebereinrichtung 2 zur Erfassung einer Drehstellung der Nockenwelle 1 bzw. der Motorwelle 1a auf. Erfindungsgemäß ist nun die Signalgebereinrichtung 2 durch Aussparungen 3 in der Nockenwelle 1 gebildet und bildet dadurch einen integralen Bestandteil der Nockenwelle 1. Die Aussparungen 3 sind dabei gemäß der 2 als Fenster im Mantel der Nockenwelle 1 bzw. der Motorwelle 1a gebildet, wobei die Aussparungen 3 gemäß der 1 zu einer Stirnseite der Nockenwelle 1, bzw. der Motorwelle 1a offen ausgebildet sind. Der nachfolgenden Figurenbeschreibung wird der Einfachheit halber nunmehr ausschließlich von einer Nockenwelle 1 gesprochen, wobei selbstverständlich klar ist, dass diese Nockenwelle 1 stellvertretend für alle Arten von Wellen bzw. Motorwellen 1a mit entsprechenden Signalgebereinrichtungen 2 stehen kann.According to the 1 and 2 , Has a camshaft according to the invention 1 , generally also generally as a motor shaft 1a may be formed, a signaling device 2 for detecting a rotational position of the camshaft 1 or the motor shaft 1a on. According to the invention is now the signaling device 2 through recesses 3 in the camshaft 1 formed and thereby forms an integral part of the camshaft 1 , The recesses 3 are doing according to the 2 as a window in the mantle of the camshaft 1 or the motor shaft 1a formed, with the recesses 3 according to the 1 to a front side of the camshaft 1 , or the motor shaft 1a are open. The following description of the figures is for the sake of simplicity now exclusively of a camshaft 1 spoken, of course, it is clear that this camshaft 1 representative of all types of shafts or motor shafts 1a with corresponding signaling devices 2 can stand.

Betrachtet man die Signalgebereinrichtung 2 gemäß der 1, so kann man erkennen, dass diese an einem Längsende der Nockenwelle 1, das heißt an einer Stirnseite, angeordnet ist. Die stirnseitige Anordnung der Signalgebereinrichtung 2 und damit auch der zugehörigen Aussparungen 3 lässt ein Herstellen der Aussparungen 3 bspw. mittels Stanzen, Bohren, Schneiden, Lasern oder Fräsen zu. Die Aussparungen 3 sind in diesem Fall zum Längsende der Nockenwelle 1 hin offen ausgebildet. Werden die Aussparungen 3 gebohrt, so haben diese selbstverständlich gerundete Eckbereiche. Diese sind in den 1 und 2 mit unterbrochen gezeichneter Linie dargestellt. Looking at the signaling device 2 according to the 1 , so you can see that this at one longitudinal end of the camshaft 1 , that is on a front side, is arranged. The frontal arrangement of the signaling device 2 and thus the associated recesses 3 lets one make the recesses 3 For example, by punching, drilling, cutting, laser or milling. The recesses 3 are in this case to the longitudinal end of the camshaft 1 formed open. Be the recesses 3 drilled, so these have of course rounded corner areas. These are in the 1 and 2 shown with broken line drawn.

Im Unterschied zur 1 ist in der 2 die Signalgebereinrichtung 2 zwischen den beiden Längsenden der Nockenwelle 1 angeordnet und für diesen Fall bspw. mittels Stanzen, Lasern oder Fräsen herzustellen. Sämtliche Aussparungen 3 der Nockenwelle 1 gemäß den 1 und 2 besitzen dabei radiale Ränder 4, die eine scharfkantige Abgrenzung und damit eine optimale Signalerfassung durch einen zugehörigen Sensor 5 ermöglichen.In contrast to 1 is in the 2 the signaling device 2 between the two longitudinal ends of the camshaft 1 arranged and for this case, for example. Produce by punching, laser or milling. All recesses 3 the camshaft 1 according to the 1 and 2 have radial edges 4 , which has a sharp-edged demarcation and thus optimum signal detection by an associated sensor 5 enable.

Durch die Integration der Signalgebereinrichtung 2 in die Nockenwelle 1 durch Herstellen entsprechender Aussparungen 3 bzw. Fenster, lassen sich wesentliche Vorteile erzielen:

– gewichtsoptimierte Ausgestaltung, da das Gewicht für bisher erforderliche zusätzliche Signalgebereinrichtungen, wie bspw. Signalgeberräder entfällt,
– kostengünstige Lösung, da eine bisher erforderliche Montage der Signalgebereinrichtung auf der Nockenwelle 1 nunmehr entfallen kann,
– Möglichkeit der Vorfertigung, so dass die Nockenwelle 1 bzw. allgemein die Motorwelle 1a generell zusammen mit der Signalgebereinrichtung 2 vorgefertigt und in diesem vorgefertigten Zustand zum Einbau angeliefert werden kann,
– geringe Bauhöhe und damit geringerer Platzbedarf, da die erfindungsgemäß in die Nockenwelle 1 integrierte Signalgebereinrichtung 2 die Abmessungen der Nockenwelle 1 nicht überschreitet.

By integrating the signaling device 2 in the camshaft 1 by making appropriate recesses 3 or window, you can achieve significant benefits:

Weight-optimized design, since the weight for previously required additional signaling devices, such as. Wiper wheels omitted,
- Cost-effective solution, since a previously required installation of the signaling device on the camshaft 1 can now be omitted,
- Possibility of prefabrication, allowing the camshaft 1 or in general the motor shaft 1a generally together with the signaling device 2 prefabricated and can be delivered in this prefabricated condition for installation,
- Low height and thus less space, since the present invention in the camshaft 1 integrated signaling device 2 the dimensions of the camshaft 1 does not exceed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007023090 A1 [0002]
DE 4011503 A1 [0003]
EP 1471213 A2 [0004]

Claims

Camshaft ( 1 ) or motor shaft ( 1a ) an internal combustion engine with a signaling device ( 2 ) for detecting a rotational position of the camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ), characterized in that the signaling device ( 2 ) through recesses ( 3 ) in the camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ) and thereby an integral part of the camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ).

Camshaft / motor shaft according to claim 1, characterized in that the signaling device ( 2 ) at a longitudinal end of the camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ) is arranged.

Camshaft / motor shaft according to claim 1 and 2, characterized in that the recesses ( 3 ) are produced by punching, cutting, drilling, laser cutting or milling.

Camshaft / motor shaft according to claim 2 or 3, characterized in that the recesses ( 3 ) to the longitudinal end of the camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ) are open towards.

Camshaft / motor shaft according to claim 1, characterized in that the signaling device ( 2 ) between the two longitudinal ends of the camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ) is arranged.

Camshaft / motor shaft according to claim 5, characterized in that the recesses ( 3 ) are produced by punching, drilling, laser cutting or milling.

Camshaft / motor shaft according to one of claims 1 to 6, characterized in that the recesses ( 3 ) radial edges ( 4 ) exhibit.

Internal combustion engine with at least one camshaft / motor shaft ( 1 . 1a ) according to one of claims 1 to 7.