DE3512411A1

DE3512411A1 - Zuendsignalgenerator fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3512411A1
Application number: DE19853512411
Authority: DE
Inventors: Takaki Katsuta Ibaraki Kamiyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1985-04-04
Publication date: 1985-10-31
Also published as: DE3512411C2; US4591746A; KR900000099B1; JPS60210157A; KR850007648A; JPH0346669B2

Description

• - 5 -

Zündsignalgenerator für Brennkraftmaschinen

Die Erfindung betrifft einen Zündsignalgenerator für Brennkraftmaschinen, der insbesondere an einen Drehfeldgenerator angepaßt werden kann.'

Gemäß einer zum Beispiel in der US-PS 3 799 137 angegebenen Vorrichtung sind Magnete an einer Welle zylindrisch befestigt, die sich mit der Drehung einer Brennkraftmaschine dreht. Ausgänge werden an einem Impulsgeber erzeugt, der längs seines Außenumfangs durch scheibenförmige Magnetpole fest angeordnet ist, die sich zusammen mit den Magneten bewegen. Durch die Ausgänge wird ein Zündkreis gesteuert.

In der obigen Vorrichtung werden jedoch halbkreisförmige Permanentmagnete, die als Erregungsquelle arbeiten, radial und entgegengesetzt zueinander magnetisiert und sind in Form eines Zylinders angeordnet. Ferner ist der scheibenförmige Magnetpolschuh nur auf einer Seitenfläche angeordnet und erregt den Impulsgeber. Darüber hinaus ist ein Magnetpolschuh, dessen Gestalt ungefähr gleich dem halbkreisförmigen Magnet ist, nur auf einer Seitenfläche überlappt und bildet zwischen dem Nordpol und dem Südpol einen Spalt, so daß der in die Impulsgeberwicklung induzierte Magnetfluß durch den Spalt umgekehrt wird und daß ein normales Zündsignal durch die Impulsgeberwicklung an einem mittleren Abschnitt längs des Umfangs jedes der Magnetpolschuhe erzeugt -wird, wo der Magnetfluß der Nord- und Südpole ein Maximum ist. In diesem Fall erzeugt jedoch die Impulsgeberwicklung ein Storsignal mit derselben Phase wie das normale Zündsignal in einem Augenblick, wenn der in die Impulsgeberwicklung induzierte Magnetfluß durch den Spalt umgekehrt wird, und zwar in einem Augenblick nach der Erzeugung des normalen Zündsignals, jedoch vor der Erzeugung eines weiteren normalen Zündsignals. Daher ergibt sich im

Augenblick der Zündung ein fehlerhafter Betrieb.

Ferner erfordern in konstruktiver Hinsicht die halbkreisförmigen Magnete einen verhältnismäßig mühsamen Zusammenbau und Magnetisierungsbetrieb. Da auch die Magnete mit großer Kraft verbunden werden müssen, nimmt die Zuverlässigkeit leicht ab.

Gemäß einem in der US-PS 3 715 650 angegebenen weiteren herkömmlichen Zündsignalgenerator für Brennkraftmaschinen sind axial magnetisierte halbkreisförmige Magnete zylindrisch angeordnet. Magnetpolschuhe mit einer den halbkreisförmigen Magneten beinahe gleichen Form sind an ihren beiden Seitenflächen überlappt und bilden zwischen dem Nordpol und dem Südpol einen Spalt. Der MagneiJTuß in den Impulsgeberpolen wird durch den Spalt geändert, um die Ausgänge aus dem Impulsgeber herauszunehmen. Diese Vorrichtung hat jedoch Nachteile, die denjenigen der angegebenen US-PS 3 799 137 ähnlich sind, und ist ferner komplex aufgebaut, da sie zwei halbkreisförmige Magnete verwendet. Ferner sind vier paarweise aufgeteilte zusätzliche Magnetpolschuhe erforderlich. Daher hat die Konstruktion einen geringen Widerstand gegen Fliehkräfte bei hoher Drehzahl, was im praktischen Gebrauch ein ernster Nachteil ist.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Zündsignalgenerators für Brennkraftmaschinen, der eine Signalspannung mit geringer fehlerhafter Zündung erzeugen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß der Zündsignalgenerator für Brennkraftmaschinen gebildet, der einen Rotor und Statoren verwendet, die noch im einzelnen beschrieben werden. Der Rotor besteht aus einem axial magnetisierten zylindrischen Magnet und aus zwei scheibenförmigen Magnetpolschuhen, die aus einem Nordpol und einem Südpol bestehen und an beiden Seitenflächen des zylindrischen Magnets befestigt sind. Die Statoren sind derart positioniert, daß die beiden

Magnetpolschuhe dazwischen angeordnet sind. Ein Ende jedes der Statoren ist dem Nordpol der Magnetpolschuhe zugewandt, während deren anderes Ende dem Südpol zugewandt ist. Auf den mittleren Abschnitt ist eine Impulsgeberwicklung gewickelt. Von größerer Bedeutung ist hier, daß jeder der beiden scheibenförmigen Magnetpolschuhe mit Stufen versehen ist, die aus einem größeren Abschnitt als dem Außendurchmesser des zylindrischen Magnets und aus einem kleineren Abschnitt als dem Außendurchmesser des zylindrischen Magnets bestehen. Die Stufen im Umfang der beiden Magnetpolschuhe sind durch eine sich allmählich ändernde Kurve verbunden.

Daher erfolgt die Änderung des Magnetflusses in dem Abschnitt sehr langsam, wo sich die Impulsgeberspule dem Abschnitt nähert, in dem sich mit der Drehung des Rotors der Außenumfang der Magnetpolschuhe allmählich ändert, und wo der in die Impulsgeberwicklung induzierte Magnetfluß umgekehrt wird. Daher kann unter den in diesem Augenblick erzeugten Spannungswellenformen die Erzeugung einer Ausgangsspannung verhindert werden, die dieselbe Polarität wie ein normales Zündsignal hat.

Gemäß der Erfindung kann daher ein fehlerhafter Betrieb des Impulsgebers verhindert werden, d. h. ein fehlerhafter Betrieb, der aus einem Storsignal kommt, das dieselbe Polarität wie ein normales Zündsignal hat, das beim normalen Zündtakt erzeugt wird, der den herkömmlichen Zündsignalgeneratoren für Brennkraftamschinen eigen ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht mit geschnittenen Teilen eines Magnetzündergenerators, der mit einem Zündsignalgenerator nach der Erfindung versehen ist;

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt des in Fig. 1 gezeigten Magnetzündergenerators;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Impulsgeberrotors;

Fig. 4 eine Vorderansicht des in Fig. 3 gezeigten Impulsgeberrotors;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Impulsgeberrotors von Fig. 3 in zerlegtem Zustand;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung der Anordnung der in Fig. 3 gezeigten scheibenförmigen Magnetpolschuhe;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Impulsgeberstators;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des zerlegten Impulsgeberstators von Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht zur Erläuterung der magnetischen Schaltung eines Pulsgeberkerns;

Fig.10 ein Diagramm der Magnetflußwellenformen und Spannungs-. wellenformen des Impulsgebers.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Gemäß Fig. 1 und 2 hat eine Brennkraftmaschine eine Antriebswelle 1. Am konischen Abschnitt TA am Ende der Antriebswelle ist ein zylindrisches Mittelteil 2 durch eine Mutter befestigt. An einem Flanschteil 2A des Mittelteils 2 ist bei 5 das mittlere Bodenteil eines topfförmigen Schwungrads aus Stahl angenietet.

Radial magnetisierte Permanentmagnete 6 sind längs der inneren ümfangsfläche des Schwungrads 4 angeordnet und bilden abwechselnd unterschiedliche Polaritäten. Ferner sind zwei Magnetpolschuhe 7 an der Innenumfangsfläche jedes Permanentmagnets 6 befestigt und halten in Drehrichtung einen Spalt ein. Ein Stator 9 ist konzentrisch zu einem Brennkraftmaschinengehäuse 14 befestigt und liegt unter Einhaltung eines kleinen dazwischenliegenden Spalt den Innenumfangsflachen der Permanentmagnete 6 gegenüber. Der Stator 9 besteht aus einem ringförmigen Kern 9A mit mehreren radialen Magnetpolen 9B, auf denen gesondert gewickelt sind: Wicklungen 10 zum Laden der Speicherbatterie und Wicklungen 1OA als Energiequelle für das Zündsystem. Das Schwungrad 4, das Mittelteil 2 und der Impulsgeberrotor 11 drehen sich gemeinsam als einheitlicher Aufbau.

Am Außenumfang des Mittelteils 2 ist der Impulsgeberrotor ausgebildet, der gemäß Fig. 3 aufgebaut ist und die Zündsignale erzeugt. Statoren 12 sind über eine Basis 13 gegenüber dem Impulsgeberrotor 11 angeordnet und am Brennkraftmaschinengehäuse 14 befestigt. Der Impulsgeberrotor 11 besteht gemäß Fig. 5 aus beinahe scheibenförmigen Magnetpolschuhen 16, 17, die an beiden Seitenflächen eines axial magnetisierten zylindrischen Magnet 15 befestigt und auf einen Vorsprung 18 aufgepaßt sind, der aus einem nicht magnetischen Metall besteht und an seinem einen Ende einen Positonierflansch 18A hat, wobei der Vorsprung 18 als Achse hierfür dient. Die Magnetpolschuhe 16, 17 haben an ihrem Umfang kleine kreisförmige Abschnitte 18A, 17A, deren Durchmesser beinahe gleich dem Außendurchmesser des zylindrischen Magnets 15 ist, und große kreisförmige Abschnitte 16B, 17B, die auf einem Bereich überstehen, der geringfügig größer als derjenige des Halbkreises ist. Auf einer Seite sind steile Stufen 16C, 17C gebildet, die den großen Kreis mit dem kleinen Kreis verbinden. Auf der anderen Seite sind

Stufen 16D, 17D dort gebildet, wo die großen und kleinen Kreise mit einem Halbkreis verbunden sind, der beinahe gleich der Höhe der Stufen ist. Die Stufen 16D, 17D sind gegenüber den Stufen 16C, 17C in Drehrichtung um 180° versetzt.

Die Magnetpolschuhe 16, 17 werden so angeordnet, daß die Stufen 16C, 17C einander gegenüberliegen und in axialer Richtung einen kleinen Spalt & einhalten, vgl. Fig. 3. Auf der Seite der Stufen 16D, 17D sind jedoch die Magnetpolschuhe 16, 17 in axialer Richtung überlappt. Gemäß Fig. 5 wird ferner der Magnetpolschuh 16 auf den Vorsprung 18 aufgepaßt,, dessen Flansch 18A die Bewegung in axialer Richtung hindert. Dann wird der zylindrische Magnet 15 aufgepaßt, gefolgt von einem weiteren Magnetpolschuh 17, wodurch der Impulsgeberrotor gebildet ist. Diese Teile sind mit einem Klebstoff fest miteinander verbunden.

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen den Magnetpolschuhen 16 und 17.

Die Magnetpolschuhe 16, 17 bestehen aus ebenen Platten mit demselben Radius, d. h. mit demselben maximalen Radius an den Stufen 16C, T7C. Die Magnetpolschuhe 16, 17 werden in einem Zustand zusammengebaut, in dem sie um eine durch die Mittelachse L-L' gehende Linie C-C um 180° gegeneinander verdreht sind, d. h. in einen in Fig. 3 gezeigten Zustand. Dort ist zwischen den Stufen 16C und 17C ein Spalt I gebildet. Jedoch braucht der Spalt I nicht vorgesehen zu werden. Ferner können die Stufen 16C, 17C in axialer Richtung einander überlappen. Wenn die Stufen 16C, 17C einander in axialer Richtung überlappen sollen, muß jedoch die Überlappungslänge I der Beziehung ZUL genügen, wobei L die Länge eines Mittelteils 21 des Kerns ist, das gemäß Fig. 8 axial übersteht. Ferner muß die Größe %' des überlappenden Teils der Stufen 16D, 17D der Beziehung £' ä L¹ genügen, wobei L¹ ein Spalt

zwischen einem mittleren Polschuh 21 und einem der beiden Polschuhe 19B oder 19C des Stators 12 ist, vgl. Fig. 9.

Gemäß Fig. 7 und 8 wird ein Statorkern 19 dadurch hergestellt, daß eine Magnetstahlplatte etwa in UrForm gemäß Fig. 8A ausgestanzt wird. Das heißt, der Statorkern 19 hat einen aufrecht umgefalteten Basisabschnitt 19A und einen in derselben Richtung wie oben umgefalteten Abschnitt 19B sowie einen in der entgegengesetzten Richtung umgefalteten Endabschnitt 19C. Hierdurch werden die Magnetpolschuhe als einheitlicher Aufbau gebildet. Zwischen den Magnetpolschuhen 19B und 19C ist ein T-förmiger mittlerer Magnetpolschuh 21 eingesetzt, der eine zylindrische Impulsgeberwicklung 20 an seiner Mitte hält, während der Statorkern 19 am Endabschnitt des mittleren Magnetpolschuhs 21 befestigt ist. Die Impulsgeberwicklung 20 ist ein Bestandteil und ist gemäß Fig. 7 mit einem Kunstharz umhüllt, wobei nur das Ende des Magnetpolschuhs 21 freiliegt. Die Breite des Magnetpolschuhs 21 ist beinahe gleich der Breite für die Befestigung der scheibenförmigen Magnetpolschuhe 16, 17.

Die Statoren 12 sind durch Schrauben 23 auf der Oberseite der Basis 13 befestigt, vgl. Fig. 1 und 2, während die Magnetpolschuhe 19B, 19C, 2OC E-förmig dem Außenumfang des Impulsgeberrotors 11 gegenüberliegen.

Fig. 9A zeigt den Zustand, in dem das Schwungrad der Impulsgeberrotor 11 zusammen mit der Drehung der Brennkraftmaschine gedreht wird, wobei sich der Nordpol dem Polschuh 19B des Statorkerns und dem mittleren Magnetpolschuh 21 nähert, während sich der Südpol dem Polschuh 19C nähert. Dieser Zustand verschiebt sich dann zu dem Zustand, in 'dem sich der Südpol dem mittleren Magnetpolschuh 21 nähert, vgl. Fig. 9B. Dann erfolgt eine starke Änderung des Magnetflusses in der Impulsgeberwicklung 21, wobei durch diese

eine Ausgangsspannung erzeugt wird. Die Spannung ändert sich gemäß Fig. 1OB in Abhängigkeit von der Änderung des Magnetflusses gemäß Fig. 10A. Das heißt, zusätzlich zu einer normalen Zündsignalspannung 30, die in der Impulsgeberwicklung 20 in einem Augenblick induziert wird, wenn der Magnetpolschuh 21 des Impulsgeberstators 12 an den Stufen 16C, 17C angekommen ist, wird ein Ausgang 33 mit unterschiedlicher Phase in Form von zwei Impulsen in einem Augenblick erzeugt, wenn sich der Magnetfluß von der negativen zur positiven Polarität gemäß Fig. 10A umgepolt hat, was durch die Impulsgeberwicklung 20 bewirkt wird, die an den Stufen 16D, 17D angekommen ist. Die an den Stufen 16D, 17D erzeugte Spannung ist ebenso steil wie die an den Stufen 16C, 17C erzeugte Spannung. Wenn zwischen den entsprechenden Stufen ein Spalt & eingehalten wird, wird die Spannung auch als positive Störspannung erzeugt mit derselben Intensität wie die negative kleine Spannung 32 an einer Position, die um einen halben Zyklus von derjenigen der negativen kleinen Spannung 32 entfernt ist. Gemäß der Erfindung sind jedoch die Stufen 16D, T7D gemäß Fig. 4 abgerundet ausgebildet. Daher ändert sich der Magnetfluß so langsam, daß die Erzeugung einer Störspannung mit derselben Polarität wie das normale Zündsignal auf einen kleinen Wert unterdrückt werden kann.

Die Ausführungsform von Fig. 3 bis 6 befaßt sich mit dem Fall, daß zweite Stufen 16D, 17D vorgesehen sind. Es ist jedoch auch möglich, eine sich allmählich ändernde Kurve auf dem Umfang der scheibenförmigen Magnetpolschuhe 16, 17 auszubilden, die die ersten Stufen 16C enthalten, anstatt die zweiten Stufen 16D, 17D zu bilden, um dieselben Wellenformen wie diejenigen von Fig. 10 zu erzielen.

Die Ausführungsform von Fig. 9 befaßt sich mit dem Fall, daß der Impulsgeberstator E-förmig ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung kann jedoch einer der beiden Magnetpolschuhe 19B

oder 19C weggelassen werden, d. h. es kann ein U-förmiger Impulsgeberstator verwendet werden.

Gemäß der obigen Ausführungs'form der Erfindung wird ein hoher Störausgang zum Torthyristor in der Zündschaltung der Kondensator-Lade-Entladebauart geliefert, wobei sich selbst bei hohen Drehzahlen kein fehlerhafter Betrieb entwickelt. In der Zündspule wird eine nur auf der normalen Signalspannung 30 beruhende hohe Spannung erzeugt, wobei die Zündenergie bis zu hohen Motordrehzahlen zuverlässig erzeugt wird.

Gemäß der Erfindung besteht ferner der Impulsgeberrotor aus einem einfach gebauten zylindrischen Magnet 15 und scheibenförmigen Magnetpolschuhen 16, 17. Daher können die Impulsgeberrotoren hochwirksam zusammengebaut und hergestellt werden und ermöglichen eine freie Einstellung des Spalts S, zwischen den Magnetpolen.

Alle oben angegebenen Teile sind ringförmig und konzentrisch zu dem als Achse dienenden Vorsprung 18 angeordnet. Daher zeigt der Impulsgeberrotor eine stabile Festigkeit selbst gegen die bei hohen Drehzahlen erzeugten Fliehkräfte und hat eine erhöhte Zuverlässigkeit.

Al

- Leerseite -

Claims

Ansprüche

1./ Zündsignalgenerator für Brennkraftmaschinen,

- mit einem Hauptgenerator aus einem drehangetriebenen topfförmigen Schwungrad, das mehrere Feldmagnete an seiner Innenumfangsflache aufweist, und aus einem Stator, der den Feldmagneten gegenüberliegt, und

- mit einem Signalgenerator aus einem zentral im Schwungrad angeordneten Mittelstück, an dessen Umfang einen Impulsgeber erregende Magnete befestigt sind, und aus diesen mit einem Spalt gegenüberliegenden Statoren außerhalb der Magnete,

gekennzeichnet durch

- einen Rotor (11) aus einem axial magnetisierten zylindrischen Magnet (15) und aus zwei scheibenförmigen Polschuhen (16, 17), die an beiden Seitenflächen des Magnets (15) befestigt sind und den Nordpol bzw. Südpol bilden, und

- durch Statoren (12), zwischen denen sich die Magnetpolschuhe (16, 17) befinden und die eine Impulsgeberwicklung (20) aufweisen, die auf einen Steg (21) eines Kerns (19) gewickelt ist, dessen eines Ende (19B) dem Nordpol der Polschuhe (16, 17) und dessen anderes Ende (19C) dem Südpol gegenüberliegen,

- wobei die Polschuhe (16, 17) erste Stufen (16C, 17C) aufweisen, die zwischen ersten Abschnitten (16B, 17B) mit größerem Durchmesser als dem Außendurchmesser des Magnets (15) und zweiten Abschnitten (16A, 17A) mit kleinerem Durchmesser als dem Durchmesser der ersten Abschnitte (16B, 17B) gebildet sind, wobei die ersten Stufen (16C, 17C) durch Kurven (16A, 16B, 17A, 17B) verbunden sind, die sich längs des Umfangs der Magnetpolschuhe (16, 17) allmählich ändern.

2. Zündsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die ersten Stufen (16C, 17C) der Polschuhe (16, 17) axial gegenüberliegen und daß sich axial überlappende zweite Stufen (16D, 17D) an den Polschuhen (16, 17) ausgebildet sind.

3. Zündsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet

- daß die· zweiten Abschnitte (16A, 17A) der Magnetpolschuhe (16, 17) halbkreisförmig mit einem Durchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Magnets (15) sind und daß die ersten Abschnitte (16B, 17B) halbkreisförmig sind und ihr Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Magnets (15) ist.

512

4. Zündsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die beiden scheibenförmigen Polschuhe (16, 17) an den ersten Stufen (16C, 17C) gleiche maximale Durchmesser haben, wobei

- ein Polschuh (17 dem anderen Magnetpolschuh (16) gegenüberliegt und um etwa 180° um eine Linie C-C verdreht ist, die durch die Mittelachse L-L' der beiden Polschuhe (16, 17) verläuft.

5. Zündsignalgenerator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder Stator (12) E-förmig ist und einen Polschuh (19B), der dem Nordpol am Außenumfang der scheibenförmigen Polschuhe (16, 17) gegenüberliegt, einen Polschuh (19C), der dem Südpol am Außenumfang gegenüberliegt, und einen mittleren Polschuh (21), der sich zwischen den beiden Polschuhen (19B und 19C) befindet und dem Umfang des Magnets (15) gegenüberliegt, enthält, wobei die Impulsgeberwicklung (20) auf den mittleren Polschuh (21) gewickelt ist.

6. Zündsignalgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

- daß jeder Stator (12) U-förmig ist und einen Polschuh, der dem Nordpol am Außenumfang der scheibenförmigen Magnetpolschuhe (16, 17) gegenüberliegt, und einen mittleren Polschuh (21), der dem Südpol an dessen Umfang gegenüberliegt, enthält, wobei die Impulsgeberwicklung (20) auf den mittleren Polschuh (21) gewickelt ist.

7. Zündsignalgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß die ersten Stufen (16C, 17C) sich axial auf einer

Strecke I SL überlappen, wobei L die axial überstehende Länge des Mittelteils (21) des Kerns (19) ist.

8. Zündsignalgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/

- daß die Magnetpolschuhe (16, 17) zweite Stufen (16D, 17D) aufweisen, die sich axial auf einer Länge Ä¹ ^L¹ überlappen, wobei L¹ der Spalt zwischen dem mittleren Polschuh (21) und einem der beiden Polschuhe (19B oder 19C) des E-förmigen Stators (12) ist.

9. Zündsignalgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Magnetpolschuhe (16, 17) zweite Stufen (16D, 17D) aufweisen, die sich axial auf einer Länge £' ^l¹ überlappen, wobei L¹ der Spalt zwischen dem mittleren Polschuh (21) und dem Polschuh (19B oder 19C) des U-förmigen Stators (12) ist.