DE3709092A1 - Drehwinkelsensor - Google Patents
DrehwinkelsensorInfo
- Publication number
- DE3709092A1 DE3709092A1 DE19873709092 DE3709092A DE3709092A1 DE 3709092 A1 DE3709092 A1 DE 3709092A1 DE 19873709092 DE19873709092 DE 19873709092 DE 3709092 A DE3709092 A DE 3709092A DE 3709092 A1 DE3709092 A1 DE 3709092A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetized
- magnetic
- zones
- rotation
- zone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/249—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
- G01D5/2497—Absolute encoders
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
- F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
- F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/245—Constructional details of parts relevant to the encoding mechanism, e.g. pattern carriers, pattern sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelsensor zur
Ermittlung des Drehwinkels einer Welle. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Drehwinkelsensor zur
Ermittlung des Drehwinkels der Kurbelwelle einer
Brennkraftmaschine eines Automobiles oder eines
anderen derartigen Fahrzeuges.
In der letzten Zeit hat die elektronische Steuer
technologie für Brennkraftmaschinen schnelle Fort
schritte gemacht. Im Zusammenhang mit derartigen
elektronischen Steuerungen ist die Steuerzeitgabe von
Bedeutung und ist es daher erforderlich, die Kolben-
Kurbelwinkelpositionen, die zur Verwendung als Bezugs
signale dienen, genau zu ermitteln. Ein herkömmlicher
Typ eines Drehwinkelsensors ist beispielsweise in JP
57(1982)-1 33 311 beschrieben. Bei dieser herkömmlichen
Technologie wird ein Drehteil durch Übereinandersta
peln von drei scheibenförmgien Magneten gebildet.
Jeder dieser Magnete weist magnetische Pole auf, die
aneinandergrenzende um seinen Umfang herum so ausge
bildet sind, daß drei Anordnungen magnetisierter Zonen
gebildet werden. Weil jedoch in einer derartigen
Anordnung die magnetisierten Zonen in der Richtung der
Drehachse in einem ununterbrochenen engen Kontakt
stehen, wobei dazwischen keine nichtmagnetisierten
Zonen vorgesehen sind, besteht die Gefahr, daß zwi
schen den magnetisierten Zonen eine magnetische
Störung entsteht und daß der magnetische Flußweg einer
magnetisierten Zone die Magnetpole einer benachbarten
magnetisierten Zone stört, weshalb die dadurch erzeug
te magnetische Kraft zu Ermittlungsfehlern führt. Aus
diesem Grunde war es nicht möglich, die Kurbelwinkel
position genau zu ermitteln. Die Gefahr wird besonders
groß, wenn eine hochempfindliche Einrichtung, wie
beispielsweise ein magnetischer Widerstand als Ermitt
lungseinrichtung verwendet wird.
Außerdem wird das Drehteil schwer, weil bei diesem
herkömmlichen Typ das Drehteil durch Zusammenstapeln
von scheibenförmigen Magneten gebildet wird. Der
Durchmesser der Welle muß daher vergrößert werden.
Dies hat zur Folge, daß andere Teile, wie beispiels
weise die Lager, groß gemacht werden müssen, so daß
der ganze Sensor groß und schwer wird. Dies führt
dazu, daß ein großer Raum erforderlich ist, um den
Sensor unterzubringen, und daß seine Lebensdauer
verschlechtert wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
einen Drehwinkelsensor anzugeben, bei dem eine
magnetische Störung zwischen magnetisierten Zonen
verhindert werden kann und eine genaue Ermittlung
einer Drehwinkelposition möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen
Drehwinkelsensor gelöst, der ein Drehteil aufweist,
das sich synchron mit der Drehung einer Welle eines
Gegenstandes dreht, an der gemessen werden soll. Das
Drehteil weist auf seiner Umfangsfläche eine Mehrzahl
von magnetisierten Zonen auf, die in der Richtung der
Drehachse angeordnet sind. Jede dieser magnetisierten
Zonen weist eine unterschiedliche Anzahl von Magnetpo
len auf. Es sind magneto-elektrische-Wandlereinrich
tungen, deren Anzahl der Anzahl der magnetisierten
Zonen entspricht, so angeordnet, daß sie dem Drehteil
zugewandt sind. Gemäß der vorliegenden Verbesserung
weist der Drehwinkelsensor eine nichtmagnetisierte
Zone zwischen den magnetisierten Zonen auf.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, daß der
erfindungsgemäße Drehwinkelsensor leicht und kompakt
ist, in einem kleinen Raum untergebracht werden kann
und eine große Lebensdauer aufweist.
Im folgenden werden die Erfindung und deren
Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher
erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen erläuternden Querschnitt des
erfindungsgemäßen Drehwinkelsensors, der
beispielsweise in einem Verteiler angeordnet
ist;
Fig. 2a und 2b perspektivische Darstellungen, die
Einzelheiten einer in dem erfindngsgemäßen
Drehwinkelsensor angewendeten Sensorplatte
zeigen;
Fig. 3 zur Erläuterung eine perspektivische
Darstellung des Drehteiles des in der Fig. 1
dargestellten Drehwinkelsensors;
Fig. 4 zur Erläuterung eine Seitenansicht, die die
Positionen zeigt, die das Drehteil und die
Sensorplatte in Bezug aufeinander aufweisen;
Fig. 5 ein Blockschaltbild des Ermittlungskreises
des in der Fig. 1 dargestellten
Drehwinkelsensors;
Fig. 6a bis 6h erläuternde Darstellungen, die die
Herstellungsfolge bei der Herstellung eines
erfindungsgemäßen Drehwinkelsensors zeigen;
Fig. 7a und 7b zur Erläuterung perspektivische
Darstellungen einer zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Drehwinkelsensors;
Fig. 8 zur Erläuterung eine perspektivische
Darstellung einer dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Drehwinkelsensors;
Fig. 9 zur Erläuterung das Verhältnis der
Verteilung der Breite der magnetisierten
Bereiche der magnetisierten Zone des in der
Fig. 8 dargestellten Sensors zu der Breite
der nichtmagnetisierten Bereiche in der
Umfangsrichtung betreffende Wellenverläufe;
und
Fig. 10 zur Erläuterung eine perspektivische
Darstellung des in der dritten
Ausführungsform verwendeten magnetischen
Ringes.
Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau eines beispielsweise in
einem Verteiler 10 vorgesehenen Drehwinkelsensors. Ein
Gehäuse 12 und eine Verteilerkappe 14, die auf den
oberen Teil des Gehäuses 12 paßt, bilden das Gehäuse
des Verteilers 10, in dem ein Drehteil 16 drehbar
untergebracht ist. Das Drehteil 16 weist eine Welle 20
auf, die über ein Verbindungsteil 18 mit einer nicht
dargestellten Nockenwelle verbunden ist, die sich
synchron mit der Drehung einer nicht dargestellten
Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit der halben
Umdrehung der Kurbelwelle dreht. Außerdem weist das
Drehteil 16 einen magnetischen Ring 24 auf, der
nachfolgend beschrieben werden wird und koaxial zur
Welle 20 mit der Hilfe eines hitzehärtbaren bzw.
thermostatoplastischen Kunstharzes 22, bei dem es sich
beispielsweise um ein Phenolharz oder dergl. handelt,
angeordnet und auf der Welle 22 befestigt ist. Das
Drehteil 16 wird durch ein Lager 26 innerhalb des
Verteilers 10 derart gelagert, daß es frei drehbar
ist. Am oberen Ende des Drehteiles 16 ist ein Rotor 28
mit der Hilfe einer Schraube 30 befestigt.
Der magnetische Ring 24 ist drehbar in einer Kammer 34
angeordnet, die durch eine Trennwand 32 gebildet wird.
Eine Sensorplatte 36 in der Kammer 34, die von der
äußeren Umfangsfläche des magnetischen Ringes 24 durch
einen speziellen Abstand getrennt ist, ist an dem
Gehäuse 12 mit der Hilfe eines Auslegerarmes bzw.
Armes 38 und Schrauben 40 befestigt. Die Sensorplatte
36 weist drei Hall-Elemente 42 auf, die als die
magneto-elektrische-Wandlereinrichtung wirken. Die
Hall-Elemente sind gegenüber der magnetisierten Zonen
angeordnet, die auf dem magnetischen Ring ausgebildet
sind. Wie dies in den Fig. 2a und 2b dargestellt ist,
weist die Sensorplatte 36 ein Gehäuse 44 auf, das eine
Schaltungsplatte 46 aufnimmt. An der Außenfläche der
Schaltungsplatte 46 sind nur die drei Hall-Elemente 42
befestigt, wobei die magneto-empfindliche Fläche 42 a
derselben frei liegt. Der Ermittlungsschaltungskreis,
der später erläutert werden wird, wie beispielsweise
der Verstärkerkreis und dergl., ist auf der gegen
überliegenden Seite der Schaltungsplatte 46 angeordnet.
Obwohl bei dieser Ausführungsform Hall-Elemente als
die magneto-elektrischen-Wandlereinrichtungen
verwendet werden, wird darauf hingewiesen, daß in
derselben Weise auch Magnetwiderstände oder dergl.
verwendet werden können. Das Bezugszeichen 48
bezeichnet ein Halteteil bzw. einen Haltekeil. Eine
Ölabdichtung ist mit 50 bezeichnet. Das Bezugszeichen
52 bezeichnet einen O-Ring, während das Bezugszeichen
54 ein Lagermetall bezeichnet. Mit 56 ist eine Vertie
fung bezeichnet, die mit dem Kunstharz 22 ausgegossen
wird, um zusammen mit dem Haltekeil 48 einen Schlupf
zwischen dem magnetischen Ring 24 und der Welle 20 zu
verhindern.
Im folgenden wird nun das Drehteil 16 im Zusammenhang
mit den Fig. 3 und 4 ausführlicher erläutert. Der
magnetische Ring 24, der das Drehteil bildet, ist
röhrenförmig ausgebildet und weist an seinem Umfang
in der Richtung der Drehachse des magnetischen Ringes
eine Mehrzahl von magnetisierten Zonen auf. In der
Darstellung sind drei solche Zonen, nämlich eine erste
magnetisierte Zone 60, eine zweite magnetisierte Zone
62 und eine dritte magnetisierte Zone 64 gezeigt.
Am Umfang dieser magnetisierten Zonen sind eine
geeignete Anzahl von Magnetpolen ausgebildet, die aus
N-Polen und S-Polen bestehen. Wenn man annimmt, daß
der erfindungsgemäße Drehwinkelsensor für eine
vierzylindrige Brennkraftmaschine passend ist, weisen
die erste magnetisierte Zone 60 ein Paar von Polen,
die zweite magnetisierte Zone 62 vier Paar von Polen
und die dritte magnetisierte Zone 64 vierundzwanzig
Paare von Polen auf. Zur Erleichterung des Verständ
nisses ist die dritte magnetisierte Zone mit weniger
magnetisierten Polen dargestellt. Die N-Pole und die
S-Pole müssen nicht die identische Umfangslänge besit
zen. Vielmehr können sie in einer geeigneten Weise in
Übereinstimmung mit dem Wert des Tastverhältnisses am
Ausgang variiert sein. Da die erste magnetisierte Zone
60 nur ein Paar von magnetisierten Polen besitzt,
besteht der restliche Teil aus einem nicht magneti
sierten Bereich 66.
Eines der charakterisierenden Merkmale der Erfindung
besteht darin, daß zwischen den magnetisierten Zonen
60, 62 und 64 nichtmagnetisierte Zonen angeordnet
sind. In der Darstellung sind diese als eine erste
nichtmagnetisierte Zone 68 und eine zweite nichtmagne
tisierte Zone 70 dargestellt. Das Vorhandensein der
nichtmagnetisierten Zonen verhindert, daß die magneti
sche Kraft einer magnetisierten Zone eine benachbarte
magnetisierte Zone beeinträchtigt. Da auf diese Weise
die gegenseitige magnetische Störung zwischen den
magnetisierten Zonen 60, 62 und 64 verhindert wird,
kann jede magnetisierte Zone eine geeignete Koerzitif
kraft aufrechterhalten. Obwohl das Vorhandensein des
nichtmagnetisierten Bereiches 66 an bzw. auf der
ersten magnetisierten Zone diese Zone im Hinblick auf
eine magnetische Störung von der zweiten magnetisier
ten Zone empfänglicher macht, wird die magnetische
Störung selbst in Bezug auf die nichtmagnetisierte
Zone verhindet, weil eine nichtmagnetisierte Zone
diese magnetisierten Zonen trennt. Die magnetisierten
Zonen 60 und 64 sind direkt anden entsprechenden Enden
des magnetischen Ringes 24 ausgebildet, so daß die
axiale Länge des magnetischen Ringes so kurz wie
möglich wird. Die Breite der nichtmagnetisierten Zonen
68 und 70 in der Richtung der Drehachse kann dieselbe
sein, wie diejenige der magnetisierten Zone 60, 62 und
64. Wenn dies gefordert wird, kann sie jedoch auch
kleiner oder größer als diese Breite sein.
Gemäß Fig. 4 kann in dem erfindungsgemäßen Drehwinkel
sensor die Breite jeder magnetisierten Zone 60, 62 und
64 in der Richtung der Drehachse größer sein als die
Breite der magneto-empfindlichen Oberfläche 42 a der
Hall-Elemente 42. Wenn die Breite der magneto-empfind
lichen Oberfläche 42 a der Hall-Elemente 42 in der Fig.
4 mit Wa und die Breite der magnetisierten Zonen 60,
62 und 64 mit Wb bezeichnet werden, gilt:
Wb<Wa+a
Dabei bezeichnet a eine Abmessungstoleranz für einen
geschätzten Gesamtfehler, d.h. für die Summe der
Fehler, die bei der Herstellung und dem Zusammenbau
des Verteilergehäuses 12, der Sensorplatte 36 und
dergl. entstehen. Beispielsweise wird angenommen, daß
Wa=0,8 mm, a=4,0 mm und Wb=5,0 mm sind. Die magneto
empfindliche Oberfläche jedes der Hall-Elemente muß
gegenüber der entsprechenden magnetisierten Zone
angeordnet werden und von dieser durch den speziellen
Abstand für eine genaue Übereinstimmung mit derselben
beabstandet sein, um das gewünschte Ermittlungsaus
gangssignal zu erhalten. Das Ausrichten der Hall-
Elemente ist schwierig, weil die magnetisierten Zonen
und die Hall-Elemente äußerst klein sind. Obwohl dies
der Fall ist, wird durch einen Aufbau, bei dem die
Positionierung unter Anwendung eines Zusammenbau
spieles bzw. einer Zusammenbautoleranz a ausgeführt
werden kann, die die Positionierungsoperation weniger
kompliziert und werden der Wirkungsgrad bei der Her
stellung und bei der Einbauoperation verbessert.
Außerdem müssen im Hinblick auf die Anordnung bei der
Positionierung der Hall-Elemente 42 und der magneti
sierten Zonen 60, 62 und 64 in Bezug auf den magneti
schen Ring 24 die Abmessungen des Spaltes D dazwischen
in der senkrechten Richtung, d.h. in der Richtung der
Drehachse, und auch in der horizontalen Richtung (Fig.
4), beispielsweise von 0,3 mm bis 0,5 mm genau einge
stellt werden. Beim Drehwinkelsensor der vorliegenden
Erfindung ist jedoch, wie dies in der Fig. 2b darge
stellt ist, das Durchgangsloch 72 b von den in dem
Auslegerarm bzw. Arm 38 der Sensorplatte 36 vorgesehe
nen Durchgangslöchern 72 a und 72 b schlitzförmig ausge
bildet, so daß das Gehäuse 44 sich geringfügig um das
andere Loch 72 a drehen kann. Dadurch kann eine Fein
einstellung des Spaltes D vorgenommen werden.
Im folgenden wird nun die Funktion des erfindungsge
mäßen Drehwinkelsensors erläutert.
Auf einer Sensorplatte 36, die in der Nähe des
Drehteiles 16 vorgesehen ist, das sich bei jeder
Umdrehung der Kurbelwelle (nicht dargestellt) der
Brennkraftmaschine um eine halbe Umdrehung dreht, sind
drei Hall-Elemente 42 angeordnet, in denen eine elek
trische Spannung dann erzeugt wird, wenn sie den
magnetischen Feldern der magnetisierten Zonen 60, 62
und 64 des magnetischen Ringes ausgesetzt werden.
Jedes dieser Ausgangssignale der Hall-Elemente 42 wird
durch einen Verstärkungskreis 74, der einen Differenz
verstärker 72 aufweist, einen Filterkreis 78 für die
Gleichstromkomponente, der einen Kopplungskondensator
76 aufweist, und einen Vergleicherkreis 82 mit einem
Vergleicher 80 gegeben. Jedes dieser Ausgangssignale
wird über einen Ausgangsanschluß 84 abgenommen und zu
einem nicht dargestellten Nachverarbeitungskreis über
tragen. Von der ersten magnetisierten Zone 60 wird pro
Kurbelumdrehung von 720° ein Impuls erhalten, der als
Zylinder-Unterscheidungssignal verwendet wird. Ein
Impuls wird von der zweiten magnetisierten Zone 62 pro
Kurbelumdrehung von 180° erhalten, der als ein Posi
tionssignal für den oberen Totpunkt des Kolbens bzw.
als ein TDC-Positionssignal verwendet wird. Von der
dritten magnetisierten Zone 64 wird pro Kurbelumdre
hung von 30° ein Impuls erhalten, der als Einheits
winkelsignal verwendet wird. Auf der Basis dieser
Winkelsignale kann die nicht dargestellte Brennkraft
maschine mit einer hohen bzw. guten Genauigkeit ge
steuert werden.
Obwohl die Ausgangssignale der drei Hall-Elemente sich
bezüglich der Frequenz und Phase unterscheiden, wird
es, wenn während der Magnetisierung der magnetisierten
Zonen die magnetisierende Kraft in einer geeigneten
Weise für jede magnetisierte Zone geändert wird, so
daß eine gleichförmige Ausgangsspannung erzeugbar ist,
möglich, dieselben Komponenten für die Kreise
74, 78 und 82 zu verwenden. Dies bedeutet, daß es
nicht erforderlich wird, Widerstandswerte und
dergl. zu verändern. Die Vorspannung und dergl. kann
ebenfalls dieselbe sein.
Im Zusammenhang mit den Fig. 6a bis 6h wird nun das
Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Drehwinkelsensors erläutert. Eine obere Formhälfte 86
und eine untere Formhälfte 88 werden bereitgestellt
(Fig. 6a und 6b) und ein magnetischer Ferritring 24,
der noch nicht magnetisiert wurde, wird mit der Welle
20 in die untere Formhälfte 88 eingesetzt. Die obere
Formhälfte 86 wird dann oben angeordnet (Fig. 6c). Ein
verflüssigtes Kunststoffharz 22, wie beispielsweise
ein Phenolharz,wird dann über einen Einlaß (Fig. 6d)
zugeführt. Nach dem vollständigen Auffüllen der Form
mit dem Kunstharz 22 wird die Abkühlung desselben
ermöglicht (Fig. 6e). Danach wird das Teil aus der
Form herausgenommen und das anhaftende Kunstharz 22 a
(Fig. 6f) wird auf einer Drehbank oder dergleichen
durch einen maschinellen Bearbeitungsschritt entfernt,
um das Drehteil in der in der Fig. 6g dargestellten
Form herzustellen. Das Drehteil wird dann durch Aus
bildung der magnetisierten Zonen und der nichtmagne
tisierten Zonen um den Umfang des magnetischen Ringes
herum vervollständigt (Fig. 6h).
Die Fig. 7a und 7b zeigen eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Drehwinkelsensors, bei dem an
der Stelle des magnetischen Ringes ein röhrenförmiges
Teil 224 verwendet wird, das aus einem leichten,
nichtmagnetischen Teil, wie beispielsweise einem
Kunststoffmaterial, besteht. Die Magnetisierung wird
dadurch vorgesehen, daß ein magnetisches Band 102 um
den Umfang herumgewickelt wird. Die Vorteile bestehen
dabei darin, daß die Herstellung leicht ist, daß das
Drehteil 16 leicht hergestellt werden kann und daß die
Lebensdauer verbessert wird. In dieser Ausführungsform
bildet der Bereich 104, der nicht mit dem magnetischen
Band 102 umwickelt ist, die zuvor genannten
nichtmagnetisierten Zonen.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine dritte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Drehwinkelsensors. Die Erläute
rung der Ausführungsform konzentriert sich auf die
Unterschiede, die zu den zuvor beschriebenen Ausfüh
rungsformen bestehen. Der magnetische Ring 24, der das
Drehteil 16 bildet, ist um seinen Umfang herum mit
magnetisierten Zonen 60, 62 und 64 und mit nichtmagne
tisierten Zonen 68 und 70 versehen. Jede der magneti
sierten Zonen, insbesondere die magnetisierten Zonen
62 und 64, weist aus demselben Grund nichtmagnetisier
te Bereiche 66 zwischen den Magnetpolen auf. Die
Verteilung der Umfangslängen der nichtmagnetisierten
Zonen 66 und der Magnetpole kann auf irgendeinen Wert
eingestellt werden, so lange sich ein Ausgangssignal
mit einer Zeitlänge ergibt, die gefordert wird, damit
der Strom von einer nichtdargestellten Batterie zu
Leistungstransistoren in einem Zünder einer Zündein
richtung (nicht dargestellt) fließen kann. Wie dies
beispielsweise in der Fig. 9 dargestellt ist, beträgt
die Länge des N-Magnetpoles und des S-Magnetpoles in
der Drehrichtung, als Winkel ausgedrückt, 20°, wenn
eine Drehwinkeldifferenz von 90° zwischen den Ermitt
lungssignalen besteht. Gemäß Fig. 10 weist der magne
tische Ring 24 dieser Ausführungsform einen Rand mit
einer sich verjüngenden bzw. konischen Fläche 106 auf,
auf der das Kunstharz 22 fließt. Außerdem sind an vier
Stellen der sich verjüngenden bzw. konischen Fläche
106 Vorsprungsbereiche 108 ausgebildet, die eine
starke Befestigung zwischen dem Kunstharz 22 und dem
magnetischen Ring 24 bewirken. Die Welle weist außer
dem den Haltekeil auf, wie dies auch bei der ersten
Ausführungsform der Fall ist. Um das Gewicht weiter zu
verringern, wird bei der dritten Ausführungsform die
verwendete Menge des Kunstharzes 22 verringert und
eine hohle Struktur mit Rippen 110 angewendet, die an
jedem Ende vorgesehen sind.
Obwohl der erfindungsgemäße Drehwinkelsensor im Zusam
menhang mit der Verwendung in einer Brennkraftmaschine
beschrieben wurde, ist er nicht auf diese Verwendung
beschränkt. Vielmehr kann er auch im Zusammenhang mit
der Ermittlung des Drehwinkels in Werkzeugmaschinen,
anderen Maschinen und Einrichtungen verwendet werden.
Die Erfindung betrifft einen leichten und kompakten
Drehwinkelsensor, der einen magnetischen Ring 24
aufweist, der mit der Hilfe eines Kunstharzes 22 mit
einer Welle 20 verbunden ist. Der magnetische Ring 24
weist um seinen Umfang herum eine Anzahl von
magnetisierten Zone 60, 62, 64 auf, wobei jede dieser
magnetisierten Zonen eine unterschiedliche Anzahl von
Magnetpolen besitzt. Eine magnetische Störung zwischen
den magnetisierten Zonen 60, 62, 64 wird dadurch
verhindert, daß nichtmagnetisierte Abstände 68, 70
zwischen den magnetisierten Zone 60, 62, 64 bestehen.
Die Verhinderung der magnetischen Störung kann weiter
dadurch verbessert werden, daß zwischen den
Magnetpolen der magnetisierten Zonen 60, 62, 64
nichtmagnetisierte Bereiche 66 vorgesehen werden.
Claims (6)
1. Drehwinkelsensor mit einem Drehteil (24),
das sich synchron mit der Drehung einer Welle (20)
eines Gegenstandes dreht, an der eine Messung
vorgenommen werden soll, wobei das Drehteil (24) an
seiner Umfangsfläche eine Mehrzahl von magnetisierten
Zonen (60, 62, 64) aufweist, die in der Richtung der
Drehachse angeordnet sind, wobei die magnetisierten
Zonen (60, 62, 64) jeweils eine unterschiedliche
Anzahl von Magnetpolen besitzen, und wobei magneto
elektrische-Wandlereinrichtungen (42) in derselben
Anzahl wie die magnetisierten Zonen (60, 62, 64) so
vorgesehen sind, daß sie dem Drehteil (24) zugewandt
sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den
magnetisierten Zonen (60, 62, 64) eine nichtmagneti
sierte Zone (68, 70) vorgesehen ist.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Breite der magnetisierten Zone (60,
62, 64) entlang der Drehachse des Sensors größer ist
als die Breite der magneto-empfindlichen Oberfläche
der magneto-elektrischen-Wandlereinrichtungen (42).
3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen den Magnetpolen der
magnetisierten Zonen (60, 62, 64) ein nichtmagneti
sierter Bereich (66) vorgesehen ist.
4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß jede magnetische Zone (60,
62, 64) eine magnetische Kraft besitzt, die sich von
derjenigen der anderen magnetisierten Zonen unter
scheidet.
5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die magneto-elektrischen
Wandlereinrichtungen (42) durch Hall-Elemente oder
magnetische Widerstandselemente gebildet sind.
6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil (24) einen
magnetischen Ring aufweist, der mit der Hilfe eines
Kunstharzes (22) koaxial an der Welle (20) befestigt
ist.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4073186U JPS62152205U (de) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | |
JP6340586A JPS62218814A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 回転角センサ |
JP6340386A JPS62235522A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 回転角センサ |
JP8661686U JPS62199608U (de) | 1986-06-09 | 1986-06-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3709092A1 true DE3709092A1 (de) | 1987-09-24 |
DE3709092C2 DE3709092C2 (de) | 1990-10-11 |
Family
ID=27460941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873709092 Granted DE3709092A1 (de) | 1986-03-19 | 1987-03-19 | Drehwinkelsensor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4810967A (de) |
DE (1) | DE3709092A1 (de) |
GB (1) | GB2188430B (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0412018A1 (de) * | 1989-08-03 | 1991-02-06 | Renault Vehicules Industriels | Detektionsvorrichtung zur Steuerung des elektronischen Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern |
EP0412017A1 (de) * | 1989-08-03 | 1991-02-06 | RENAULT VEHICULES INDUSTRIELS Société dite: | Detektionsverfahren und Vorrichtung für das elektronische Einspritzsystem einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine |
EP0443938A2 (de) * | 1990-02-21 | 1991-08-28 | Snr Roulements | Sensor mit hoher Auflösung für innere Brennkraftmaschinen |
EP1612564A2 (de) * | 2001-09-11 | 2006-01-04 | Koyo Seiko Company, Ltd. | Magnetring zur Erzeugung von Impulsen |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0174376U (de) * | 1987-11-09 | 1989-05-19 | ||
TW248544B (de) * | 1991-04-03 | 1995-06-01 | Torrington Co | |
US5243941A (en) * | 1991-07-29 | 1993-09-14 | Asmo Co., Ltd. | Actuator for engine idling control mechanism |
JP3206204B2 (ja) * | 1992-05-22 | 2001-09-10 | 株式会社デンソー | スロットルポジションセンサ |
JP2740713B2 (ja) * | 1992-07-23 | 1998-04-15 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の点火配電器 |
US5291133A (en) * | 1992-08-24 | 1994-03-01 | General Motors Corporation | Multi-bit encoder signal conditioning circuit having common mode disturbance compensation |
US5444369A (en) * | 1993-02-18 | 1995-08-22 | Kearney-National, Inc. | Magnetic rotational position sensor with improved output linearity |
US5503130A (en) * | 1994-11-10 | 1996-04-02 | Pomeisl; James R. | Internal combustion engine with improved exhaust valve, timing system, and injector |
US5497082A (en) * | 1995-01-25 | 1996-03-05 | Honeywell Inc. | Quadrature detector with a hall effect element and a magnetoresistive element |
CA2175946A1 (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-07 | Brian G. Babin | Apparatus for sensing the speed of a rotating element |
DE19722016A1 (de) * | 1997-05-27 | 1998-12-03 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung |
DE19757116C2 (de) * | 1997-12-20 | 2001-02-22 | Daimler Chrysler Ag | Anordnung mit magnetischem Maßstab |
US6073713A (en) * | 1998-03-25 | 2000-06-13 | Ford Global Technologies, Inc. | Crankshaft position sensing with combined starter alternator |
US6019086A (en) * | 1998-05-28 | 2000-02-01 | Cummins Engine Co. Inc. | Redundant sensor apparatus for determining engine speed and timing values |
US6604497B2 (en) | 1998-06-05 | 2003-08-12 | Buehrle, Ii Harry W. | Internal combustion engine valve operating mechanism |
US6024060A (en) * | 1998-06-05 | 2000-02-15 | Buehrle, Ii; Harry W. | Internal combustion engine valve operating mechanism |
US6717401B2 (en) * | 1998-10-14 | 2004-04-06 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Drum-shaped measuring standard |
DE10007968C1 (de) | 2000-02-22 | 2001-08-09 | Daimler Chrysler Ag | Mechanische Welle mit integrierter Magnetanordnung |
DE10210372A1 (de) * | 2002-03-08 | 2003-09-25 | Siemens Ag | Drehwinkelsensor mit hoher Winkelauflösung |
US7191641B2 (en) * | 2002-10-24 | 2007-03-20 | Ford Global Technologies, Llc | Rotary position sensing assembly for internal combustion engine |
JP4250414B2 (ja) * | 2002-12-24 | 2009-04-08 | アイシン精機株式会社 | レール位置検出装置 |
US7339370B2 (en) * | 2005-12-09 | 2008-03-04 | Bourns, Inc. | Position and torque sensor |
DE102006006673A1 (de) * | 2006-02-14 | 2007-08-23 | Wilhelm Karmann Gmbh | Drehwinkelerfassungsvorrichtung |
US20080011068A1 (en) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Richard Lee Lewis | Apparatus and method of making and using the apparatus for adjusting engine valves |
DE112009000497B4 (de) * | 2008-03-17 | 2012-12-13 | Mitsubishi Electric Corp. | Ursprungspositions-Signaldetektor |
US20100012104A1 (en) * | 2008-07-21 | 2010-01-21 | Vince Scalia | Ignition Timing System |
EP2354769B1 (de) * | 2010-02-03 | 2015-04-01 | Micronas GmbH | Winkelgeber und Verfahren zur Bestimmung eines Winkels zwischen einer Sensoranordnung und einem Magnetfeld |
JP5379748B2 (ja) * | 2010-06-03 | 2013-12-25 | Ntn株式会社 | 磁気エンコーダ |
US9696183B2 (en) * | 2014-03-07 | 2017-07-04 | Skf Magnetics Bearings | Angular position detector including a variable reluctance resolver-encoder |
US20160138940A1 (en) * | 2014-11-19 | 2016-05-19 | Borgwarner Inc. | Contactless rotary sensor |
GB2541369B (en) | 2015-07-22 | 2021-03-31 | Cmr Surgical Ltd | Drive mechanisms for robot arms |
CN108260350B (zh) | 2015-07-22 | 2021-10-26 | Cmr外科有限公司 | 用于机器人手臂的齿轮封装 |
GB2540756B (en) | 2015-07-22 | 2021-03-31 | Cmr Surgical Ltd | Gear packaging for robot arms |
GB2540598B (en) * | 2015-07-22 | 2020-12-16 | Cmr Surgical Ltd | Position sensors |
DE102016009006B4 (de) | 2015-07-29 | 2024-01-25 | Infineon Technologies Ag | Antriebsstrang eines kraftfahrzeugsystems mit einer wellenintegrierten winkelabtastvorrichtung |
WO2021257414A1 (en) | 2020-06-17 | 2021-12-23 | Plummer Duram | System and method for independently controlling firing of individual internal combustion engine cylinders at least partly with engine position sensor |
US11923728B2 (en) | 2020-12-17 | 2024-03-05 | Waymo Llc | Method of determining runout |
EP4053508A1 (de) * | 2021-03-02 | 2022-09-07 | TE Connectivity Sensors Germany GmbH | Induktiver winkelsensor |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2908599A1 (de) * | 1978-03-06 | 1979-09-20 | Nippon Electric Co | Magnetischer umlaufkodierer |
DE3145624A1 (de) * | 1980-11-17 | 1982-08-05 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Magnetischer drehscheibencodierer |
JPS57133311A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-18 | Nippon Denso Co Ltd | Detecting method for crank angle in internal combustion engine |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51115852A (en) * | 1975-04-04 | 1976-10-12 | Nissan Motor Co Ltd | Detector of the revolving angle and revolution of a revolving body |
JPS6045804B2 (ja) * | 1978-02-28 | 1985-10-12 | 日本電気株式会社 | 角度検出器 |
GB2071333B (en) * | 1980-02-22 | 1984-02-01 | Sony Corp | Magnetic sensor device |
JPS5860215A (ja) * | 1981-10-06 | 1983-04-09 | Hitachi Ltd | 位置検出付エンコ−ダ |
JPS601514A (ja) * | 1983-06-17 | 1985-01-07 | Copal Co Ltd | 変位量検出器 |
DE3325353A1 (de) * | 1983-07-14 | 1985-01-24 | Honeywell Gmbh | Positionssensor |
JPS60196619A (ja) * | 1984-03-21 | 1985-10-05 | Hitachi Ltd | 移動体の位置検出装置 |
JPS60214219A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-26 | Hitachi Ltd | 磁気ロ−タリエンコ−ダ |
-
1987
- 1987-03-16 GB GB8706183A patent/GB2188430B/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-19 US US07/027,833 patent/US4810967A/en not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-19 DE DE19873709092 patent/DE3709092A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2908599A1 (de) * | 1978-03-06 | 1979-09-20 | Nippon Electric Co | Magnetischer umlaufkodierer |
DE3145624A1 (de) * | 1980-11-17 | 1982-08-05 | Hitachi, Ltd., Tokyo | Magnetischer drehscheibencodierer |
JPS57133311A (en) * | 1981-02-10 | 1982-08-18 | Nippon Denso Co Ltd | Detecting method for crank angle in internal combustion engine |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
L.ROHF, "Magnetbandverfahren zur analogen und digitalen Winkelkodierung", in: Feinwerktechnik + Meßtechnik, Jg.82, 1974,H.6, S.289-291 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0412018A1 (de) * | 1989-08-03 | 1991-02-06 | Renault Vehicules Industriels | Detektionsvorrichtung zur Steuerung des elektronischen Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern |
EP0412017A1 (de) * | 1989-08-03 | 1991-02-06 | RENAULT VEHICULES INDUSTRIELS Société dite: | Detektionsverfahren und Vorrichtung für das elektronische Einspritzsystem einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine |
FR2650631A1 (fr) * | 1989-08-03 | 1991-02-08 | Renault Vehicules Ind | Procede et dispositif de detection pour le systeme d'injection electronique d'un moteur multicylindre |
FR2650632A1 (fr) * | 1989-08-03 | 1991-02-08 | Renault Vehicules Ind | Procede et dispositif de detection pour le pilotage d'injection electronique d'un moteur multicylindre |
US5103668A (en) * | 1989-08-03 | 1992-04-14 | Renault Vehicules Industriels | Detection process and device for the electronic injection control of a multicylinder engine |
EP0443938A2 (de) * | 1990-02-21 | 1991-08-28 | Snr Roulements | Sensor mit hoher Auflösung für innere Brennkraftmaschinen |
EP0443938A3 (en) * | 1990-02-21 | 1993-09-01 | Snr Roulements | High resolution sensor system for internal combustion engines and method of making the same |
EP1612564A2 (de) * | 2001-09-11 | 2006-01-04 | Koyo Seiko Company, Ltd. | Magnetring zur Erzeugung von Impulsen |
EP1612564A3 (de) * | 2001-09-11 | 2009-12-09 | JTEKT Corporation | Magnetring zur Erzeugung von Impulsen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3709092C2 (de) | 1990-10-11 |
US4810967A (en) | 1989-03-07 |
GB2188430B (en) | 1990-01-17 |
GB8706183D0 (en) | 1987-04-23 |
GB2188430A (en) | 1987-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3709092A1 (de) | Drehwinkelsensor | |
DE69908786T2 (de) | Bürstenlosen Motor mit Vorrichtung zur Ermittlung der Rotorstellung | |
EP2603774B1 (de) | Vorrichtung mit einem drehmomentsensor und einem drehwinkelsensor | |
DE3526166C2 (de) | Bürstenloser Elektromotor und Verfahren zum Herstellen einer Spuleneinheit für diesen | |
DE3709091A1 (de) | Verfahren und herstellung eines drehwinkelsensors | |
DE3319029C2 (de) | ||
DE2614328C2 (de) | Einrichtng zur Messung des Drehwinkels und der Drehzahl eines sich drehenden Bauteils | |
EP0916070A1 (de) | Anordnung zur berührungslosen drehwinkelerfassung | |
DE69412735T2 (de) | Aufnehmer zur berührungsfreien Bestimmung der Drehung eines rotierenden Elementes | |
DE19650670B4 (de) | Magnetischer Rotationsdetektor | |
DE3047809C2 (de) | ||
DE2650499A1 (de) | Verfahren zur bestimmung der lage bewegbarer teile mit hilfe eines kristalls mit halleffekt und vorrichtung zum durchfuehren dieses verfahrens | |
DE102006007005A1 (de) | Drehgeber | |
DE2924590A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum erfassen der drehzahl und winkellage einer rotierenden welle | |
DE2836479A1 (de) | Einrichtung zur messung des drehwinkels eines rotationselementes | |
DE2756279A1 (de) | Elektronische zuendanlage | |
DE7432461U (de) | Winkelgeschwindigkeitssensor | |
DE2102688A1 (de) | Zündanlage für eine Brennkraftmaschine | |
DE19533964A1 (de) | Magnetismuserfassungsvorrichtung, die zur Unterdrückung von Schwankungen von Impulssignal-Intervallen in der Lage ist | |
DE2704269A1 (de) | Anordnung zur erzeugung eines zur periodischen bewegung eines teils synchronen elektrischen signals mittels eines magnetfeldempfindlichen elements und anwendung dieser anordnung bei einer brennkraftmaschine | |
DE3709090A1 (de) | Drehwinkelsensor | |
DE19816696A1 (de) | Drehsensor mit magneto-resistivem Element | |
DE69111889T2 (de) | Elektromagnetisches Antriebssystem. | |
DE4306487A1 (en) | Detecting absolute displacement of object, e.g. servomotor shaft - operating micromachine with elements made from polycrystalline silicon in magnetic field as object moves, and storing relative positions of micromachine elements | |
DE2907865A1 (de) | Drehwinkel-erfassungseinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |