DE8206731U1 - Sensor - Google Patents

Description

^Ε· 17693

2.3.1982 Wt/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Sensor

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach der Gattung des Hauptanspruches.

Es ist "bekannt, zur Erfassung von Winkeln, Bezugsmarken, Drehzahlen und dgl. Sensoren zu verwenden, die aus einem hotor mit einem Magneten und einem Stator mit einem magnetfeldempfindlichen Element bestehen. Es ist dabei weiter bekannt den Rotor so auszubilden, daß zwischen zwei Polblechen ein Permanentmagnet eingeschlossen ist und die Polbleche an ihren Umfang Klauen aufweisen, wobei der magnetische Kreis über den Luftraum zwischen den Klauen geschlossen wird. Das in dieser Heise erzeugte magnetische Feld beeinflußt ein niagnetfeldempfindliches Element eines Stators, der in der Nähe des Umfanges des Rotors angeordnet ist.

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Ein derartiger Sensor ist beispielsweise in der DE-OS 26 U9 321 beschrieben.

Bei den bekannten Sensoren stehen üblicherweise mehrere über den Umfang verteilte Klauenpaare beider Polbleche miteinander in Wechselwirkung. Hierdurch ist es nur schwer möglich, bipolare Signale mit kleinem Jitter zu erzeugen, da nur eine ausgeprägte Feldrichtung zwischen den Klauenpaaren vorliegt.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Sensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß unmittelbar aufeinanderfolgende Felder ausgeprägter Richtung mit steilem Nulldurchgang der Induktion erzeugt werden, bo daß definierte bipolare Signale mit kleinem Jitter erzeugt werden können, die zudem ein besonders großes Tastverhältnis aufweisen. Dieses hohe Tastverhältnis ist von besonderem Vorteil bei der Anwendung eines derartigen Sensors für Zündanlagen in Brennkraftmaschinen .

Weitere Vorteile ergeben isich aus den Unteransprüchen, der

v. Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung. Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in vier nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1a und b eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt durch eine Aasführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors; Figur 2 ein Zeitdiagramm der vom Sensor gemäß Figur 1 erzeugten Impulse.

- 3 Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1a und b bezeichnet 1 die Achse eines Rotors. Der Totor besteht aus zwei Polblechen 10, 11, die sich in radialer Richtung erstrecken und mittels einer Nabe an der Achse 1 befestigt sind. Zwischen den Polblechen 10, 11 ist ein Dauermagnet 13 angeordnet. An die Polbleche 10, 11 sind am Umfang Klauen in Achsrichtung angeformt, wobei die Klauen des Polbleches 10 mit 15a, 1 5t>» und die Klauen des Polbleches 11 mit 16 bezeichnet sind. Die Anzahl der Klauen 16 entspricht bei der Verwendung des Sensors in der Zündanlage einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges der Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine und die Klauen 16 sind über dem Umfang äquidistant verteilt. Die Anzahl der Klauen 15a, 15b, ist doppelt so groß wie die Anzahl der Klauen 16 und es ist jeweils ein Paar Klauen 15a» 15b auf beiden Seiten einer Klaue 16 des Polbleches 11 angeordnet.

Bei dieser Anordnung schließt sich der Magnetkreis vom Magneten 13 über das Polblech 11, die Klauen 16, den Luftspalt zu den Klauen 15a, 15b und über das Polblech 10 zurück zum Magneten 13. Die dabei entstehenden Feldlinien sind in Figur 1a mit 20, 20a bezeichnet.

In der Nähe des Umfanges des Rotors befindet sich ein Stator mit einem magnetfeldempfindlichen Element 1k, beispielsweise einem Hall-, einem Wiegand- oder einem Feldplatten-Element. Wie man ,aus Figur 1a sieht, gelangt das magnetfeldempfindliche Element 1k bei Rotation des Rotors nacheinander in den Einfluß der Feldlinien 20 bzw. 20a.

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Bei herkömmlichen Sensoren der hier vorliegenden Art standen sich jeweils nur ein Paar Klauen unmittelbar einander gegenüber, beispielsweise die Klauen i6/15a. Damit lag auch nur ein Magnetfeld 20a mit ausgeprägter Richtung vor, da das in anderer Richtung weisende Magnetfeld 20a' sich über einen verhältnismäßig weiten Winkelbereich bis zur nächsten Klaue 16 schließen mußte, wie dies strichpunktiert in Figur 1a angedeutet ist. Demzufolge wurde im magnetfeldempfindlichen Element 1U nur im Bereich des Feldes 20a ein Signal mit kleinem Jitter, d.h. kleiner zeitlicher Konstanz einer Polarität erzeugt, während aufgrund der Streuverluste und des flachen Nulldurchganges der magnetischen Induktion im Bereich 20a¹ ein Signal der entgegengesetzten Polarität mit großem Jitter erzeugt wurde.

Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Sensor jede Klaue 16 des Polbleches 11 von zwei Klauen 15a, 15"b des Polbleches 10 eingeschlossen, so daß sich in beide Richtungen ein ausgeprägtes Feld 20, 20a ergibt. Der Winkel Ot zwischen den Klauen 16 und 15a bzw. 15"b ist dabei so bemessen, daß sich im Element 1U gerade eine optimale Signalausbeute ergibt. Außerdem ist der Winkel Ot klein gegenüber lern Winkel, den die Klauen 16 zueinander bilden. Bei der Anwendung für eine Zündanlage wird in der Mitte des Winkels OC der Zündvorgang ausgelöst, wie bei 17 angedeutet.

Diese letztgenannte Bedingung drückt sich insbesondere bei dem in Figur 2 dargestellten Zeitdiagramm der erzeugten Impulse 17, 18 bzw. 17', 18' aus. Die Impulse 17, 17^: werden dabei jeweils durch das Feld 20 und die Impulse 18, 18' jeweils durch die Felder 20a erzeugt, wobei bei einem Geber entsprechend dem Stand der Technik

und einem Feld 20a¹ die Impulse 17, 17' mit großem Jitter behaftet sind.

Die Zeit zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgenden Impulsen 17s 18, entsprechend dem Winkel/* , ist dabei

mit t bezeichnet. Die Zeit zwischen den auseinandera

liegenden Impulsen 16, 17' ist mit t, entsprechend einem Winkel^ bezeichnet. Wie man aus Figur 2 erkennt, ergibt

6
sich dabei durch den relativ kleinen Winkel & ein relativ

großes Tastverhältnis t, /t .

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Dieses relativ große Tastverhältnis ist bei der Anwendung in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen aus zwei Gründen besonders vorteilhaft. Zum einen kann bei bekannter Geometrie aus der Länge eines der beiden Zeitintervalle t

oder t, die Drehzahl des Rotors bzw. der Brennkraftmaschine b

bestimmt werden. Dann ist es jedoch erforderlich, daß sich die Zeiten t , t, erheblieh voneinander unterscheiden,

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so daß keine Fehlmessungen durch Verwechslungen möglich sind, wie sie dann beispielsweise möglich wären, wenn sich t und t, nur geringfügig voneinander unterschieden.

Zum anderen werden die bipolare Signale 17, 18 in Zündanlagen von Brennkraftmaschinen auch zur sogenannten Schließzeitregelung verwendet, wobei bei bekannten Regelungen von einer Grundzeit ausgegangen wird, die durch an sich bekannte regelungstechnische Mittel je nach gerade vorliegenden Betriebsparametern vermindert wird. Dann ist es jedoch erforderlich, einen möglichst hohen Grundwert der Schließzeit zugrundezulegen, um einen weiten Regelbereich zu realisieren. Durch 'die relativ große Zeit t, sind diese Voraussetzung beim erfindungsgemäßen Sensor gegeben.

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Insgesamt ergibt sich damit durch die erfindungsgemäße Anordnung der Klauen ein zeitlich "besonders scharf definiertes bipolares Nutzsignal groSer Amplitude, das für die verschiedensten Steuer- und Regelungsvorgänge verwendet verden kann.

Claims (3)

1. ε. 17693
2. 2.3.1982 Wt/Hm

   ROBERT BOSCH GM3H, TOOO STUTTGART 1

   Ansprüche

   1. Sensor mit einem Rotor, bestehend aus einem ersten (10) und einem zweiten (11) Polblech mit dazwischenliegendem Magneten (13), wobei an die Folbleche (10, 11) am Umfang Klauen (15» 16) in Richtung der Rotationsachse (19) angeformt sind, die an dem einen Polblech (10) gegenüber dem anderen Polblech (11) um einen Wickel (OC ) gegeneinander versetzt sind, und mit einem ein magnetfeldempfindliches Element (1¹O aufweisenden Stator, der in der Nähe des Umfangs des Rotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,daß jeweils eine Klaue (16) des einen Polbleches (11) zwischen zwei eng benachbarten Klauen (15a, 15t) des anderen Polbleches (10) angeordnet ist.

   2. Sensor nach Anspruch 1 für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der einen Klauen (16) der Zahl der Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht.
3. 3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1k) ein Wiegand-Element ist.

   k. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1h) ein Hall- oder Feldplatten-Element ist.