DE2207639A1 - Magnetgenerator fuer zuendanlagen von brennkraftmaschinen - Google Patents

Magnetgenerator fuer zuendanlagen von brennkraftmaschinen

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Description

2.2.1972 Ws/Kb
Anlage zur
Patent—·
anmeldung
ROBERT BOSCH GMBH3 7 Stuttgart 1
Magnetgenerator für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Magnetgenerator für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem umlaufenden Polrad mit mehreren am Umfang angeordneten Hauptmagneten zur Erzeugung der Zündenergie in mindestens einer Wicklung eines feststehenden Generatorankers sowie mit einem feststehenden, vom Magnetfeld des Polrades beeinflußten, mit zwei Polschuhen versehenen Impulsgeber zur Umschaltung eines elektronischen Schaltelementes der Zündanlage im Zündzeitpunkt.
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Bei einem derartigen Magnetgenerator ist es bekannt, das Polrad mit zwei Magneten auszurüsten, die auf einen Ladeanker und auf einen Impulsgeber einwirken. Die beiden Dauermagnete sind um 180 gegeneinander versetzt, so daß sie abwechselnd am Ladeanker und am Impulsgeber vorbeibewegt werden. Ein Speicherkondensator der Zündanlage wird dabei von einer positiven Spannungshalbwelle des Ladeankers aufgeladen. Der Impulsgeber ist so angeordnet, daß er unmittelbar nach dem Aufladen des Ladekondensators einen Steuerimpuls an einen Thyristor abgibt, der in Reihe mit einer Primärwicklung eines Zündtransformators in einem Entladestromkreis des Kondensators liegt. Der Thyristor wird durch diesen Steuerimpuls stromleitend, so daß sich der Kondensator über die Primärwicklung und den Thyristor entlädt. Der dabei in der Sekundärwicklung des Zündtransformators induzierte Hochspannungsimpuls hat an einer daran angeschlossenen Zündkerze einen Zündfunken zur Folge.
Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß nur zwei Dauermagnete am Polrad angebracht werden können, so daß der Kondensator der Zündanlage nur mit einer Spannungshalbwelle aufgeladen werden kann. Die geringe Leistung eines solchen Magnetgenerators wirkt sich insbesondere dann nachteilig aus, wenn außer der Zündanlage noch weitere Verbraucher - wie z. B. Beleuchtung und Signalgeber von Fahrzeugen oder Krafträdern durch weitere Generatorwicklungen versorgt werden müssen.
Es ist.ferner bekannt, vierpolige Magnetgeneratoren mit einem Impulsgeber auszurüsten, der durch ein Kraftlinienlei tstück auf der Polradnabe gesteuert wird. Bei derartigen Lösungen ist es jedoch erforderlich, einen Steuermagneten im Impulsgeber anzuordnen. Ein solcher Impulsgeber hat daher relativ große Abmessungen, er ist aufwendig in seiner
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Herstellung und läßt sich aus Platzmangel nicht in jedem Magnetgenerator unterbringen. Außerdem lassen die magnetischen Verhältnisse an einem solchen Impulsgeber nur kleine Fertigungstoleranzen zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen leistungsstarken Magnetgenerator mit kleinen Außenabmessungen zu entwickeln, dessen Impulsgeber in einfacher V/eise herstellbar und auf kleinstem Raum im Magnetgenerator unterzubringen ist.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß innerhalb eines dem Impulsgeber zugewandten Bereichs mindestens eines Hauptmagneten ein zu diesem entgegengesetzt magnetisierter Steuermagnet derart angeordnet ist, daß sich bei jeder Umdrehung des Polrades mindestens einmal ein Polschuh des Impulsgebers kurzzeitig unter dem Steuermagneten befindet, während der andere Polschuh des Impulsgebers unter dem Hauptmagneten liegt. In einfachster Weise sind dabei die beiden Polschuhe des Impulsgebers Endabschnitte eines Eisenkerns, der mindestens eine Induktionsspule zur Erzeugung einer Steuerspannung trägt.
Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes sind an zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vierpoligen Magnetgenerator mit einem teilweise ummagnetisierten Hauptpol sowie die Schaltung der am Ma gietgenerator angeschlossenen Zündanlage.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Magnetgenerators aus Fig. 1, die im Bereich des Impulsgebers einen Ausbruch aufweist.
Fig. 3 zeigt einen Ausbruch aus einem Magnetgenerator mit einem magnetfeldabhängigen Impulsgeber in raumbildlicher Darstellung.
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Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Magnetgenerator, der von einer Einzylinder-Brennkraftmaschine angetrieben wird, mit 10 bezeichnet. Ein Polrad 11 des Magnetgenerators ist mit seiner Nabe 12 auf der Antriebswelle 13 der nicht dargestellten Brennkraftmaschine befestigt. Am Umfang des topfförmigen Polrades sind vier Hauptmagnete Ik symmetrisch verteilt angeordnet. Sie sind mit abwechselnder Polung in Ra dalrichtung magnetisiert und wirken mit einem Lichtanker 15 und einem Ladeanker 16 zusammen, welche beide auf einer feststehenden Ankerplatte 17 befestigt sind. Während der Lichtanker zur Versorgung weiterer nicht dargestellter Verbraucher wie z.B. Stopplicht, Rücklicht, Fahrtlicht usw. dient, wird der Ladeanker 16 ausschließlich zur Versorgung der Zündanlage benötigt. Seine Ladewicklung ist mit einem Ende an Masse gelegt und mit dem anderen Ende über eine Diode 19 mit einem Lackkondensator 20 verbunden. Ein Zündtransformator 21 liegt mit seiner Primärwicklung 21a parallel zum Ladekondensator 20. In Reihe mit der Primärwicklung 21a des Zündtransformators 21 liegt ein Thyristor 22, dessen Steuerelektrode über eine Steuerleitung 23 an einen auf der Ankerplatte 17 des Magnetgenerators 10 befestigten Impulsgeber 2k angeschlossen ist. Die Sekundärwicklung 21b des Zündtransformators 21 ist mit einem Ende mit der Primärwicklung 21a und mit dem anderen Ende mit einer Zündkerze 25 verbunden. Die freien Anschlüsse des Thyristors 22, der Zündkerze 25 und des Ladekondensators 20 sind jeweils mit Masse verbunden.
Der Impulsgeber 2k besteht aus einem Eisenkern 26, der eine Induktionsspule 27 zur Erzeugung einer Steuerspannung trägt. Der Eisenkern 26 ist dabei mit zwei Polschuhen 28 und 29 versehen,die in Achsrichtung des Polrades 11 hinter einander angeordnet sind. Wie Fig. 2 zeigt, ist der Eisen kern 26 in Form einer Hülse ausgebildet, deren flanschartige
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Endabschnitte die beiden Polschuhe 28 und 29 bilden und deren mittlerer Abschnitt 26a die Induktionsspule 27 trägt. Der Impulsgeber 24 ist mit einer Schraube 30 an der Ankerplatte 17 festgeschraubt.
Zur Erzeugung einer Magnetflußänderung im Eisenkern 26 des Impulsgebers 24 ist in einem dem Impulsgeber 24 zugewandten Bereich eines Hauptmagneten 14a ein zu diesem entgegengesetzt magnetisierter Steuermagnet 31, derart angeordnet, daß sich bei jeder Umdrehung des Polrades ein Polschuh 28 des Impulsgebers 24 kurzzeitig unter dem Steuermagneten 31 befindet, während der andere Polschuh 29 des Impulsgebers 24 unter dem Hauptmagneten 14a liegt. Zur einfachen Herstellung einer solchen Anordnung bildet der Steuermagnet 31 und der Hauptmagnet 14a ein Teil, in das der Steuermagnet 31 mit zum Hauptmagneten 14a entgegengesetzter Polung einmagnetisiert ist. Die Abgrenzung des Steuermagneten 31 vom Hauptmagneten 14a ist daher in den Fig. 1 und 2 durch gestrichelte Linien angedeutet. Die jeweilige Magnetisierungsrichtung ist durch die Angaben S (Südpol) und N (Nordpol) jeweils gekennzeichnet.
Wie Fig. 2 erkennen läßt, ist der Steuermagnet 31 i Bereich einer in der Achsrichtung des Polrades 11 liegenden Stirnseite 14b des Hauptmagneten 14a angeordnet.
Da die Hauptmagnete Ik an ihrer dem Ladeanker 16 und Lichtanker 15 zugekehrten Seite jeweils einen Polschuh 32 tragen, wird ein magnetischer Kurzschluß des Impulsgebers 2k durch den Polschuh 32a des Hauptmagneten 14a dadurch vermieden, daß er im Bereich des Steuermagneten 31 mit einer Ausnehmung 33 versehen ist, die etwas größer ist als die Vorderseite des Steuermagneten 31.
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Die Wirkungsweise des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Magnetgenerators 10 ist derart, daß bei laufender Brennkraftmaschine die umlaufenden Hauptmagnete 14 des Polrades 11 im Ladeanker 16 sowie im Lichtanker 15 eine Wechselspannung erzeugen. Die positiven Halbwellen der in der Ladewicklung des Ladeankers 16 induzierten Wechselspannung gelangen über die Diode 19 auf den Ladekondensator 20, so daß dieser aufgeladen wird. Zum Zündzeitpunkt gelangt der Hauptmagnet lila, mit dem darin einmagnetisierten Steuermagneten 31 in den Bereich der beiden Polschuhe 28 und 29 des Impulsgebers 24 und der Eisenkern 26 wird von einem Magnetfluß durchsetzt, der aus dem Nordpol des Steuermagneten 31 austritt, über den Polschuh 28, den Mittelabschnitt 26a des Eisenkerns 26 und den anderen Polschuh 29 zum Südpol des Hauptmagneten I1Ia gelangt. Durch den Aufbau dieses Magnetflusses wird in der Induktionsspule 27 des Impulsgebers 24 eine Steuerspannung induziert, die den Thyristor 22 in den stromleitenden Zustand umschaltet. Der Kondensator 20 entlädt sich nun über die Primärwicklung 21a des Zündtransformators
21 und den Thyristor 22.. Der dabei in der Sekundärwicklung 21b des Zündtransformators 21 induzierte Hochspannungsimpuls hat an der Zündkerze 25 einen Zündfunken zur Folge. Im Nulldurchgang des Entladestroms schließt der Thyristor
22 selbsttätig und der Ladekondensator 20 wird anschließend vom Ladeanker 16 erneut aufgeladen. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder vollen Umdrehung des Polrades 11, da der Magnetfluß im Impulsgeber 24 nur einmal bei jeder vollen Umdrehung des Polrades 11 aufgebaut und anschließend wieder abgebaut wird. Der beim Abbau des Magnetfeldes im Impulsgeber 24 erzeugte Spannungsimpuls ist so gerichtet, daß er am Thyristor 22 unwirksam ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bildet ein Magnetgenerator Ί0, von dem in Fig. 3 ein Ausbruch dargestellt ist. In seinem topfförmigen Polrad 4lsind mehrere am Umfang
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gleichmäßig verteilte Hauptmagnete 42 abwechselnd gepolt angeordnet, von denen nur einer vollständig 'dargestellt ist. Dieser Hauptmagnet 42 ist an seiner vorderen Stirnseite 42a mit einer Aussparung versehen, in welche ein Steuermagnet 43 eingesetzt ist. Hauptmagnet 42 und Steuermagnet 43 sind zueinander entgegengesetzt gepolt. Ein Polschuh 44, welcher auf der radial nach innen gerichteten Stirnfläche des Rauptmagneten 42 befestigt ist, ist im Bereich des Steuermagneten 43 mit einer Ausnehmung 45 versehen. Der Steuermagnet 43 trägt innerhalb dieser Ausnehmung 45 einen Polschuh 46, der in seinen Abmessungen kleiner ist als die Ausnehmung 45 und der daher vom Polschuh 44 des Hauptmagneten 42 magnetisch getrennt ist. Auf der nicht dargestellten, feststehenden Ankerplatte ist ein impulsgeber 47 angeordnet, dessen zwei Polschuhe 48 und 49 in Umfangsrichtung des Polrades 4l hintereinander angeordnet sind. Beide Polschuhe 48 und 49 sind mit einem magnetfelda.bhängigen Bauteil, insbesondere einer Feldplatte 50 zusammengefaßt. Die Polschuhe 48 und 49 grenzen mit einem Ende jeweils an der Feldplatte 50 an, während sie mit dem anderen Ende den Polschuhen 44 und 46 des Hauptmagneten 42 und des Steuermagneten 43 gegenüberliegen.
Wird beim Betrieb der Brennkraftmaschine das Polrad 4l mit seinem Hauptmagneten 42 und dem Steuermagneten 43 über die Polschuhe 48 und 49 des Impulsgebers 47 hinwegbewegt, so wird im Impulsgeber ,47 ein magnetischer Flußwechsel erzeugt, durch den an der Feldplatte 50 die zur Steuerung der Zündanlage erforderliche Spannungsänderung entsteht. Um sicherzustellen, daß bei jeder vollen Umdrehung des Polrades 41 nur ein Flußwechsel im Impulsgeber-47 entsteht, sind die beiden Polschuhe 48 und 49 des Impulsgebers 47 so dicht hintereinander angeordnet, daß
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sie den Abstand zwischen zwei Hauptmagneten 42 nicht überbrücken können.
Der Erfindungsgedanke ist nicht auf die dargestellten zwei Ausführungsbeispiele beschränkt. So können beispielsweise konstruktive Einzelheiten der beiden Ausführungsbeispiele gegeneinander vertauscht sein. Bei mehrzylindrigen Motoren können auch mehrere Hauptmagnete mit Steuermagneten versehen sein. Wesentlich ist jedoch, daß der Steuermagnet innerhalb eines Hauptmagneten so angeordnet ist, daß nur durch ihn im Impulsgeber eine Steuergröße im Zündzeitpunkt erzeugt wird, welche die Umschaltung des elektronischen Schalters der Zündanlage beim Betrieb der Brennkraftmaschine bewirkt.
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Claims (11)

  1. Robert Bosch GmbH R. Ws/Kb
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    Ansprüche
    l.J Magnetgenerator für Zündanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem umlaufenden Polrad mit mehreren am Umfang angeordneten Hauptmagneten zur Erzeugung der Zündenergie in mindestens einer Wicklung eines feststehenden Generatorankers sowie mit einem feststehenden,vom Magnetfeld des Polrades beeinflußten, mit zwei Polschuhen versehenen Impulsgeber zur Umschaltung eines elektronischen Schaltelementes der Zündanlage im Zündzeitpunkt, dadurch gekennzeichnet-, daß innerhalb . eines, dem Impulsgeber (24,47) zugewandten Bereichs mindestens eines Hauptmagneten (l4a,42) ein zu diesem entgegengesetzt magnetisierten Steuermagnet (31»^3) derart angeordnet ist, daß sich bei jeder Umdrehung des Polrades (11,41) mindestens einmal ein Polschuh (28,49) des Impulsgebers (24,47) kurzzeitig unter dem Steuermagneten (31»Ό) befindet, während'der andere Polschuh (29,48) des Impulsgebers (24,47) unter dem Hauptmagneten (l4a,42) liegt.
  2. 2. Magnetgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polschuhe (28,29) des Impulsgebers (24) Endabschnitte eines Eisenkerns (26) sind, der mindestens eine Induktionsspule (27) zur Erzeugung einer Steuerspannung trägt.
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  3. 3. Magnetgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eisenkern (26) in Form einer Hülse ausgebildet ist, deren flanschartige Endabschnitte die beiden Polschuhe (28,29) bilden und deren mittlerer Abschnitt (26a) die Induktionsspule (27) trägt.
  4. 4. Magnetgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polschuhe (48,49) des Impulsgebers (4 3) mit einem magnetfeldabhängigen Bauteil (50), insbesondere einer Feldplatte, zusammengefaßt sind.
  5. 5. Magnetgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polschuhe (28,29) des Impulsgebers (24) in Achsrichtung des Polrades (11) hintereinander angeordnet sind.
  6. 6. Magnetgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polschuhe (48,49) des Impulsgebers (43) in Umfangsrichtung des Polrades (41) hintereinander angeordnet sind.
  7. 7. Magnetgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermagnet (31) und der Hauptmagnet (14a) ein Teil bilden, in das der Steuermagnet (31) mit zum Hauptmagneten (1'-Ja) entgegengesetzter Polung einmagnetisiert ist.
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  8. 8. Magnetgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermagnet (31,43) Bereich einer in der Achsrichtung des Polrades (11,41) liegenden Stirnseite (I4b,42a) des Hauptmagneten (l4a,42)ange ordnet ist.
  9. 9. Magnetgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, · daß der Steuermagnet (43) in einer Aussparung des Hauptmagneten (42) eingesetzt ist.
  10. 10. Magnetgenerator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmagnet (l4a,42) an seiner dem Anker (16) zugekehrten Seite einen Polschuh (32,44) trägt, der im Bereich des Steuermagneten (31,45) mit einer Ausnehmung (33,45) versehen ist.
  11. 11. Magnetgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermagnet (43) einen in der Ausnehmung (45) angeordneten Polschuh (48) trägt, der vom Polschuh (44) des Hauptmagneten (42) magnetisch getrennt ist.
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