DE2653799B2

DE2653799B2 - Triggerimpulsgenerator zum Erzeugen zeitlich beabstandeter Zündsteuersignale, sowie Gerät und Verfahren zur Magnetisierung des Generators

Info

Publication number: DE2653799B2
Application number: DE2653799A
Authority: DE
Inventors: James Richard Fond du Lac Wis. Draxler
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1975-11-28
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1981-10-08
Also published as: AU2003476A; SE7613285L; AU502836B2; JPS6111067B2; DE2653799C3; CA1078916A; BE848828A; GB1560649A; US4093906A; JPS5287604A; SE426254B; DE2653799A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Triggerinipulsgenerator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. auf ein Gerät und ein Verfahren zum Magnetisieren eines Permanentmagneten für einen Triggerimpulsgenerator gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.

Ein Triggerimpulsgenerator der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art ist bereits aus der US-PS 37 15 650 bekannt Der Generator hat einen kreisförmigen Permanentmagnetrotor mit diametral gegenüberliegenden Rotorhälften, die in axialer Richtung entgegengesetzt polarisiert sind. Eine Aufnahmewicklung ist an jeder Polarisationsumkehrteile gelagert, um einen Triggerinipuls zu erzeugen. Bei einem Außenbordmotor hat der Rotor axial vormagnetisierte keramische Magnete, die an der Schwungradnabe mit einem Paar von bearbeiteten Klemmgliedern befestigt sind. Ein Klemmglied ist mit der Nabe verbunden und erstreckt sich von dieser. Der kreisförmige Magnet der an gegenüberliegenden Stirnflächen befestigte Polschuhe hat wird auf einem zweiten bearbeiteten Klemmglied montiert das dann in das erste Klemmglied eingeschraubt wird, um den Magneten fest in seiner Lage festzuklemmen. Die Klemmglieder erstrecken sich daher von dem unteren Ende der Nabe, um den kreisförmigen Magneten mit einer Aufnehmerspuleneinheit auszurichten. Dieser Triggerimpulsgenerator stellt eine sehr zufriedenstellende Impulsquelle vom funktioneilen Standpunkt dar, und es wurde insbesondere festgestellt daß er eine zuverlässige Ansteuerung des Zündsystems bewirkt Die verschiedenen Bauteile müssen mit geeignet bearbeiteten Oberflächen und Toleranzen hergestellt werden, um die gewünschte Qualität bei der Montage sicherzustellen, die durch ein hochwertiges Zündsystem vorgeschrieben ist Diese Konstruktion ist daher ziemlich kostspielig.

Die Magnete müssen vorgeformt und mit Polschuhen montiert werden, um das gewünschte, in axialer Richtung verlaufende Umfangsfeld zu erzeugen. Die

so Herstellung der verschiedenen Bauelemente, die erforderliche Bearbeitung, um geeignet aneinanderliegende Flächen sicherzustellen, wie auch die erforderliche Arbeit für die Montage der verschiedenen Bauelemente ergeben damit eine relativ teure Ansteuergeneratoreinheit Außerdem vergrößert die Verbindung der Anordnung mit dem unteren Ende der Nabe die erforderliche Wellenausdehnung des Motors. Obwohl dieses nicht die Funktion der Anordnung beeinträchtigt erfordert es jedoch eine Vergrößerung des Querschnitts der

Leistungsmotoreinheit Bei Außenbordmotoren u.dgl.

wird allgemein angestrebt, ihre Abmessungen möglichst klein und insbesondere ihren Querschnitt geringer zu machen.

Insgesamt ist ein Triggerimpulsgenerator der zuvor

beschriebenen Art eine funktionell Anordnung oder Einheit, die eine sehr praktische Einführung eines wechselmäßig angetriebenen, unterbrecherlosen Zündsystems bewirkt Hinsichtlich der Kosten und des

ästhetischen Eindrucks ergeben sich jedoch bestimmte nachteilige Eigenschaften, so daß die Anordnung keine wirklich optimale Konstruktion unter allen praktischen Gesichtspunkten ermöglicht

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Triggerinipulsgenerator der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau eine kostengünstigere Herstellung gestattet, verglichen mit dem bekannten Generator, wobei gleichzeitig gute Steuerimpulse geliefert werden sollen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst

Allgemein wird nach der wichtigsten Lehre der vorliegenden Erfindung ein ringförmiger Permanentmagnet mit in axialer und Umfangsrichtung beabstandeten Bereichen entgegengesetzter Polarität geschaffen, die radial magnetisiert sind. Die entgegengesetzte radiale Magnetisierung der Pennanentmagnetbereiche definieren Magnetpole entgegengesetzter Polarität an einer radialen Kante des Gliedes, so daß sich das Magnetfeld in axialer Richtung von dem kreisförmigen Permanentmagneten an dieser radialen Kante erstreckt Die magnetisierten Teile sind längs benachbarter Umfangsteile umgekehrt magnetisiert, um Bereiche mit Flußumkehr in dem Feld zu definieren. Eine Aufnahmewicklungseinheit ist innerhalb des Feldes angeordnet und kann vorzugsweise einen im wesentlichen C-förmigen Kern herkömmlicher Art aufweisen, wobei die Kernenden mit den axial beabstandeten, radial magnetisierten Polen fluchten. Eine Relativdrehung zwischen dem Rotor und der Wicklungseinheit bewirkt die Erzeugung eines Impulssignals in der Wicklung an den Stellen der Flußumkehr.

Die axiale Beabstandung und radiale Polarisierung der magnetisierten Teile des Permanentmagnetstreifens ermöglicht eine bequeme und einfache Magnetisierung des Magneten nach seiner Befestigung und Montage mit seinem sich drehenden Lager.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Aus der FR-Zusatz-PS 94 876 und der US-PS 32 73 001 ist es zwar für sich bekannt, z. B. einen mit magnetisierbaren Partikeln versehenen Kunststoffstreifen als Magnetelement zu verwenden, jedoch konnten diese Druckschriften keine Lösung der oben erläuterten Probleme bieten, da sie keinen Hinweis auf die Anforderungen bei Zündsteuerimpulsen enthalten.

Die vorliegende Erfindung schafft einen vereinfachten Triggerimpulsgenerator, der leicht an eine Massenfertigung angepaßt werden kann. Außerdem kann die Permanentmagnetstruktur leicht und unmittelbar bei bereits vorhandenen Permanentmagnet-Zündansteuergeneratoren für Außenbordmotoren u.dgl. bei einer geringen Querschnittskonstruktion des Motors angewendet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise Seitenansicht mit ausgebrochenen Teilen,

Fig.2 eine vergrößerte teilweise Ansicht, die die Befestigung des Triggerimpulsgenerators zeigt,

F i g. 3 eine teilweise Endansicht,

Fig.4 eine bildmäßige, schematische Ansicht der Magnetpolarität und des Feldflusses,

Fig.5 eine Draufsicht auf eine Rotor-Magnetisierungsanordnung und

Fig.6 einen Vertikalschnitt längs im wesentlichen der Linie 6-6 der F i g. 5.

In F i g. 1 ist der obere Leistungskopf 1 einer Außenbordmotoreinheit gezeigt, wobei Teile der äußeren Schutzhülle oder Verkleidung 2 durchbrochen sind, um die innere Leistungskopfeinheit zu zeigen. Allgemein weist die Leistungskopfeinheit einen Verbrennungsmotor 3 auf, der als Zweizylinderkonstruktion mit einer Motorwelle 4 gezeigt ist, die innerhalb der Verkleidung 2 nach oben vorspringt Ein allgemein umgekehrt tellerförmiges Schwungrad 5 ist an dem

ίο oberen Ende der Motorwelle 4 befestigt und dreht sich mit dieser. Der Motor ist mit einer bekannten Kondensator-Zündeinheit 6 \F i g. 2) versehen. In F i g. 2 ist ein Zündsystem mit einem Kondensator 7 gezeigt der von einem Wechselstromgenerator 8 mit einem s Rotor 9 geladen wird, der innerhalb des Schwungrades 5 befestigt ist, wobei ein Stator 9a an dem oberen Ende des Motors 2 ebenfalls innerhalb des Schwungrades 5 befestigt ist Ein Triggerimpulsgenerator 10, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist unmittelbar neben dem Wechselstromgenerator 8 angeordnet Der Generator 10 weist einen Permanentmagnetrotor 11 auf, der an der Lagernabe 12 des Schwungrades 5 befestigt ist Eine Ansteuerwicklung 13 ist an dem oberen Ende des Motors in raidaler Ausrichtung mit dem Außenumfang des Permanentmagnetrotors U befestigt An der Wicklung 13 werden Impulse infolge der Drehung der Rotoreinheit 11 erzeugt, die ist mit der Steuerelektrode 14 des steuerbaren Gleichrichters verbunden. Die Wicklung 13 ist in bezug auf das Schwungrad 5 und die Welle 4 winkelmäßig ausgerichtet, um in zeitlicher Beziehung zu der Stellung der Motorwelle in Verbindung mit dem Kolben eine Zündung des Motors im gewünschten Augenblick zu bewirken.

Im einzelnen ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schwungradnabe 12 ein rohrförniiges Glied mit einer inneren, kegelförmigen öffnung, die sich über die entsprechend geformte Welle

4 erstreckt und mit dieser über einen Federkeil od. dgl. verbunden ist Die Nabe 12 weist einen oberen

Flanschbefestigungsteil 15 auf, an dem das Schwungrad

5 mit Bolzen 16 befestigt ist Die Nabe 12 weist einen unteren Zylinderteil 17 auf, an dem der Permanentmagnetrotor 11 des Generators 10 befestigt ist Die Nabe ist aus einem Stahl gebildet, der eine hohe magnetische Permeabilität hat, und bildet einen Rückschluß für das Feld des Permanentmagnetrotors 11.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Permanentmagnet 18 bei 11 am Teil 17 mit Hilfe eines geeigneten

so Klebstoffes 19 befestigt Ein nichtmagnetisches Kappenelement 20 schließt die Außenseite und den Boden des Permanentmagneten 18 ein und ist an diesem mit Hilfe eines Klebstoffes 21 befestigt Das Kappenelement 20 ist aus einem sehr dünnen Metall, wie Edelstahl, hergestellt, um einen guten mechanischen Schutz zu bewirken, ohne die Kopplung eines Magnetfeldes mit dem Stator 13 zu beeinflussen.

Entsprechend dem in den Fig.2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der gummiartige Permanentmagnet 18 so magnetisiert, daß in axialem Abstand zwei Polpaare entstehen, und zwar ein oberes Polpaar 22 und ein entgegengesetzt dazu magnetisiertes unteres Polpaar 23, wie dieses in F i g. 4 schematisch gezeigt ist
Die mit 24 und 25 bezeichneten Stellen sind die Fliißumkehrzonen. Die Zeichnung gilt für einen Zweizylindermotor, so daß die Flußumkehrzonen an diametral gegenüberliegenden Punkten des Gliedes 18 erscheinen.

Der Stator mit der Aufnahmewicklung 13 liegt dem Permanentmagneten 18 radial gegenüber. Er bewegt einen Magnetkern 28 von im wesentlichen C-Form (vgl. F i g. 2 und 3), der ein Paar nach innen vorspringender Pole 29 dicht am Umfang des Kappenelements 20 aufweist Die Pole 29 fluchten mit den Magnetpolen 22 und 23, so daß das Magnetfeld 26 oder 27 (F i g. 4), das durch Ausnutzung des Weges mit dem niedrigsten magnetischen Widerstand am Umfang gebildet ist, durch den Kern 28 und die kleinen Luftspalte zwischen dem Kern 28 und dem Permanentmagneten 18 hindurchgeht Die Statorwicklung 13 ist mit der Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters verbunden.

Wenn sich beim Betrieb eine Feld- oder Flußumkehrzone 24 oder 23 an dem Kern 2S vofbeibewcgi, so kehrt sich der Fluß im Kern 28 schnell um, wodurch ein Ansteuerimpulssignal innerhalb der Wicklung 13 erzeugt wird, wobei die Funktion ähnlich dem in der US-PS 37 15 650 gezeigten Impulsgenerator ist

Der Impulsgenerator 10 und insbesondere der Rotor der vorliegenden Erfindung schafft eine einfache konstruktive Anordnung, die mit extrem niedrigen Kosten durch Massenfertigung hergestellt werden kann. Der Permanentmagnet 18 ist in vorgeformten Größen erhältlich, erfordert keinerlei Bearbeitung oder irgendeine andere teure Behandlung und kann zuverlässig mit Klebstoff an der Nabe 12 und an dem Kappenelement 20 befestigt werden. Das Element 20 kann durch einen billigen Herstellungsprozeß genau geformt werden, wobei ebenfalls keinerlei Bearbeitung erforderlich ist Die Gesamtanordnung ergibt damit eine Rotoreinheit die keinerlei bearbeitete Teile und eine minimale Anzahl von Bauelementen erfordert, die schnell und zuverlässig montiert werden können. Die radiale Polarisierung des Magnetgliedes 18 zum Erzeugen der axial gerichteten Magnetfelder 26 und 27 ermöglicht außerdem ein einziges Verfahren zum Polarisieren der Einheit 10 vor oder nach deren Montage an der Nabe, wie dieses z. B. in den F i g. 5 und 6 gezeigt ist

In den F i g. 5 und 6 ist die montierte Rotoreinheit 11 und die Nabe 12 zusammen mti der Motorwelle 4 gezeigt Ein Paar von halbkreisförmigen Magnetisierungswicklungen 31 und 32 ist mit Abstand in Umfangsrichtung gehaltert und fluchtet mit dem Außenumfang des Rotors 11 und dem Magnetstreifen 18.

Insbesondere in Fig.6 weist die Einheit 31 einen Kern 33 von halbkreisförmiger Gestalt auf. Der Kern 33 ist ein C-förmiger Kanal, der sich zu dem Glied 18 hin öffnet, um eine innere Ausnehmung oder einen Schlitz 34 mit einem oberen Pol 35 und einem unteren Pol 36 zu bilden. Die axiale Abmessung des Kanalkerns 33 ist im wesentlichen mit der des Permanentmagneten 18 überein, und die oberen und unteren Pole 35 und 36 sind mit dem Teil der oberen und unteren Magnetpole 23 und 22 ausgerichtet. Eine Wicklung 37 ist auf den Kern 33 gewickelt, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur eine Windung aufweist die eine innerhalb der Kernausnehmung angeordnete innere Hälfte hat und mit den gegenüberliegenden Enden sich nach außen und zurück über den Außenumfang des Kerns 33 erstreckt Die Wicklungsanschlüsse sind mit einer Gleichstromquelle 38 zum Erregen der Wicklung 37 verbunden. Der Gleichstrom erzeugt ein magneti-

is sches Feld, das von dem Kern 33 durch den Teil des Gliedes 18, der die Magnetpole 22 und 23 bildet, mit dem Rücklauf durch die Nabe 12 des Schwungrades 5, wie dieses durch die Flußlinie 39 klar in F i g. 6 gezeigt ist verläuft Das Feld ist so gewählt daß es den entsprechend ausgerichteten Teil des Permanentmagneten 18 vollständig sättigt, wodurch gesättigte Magnetpolteile entstehen, die die oberen und unteren Radialmagnetpole 22 und 23 bilden, wobei die Magnete unmittelbar entgegengesetzt in der gewünschten Weise polarisiert sind, um Umfangspole entgegengesetzter Polarität oben und unten am Umfang des Gliedes 18 zu bilden.

Die gegenüberliegende Magnetisierungseinheit 32 ist in gleicher Weise ausgebildet, jedoch so erregt, daß sie ein entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld durch den entsprechend ausgerichteten Teil des Magnetgliedes 18 erzeugt

Die Polarisierungsvorrichtung kann natürlich leicht an die Schwungradunteranordnung angebracht werden, um die Umfangspolarisierung vollständig nach der Montage der Bauteile zu bewirken.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt eine bevorzugte Konstruktion der Erfindung. Die verschiedenen Bauteile können natürlich in einem breiten Schutzumfang der Erfindung auch anders montiert und gebildet werden. So kann z.B. ein keramischer Magnet mit radialer Vormagnetisierung in gleicher Weise gebildet und in geeigneter Weise an dem Schwungrad oder einer anderen Lageranordnung befestigt werden. Die Einfachheit und billige Produktion wird jedoch besser mit der den flexiblen Magnetstreifen benutzenden Konstruktion erreicht Außerdem ist der Schutzkappenaufbau vom funktionalen Standpunkt nicht erforderlich, trägt jedoch erheblich zur praktischen Lebensdauer der Anordnung bei der Wartung und der Reparatur des Motors allgemein bei.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Triggerimpulsgenerator zum Erzeugen zeitlich beabstandeter Zündsteuersignale, die durch im wesentlichen auf Null liegende Ausgangspegel getrennt sind, mit einem Ober eine Welle drehbaren, aus mehreren Ringteilgliedern bestehenden ringförmigen Permanentmagneten, wobei benachbarte Ringglieder entgegengesetzt zueinander magnetisiert sind, so daß längs des Permanentmagnetringumfanges axial gerichtete Magnetfelder entgegengesetzter Richtung entstehen, durch die in einer Spule mit Kern, dessen Schenkelenden mit den axial gegenüberliegenden Permanentmagnetringseiten ausgerichtet sind, Spannungsimpulse induziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringteilglieder (22, 23) radial magnetisiert sind, derart, daß sich an den axial gegenüberliegenden Flächen unterschiedliche Polaritäten ergeben.

2. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringteilglieder (22, 23) aus einem kontinuierlichen Streifen eines magnetisierbarer!, gummiähnlichen Materials mit aneinanderstoßenden Enden gebildet sind.

3. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringteilglieder in einem Material eingebettete, polarisierte Teilchen aufweisen.

4. Triggerimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalwicklungseinheit (13) neben dem Außenumfang der Ringteilglieder (22, 23) angeordnet und so ausgerichtet ist, daß das Feld zwischen den Ringteilgliedern (22,23) durch die Wicklungseinheit (13) hindurch verläuft

5. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungseinheit (13) einen Kern (28) mit Polstücken (29) aufweist, die mit den Ringteilgliedern (22,23) ausgerichtet sind.

6. Triggerimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1—5, gekennzeichnet durch eine rohrförmige Nabe (12), die auf einer Welle (4) befestigbar ist und einen einstückigen, kreisförmigen Außenteil (17) aus einem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität hat, und daß der Permanentmagnet das kreisförmige Außenteil (17) umfaßt und ein Klebstoff (19) den Permanentmagneten an der Nabe (12) befestigt

7. Triggerimpulsgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisch permeables Glied (20) den Permanentmagneten (18) umfaßt und daß ein Klebstoff (21) das permeable Glied (20) an dem Permanentmagneten befestigt

8. Triggerimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet aus zwei halbkreisförmigen Ringteilgliedern besteht

9. Magnetisierungseinrichtung für den ringförmigen Permanentmagneten eines Triggerimpulsgenerators, insbesondere nach einem der Ansprüche 1-8, gekennzeichnet durch mindestens ein Paar Magnetisierungseinheiten (31, 32) mit je einer Wicklung (37) in einem C-förmigen Kern (33), dessen Polschenkel (35, 36) in axialer Richtung dem Permanentmagneten (18) gegenüberliegen, wobei der der einen Magnetisierungseinheit (31) zugeführte Gleichstrom gegenüber dem der anderen Magnetisierungseinheit (32) zugeführte Gleichstrom die entgegengesetzte Polarität aufweist

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinheiten (31,32) in Reihe mit einer einzigen Gleichstromquelle (38) verbunden werden.