DE2730309C2

DE2730309C2 - Winkelsignalgeber für rotierende Teile

Info

Publication number: DE2730309C2
Application number: DE19772730309
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Höhne; Gerhard Dipl.-Ing. 7064 Remshalden Söhner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1977-07-05
Publication date: 1986-12-18
Also published as: DE2730309A1

Description

Messung kleiner Kräfte, insbesondere zur Gewichtsbe- in den Zwischenraum zwischen zwei Polschuhen 12 und

Stimmung, beschrieben. Es wird dort ein Körper frei- 13 ein, wobei sich der magnetische Kreis über einen

schwebend in einem inhomogenen Magnetfeld gehal- 65 Magneten 15 und einen Magnetfelddetektor 16 schließt,

ten, das zwischen den sich verengenden Flanken zweier F i g. Ib zeigt die Draufsicht auf die Anordnung von

Polschuhe entsteht Der Schwerkraft auf den Körper Fig. la, wobei die Aufsplittung des Polschuhs 12 in zwei

wirkt dabei die vom Magnetfeld auf den vom Steuer- Abschnitte 12a und i2b deutlich wird. Dabei zeigt sich

eine Aufspaltung des magnetischen Flusses in einen Hauptfluß, der durch den Magnetfelddetektor 16 und den Polschuhabschnitt 12a geht, sowie in einen Nebenfluß über den Luftspalt 18 und den Polschuhabschnitt 126. Der Polschuhabschnitt 12a ist gemäß der gewünschten Signalform von der Umfangslinie des Leitstücks 11 abgebogen.

Fig. Ic zeigt die Signalform des Winkelsignalgebers über der Zeit, bzw. über dem Drehwinkel oc Nach dieser Fig. Ic steigt die Ausgangsspannung des Magnetfelddetektors laegsam linear an und fällt anschließend sehr steil ab. Zustande kommt dieser Signalverlauf wegen der linearen Abnahme des Abstandes zwischen dem Polschuhabschnitt 12a und dem Leitstück 11, wenn dieses entsprechend der Pfeilrichtung am Polschuh 12 vorbeistreicht Der starke Abfall am Ende des ansteigenden Signales ist eine Folge des abrupten Abrisses des Hauptfeldes mit dem damit verbundenen Übergang ins Nebenfeld mit dem Polschuhabschnitt 12Z>.

Gestrichelt gezeichnet ist in Fig. la euie weitere Ausbildung des Polschuhs 13 dergestalt, daß der magnetische Fluß sich über die Welle 10 selbst und das Leitstück 12 schließt Es ist eine Frage der Anwendungsmöglichkeit, welche Art sich als die günstigere erweist

Die gewünschte Signalform läßt sich nun dadurch variieren, indem der Polschuhabschnitt 12a in der gewünschten Form von der Umfangslinie des Leitstücks 11 abgebogen ist Realisierbar sind hier insbesondere auch kurvenförmige Verläufe des Signalanstieges wie z. B. hyperbel- oder parabelförmige Verläufe.

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Winkelsignalgebers von F i g. 1 mit geänderter Polschuh- und Leitstückausbildung. Das Leitstück 20 ist hier als Flügel ausgebildet, der in gleichem radialen Abstand an den Polschuhen 12 und 21 vorbeistreicht

Während F i g. 2a die Seitenansicht dieses Winkelsignalgebers zeigt, offenbart Fig.2b die Draufsicht. Schließlich zeigt F i g. 2c das mit dem Magnetfelddetektor 16 gewonnene winkelabhängige Signal, welches aufgrund der geometrischen Form des Polschuhabschnittes 12a desjenigen von F i g. Ic entspricht.

In F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Winkelsignalgebers dargestellt, bei dem die Winkelinformation über eine entsprechende Ausbildung des Leitstücks geliefert wird. Erkennbar ist in den Fig.3a und 3b die topfförmige Ausbildung des Leitstücks 25, das einen radialen Teil 26 und einen abgewinkelten axial verlaufenden Teil 27 aufweist Dieser axial verlaufende Anteil 27 des Leitstücks weist Randabschnitte 28 auf, die im gezeigten Beispiel nach außen von der Umfangslinie des Leitstücks weg gebogen sind. Erfaßt werden diese Randabschnitte 28 von den Polschuhen 30 und 31 eines einen Magneten 15 und einen Magnetfelddetektor 16 enthaltenden magnetischen Kreis. Die gewünschte Signalform ergibt sich aus dem definierten Abschnitt der Polschuhe 30 und 31 von den Randabschnitten 28 des Leitstücks 25. Neben den nach außen verlaufenden Biegungen der Randabschnitte 28 sind ebenso auch nach innen gehende Biegungen der Randabschnitte 28 denkbar. Diese haben den Vorteil einer geringeren Fliehbelastung bei hohen Drehzahlen der Welle 10. Zur mechanischen Fixierung können die Teiie 25... 28 mit Kunststoff umpreßt sein.

Als weitere Variationsmöglichkeit bietet sich der Rückschluß des magnetischen Kreises über die Welle 10 selbst an, wodurch gegebenenfalls je nach Ausführungsform die Signalform exakter einstellbar ist, weil nur ein winkelabhängiger Luftspalt definiert eingestellt zu werden braucht

Fig.4 schließlich zeigt eine weitere Möglichkeit des Winkelsignalgebers mit einem sichelförmigen und in der Geometrie auf die gewünschte Signaliorm abgestimmten Leitstück 35, welches in den Zwischenraum von Polschuhen eintaucht Neben der Ausführung des Leitstücks 35 aus einem Vollmaterial ist ebenso ein U-förmiges, gleichzeitig sichelartig gebogenes Leitstück möglich.

Welches der vorgeschlagenen Beispiele von Winkelsignalgebern für eine bestimmte Anwendung verwendet wird, ist von den unterschiedlichsten Einflußgrößen abhängig. Treten z. B. bei der Welle 10 Taumelschwingungen auf, so empfiehlt sich die Verwendung der in F i g. 1 und 4 gezeigten Winkelsignalgeber, da bei ihnen auch im Falle von Taumelschwingungen der Gesamtluftspalt zwischen Polschuh, Leitstück und weiterem Polschuh konstant bleibt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 strom durchflossenen Hall-Generator ausgeübte Kraft Patentansprüche: entgegen. Abhängig von der Stellung des Körpers im Magnetfeld kann auf sein Gewicht geschlossen werden.

1. Winkelsignalgeber für rotierende Teile, insbe- Ein derartiger Meßumformer baut relativ aufwendig sondere für die Kurbelwelle bei Brennkraftmaschi- 5 und ist bei Kraftfahrzeugen, insbesondere zur Messung nen, mit einem an Polschuhen vorbeigeführten rotie- schneller Winkeländerungen nicht anwendbar,
renden Leitstück und einem im magnetischen Kreis Ferner ist aus der DE-AS 11 89 287 ein induktiver liegenden, den Halleffekt nutzenden Magnetfeidde- Meßwertumformer bekannt, bei dem durch eine Drehtektor, dadurch gekennzeichnet, daß für bewegung die Größe des magnetischen Widerstandes eine nur winkelabhängige Signalspannung die Form 10 der Luftspalte zweier Magnetkreise gegenläufig geändes Leitstücks (11, 20, 25, 35) und/oder des Pol- dert wird, um so gleichgerichtete, sich addierende Ströschuhs (12, 30, 31) so ausgebildet ist, daß der den me in einer Wicklung zu erzeugen. Die Größe dieser Magnetfelddetektor (16) beeinflussende Abstand Ströme ist aber geschwindigkeitsabhängig. Es sind sozwischen Leitstück (11, 20, 25, 35) und wenigstens mit bei schnellen Rotationsbewegungen keine genauen einem Polschuh (12,30,31) sich während der Rota- 15 Messungen der Winkelstellung mehr möglich.

tion winkelabhängig verändert Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

2. Winkelsignalgeber nach Anspruch 1, dadurch Winkelgeber nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Polschuhe auszubilden, daß eine Signalspannung nur winkelabhän-(12) in zwei Abschnitte (12a, 12b) geteilt ist und ein gig ist, nicht von der Umlaufgeschwindigkeit des rotieerster Abschnitt (12a) über den Magnetfelddetektor 20 renden Teils beeinflußt wird und nach einer bestimmten (16) mit einen den magnetischen Kreis erzeugenden Funktion verläuft

Magneten (15) verbunden ist Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekenn-

3. Winkelsignalgeber nach Anspruch 2, dadurch zeichneten Merkmale gelöst

gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (12a) des Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins-

Polschuhes (12) als Bügel ausgebildet ist der von der 25 besondere darin, daß eine nur winkelabhängige Signal-Umfangslinie des Leitstücks (11) nach einer be- form möglich ist die nicht geschwindigkeitsabhängig ist stimmten Funktion weggebogen ist Auch bei sich ändernden Rotationsgeschwindigkeiten

4. Winkelsignalgeber nach Anspruch 3, dadurch bleibt die winkelabhängige Signalform erhalten, so daß gekennzeichnet, daß das Leitstück (11) als Vorzugs- jederzeit eine genaue Messung möglich ist Der geweise im Querschnitt F-förmiger Teil in den Pol- 30 wünschte Funktionsverlauf ist durch einfache konstrukschuhabstand eintaucht tive Maßnahmen sehr leicht zu ändern. Die vorgeschla-

5. Winkelsignalgeber nach Anspruch 3, dadurch genen Anordnungen sind unabhängig vom Axialspiel gekennzeichnet, daß das Leitstück (20) als Flügel der Welle, wie z. B. für die Anpassung des Zündverteiausgebildet ist und an den Polschuhen (12,21) perio- lers an den Motor üblich. Schließlich sind die Winkelsidisch vorbeistreicht 35 gnalgeber zumindest teilweise nahezu unabhängig von

6. Winkelsignalgeber nach Anspruch 1, dadurch Taumelschwingungen der Achse, bzw. der Welle mit gekennzeichnet daß das Leitstück (25) topfförmig dem Leitstück. Somit ergibt sich ein sehr exakter Zumit winkelabhängig gebogenen Randabschnitten sammenhang zwischen Winkelstellung und Signal, wo-(28) ausgebildet ist und die Lage der Randabschnitte durch insbesondere bei Brennkraftmaschinen bestimmte) bezüglich wenigstens eines Polschuhes (30,31) 40 te Winkelstellungen als Ausgangspunkte für z. B. die den Signalverlauf bestimmt Zündung und die Einspritzung exakt ermittelt werden

7. Winkelsignalgeber nach Anspruch 1, dadurch können.

gekennzeichnet, daß das Leitstück (35) sichelförmig Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmä-

nach einer bestimmten Funktion ausgebildet ist und ßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in

periodisch in den Polschuhzwischenraum eintaucht. 45 Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und aus

den zugehörigen Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläu-

Die Erfindung betrifft einen Winkelsignalgeber für 50 tert Es zeigt

rotierende Teile gemäß dem Oberbegriff des An- F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Winkelsi-

spruchs 1. gnalgebers, bei dem die Signalform von der Geometrie

Ein solcher Winkelsignalgeber ist aus der Druck- eines Polschuhabschnittes abhängt,

schrift »Bosch-Kraftfahr-Technisches Taschenbuch«

18. F i g. 2 ein zweites gegenüber dem ersten geändertes

Auflage (1976/77), Seiten 380/381 bekannt. Dort wird 55 Ausführungsbeispiel,

ein Signalgeber mit einem an Polschuhen vorbeigeführ- Fig. 3 einen Winkelsignalgeber, bei dem die Signalten rotierenden Leitstück und einem im magnetischen form über die konstruktive Ausbildung eines Leitstücks Kreis liegenden den Halle^ffekt nutzenden Magnetfeld- erreicht wird und

detektor dargestellt. Dabei ist es aber nur möglich, Im- F i g. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel ebenfalls mit

pulse zu erzeugen, die zur Steuerung der Zündung ver- 60 einer winkelabhängigen Geometrie des Leitstücks,

wendet werden. In F i g. 1 a ist mit 10 eine Welle bezeichnet, mit der ein

In der DE-AS 1172 867 ist ein Meßumformer zur Leitstück 11 fest verbunden ist. Das Leitstück 11 taucht