DE3119414C2

DE3119414C2 - Elektromagnetischer Signalgeber zur Messung der Winkellage eines sich drehenden Bauteils

Info

Publication number: DE3119414C2
Application number: DE19813119414
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing.(grad.) 8070 Ingolstadt Donhauser; H.-J. Dipl.-Phys. 8074 Gaimersheim Sellner
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1981-05-15
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1983-04-07
Also published as: JPS57191511A; DE3119414A1; EP0065075A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Signalgeber zur Messung der Winkellage eines sich drehenden Bauteils gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

In der Meßtechnik stellt sich häufig das Problem, die Geschwindigkeit eines Bauteils und dessen Durchgang durch eine Bezugslage zu kennen. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen beispielsweise muß zur genauen Steuerung des Zündzeitpunktes die Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Durchgang der Kurbelwelle durch eine Bezugsstellung bekannt sein.

Bekannte Zündsysteme verwenden dazu gattungsgemäße Signalgeber (GB-PS 14 25 394), die eine Schwungscheibe der Brennkraftmaschine abtasten. Ein erster Kern mit darauf befindlicher Spule ist mehreren, auf einem Umfang der Schwungscheibe angebrachten Bahnmarken zugeordnet. Die Abtastung der Bahnmarken liefert ein Drehsignal. Ein zweiter Kern mit darauf &5 befindlicher Spule ist einer zweiten auf der Schwungscheibe außerhalb der Bahn der Bahnmarken ausgebildeten Bezuesmarke, beispielsweise einem Loch in der Schwungscheibe, zugeordnet und liefert ein Bezugssignal, das eine Bezugsstellung der Kurbelwelle angibt. Das bekannte System arbeitet somit mit zwei voreinander getrennten Spulen und zugehörigen Kernen, was einen verhältnismäßig großen konstruktiven und baulichen Aufwand bedeutet. Aus der Zeitschrift »Elektronik«, 1977, Heft 9, Seite 64 ist ein Zündsystem bekannt, welches mit einem einzigen Signalgeber arbeitet, der den Anlasserzahnkranz der Schwungscheibe abtastet Ein Zahn des Anlasserkranzes ist geschlitzt unü bildet somit eine Bezugsmarke. Der zum Abtasten dieser Schwungscheibe, bei der die Bewegungsbahn der durch die einzelnen Zähne gebildeten Bahnmarken und des geschlitzten Zahns übereinstimmen, verwendete Signalgeber enthält einen Oszillator mit Erreger und Meßwicklung. Der eine geschlitzte Zahn verursacht eine andere Phasenverschiebung zwischen den Spannungen in beiden Wicklungen, welche in einer nachgeschalteten Elektronik erkannt wird. Der Signalgeber ist wegen des in ihm enthaltenen Oszillators und der Phasenerkennungsschaltung verhältnismäßig aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Signalgeber dahingehend weiterzubilden, daß bei einfachem Aufbau ein sicheres Erkennen der von den Bahnmarken hervorgerufenen Signale und des von der wenigstens einen Bezugsmarke hervorgerufenen Signais möglich ist

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Signalgeber wird ein einziger Kern verwendet, der mit einer Stirnfläche von der Bewegungsbahn der wenigstens einen Bezugsmarke endet. Auf diese Weise können die Stirnflächen in einfacher Weise genau auf die unterschiedlichen Bewegungsbahnen ausgerichtet werden, so daß jede Marke eine wohl definierte Flußänderung im Kern hervorruft, die von der dem Kern umschließenden Spule aufgenommen wird und zur Signalerzeugung dient. Durch diese Signalerzeugung ist eine sichere Trennung des von der Spule erzeugten Signals in auf die Bahnmarken zurückgehende Signale und die Bezugsmarke zurückgehende Signale möglich. Bei bekannten Anordnungen, bei denen ein Signalgeber mit einer Stirnfläche verwendet wird, die sowohl die Bewegungsbahn der Bahnmarken als auch die Bewegungsbahn der Bezugsmarke überlappt, ist eine sichere Signaltrennung nicht möglich, da das Signalverhältnis unter anderem stark von der Frequenz abhängt, mi; der sich die einzelnen Marken an der für sie gemeinsamen Stirnfläche vorbeibewegen. Mit der Erfindung wird gegenüber dem Stand der Technik somit sowohl eine Funktionsverbesserung (einfache Montage, sichere Signalerkennung), als auch eine erhöhte Wirtschaftlichkeit (nur ein Kern mit einer Spule, wenig aufwendige Elektronik) erzielt.

Der Anspruch 2 kennzeichnet eine Ausführungsform der Erfindung zur Verwendung für Zündanlagen in Kraftfahrzeugen.

Die Ansprüche 3 und 4 kennzeichnen vorteilha^rte /-vusführungsformen von für den erfindumrsgemäßen Signalgeber einsetzbaren Schwungscheiben.

Die Erfindung ist für alle Arten von Anwendungsfällen einsetzbar, bei denen verschiedene Arten νηη Marken abgetastet werden müssen, weiche an einer-Bauteil angebracht sind, das sich -elativ /<i eine·"· Signalgeber bewegt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise un■! mit weiteren Einzelheiten erläuter*.

Es stellen dar:

F i g. 1 eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit einem Signalgeber,

F i g. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele von Signalgebern wie sie für die Brennkraftmaschine gemäß F i g. 1 verwendbar sind und

F i g. 4 Signale, wie sie von einem Sigaalgeber gemäß F i g. 2 erzeugt werden.

Gemäß F i g. 1 weist eine insgesamt mit 5 bezeichnete und in ihrem Aufbau an sich bekannte fremdgezündete Brennkraftmaschine eine Schwungscheibe 7 auf, welche mit einem Anlasserzahnkrani 9 versehen ist An der Brennkraftmaschine 5 ist ein Anlasser Il befestigt, dessen Ritzel 13 in an sich bekannter Weise beim Anlassen mit dem Anlasserzahnkranz 9 kämmt

Zum Abtasten des Anlasserzahnkranzes 9 und einer weiteren, an der Schwungscheibe 7 angebrachten Bezugsmarke 15 ist ein Signalgeber 17 vorgesehen, welcher mit einem Zündgerät 19 verbunden ist Das Zündgerät 19 ist weiter an Leitungen 21 und 23 angeschlossen, die mit an sich bekannten Sensoren zur Messung des Unterdruckes in einem nicht dargestellten Saugrohr der Brennkraftmaschine 5 und zur Messung der Temperatur der Brennkraftmaschine 5 verbunden sind. Das Zündgerät 19 erzeugt in an sich bekannter Weise aus Signalen, welche einer Bezugsstellung der Brennkraftmaschine entsprechen, die Drehzahl der Brennkraftmaschine sowie den Unterdruck im Saugrohr und die Temperatur angeben, einen Zündimpuls, welche den einzelnen Zündkerzen der Brennkraftmaschine über einen Verteiler 25 in an sich bekannter und daher nicht im einzelnen erläuterter Weise zugeführt werden.

F i g. 2 zeigt Einzelheiten der Schwungscheibe 7 und des Signalgebers 17 der Fig. 1.

Danach ist in axialer Verlängerung eines Zahns des Anlasserzahnkranzes 9 an der Schwungscheibe 7 ein weiterer Zahn 27 ausgebildet Die einzelnen Zähne des Anlasserzahnkranzes 9 bilden Bahnmarken, wohingegen der einzelne Zahn 27 eine Bezugsmarke bildet.

Am Außenumfang der Schwungscheibe 7 ist ein insgesamt U-förmiger Kern 29 aus magnetisierbarer!!

oder permanent magnetischem Material angeordnet, welcher eine Spule 31 trägt. Eine der Strinflächen 33 ist in geringem radialen Abstand vom Anlasserzahnkranz 9 angeordnet Die andere Stirnfläche 35 befindet sich in geringem radialen Abstand von der Bewegungsbahn des zusanmen mit der Schwungscheibe 7 umlaufenden, die Bezugsmarke bildenden Zahns 27. Bei Drehung der Schwungscheibe 7 ändert sich der Kraftfluß durch den Kern 29 (verursacht durch dessen Permanentmagnetismus oder eine Gleichstrombeaufschlagung der Spule 31) entsprechend der mit den Zähnen unterschiedlichen Spaltgrößen zwischen den Stirnflächen 33 und 35 und der Schwungscheibe 7. Es ergibt sich schematisch an den Abgriffen der Spule 31 ein Wechselspannungssignal gemäß Fig.4, dessen Frequenz der Folge der sich an der Stirnfläche 33 vorbebewegenden Zähne entspricht und somit ein Maß für die Drehzahl der Schwungscheibe 7 ist Die einzelnen Perioden mit großer Amplitude 37 entstehen, wenn sich der als Bezugsmarke dienende Zahn 27 zusammen mit einem Zahn des Anlasserzahnkranzes 9 an den Stirnflächen 33 und 35 vorbeibewegt. Dieses überhöhte Signa! gibt somit die ßezugsstellung der Schwungscheibe 7 an. Aus dem Summensignal der Fig.4 können die den überhöhten Amplituden 37 entsprechenden Bezugssignale, wie an sich bekannt, dadurch herausgefiltert werden, daß das Summensignal gemäß Fig.4 ein Schwellwertfilter durchläuft, welches nur die Signale mit überhöhter Amplitude durchläßt.

Die F i g. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der F i g. 2 dadurch, daß die Bezugsmarke an der Schwungscheibe 7 nicht durch einen zusätzlichen Zahn, sondern durch eine Aussparung 39 gebildet ist, welche axial neben dem Anlasserzahnkranz 9 auf der Schwungscheibe 7 ausgebildet ist. Vorteilhafterweise

3D befindet sich diese Aussparung 39 axial neben einem Zwischenraum zwischen zwei Zähnen des Anlasserzahnkranzes 9. Der Kern 29 ist vorteilhafterweise derart ausgebildet daß sein Schenkel mit der Stirnfläche 35 etwas länger ist als der Schenkel mit der Stirnfläche 33, so daß möglichst enge Spalten zwischen dem Kern 29 und der Schwungscheibe 7 bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Signalgeber zur Messung der Winkellage eines sich drehenden Bauteils, das ein Magnetfeld beeinflussende Bahnmarken sowie wenigstens eine ein Magnetfeld beeinflussende Bezugsmarke mit von den Bahnmarken abweichender Bewegungsbahn aufweist; welcher Signalgeber wenigstens einen aus magnetischem oder magnetisierbarem Material bestehenden Kern mit einer Spule und zwei Stirnflächen aufweist, von denen eine in kurzem Abstand von der Bewegungsbahn der Bahnmarken angeordnet ist,dadurch gekennzeichnet, daß die andere Stirnfläche (35) des Kerns (29) in kurzem Abstand von der Bewegungsbahn der wenigstens einen Bewegvngsmarke (27; 39) angeordnet ist, so daß «Owohl Bahn- als auch Bewegungsmarken mit demselben Kern (29) mit Spule (31) zur Bildung von den Drehwinkel des Bauteils darstellenden Signalen zusammenwirken.

2. Signalgeber nach Anspruch 1, wobei die Bahnmarken durch am Umfangsrand der Schwungscheibe einer Brennkraftmaschine angebrachte, radial vorstehende Zähne eines Anlasserzahnkranzes gebildet sind, und der radial außerhalb des Anlasserkranzes angeordnete Kern mit der einen Stirnfläche vor dem Anlasserzahnkranz endet und die Bezugsmarke durch eine axial neben dem Anlasserkranz ausgebildete Inhomogenität der Schwungscheibe gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern insgesamt U-förmig ist.

3. Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhomogenität durch einen auf der Schwungscheibe (7) ausgebildeten zusätzlichen Zahn (27) gebildet ist, der in axialer Verlängerung eines Zahnes des Anlasserkranzes (9) angeordnet ist.

4. Signalgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhomogenität durch eine Aussparung (39) der Schwungscheibe (7) gebildet ist, die in axialer Verlängerung eines Zwischenraums zwischen zwei Zähnen des Anlasserkranzes (9) angeordnet ist.