DE3208721A1 - Sensor - Google Patents
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Description
R· 17 6 S 3
2. 3. 1982 Wt/Hm
ROBERT BOSCH GMBK, 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 Rotor mit einem Magneten und einem Stator mit einem
magnetfeldempfindlichen Element bestehen. Es ist dabei
veiter 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 Weise erzeugte magnetische Feld beeinflußt ein magnetfeldempfindliches
Element eines Stators, der in der Nähe des Umfanges des Rotors angeordnet ist.
1 7 G ? α
ζ-
Ein derartiger Sensor ist "beispielsweise in der DE-OS
26 1;Q 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, so 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 sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnung.
Zeichnung
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1a
und b eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensors; Figur- 2 ein
Zeitdiagramm der vom Sensor gemäß Figur 1 erzeugten Impulse.
L1 \ I *:.-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1a und b bezeichnet 1 die Achse eines Rotors.
Der Rotor 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,
15b, 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.ι 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, 15t und über das Polblech
10 zurück zum Magneten 13. Die dabei entstehenden FeId-.linien
sind in Figur 1a mit 20, 20a bezeichnet.
In der Nähe des Umfanges des Rotors befindet sich ein
Stator mit einem magnetfeldempfindlichen Element lh,
beispielsweise einem Hall-, einem Wiegand- oder einem
Feldplatten-Element. Wie man aus Figur 1a sieht, gelangt das magnetfeldempfindliche Element Ik bei Rotation des
Rotors nacheinander in den Einfluß der Feldlinien 20 . bzw. 20a.
·· ·: 17 5 9
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 Tor, 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. Dem-,
zufolge 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 20a' 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
OC zwischen den Klauen 16 und 15a bzw. 15h ist dabei
so bemessen, daß sich im Element 1U gerade eine optimale
Signalausbeute ergibt. Außerdem ist der Winkel OL klein
gegenüber dem 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 1 7 5 18 bzw. 17'5 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 20a' die Impulse 17» 17' mit großem Jitter
behaftet sind.
Die Zeit zwischen den unmittelbar aufeinanderfolgenden
Impulsen 17» 18, entsprechend dem WinkelP , ist dabei
mit t bezeichnet. Die Zeit zwischen den auseinander-• a
liegenden Impulsen 18, 17' ist mit t entsprechend einem
Winkel·^ bezeichnet. Wie man aus Figur 2 erkennt, ergibt
sich dabei durch den relativ kleinen Winkel & ein relativ großes Tastverhältnis t„ /t .
.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
El
oder t, die Drehzahl des Rotors bzw. der Brennkraftmaschine
b
bestimmt werden. Dann ist es jedoch erforderlich, daß
sich die Zeiten t , t, erheblich voneinander unterscheiden,
so daß keine Fehlmessungen durch Verwechslungen möglich sind, wie sie dann beispielsweise möglich wären, wenn sich
t und t nur geringfügig voneinander unterschieden.
Si D
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.
: j : 17 6 9
Insgesamt ergibt sich damit durch die erfindungsgemäße
Anordnung der Klauen ein zeitlich besonders scharf definiertes bipolares Nutzsignal großer Amplitude, das für
die verschiedensten Steuer- und Regelungsvorgänge verwendet
werden kann.
Leerseite
Claims (3)
- κ. 17 6 3 3
- 2.3.1982 Wt/HmROBERT 3OSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1Ansprüche1. Sensor mit einem Rotor, "bestehend aus einem ersten (10) und einem zweiten (11) Polblech mit dazwischenliegendem Magneten (13), wobei an die Polbleche (10, 11) am Umfang Klauen (15, 16) in Richtung der Rotationsachse (19) angeformt sind, die an dem einen Polbleeh (10) gegenüber dem anderen Polblech (11) um einen ¥inkel (OC ) gegeneinander versetzt sind, und mit einem ein magnetfeldempfindliches Element (1k) aufweisenden Stator, der in der Nähe des Umfangs des Rotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Klaue (Τβ) des einen Polbleches (11) zwischen zwei eng benachbarten Klauen (15a, 15b) 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. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1M ein Wiegand-Element ist.h. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (1U) ein Hall- oder Feldplatten-Element ist.
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