EP0102365A1 - Sensor - Google Patents

Sensor

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Publication number
EP0102365A1
EP0102365A1 EP83900777A EP83900777A EP0102365A1 EP 0102365 A1 EP0102365 A1 EP 0102365A1 EP 83900777 A EP83900777 A EP 83900777A EP 83900777 A EP83900777 A EP 83900777A EP 0102365 A1 EP0102365 A1 EP 0102365A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
claws
pole plate
pole
rotor
sensor according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP83900777A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Hinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0102365A1 publication Critical patent/EP0102365A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P7/00—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices
    • F02P7/06—Arrangements of distributors, circuit-makers or -breakers, e.g. of distributor and circuit-breaker combinations or pick-up devices of circuit-makers or -breakers, or pick-up devices adapted to sense particular points of the timing cycle
    • F02P7/067—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil
    • F02P7/0675—Electromagnetic pick-up devices, e.g. providing induced current in a coil with variable reluctance, e.g. depending on the shape of a tooth
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/4815—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals using a pulse wire sensor, e.g. Wiegand wire

Definitions

  • the invention relates to a sensor according to the type of the main claim.
  • sensors which consist of a rotor with a magnet and a stator with a magnetic field-sensitive element, for detecting angles, reference marks, rotational speeds and the like. It is further known to design the rotor so that a permanent magnet is enclosed between two pole plates and the pole plates have claws on their circumference, the magnetic circuit being closed via the air space between the claws. The magnetic field generated in this way influences a magnetic field-sensitive element of a stator which is arranged in the vicinity of the circumference of the rotor.
  • a sensor is described for example in DE-OS 26 49 321.
  • the sensor according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that immediately successive fields of pronounced direction are generated with a steep zero crossing of the induction, so that defined bipolar signals can be generated with small jitter, which also have a particularly large duty cycle.
  • This high duty cycle is of particular advantage when using such a sensor for ignition systems in internal combustion engines.
  • FIG. 1a and b show a top view and a cross section through an embodiment of a sensor according to the invention
  • Figure 2 is a timing diagram of the pulses generated by the sensor of Figure 1. Description of the embodiment
  • FIG. 1a and b 1 denotes the axis of a rotor.
  • the rotor consists of two pole plates 10, 11, which extend in the radial direction and are fastened to the axis 1 by means of a hub 12.
  • a permanent magnet 13 is arranged between the pole plates 10, 11.
  • Claws are integrally formed on the circumference of the pole sheets 10, 11 in the axial direction, the claws of the pole sheet 10 being denoted by 15a, 15b and the claws of the pole sheet 11 by 16.
  • the number of claws 16 corresponds to the number of cylinders of the internal combustion engine and the claws 16 are distributed equidistantly over the circumference.
  • the number of claws 15a, 15b is twice the number of claws 16, and a pair of claws 15a, 15b is arranged on both sides of a claw 16 of the pole plate 11.
  • the magnetic circuit closes from the magnet 13 via the pole plate 11, the claws 16, the air gap to the claws 15a, 15b and via the pole plate 10 back to the magnet 13.
  • the field lines which are produced in this way are designated by 20, 20a in FIG. 1a .
  • a stator with a magnetic field sensitive element 1 4, for example a Hall, Wiegand or field plate element.
  • the magnetic field-sensitive element 1 4 when the rotor rotates, successively comes into the influence of the field lines 20 and 20 a.
  • conventional sensors of the type here only a pair of claws were directly opposite one another, for example claws 16 / 15a.
  • each claw 16 of the pole plate 11 is enclosed by two claws 15a, 15b of the pole plate 10, so that a pronounced field 20, 20a results in both directions.
  • the angle ⁇ between the claws 16 and 15a or 15b is dimensioned such that an optimal signal yield is obtained in the element 14.
  • the angle Ot is small compared to the angle that the claws 16 form to one another.
  • This last-mentioned condition is expressed in particular in the time diagram of the generated pulses 17, 18 or 17 ', 18' shown in FIG.
  • the pulses 17, 17 ' are each generated by the field 20 and the pulses 18, 18' are each generated by the fields 20a, with an encoder according to the prior art and a field 20a ', the pulses 17, 17' are subject to high jitter.
  • Pulses 17, 18, corresponding to the angle ⁇ are denoted by ta.
  • the time between the spaced-apart pulses 18, 17 ' is one with t b
  • Designated angle ⁇ As can be seen from FIG. 2, the relatively small angle ⁇ results in a relatively large duty cycle t b / t a .
  • the speed of the rotor or the internal combustion engine can be determined from the length of one of the two time intervals ta or t b . Then, however, it is necessary that the times t a , t b differ significantly from one another, so that incorrect measurements due to confusion are not possible, as would be possible, for example, if t a and t b differed only slightly from one another.
  • the bipolar signals 17, 18 are also used in ignition systems of combustion engines for the so-called closing time control, with known controls starting from a basic time which is reduced by means of control technology known per se depending on the operating parameters present. Then, however, it is necessary to base the closing time as high as possible in order to realize a wide control range. Due to the relatively long time t b , this requirement is met with the sensor according to the invention. Overall, the arrangement of the claws according to the invention thus results in a bipolar useful signal of large amplitude which is particularly sharply defined in terms of time and which can be used for a wide variety of control and regulation processes.

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Description

S ens or
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 z.u vervenden, die aus einem Rotor mit einem Magneten und einem Stator mit einem magnetfeldempfindlichen Element bestehen. Es ist dabei weiter bekannt den Rotor so auszubilden, daß zvischen 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. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise in der DE-OS 26 49 321 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 Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Sensors; Figur 2 ein Zeitdiagramm der vom Sensor gemäß Figur 1 erzeugten Impulse. 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 12 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. 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, 15b und über das Polblech 10 zurück zum Magneten 13. Die dabei entstehenden Feldlinien sind in Figur 1a mit 20, 20a bezeichnet.
In der Nähe des Umfanges des Rotors befindet sich ein Stator mit einem magnetfeldempfindlichen Element 1 4 , beispielsweise einem Hall-, einem Wiegand- oder einem Feldplatten-Element. Wie man aus Figur 1a sieht, gelangt das magnetfeldempfindliche Element 1 4 bei Rotation des Rotors nacheinander in den Einfluß der Feldlinien 20 bzw. 20a. 3ei herkömmlichen Sensoren der hier vorliegenden Art standen sich jeweils nur ein Paar Klauen unmittelbar einander gegenüber, beispielsweise die Klauen 16/15a. Damit lag auch nur ein Magnetfeld 20a mit ausgeprägter Richtung vor, 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. Demzufolge wurde im magnetfeldempfindlichen Element 14 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, 15b des Polbleches 10 eingeschlossen, so daß sich in beide Richtungen ein ausgeprägtes Feld 20, 20a ergibt. Der Winkel α zwischen den Klauen 16 und 15a bzw. 15b ist dabei so bemessen, daß sich im Element 14 gerade eine optimale Signalausbeute ergibt. Außerdem ist der Winkel Ot klein gegenüber dem Winkel, den die Klauen 16 zueinander bilden. Bei der Anwendung für eine Zündanlage wird in der Mitte des Winkels α der Zündvorgang ausgelöst, wie bei 17 angedeutet.
Diese letztgenannte Bedingung drückt sich insbesondere bei dem in Figur 2 dargestellten Zeitdiagramm der erzeugten Impulse 17, 18 bzw. 17', 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 entsnrechend 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 Winkel β , ist dabei mit ta bezeichnet. Die Zeit zwischen den auseinander liegenden Impulsen 18, 17' ist mit tb entsprechend einem
Winkelγ bezeichnet. Wie man aus Figur 2 erkennt, ergibt sich dabei durch den relativ kleinen Winkel β ein relativ großes Tastverhältnis tb/ta.
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 ta oder tb die Drehzahl des Rotors bzw. der Brennkraftmaschine bestimmt werden. Dann ist es jedoch erforderlich, daß sich die Zeiten ta , tb, erheblich voneinander unterscheiden, so daß keine Fehlmessungen durch Verwechslungen möglich sind, wie sie dann beispielsweise möglich wären, wenn sich ta und tb nur geringfügig voneinander unterschieden.
Zum anderen werden die bipolare Signale 17, 18 in Zündanlagen von Brennk-raftmaschinen 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 tb sind diese Voraussetzung beim erfindungsgemäßen Sensor gegeben. 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.

Claims

Ansprüche
1. 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 Polblech (10) gegenüber dem anderen Polblech (11) um einen Winkel (α ) gegeneinander versetzt sind, und mit einem ein magnetfeldempfindliches Element ( 1 4 ) aufweisenden Stator, der in der Nähe des ümfangs des Rotors angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Klaue (16) 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 ( 1 4 ) ein Wiegand-Element ist.
4 . Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ( 14 ) ein Hall- oder Feldplatten-Element ist.
EP83900777A 1982-03-11 1983-02-26 Sensor Withdrawn EP0102365A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823208721 DE3208721A1 (de) 1982-03-11 1982-03-11 Sensor
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Publications (1)

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EP0102365A1 true EP0102365A1 (de) 1984-03-14

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ID=6157877

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EP83900777A Withdrawn EP0102365A1 (de) 1982-03-11 1983-02-26 Sensor

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US (1) US4503391A (de)
EP (1) EP0102365A1 (de)
DE (1) DE3208721A1 (de)
ES (1) ES8401621A1 (de)
WO (1) WO1983003283A1 (de)

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