ITTO960456A1

ITTO960456A1 - DEVICE TO DETECT THE ROTATIONAL SPEED AND TEMPERATURE OF A STARTER MOTOR.

Info

Publication number: ITTO960456A1
Application number: IT96TO000456A
Authority: IT
Inventors: Giancarlo Casellato; Mario Montuschi
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1996-05-27
Publication date: 1997-11-27
Also published as: IT1285369B1; ITTO960456A0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo per rilevare la velocità di rotazione e la temperatura di un motorino di avviamento" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "Device for detecting the rotation speed and temperature of a starter motor"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce in generale ad un dispositivo sensore atto a rilevare la velocità di rotazione di un motore elettrico di avviamento per un motore a combustione interna, particolarmente per autoveicoli. Più specificamente l'invenzione si riferisce ad un dispositivo sensore integrato nel motore elettrico di avviamento ed atto a rilevarne anche la temperatura. The present invention relates in general to a sensor device suitable for detecting the rotation speed of an electric starter motor for an internal combustion engine, particularly for motor vehicles. More specifically, the invention relates to a sensor device integrated in the electric starter motor and able to also detect its temperature.

Come è noto l'operazione di avviamento del motore a combustione interna di un autoveicolo viene comandata dal guidatore del veicolo stesso mediante una chiave di accensione. Tramite la chiave di accensione il guidatore alimenta un elettromagnete il quale determina l'innesto di un pignone traslabile, calettato sull'albero del motore elettrico di avviaménto (comunemente denominato motorino di avviamento), con una corona dentata calettata sull'albero del motore a combustione interna ed inoltre determina la chiusura di un circuito di alimentazione del motorino di avviamento. As is known, the operation of starting the internal combustion engine of a motor vehicle is controlled by the driver of the vehicle itself by means of an ignition key. Through the ignition key the driver powers an electromagnet which determines the engagement of a movable pinion, keyed on the shaft of the electric starter motor (commonly called starter motor), with a ring gear keyed on the shaft of the combustion engine and furthermore determines the closure of a power supply circuit of the starter motor.

E' altresì noto come il guidatore del veicolo interrompa l'alimentazione dell'elettromagnete di innesto con un certo ritardo rispetto all'avvenuto avviamento del motore a combustione interna. Tale ritardo è inevitabile ed è dovuto ai tempi di reazione del guidatore il quale deve prima accorgersi, ad esempio dal rumore, dell'avvenuto avviamento del motore a combustione interna e quindi rilasciare la chiave di accensione. Questo ritardo fa quindi sì che il motorino di avviamento rimanga alimentato ed il pignone rimanga innestato per un tempo superiore al necessario con conseguenti inconvenienti quali ad esempio: usura e surriscaldamento del motorino di avviamento, eccessivo assorbimento di energia dalla batteria dell'autoveicolo, rumorosità indesiderata. It is also known how the driver of the vehicle interrupts the power supply of the clutch electromagnet with a certain delay with respect to the start of the internal combustion engine. This delay is inevitable and is due to the reaction times of the driver who must first notice, for example from the noise, that the internal combustion engine has been started and then release the ignition key. This delay therefore causes the starter motor to remain powered and the pinion to remain engaged for longer than necessary with consequent problems such as: wear and overheating of the starter motor, excessive absorption of energy from the vehicle battery, unwanted noise. .

In passato vi era anche il problema della cosiddetta centrifugazione del motorino di avviamento, ossia il motorino veniva fatto girare a velocità molto elevata dal motore a combustione interna ormai avviato e veniva quindi danneggiato o distrutto. Per ovviare a questo problema è stato adottato l'accorgimento di inserire una ruota libera sul pignone per cui all'avvenuto avviamento del motore a combustione interna la ruota libera disaccoppia il motorino d'avviamento che quindi non viene più centrifugato. In the past there was also the problem of the so-called centrifugation of the starter motor, that is, the motor was made to turn at very high speed by the internal combustion engine which had already started and was therefore damaged or destroyed. To overcome this problem, a freewheel has been adopted on the pinion so that when the internal combustion engine is started the freewheel decouples the starter motor which is therefore no longer centrifuged.

Il motorino d'avviamento di per sé non raggiunge un numero di giri elevato in quanto oggigiorno i motorini d'avviamento hanno un elevato numero di spazzole e quindi un'elevata resistenza per cui, a vuoto, hanno una velocità abbastanza ridotta.Attualmente il problema di disinserire il motorino d'avviamento al-1 'avvenuto avviamento del motore a combustione interna è quindi essenzialmente di usura, si evita cioè l'usura del motorino di avviamento dovuta ad un avviamento eccessivamente prolungato e si evita anche il suo surriscaldamento e la scarica della batteria. The starter motor itself does not reach a high number of revolutions as nowadays the starter motors have a high number of brushes and therefore a high resistance so that, when empty, they have a fairly low speed. to disconnect the starter motor after starting the internal combustion engine is therefore essentially wear, i.e. it avoids wear of the starter motor due to an excessively prolonged starting and also prevents its overheating and discharge battery.

Tali inconvenienti sono stati affrontati, in passato, impiegando dei sensori esterni, ad esempio utilizzando il sensore di ruota fonica del motore a combustione interna tramite la sua centralina elettronica in modo da poter rilevare 1'avvenuto avviamento del motore a combustione interna in base al segnale di ruota fonica. Un altro tipo di soluzione prevede l'impiego di un sensore posto nel motorino d'avviamento. Nella domanda di brevetto italiana n. T094A000917, depositata il 16 novembre 1994 a nome Industrie Magneti Marelli s.p.A., ad esempio è descritto un sensore realizzato mediante una spira posta nell'avvolgimento di rotore del motorino di avviamento stesso.Tali soluzioni, tuttavia,presentano l'inconveniente di essere abbastanza complicate e costose . These drawbacks have been dealt with in the past by using external sensors, for example by using the internal combustion engine's tone wheel sensor through its electronic control unit so as to be able to detect the start of the internal combustion engine based on the signal. of phonic wheel. Another type of solution provides for the use of a sensor located in the starter motor. In the Italian patent application n. T094A000917, filed on November 16, 1994 in the name of Industrie Magneti Marelli s.p.A., for example, a sensor made by means of a loop placed in the rotor winding of the starter motor itself is described.These solutions, however, have the drawback of being quite complicated and expensive.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo sensore che rilevi sia 1'avvenuto avviamento del motore a combustione interna, sia la temperatura del motorino di avviamento stesso e che permetta di risolvere in modo soddisfacente gli inconvenienti sopra indicati. The object of the present invention is to provide a sensor device which detects both the start-up of the internal combustion engine and the temperature of the starter motor itself and which allows the above-mentioned drawbacks to be satisfactorily resolved.

Secondo la presente invenzione tale scopo viene raggiunto grazie ad un dispositivo sensore avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono la presente descrizione. According to the present invention, this object is achieved thanks to a sensor device having the characteristics indicated in the claims which follow the present description.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche risulteranno evidenti dalla seguente dettagliata descrizione, effettuata con l'ausilio degli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, in cui: Further advantages and characteristics will become evident from the following detailed description, carried out with the aid of the attached drawings, provided by way of non-limiting example, in which:

- la figura 1 rappresenta schematicamente, in sezione, parte di un motorino di avviamento comprendente un sensore secondo la presente invenzione, - la figura 2 rappresenta schematicamente in prospettiva un sensore secondo l'invenzione, - figure 1 schematically represents, in section, part of a starter motor comprising a sensor according to the present invention, - figure 2 schematically represents in perspective a sensor according to the invention,

- la figura 3 rappresenta schematicamente nell'impiego la disposizione nell'impiego del sensore secondo l'invenzione, - Figure 3 schematically represents in use the arrangement in use of the sensor according to the invention,

- la figura 4 è un diagramma temporale illustrante il funzionamento del sensore secondo l'invenzione, - figure 4 is a time diagram illustrating the operation of the sensor according to the invention,

- la figura 5 rappresenta schematicamente in prospettiva una forma di attuazione alternativa del sensore secondo l'invenzione, e figure 5 schematically represents in perspective an alternative embodiment of the sensor according to the invention, e

- la figura 6 è una rappresentazione schematica a blocchi di un circuito elettronico associato al sensore secondo l'invenzione. Figure 6 is a schematic block representation of an electronic circuit associated with the sensor according to the invention.

L'invenzione consiste essenzialmente in un dispositivo sensore,comprendente un sensore elettromagnetico ed un circuito elettronico associato, che svolge entrambe le funzioni richieste, ossia di disinserimento del motorino ad avviamento avvenuto e di sicurezza termica contro l'eventuale surriscaldamento del motorino e scarica della batteria a seguito di tentativi di avviamento ripetuti, se il motore a combustione interna per avaria o altro motivo (ad es. ingolfamento) non è in grado di avviarsi, il sensore secondo l'invenzione si basa essenzialmente sul principio dei sensori a riluttanza utilizzati con le ruote foniche. The invention essentially consists of a sensor device, comprising an electromagnetic sensor and an associated electronic circuit, which performs both the required functions, i.e. disconnection of the motor after starting and thermal safety against possible overheating of the motor and discharge of the battery. following repeated starting attempts, if the internal combustion engine for failure or other reason (e.g. flooding) is unable to start, the sensor according to the invention is essentially based on the principle of reluctance sensors used with the phonic wheels.

In pratica il rotore del motorino di avviamento viene utilizzato come una ruota fonica i cui denti sono costituiti essenzialmente dalle espansioni polari, in lamierino di ferro, del rotore stesso. La ruota fonica, ossia il rotore del motorino d'avviamento, determina una variazione di induzione rilevabile mediante un piccolo avvolgimento su un nucleo di ferro non magnetico disposto adiacente al rotore. In practice, the rotor of the starter motor is used as a phonic wheel whose teeth are essentially constituted by the pole pieces, in iron sheet, of the rotor itself. The phonic wheel, that is the rotor of the starter motor, determines an induction variation which can be detected by means of a small winding on a non-magnetic iron core placed adjacent to the rotor.

Normalmente, nel caso delle ruote foniche tradizionali, la ruota fonica non è magnetizzata mentre è invece magnetizzato il nucleo del sensore, o pickup, cioè il nucleo su cui è avvolto l'avvolgimento del sensore è in pratica magnetizzato da un piccolo magnete. Il nucleo dell'avvolgimento di un sensore tradizionale è affacciato alla ruota fonica i cui denti passano davanti ad un'estremità del nucleo magnetizzato. Il nucleo magnetizzato su cui è avvolto il sensore è attraversato da un flusso magnetico che varia a seconda che si trovi di fronte un dente della ruota fonica oppure una cavità posta tra due denti (in quanto varia la "riluttanza" del circuito magnetico). Varia quindi la tensione indotta nell'avvolgimento del sensore (legge di Lenz). Normally, in the case of traditional phonic wheels, the phonic wheel is not magnetized while the core of the sensor, or pickup, is magnetized, i.e. the core on which the sensor winding is wound is practically magnetized by a small magnet. The core of the winding of a traditional sensor faces the phonic wheel whose teeth pass in front of one end of the magnetized core. The magnetized core on which the sensor is wound is crossed by a magnetic flux which varies according to whether a tooth of the phonic wheel or a cavity placed between two teeth is in front of it (as the "reluctance" of the magnetic circuit varies). The voltage induced in the sensor winding therefore varies (Lenz's law).

Nel caso del sensore secondo l'invenzione la situazione è diversa, il nucleo dell'avvolgimento non è più magnetizzato ma è realizzato semplicemente in un materiale ferromagnetico, ad esempio in ferro dolce, mentre la ruota fonica, ossia il rotore del motorino di avviamento, induce il flusso magnetico non perché sia magnetizzato ma a causa della corrente che scorre negli avvolgimenti rotorici. In the case of the sensor according to the invention, the situation is different, the core of the winding is no longer magnetized but is simply made of a ferromagnetic material, for example soft iron, while the phonic wheel, that is the rotor of the starter motor, induces the magnetic flux not because it is magnetized but because of the current flowing in the rotor windings.

Tale flusso magnetico è abbastanza costante nel giro motore in quanto la corrente che scorre nel motorino d'avviamento è sostanzialmente continua. Il sensore, rilevando le variazioni di flusso ossia le variazioni di induzione, rileva quindi le espansioni e le cave del rotore del motorino d'avviamento come se si trattasse dei denti e delle cavità di una ruota fonica. Il segnale rilevato dall'avvolgimento del sensore è quindi sostanzialmente equivalente ad un segnale di ruota fonica. This magnetic flux is fairly constant in the engine revolution since the current flowing in the starter motor is substantially continuous. The sensor, detecting the flux variations or induction variations, then detects the expansions and the slots of the starter motor rotor as if they were the teeth and cavities of a phonic wheel. The signal detected by the sensor winding is therefore substantially equivalent to a tone wheel signal.

Per una migliore comprensione verrà ora descritta, con riferimento alle figure annesse, una forma di attuazione al momento considerata preferenziale. For a better understanding, an embodiment currently considered preferential will now be described with reference to the attached figures.

In figura 1 è rappresentata, in una sezione trasversale all'asse di rotazione, una porzione di un motorino di avviamento MA. Come si può notare il motorino di avviamento MA comprende un rotore, indicato con R, ed uno statore, indicato con S. Lo statore S comprende una pluralità, tìpicamente 3 o 4, di espansioni polari ES, tradizionalmente realizzate in ferro massiccio, attorno alle quali sono avvolti gli avvolgimenti statorici AS. Analogamente anche il rotore R comprende una pluralità di espansioni polari ER definenti una pluralità di cavità o cave nelle quali sono disposti gli avvolgimenti rotorici AR. Figure 1 shows a portion of a starter motor MA in a cross section to the axis of rotation. As can be seen, the starter motor MA comprises a rotor, indicated by R, and a stator, indicated by S. The stator S comprises a plurality, typically 3 or 4, of pole pieces ES, traditionally made of solid iron, around the which the stator windings AS are wound. Similarly, the rotor R also comprises a plurality of pole pieces ER defining a plurality of cavities or slots in which the rotor windings AR are arranged.

Tra due espansioni polari di statore ES è posizionato il sensore PU secondo l'invenzione.Tale sensore PU ha sostanzialmente la forma di un parallelepipedo schiacciato ed è disposto con una estremità rivolta verso il rotore R, sostanzialmente a filo con la superficie interna delle espansioni polari di statore ES. The sensor PU according to the invention is positioned between two stator pole pieces ES This sensor PU substantially has the shape of a flattened parallelepiped and is arranged with one end facing the rotor R, substantially flush with the inner surface of the pole pieces of stator ES.

Il sensore PU è sostanzialmente costituito, come illustrato in figura 2, da un nucleo N realizzato in un materiale ferromagnetico, ad esempio ferro dolce, attorno al quale è avvolto un avvolgimento W realizzato in modo tradizionale, ad esempio con del filo di rame. Il sensore PU è quindi disposto in modo tale per cui una delle estremità del nucleo N è affacciata al rotore R in modo tale per cui nel corso del funzionamento del motorino di avviamento MA le espansioni polari ER di rotore transitano di fronte a tale estremità del sensore PU.Tale situazione è illustrata schematicamente in figura 3. Questa disposizione, come è stato detto in precedenza, è sostanzialmente analoga a quella di un sensore di ruota fonica con l'unica differenza che nel caso del sensore PU secondo 1'invenzione il flusso magnetico non è indotto dal nucleo N del sensore PU ma bensì dal rotore R del motorino di avviamento MA. The sensor PU is substantially constituted, as illustrated in Figure 2, by a core N made of a ferromagnetic material, for example soft iron, around which a winding W made in a traditional way is wound, for example with copper wire. The sensor PU is therefore arranged in such a way that one of the ends of the core N faces the rotor R so that during the operation of the starter motor MA the rotor pole pieces ER pass in front of this end of the sensor. This situation is schematically illustrated in figure 3. This arrangement, as previously said, is substantially similar to that of a tone wheel sensor with the only difference that in the case of the sensor PU according to the invention the magnetic flux it is not induced by the core N of the sensor PU but rather by the rotor R of the starter motor MA.

In figura 4 è rappresentato l'andamento nel tempo t della tensione V di un segnale SIG rilevabile ai capi dell'avvolgimento W del sensore PU quando il motorino di avviamento MA è in funzione. Come si può notare tale segnale SIG è sostanzialmente analogo al segnale generato da un sensore di ruota fonica e può quindi essere utilizzato da un circuito elettronico. Figure 4 shows the trend over time t of the voltage V of a signal SIG detectable across the winding W of the sensor PU when the starter motor MA is running. As can be seen, this SIG signal is substantially similar to the signal generated by a tone wheel sensor and can therefore be used by an electronic circuit.

Un secondo aspetto dell'invenzione riguarda la protezione contro i disturbi. E' evidente che dovendo mettere l'avvolgimento W del sensore PU entro .la struttura stessa del motorino di avviamento questo è soggetto, dato che all'interno del motorino di avviamento MA le correnti sono molto forti e commutano continuamente nel collettore, a fortissimi disturbi elettromagnetici. Il sensore PU è infatti posto nelle vicinanze delle spazzole dove avvengono le commutazioni sul collettore ed è anche vicino agli avvolgimenti AS che provocano il campo magnetico di statore. Il sensore PU è disposto tra due avvolgimenti di statore AS con correnti molto elevate. Le due barre degli avvolgimenti di statore AS tra le quali è disposto il sensore PU secondo l'invenzione, tuttavia, hanno lo stesso verso cioè la corrente in esse scorre nella stessa direzione. Questo è utile in quanto i disturbi da esse generati tendono ad annullarsi. A second aspect of the invention relates to protection against disturbances. It is evident that having to put the winding W of the sensor PU within the structure of the starter motor itself, this is subject, given that inside the starter motor MA the currents are very strong and continuously switch in the collector, to very strong disturbances. electromagnetic. The PU sensor is in fact placed in the vicinity of the brushes where the commutations on the collector take place and is also close to the windings AS which cause the stator magnetic field. The PU sensor is arranged between two stator windings AS with very high currents. The two bars of the stator windings AS between which the sensor PU according to the invention is arranged, however, have the same direction, i.e. the current flows in them in the same direction. This is useful as the disturbances they generate tend to cancel out.

Tuttavia rimangono i disturbi delle spazzole le quali hanno una commutazione molto irregolare con correnti pulsanti che disturbano molto il segnale. Il segnale risultante, generato dal sensore, è quindi molto sporco, cioè pieno di disturbi elettromagnetici. Un primo accorgimento per ovviare a questo inconveniente è quello di mettere il sensore PU possibilmente lontano dalle spazzole.Nel caso di un motorino MA a tre spazzole il sensore PU si trova sostanzialmente in corrispondenza della spazzola mancante. Nel caso di un motorino MA a quattro spazzole il sensore PU viene invece a trovarsi in corrispondenza della linea di commutazione di una spazzola. Chiaramente in quest'ultima posizione il sensore PU è decisamente soggetto a disturbi. Si pone quindi la necessità di risolvere il problema dovuto a questi disturbi. However, the noises of the brushes remain, which have a very irregular switching with pulsating currents that disturb the signal a lot. The resulting signal, generated by the sensor, is therefore very dirty, i.e. full of electromagnetic disturbances. A first expedient to overcome this drawback is to place the sensor PU as far as possible from the brushes. In the case of a three-brush MA motor, the sensor PU is substantially located in correspondence with the missing brush. In the case of an MA motor with four brushes, the sensor PU is instead located in correspondence with the commutation line of a brush. Clearly in the latter position the PU sensor is definitely subject to disturbances. The need therefore arises to solve the problem due to these disturbances.

Tale problema è stato risolto mediante uno schermo, o spira, di rame in cortocircuito posto intorno all'avvolgimento w del sensore PU. Tale spira costituisce essenzialmente uno schermo elettromagnetico a sviluppo cilindrico. This problem was solved by means of a short-circuited copper shield, or loop, placed around the winding w of the PU sensor. This coil essentially constitutes an electromagnetic shield with cylindrical development.

in figura 5 è rappresentato schematicamente un sensore PU secondo l'invenzione provvisto di tale schermo, o spira, H. In figura 5, per chiarezza, non è stato disegnato l'avvolgimento W del sensore PU ma solamente il suo nucleo N e lo schermo H. Come si può notare lo schermo H circonda sostanzialmente tutta la superficie laterale del sensore PU, e quindi sostanzialmente tutta la superficie laterale dell'avvolgimento W avvolto attorno al nucleo N. Lo schermo H ha quindi uno sviluppo sostanzialmente cilindrico avente estensione longitudinale sostanzialmente pari alla lunghezza del nucleo N ed una forma sostanzialmente corrispondente . Figure 5 schematically represents a sensor PU according to the invention provided with this screen, or loop, H. In figure 5, for clarity, the winding W of the sensor PU has not been drawn but only its core N and the screen H. As can be seen, the shield H substantially surrounds the entire lateral surface of the sensor PU, and therefore substantially all the lateral surface of the winding W wound around the core N. The shield H therefore has a substantially cylindrical development with substantially equal longitudinal extension to the length of the core N and a substantially corresponding shape.

Tale schermo H serve essenzialmente ad annullare i disturbi esterni ed a permettere di ottenere dal sensore PU un segnale SIG relativamente pulito. In pratica la spira di schermo H non è una schermatura vera e propria nel senso tradizionale del termine ma si tratta di una schermatura differenziale. Infatti, essendo l'avvolgimento del sensore PU realizzato molto stretto e vicino al nucleo centrale, l'anello in rame H non altera (in quanto "spira in cortocircuito") che di poco il segnale utile del sensore PU, mentre si oppone in modo deciso all'intrusione di variazioni di flusso indesiderate, dovute alle commutazioni . Said screen H essentially serves to cancel external disturbances and to allow a relatively clean SIG signal to be obtained from the sensor PU. In practice, the shield loop H is not a real shield in the traditional sense of the term but it is a differential shield. In fact, since the PU sensor winding is made very tight and close to the central core, the copper ring H does not alter (as it "turns in short circuit") that the useful signal of the PU sensor is only slightly decided on the intrusion of unwanted flux variations, due to the commutations.

Inoltre, in una forma di attuazione al momento considerata preferenziale, lo schermo H è provvisto anche di due intagli I. Tali intagli I, come si può vedere dalla figura 5, sono praticati in corrispondenza di una delle estremità del sensore PU, più specificamente l'estremità affacciata al rotore R del motorino di avviamento MA. I due intagli I sono disposti in corrispondenza dei lati del sensore PU e sono quindi orientati parallelamente alle espansioni polari ES di statore tra cui è inserito il sensore PU. Tali intagli I hanno la funzione di aumentare la sensibilità del sensore PU permettendo un migliore passaggio del flusso magnetico tra il nucleo N e le espansioni polari ER di rotore che altrimenti verrebbe in parte intercettato dallo schermo H. Furthermore, in an embodiment currently considered preferential, the screen H is also provided with two notches I. These notches I, as can be seen from figure 5, are made at one of the ends of the sensor PU, more specifically the 'end facing the rotor R of the starter motor MA. The two notches I are arranged in correspondence with the sides of the sensor PU and are therefore oriented parallel to the stator pole pieces ES between which the sensor PU is inserted. These notches I have the function of increasing the sensitivity of the sensor PU allowing a better passage of the magnetic flux between the core N and the pole pieces ER of the rotor which otherwise would be partially intercepted by the screen H.

Vi è inoltre, al fine di affrontare i problemi dovuti ai disturbi, un circuito elettronico per il condizionamento del segnale SIG generato dal sensore PU. In pratica il disinserimento del motorino di avviamento MA dipende dalla frequenza del segnale SIG, cioè dal numero di giri, del motorino di avviamento MA stesso. La soglia che determina il disinserimento è quindi una soglia in frequenza. There is also, in order to tackle the problems due to disturbances, an electronic circuit for conditioning the SIG signal generated by the PU sensor. In practice, the disconnection of the starter motor MA depends on the frequency of the signal SIG, that is, on the number of revolutions, of the starter motor MA itself. The threshold that determines the disconnection is therefore a frequency threshold.

Tale soglia dipende però anche dalla temperatura ambiente. La temperatura incide in quanto si desidera realizzare la soglia di intervento, cioè il disinserimento del motorino d'avviamento MA, ad un numero di giri più elevato quando la temperatura ambiente è più bassa. Inoltre, esiste una sicurezza "termica" che disinserisce l'avviamento, come già detto, al raggiungimento di una certa temperatura (ad es. 150°C) del motorino.Tale prestazione è ottenuta utilizzando il sensore PU come termometro. However, this threshold also depends on the ambient temperature. The temperature affects how much you want to achieve the intervention threshold, that is, the disconnection of the starter motor MA, at a higher number of revolutions when the ambient temperature is lower. In addition, there is a "thermal" safety that switches off the starter, as already mentioned, when the motor reaches a certain temperature (eg 150 ° C). This performance is obtained by using the PU sensor as a thermometer.

Infatti, l'avvolgimento W del sensore PU ha una lunghezza abbastanza elevata per cui ha una resistenza di circa 100 Ohm. Esso si comporta quindi come un vero e proprio sensore termometrico resistivo. Infatti dato il coefficiente di temperatura tipico del rame la sua resistenza aumenta all'aumentare della temperatura. E' quindi abbastanza semplice mediante un circuito elettronico, ad esempio inserendo l'avvolgimento W del sensore PU come ramo di un ponte di Wheatstone, rilevare la variazione di resistenza. E' quindi abbastanza semplice effettuare il disinserimento del motorino d'avviamento MA quando la temperatura, rilevata dal sensore PU supera un valore di soglia predeterminato. Ciò permette di determinare il disinserimento del motorino d'avviamento MA quando la sua temperatura diventa troppo elevata per cui si corre il rischio di danneggiare il motorino di avviamento MA stesso a causa di surriscaldamento e/o di scaricare la batteria. In fact, the winding W of the PU sensor has a long enough length so it has a resistance of about 100 Ohm. It therefore behaves like a real resistive thermometric sensor. In fact, given the typical temperature coefficient of copper, its resistance increases as the temperature increases. It is therefore quite simple by means of an electronic circuit, for example by inserting the winding W of the sensor PU as a branch of a Wheatstone bridge, to detect the change in resistance. It is therefore quite simple to deactivate the starter motor MA when the temperature detected by the sensor PU exceeds a predetermined threshold value. This makes it possible to determine the disconnection of the starter motor MA when its temperature becomes too high so that there is the risk of damaging the starter motor MA itself due to overheating and / or to discharge the battery.

In pratica il sensore PU rileva la temperatura del mantello, ossia dello statore S, dove è installato. Tale temperatura è comunque strettamente correlata alla temperatura del piatto portaspazzole che è la temperatura più elevata del motorino di avviamento MA e quindi anche la temperatura critica.La temperatura viene naturalmente rilevata in corrente continua mentre il segnale proporzionale al numero di giri viene rilevato mediante la componente alternata. In practice, the sensor PU detects the temperature of the shell, that is of the stator S, where it is installed. However, this temperature is strictly correlated to the temperature of the brush holder plate which is the highest temperature of the starter motor MA and therefore also the critical temperature. The temperature is naturally detected in direct current while the signal proportional to the number of revolutions is detected by the component alternating.

Poiché il sensore PU è installato direttamente nel motorino d'avviamento MA questo permette di realizzare un'elettronica di controllo completamente integrata nel motorino d'avviamento MA, O sistema d'avviamento. In questo modo è possibile realizzare un sistema autocontrollato che non richiede quindi l'intervento della centralina elettronica di controllo del motore a combustione interna, i relativi cablaggi aggiuntivi ed una maggiore complessità della centralina stessa Since the sensor PU is installed directly in the starter motor MA this allows to realize a control electronics completely integrated in the starter motor MA, OR starter system. In this way it is possible to create a self-controlled system which therefore does not require the intervention of the electronic control unit of the internal combustion engine, the relative additional wiring and greater complexity of the control unit itself.

Per una migliore comprensione verrà ora descritto, con riferimento alla figura 6, un circuito elettronico atto ad essere associato al sensore PU al fine di realizzare tutte le funzioni sopra descritte. For a better understanding, with reference to Figure 6, an electronic circuit adapted to be associated with the sensor PU in order to perform all the functions described above will now be described.

Il segnale generato dal sensore PU viene fatto passare in un filtro passa-banda FIL, costituito da un filtro passa-alto e da un filtro passa-basso, poiché la componente del segnale generato dal sensore PU di interesse è compresa in una determinata banda di frequenza. Il filtro FIL ha quindi la funzione di permettere il passaggio solo della banda di frequenza di interesse, contribuendo quindi all'eliminazione dei disturbi. Il segnale generato dal sensore PU, e filtrato dal filtro FIL, è indicato in figura come il segnale SIG. The signal generated by the PU sensor is passed through a FIL band-pass filter, consisting of a high-pass filter and a low-pass filter, since the component of the signal generated by the PU sensor of interest is included in a certain band of frequency. The FIL filter therefore has the function of allowing the passage of only the frequency band of interest, thus contributing to the elimination of disturbances. The signal generated by the PU sensor, and filtered by the FIL filter, is indicated in the figure as the SIG signal.

Il segnale SIG viene quindi utilizzato per variare una soglia di condizionamento adattativa. In pratica, quando il segnale SIG ha un'ampiezza molto elevata la soglia adattativa viene alzata per tenere conto di questo fatto. Il segnale successivamente viene inviato ad un circuito squadratore SQ, il quale utilizza appunto tale soglia adattativa, e che emette in uscita un segnale di tipo logico avente una frequenza corrispondente al segnale analogico SIG in ingresso. Nel circuito squadratore SQ viene effettuata in pratica una sorta di controllo automatico di guadagno . The SIG signal is then used to vary an adaptive conditioning threshold. In practice, when the SIG signal has a very high amplitude the adaptive threshold is raised to take this into account. The signal is subsequently sent to a squaring circuit SQ, which uses precisely this adaptive threshold, and which outputs a logic type signal having a frequency corresponding to the analog input signal SIG. In practice, a sort of automatic gain control is carried out in the squaring circuit SQ.

All'uscita del circuito squadratore SQ vi è quindi un segnale logico, o ad onda quadra, che viene a sua volta differenziato.La componente negativa del segnale differenziato viene eliminata e successivamente viene effettuato il valor medio del segnale. Il valor medio di tale segnale è quindi sostanzialmente proporzionale alla frequenza del segnale logico che è uguale alla frequenza del segnale SIG. At the output of the squaring circuit SQ there is therefore a logic signal, or square wave, which is in turn differentiated. The negative component of the differentiated signal is eliminated and the average value of the signal is subsequently carried out. The average value of this signal is therefore substantially proportional to the frequency of the logic signal which is equal to the frequency of the signal SIG.

Tali operazioni vengono effettuate in un convertitore frequenza-tensione F/T che riceve in ingresso il segnale logico. All'uscita del convertitore frequenza-tensione F/T vi è quindi una tensione VEL che varia lentamente e che è sostanzialmente proporzionale al numero di giri, e quindi alla velocità, del motorino d'avviamento MA. Quando tale tensione VEL supera un determinato valore fa commutare un circuito bistabile COMP la cui uscita U determina il disinserimento del motorino d'avviamento MA. Il circuito bistabile COMP è realizzato mediante un amplificatore operazionale configurato come un comparatore. Quando un ingresso del comparatore supera l'altro il comparatore commuta andando a determinare il disinserimento del motorino d'avviamento MA. These operations are carried out in an F / T frequency-voltage converter which receives the logic signal in input. At the output of the frequency-voltage converter F / T there is therefore a voltage VEL which varies slowly and which is substantially proportional to the number of revolutions, and therefore to the speed, of the starter motor MA. When this voltage VEL exceeds a certain value, it switches a bistable circuit COMP whose output U determines the disconnection of the starter motor MA. The bistable circuit COMP is realized by means of an operational amplifier configured as a comparator. When one input of the comparator exceeds the other, the comparator switches and determines the disconnection of the starter motor MA.

La temperatura del motorino di avviamento MA viene rilevata mediante un ponte di Wheatstone, come accennato in precedenza, una resistenza del quale è naturalmente costituita dall'avvolgimento W del sensore PD. Il segnale in uscita del sensore PU viene filtrato molto in quanto ciò che interessa è la sua componente continua. Si utilizza quindi un filtro passa-basso PB, con frequenza di taglio molto bassa, collegato al ponte di Wheatstone WH. The temperature of the starter motor MA is detected by means of a Wheatstone bridge, as previously mentioned, a resistance of which is naturally constituted by the winding W of the PD sensor. The output signal of the PU sensor is filtered a lot as what is of interest is its DC component. A low-pass PB filter is therefore used, with a very low cut-off frequency, connected to the Wheatstone WH bridge.

Lo stesso comparatore del circuito bistabìle COMP in pratica permette di effettuare la comparazione del segnale indicativo della velocità VEL e del segnale indicativo della temperatura TEMP. in pratica nel comparatore vengono combinate le due funzioni cioè il controllo della velocità e della temperatura. In pratica il segnale indicativo della velocità VEL viene inviato ad un ingresso del comparatore del circuito COMP ed il segnale TEMP viene inviato all'altro ingresso del comparatore. In tal modo è possibile, utilizzando un unico amplificatore operazionale,fare sì che la soglia in velocità per il disinserimento del motorino di avviamento MA vari in funzione della temperatura come descritto in precedenza. In practice, the comparator of the bistable circuit COMP allows the comparison of the signal indicative of the speed VEL and of the signal indicative of the temperature TEMP. in practice, the two functions are combined in the comparator, ie speed and temperature control. In practice, the signal indicative of the speed VEL is sent to an input of the comparator of the COMP circuit and the TEMP signal is sent to the other input of the comparator. In this way it is possible, using a single operational amplifier, to make the speed threshold for disconnecting the starter motor MA vary according to the temperature as described above.

La componente continua, indicativa della temperatura, determinata tramite il ponte Wheatstone WH, viene rilevata mediante una corrente continua che viene fatta passare attraverso l'avvolgimento W del sensore PU. La componente alternata SIG invece viene prelevata tramite il filtro passa-banda FIL descritto in precedenza. Le due componenti sono quindi completamente distinte. The direct component, indicative of the temperature, determined by the Wheatstone bridge WH, is detected by means of a direct current which is passed through the winding W of the sensor PU. The alternating component SIG, on the other hand, is picked up through the FIL band-pass filter described above. The two components are therefore completely distinct.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and details of construction may be varied widely with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims

CLAIMS 1. Sensor (PU), suitable for detecting the rotation speed of an electric motor (MA) for starting an internal combustion engine, characterized in that it comprises a core (N), made of ferromagnetic material, and a winding (w) wrapped around said core (N), said core (N) being arranged between two pole pieces (ES) of a stator (S) of said electric motor (MA), so as to have one end facing a rotor (R) of said electric motor (MA).

2. Sensor (PU) according to claim 1, characterized by the fact that said core (N) substantially has the shape of a flattened parallelepiped and has the major faces facing said stator pole expansions (ES) between which said winding is arranged (W) being wound around said core (N) in such a way as to have an axis facing said rotor (R) and substantially perpendicular to the cylindrical surface of said rotor (R).

3. Sensor (PU) according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a screen (H) in order to reduce electromagnetic disturbances on said sensor (PU).

4. Sensor (PU) according to claim 3, characterized in that said screen (H) has a substantially cylindrical development, with an axis coinciding with the axis of said winding (W), and surrounds said sensor (PU) with an extension , along the direction of said axis, substantially equal to the extension of said core (N).

5. Sensor (PU) according to claim 4, characterized in that said screen (H) has at least one notch (I) made in its end facing said rotor (R) in a portion adjacent and parallel to one of said pole pieces (ES) of stator.

6. Sensor (PU) according to any one of claims 3 to 5, characterized in that said screen (H) is made of a material with good electrical conductivity.

7. Sensor (PU) according to claim 6, characterized in that said screen (H) is made of copper.

8. Sensor (PU) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that said core (N) is made of iron and said winding (W) is made of copper wire.

9. Detection device, suitable for detecting the rotation speed of an electric motor (MA) for starting an internal combustion engine, comprising a sensor (PU) according to any one of claims 1 to 8, and an electronic circuit adapted to process a signal emitted by said sensor (PU), characterized in that it is integrated in said electric motor (MA).

10. Detection device according to claim 9, characterized in that it comprises a temperature detecting circuit (PB, WH) using said winding (W) as a temperature sensor.

11. Detection device according to claim 10, characterized in that said temperature detecting circuit (WH, PB) comprises a Wheatstone bridge circuit (WH) having said winding (W) as a branch.

12. Detector device according to any one of claims 9 to 11, characterized in that it comprises a bistable circuit (COMP) suitable for disconnecting the power supply of said electric motor (MA) in the event that a signal (VEL) indicative of the speed of rotation of said electric motor exceeds a first predetermined threshold value.

13. Detector device according to any one of claims 9 to 12, characterized in that said bistable circuit (COMP) is adapted to cut off the power supply of said electric motor (MA) in the event that a signal (TEMP) indicative of the said electric motor (MA) exceeds a second predetermined threshold value.

14. Detection device according to claim 12 or claim 13, characterized in that said first predetermined threshold value varies as a function of the temperature of said electric motor (MA).

Detection device according to any one of claims 9 to 14, characterized in that it comprises a band-pass filter (FIL) adapted to filter said signal emitted by said sensor (PU).

16. Detector device according to any one of claims 9 to 15, characterized in that it comprises a squaring circuit (SQ) adapted to convert said signal emitted by said sensor (PU) into a square wave signal.

Detector device according to any one of claims 9 to 16, characterized in that it comprises a frequency-voltage converter circuit (F / T) adapted to convert said signal emitted by said sensor (PU) into said signal (VEL) whose voltage it is indicative of the rotation speed of said electric motor (MA).

18. Detection device according to any one of claims 12 to 17, characterized in that said bistable circuit (COMP) comprises a comparator circuit receiving at a first input said signal (VEL) indicative of the speed of said electric motor (MA) and at a second input said signal (TEMP) indicative of the temperature of said electric motor (MA).

19. Detection device according to claim 18, characterized in that said comparator circuit comprises a single operational amplifier.

20. Electric motor (MA) for starting an internal combustion engine of a vehicle characterized in that it comprises a detector device according to any one of claims 9 to 19.

21. Electric motor (MA) according to claim 20, characterized in that said detector device is completely integrated inside it. All substantially as described and illustrated and for the specified purposes.