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DE2641592A1 - Einrichtung zur lageerkennung und drehzahlermittlung einer rotierenden welle - Google Patents

Einrichtung zur lageerkennung und drehzahlermittlung einer rotierenden welle

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DE2641592A1
DE2641592A1 DE19762641592 DE2641592A DE2641592A1 DE 2641592 A1 DE2641592 A1 DE 2641592A1 DE 19762641592 DE19762641592 DE 19762641592 DE 2641592 A DE2641592 A DE 2641592A DE 2641592 A1 DE2641592 A1 DE 2641592A1
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DE
Germany
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coil
disc
magnetic
shaft
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DE19762641592
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English (en)
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Wolfram Dr Ing Glauert
Helmut Dipl Ing Klinger
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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    • G—PHYSICS
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Description

13- 9· 1976 Ka/Do
Anlage zur
Patent- und
Gebrauehsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH9 7000 Stuttgart 1
Einrichtung zur Lageerkennung und Drehzahlermittlung einer
rotierenden Welle
Zusammenfassung
Es wird eine Einrichtung zur Lageerkennung und Drehzahlermittlung einer rotierenden Welle vorgeschlagen, auf der eine Zahnseheibe angeordnet ist, welche an einem fest angeordneten Aufnehmerteil vorbeibewegt wird. Die Zähne der Zahnscheibe
verändern den magnetischen Widerstand eines Kreises, in dem
das Aufnehmerteil angeordnet ist, wobei in dem Aufnehmerteil
ein Signal erzeugt wird. Zur Kennzeichnung einer Bezugslage der Welle ist auf der Scheibe ein Referenzelement angeordnet, das
zusätzlich zu den Zähnen den Widerstand des magnetischen
Kreises beeinflußt und damit auch für eine zusätzliche
Veränderung des in dem Aufnehmerteil erzeugten Signales sorgt.
Diese zusätzliche Veränderung des Signales wird zur Kennzeichnung der Bezugslage der Welle ausgenützt, während die übrigen
Signale pro Zeiteinheit die Drehzahl- der Welle kennzeichnen.
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Es sind schon Einrichtung zur Lageerkennung und Drehzahlermittlung einer rotierenden Welle nach der Gattung des Hauptanspruches bekannt. Dabei wird durch die Veränderung des magnetischen Widerstandes mit Hilfe der Zähne einer Zahnscheibe in einer Spule eine Spannung induziert, wobei das in der Spule induzierte Signal zur Drehzahlermittlung benützt wird. Soll bei derartigen Einrichtungen eine Bezugslage der Welle gekennzeichnet werden, muß eine weitere Zahnscheibe und ein weiteres Aufnehmerelement verwendet werden. Dies ist aufwendig und teuer und vielfach ist auch die Anbringung einer zusätzlichen Zahnscheibe und eines zusätzlichen Aufnehmerelementes aufgrund der beengten Einbauverhältnisse gar nicht möglich.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil> daß sowohl die Drehzahlermittlung als auch die Ermittlung einer bestimmten Bezugslage der Welle mit nur einem Aufnehmerelement erfolgen kann, wobei auf der Zahnscheibe lediglich ein Referenzelement angebracht werden braucht. Eine derartige Anordnung ist einfach und kostengünstig herzustellen und auch die Montage beispielsweise in einem Kraftfahrzeug ist relativ einfach.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Aufbau eines Aufnehmerteiles und die Anordnung dieses Aufnehmerteiles in bezug auf eine rotierende Scheibe, Fig. 2 zeigt den Grundschwingungsanteil des magnetischen Flusses nach einem gemäß Fig. 1 angebrachten Referenzelement sowie den dazugehörigen Verlauf der induzierten Spannung und 'Fig. 3 den Verlauf der in Fig. 2 dargestellten Größen für den Fall, daß das Referenzelement .auf einem zu der Zahnmitte führendem Radius liegt.
809812/0116 - 3 -
- i - · ■ . 3 4 3 5
Beschreibung der Erfindung ν 2641592
In Fig. 1 ist eine Zahnscheibe 10 dargestellt, die ein Referenzelement 11 trägt und in ihrem äußeren Randbereich von einem Kern 12 umfaßt wird, auf den eine Spule 13 3 die das Aufnehmerteil bildet, gewickelt ist. Die Zahnscheibe kann beispielsweise der Anlasserzahnkranz für eine Brennkraftmaschine sein. Je nachdem, ob sich ein Zahn oder eine Zahnlücke der Zahnscheibe 10 zwischen den Schenkeln 14 und 15 des Kernes 12 befindet, wird der magnetische Widerstand des Kreises aus dem Kern 12 und der Zahnscheibe 10 groß oder klein. Eine dadurch hervorgerufene magnetische Plußänderung bewirkt die Induzierung einer Spannung in der Spule 13, die anzeigt, daß ein Zahn das Aufnehmerteil passiert. Diese Signale können zur Drehzahlermittlung der rotierenden Welle ausgewertet werden. Das Referenzelement 11 auf der Zahnscheibe 10 ist aus magnetisch hochleitfähigem Material hergestellt und radial möglichst weit außen auf einem zu einer Zahnmitte führenden Radius angeordnet. Das Referenzelement 11 hat dabei die Form eines Stiftes, dessen Enden über die Stirnflächen der Zahnscheibe 10 hinausragen. Dabei stehen die Stirnflächen des Stiftes den Schenkeln 14 und 15 des Kernes 12 gegenüber, wenn das Referenzelement an dem Aufnehmerteil vorbeibewegt wird. Anstelle des Stiftes aus magnetisch hohleitfähigem Material kann auch ein Permanentmagnet in die Zahnscheibe 10 eingesetzt werden, der die magnetische Spannung des von der Spule 13 über das Referenzelement führenden Kreises additiv vergrößert. Durch die besondere Ausgestaltung der Schenkel 14 und 15 des Kernes 12 wird parallel zu dem durch einen Zahn verursachten niedrigen magnetischen Widerstand ein weiterer niedriger magnetischer Widerstand, nämlich das Referenzelement geschaltet, so daß die dadurch hervorgerufene Flußänderung wesentlich größer ist als die durch einen Zahn allein verursachte Flußänderung. In diese-m Fall wird das. Referenzelement durch die damit verbundene Überhöhung der induzierten Spannung erkannt. Eine andere Möglichkeit zur Erkennung des Referenzelementes 11 besteht darin, das Referenz-"element auf einem zu einer Zahnlückenmitte führenden Radius anzuordnen, so daß ein das Aufnehmerteil passierendes Referenzelement parallel zu dem durch die Zahnlücke verursachten hohen
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_ Jj, _ 3^ 35
magnetischen Widerstand einen niedrigeren magnetischen Widerstand als einen durch einen Zahn allein verursachten niedrigen magnetischen Widerstand darstellt. Die damit verbundene Erhöhung des magnetischen Flusses bewirkt zx^ei aufeinanderfolgende Phasensprünge der in der Spule 13 induzierten Spannung, an denen das Referenzelement und damit die Bezugslage der rotierenden Welle erkennbar ist.
In Fig. 2a ist der Grundschwingungsanteil des magnetischen Flusses bei einem gemäß Fig. 1 angebrachten Referenzelement 11 aus magnetisch hochleitfähigem Material dargestellt. In Fig. 2b ist dagegen die durch diese Flußänderung gemäß Fig. 2a in der Spule 13 induzierte Spannung dargestellt. Die Zeitachse kann dabei gleichzeitig eine erste Schwelle darstellen, bei deren Überschreiten ein Drehzahlsignal ausgelöst wird und die bei 16 angedeutete Linie kann eine zweite Schwelle sein, bei deren überschreiten ein die Bezugslage der Welle kennzeichnendes Referenzsignal ausgelöst wird.
In Fig. 3 ist der Grundschwingungsanteil des magnetischen Flusses bei einer Anordnung nach Fig. 1 dargestellt, wenn als Referenzelement ein Permanentmagnet verirrendet wird. Wenn ein Permanentmagnet als Referenzelement 11 verwendet wird, müssen die Enden dieses Permanentmagnetes nicht über die. Zahnscheibe 10 hervorstehen. In Fig. 3a sind zwei aufeinanderfolgende Phasensprünge der induzierten Spannung zu erkennen, die eine bestimmte Bezugslage der rotierenden Welle kennzeichnen.
Die Auswertung der in der Spule 13 induzierten Signale kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Da die Spitzenwerte der induzierten Spannung in erster Näherung proportional zur Drehzahl der Zahnscheibe 10 sind, kann diese Drehzahlabhängigkeit in an sich bekannter Weise durch eine zeitliche Integration der induzierten Spannung beseitigt werden. Nach der Integration erhält man ein Signal, dessen Spitzenwerte allenfalls nur noch geringfügig drehzahlabhängig sind. Bei besonderer Ausbildung der Integrationseinrichtung kann auch diese schwache Drehzahlabhängigkeit noch kompensiert werden.
809812/01 16 " 5 -
_ 5-_ 34 35
In "dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als Aufnehmerteil eine Spule vorgesehen. Es ist aber auch möglich, die Änderungen des magnetischen Flusses direkt mit magnetfeldabhängigem Bauelement, wie Hall-Generatoren oder Feldplatten, auszuwerten.
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Claims (8)

Ansprüche
1. Einrichtung zur Lageerkennung und Drehzahlermittlung einer rotierenden Welle, insbesondere der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und zur Abgabe eines Referenzsignales bei einer bestimmten Bezugslage der Welle, mit einer von der Welle in Umdrehung versetzten Zahnscheibe, insbesondere dem Anlasserzahnkranz der Brennkraftmaschine, und mit einem der Zahnscheibe zugeordneten, eine Spule enthaltenden Aufnehmerteil, wobei die Zähne der Zahnscheibe den magnetischen Widerstand eines Kreises konstanter Spannung ändern und dadurch Plußänderungen hervorrufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe (10) wenigstens ein Referenzelement (11) zur Kennzeichnung der Bezugslage der Welle aufweist, welches bei Vorbeibewegung an dem Aufnehmerteil (12, 13) eine zusätzliche Veränderung des magnetischen Widerstandes des Kreises hervorruft und damit eine zusätzliche Veränderung·des magnetischen Flusses und damit in dem Aufnehmerteil (12, 13) erzeugten Signales bewirkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als"Aufnehmerteil eine Spule vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufnehmerteil ein magnetfeldabhängiges Bauelement, beispielsweise ein Hall-Generator oder eine Feldplatte, vorgesehen ist.
— 7 —
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4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement (11) auf einem zu einer Zahnmitte führenden Radius der Scheibe (10) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3j dadurch gekennzeichnetj daß das Referenzelement (11) auf einem zu der Mitte einer Zahnlücke liegenden Radius der Scheibe (10) angeordnet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement (11) als Stift ausgebildet ist, der im Randbereich der Scheibe (10) parallel zu deren Achse angeordnet ist, und daß das Aufnehmerteil (12, 13) einen die Spule (13) tragenden Kern (12) aufweist, dessen Schenkel (14, 15) den Randbereich der Scheibe (10) umfassen, wobei die Schenkelenden den Stromflächen des Referenzelementes (11) gegenüberstehen.
7· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement (11) aus magnetisch hochleitfähigem Material besteht, wobei die Enden des Referenzelementes insbesondere über die Stirnflächen der Scheibe (10) hinausragen.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement (11) als Permanentmagnet ausgebildet ist.
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- 8- - 3 ■ 3-35
9· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spule (13) eine Auswerteschaltung mit einer Integrationseinrichtung nachgeschaltet ist.
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DE19762641592 1976-09-16 1976-09-16 Einrichtung zur lageerkennung und drehzahlermittlung einer rotierenden welle Withdrawn DE2641592A1 (de)

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