ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1999 года по МПК G01P3/48 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано, например, в системах электронного управления режимами работы двигателя автомобиля.

Известен импульсный датчик частоты вращения [1], который может быть использован также в качестве датчика положения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, содержащий постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка, охватывающая частично полюсный штифт, причем постоянный магнит также охвачен катушкой.

Недостатками такого датчика являются сравнительно невысокая чувствительность и малый уровень выходного сигнала при малых размерах сечения полюсного штифта. Кроме того, из-за компенсирующего влияния вихревых токов в постоянном магните и полюсном штифте чувствительность и уровень выходного сигнала еще более уменьшаются при увеличении частоты вращения контролируемого устройства, например, коленчатого вала двигателя. Изготовление же постоянного магнита из полюсного штифта из нетокопроводящих материалов ухудшает чувствительность и уменьшает уровень выходного сигнала при всех частотах вращения из-за более низких магнитных параметров нетокопроводящих материалов для изготовления постоянного магнита и полюсного штифта.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является импульсный датчик числа оборотов, который может быть использован в качестве датчика положения коленчатого вала [2]. Импульсный датчик числа оборотов содержит постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка с длиной намотки, составляющей по меньшей мере часть осевой длины полюсного штифта, причем сечение полюсного штифта на стороне, обращенной к постоянному магниту, может быть больше сечения противоположной стороны полюсного штифта. Недостатком такого датчика также является то, что из-за компенсирующего влияния вихревых токов в постоянном магните и полюсном штифте чувствительность и уровень выходного сигнала датчика уменьшаются при увеличении числа оборотов контролируемого датчика, например, коленчатого вала. Изготовление же постоянного магнита и полюсного штифта из нетокопроводящих материалов ухудшит чувствительность и уменьшит уровень выходного сигнала при всех частотах вращения из-за более низких магнитных параметров нетокопроводящих материалов для изготовления постоянного магнита и полюсного штифта.

Целью изобретения является повышение эффективности датчика за счет увеличения чувствительности и повышения уровня выходного сигнала датчика при больших частотах вращения контролируемого устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике положения коленчатого вала, содержащем постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка с длиной намотки, составляющей, по меньшей мере, часть осевой длины штифта, причем сечение штифта на стороне, примыкающей к постоянному магниту, может быть больше сечения противоположной стороны штифта, постоянный магнит и полюсный штифт токоизолированы друг от друга. Полюсный штифт снабжен не менее чем двумя радиально расположенными пазами, глубина которых составляет не менее одной четвертой части максимального размера сечения размещенной внутри катушки части полюсного штифта.

Введение токоизолированности постоянного магнита и полюсного штифта друг от друга, а также наличие радиально расположенных пазов, глубина которых составляет не менее одной четвертой части максимального размера сечения размещенной внутри катушки части полюсного штифта, позволяют уменьшить компенсирующее влияние вихревых токов в постоянном магните и полюсном штифте, особенно сильно сказывающихся при больших частотах вращения контролируемого изделия, следовательно, повысить эффективность датчика за счет увеличения его чувствительности и повышения уровня выходного сигнала при больших частотах вращения контролируемого изделия - коленчатого вала.

В результате сопоставительного анализа, проведенного по патентным и научно-техническим источникам информации, содержащих сведения об аналогах заявленного объекта, не было выявлено аналога, характеризующегося признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого технического решения.

Результаты анализа дают основания для вывода о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Достижение более высокого технического результата при использовании новых признаков технического решения позволяет сделать вывод о соответствии заявленного решения требованию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 показано осевое сечение датчика положения коленчатого вала, состоящего из постоянного магнита 1 с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом 2, на котором размещена катушка 3 с длиной намотки "l", составляющей по меньшей мере часть осевой длины "L" штифта, причем сечение штифта 2 на стороне, примыкающей к магниту 1, может быть больше сечения противоположной стороны штифта. Между постоянным магнитом 1 и полюсным штифтом размещена токоизолирующая прокладка 4, которая может быть в виде лакокрасочного покрытия торца полюсного штифта 2, примыкающего к постоянному магниту. Полюсный штифт 2 снабжен не менее чем двумя радиально расположенными пазами 5, глубина которых "h" не менее одной четвертой части максимального размера сечения "d" размещенной внутри катушки 3 части полюсного штифта 2.

На фиг. 2 показан вид датчика положения коленчатого вала со стороны торца полюсного штифта 2, обращенного в противоположную постоянному магниту 1 сторону. Полюсный штифт 2 снабжен радиально расположенными пазами 5, число которых не может быть менее двух, а глубина паза "h" составляет не менее одной четвертой части максимального размера "d" сечения части полюсного штифта 2, размещенного в катушке 3.

Наличие изолирующей прокладки 4 токоизолирует постоянный магнит 1 и полюсный штифт 2 друг от друга. Радиально расположенные на полюсном штифте 2 пазы 5 уменьшают компенсирующее влияние вихревых токов и повышают эффективность датчика за счет увеличения чувствительности и повышения уровня выходного сигнала при больших частотах вращения контролируемого устройства - коленчатого вала двигателя автомобиля.

Датчик положения коленчатого вала работает следующим образом.

Датчик положения размещают вблизи внешней поверхности размещенного на оси контролируемого изделия зубчатого колеса таким образом, чтобы между поверхностью зубцов и свободным от магнита торцем полюсного штифта был образован небольшой зазор, величина которого обычно устанавливается в пределах 1-2 мм. При вращении коленчатого вала вместе с ним вращается и акрепленное на его оси зубчатое колесо. Вследствие этого свободный от постоянного магнита торец полюсного штифта оказывается то в непосредственной близости от поверхности зубчатого колеса, то в области впадины между соседними зубцами. При этом за счет изменения магнитного потока между полюсным штифтом и зубчатым колесом в размещенной на полюсном штифте катушки наводится электродвижущая сила, которая и используется в приемном устройстве для системы электронного управления режимами работы двигателей автомобилей.

Предложенный датчик положения коленчатого вала предназначен для использования в электронных системах управления режимами работы двигателя автомобиля, что позволяет говорить о соответствии заявленного решения критерию "промышленная применимость".

Использованные источники информации
1. Патент ФРГ N 3628585, МКИ G 01 P 3/44, 1988 г. - аналог
2. Патент ФРГ N 3344959, МКИ G 01 P 3/44, 1985 г. - прототип.

Датчик предназначен для использования в системах управления режимом работы двигателя внутреннего сгорания. Датчик содержит постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка. Длина намотки катушки составляет, по меньшей мере, часть осевой длины полюсного штифта. Сечение полюсного штифта на стороне, обращенной к постоянному магниту, может быть больше сечения противоположной стороны полюсного штифта. Постоянный магнит и полюсный штифт токоизолированы друг от друга. Полюсный штифт имеет не менее двух радиально расположенных пазов, глубина которых составляет не менее четверти максимального размера сечения полюсного штифта, размещенного внутри катушки. Обеспечивается увеличение чувствительности датчика и повышение уровня выходного сигнала при больших частотах вращения вала. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Датчик положения коленчатого вала двигателя, содержащий постоянный магнит с примыкающим к нему магнитомягким полюсным штифтом, на котором размещена катушка, длина намотки которой составляет, по меньшей мере, часть осевой длины полюсного штифта, причем сторона полюсного штифта, обращенная к постоянному магниту, имеет поперечное сечение больше, чем противоположная сторона полюсного штифта, отличающийся тем, что постоянный магнит и полюсный штифт токоизолированы друг от друга, а полюсный штифт снабжен радиальными пазами, глубина которых составляет не менее 0,25 максимального размера сечения размещенной внутри катушки части полюсного штифта. 2. Датчик положения коленчатого вала по п.1, отличающийся тем, что число пазов на полюсном штифте должно быть не менее двух.