JPH04101272U - 内燃機関点火装置用信号発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １つの磁石を用いるだけで磁気センサに流れ
る磁束を交番させて、所定の点火装置用の信号を得る。 【構成】回転子１に、回転中位置が変化しない基準面３
を設ける。信号発電子４を、磁極構成部材５と、永久磁
石６と、磁気センサ７と、磁路構成部材８とにより構成
する。永久磁石６は磁極構成部材５と磁路構成部材８と
の間に配置し、磁極構成部材５に設けた対の脚部５１，
５３の間に磁気センサ７を配置する。磁極構成部材５の
脚部５１，５３の先端の磁極部をリラクタ２に対向さ
せ、磁路構成部材８の先端を基準面３に対向させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、磁気センサを用いて点火信号を発生させる、内燃機関点火装置用信 号発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

内燃機関用点火装置は一般に、点火コイルの１次側に１次電流制御用の半導体 スイッチを備えていて、該半導体スイッチを遮断または導通させることにより点 火コイルの１次電流を急変させて該点火コイルの２次コイルに高電圧を誘起させ 、該高電圧を機関の気筒に取付けた点火プラグに印加して火花を飛ばすようにし ている。点火位置を定めるため、内燃機関に信号発生装置を取付け、該信号発生 装置から得られる信号を点火信号として、該点火信号により半導体スイッチを導 通または遮断させる。

【０００３】 また信号発生装置から得られる信号に含まれる回転角度情報及び速度情報に基 づいて点火位置を演算して、演算した点火位置で１次電流制御用半導体スイッチ に点火信号を与える場合もある。

【０００４】 信号発生装置としては種々のものが実用化されるているが、その一種として磁 気センサを用いたものが知られている。

【０００５】 図７はこの種の信号発生装置を用いた点火回路の一例を示したもので、この点 火回路では、機関と同期回転する磁石発電機に設けたエキサイタコイルＥＸの出 力により整流器Ｄを通して点火エネルギ蓄積用コンデンサＣを充電し、機関の点 火位置で信号発電子４から１次電流制御用半導体スイッチとしてのサイリスタＴ Ｈに点火信号を与える。これによりサイリスタＴＨが導通すると、点火エネルギ 蓄積用コンデンサＣの電荷が点火コイルの１次コイルＬ1 を通して放電する。こ れにより点火コイルの鉄心中で大きな磁束変化が生じ、２次コイルＬ2 に高電圧 が誘起する。この高電圧は点火プラグＰに印加されるため、該点火プラグに火花 が飛び、機関が点火される。

【０００６】 信号発電子４は、ホール素子またはホールＩＣを用いた磁気センサからなって いて、この磁気センサには機関と同期回転する回転子により磁束変化が与えられ る。磁気センサの入力端子４ａには、エキサイタコイルＥＸの出力の一部を整流 して得た直流電圧、またはバッテリにより低電圧の駆動電圧が印加され、機関の 点火位置で磁気センサに磁束変化が与えられたときに出力端子４ｂに信号電圧が 得られるようになっている。

【０００７】 図８は磁気センサを用いた従来の信号発生装置の構造を示したもので、この信 号発生装置は、磁性材料からなる回転体の外周にリラクタ２を設けた回転子１と 、信号発電子４とからなっている。

【０００８】 信号発電子４は、中央脚部８ａを有する磁路構成部材８を備え、中央脚部８ａ の先端に磁気センサ７が固定されている。磁気センサ７はホールＩＣからなって いて、その一面がリラクタ２とギャップを介して対向する状態で取付けられてい る。中央脚部８ａの両側には２個の永久磁石６ａ及び６ｂが取付けられ、これら の磁石の一方の磁極がリラクタ２とギャップを介して対向するようになっている 。永久磁石６ａ及び６ｂのリラクタと対向する側の磁極は互いに異極に直磁され ていて、リラクタ２が一方の永久磁石６ａと磁気センサ７とに対向する図示の状 態では、図に破線矢印で示した方向の磁束が磁気センサ７を通して流れる。回転 子１が図示の実線矢印方向に回転してリラクタ２が磁気センサ７と他方の永久磁 石６ｂとに対向する状態になると、図示の破線矢印方向と反対の方向の磁束が磁 気センサ７を通して流れる。従って回転子１の回転により磁気センサ７を通る磁 束が交番し、この磁束の交番に感応して磁気センサ７から電気信号が出力される 。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】 上記従来の信号発生装置では、磁気センサを通る磁束を交番させるために２個 の永久磁石を用いる必要があり、そのため信号発生装置の構造が複雑で大形にな るという問題があった。

【００１０】 本考案の目的は、１個の永久磁石を用いて磁気センサを通る磁束を交番させる ことができるようにして、構造の簡素化と小形化とを図った内燃機関点火装置用 信号発生装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案はリラクタを備えた回転子と、このリラクタにより生じさせられる磁束 変化に応じて信号を出力する信号発電子とを備えた内燃機関点火装置用信号発生 装置において、１個の永久磁石を用いるだけで磁気センサに交番する磁束変化を 与えることができるようにしたものである。

【００１２】 そのため本考案においては、回転軸との相対的位置が回転角度位置により変化 しない標準面を回転子に設ける。また信号発電子は、回転子の回転方向に間隔を あけた状態で設けられてリラクタに対向する磁極部を先端に有する対の脚部と、 この対の脚部の回転子と反対側の端部間を連結する継鉄部とを備えた磁極構成体 と、磁極構成体の継鉄部に一方の磁極が結合された永久磁石と、対の脚部間に配 置されて対の脚部のそれぞれの先端の磁極部がリラクタに対向した際に両脚部間 を流れる磁束に感応して電気信号を出力する磁気センサと、永久磁石の他方の磁 極に結合された部分と基準面にギャップを介して対向する部分とを有する磁路構 成部材とにより構成する。

【００１３】 上記磁気センサはホール素子またはホールＩＣにより構成できる。

【００１４】 上記基準面は回転子の回転軸からの径方向距離が回転角度位置により変化しな い円筒面であってもよく、また回転角度位置により軸線方向の位置が変化しない 円環状の面であっても良い。

【００１５】

【作用】

上記のように構成すると、永久磁石の他方の磁極に結合された磁路構成部材は 、常に回転子の基準面と一定のギャップを介して対向する。一方磁極構成体の対 の脚部のそれぞれの先端の磁極部と回転子との間の磁気抵抗は、回転子が回転す る過程でリラクタが各磁極部と対向する毎に変化する。そのため、リラクタが一 方の脚部の磁極部と対向した状態では、対の脚部間に一方の方向の磁位差が生じ て対の脚部間に配置された磁気センサに一方の方向の磁束が通る。回転子が回転 してリラクタが他方の脚部の磁極部と対向すると、対の脚部間には反対方向の磁 位差が生じて磁気センサに反対方向の磁束が通る。

【００１６】 従って、１個の永久磁石を用いて磁気センサを通る磁束を交番させて変化させ ることができ、信号発電子の構造を簡単にすることができる。

【００１７】

【実施例】

図１（Ａ）ないし（Ｃ）及び図３は本考案の実施例の構造を示したもので、同 図において１は磁性体からなる円筒状の回転体の外周にリラクタ２を設けた回転 子である。回転子１を構成する回転体としては例えばフライホイール磁石回転子 のカップ状のフライホイールを用いることができる。フライホイールを用いる場 合には、その周壁部の一部を外側に打ち出すことによりリラクタ２を構成できる 。リラクタ２は、回転子の外周面の軸線方向の領域の一部のみを占めるように設 けられており、リラクタ２の側方の外周面は、回転軸中心からの距離ｒが回転子 の回転角度位置により変化しない円筒面状の基準面３となっている。

【００１８】 ４は図示しない内燃機関のクランクケース等に固定された信号発電子で、該信 号発電子４と回転子１とにより内燃機関点火装置用信号発電装置が構成されてい る。

【００１９】 信号発電子４は図１に示したように、磁極構成体５と１個の永久磁石６と磁気 センサ７と磁路構成部材８とにより構成されている。磁極構成体５は、回転子１ の回転方向に間隔をあけた状態で設けられてリラクタ２と小ギャップを介して対 向する磁極部５２及び５４をそれぞれ先端に有する対の客部５１及び５３と、こ れらの対の脚部の回転子１と反対側の端部を連結する継鉄部５５とを備えている 。永久磁石６はその一方の磁極（本実施例ではＮ極）が磁極構成体の継鉄部５５ に結合されている。磁路構成部材８は磁性材料の板からなっていて、永久磁石６ の他方の磁極（本実施例ではＳ極）に結合された部分と回転子１の基準面３に小 ギャップを介して対向する極部８１とを有している。

【００２０】 磁気センサ７は磁極構成体５の対の脚部５１と５３の間に配置されている。こ の磁気センサ７はホールＩＣからなり、その入力端子には図示しない電源より定 電圧の直流電圧が印加されていて、磁極構成体５の対の脚部５１と５３との間に 生ずる磁界によって流れる磁束に感応して該磁気センサ７の出力端に電気信号を 出力する。

【００２１】 磁極構成体５の一方の磁極部５２がリラクタ２と対向する図１（Ａ）に示した 状態では、永久磁石６のＮ極→継鉄部５５→脚部５１→磁極部５２→リラクタ２ →基準面３→磁路構成部材８→永久磁石６のＳ極の経路で磁束が流れるとともに 、永久磁石６のＮ極→継鉄部５５→脚部５３→磁気センサ７→脚部５１→磁極部 ５２→リラクタ２→基準面３→磁路構成部材８→永久磁石６のＳ極の経路でも磁 束が流れ、磁気センサ７には図示の破線矢印方向の磁束φa （磁束密度Ｂa ）が 流れる。回転子１が図示の実線矢印方向に回転してリラクタ２が磁極構成体５の 磁極部５４と対向する図１（Ｂ）に示す状態になると、永久磁石６のＮ極から出 た磁束は脚部５３→リラクタ２の経路を流れるとともに、一部の磁束は継鉄部５ ５→脚部５１→磁気センサ７→脚部５３→磁極部５４→リラクタ２→基準面３→ 磁路構成部材８→永久磁石６のＳ極の経路を流れ、磁気センサ７には同図に破線 矢印で示したように磁束φa と反対方向の磁束φb （磁束密度Ｂb ）が流れる。 図３（Ａ）は、回転子１の回転角θに対する磁気センサ７の磁束密度Ｂの変化 の様子を示したものであり、また図３（Ｂ）はこの磁束密度の変化に応じて磁気 センサ７（ホールＩＣ）から出力される電気信号の波形を示したものである。

【００２２】 同図において、磁気センサ７を一方向に磁束が流れる間に磁束密度Ｂa が上昇 して回転子１の回転角度位置θ1 においてホールＩＣの出力動作レベル＋Ｂt に 達すると、磁気センサの出力が高レベル（Ｈ）となり、磁束の方向が反転して、 回転角度位置θ2 において磁束密度Ｂb がホールＩＣの出力動作レベル−Ｂt に なると、磁気センサの出力が低レベル（Ｌ）になる。高レベルの電気信号出力を 点火回路の１次電流制御用半導体スイッチに点火信号として供給すると、回転角 度位置θ1 において点火を行わせることができる。

【００２３】 また、信号発電子から得られる信号に含まれる回転角度情報に基づいて点火位 置を演算する点火装置が知られているが、本考案の信号発生装置はこのような点 火装置に信号を供給する目的にも用いることができる。

【００２４】 例えば機関の最大進角位置及び最小進角位置でそれぞれ発生する信号を入力と して、各回転数における点火位置を演算する点火装置が知られている。このよう な点火装置に供給する信号を得る場合には、信号発電子４の取付け位置を調整し 、磁極部５２，５４の間隔を最大進角幅に等しく設定することにより、磁気セン サの出力信号が高レベルに立上がる角度θ1 及び該出力信号が低レベルに立ち下 がる角度θ2 をそれぞれ機関の最大進角位置及び最小進角位置に対応させればよ い。

【００２５】 上記の実施例においては磁気センサ７はホールＩＣにより構成したが、磁気セ ンサとしてホール素子を用いてその出力側に必要に応じて増幅回路及び波形整形 回路を接続するようにしてもよい。

【００２６】 図４は本考案の他の実施例を示したもので、この実施例においては、カップ状 のフライホイールからなる回転子の周壁部の端面が基準面３となっている。この 基準面３は、回転子の軸線方向の基準位置（例えば回転子のボス部１１の端面） からの距離Ｌが回転子１の回転角度位置により変化しない円環状の面である。即 ちこの場合の基準面３は、回転子の回転角度位置によって軸線方向の位置及び面 積が変化しない面である。

【００２７】 図５は本考案の更に他の実施例を示したもので、この実施例においては回転子 １に設ける基準面３を回転子の周壁部の端面とし、機関のクランクケースの一部 を構成する磁性部材１０を小ギャップを介して基準面３に対向させている。そし て永久磁石６の他方の磁極に結合された板状部材９を磁性部材１０にネジ止めし 、該板状部材９と磁性部材１０とにより磁路構成部材８を構成している。

【００２８】 以上の実施例においては、回転子の周壁の一部を外方に突出させてリラクタ２ を形成したが、図６に示したように回転子１の周壁の一部に凹所を形成して該凹 所をリラクタ２としてもよい。この場合には、リラクタ２（凹所）が磁極構成体 ５の磁極部５２と対向する図６（Ａ）に示した状態では、永久磁石６のＮ極から 出た磁束の一部が磁路構成部材８→基準面３→磁極部５４→脚部５３→磁気セン サ７→脚部５１→継鉄部５５→永久磁石６のＳ極の経路で流れて、磁気センサ７ に、同図（Ａ）に斜線矢印で示した方向の磁束φa （磁束密度Ｂa ）が流れる。 回転子１が図示の実線矢印方向に回転してリラクタ２（凹所）が磁極構成体５の 磁極部５４と対向する図７（Ｂ）に示した状態になると、永久磁石６のＮ極から 出た磁束の一部が磁路構成部材８→基準面３→磁極部５２→脚部５１→磁気セン サ７→脚部５３→継鉄部５５→永久磁石６のＳ極の経路で流れ、磁気センサ７に は、同図（Ｂ）に破線矢印で示したように磁束φa と反対の方向の磁束φb （磁 束密度Ｂb ）が流れる。従って回転子１の回転により磁気センサ７の磁束密度Ｂ が交番する。

【００２９】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、信号発電子に１個の永久磁石を用いて磁気セ ンサを通る磁束を交番させて変化させることができるので、構造が簡単で小形の 内燃機関点火装置用信号発生装置を得ることができる利点がある。

【提出日】平成３年６月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】 信号発電子４は図１に示したように、磁極構成体５と１個の永久磁石６と磁気 センサ７と磁路構成部材８とにより構成されている。磁極構成体５は、回転子１ の回転方向に間隔をあけた状態で設けられてリラクタ２と小ギャップを介して対 向する磁極部５２及び５４をそれぞれ先端に有する対の脚部５１及び５３と、こ れらの対の脚部の回転子１と反対側の端部を連結する継鉄部５５とを備えている 。永久磁石６はその一方の磁極（本実施例ではＮ極）が磁極構成体の継鉄部５５ に結合されている。磁路構成部材８は磁性材料の板からなっていて、永久磁石６ の他方の磁極（本実施例ではＳ極）に結合された部分と回転子１の基準面３に小 ギャップを介して対向する極部８１とを有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の要部の構造を示したもので、
（Ａ）及び（Ｂ）はリラクタの回転方向位置が互いに異
なる状態における正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の側面図であ
る。

【図２】図１の実施例の回転子の半部と信号発電子とを
示す側面図である。

【図３】（Ａ）は図１の実施例における磁気センサの磁
束密度を示した線図、（Ｂ）は磁気センサの出力信号の
波形を示した線図である。

【図４】本考案の他の実施例の要部を示す縦断面図であ
る。

【図５】本考案の更に他の実施例の要部を示す縦断面図
である。

【図６】本考案の更に他の実施例の要部の構造を示した
もので、（Ａ）及び（Ｂ）はリラクタの回転方向位置が
互いに異なる状態を一部断面して示した正面図であり、
（Ｃ）は（Ａ）の側面図である。

【図７】本考案で用いる点火回路の一例を示した接続図
である。

【図８】従来例の構造を示した正面図である。

【符号の説明】

１ 回転子 ２ リラクタ ３ 基準面 ４ 信号発電子 ５ 磁極構成体 ５１，５３ 対の脚部 ５２，５４ 対の脚部の磁極部 ６ 永久磁石 ７ 磁気センサ ８ 磁路構成部材

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 リラクタを備えた回転子と、前記リラク
   タにより生じさせられる磁束変化に応じて信号を出力す
   る信号発電子とを備えた内燃機関点火装置用信号発生装
   置において、前記回転子は回転軸との相対的位置が回転
   角度位置により変化しない面を基準面として有し、前記
   信号発電子は、前記回転子の回転方向に間隔をあけた状
   態で設けられて前記リラクタに対向する磁極部を先端に
   有する対の脚部と該対の脚部の回転子と反対側の端部間
   を連結する継鉄部とを備えた磁極構成体と、前記磁極構
   成体の継鉄部に一方の磁極が結合された永久磁石と、前
   記対の脚部間に配置されて該対の脚部のそれぞれの先端
   の磁極部がリラクタに対向した際に両脚部間を流れる磁
   束に感応して電気信号を出力する磁気センサと、前記永
   久磁石の他方の磁極に結合された部分と前記基準面にギ
   ャップを介して対向する部分とを有する磁路構成部材と
   を具備したことを特徴とする内燃機関点火装置用信号発
   生装置。
2. 【請求項２】 前記磁気センサはホール素子またはホー
   ルＩＣからなっていることを特徴とする請求項１に記載
   の内燃機関点火装置用信号発生装置。
3. 【請求項３】 前記基準面は回転子の回転軸からの径方
   向距離が回転角度位置により変化しない円筒面からなっ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関点火
   装置用信号発生装置。
4. 【請求項４】 前記基準面は回転角度位置により軸線方
   向の位置が変化しない円環状の面からなっていることを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関点火装置用信号発
   生装置。