JPH0668270B2 - 電磁式回転センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数の発電コイルを備えた電磁式回転センサに
関し、とくにその磁気干渉に基因するノイズの低減にか
かわる。

［従来の技術］ エンジンの電子式点火進角制御システムでは、磁界内に
突起を有するシグナルロータと発電コイルとを配置した
信号発生器を、電磁式回転センサとして使用している。
通常このシステムは、信号発生器を２つ組み合せ、点火
発電器または配電部を備えないカム位置検出装置のハウ
ジング内に設けられる。この２つの信号発生器は、その
一方でエンジン回転速度（N_E）の検出を行い、他方でク
ランク位置（Ｇ）の検出を行って、これらにより発生さ
せたエンジン回転速度信号（以下N_E信号と略す）とクラ
ンク位置信号（以下Ｇ信号と略す）とをコンピュータに
送り、該コンピュータで最適点火時期を決定している。

この方式の点火配電器として、従来より第10図に示すご
とく、エンジのカムシャフトに連結されているロータシ
ャフ101に距離を隔ててシグナルロータ111、121を取り
付けた点火配電器が使用されている。この点火配電器
は、シグナルロータ111、発電コイル112、永久磁石113
および磁路形成鉄板からN_E号発生器110が構成されてい
る。さらにこの点火配電器は、シグナルロータ121、発
電コイル122、永久磁石123および磁路形成鉄板からＧ信
号発生器120が構成されている。

この点火配電器におけるN_E信号発生器110、Ｇ信号発生
器120間の距離（とくに２つの発電コイル111、121間の
距離）Ａと、Ｇ信号発生器120で生じるノイズ電圧との
関係を第11図のグラフに示す。このグラフから距離Ａが
短くなり、重複巾が大きくなるほどＧ信号のノイズ電圧
が大きくなることが確認できる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかるに近年、点火配電器の車両への装着性向上のた
め、この種の電磁式回転センサの小型化が図られてお
り、軸方向の短縮のため、発電コイル112、122をロータ
シャフト101の軸方向の同一面に設置する必要性が増大
している。

そこで上記構成の電磁式回転センサでは、ノイズ電圧の
レベルを低減する必要がある。このため、実開昭56−38
811号公報においては、２つの信号の発生器の出力を抵
抗器、ダイオードなどを用いて互いに適当な割合で混合
する装置が提案されている。しかるにこの装置は、部品
点数や工数の増加により高コストとなる。

本発明は、抵抗器、ダイオードなどの電気部品の追加を
必要としないで、小さな構成の追加で少なくとも２つの
回転センサ間の磁気干渉に伴って発生するノイズ電圧の
レベルを低減する電磁式回転センサの提供を目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的達成のため、本発明の電磁式回転センサは、回
転するロータシャフトと、該ロータシャフトに設けられ
たシグナルロータと、該シグナルロータの互いに異なる
回転位置で鎖交磁束が変化する少なくとも２つの磁気回
路を構成し、これらの磁気回路の各々に発電コイルを備
えて各回転位置における磁束変化に応じて独立した回転
位置信号をそれぞれ発生する少なくとも２つの回転セン
サとを備え、 前記一方の回転センサの発電コイルは、前記一方の回転
位置において前記回転位置信号としての電圧信号を発生
するための第１のコイル部分、および該第１のコイル部
分より巻数が少なく、前記一方の磁気回路の磁束変化に
伴って前記他方の回転センサの発電コイルに発生するノ
イズ電圧のレベルを減少させるための部分電圧信号を前
記一方の回転位置において発生する第２のコイル部分を
有する技術手段を採用した。

［作用］ 本発明の電磁式回転センサによれば、ロータシャフトの
回転によりシグナルロータが回転することによって、一
方の回転センサの磁気回路の磁束が周期的に変化し、他
方の回転センサの磁気回路の磁束も周期的に変化するた
め、少なくとも２つの回転センサの発電コイルの各々に
回転位置信号としての電圧信号が発生する。

このとき、一方の回転センサの磁気回路の磁束変化に伴
う他方の回転センサの磁気回路の磁束変化により、他方
の回転センサの回転位置信号に干渉ノイズが生じるが、
一方の回転センサの発電コイルの第２のコイル部分で発
生する部分電圧信号にて、その干渉ノイズを打ち消すこ
とにより、他方の回転センサの発電コイルに発生するノ
イズ電圧のレベルが低下する。

［発明の効果］ 本発明の電磁式回転センサは、抵抗器、ダイオードなど
の電気部品を追加することなく、小さな構成の追加で一
方の回転センサの磁気回路の磁束変化に伴って他方の回
転センサの発電コイルに発生するノイズ電圧のレベルを
減少でき、誤信号の発生を防止できる。

［実施例］ 本発明の電磁式回転センサの実施例を第１図ないし第９
図に基づき説明する。

第１図ないし第８図は本発明の電磁式回転センサの第１
実施例を示す。

第１図は本発明の電磁式回転センサをエンジンの電子式
点火進角制御システムに組み込んだ内燃機関用点火装置
の点火配電器（ディストリビュータ）を示す。

ディストリビュータ１は、ロータシャフト２と、該ロー
タシャフト２を回転自在に保持するハウジング３と、該
ハウジング３内に設けられた電磁式回転センサ４と、ロ
ータシャフト２の図示上方に設けられた配電部７とを有
する。

ロータシャフト２は、カップリング22によりエンジンの
カムシャフトまたはクランクシャフトの回転が伝達され
る。またこのロータシャフト２は、カップリング22によ
りカムシャフトの回転速度またはクランクシャフトの1/
2の回転速度で駆動される。

ハウジング３は、筒状部31と、電磁式回転センサ４を収
納する収納部32とからなる。筒状部31は、ベアリング3
3、オイルシール34を介してロータシャフト２を回転自
在に保持すると共に外周35の周溝36内にＯリング37を嵌
め込んでいる。

電磁式回転センサ４は、ロータシャフト２の上端部21に
固定された回転体41と、該回転体41に同軸的に設けられ
た円環板状ブラケット45と、エンジン回転速度（N_E）を
検出するN_E信号発生器５と、クランク位置（Ｇ）を検出
するＧ信号発生器６とからなる。

回転体41は、本発明のシグナルロータであって、ロータ
シャフト２との固着部46と、上面47に円形状凹所48とを
形成している。ブラケット45は、第２図にも示すごと
く、中心にロータシャフト２を挿通する円形穴42を形成
し、外周部の対称的な位置に凹所43、44を形成してい
る。

N_E信号発生器５は、ブラケット45、回転体41に設けられ
たN_E信号用シグナルロータ52、該N_E信号用シグナルロー
タ42に対応して設けられたN_E信号用発電コイル53、ブラ
ケット45を上面で固定する永久磁石54および磁路を形成
する板状鉄心55から構成される。なお、シグナルロータ
52、ブラケット45、N_E信号用発電コイル53、永久磁石54
および鉄心55から本発明の一方の回転センサが構成され
ている。

N_E信号用シグナルロータ52は、第３図にも示すごとく、
回転体41の上部外周に第１特徴部としての24本の突起物
51を形成している。鉄心55は、Ｌ字型で、ブラケット45
の凹所43を挿通するよう設けられている。また鉄心55
は、下部がハウジング２に固定され、図示上部右部の磁
極部55aがN_E信号用シグナルロータ５の突起物51の先端
面と微小間隙を介して対向している。

Ｇ信号発生器６は、ブラケット45、回転体41に設けられ
たＧ信号用シグナルロータ62、該Ｇ信号用シグナルロー
タ62に対応して設けられたＧ信号用発電コイル63、ブラ
ケット45を上面で固定する永久磁石64および磁路を形成
する板状鉄心65から構成される。なお、シグナルロータ
62、ブラケット45、Ｇ信号用発電コイル63、永久磁石64
および鉄心65から本発明の他方の回転センサが構成され
ている。

Ｇ信号用シグナルロータ62は、第３図にも示すごとく、
回転体41の下部外周に第２特徴部としての１本の突起物
61を形成している。鉄心65は、Ｌ字型で、ブラケット45
の凹所44を挿通するよう設けられている。また鉄心65
は、下部がハウジング２に固定され、図示上部左部の磁
極部65aがＧ信号用シグナルロータ62の突起物61の先端
面と微小間隙を介して対向している。

本実施例では、組付性向上のため、N_E信号用発電コイル
53は、本発明の一方の回転センサの発電コイルであっ
て、第２図および第３図に示すごとく、第１のコイル部
分531、および該第１のコイル部分531より巻数の少ない
第２のコイル部分532を備える。

N_E信号用発電コイル53は、N_E−側端末53aがアース用接
続線56に接続し、N_E＋側端末53bがN_E信号発生用接続線5
7に接続し、N_E信号用発電コイル53の中間点53cが結線66
を介してＧ信号用発電コイル63のＧ−側端末63aに接続
するコイルで、その第１のコイル部分531は、N_E−側端
末53aとN_E＋側端末53bとの間のコイル部分で、一方の回
転位置において回転位置信号としてのN_E電圧信号を発生
する。この実施例では、N_E信号用シグナルロータ52の突
起物51が鉄心55の磁極部55aの位置を通過する毎にN_E電
圧信号（以下N_E信号の電圧と呼ぶ）を発生する。

第２のコイル部分532は、上記第１のコイル部分531と重
複して設けられており、N_E−側端末53aと中間点53cとの
間のコイル部分で、磁気回路50の磁束変化に伴ってＧ信
号用発電コイル63に発生するノイズ電圧のレベルを減少
させるための部分電圧信号を一方の回転位置において発
生する。この実施例では、N_E信号用シグナルロータ52の
突起物51が鉄心55の磁極部55aの位置を通過する毎に部
分電圧信号（以下部分電圧と呼ぶ）を発生する。

Ｇ信号用発電コイル63は、本発明の他方の回転センサの
発電コイルであって、Ｇ＋側端末63bがＧ信号発生用接
続線67に接続している。このＧ信号用発電コイル63は、
他方の回転位置において回転位置信号としてのＧ信号用
電圧信号を発生する。この実施例では、Ｇ信号用シグナ
ルロータ62の突起物61が鉄心65の磁極部65aの位置を通
過する毎にＧ信号用電圧信号（以下Ｇ信号の電圧と呼
ぶ）を発生する。

50は第１図および第４図に示すごとく、N_E信号発生器５
の磁気回路を示し、60は第１図および第５図に示すごと
く、Ｇ信号発生器６の磁気回路を示す。

配電部７は、キャップ71、ロータ72、キャップ71の中心
電極73、キャップ71のサイド電極74、カーボンブラシ7
5、ロータブラシ76からなる。

キャップ71は、ハウジング２の図示上部にボルト77によ
り締結されている。ロータ72は、回転体41と共に回転す
るように回転体41の円形状凹所48に固定された連結部材
78を介して取付けられている。

配電部７は、図示しないイグニッションコイルの２次側
に発生した高電圧が２次側コイルの高圧端子からキャッ
プ71の中心電極73、カーボンブラシ75、ロータブラシ76
を経て、約0.7mmの放電ギャップ79を火花放電して、キ
ャップ71のサイド電極74に達し、ロータ72の回転に伴っ
て規定の点火順序にしたがい、エンジンの各シリンダの
点火プラグへ分配する。

本実施例に採用したディストリビュータ１の作用を図に
基づき説明する。

ディストリビュータ１は、始動時、ロータシャフト２に
カップリング22によりエンジンのカムシャフトまたはク
ランクシャフトの回転が伝達される。するとカムシャフ
トの回転速度またはクランクシャフトの1/2の回転速度
でロータシャフト２が回転を始める。

そして、電磁式回転センサ４は、ロータシャフト２の回
転により、永久磁石５→ブラケット45→ロータシャフト
２→回転体41の固着部46→N_E信号用シグナルロータ52→
鉄心55→永久磁石54の経路で流れる電磁回路50の磁束が
周期的に変化する。また電磁式回転センサ４は、ロータ
シャフト２の回転により、永久磁石64→ブラケット45→
ロータシャフト２→回転体41の固着部46→Ｇ信号用シグ
ナルロータ62→鉄心65→永久磁石64の経路で流れる磁気
回路60の磁束が周期的に変化する。

このとき、N_E信号用シグナルロータ52の突起物51が鉄心
55の磁極部55aの位置を低下する毎に磁束が急激に減少
し、この磁束の周期的変化により、起電力つまりN_E信号
発生器５のN_E信号用発電コイル53にN_E信号の電圧が発生
する。

さらに、Ｇ信号用シグナルロータ62の突起物61が鉄心65
の磁極部65aの位置を通過する毎に磁束が急激に減少
し、この磁束の周期的変化により、起電力つまりＧ信号
発生器６のＧ信号用発電コイル63にＧ信号の電圧が発生
する。

以上のように発生したN_E信号の電圧とＧ信号の電圧とを
コンピュータに送り、該コンピュータで最適点火時期を
決定している。

ここで、本実施例の電磁式回転センサ４のようにN_E信号
発生器５とＧ信号発生器６との間の距離Ａが0mmのと
き、従来の配電器の場合にＧ信号発生器６で生じるノイ
ズ電圧は、第11図のグラフより、N_E信号とＧ信号との相
互の干渉により0.59VのＧ信号のノイズが発生する。こ
の干渉ノイズがエンジンの各シリンダに取付けられた点
火プラグの点火時期を狂わす原因となっている。

ここで、Ｇ信号のノイズ電圧とN_E信号の電圧との関係を
示した第６図のグラフより、Ｇ信号のノイズ電圧は、鉄
心55の磁極部55aとN_E信号用シグナルロータ52の突起物5
1の先端面との間の微小間隙、ロータシャフト２の回転
速度による出力変化に対して常に比例関係を保っている
こと確認できる。さらにＧ信号のサイズ電圧とN_E信号の
電圧の位相（波形）を示した第７図のグラフより、常に
N_E信号の電圧は、Ｇ信号のノイズ電圧の逆波形となって
いることが確認できる。

この２つの性質から、N_E信号発生器５とＧ信号発生器６
との干渉ノイズを打ち消すために、本実施例の電磁式回
転センサ４では、N_E信号用発電コイル53の中間点53cが
結線66を介してＧ信号用発電コイル63のＧ−側端末63a
に接続して、Ｇ信号のノイズ電圧に対して、N_E信号の電
圧の部分電圧である第２のコイル部分532の発生電圧を
加えて、N_E信号の電圧およびＧ信号の電圧を発生してい
る。このため、Ｇ信号用発電コイル63で発生するＧ信号
のノイズ電圧は、N_E信号用発電コイル53で発生する逆波
形の出力電圧により打ち消されるので、Ｇ信号のノイズ
電圧のレベルが低減される。

Ｇ信号のノイズ電圧とロータシャフト２の回転速度との
関係を示した第８図より、従来のものが260rpmのとき14
0mV、3500rpmのとき950mVであるのに対して、本実施例
の電磁式回転センサ４が260rpmのとき38mV、3500rmpの
とき180mVであり、本実施例の電磁式回転センサ４のノ
イズ低減効果は、非常に大きいことが確認できる。

したがって、電磁式回転センサ４、N_E信号発生器５とＧ
信号発生器６により発生させた、N_E信号の電圧と、ノイ
ズ電圧のレベルが低減されたＧ信号の電圧とをコンピュ
ータに送ることになり、点火時期が狂うことなく、コン
ピュータで最適点火時期が決定される。

第９図は本発明の電磁式回転センサの第２実施例を示
す。

（第１実施例と同一機能物は同番号を付す） 複数の発電コイルとして本実施例では、発電コイルであ
るN_E信号用発電コイル８と、Ｇ信号用発電コイル９とを
設けて電磁式回転センサ４を構成している。N_E信号用発
電コイル８は、本発明の一方の回転センサの発電コイル
であって、第１のコイル部分81、および該第１のコイル
部分81と並列に独立して設けられ、第１のコイル部分81
より巻数の少ない第２のコイル部分82を備え、第１のコ
イル部分81は一方の回転位置において回転位置信号とし
てのN_E電圧信号（以下N_E信号の電圧と呼ぶ）を、N_E信号
用シグナルロータ52の突起物51が鉄心55の磁極部55aの
位置を通過する毎に発生する。

第１のコイル部分81は、N_E−側端末81aがアース用接続
線83に接続し、N_E＋側端末81bがN_E信号発生用接続線84
に接続している。

第２のコイル部分82は、第１のコイル部分81に並列に独
立して設けられたコイル部分であって、N_E−側端末82a
がアース用接続線83に接続し、N_E＋側端末82bが結線91
を介してＧ信号用発電コイル９のＧ−側端末9aに接続し
ている。この第２のコイル部分82は、磁気回路50の磁束
変化に伴ってＧ信号用発電コイル９に発生するノイズ電
圧のレベルを減少させるための部分電圧信号（以下部分
電圧と呼ぶ）を、N_E信号用シグナルロータ52の突起物51
が鉄心55の磁極部55aの位置を通過する毎に発生する。

Ｇ信号用発電コイル９は、本発明の他方に回転センサの
発電コイルであって、Ｇ＋側端末9bがＧ信号発生用接続
線92に接続している。このＧ信号用発電コイル９は、回
転位置信号としてのＧ信号用電圧信号（以下Ｇ信号の電
圧と呼ぶ）を、Ｇ信号用シグナルロータ62の突起物61が
磁極部65aの位置を通過する毎に発生する。

本実施例の電磁式回転センサ４、Ｇ信号用発電コイル９
で発生するＧ信号の電圧に、N_E信号用発電コイル８で発
生するN_E信号の電圧の部分電圧である第２のコイル部分
82の発生電圧を加えている。このため、磁気回路50の磁
束変化に伴ってＧ信号用発電コイル９で発生するＧ信号
のノイズ電圧は、N_E信号用発電コイル８で生ずる逆波形
の出力で打ち消されるので、Ｇ信号のノイズ電圧のレベ
ルが低減できる。

本実施例の場合には、N_E信号用発電コイル８に第１のコ
イル部分81と第２のコイル部分82とを設ける必要があ
り、第１実施例の比較して高コストとなる。

イ）本実施例では、組付性向上のため、N_E信号用発電コ
イル53およびＧ信号用発電コイル63を鉄心55、65の縦
（回転体41の回転）方向に巻回しているが、N_E信号用発
電コイル53およびＧ信号用発電コイル63を鉄心55、65の
横（回転体41の回転方向に垂直）方向に巻回しても良
い。

ロ）本実施例では、本発明の複数の発電コイルをN_E信号
用発電コイル53およびＧ信号用発電コイル63に適用した
が、その他の信号用発電コイルでも良く、また発電コイ
ルを３つ以上としても良い。

ハ）本実施例では、N_E信号用シグナルロータ52の突起物
51の本数を24本としたが、本実施例に限定されない。

ニ）本実施例では、Ｇ信号用シグナルロータ62の突起物
61の本数を１本としたが、２本でも良く、４本でも良
い。

ホ）本実施例では、磁気回路50の磁束を変化させるため
に、N_E信号用シグナルロータ52に突起物51を設けたが、
突起物51の変りにN_E信号用シグナルロータ52に凹所を設
けても良い。

ヘ）本実施例では、磁気回路60の磁束を変化させるため
に、Ｇ信号用シグナルロータ62に突起物61を設けたが、
突起物61の変りにＧ信号用シグナルロータ62に凹所を設
けても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電磁式回転センサを組み込んだ内燃機
関用点火装置のディストリビュータを示す断面図、第２
図は本発明の電磁式回転センサの第１実施例に用いられ
たブラケットの正面図、第３図は本発明の電磁式回転セ
ンサの第１実施例の複数の発電コイルの結線図、第４図
は本発明の電磁式回転センサの第１実施例に用いられた
磁気回路の部分図、第５図は本発明の電磁式回転センサ
の第１実施例に用いられた磁気回路の部分図、第６図は
Ｇ信号のノイズ電圧とN_E信号の電圧との関係を示したグ
ラフ、第７図はＧ信号のノイズ電圧とN_E信号の電圧の位
相を示したグラフ、第８図はＧ信号のノイズ電圧とロー
タシャフトの回転速度との関係を示したグラフ、第９図
は本発明の電磁式回転センサの第２実施例の複数の発電
コイルの結線図、第10図は従来の電磁式回転センサを適
用した点火配電器の断面図、第11図は従来の電磁式回転
センサの２つの信号発生器の距離ＡとＧ信号のノイズ電
圧との関係を示すグラフである。 図中 １……ディストリビュータ、２……ロータシャフト、３
……ハウジング、４……電磁式回転センサ、５……N_E信
号発生器、６……Ｇ信号発生器、７……配電部、８、53
……N_E信号用発電コイル（一方の回転センサの発電コイ
ル）、９、63……Ｇ信号用発電コイル（他方の回転セン
サの発電コイル）、41……回転体（シグナルロータ）、
45……ブラケット、51……突起物（第１特徴部）、52…
…N_E信号用シグナルロータ（第１シグナルロータ）、5
4、64……永久磁石、55、65……鉄心、61……突起物
（第２特徴部）、62……Ｇ信号用シグナルロータ（第２
シグナルロータ）、81、531……第１のコイル部分、8
2、532……第２のコイル部分

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するロータシャフトと、 該ロータシャフトに設けられたシグナルロータと、 該シグナルロータの互いに異なる回転位置で鎖交磁束が
   変化する少なくとも２つの磁気回路を構成し、これらの
   磁気回路の各々に発電コイルを備えて各回転位置におけ
   る磁束変化に応じて独立した回転位置信号をそれぞれ発
   生する少なくとも２つの回転センサと を備え、 前記一方の回転センサの発電コイルは、 前記一方の回転位置において前記回転位置信号としての
   電圧信号を発生するための第１のコイル部分、 および該第１のコイル部分より巻数が少なく、前記一方
   の磁気回路の磁束変化に伴って前記他方の回転センサの
   発電コイルに発生するノイズ電圧のレベルを減少させる
   ための部分電圧信号を前記一方の回転位置において発生
   する第２のコイル部分 を有することを特徴とする電磁式回転センサ。
2. 【請求項２】前記第２のコイル部分は、前記第１のコイ
   ル部分の一端部と中間部との間のコイル部分であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電磁式回転
   センサ。
3. 【請求項３】前記第２のコイル部分は、前記第１のコイ
   ル部分とは独立して設けられたコイル部分であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の電磁式回転セ
   ンサ。
4. 【請求項４】前記シグナルロータは、第１シグナルロー
   タと第２シグナルロータとを備え、前記一方の回転セン
   サが前記第１シグナルロータに対応して設けられ、前記
   他方の回転センサが前記第２シグナルロータに対応して
   設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の電磁式回転センサ。
5. 【請求項５】前記第１シグナルロータに設けられる磁束
   を変化させるための第１特徴部は、前記第２シグナルロ
   ータに設けられる磁束を変化させるための第２特徴部よ
   り多く、前記第１特徴部は、前記第２特徴部が設けられ
   ていない回転範囲にも設けられていることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項に記載の電磁式回転センサ。