DE102017208153A1

DE102017208153A1 - Magnetische drehungssensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102017208153A1
Application number: DE102017208153.8A
Authority: DE
Inventors: Shoji Kishi; Toshiya Yoshida
Original assignee: Toyo Denso Co Ltd
Current assignee: Toyo Denso Co Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2017-11-30
Also published as: JP2017211337A; US20170343383A1; JP6746378B2; US10295372B2

Abstract

Eine magnetische Drehungssensorvorrichtung, die in der Lage ist, das Auftreten von Montagefehlern von Komponenten zu unterdrücken. Ein Gangsensor 10 ist versehen mit einer Sensoreinheit 12, die ein Hallelement 20 beinhaltet, einer Magnetwelle 11, die einen Magneten 17 beinhaltet, einem Gehäuse 14, das die Sensoreinheit 12 und die Magnetwelle 11 aufnimmt, und einem inneren O-Ring 24, der eine Lücke zwischen der Sensoreinheit 12 und dem Gehäuse 14 abdichtet. Das Gehäuse 14 weist ein Metalllager 19 auf, um die Magnetwelle 11 zu lagern, und die Magnetwelle 11 weist einen gegossenen Teil 18 auf, um den Magneten 17 zu befestigen. Eine Stoßplatte 22 ist zwischen dem gegossenen Teil 18 und einer Grundplatte 21 (Leiterplatte) der Sensoreinheit 12 angeordnet und ein Federmechanismus 26 ist dafür angeordnet, den gegossenen Teil 18 an die Stoßplatte 22 zu drücken. Eine geringe Lücke besteht zwischen dem Metalllager 19 und der Magnetwelle 11.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Drehungssensorvorrichtung, die einen absoluten Drehwinkel bestimmt und insbesondere eine magnetische Drehungssensorvorrichtung zur Bestimmung des eingelegten Ganges eines Motorrades.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine magnetische Drehungssensorvorrichtung, die in einem Motorrad einen Gang, der von einem Fahrer eingelegt wurde, etwa erster Gang oder zweiter Gang, bestimmt, ist bekannt. Der Gangsensor ist mit einer Schalttrommel verbunden, die in das Getriebe eingebaut ist, und bestimmt den eingelegten Gang aufgrund eines Drehwinkels der Schalttrommel.
Herkömmlicherweise weist ein Gangsensor 120 eine Welle 121 auf, die sich in Reaktion auf eine Drehung der Schalttrommel dreht, und eine Leiterplatte 122, die derart angeordnet ist, dass sie in der Fortsetzung einer Drehachse der Welle 121 der Welle 121 zugewandt ist, wie in 13 dargestellt. Ein als Permanentmagnet dienender Magnet 123 ist an einem der Leiterplatte 122 zugewandten Ende der Welle 121 angeordnet und ein Hallelement 124 ist auf der Leiterplatte 122 vorgesehen, derart dass der Drehwinkel der Schalttrommel bestimmt wird, indem das Hallelement 124 eine Änderung der Magnetfeldstärke bestimmt, die eine Drehung des Magneten 123 begleitet, der sich gemeinsam mit der Welle 121 dreht (siehe beispielsweise das japanische Patent Nr. 5148418 ).
Im Gangsensor 120 sind unter den entsprechenden Bestandteilen und der Welle 121 Lücken vorgesehen, um eine ruhige Drehung der Welle 121 zu erzielen. Dementsprechend berühren der Magnet 123 der Welle 121 und die Leiterplatte 122 einander nicht und eine Lücke ist zwischen dem Magneten 123 und der Leiterplatte 122 in einer Drehachsenrichtung (hierunter als „Stoßrichtung” bezeichnet) der Welle 121 vorgesehen.
Seit Kurzem sollte die Leistungsabgabe eines Motors präzise gesteuert werden und der eingelegte Gang wird zum Zeitpunkt der Ausführung der Traktionskontrolle der Motorleistung berücksichtigt. Außerdem wurden die Stufen der Übersetzung vermehrt, um die Brennstoffeinsparung zu verbessern und das Fahrverhalten zu verbessern. Infolge dessen besteht ein Bedarf an Gangbestimmung mit höherer Genauigkeit. Dabei wird die Magnetfeldstärke aufgrund von Bewegungen der Welle 121 (des Magneten 123) in der Stoßrichtung ebenso wie der Drehung der Welle 121 geändert, da im herkömmlichen Gangsensor 120 die Lücke zwischen dem Magneten 123 und der Leiterplatte 122 in der Stoßrichtung vorgesehen ist, wie oben beschrieben wurde, wodurch erschwert wird, den Gang mit höherer Genauigkeit festzustellen.
Um dies zu überwinden, haben die Erfinder und ihre Kollegen ein Verfahren studiert, die Welle 121 mit einer Öldichtung 125 zu halten, wie in 14 abgebildet. Die Öldichtung 125 steht mit der Welle 121 unter hohem Oberflächendruck in Berührung und kann so Bewegungen der Welle 121 (des Magneten 123) in der Stoßrichtung unterdrücken.
Dabei befinden sich die Welle 121 und die Leiterplatte 122 innerhalb eines Gehäuses 126 des Gangsensors 120. Wie oben beschrieben, wird die Welle 121 durch die Öldichtung 125 gehalten und die Leiterplatte 122 wird von einem Halter 127 gehalten, während der Halter 127 an einer Innenwand des Gehäuses 126 anliegt. Außerdem wird ein Gießharz 128, wie etwa Harz, in einen Raum gespritzt, der von der Leiterplatte 122 und der Innenwand des Gehäuses 126 gebildet wird und die Stellung der Leiterplatte 122 innerhalb des Gehäuses 126 ist fixiert, wenn das Gießharz 128 ausgehärtet ist. Um zu verhindern, dass das Gießharz 128 durch eine Lücke zwischen der Innenwand des Gehäuses 126 und einem Wandabschnitt des Halters 127 (hierunter als „zugekehrte Wand” bezeichnet), der der Innenwand des Topfes 126 zum Zeitpunkt des Einspritzens des Gießharzes 128 gegenüberliegt, in die Lücke zwischen der Leiterplatte 122 und dem Magneten 123 fließt, ist im Gangsensor 120 ein O-Ring 129 an der zugekehrten Wand des Halters 127 vorgesehen und der O-Ring 129 dichtet die Lücke zwischen der Innenwand des Gehäuses 126 und der zugekehrten Wand des Halters 127 ab.
Die Welle 121 ist jedoch bereits innerhalb des Gehäuses 126 angeordnet und wird durch die Öldichtung 125 gehalten, wenn der Halter 127 in das Gehäuse 126 eingesetzt wird, und die Öldichtung 125 lässt zu dem Zeitpunkt keine Luft entweichen, zu dem der Halter 127 innerhalb des Gehäuses 126 in Richtung der Welle 121 (des Magneten 123) bewegt wird, so dass Luft in einem Raum 130, der vom O-Ring 129 des Halters 127 und der Öldichtung 125 umgeben ist, komprimiert wird, und der Innendruck des Raumes 130 erhöht sich. Dies hat zur Folge, dass Luft unter hohem Druck aus dem Raum 130 den O-Ring 129 von der zugekehrten Wand des Halters 127 verschiebt, und der O-Ring 129 kann die Lücke zwischen der Innenwand des Gehäuses 126 und der zugekehrten Wand des Halters 127 in manchen Fällen nicht abdichten. Das bedeutet, dass eine Gefahr besteht, dass Montagefehler von Komponenten des Gangsensors 120 auftreten. Wenn ein Montagefehler von Komponenten des Gangsensors 120 eintritt, fließt das Gießharz 128 in die Lücke zwischen der Leiterplatte 122 und dem Magneten 123 und es besteht die Gefahr, dass sich die Genauigkeit der Bestimmung von Änderungen der Magnetfeldstärke, die die Drehung des Magneten 123 begleiten, d. h. des Drehwinkels des Magneten 123 unter der Verwendung des Hallelementes 124, verringern kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine magnetische Drehungssensorvorrichtung, die über eine hohe Bestimmungsgenauigkeit eines Drehwinkels verfügt und in der Lage ist, das Auftreten von Komponentenmontagefehlern zu unterdrücken.
Dementsprechend schafft ein Aspekt der Erfindung die magnetische Drehungssensorvorrichtung, umfassend eine Leiterplatte, die ein Hallelement beinhaltet; eine Drehwelle, die einen Magneten an einem Ende beinhaltet, das ihrer Leiterplatte zugewandt ist; einen Behälter, der die Leiterplatte und die Drehwelle aufnimmt; und ein Dichtungsorgan, das eine Lücke zwischen der Leiterplatte und einer Innenwand des Behälters abdichtet, wobei der Behälter ein Lager aufweist, um die Drehwelle drehbar zu lagern, wobei ein Teil der Drehwelle aus dem Lager herausragt und mit einem sich drehenden Körper in Eingriff steht, der sich außerhalb des Behälters befindet, wobei eine Drehung des Magneten, der sich gemeinsam mit der Drehwelle dreht, durch das Hallelement festgestellt wird, die Drehwelle einen Halteabschnitt umfasst, der den Magneten am Ende befestigt, derart, dass das Ende und der Magnet einen festgelegten Abstand zwischen einander aufrechterhalten, ein Aufnahmeorgan zwischen dem Halteabschnitt der Drehwelle und der Leiterplatte ausgebildet ist und ein Drückorgan, das den Halteabschnitt der Drehwelle zum Aufnahmeorgan drückt, innerhalb des Behälters angeordnet ist, und eine geringe Lücke zwischen dem Lager und der Drehwelle besteht.
Erfindungsgemäß ist das Aufnahmeorgan zwischen dem Halteabschnitt der Drehwelle und der Leiterplatte angeordnet und das Drückorgan, das den Halteabschnitt der Drehwelle zum Aufnahmeorgan drückt, ist innerhalb des Behälters angeordnet. Der Halteabschnitt der Drehwelle liegt also ständig am Aufnahmeorgan an und infolge dessen ändert sich ein Abstand zwischen dem Magneten, der durch den Halteabschnitt am Ende der Drehwelle befestigt ist, und der Leiterplatte nicht. Das hat zur Folge, dass eine Änderung der Magnetfeldstärke aufgrund der Bewegung des Magneten in der Achsenrichtung der Drehwelle nicht stattfindet und eine genaue Bestimmung eines Drehwinkels der Drehwelle ermöglicht wird. Außerdem fixiert der Halteabschnitt den Magneten am Ende derart, dass das Ende der Drehwelle und der Magnet den festgelegten Abstand voneinander wahren. Der Magnet berührt also nicht das Ende der Drehwelle und Magnetkraft des Magneten geht nicht durch die Drehwelle verloren. Infolge dessen ist es möglich, eine durch Abnahme der Magnetkraft des Magneten verursachte Abnahme der Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels der Drehwelle zu unterdrücken. Außerdem gibt es die geringe Lücke zwischen dem Lager, das die Drehwelle drehbar lagert, und der Drehwelle. Ein Raum innerhalb des Behälters zwischen dem Halteabschnitt der Drehwelle und der Leiterplatte wird also nicht vollständig abgedichtet, Luft des Raumes wird nicht komprimiert, wenn die Leiterplatte in den Behälter eingesetzt wird und der Innendruck des Raumes steigt nicht. Infolge dessen ist es möglich, das Auftreten des Montagefehlers von Komponenten einschließlich der Leiterplatte, der durch den Innendruck des Raumes verursacht wird, zu unterdrücken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Beispielausführungsformen deutlich werden (unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen).
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen eines Gangsensors als magnetischer Drehungssensorvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die den Innenaufbau des Gangsensors der 1 schematisch zeigt.
3 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen einer Magnetwelle als Komponente des Gangsensors der 1 schematisch zeigt.
4 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen eines Gehäuses als Komponente des Gangsensors der 1 schematisch zeigt.
5 ist eine perspektivische Darstellung, die den Aufbau einer Sensoreinheit als Komponente des Gangsensors der 1 schematisch zeigt.
6 ist eine perspektivische Darstellung, die den Aufbau der Sensoreinheit der 5 von einer der 5 entgegengesetzten Seite schematisch zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Art der Montage des Gangsensors der 1 an einer externen Schalttrommel zeigt.
8A bis 8D sind Prozessablaufdiagramme, die ein Verfahren zum Zusammenbau jeweiliger Komponenten des Gangsensors der 1 angeben.
9A bis 9D sind Prozessablaufdiagramme, die ein Verfahren zur Fertigung der Magnetwelle der 1 angeben.
10 ist eine perspektivische Darstellung, die die relativen Stellungen eines Wellenkörpers, eines anderen Endes (Schirmabschnitt) und des Magneten der Magnetwelle der 1 zeigt.
11 ist eine perspektivische Darstellung, die ein Stiftloch zeigt, das in einem gegossenen Teil ausgebildet ist.
12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Innenaufbau einer Variante des Gangsensors der 1 schematisch zeigt.
13 ist eine Querschnittsansicht, die einen Innenaufbau eines herkömmlichen Gangsensors schematisch zeigt.
14 ist eine Querschnittsansicht, die einen Innenaufbau eines Gangsensors schematisch zeigt, in dem eine Welle durch eine Öldichtung gehalten wird.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Hierunter wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen eines Gangsensors als magnetische Drehungssensorvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt, 2 ist eine Querschnittsansicht, die den Innenaufbau des Gangsensors der 1 schematisch zeigt, 3 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen einer Magnetwelle als Komponente des Gangsensors der 1 schematisch zeigt, 4 ist eine perspektivische Darstellung, die das Aussehen eines Gehäuses als Komponente des Gangsensors der 1 schematisch zeigt, 5 ist eine perspektivische Darstellung, die den Aufbau einer Sensoreinheit als Komponente des Gangsensors der 1 schematisch zeigt, und 6 ist eine perspektivische Darstellung, die den Aufbau der Sensoreinheit der 5 von einer der 5 entgegengesetzten Seite schematisch zeigt.
Ein Gangsensor 10 (magnetische Drehungssensorvorrichtung) ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des absoluten Drehwinkels vom magnetischen Typ, die einen absoluten Drehwinkel bestimmt und umfasst eine Magnetwelle 11 (Drehwelle) als einen länglichen, schaftförmigen Körper, der sich um seine Mittelachse dreht, eine Sensoreinheit 12, die in der Fortsetzung der Mittelachse der Magnetwelle 11 angeordnet ist, so dass sie der Magnetwelle 11 zugewandt ist, ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 14 (Behälter), das die Magnetwelle 11 und die Sensoreinheit 12 aufnimmt, einen abstehenden Teil 13 auf einer seiner Seiten umfasst und ein offenes Ende hat, und einen äußeren O-Ring 15, der so angeordnet ist, dass er um eine Außenumfangsfläche des Gehäuses 14 gewunden ist, wie in den 1 bis 6 dargestellt ist.
Die Magnetwelle 11 ist im Gehäuse 14 derart angeordnet, dass eines ihrer Enden 11a aus dem Gehäuse 14 längs der Mittelachse des Gehäuses 14 ragt. Außerdem ist ein Stift 16 für den Eingriff mit einer Drehwelle 28 einer Schalttrommel 27, die später beschrieben wird, in der Nähe des einen Endes 11a der Magnetwelle 11 derart befestigt, dass er auf der Mittelachse der Magnetwelle 11 senkrecht steht. Ein Magnet 17, der ein quaderförmiger Permanentmagnet ist, ist am anderen Ende 11b der Magnetwelle 11, das im Gehäuse 14 der Magnetwelle 11 aufgenommen ist, derart angeordnet, dass er auf der Mittelachse der Magnetwelle 11 senkrecht steht, und der Magnet 17 ist am anderen Ende 11b in einem Zustand befestigt, in welchem er von einem gegossenen Teil 18 aus Spritzgussharz gehalten wird. Wenn sich die Magnetwelle 11 um die Mittelachse dreht, dreht sich dementsprechend auch der Magnet 17 um die Mittelachse der Magnetwelle 11. Der gegossene Teil 18 hält den Magneten 17 vom anderen Ende 11b beabstandet, derart, dass ein festgelegter Zwischenraum G₁ zwischen dem anderen Ende 11b und dem Magneten 17 aufrechterhalten wird. Außerdem bildet der gegossene Teil 18 einen kurzen Zylinder und weist einen konischen Abschnitt 18a auf, derart dass der Durchmesser der Umfangskante zu einem seiner Enden abnimmt.
Das Gehäuse 14 enthält ein metallisches Lager 19, das ein Lager ist, das derart angeordnet ist, dass es die Mittelachse an einem geschlossenen Ende (hierunter als „Gehäuseboden” bezeichnet) 14a von diesem umgibt. Das Metalllager 19 trägt die Magnetwelle 11 derart, dass sie um die Mittelachse drehbar ist. Eine geringe Lücke, die ermöglicht, Öl zum Schmieren eines Getriebes einzuführen, ist zwischen dem Metalllager 19 und der Magnetwelle 11 vorgesehen.
Die Sensoreinheit 12 umfasst eine scheibenförmige Grundplatte 21 (Leiterplatte), die ein Hallelement 20 aufweist, eine im Wesentlichen scheibenförmige Stoßplatte 22 (Aufnahmeorgan), die aus nicht-magnetischem Metall besteht und zwischen dem gegossenen Teil 18 der Magnetwelle 11 und der Grundplatte 21 innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist, und einem im Wesentlichen zylindrischen Halter 23, der die Grundplatte 21 und die Stoßplatte 22 parallel zueinander und senkrecht zur Mittelachse des Gehäuses 14 hält. Der Halter 23 ist derart angeordnet, dass die Mittelachse des Halters 23 mit der Mittelachse des Gehäuses 14 innerhalb des Gehäuses 14 zusammenfällt, und das Hallelement 20 ist in der Nähe der Mittelachse des Halters 23 in der Grundplatte 21 angeordnet.
Im Gangsensor 10 ist die Sensoreinheit 12 innerhalb des Gehäuses 14 derart angeordnet, dass sie das andere Ende 11b der Magnetwelle 11, das in das Gehäuse 14 eingesetzt ist, abdichtet. Dementsprechend ist das andere Ende 11b der Magnetwelle 11 der Sensoreinheit 12 zugewandt und demzufolge liegt das Hallelement 20 der Grundplatte 21 dem Magneten 17 gegenüber, der vom gegossenen Teil 18 gehalten wird. Wenn sich die Magnetwelle 11 dreht, bestimmt das Hallelement 20 einen Drehwinkel der Magnetwelle 11 durch Bestimmung einer Änderung der Magnetfeldstärke, die die Drehung des Magneten 17 begleitet, der sich gemeinsam mit der Magnetwelle 11 dreht. Hier steht die Magnetwelle 11 mit der Drehwelle 28 der Schalttrommel 27 durch den Stift 16 in Eingriff, wie oben beschrieben wurde, und als Ergebnis kann das Hallelement 20 den Drehwinkel der Schalttrommel 27 bestimmen, d. h. einen vom Fahrer unter Verwendung eines Fußschalthebels oder Ähnlichem gewählten Gang.
Eine Lücke G₂ ist zwischen einer Seitenwand 23a des eingesetzten Halters 23 und der Innenwand des Gehäuses 14 innerhalb des Gehäuses 14 vorgesehen, um die Einsetzbarkeit des Halters 23 zu verbessern. Außerdem ist ein innerer O-Ring 24 an der Seitenwand 23a des Halters 23 vorgesehen und der innere O-Ring 24 dichtet die Lücke G₂ ab. Ein Gießharz 25, wie etwa Harz, wird in einen Raum S₁ gespritzt, der durch die Sensoreinheit 12 und die Innenwand des Gehäuses 14 gebildet wird, und die Stellung der Sensoreinheit 12 innerhalb des Gehäuses 14 ist fixiert, wenn das Gießharz 25 ausgehärtet ist. Wenn das Gießharz 25 in den Raum S₁ eingespritzt wird, tritt das Gießharz 25 in die Lücke G₂ ein, das Gießharz 25 tritt jedoch nicht in in einen Raum S₂ zwischen der Sensoreinheit 12 und dem Gehäuseboden 14a ein, da der innere O-Ring 24 die Lücke G₂ abdichtet, wie oben beschrieben.
Außerdem umfasst der Gangsensor 10 einen Federmechanismus 26, der innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist. Der Federmechanismus 26 weist ein Paar Scheiben 26a und 26b und eine Wellenscheibe 26c (Drückorgan) auf, die zwischen dem Scheibenpaar 26a und 26b angeordnet ist. Das Scheibenpaar 26a und 26b und die Wellenscheibe 26c sind senkrecht zur Mittelachse des Gehäuses 14 am Gehäuseboden 14a angeordnet, eingefügt zwischen den Gehäuseboden 14a und den gegossenen Teil 18 der Magnetwelle 11, und drücken den gegossenen Teil 18 zur Sensoreinheit 12. Dementsprechend liegt der gegossene Teil 18 ununterbrochen an der Stoßplatte 22 an.
Die Stoßplatte 22 der Sensoreinheit 12 weist einen konischen Abschnitt 22a auf, in dem der Durchmesser seiner Umfangskante in Richtung des Gehäusebodens 14a zunimmt. Ein minimaler Durchmesser des konischen Abschnittes 22a der Stoßplatte 22 ist größer gewählt, als ein minimaler Durchmesser des konischen Abschnittes 18a des gegossenen Teils 18, und der Neigungswinkel (Öffnungswinkel) des konischen Abschnittes 22a ist größer als der Neigungswinkel (Öffnungswinkel) des konischen Abschnittes 18a. Wenn der gegossene Teil 18 an der Stoßplatte 22 anliegt, berührt der konische Abschnitt 18a des gegossenen Teils 18 dementsprechend nicht den konischen Abschnitt 22a der Stoßplatte 22 und demzufolge liegt der gegossene Teil 18 an der Stoßplatte 22 in der Nähe des Zentrums der Stoßplatte 22 an, das sich in der Fortsetzung der Mittelachse der Magnetwelle 11 befindet.
7 ist ein Diagramm, das eine Art der Montage des Gangsensors der 1 an einer externen Schalttrommel zeigt.
In 7 weist die im Wesentlichen zylindrische Schalttrommel 27 die Drehwelle 28 auf, die aus einem ihrer Enden herausragt. Die Drehwelle 28 dreht sich um einen festgelegten Drehwinkel in Abhängigkeit vom durch den Fahrer unter Verwendung des Fußschalthebels oder Ähnlichem gewählten Gang. Das Ende der Drehwelle 28 weist einen Passformabschnitt 28a auf, der zylindrisch ausgebildet ist, und ein Schlitz 28b, der parallel zur Mittelachse der Drehwelle 28 ausgebildet ist, ist im Passabschnitt 28a vorgesehen. Wenn der Gangsensor 10 mit der Schalttrommel 27 zusammengebaut wird, wird das eine Ende 11a der Magnetwelle 11 des Gangsensors 10 in den Passformabschnitt 28a der Drehwelle 28 eingepasst und der Stift 16 greift in den Schlitz 28b ein. Dementsprechend wird die Drehung der Drehwelle 28 durch den Stift 16 auf die Magnetwelle 11 übertragen und dreht dadurch die Magnetwelle 11.
Im Gangsensor 10, der in den 1 bis 6 dargestellt ist, ist die Stoßplatte 22 zwischen dem gegossenen Teil 18 der Magnetwelle 11 und der Grundplatte 21 der Sensoreinheit 12 angeordnet und die Wellenscheibe 26c des Federmechanismus 26, die den gegossenen Teil 18 zur Stoßplatte 22 drückt, ist innerhalb des Gehäuses 14 vorgesehen. Der gegossene Teil 18 liegt also ununterbrochen an der Stoßplatte 22 an und infolge dessen bleibt der Abstand zwischen dem Magneten 17, der am anderen Ende 11b der Magnetwelle 11 durch den gegossenen Teil 18 befestigt ist, und dem Hallelement 20 der Grundplatte 21 unverändert. Das führt dazu, dass eine Änderung der Magnetfeldstärke durch Bewegung des Magneten 17 in der Mittelachsenrichtung der Magnetwelle 11 nicht stattfindet, und dass der Drehwinkel der Magnetwelle 11 genau bestimmt werden kann.
Außerdem liegt der gegossene Teil 18 an der Stoßplatte 22 an, wie oben beschrieben, und es besteht also keine Lücke zwischen dem gegossenen Teil 18 und der Stoßplatte 22. Dementsprechend kann eine geringe Fremdsubstanz, etwa Eisenpulver, nicht zwischen den gegossenen Teil 18 und die Stoßplatte 22 eindringen, und es kann also verhindert werden, dass der Abstand zwischen dem Magneten 17 und dem Hallelement 20 durch Anwesenheit der geringen Fremdsubstanz geändert wird. Da außerdem der gegossene Teil 18 ununterbrochen an der Stoßplatte 22 anliegt, trennt sich der gegossene Teil 18 nicht wiederholt von der und schlägt wieder an die Stoßplatte 22, wenn sich die Magnetwelle 11 (der gegossene Teil 18) relativ zur Stoßplatte 22 dreht. Insbesondere wird der gegossene Teil 18 kaum abgenutzt, auch wenn der gegossene Teil 18 sich anliegend an der Stoßplatte 22 dreht, da die Stoßplatte 22 aus nicht-magnetischem Metall besteht und der gegossene Teil 18 aus Gießharz. Demzufolge kann die Magnetwelle 11 über einen langen Zeitraum ruhig gedreht werden.
Da außerdem der gegossene Teil 18 im oben beschriebenen Gangsensor 10 an der Stoßplatte 22 nahe dem Zentrum der Stoßplatte 22 anliegt, kann eine Erhöhung des Widerstandsdrehmoments verhindert werden, das durch eine Reibungskraft verursacht wird, die durch das Anliegen des gegossenen Teils 18 an der Stoßplatte 22 verursacht wird und auf die Magnetwelle 11 wirkt, wodurch sich die Magnetwelle 11 auch während des Anliegens des gegossenen Teils 18 an der Stoßplatte 22 ruhig dreht. Es ist zu beachten, dass das Öl zur Schmierung des Getriebes durch die geringe Lücke zwischen dem Metalllager 19 und der Magnetwelle 11 in den Raum S₂ eindringt, und die ruhige Drehung der Magnetwelle 11 kann im oben beschriebenen Gangsensor 10 in gewissem Umfang sichergestellt werden, da das Öl in die geringe Lücke zwischen dem gegossenen Teil 18 und der Stoßplatte 22 eindringt. Der konische Abschnitt 18a kann also den konischen Abschnitt 22a berühren, und der gegossene Teil 18 und die Stoßplatte 22 müssen in einigen Fällen nicht unbedingt den konischen Abschnitt 18a bzw. den konischen Abschnitt 22a aufweisen.
Außerdem befestigt der gegossene Teil 18 den Magneten 17 am anderen Ende 11b derart, dass der festgelegte Zwischenraum G₁ zwischen dem anderen Ende 11b der Magnetwelle 11 und dem Magneten 17 im oben beschriebenen Gangsensor 10 aufrechterhalten wird, und also der Magnet 17 das andere Ende 11b nicht berührt und Magnetkraft des Magneten 17 nicht durch die Magnetwelle 11 verlorengeht. Demzufolge kann eine Verringerung der Genauigkeit der Bestimmung des Drehwinkels der Magnetwelle 11 unterdrückt werden, die durch Verringerung der Magnetkraft des Magneten 17 verursacht würde.
Außerdem ist im oben beschriebenen Gangsensor 10 der Federmechanismus 26, der innerhalb des Gehäuses 14 angeordnet ist, dafür eingerichtet, die Scheiben 26a und 26b und die Wellenscheibe 26c aufzuweisen und kann also leicht im Gehäuseboden 14a stabil angeordnet werden. Demzufolge kann ein Montagevermögen der Komponenten des Gangsensors 10 verbessert werden.
Da außerdem im Gangsensor 10 der gegossene Teil 18 durch den Federmechanismus 26 dazu veranlasst wird, an der Stoßplatte 22 anzuliegen, bewegt sich die Magnetwelle 11 nicht längs der Mittelachse und die Magnetwelle 11 wackelt nicht während des Einpassens der Magnetwelle 11 in den Passformabschnitt 28a der Drehwelle 28 der Schalttrommel 27. Demzufolge kann die Magnetwelle 11 leicht in die Drehwelle 28 eingepasst werden und es ist möglich, ein Montagevermögen des Gangsensors 10 an der Schalttrommel 27 zu verbessern.
Wie oben beschrieben, wird die Genauigkeit der Bestimmung des Drehwinkels der Magnetwelle 11 im Gangsensor 10 im Vergleich zu Genauigkeit der Drehwinkelbestimmung im herkömmlichen Gangsensor (beispielsweise einem Gangsensor 120) verbessert und die Bequemlichkeit der Montage an der Schalttrommel 27 kann weiter verbessert werden, indem der Verbesserungsspielraum bei der Genauigkeit der Drehwinkelbestimmung ausgenutzt wird. So trägt beispielsweise Spiel zwischen dem Passformabschnitt 28a der Drehwelle 28 und dem Stift 16 der Magnetwelle 11 ebenfalls zur Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels bei und es kann also erwartet werden, die Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels ähnlich der des herkömmlichen Gangsensors zu halten, selbst wenn die Bequemlichkeit des Zusammensetzens des Stiftes 16 mit der Drehwelle 28 weiter erhöht wird, indem das Spiel zwischen dem Passabschnitt 28a und dem Stift 16 über das herkömmliche Spiel hinaus vergrößert wird, indem der Verbesserungsspielraum der Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels ausgenutzt wird. D. h. dass keine Notwendigkeit besteht, eine Eingreifkonstruktion der Drehwelle 28 mit der Magnetwelle 11 kompliziert zu gestalten, um die Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels aufrechtzuerhalten und dementsprechend ist es möglich, Herstellungskosten oder Ausbeute der Drehwelle 28 oder des Gangsensors 10 zu verringern. Da die Magnetwelle 11, wie oben beschrieben, nicht wackelt, ist es dabei möglich, die Bequemlichkeit der Montage ähnlich dem herkömmlichen Niveau zu halten, auch wenn das Spiel zwischen dem Passformabschnitt 28a und dem Stift 16 geringer gehalten wird, als das herkömmliche Spiel. Dann ist es auch bei leichter Drehung der Drehwelle 28 möglich, die Drehung durch den Stift 16 zuverlässig auf die Magnetwelle 11 zu übertragen, indem das Spiel zwischen dem Passabschnitt 28a und dem Stift 16 geringer gemacht wird als das herkömmliche Spiel. D. h. es ist möglich, die Übertragbarkeit der Drehung der Drehwelle 28 zusätzlich zum oben genannten Verbesserungsspielraum der Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels zu verbessern und dementsprechend ist es möglich, die Bestimmungsgenauigkeit des Drehwinkels der Drehwelle 28 weiter zu verbessern.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Gangsensors 10 beschrieben.
8A bis 8D sind Prozessablaufdiagramme, die ein Verfahren zum Zusammenbau jeweiliger Komponenten des Gangsensors der 1 angeben.
Als Erstes wird der Federmechanismus 26 in das Gehäuse 14 eingefügt und der Federmechanismus 26 wird am Gehäuseboden 14a angeordnet (8A). Daraufhin wird die Magnetwelle 11 in das Gehäuse 14 eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt tritt das eine Ende 11a der Magnetwelle 11 durch ein Lagerloch des Metalllagers 19, derart dass das eine Ende 11a längs der Mittelachse des Gehäuses 14 aus dem Gehäuse 14 herausragt. Danach wird der Stift 16 nahe dem einen Ende 11a befestigt (8B).
Dann wird die Sensoreinheit 12 in das Gehäuse 14 eingesetzt und die Stoßplatte 22 der Sensoreinheit 12 wird dazu gebracht, am gegossenen Teil 18 der Magnetwelle 11 anzuliegen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Sensoreinheit 12 im Gehäuse 14 (in der Zeichnung) abwärts geschoben, bis die Wellenscheibe 26c des Federmechanismus 26, der zwischen dem gegossenen Teil 18 und dem Gehäuseboden 14a eingefügt ist, komprimiert wird. Hier liegt der innere O-Ring 24, der am Halter 23 der Sensoreinheit 12 angebracht ist, an der Innenwand des Gehäuses 14 an und erzeugt Reibungskraft, so dass die Sensoreinheit (12) sich nicht aus der Stellung, in die sie geschoben wurde, herausbewegt (8C).
Wenn die Sensoreinheit 12 im Gehäuses 14 (in der Zeichnung) abwärts gedrückt wird, verringert sich der Raum S₂ zwischen der Sensoreinheit 12 und dem Gehäuseboden 14a, es gibt aber die geringe Lücke zwischen dem Metalllager 19 und der Magnetwelle 11, wie oben beschrieben. Der Raum S₂ ist also nicht dicht und die Luft innerhalb des Raumes S₂ wird nicht komprimiert, auch wenn die Sensoreinheit 12 (in der Zeichnung) abwärts gedrückt wird, und entweicht durch die geringe Lücke nach außerhalb des Gehäuses 14. Infolge dessen erhöht sich der Innendruck des Raumes S₂ nicht und das Auftreten von Montagefehlern von Komponenten, wie etwa ein Herausrutschen des inneren O-Ringes 24, verursacht durch Anstieg des Innendruckes des Raumes S₂, kann unterdrückt werden.
Danach wird das Gießharz 25 in den Raum S₁ eingespritzt, der durch die Sensoreinheit 12 und die Innenwand des Gehäuses 14 gebildet wird, und das Gießharz 25 wird ausgehärtet, so dass die Stellung der Sensoreinheit 12 innerhalb des Gehäuses 14 fixiert ist (8D), womit das vorliegende Verfahren beendet ist.
Es ist zu beachten, dass es erforderlich ist, die geringe Lücke zwischen dem Metalllager 19 und der Magnetwelle 11 sicherzustellen, um ein Ansteigen des Innendrucks im Raum S₂ zu verhindern, wie oben beschrieben wurde. Die geringe Lücke wird vorzugsweise auf eine derartige Größe festgesetzt, dass eine geringe Fremdsubstanz daran gehindert wird hindurchzutreten, da eine Gefahr besteht, dass die geringe Fremdsubstanz durch die geringe Lücke in den Raum 52 gelangt und ruhiges Drehen der Magnetwelle 11 verhindert, wenn die geringe Lücke zu groß ist.
Als Nächstes wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetwelle 11 beschrieben.
9A bis 9D sind Prozessablaufdiagramme, die ein Verfahren zur Fertigung der Magnetwelle der 1 angeben.
Als Erstes wird ein Wellenkörper 11c der Magnetwelle 11 in eine untere Form 29 eingesetzt (9A). Hier besteht der Wellenkörper 11c aus einem stangenförmigen Körper mit einem im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt, und das andere Ende 11b bildet einen Schirmabschnitt. Außerdem hat ein oberer Bereich der unteren Form 29 eine Stufenform und umfasst eine niedrigere Stufe 29a und eine obere Stufe 29b. Wenn der Wellenkörper 11c in die untere Form 29 eingesetzt wird, wird der Schirmabschnitt (das andere Ende 11b) des Wellenkörpers 11c von der niedrigeren Stufe 29a der unteren Form 29 getragen und die Stellung des Wellenkörpers 11c ist fixiert.
Dann wird der Magnet 17 in die untere Form 29 eingesetzt. Wie in 10 dargestellt, ist das andere Ende 11b des Wellenkörpers 11c teilweise abgeschnitten und eine Länge L₁, die die Länge des Magneten 17 in einer Richtung senkrecht zur Mittelachse (hierunter einfach als „senkrechte Richtung” bezeichnet) der Magnetwelle 11 ist, ist größer als eine Länge L₂, die die Länge des abgeschnittenen Teils des anderen Endes 11b in der senkrechten Richtung ist. Dementsprechend wird der Magnet 17 von der oberen Stufe 29b getragen, ohne auf die niedrigere Stufe 29a abgesenkt zu werden (9B). Hier wird der Abstand von der unteren Stufe 29a zur oberen Stufe 29b auf einen Abstand festgesetzt, mit dem das andere Ende 11b (das durch die untere Stufe 29a getragen wird) und der Magnet 17 (der von der oberen Stufe 29b getragen wird) den festgelegten Zwischenraum G₁ zwischen sich aufrecht erhalten. Dementsprechend berührt der Magnet 17 nicht das andere Ende 11b.
Dann wird die untere Form 29 mit einer oberen Form 30 bedeckt. Eine kreisförmige Ausbuchtung 30a ist an einer unteren Oberfläche der oberen Form 30 vorgesehen und eine Umfangskante der Ausbuchtung 30a bildet einen konischen Abschnitt 30b, dessen Durchmesser abwärts zunimmt (9C). Außerdem ist eine Ausbuchtung auch im oberen Teil der unteren Form 29 vorgesehen (jedoch nicht dargestellt) und es besteht eine Lücke zwischen dem oberen Bereich der unteren Form 29 und dem anderen Ende 11b des Wellenkörpers 11c. Danach fließt das Spritzgussharz in die Ausbuchtung 30a der oberen Form 30 und die Lücke zwischen dem oberen Bereich der unteren Form 29 und dem anderen Ende 11b des Wellenkörpers 11c, und der gegossene Teil 18 ist geformt, wenn das Spritzgussharz ausgehärtet ist. Außerdem wird der Wellenkörper 11c und der Magnet 17 durch einen Wellenkörperbefestigungsstift 32 und Magnetbefestigungsstifte 33, die durch die obere Form 30 hindurchtreten, zur unteren Form 29 gedrückt, derart dass das andere Ende 11b und der Magnet 17 nicht aus der unteren Form 29 schwimmen, wenn das Spritzgussharz in die Ausbuchtung 30a und die Lücke fließt. Dementsprechend bewegen sich der Wellenkörper 11c und der Magnet 17 nicht zum Zeitpunkt des Gießens des gegossenen Teils 18 und somit wird der Zwischenraum G₁ zwischen dem anderen Ende 11b des Wellenkörpers 11c und dem Magneten 17 zuverlässig aufrechterhalten. Hier liegen der Wellenkörper 11c und der Magnet 17 teilweise an der unteren Stufe 29a und der oberen Stufe 29b der unteren Form 29 an, wenn das Spritzgussharz fließt, und somit werden konkave Bereiche 31, die das andere Ende 11b und den Magneten 17 teilweise freilassen, im gegossenen Teil 18 infolge des Anliegens geformt (9D und 3). Außerdem werden Stiftlöcher 34, die vom Wellenkörperbefestigungsstift 32 und den Magnetbefestigungsstiften 33 ausgebildet werden, an einer oberen Oberfläche des gegossenen Teils 18 geöffnet (11), und das andere Ende 11b oder der Magnet 17 liegt an jedem Boden der Stiftlöcher 34 frei. Außerdem wird die Form des konischen Bereichs 30b der Ausbuchtung 30a auf die Umfangskante des gegossenen Teils 18 übertragen, wodurch der konische Abschnitt 18a geformt wird.
Wie oben wurde die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform eingeschränkt. Dem Umfang der folgenden Patentansprüche ist die weiteste Interpretation zu gewähren, um alle derartigen Modifizierungen und äquivalente Konstruktionen und Funktionen zu umfassen.
So wird beispielsweise der gegossene Teil 18 zur Stoßplatte 22 gedrückt und liegt an der Stoßplatte 22 an, der gegossene Teil 18 kann jedoch einen herausragenden Teil 18b aufweisen, der in Richtung auf das Zentrum der Stoßplatte 22 ragt, und mit dem dazwischen eingefügten herausragenden Teil 18b an der Stoßplatte 22 anliegen, wie in 12 dargestellt. Auf diese Weise ist es möglich, eine Berührungsfläche zwischen dem gegossenen Teil 18 und der Stoßplatte 22 erheblich zu verringern, so dass die Reibungskraft, die auf den gegossenen Teil 18 einwirkt, verringert wird, wodurch sich die Magnetwelle 11 ruhiger drehen kann. Es ist zu beachten, dass in diesem Falle eine Lücke, in die eine geringe Fremdsubstanz eindringt, zwischen dem gegossenen Teil 18 und der Stoßplatte 22 gesichert wird und daher eine Größe der geringen Lücke zwischen dem Metalllager 19 und der Magnetwelle 11 auf eine Größe festgesetzt werden muss, die eine Substanz mit einer Größe, die die Drehung der Magnetwelle 11 verhindern kann, daran hindert, dort hindurch zu gelangen.
Außerdem umfasst der Federmechanismus 26 die Wellenscheibe 26c als Drückorgan, das Drückorgan ist jedoch nicht darauf eingeschränkt und beispielsweise kann eine Schraubenfeder verwendet werden.
Weiterhin ist der Gangsensor 10 an einer Schalttrommel 27 montiert, jedoch ist eine Vorrichtung, an der der Gangsensor 10 montiert ist, nicht darauf eingeschränkt, und der oben beschriebene Gangsensor 10 kann an jeder Vorrichtung montiert werden, sofern die Vorrichtung einen sich drehenden Körper aufweist.
Diese Anmeldung beansprucht die Vorrechte aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-106305 , eingereicht am 27. Mai 2016, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier eingefügt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 5148418 [0003]
JP 2016-106305 [0062]

Claims

Magnetische Drehungssensorvorrichtung, umfassend eine Leiterplatte, die ein Hallelement beinhaltet; eine Drehwelle, die einen Magneten an einem Ende beinhaltet, das ihrer Leiterplatte zugewandt ist; einen Behälter, der die Leiterplatte und die Drehwelle aufnimmt; und ein Dichtungsorgan, das eine Lücke zwischen der Leiterplatte und einer Innenwand des Behälters abdichtet, wobei der Behälter ein Lager aufweist, um die Drehwelle drehbar zu lagern, wobei ein Teil der Drehwelle aus dem Lager herausragt und mit einem sich drehenden Körper in Eingriff steht, der sich außerhalb des Behälters befindet, wobei eine Drehung des Magneten, der sich gemeinsam mit der Drehwelle dreht, durch das Hallelement festgestellt wird, wobei die Drehwelle einen Halteabschnitt umfasst, der den Magneten am Ende befestigt, derart, dass das Ende und der Magnet einen festgelegten Abstand zwischen einander aufrechterhalten, ein Aufnahmeorgan zwischen dem Halteabschnitt der Drehwelle und der Leiterplatte ausgebildet ist und ein Drückorgan, das den Halteabschnitt der Drehwelle zum Aufnahmeorgan drückt, innerhalb des Behälters angeordnet ist, und eine geringe Lücke zwischen dem Lager und der Drehwelle besteht.
Magnetische Drehungssensorvorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei das Drückorgan eine Wellenscheibe ist.
Magnetische Drehungssensorvorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Halteabschnitt der Drehwelle am Aufnahmeorgan in der Nähe der Fortsetzung der Drehwelle anliegt.
Magnetische Drehungssensorvorrichtung nach Patentanspruch 3, in der der Halteabschnitt der Drehwelle einen herausragenden Teil aufweist, der in Richtung des Aufnahmeorgans ragt und mit dem dazwischen eingefügten herausragenden Bereich am Aufnahmeorgan anliegt.
Magnetische Drehungssensorvorrichtung, umfassend eine Leiterplatte, die ein Hallelement beinhaltet; eine Drehwelle, die einen Magneten an einem Ende beinhaltet, das ihrer Leiterplatte zugewandt ist; einen Behälter, der die Leiterplatte und die Drehwelle aufnimmt; und ein Dichtungsorgan, das eine Lücke zwischen der Leiterplatte und einer Innenwand des Behälters abdichtet, wobei der Behälter ein Lager aufweist, um die Drehwelle drehbar zu lagern, wobei ein Teil der Drehwelle aus dem Lager herausragt und mit einem sich drehenden Körper in Eingriff steht, der sich außerhalb des Behälters befindet, wobei eine Drehung des Magneten, der sich gemeinsam mit der Drehwelle dreht, durch das Hallelement festgestellt wird, wobei die Drehwelle einen Halteabschnitt umfasst, der den Magneten am Ende befestigt, derart, dass das Ende und der Magnet einen festgelegten Abstand zwischen einander aufrechterhalten, wobei der Halteabschnitt aus Gießharz besteht und mindestens einen Teil des Magneten freilässt, und eine geringe Lücke zwischen dem Lager und der Drehwelle besteht.