DE19741945C2 - Magnetsensor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor gemäß Patentanspruch 1. Derartige Magnetsensoren dienen beispielsweise zur Feststellung der Umdrehungsgeschwindigkeit eines zahnradförmigen magnetischen Rotors (Drehteils).

Aus der DE 40 14 885 A1 ist ein Drehwinkelaufnehmer bekannt, bei dem die elektronischen Bausteine im wesentlichen oberhalb des Befestigungsabschnitts des Magnetsensors angeordnet sind, so dass eine externe Kraft, die auf den Magnetsensor, insbesondere auf dessen Verbindungsstück, wirkt, kein zu einem Spalt in der Basisplatine führendes Biegemoment ausüben kann.

Die DE 195 23 322 A1 offenbart eine Drehsensorvorrichtung, bei der elektronische Bauteile auch in einem Bereich angeordnet sind, in dem Biegemomente der Platine aufgrund einer äußeren Kraft auftreten und zu einer Beschädigung der elektronischen Bauteile führen können.

Die Fig. 7 bis 9, 10(a) und 10(b) zeigen einen Stand der Technik, wie er aus der JP-7-198-736 A oder der JP-9-105-757 A bekannt ist.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines derartigen konventionellen Magnetsensors, und Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht des in Fig. 7 gezeigten Magnetsensors. Dieser Magnetsensor weist einen Hauptabschnitt des Sensors und einen an den Hauptabschnitt 1 angeschlossenen Verbinder 2 auf.

Der Hauptabschnitt 1 des Sensors enthält: ein zylindrisches Gehäuse 3 aus Kunstharz; eine elektrische Hauptschaltung 4, die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist; einen rechteckförmigen Permanentmagneten 5, der an einem Ende der elektrischen Hauptschaltung 4 angeordnet ist; ein Hall-Element 6, welches als magneto-elektrisches Gerät dient, und vor dem Permanentmagneten 5 angeordnet ist; und einen O-Ring 7 zur Abdichtung der Verbindung zwischen dem Hauptabschnitt des Sensors und dem Verbinder 2.

Die elektrische Hauptschaltung 4 weist auf: eine Basis 8 aus einem Harz; mehrere elektronische Bauteile 9, die jeweils in einem eigenen Keramikgehäuse eingekapselt und auf der Basis 8 angebracht sind; und Verbindungsleitungen 10 zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den elektronischen Bauteilen 9.

Fig. 9 ist eine Aufsicht auf einen Einsatz 11, aus welchem die Verbindungsleitungen 10 und Anschlussklemmen 17 des Verbinders 2 ausgebildet werden. Der Einsatz 11 weist auf: ein Verbindungsmaterial 12; ein Anschlussklemmenmaterial (nicht gezeigt); einen Doppelsteg 14, der an seinem Ende mit einem gebogenen Abschnitt 13 versehen ist; und Verbindungsglieder 15.

Die elektrische Hauptschaltung 4 kann folgendermaßen hergestellt werden. Zuerst wird der Einsatz 11 so ausgeformt, dass die Basis 8 ausgebildet wird. Die Verbindungsglieder 15 werden dann abgeschnitten, wodurch die Verbindungsleitungen 10 aus dem Verbindungsmaterial 12 hergestellt werden, und ebenfalls die Anschlussklemmen 17 aus dem Anschlussklemmenmaterial ausgebildet werden. Dann werden die jeweiligen elektronischen Bauteile 9 durch Löten an den entsprechenden Stegen 14 befestigt, die als ihre Elektroden dienen. So erhält man die elektrische Hauptschaltung 4. Bei dem voranstehend geschilderten Aufbau wird der gebogene Abschnitt 13 jedes Steges 14 so gebogen, dass der gebogene Abschnitt 13 eine höhere Position annimmt als die Oberfläche jeder Verbindungsleitung 10 und jeder Anschlussklemme 17, so dass verhindert wird, dass geschmolzenes Lot nach außerhalb des Steges 14 fließt, infolge der Grenzflächenspannung.

Wenn bei dem voranstehend geschilderten Magnetsensor der zahnradförmige Magnetrotor 16 gedreht wird, der aus einem magnetischen Material besteht und in der Nähe des Magnetsensors angeordnet ist, so nähern sich die ausgenommenen Abschnitte 16a und die vorspringenden Abschnitte 16b des Magnetrotors 16 abwechselnd an das Hall- Element 6 an und gelangen an diesem vorbei. Dies erzeugt eine entsprechende Änderung des Magnetfeldes, welches an das Hall- Element 6 angelegt wird, nach dem Aussenden durch den Permanentmagneten 5. Diese Änderung des Magnetfeldes wird als Spannungsänderung von dem Hall-Element 6 erfasst. Die Änderung der von dem Hall-Element 6 erzeugten Spannung wird durch die elektronischen Bauteile 9 verstärkt und in ein Impulssignal umgewandelt. Das sich ergebende, impulsförmige elektrische Signal wird über die Anschlussklemme 17 an eine (nicht dargestellte) Computereinheit übertragen, um die Umdrehungsgeschwindigkeit des Magnetrotors 16 festzustellen.

Wenn bei dem konventionellen, voranstehend beschriebenen Magnetsensor die elektrische Hauptschaltung 4 in das Gehäuse 3 beim Herstellungsvorgang eingesetzt wird, kann versehentlich auf den Endabschnitt der elektrischen Hauptschaltung 4, wie in Fig. 10(b) gezeigt, eine erhebliche Kraft ausgeübt werden. Eine derartige Kraft kann die elektrische Hauptschaltung 4 entlang ihrer Achse A verbiegen. Dies führt dazu, dass ein erhebliches Biegemoment an dem verbindungsseitigen Endabschnitt der Basis 8 auftritt, und ein Spalt 18 über die Basis 8 an dem verbinderseitigen Endabschnitt entstehen kann, wie in Fig. 10(a) gezeigt ist. Die elektronischen Bauteile 9A, die sich auf dem Spalt 18 befinden, können beschädigt werden (beispielsweise durch Bruch eines Chips), was zu einem fatalen Ausfall führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Magnetsensor so auszubilden, dass dessen elektrische Bauteile nicht durch eine extern einwirkende Kraft zerstört oder beschädigt werden können.

Diese Aufgabe wird ausgehend von den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen dadurch gelost, dass ein Spalterzeugungsbereich in der Basis an einem Ort zwischen dem Verbinder und einem elektronischen Bauteil vorgesehen ist, welches am nächsten an dem Verbinder liegt, so dass dann, wenn die elektrische Hauptschaltung entlang ihrer Längsrichtung durch eine auf die elektrische Hauptschaltung einwirkende externe Kraft gebogen wird und die externe Kraft ausreichend groß zur Erzeugung eines Spalts in der Basis ist, der Spalt in dem Spalterzeugungsbereich auftritt.

Der voranstehend geschilderte Spalterzeugungsbereich kann dadurch ausgebildet werden, dass ein ausgenommener Abschnitt vorgesehen wird.

Der Spalterzeugungsbereich kann ebenfalls dadurch ausgebildet werden, dass ein dünner Abschnitt zur Verfügung gestellt wird, dessen Dicke kleiner ist als jene des entgegengesetzten Endabschnitts der Basis.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Magnetsensor zur Verfügung gestellt, bei welchem elektronische Bauteile, die in der Nähe eines Verbinders angeordnet sind, so angeordnet sind, dass die Längsachsen dieser elektronischen Bauteile im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Basis verlaufen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Magnetsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (wobei das Gehäuse nicht gezeigt ist);

Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 dargestellten Magnetsensors;

Fig. 3 eine Teilaufsicht auf einen Einsatz, der als Material zur Ausbildung von Verbindungsleitungen und Anschlußklemmen in dem in Fig. 1 gezeigten Magnetsensor dient;

Fig. 4(a) eine Aufsicht auf einen Spalt, der in dem in Fig. 1 gezeigten Magnetsensor hervorgerufen wird, und Fig. 4(b) eine Seitenansicht von Fig. 4(a);

Fig. 5(a) eine Aufsicht auf einen Magnetsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (wobei dessen Gehäuse nicht gezeigt ist), und Fig. 5(b) eine Seitenansicht von Fig. 5(a);

Fig. 6(a) eine Aufsicht auf einen Magnetsensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung (wobei dessen Gehäuse nicht gezeigt ist); und Fig. 6(b) eine Seitenansicht von Fig. 6(a);

Fig. 7 eine Seitenansicht eines konventionellen Magnetsensors;

Fig. 8 eine seitliche Schnittansicht des in Fig. 7 dargestellten Magnetsensors;

Fig. 9 eine Teilaufsicht auf einen Einsatz, der als Material zur Ausbildung von Verbindungsleitungen und Anschlußklemmen bei dem in Fig. 7 gezeigten Magnetsensor dient; und

Fig. 10(a) eine Aufsicht auf einen Spalt, der in dem in Fig. 7 gezeigten Magnetsensor hervorgerufen wird, und Fig. 10(b) eine Seitenansicht von Fig. 10(a).

ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 ist eine Aufsicht auf einen Magnetsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung (wobei dessen Gehäuse nicht gezeigt ist). Fig. 2 ist eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Magnetsensors. In diesen Figuren werden gleiche oder entsprechende Teile wie in den Fig. 7 bis 10 durch entsprechende Bezugszeichen bezeichnet, und werden nachstehend nicht unbedingt erneut beschrieben.

Der Magnetsensor gemäß dieser Ausführungsform weist einen Hauptabschnitt 21 des Sensors auf, und einen an den Hauptabschnitt 21 angeschlossenen Verbinder 2.

Der Hauptabschnitt 21 des Sensors weist auf: ein zylindrisches Gehäuse 3 aus Kunstharz; eine elektrische Hauptschaltung 22, die in dem Gehäuse 3 angeordnet ist; einen rechteckförmigen Permanentmagneten 5, der an einem Ende der elektrischen Hauptschaltung 22 angeordnet ist; und ein Hall- Element 6, welches als magneto-elektrisches Gerät dient, welches vor dem Permanentmagneten 5 angeordnet ist.

Die elektrische Hauptschaltung 22 weist auf: eine Basis 23 aus Harz; mehrere auf der Basis 23 angebrachte elektronische Bauteile 9; sowie Verbindungsleitungen 10 zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen den elektronischen Bauteilen 9. In Bezug auf die elektronischen Bauteile 9 sind jene Bauteile 9B, die sich nahe am Verbinder 2 befinden, so angeordnet, daß die Längsachse B jedes Bauteils 9B senkrecht zur Längsachse C der Basis 23 verläuft.

Fig. 3 ist eine Teil-Aufsicht auf einen Einsatz 24, aus welchem die Verbindungsleitungen 10 und die Anschlußklemmen 17 des Verbinders 2 hergestellt werden. Der Einsatz 24 weist auf: ein Verbindungsmaterial 12; Anschlußklemmenmaterialien (nicht gezeigt); einen Doppelsteg 25, der mit einem gebogenen Abschnitt 13 versehen ist, der an dessen Ende liegt; und Verbindungsglieder 15.

Wenn bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Ausführungsform versehentlich eine hohe Kraft auf den Endabschnitt der elektrischen Hauptschaltung 22 wie in Fig. 4(b) gezeigt einwirkt, wenn die elektrische Hauptschaltung 22 während des Herstellungsvorgangs in das Gehäuse 3 eingesetzt wird, tritt ein hohes Biegemoment an dem verbinderseitigen Endabschnitt der Basis 23 auf, und kann ein Spalt 18 quer über die Basis 23 an dem verbinderseitigen Endabschnitt entstehen, wie in Fig. 4(a) gezeigt ist. Obwohl auch elektronische Bauteile 9B in dem Bereich nahe dem Ende der Basis 23 vorgesehen sind, besteht infolge der Tatsache, daß diese elektronischen Bauteile 9B so angeordnet sind, daß die Längsachse B jedes Bauteils senkrecht zur Längsachse C der Basis 23 verläuft, nur eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Spalt 18 durch irgendeines der elektronischen Bauteile 9B hindurchgeht. Dies verringert entsprechend die Wahrscheinlichkeit dafür, daß die elektronischen Bauteile 9B beschädigt werden (beispielsweise durch den Bruch eines Chips), infolge des Spaltes 18.

Obwohl es möglich ist, daß der Spalt 18 durch einige der elektronischen Bauteile 9B hindurchgeht, werden in einem derartigen Fall elektronische Bauteile 9B entlang der kürzeren Achse verformt. Das Ausmaß der Verformung wäre daher dann kleiner als jenes, welches potentiell entlang der Längsachse der elektronischen Bauteile 9A bei dem konventionellen Magnetsensor auftreten kann. Die Biegebelastungen, die auf die elektronischen Bauteile 9B ausgeübt werden, sind daher kleiner als jene, die auf die elektronischen Bauteile 9A bei dem konventionellen Magnetsensor ausgeübt werden, und daher ist die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Bruchs der elektronischen Bauteile 9B wesentlich verringert.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die elektronischen Bauteile 9B so angeordnet sind, daß die Längsachsen B der elektronischen Bauteile 9B exakt senkrecht zur Längsachse C der Basis 23 verlaufen, sondern kann die Ausrichtung der Längsachse B der elektronischen Bauteile 9B innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen, insoweit sie als im wesentlichen senkrecht zur Längsachse C der Basis angesehen werden kann. Beispielsweise kann die Längsachse B der elektronischen Bauteile 9B einen Winkel von 75° in Bezug auf die Längsachse C der Basis aufweisen.

ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 5(a) ist eine Aufsicht auf einen Magnetsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung (wobei dessen Gehäuse nicht dargestellt ist). Fig. 5(b) ist eine Seitenansicht des in Fig. 5(a) gezeigten Magnetsensors. Bei dieser zweiten Ausführungsform weist die Basis 8 einen weggeschnittenen Abschnitt 31 auf, der als Spalterzeugungsbereich dient, der zwischen dem Verbinder 2 des Magnetsensors und jenem elektronischen Bauteil 9A vorgesehen ist, welches am nächsten am Verbinder 2 liegt.

Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die elektrische Hauptschaltung 4 entlang ihrer Längsachse durch eine externe Kraft gebogen wird, die auf die elektrische Hauptschaltung 4 einwirkt, wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, wird dann, wenn die externe Kraft ausreichend groß ist, um einen Spalt in der Basis 8 hervorzurufen, gemäß Fig. 5(a) ein Spalt 32 in dem weggeschnittenen oder ausgenommenen Abschnitt 31 erzeugt, welcher den schwächsten Abschnitt in der elektrischen Hauptschaltung 4 darstellt. Hierdurch wird eine fatale Beschädigung der elektronischen Bauteile 9A auf der Basis 8 verhindert (beispielsweise der Bruch eines Chips).

DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 6(a) ist eine Aufsicht auf einen Magnetsensor gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung (wobei dessen Gehäuse nicht dargestellt ist). Fig. 6(b) ist eine Seitenansicht des in Fig. 6(a) gezeigten Magnetsensors. Bei dieser dritten Ausführungsform nimmt die Dicke der Basis 42 der elektrischen Hauptschaltung 41 in Richtung auf den Verbinder 2 hin ab, und ist ein dünner Abschnitt 43, der als Spalterzeugungsbereich dient, an einem verbinderseitigen Ende der Basis 42 vorgesehen, wobei die Dicke des dünnen Abschnitts 43 geringer ist als die Dicke des entgegengesetzten Endabschnitts der Basis 42.

Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die elektrische Hauptschaltung 41 entlang ihrer Längsachse durch eine externe Kraft gebogen wird, die wie in Fig. 6(b) gezeigt auf die elektrische Hauptschaltung 41 einwirkt, so wird dann, wenn die externe Kraft ausreichend groß ist, um einen Spalt in der Basis 42 hervorzurufen, wie in Fig. 6(a) gezeigt ein Spalt 44 in dem dünnen Abschnitt 43 hervorgerufen, der den schwächsten Abschnitt in der elektrischen Hauptschaltung 41 darstellt. Dies verhindert eine fatale Beschädigung der elektrischen Bauteile 9A auf der Basis 42 (beispielsweise durch den Bruch eines Chips).

Obwohl bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen der Spalterzeugungsbereich als ausgenommener Abschnitt oder dünner Abschnitt ausgebildet ist, ist der Spalterzeugungsbereich nicht auf derartige Ausführungsformen beschränkt. Der Spalterzeugungsbereich kann beispielsweise auch dadurch erzielt werden, daß mehrere kleine Löcher in dem Endbereich der Basis auf solche Weise vorgesehen werden, daß sich die Löcher entlang der kürzeren Achse der Basis erstrecken, und voneinander beabstandet sind.

Die voranstehend geschilderte erste Ausführungsform, bei welcher elektronische Bauteile in der Nähe des Verbinders so angeordnet sind, daß die Längsachse dieser elektronischen Bauteile senkrecht zur Längsachse der Basis verläuft, kann mit der zweiten oder dritten Ausführungsform kombiniert werden, bei welchen der Spalterzeugungsbereich vorgesehen ist, um in noch höherem Ausmaß sicherzustellen, daß die elektronischen Bauteile nicht infolge eines Spalts an der Basis beschädigt werden.

Wie voranstehend geschildert wird bei der vorliegenden Erfindung verhindert, daß die elektronischen Bauteile, die in einem Bereich in der Nähe des Verbinders angeordnet sind, wo häufig infolge einer externen Kraft, die auf die elektrische Hauptschaltung einwirkt, ein Spalt hervorgerufen wird, dadurch beschädigt werden, daß der Spalt durch die elektronischen Bauteile hindurchgeht, nämlich dadurch, daß diese elektronischen Bauteile so angeordnet werden, daß ihre Längsachse im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Basis verläuft. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit dafür, daß der Spalt durch irgendwelche elektronischen Bauteile hindurchgeht, wodurch die Wahrscheinlichkeit dafür verringert wird, daß die elektronischen Bauteile durch den Spalt beschädigt werden könnten. Hierdurch wird eine wesentliche Verringerung der Wahrscheinlichkeit dafür erzielt, daß die elektronischen Bauteile eine fatale Beschädigung infolge eines in der Basis auftretenden Spaltes erleiden. Obwohl es möglich ist, daß der Spalt durch einige elektronische Bauteile hindurchgeht, werden in einem derartigen Fall die elektronischen Bauteile entlang ihrer kürzeren Achse verformt, und daher wirkt keine hohe Biegebelastung auf die elektronischen Bauteile ein. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten eines Bruchs der elektronischen Bauteile.

Weiterhin ist bei der vorliegenden Erfindung der Spalterzeugungsbereich zwischen dem Verbinder und jenem elektronischen Bauteil vorgesehen, welches am nächsten am Verbinder liegt, so daß dann, wenn eine auf die elektrische Hauptschaltung einwirkende externe Kraft ausreichend groß ist, einen Spalt in der Basis hervorzurufen, der Spalt in dem Spalterzeugungsbereich auftritt, wodurch verhindert wird, daß die elektronischen Bauteile auf der Basis fatal beschädigt werden.

Wenn der Spalterzeugungsbereich als ausgenommener Abschnitt ausgebildet ist, kann der ausgenommene Abschnitt einfach zur selben Zeit ausgebildet werden, wenn die Basis hergestellt wird, nämlich durch Spritzgußformen.

Wenn der Spalterzeugungsbereich als dünner Abschnitt ausgebildet ist, dessen Dicke geringer ist als die Dicke des entgegengesetzten Endabschnitts der Basis, kann der dünne Abschnitt ebenfalls, auf dieselbe Art und Weise wie der ausgenommene Abschnitt, gleichzeitig mit der Ausformung der Basis ausgeformt werden.

Claims (4)

1. Magnetsensor, welcher aufweist:
eine elektrische Hauptschaltung (22) mit einer Basis (23), auf der Basis (23) angeordneten elektronischen Bauteilen (9) und Verbindungsleitungen (10) für die elektrischen Verbindungen der elektronischen Bauteile (9);
einen an ein Ende in Längsrichtung der elektrischen Hauptschaltung (22) angeschlossenen Verbinder (2);
einen Magneten (5) zur Erzeugung eines Magnetfeldes, wobei der Magnet (5) auf der elektrischen Hauptschaltung (22) angeordnet ist; und
ein magneto-elektrisches Gerät (6) zur Feststellung einer Änderung des Magnetfeldes als Spannungsänderung, wobei das magneto-elektrische Gerät (6) in der Nähe des Magneten (5) angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Spalterzeugungsbereich in der Basis (23) an einem Ort zwischen dem Verbinder (2) und einem elektronischen Bauteil (9) vorgesehen ist, welches am nächsten an dem Verbinder (2) liegt, so daß dann, wenn die elektrische Hauptschaltung (22) entlang ihrer Längsrichtung durch eine auf die elektrische Hauptschaltung (22) einwirkende externe Kraft gebogen wird und die externe Kraft ausreichend groß zur Erzeugung eines Spalts in der Basis (23) ist, der Spalt in dem Spalterzeugungsbereich auftritt.

2. Magnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalterzeugungsbereich als ausgenommener Abschnitt (31) ausgebildet ist.

3. Magnetsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalterzeugungsbereich als dünner Abschnitt (43) ausgebildet ist, dessen Dicke kleiner ist als die Dicke des entgegengesetzten Endabschnitts der Basis (42).

4. Magnetsensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß elektronische Bauteile (9), die in der Nähe des Verbinders (2) angeordnet sind, so angeordnet sind, daß die Längsachsen der elektronischen Bauteile (9) im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Basis (23) verlaufen.