DE3333497C2

DE3333497C2 -

Info

Publication number: DE3333497C2
Application number: DE19833333497
Authority: DE
Inventors: Franz 6000 Frankfurt De Benda; Werner 6232 Bad Soden De Baesel
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1983-09-16
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1991-09-12
Also published as: DE3333497A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Positionsgeber mit mindestens einem Hall-Schaltelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Positionsgeber, die zur Weg- oder Positionserfassung eingesetzt werden, sind bereits bekannt (DE-OS 30 30 057). Während das Hall-Schaltelement bei größerer Entfernung des Steuermagneten einen Ruhezustand signalisiert, schaltet das Hall-Schaltelement bei Annäherung des Steuermagneten an einer bestimmten Position ein, bei der die magnetische Induktion die Schaltschwelle des Hall- Schaltelements erreicht. Umgekehrt wird bei Entfernen des Steuermagneten das Hall-Schaltelement mit Hysterese wieder zurückschalten.

Derartige bekannte Positionsgeber werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um den Schaltzustand eines Wechselgetriebes dem Fahrer anzuzeigen. Hierzu stehen mit einer Getriebe-Schaltwelle beispielsweise vier Hall-Schalt elemente in Verbindung, in deren Nähe ein Magnet so ange ordnet ist, daß je nach der Position der Schaltwelle einer der Hall-Schaltelemente seine Schaltschwelle erreicht und überschreitet.

Problematisch ist insbesondere bei solchen Positionsgebern, bei denen mehrere Hall-Schaltelemente mit einem einzigen Steuermagneten zu betätigen sind, die Schaltpunkt-Justage, das heißt das Erreichen der Schaltschwelle an einer definier ten Position des Steuermagneten gegenüber dem Hall-Schalt element oder umgekehrt. Bei einer solchen Anordnung sind als Justiermittel für die Schaltpunkte die einzelnen Hall schaltelemente mit Einstellschrauben individuell verstellbar, und zwar senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung der relativbewegung des Hall-Schaltelements zu dem Steuermagneten. Das heißt, wenn die Hall-Schaltelemente bezüglich des Steuer magneten horizontal verschiebbar sind, wird durch Justierung der vertikale Abstand zwischen Hall-Schaltelement und Steuer magnet verstellt. - Dieses Verstellen der Hall-Schaltele mente führt aber zu einer flacheren Anstiegsflanke des Mag netfeldes gemessen als Induktion über den Weg der Relativ bewegung, und damit zu größeren Schalttoleranzen bei Tem peratur- und/oder Abstandsänderungen zwischen Steuermagnet und Hall-Schaltelement. Hinzu kommt, daß die Schaltpunkt- Justage relativ kritisch ist, d. h. eine sehr feinfühlige Einstellung des Abstands des Hall-Schaltelements zu dem Steuermagneten in der Richtung senkrecht zur ersten Bewegungs richtung erfordert. Schließlich lassen sich solche Justier mittel, die direkt an dem Hall-Schaltelement angreifen, aus räumlichen Gründen nicht überall unterbringen.

Es ist des weiteren bekannt (DE-OS 31 11 387), zum Abgleich eines kollektorlosen Gleichstrommotors mit einem Hall-IC zur Steuerung alternierender Statorstromimpulse im Bereich des Hall-IC einen kleinen Dauermagneten so anzuordnen, daß die Schaltasymmetrie des Hall-IC, die auf einer unterschiedlichen Reaktion des Hall-IC auf Nord- und Südpole eines Magneten beruht, in etwa ausgeglichen wird. Eine feinfühlige Justierung und insbesondere eine Nachjustierung ist mit einer solchen Dauermagnetanordnung nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Positionsgeber mit mindestens einem Hall-Schaltelement der eingangs genannten Gattung so weiterzubilden, daß eine feinfühlige Justage des Schaltpunktes dieses Hall-Schalt elements ohne negative Auswirkungen auf die Schaltcharakte ristik des Hall-Schaltelements, im übrigen bei relativ frei zügiger räumlicher Gestaltung der Justiermittel erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des An spruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Bei diesem Positionsgeber werden also die Hall-Schaltelemente in festen Positionen, d. h. nicht justierbar fertigungs- und raumgünstig eingebaut. Zu der exakten Einstellung des Schalt punktes jedes Hall-Schaltelements ist ein zusätzlicher Ab gleichmagnet in dem magnetischen Einflußbereich auf das Hall-Schaltelement einstellbar, d. h. justierbar, aber im übrigen über dem Hall-Schaltelement ortsfest angeordnet. Die Anordnung ist dabei so gewählt, daß die Polarisierung des Abgleichmagneten entgegengesetzt zu der Polarisierung des Steuermagneten auf das Hall-Schaltelement einwirkt. Die Justagerichtung, d. h. die Einstellung des Abgleichmagneten erfolgt z. B. in einer Richtung senkrecht zu der ersten Bewegungs richtung der Relativbewegung zwischen dem Hall-Schaltelement und dem Steuermagneten, d. h. der zu der wirksamen größeren Oberfläche des Hall-Schaltelements rechtwinklige Abstand wird justiert. Durch die Justage des Abgleich magneten überlagert sich dessen Magnetfeld mit dem steuernden Magnetfeld des Steuermagneten, so daß der Schaltpunkt des Hall-Schaltelements in der gewünschten Relativlage zwischen Hall-Schaltelement und Steuermagnet erreicht wird. Eine Ab flachung der Anstiegsflanke der Induktionsänderung über den Weg der Relativbewegung tritt dabei praktisch nicht ein, so daß der Positionsgeber unabhängig von der Justage geringe Schalttoleranzen insbesondere bei Temperatur- und/oder Ab standsänderungen zwischen Steuermagnet und Hall-Schaltelement in einer Richtung rechtwinklig zu der ersten Bewegungsrich tung aufweist.

Aus räumlichen Gründen bevorzugt werden der Steuermagnet und der Abgleichmagnet auf zwei Seiten des Hall-Schaltelements angeordnet.

Vorzugsweise ist zum exakten Umschalten mit geringen Schalt toleranzen der Abgleichmagnet mittig über dem rückverstell baren Hall-Schaltelement angeordnet, und zwar über der Mitte dessen wirksamer größten Oberfläche.

Besonders wenig aufwendig kann der Abgleichmagnet an der Stirnseite einer Einstellschraube angebracht sein, die zu dem Hall-Schaltelement, d. h. zu dessen größter wirksamer Oberfläche verdrehbar ist. Je nach der Wahl des Abgleich magneten kann die Gewindesteigung der Einstellschraube fer tigungsgünstig, d. h. nicht zu fein gewählt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Positionsgeber mit einem Hall-Schaltelement und mit den Justiermitteln in einer Seitenansicht und

Fig. 2 eine graphische Darstellung der durch die Justierung veränderten Induktion, die an dem Hall-Schaltelement wirksam wird, aufgetragen über die Relativverschie bung s in der ersten Bewegungsrichtung der Relativ bewegung zwischen Hall-Schaltelement und Steuermag neten und mit verschiedenen Einstellungen b des Ab gleichmagneten als Parameter.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Steuermagnet bezeichnet, der fest an einem verschiebbaren Element 2, beispielsweise einer Schalt welle angebracht ist. Die Verschieberichtung als erste Be wegungsrichtung ist mit dem Doppelpfeil s angedeutet.

Ortsfest ist in einem Gehäuse 3 aus magnetisch unwirksamem Material ein Hall-Schaltelement 4 eingesetzt, dessen größte wirksame Oberflächen parallel zu der entsprechenden Ober fläche des Steuermagneten orientiert sind.

In einem Teil des Gehäuses 3 über dem Hall-Schaltelement be findet sich ein Abgleichsmagnet 5, und zwar über der Mitte der oberen Fläche des Hall-Schaltelements. Der Abgleichmagnet sitzt an der Stirnseite einer Stellschraube 6.

Der Steuermagnet und der Abgleichmagnet wirken mit umgekehr ter Polarisierung auf das Hall-Schaltelement ein, wie es sich aus den angedeuteten Nord/Südrichtungen an diesen Mag neten ergibt.

Aus den Diagrammen in Fig. 2 ist ersichtlich, wie sich eine Justierung der Einstellschraube auf Schaltpunktänderungen auswirkt. In den Diagrammen ist die in dem Hall-Schaltelement wirksame Induktion über der ersten Bewegungsrichtung s auf getragen. Bei einer Induktion B_s wird die Schaltschwelle des Hall-Schaltelements erreicht. Beispielsweise liegt ein Schaltpunkt S₁ an der dargestellten Stelle längs des Weges s, wenn sich der Abgleichmagnet in einer mittleren Entfernung von b gleich 5 mm zu der wirksamen Oberfläche des Hall-Schalt elements befindet. Wird der Abstand des Abgleichmagneten durch Justierung auf b gleich 20 mm vergrößert, so wird die Schalt schwelle bereits an dem Schaltpunkt S₂ erreicht. Umgekehrt analog liegt der Schaltpunkt längs des Weges an der Stelle S₃, wenn der Abstand b zwischen Abgleichmagneten und Hall- Schaltelement auf b gleich 1 nm verringert wird. Die darge stellte Variation der Schaltpunkte beträgt also S₂ minus S₃. Die Steilheit der Induktionskurve in diesem Variationsbereich ist, wie die Fig. 2 zeigt, praktisch unverändert.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist besonders günstig. In anderen ebenfalls günstigen Ausbildungen kann die Justagerichtung auch schräg oder sogar horizontal zur ersten Bewegungsrichtung liegen um durch Verstellen des Abgleichmagneten gegenüber dem Hallelement den gewünschten Justageeffekt zu erzielen.

Claims

1. Positionsgeber mit mindestens einem Hall-Schaltelement, einem zu diesem in einer ersten Bewegungsrichtung ver schiebbaren Steuermagneten und mit Justiermitteln zum Einstellen des Schaltpunkts, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Hall-Schaltelement (4) ein zusätzlicher Ab gleichmagnet (5) so angeordnet ist, daß seine Polarisierung entgegengesetzt einer Polarisierung des Steuermagneten (1) auf das Hall-Schaltelement einwirkt, und daß der Abstand des Abgleichmagneten zu dem Hall-Schaltelement justierbar ist.

2. Positionsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermagnet (1) und der Abgleichmagnet (5) auf zwei Seiten des Hall-Schaltelements (4) angeordnet sind.

3. Positionsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichmagnet (5) mittig über dem unverstell baren Hall-Schaltelement (4) angeordnet ist.

4. Positionsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgleichmagnet (5) an der Stirnseite einer Stellschraube (6) angebracht ist, die zu dem Hall-Schalt element (4) verdrehbar ist.