DE4005478C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Hall-Effekt-Meßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Meßvorrichtung wird z. B. dazu eingesetzt, den Kurbelwinkel in einer Zündzeitpunktüber­ wachungsvorrichtung von Brennkraftmaschinen mit innerer Verbrennung zu erfassen. Prinzipiell ist eine Hall-Effekt-Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aus dem Aufsatz von U. Lachmann "Funktion und Anwendung der Hall-Magnet-Gabel­ schranke", HKZ 101. In: Siemens Components 20 (1982), Heft 3, Seiten 73-75, bekannt.

Hinweise zum detaillierten konstruktiven Aufbau und zur Montage einer solchen Vorrichtung sind diesem Aufsatz ebensowenig entnehm­ bar wie der DE 35 21 966 A1, welche eine Hall-Effekt-Meßvor­ richtung in Form zweier hintereinander geschalteter Hall-Schalt­ kreise in einem Halbleiter-Chip zum Erfassen einer Drehung offen­ bart.

Zur Montage einer konventionellen Hall-Effekt-Meßvorrichtung werden die Lagen von Bauelementen wie etwa ein integrierter Hall-Schalt­ kreis und Magnetkreisteile unter Anwendung von Schablonen für die jeweiligen Bauelemente positioniert, ein härtbares Harz wird auf die so positionierten Bauelemente gespritzt, und das Harz wird in einem Wärmeofen ausgehärtet. Die Bestimmung der Lagen der Bauelemente verlangt verschiedene Arten von Schablonen, und die Positioniergenauigkeit ist schlecht. Daher ergeben sich durch den Aufbau der konventionellen Hall-Effekt-Meßvor­ richtung insofern Probleme, als sie für die Massenfertigung nicht geeignet ist und nur ungenaue Ausgangssignale lie­ fert.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung der Probleme der konventionellen Hall-Effekt-Meßvorrichtung und die Bereit­ stellung einer neuen und verbesserten Hall-Effekt-Meßvor­ richtung, bei der die Lage der Bauelemente leicht bestimm­ bar ist, die hochgenaue Signale liefert und bei der die Montage in einer automatischen Fertigungsstraße vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der An­ sprüche 2 und 3.

Durch die Aufnahmeabschnitte des Rahmens wird die Positionierung des den Magnetkreis bildenden Teils und des Hall-Wandlerelements vereinfacht, und diese Teile können aus einer Richtung aufgenommen werden, wodurch die Montage der Meßvorrichtung einfach wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Hall-Effekt-Meßvor­ richtung nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt II-II nach Fig. 1; und

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel der Hall-Effekt-Meßvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Hall-Effekt-Meßvorrichtung, während Fig. 2 einen Quer­ schnitt II-II nach Fig. 1 zeigt. Diese Meßvorrichtung ist so aufgebaut, daß ihre Form zur Messung eines Kurbelwinkels einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung geeignet ist.

Nach den Fig. 1 und 2 umfaßt die Hall-Effekt-Meßvorrichtung 1 einen Meßteil 2, einen Magnetteil 3, einen Spaltteil 4, einen Befestigungsteil 5 und einen Anschlußteil 6. Die Teile 2-5 sind von einem ersten Rahmen 7 gebildet, der durch Spritzgießen eines Kunstharzes geformt ist. Der Rahmen 7 weist eine Seite (die Oberseite in Fig. 2) mit einer Aus­ sparung 71, die den Spaltteil 4 bildet, auf und hat an der anderen Seite (der Unterseite in Fig. 2) Aufnahmeabschnitte 72a und 72b, die angrenzend an die Aussparung 71 und an entgegengesetzten Enden derselben angeordnet sind. Ein integrierter Hall-Schaltkreis 21 und eine erste magnetische Führung 31, die Teil eines Magnetkreiselements 30 bilden, sind in dem einen der Aufnahmeabschnitte 72a und 72b auf­ genommen und festgelegt. Eine zweite magnetische Führung 32 und ein Magnet 33, die den anderen Teil des Magnetkreis­ elements 30 bilden, sind in dem anderen Aufnahmeabschnitt aufgenommen und festgelegt. Der Magnet 33 wurde mit der zweiten magnetischen Führung 32 mittels Kleber haftend ver­ bunden, bevor er in dem Aufnahmeabschnitt angeordnet wurde. An einem Ende des Rahmens 7 ist ein zweiter Rahmen 8 z.B. durch Bonden mit dem Anschlußteil 6 fest verbunden. Der Rahmen 8 besteht ebenfalls aus spritzgegossenem Kunstharz und weist integral in ihn eingebettete Leiter 61 auf. Die Anschlußteile 61a der eingefügten Leiter 61 sind z.B. durch Punktschweißen mit Zuleitungen 21a des integrierten Hall-Schaltkreises 21 elektrisch verbunden. Die äußeren Enden der eingefügten Leiter sind mit Anschlußstücken 61b für den Verbinderteil 6 versehen. Ein Dichtelement 9 aus Silikongel schützt den integrierten Hall-Schaltkreis 21 vor Schmutz und Staub, korrodierendem Gas und Wärme. Auf dem Rahmen 8 ist mittels Kleber eine Abdeckung 10 fixiert, die die Anschlußteile 61a gegenüber der Außenluft abschließt.

Wie bereits erwähnt, ist eine Seite des Rahmen 7 mit der den Spaltteil 4 bildenden Aussparung 71 versehen, und die andere Seite weist den Aufnahmeteil 72 für den inte­ grierten Hall-Schaltkreis 21 und das Magnetkreiselement 30 auf, wobei der Aufnahmeteil 72 aus dem ersten und dem zwei­ ten Aufnahmeabschnitt 72a bzw. 72b besteht. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, Schablonen zur Festlegung der Bauelemente der Meßvorrichtung einzusetzen, wodurch die Positioniergenauigkeit in einfacher Weise verbessert wird. Bei der Montage der Meßvorrichtung wird vom Beginn der Montagearbeiten der Rahmen 7 in solcher Weise gehalten, daß er in bezug auf den Zustand von Fig. 2 umgedreht ist. Das Einsetzen des Magnetkreiselements 30 und des integrier­ ten Hall-Schaltkreises 21 in die Aufnahmeabschnitte 72a und 72b des umgekehrten Rahmen 7, die Montage des Rahmens 8 am Rahmenteil 7, das Punktverschweißen mit den Anschluß­ teilen 61a, das Einspritzen des Dichtelements 9 und das Befestigen der Abdeckung 10 können nacheinander aus einer Richtung erfolgen. Dadurch kann die Montage leicht automa­ tisiert werden, ein Umdrehen des Rahmenteils während der Montagearbeit kann entfallen, die Montage kann vereinfacht und die Fertigungszeit verkürzt werden. Ferner sind die Bauelemente der Vorrichtung korrosionsbeständig etc., weil sie nach der Montage keinen schädlichen Einflüssen ausge­ setzt sind. Die Stabilität der Bauelemente wird verbessert, so daß die mechanische Festigkeit erhöht wird. Ferner wird die Positioniergenauigkeit verbessert, so daß eine hoch­ genaue Meßvorrichtung erhalten wird.

Die so aufgebaute Meßvorrichtung kann so ausgelegt sein, daß ein Magnetflußänderungselement (nicht gezeigt), z.B. ein Magnetflußunterbrecher bzw. -verschluß mit Zylin­ der- oder Scheibenform, das den Magnetfluß im Magnetkreis ändern kann, sich in dem Spaltteil 4 bewegt. Wenn der Ma­ gnetflußverschluß gedreht wird, wird die Magnetflußände­ rung, die von der Rotation des Magnetflußverschlusses ab­ hängt, dem integrierten Hall-Schaltkreis 21 zugeführt. Dieser liefert ein elektrisches Ausgangssignal, das von der Rotation des Magnetflußverschlusses auf der Basis des wohl­ bekannten Hall-Effekts abhängt. Das elektrische Signal wird durch den Anschlußteil 6 herausgeführt und einer Verarbei­ tung, z.B. Signalformung, in einem Verarbeitungskreis (nicht gezeigt) unterworfen. Wenn die Hall-Effekt-Meßvor­ richtung 1 z.B. in einer Zündzeitpunktüberwachungsvorrich­ tung für eine Brennkraftmaschine eingesetzt wird, ist die Meßvorrichtung beispielsweise im Gehäuse eines Verteilers (der Verteiler und sein Gehäuse sind der Klarheit halber nicht gezeigt) untergebracht. Der Magnetflußverschluß kann synchron mit dem Betrieb der Maschine gedreht werden, um z.B. einen Kurbelwinkel aufzunehmen, so daß der Zündzeit­ punkt auf der Basis des aufgenommenen Kurbelwinkels über­ wacht wird.

Fig. 3 ist ein der Fig. 2 ähnlicher Querschnitt eines wei­ teren Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dabei ist die Form des Rahmens 8 teilweise abgeändert, ein aus hartem Epoxidharzkleber bestehendes Dichtelement 11 füllt den Raum aus, der den Verbindungsteil zwischen den Zuleitungen 21a des integrierten Hall-Schaltkreises und den Anschlußteilen 61a der eingefügten Leiter umgibt. Die Meßvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auf die Abdeckung 10 verzichten und umschließt den Verbindungsabschnitt der Zuleitungen mit dem Dichtelement 11, wodurch die Anzahl Bauelemente verringert und die Montage vereinfacht wird.

Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel sind zwar der integrierte Hall-Schaltkreis 21 und und die Ma­ gnetflußführung 31 in dem ersten Aufnahmeabschnitt unter­ gebracht, während die Magnetflußführung 31 und der Magnet 33 in dem zweiten Aufnahmeabschnitt 72b untergebracht sind; die Erfindung ist aber nicht auf diese Ausbildung be­ schränkt. Es ist ohne weiteres möglich, daß die Meßvorrich­ tung gemäß beiden Ausführungsbeispielen etwa so modifiziert wird, daß der integrierte Hall-Schaltkreis 21 und der Magnet 33 vertauscht oder der Magnet 33 und der integrierte Hall-Schaltkreis 21 im ersten Aufnahmeabschnitt 72a unter­ gebracht sind. Ferner kann der Rahmen 7 aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie Kupfer, Aluminium, einer Kupfer und Aluminium enthaltenden Legierung oder rostfreiem Stahl bestehen. Außerdem können notwendige oder gewünschte Abwandlungen an beiden Ausführungsbeispielen vorgenommen werden. Z.B. können der Rahmen 7 und der Rahmen 8 integral aus Harz geformt sein, das Dichtmaterial 9 und das Dichtmaterial 11 des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 3 können integral geformt sein, oder es können mehrere Meß­ einheiten, die den Meßteil 2 und den magnetischen Teil 3 umfassen, angeordnet sein.

Die beiden Ausführungsbeispiele wurden zwar unter Bezug­ nahme auf den Fall erläutert, daß die Meßvorrichtung zur Messung eines Kurbelwinkels in einer Zündzeitpunktüber­ wachungsvorrichtung verwendet wird; die Meßvorrichtung ist aber auch auf anderen Gebieten einsetzbar. Beispielsweise kann der Magnetflußverschluß linear bewegbar sein, oder die Meßvorrichtung kann als Lage- oder Geschwindigkeits-Meß­ vorrichtung eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Hall-Effekt-Meßvorrichtung mit einem Magnetkreis, einem Dauermagnet (33), einem Hall-Wandlerelement (21), das in dem Magnetkreis angeordnet ist und ein Ausgangssignal nach Maßgabe einer Änderung des Magnetflusses liefert, einer magnetischen Führung, einem Magnetflußänderungselement, welches den Magnetfluß im Magnetkreis ändern kann, und einem Spalt (4), in dem das Magnetfluß­ änderungselement bewegbar ist, gekenn­ zeichnet durch einen ersten Rahmen (7), dessen eine Seite eine den Spalt (4) bildende Aussparung (71) aufweist und dessen andere Seite von der Aussparung (71) getrennte Aufnahmeabschnitte (72a, 72b) aufweist, von denen der eine (72a) das Hall-Wandlerelement (21) und eine erste magnetische Führung (31) und der andere (72b) den Magnet (33) und eine zweite magnetische Führung (32), aufnehmen, sowie einen zweiten, auf der anderen Seite des ersten Rahmens (7) angeordneten, von diesem unab­ hängigen Rahmen (8), welcher ein Anschlußteil (6, 61) zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Meßvorrichtung mit einem externen Verbraucher aufweist.

2. Hall-Effekt-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Führung ein Magnetflußunterbrecher ist.

3. Hall-Effekt-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zuleitungen (21a) des Hall-Wandlerelementes (21) mit im zweiten Rahmen (8) einge­ betteten Leitern (61) elektrisch verbunden sind, um das Ausgangssignal des Hall-Wandlerelementes herauszuführen, und daß ein Verbindungsabschnitt der Zuleitungen zwischen den beiden Rahmen (7, 8) von einem Dichtelement (9; 11) umgeben ist.