DE68903824T2

DE68903824T2 - Hall-effekt-fuehler sowie dazugehoeriger magnetischer schaltkreis.

Info

Publication number: DE68903824T2
Application number: DE8989117911T
Authority: DE
Inventors: Shigemi Mitsubishi Denk Murata; Yutaka Mitsubishi Denki Ohashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-10-11
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2009-09-29
Also published as: HK1000734A1; KR930004094Y1; EP0363738B1; KR900008800U; EP0363738A2; DE68903824D1; EP0363738A3; US5028868A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hall-Effekt-Fühlvorrichtung gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1.
Es sind verschiedene Arten von Fühlvorrichtungen bekannt, wie ein Positionsfühler, ein Winkelfühler, ein Geschwindigkeitsfühler usw., die den Hall-Effekt benutzen. Weiterhin ist auch ein durch Integrieren und Zusammenfassen von Hall- Wandlerelementen gebildeter Hall-IC bekannt, der für eine solche Fühlvorrichtung verwendet wurde. Weiterhin ist eine Hall-Effekt-Fühlvorrichtung von der im ersten Teil des Anspruchs 1 genannten Art für das Regeln des Zündzeitpunkts in einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei welcher der Hall-IC und eine Magnetkreisvorrichtung in einem Gehäuse oder einem Rahmen angeordnet sind und durch ein harzartiges Material fixiert sind (US-A-4 235 213). Bei der herkömmlichen Hall-Effekt-Fühlvorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion war es nötig, eine Einspannvorrichtung zu verwenden, um die Position des Hall-IC und der Elemente des Magnetkreises bezüglich des Rahmens festzulegen, ein duroplastisches Harz einzuspritzen, während sie fixiert waren, und das Harz in einem Heizofen auszuhärten. Dementsprechend war die Genauigkeit beim Festlegen der Positionen der strukturellen Elementen gering. Sie war daher nicht geeignet für eine Herstellung in großem Maßstaß und es war schwierig, genaue Signale zu erhalten.
Bei einer herkömmlichen Magnetkreisvorrichtung für einen Hall-Effekt-Fühler, bei welchem ein Magnet an einer Magnetflußführung mit einem Klebstoff befestigt wird, war es nötig, eine Einspannvorrichtung zu verwenden, um den Magneten anzubringen, weil die Magnetflußführung ein flaches Magnetpaßteil besaß. Auch bei der Verwendung der Einspannvorrichtung war die Genauigkeit bei der Festlegung der Position des Magneten gering und es war schwierig, bei dem so hergestellten Fühler korrekte Signale zu erhalten.
Es ist die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine Hall-Effekt-Fühlvorrichtung und eine Magnetkreisvorrichtung, die bei einem Hall-Effekt-Fühler verwendet wird, zu schaffen, die es ermöglichen, die korrekten Positionen der strukturellen Elemente festzulegen, die Genauigkeit der Signale zu erhöhen, und die es ermöglichen, ein automatisches Montagessystem zu verwenden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Hall-Effekt- Fühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
In den Zeichnungen sind:
Fig. 1 ein Querschnitt eines Verteilers in Längsrichtung, bei welchem eine Ausführungsform der Hall-Effekt-Fühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 2a eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Hall Effekt-Fühlvorrichtung wie in Fig. 1 gezeigt,
Fig. 2b ein Querschnitt längst einer Linie B-B in Fig. 2a,
Fig. 2c eine Seitenansicht der Fühlvorrichtung wie in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Fühlvorrichtung wie in den Figuren 1 und 2 in zerlegtem Zustand,
Fig. 4a eine Vorderansicht einer anderen Ausführungsform der Hall-Effekt-Fühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4b ein Querschnitt längst einer Linie C-C in Fig. 4a,
Fig. 4c eine Seitenansicht davon,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Fühlvorrichtung wie in Fig. 4 und
Fig. 6 ein Querschnitt in Längsrichtung einer anderen Ausführungsform eines Teils der Fühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Hall-Effekt-Fühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 ein Gehäuse als ein Bestandteil eines Verteilers und eine Bezugsziffer 2 bezeichnet einen Schaft, der in das Zentralteil des Gehäuses 1 so eingeführt ist, dar er frei rotieren kann. Der Schaft 2 ist zum Beispiel mit einer Nockenwelle (nicht gezeigt) in einer Verbrennungskraftmaschine über eine Kupplung 21 verbunden und wird synchron mit der Rotation der Maschine angetrieben. Eine Bezugsziffer 3 bezeichnet eine Magnetflußblende aus einem magnetischen Material, die mit dem Schaft 2 so verbunden ist, dar sie mit diesem rotieren kann, eine Bezugsziffer 4 bezeichnet eine Hall-Effekt-Fühlvorrichtung, die mit dem Gehäuse 1 verbunden ist, eine Bezugsziffer 5 bezeichnet einen Rotor für den Verteiler, der an einem Ende des Schafts 2 so angebracht ist, daß er mit diesem rotieren kann, und eine Bezugsziffer 6 bezeichnet eine Abdeckung für den Verteiler.
Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, umfaßt die Hall-Effekt- Fühlvorrichtung 4 einen Rahmen 40, einen Halter 44 zum Tragen eines Hall-IC 41, eine Magnetflußführung 42a und eine Platte 43 aus einem nichtmagnetischen Material wie rostfreiem Stahl, eine weitere Magnetflußführung 42b und einen Magneten 45, der an der Magnetflußführung 42b befestigt ist.
Der Halter 44 ist aus einem harzartigen Material durch Formen gebildet und besitzt einen zweiten Halteblock 40A mit einer im wesentlichen kanalartigen Form, in welchem ein Paar von Nuten 40a in der vertikalen Richtung der einander gegenüberliegenden inneren Seitenflächen des kanalartigen Halteblocks 40A ausgebildet sind, einen ersten Halteblock 40B, der aus zwei Teilen von der Art eines rechtwinkligen Prismas besteht, die jeweils eine vertikale Nut 40b besitzen, wobei diese einander gegenüberliegen, ein Verbindungsteil 40c und Verbindungsleiter 40d, die in dem Rahmen 40 integriert ausgeführt sind. Ein Endbereich jedes Verbindungsleiters 40d ist in dem Verbindungsteil 40c zum Bilden eines Verbindungsanschlusses freigelegt, so dar er elektrisch mit einem äußeren Schaltkreis verbunden werden kann, und sein anderes Ende ist jeweils mit einem Leitungsdraht 41a an einem freiliegenden Teilbereich A wie in Fig. 2b gezeigt durch Schweifen verbunden.
Der Halter 44 wird ebenfalls durch Formen eines harzartigen Materials gebildet und besitzt ein Paar von sich vertikal erstreckenden Vorsprüngen 44a zum Eingreifen in die Nuten 40a des Rahmens 40, einen ersten ausgesparten Bereich 44b zum Aufnehmen und Halten des Hall-IC 41, einen zweiten ausgesparten Bereich 44c, der in dem ersten ausgesparten Bereich 44b sich in vertikaler Richtung erstreckend so ausgebildet ist, dar die Magnetflußführung 42a aufgenommen wird, und vier Vorsprünge 44d, die sich seitlich erstrecken, um die Platte 43 zu tragen.
Die Platte 43 ist mit durchgängigen Löchern 43a zum Anbringen an den vier Vorsprüngen 44d des Halters 44 versehen.
Die Magnetflußführung 42b ist mit einem Paar sich vertikal erstreckender Vorsprünge 42ba zum Einführen in die Nuten 40b versehen, die in dem ersten Halteblock 40B des Rahmens 40 ausgebildet sind.
Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt, werden der Hall-IC 41, die Magnetflußführung 42a und die Platte 43 an dem Halter 44 angebracht und danach wird der Halter 44 mit dem Rahmen 40 zusammengefügt, indem die Vorsprünge 44a in die Nuten 40a eingeführt werden. Die Magnetflußführung 42b wird ebenfalls an dem Rahmen 40 angebracht, indem die Vorsprünge 42ba in die Nuten 40b eingeführt werden. Dementsprechend kann die Arbeit des Zusammensetzens der strukturellen Elemente der Fühlvorrichtung leicht sein und die Positionen der strukturellen Elemente für das Bilden eines Magnetkreises und des Hall-IC 41 können korrekt bestimmt werden. Danach wird ein gelartiges, duroplastisches Harz in einen Raumbereich S um den Hall-IC 41 herum gespritzt. Durch das Aushärten des duroplastischen Harzes werden die räumlichen Beziehungen der strukturellen Elemente der Hall-Effekt- Fühlvorrichtung fixiert. Keine spezielle Einspannvorrichtung ist nötig wie bei der herkömmlichen Fühlvorrichtung. Weiterhin kann ein automatisiertes Montagessystem leicht eingesetzt werden.
Das Injizieren des gelartigen, duroplastischen Harzes gewährleistet, daß die strukturellen Elemente unbeweglich sind, und gewährleistet luftdichte Eigenschaften; daher ist der Hall-IC 41 vor Feuchtigkeit und korrosivem Gas geschützt.
Die Platte 43 fungiert als Sperre, um das Harz am Überlaufen zu hindern.
Eine ausreichende Luftlücke G ist zwischen den magnetischen Flußführungen 42a, 42b und zwischen dem Magnet 45 und der Platte 43 vorgesehen, um die magnetische Flußblende 3 durchzulassen.
Bei der Hall-Effekt-Fühlvorrichtung mit der oben beschriebenen Konstruktion wird die magnetische Flußblende 3, die einstückig mit dem Schaft 2 verbunden ist, ebenfalls gedreht, wenn der Schaft 2 durch Betätigen der Maschine gedreht wird, so dar sie sich in dem Magnetkreis, der den Hall-IC 41 enthält, bewegt. Die magnetische Flußblende 3 ist in ihrem radialen Randbereich in Kaskadenform ausgebildet, obwohl dies in den Figuren weggelassen ist. Dementsprechend kann eine Veränderung des magnetischen Flusses, die von der Drehgeschwindigkeit des Schafts 2 abhängt, dem Hall-IC 41 aufgegeben werden. Der Hall-IC 41 konvertiert die Änderung des magnetischen Flusses in ein elektrisches Signal, das der Rotation der Verbrennungskraftmaschine entspricht und das über das Verbindungsteil 40c abgenommen wird. Auf diese Weise kann durch Verarbeiten des Ausgangssignals des Hall-IC 41 durch einen Verarbeitungsschaltkreis (nicht gezeigt) ein Kurbelwinkel gemessen werden, wodurch der Zündzeitpunkt geregelt werden kann.
Bei der obengenannten Ausführungsform werden die Positionen des Hall-IC 41, der magnetischen Flußführung 42a usw. bezüglich des Rahmens 40 mit Hilfe des Halters 44 festgelegt. Diese Elemente können jedoch direkt von dem Rahmen 40 ohne Verwendung des Halters 44 getragen werden. Der Rahmen 40 kann einen behältigerartigen Körper aufweisen oder kann selbst ein Behälter sein. Weiterhin sind die Form und die Anzahl der Halteblöcke 40a, 40b, die Nuten 40a, 40b, die Art der Aufteilung der magnetischen Flußführungen und die Position des Magneten nicht auf die obengenannte Ausführungsform beschränkt.
Die Beschreibung wurde mit Bezug auf ein Gehäuse gegeben, in dem ein Kurbelwinkel detektiert wird, um den Zündzeitpunkt für eine Verbrennungskraftmaschine zu regeln. Eine andere Art einer Fühlvorrichtung kann jedoch für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Z.B. kann die Magnetflußblende 3 vom linear beweglichen Typ sein.
Dementsprechend kann man gemäß der vorliegenden Erfindung eine Hall-Effekt-Fühlvorrichtung erhalten, die in der Lage ist, eine Positionsbestimmung zu ermöglichen, genaue Signale zu erzeugen und ein automatisches System zu verwenden.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform der Hall-Effekt-Fühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In den Figuren 4 und 5 bezeichnen gleiche Bezugsziffern dieselben Teile wie in der ersten Ausführungsform und daher wird die Beschreibung dieser Teile weggelassen.
In den Figuren 4 und 5 umfaßt eine Magnetkreisvorrichtung 7 einen Magneten 71, eine erste Magnetflußführung 72 und eine zweite Magnetflußführung 73. Eine Aussparung 73a ist in der zweiten Magnetflußführung 73 ausgebildet, so daß sie die Position des Magneten 71 festlegt, und der Magnet 71 ist fest mit der Aussparung 73a durch Verkleben verbunden. Die erste Magnetflußführung 72 ist dafür bestimmt, in der Aussparung 44c, die in dem Halter 44 ausgebildet ist, aufgenommen zu werden, welche die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform ist. Die zweite Magnetflußführung 73 ist mit einem Paar von Verlängerungen 73b versehen, die dafür bestimmt sind, in die Nuten 40b des Rahmens 40 eingepaßt zu werden, welche dieselben wie bei der ersten Ausführungsform sind.
Die Magnetkreisvorrichtung 7 wird an dem Rahmen 40 befestigt, indem das Paar von Verlängerungen 73b der zweiten Magnetflußführung 73 mit dem Nutenpaar 40b des Rahmens 40 in Eingriff gebracht wird, nachdem der Magnet 71 in der Aussparung 73a der zweiten Magnetflußführung 73 mit einem Klebstoft betestigt wurde. Weiterhin wird, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt ist, der Halter 44 an dem Rahmen 40 befestigt, indem die zwei Verlängerungen 44a mit den Nuten 40a des Halters in Eingriff gebracht werden, nachdem der Hall-IC 41, die erste Magnetflußführung 72 und die Platte 43 mit dem Halter 44 zusammengesetzt worden sind. Dementsprechend können die strukturellen Elemente der Fühlvorrichtung korrekt positioniert und stabil von dem Rahmen 40 unterstützt werden. Danach werden Leitungsdrähte 41a elektrisch mit den Verbindungsleitern 40d z.B. durch Punktschweifen verbunden. Ein duroplastisches Harz wird in einen Raumbereich S rund um den Hall-IC 41 gespritzt, so dar der Hall-IC 41 durch das Aushärten des Harzes unbeweglich wird.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Magnetführung 73 und des Magneten 71 als eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist der Oberflächenbereich des Bodenwandbereichs der Aussparung 73a groß ausgeführt, so dar die effektive Klebefläche für den Magneten 71 vergrößert ist. Danach wird ein Klebstoff 8 auf den Seitenwandbereich 73c und auf den Bodenwandbereich der Aussparung 73a aufgebracht. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Positionsfestlegung und das Fixieren des Magneten 71 noch zuverlässiger. Es ist bevorzugt, daß die innere Oberfläche der Aussparung 73a eine rauhe Oberfäche hat, um den Magneten 71 fest zu verkleben.
Dementsprechend kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Magnet 71 leicht an der Magnetflußführung an einer korrekten Position angebracht werden. Ein Hall-Effekt-Fühler, der in der Lage ist, genaue Signale zu liefern, kann erzielt werden. Weiterhin kann ein automatisches Produktionsssystem leicht eingesetzt werden, weil das Positionieren der strukturellen Elemente der Fühlvorrichtung einfach sein kann.

Claims

1. Hall-Effekt-Fühlvorrichtung mit einem Magneten (45; 71) und einer Magnetflußführung (42a, 42b; 72, 73), die zum Bilden eines Magnetkreises zusammenwirken, sowie einem Hall-IC (41) im Magnetkreis, wobei die Elemente an einem Rahmen (40) befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (40) einen Halter (44) unterstützt, welcher einen Teil (42a, 72) der Magnetflußführung und den Hall-IC (41) in vorbestimmten Positionen hält und an welchem eine Platte (43) zum Abdecken des Hall-IC angebracht ist, und dar ein anderer Teil (42b, 73) der Magnetflußführung direkt in bestimmter Position an dem Rahmen (40) gehalten ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (40) aus einem Kunstharz durch Formen gebildet und einstückig mit einem ersten Halteblock (408) zum Halten des anderen Teiles (42b; 73) der Magnetflußführung (42a, 42b; 72, 73) und mit einem zweiten Halteblock (40A) zum Halten des Halters (44) versehen ist, in welchem der Hall-IC (41) und der eine Teil (42a; 72) der Magnetflußführung unterstützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dar der andere Teil (42b; 73) der Magnetflußführung und des Halters (44) jeweils von den ersten und zweiten Halteblöcke (408, 40A) mittels entsprechenden Vorsprung- und Nutpaaren (40a, 40b) gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dar der andere Teil (42b; 73) der Magnetflußführung eine Ausnehmung (73a) hat, und der Magnet (71) fest durch Kleben in der Ausnehmung gehalten ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dar der Oberflächenbereich des Bodenwandabschnittes der Ausnehmung (73a) grob gemacht ist, so daß die wirksame Klebfläche für den Magneten (71) vergrößert ist.