DE19504820C1

DE19504820C1 - Meßfühler für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE19504820C1
Application number: DE19504820A
Authority: DE
Inventors: Arnold Federer; Oliver Gaechter
Original assignee: HIRSCHMANN RICHARD GmbH
Current assignee: HIRSCHMANN RICHARD GmbH
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2015-02-15
Also published as: EP0727647A1; ES2147315T3; DE59604859D1; EP0727647B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßfühler für Kraftfahrzeuge mit einem als Hallsensor ausgebildeten Meßwertaufnehmer und einer elektronischen Schaltung, insbesondere einer integrierten Schaltung zur Aufbereitung, Verstärkung und/oder Verarbeitung der Signale des Meßwertaufnehmers mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Die DE-OS 38 09 886 zeigt und beschreibt einen Meßfühler für Kraftfahrzeuge mit elek tronischer Regelung des Fahr- und Bremsverhaltens in Abhängigkeit von der Radgeschwin digkeit. Dieser Meßfühler besteht aus einer Kombination und baulichen Vereinigung eines induktiven oder magnetoresistiven Meßwertaufnehmers mit einem Vertikalbeschleunigungs- Sensorsystem und gegebenenfalls mit weiteren Meßfühlern. Über eine gemeinsame Signal leitung werden die Meßsignale herausgeführt. Außer den Meßwertaufnehmern ist noch eine elektronische Schaltung vorgesehen, die zur Aufbereitung, Verstärkung und/oder Verarbei tung der Signale dient. Alle diese Teile und Bauelemente sind in einem gemeinsamen Ge häuse untergebracht, das topfartig ausgebildet ist. Die hier vorgesehenen Meßwertaufnehmer arbeiten auf induktiver oder magnetoresistiver Basis. Zum Teil sind in diesem Meßfühler bewegliche Magnete vorhanden, die in Schwebe gehalten werden, aus welchem Grund ein Meßfühler dieser Art nur in einer vorgegebenen Lage eingebaut werden kann, um die Be weglichkeit der Magnete nicht zu beeinträchtigen. Das Gehäuse ist zur Gänze von den elek trischen Bauteilen ausgefüllt, sofern ein Hohlraum vorhanden ist, ist in diesen ein korre spondierend zur Form des Hohlraumes ausgebildeter Gummiblock eingesetzt.

Auch die DE-36 38 622 C2 zeigt und beschreibt einen Magnetfeldgeber mit einem einen Raum minimaler magnetischer Induktion bildenden Permanentmagnetsystem und einem in dem Raum minimaler magnetischer Induktion angeordneten Hallgenerator. Als Permanent magnetsystem ist ein Ringmagnet vorgesehen. Der Hallgenerator ist der Öffnung der Ring magnete so zugeordnet, daß die magnetisch sensitive Achse des Hallgenerators und die Achse des Ringmagneten im wesentlichen zusammenfallen. Der Montageaufwand für einen solchen Magnetfeldgeber ist recht erheblich.

Vor allem aber ist hier der aus der EP 560 381 A1 bekannte Meßfühler zu erwähnen, der ebenfalls mit Hallsensoren arbeitet. Dieser Meßfühler besteht aus einem zylindrischen Ge häuse mit einem topfartigen, das Gehäuse einseitig verschließenden Deckel. In diesem Ge häuse ist ein topfartiger Halter eingesetzt, dessen Höhe nur einen Bruchteil der inneren Höhe des Gehäuses beträgt. Im Boden dieses topfartigen Halters ist eine Öffnung ausgespart, in der die Hallsensoren liegen. Auf der Bodeninnenseite des Halters liegt ein Magnet auf, der das Magnetfeld für den Betrieb der Hallsensoren bereitstellt. Zur Halterung dieses Magneten ist ein Joch angeordnet. Magnet und Joch werden von einem Abstandshalter fixiert, der ge genüber dem ersterwähnten Halter formschlüssig festgelegt ist. Der restliche Innenraum des zylindrischen Gehäuses ist mit einer Kunststoffmasse ausgefüllt, die bündig mit dem Rand des Gehäuses abschließt. Bei der Montage eines solchen Meßfühlers werden zuerst die Sen soren, der Magnet, das Joch und der Abstandshalter im topfartigen Halter festgelegt und auch die elektrischen Anschlüsse hergestellt. Dann wird der Halter in das topfartige Gehäuse eingesetzt und anschließend ausgegossen. Der Halter ist ausschließlich und allein durch die Vergußmasse im Gehäuse festgelegt, und dies wird als nicht zweckmäßig angesehen, da da durch die Montage erschwert ist, da hier zusätzliche Mittel vorgesehen werden müssen, um den Halter mit den erwähnten Bauelementen im Gehäuse in der für ihn vorgesehenen Lage und Stellung festzuhalten, bevor die Vergußmasse eingebracht werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik zielt die Erfindung darauf ab, einen lageunab hängigen Meßfühler zu schaffen, der einen Aufbau besitzt, der herstellungstechnisch gese hen einfach und sicher ist, der dennoch eine hohe Effizienz aufweist und bei dem vor allem die im Meßfühler bei der Herstellung vormontierten Teile ihre vorgesehene Lage konstruk tionsbedingt beibehalten, wenn der Meßfühler fertiggestellt wird, was den Montageaufwand gering hält und daher eine rasche Montage sicherstellt, was für einen Massenartikel außeror dentlich wichtig ist, schlägt sich doch die für die Herstellung eines solchen Bauteiles aufge wandte Zeit nicht unerheblich in der Preisgestaltung nieder. Zur Lösung dieser komplexen Aufgabe schlägt die Erfindung jene Maßnahmen vor, die Inhalt und Gegenstand des kenn zeichnenden Teiles des Patentanspruches 1 sind.

Um die Erfindung zu veranschaulichen, werden zwei Ausführungsbeispiele anhand der Zeich nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen Drehzahlfühler;

Fig. 2 eine Seitensicht;

Fig. 3 eine Draufsicht;

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch das topfartige Gehäuse;

Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch den Stützteil;

Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Drehzahlfühlers.

Die Fig. 2 und 3 sind in einem gegenüber den anderen Figuren verkleinerten Maßstab darge stellt.

Der Aufbau des Drehzahlfühlers ist aus dem Vertikalschnitt nach Fig. 1 ersichtlich: Ein topfarti ges Gehäuse 1 von zylindrischer Form weist in seinem Boden 2 eine Vertiefung 3 auf. Die In nenseite des Bodens 2 bildet zusammen mit der erwähnten Vertiefung eine Schulter 4, auf wel cher der Rand einer Leiterplatte 5 aufliegt, an deren Unterseite ein Hall-Meßfühler 6 festgelegt ist, der von dieser Vertiefung 3 aufgenommen ist. Auf der Leiterplatte sind elektronische Schaltglieder angeordnet, insbesondere integrierte Schaltkreise, die hier nicht dargestellt sind. Die Außenseite des oberen Randes des topfartigen Gehäuses 1 ist mit zweckmäßigerweise um laufenden Vorsprüngen 7 bestückt. Nahe des oberen Randes ist eine innenwandseitige Nut 15 ausgespart. Am oberen Rand dieses topfartigen Gehäuses sind mehrere Zapfen 17 angeformt, de ren Achsen parallel zur Achse des Gehäuses 1 liegen (Fig. 4).

In dieses topfartige Gehäuse 1 ist ein Stützteil 8 eingesetzt, der hier ebenfalls topfartig ausgebil det ist. Bezogen auf die Abmessungen des topfartigen Gehäuses 1 ist dieser Stützteil 8 so di mensioniert, daß sein unterer Rand auf der Leiterplatte 5 aufliegt und diese damit lagemäßig fi xiert. Der Boden 9 dieses topfartigen Stützteiles 8 ist gegenüber der Leiterplatte 5 zurückgesetzt, und in dem dadurch gebildeten Hohlraum ist ein Dauermagnet 10 festgelegt, der der magneti schen Vorspannung des Hall-Meßfühlers 6 dient. Dieser klotz- oder zylinderartige Dauermagnet 10 besitzt eine mittige Bohrung, mit welcher er auf einen als Steckdom 11 ausgebildeten Halter an der Unterseite des zurückversetzten Bodens 9 aufgesteckt ist. Das freie Ende dieses Steckdor nes 11 ist pilzartig erweitert und hintergreift damit den Rand der Bohrung des Dauermagneten formschlüssig.

Die Durchmesser des topfartigen Stützteiles 8 sind so bemessen, daß der in das Gehäuse 1 einge setzte Stützteil an der Innenwand des Gehäuses anliegt. Nahe seinem oberen Rand besitzt der Stützteil 8 einen außen liegenden Wulst 12, dessen obere ringförmige Begrenzungsfläche 13 et wa rechtwinkelig zur Wandung des Stützteiles 8 liegt, wogegen die untere Begrenzungsfläche 14 als Kegelringfläche ausgebildet ist, deren Öffnungswinkel nach unten, gegen den Boden des Stützteiles 8 gerichtet ist. Des weiteren besitzt der Stützteil 8 an seinem oberen Rand einen radial auskragenden Flansch 16, der am Rand des topfartigen Gehäuses 1 aufliegt. Der Rand des topfartigen Gehäuses 1 weist zur Achse desselben paraallel liegende Zapfen 17 auf, die in die im Flansch 16 des Stützteiles 8 vorgesehenen Aussparungen 18 formschlüssig eingreifen. Im zu rückversetzten Boden 9 des Stützteiles 8 sind ferner Öffnungen 19 ausgespart.

Der vom Gehäuse 1 und dem Stützteil 8 begrenzte Hohlraum ist mit einer Vergußmasse 20 aus gefüllt. Diese Vergußmasse 20 bildet auch den Kopf des Drehzahlfühlers und zusätzlich eine Tülle 21 für die in den bzw. aus dem Fühler führende Signalleitung 22. Kopf und Tülle sind da bei einstückig ausgebildet. Der aus der Vergußmasse 20 gebildete Kopf des Drehzahlfühlers weist eine gegenüber dessen Gehäuse 1 radial ausladende Schulter 23 auf. Die inneren Enden der Signalleitung 22 sind an entsprechenden Anschlußpunkten an der Leiterplatte 5 angelötet.

Ist vorstehend erwähnt, daß der Drehzahlfühler zylindrisch ausgebildet ist, so liegt es im Rah men der Erfindung, seinen Querschnitt eckig zu gestalten. Vom Stützteil 8 ist vorstehend ausge sagt, daß er topfartig ausgebildet ist. Auch hier wäre denkbar, diesen Stützteil U-förmig zu ge stalten. Aus Fig. 1 ist auch zu erkennen, daß die achsiale Länge des Drehzahlfühlers größer ist als sein Durchmesser. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dieses Verhältnis abzuändern. Die achsiale Länge des Drehzahlfühlers ist vor allem durch die Wandstärke jenes Bauteiles vorgege ben, der den Drehzahlfühler aufzunehmen hat.

Für die Montage des vorstehend im einzelnen beschriebenen Drehzahlfühlers sind folgende Schritte vorgesehen: Vorerst werden die mit der Leiterplatte 5 zu verbindenden Enden der Si gnalleitung 22 durch eine im Bereich des Bodens 9 des Stützteiles 8 vorgesehene Öffnung einge fädelt und mit der Leiterplatte verlötet. Der Dauermagnet 10 wird auf den Steckdorn aufge steckt. Es ist möglich, im Rahmen der Montage vorerst einen nicht magnetisierten Ferritkern einzusetzen und diesen erst bei der Endmontage zu magnetisieren, was die Montagevorgänge erleichtert. Nun werden Leiterplatte 5 und Stützteil 8 zusammen mit dem Dauermagnet 10 in das Gehäuse 1 eingesetzt. Dabei wird der Stützteil durch die kegelringförmige Begrenzungsfläche 14 etwas zusammengedrückt und anschließend rastet der Wulst 12 in die Nut 15 des Gehäuses 1 ein. Die Zapfen 17 in Verbindung mit den Aussparungen 18 im Flansch 16 des Stützteiles 8 können sowohl der Positionierung der zusammenzufügenden Teile dienen wie auch verhindern, daß nachfolgend, wenn die so zusammengefügten Teile in eine Vergußform eingebracht werden und die Vergußmasse eingespritzt wird, die in die Vergußform einströmende Vergußmasse den oberen Rand des Stützteiles 8 abhebt und radial nach innen drückt. Durch die Öffnungen 19 im zurückversetzten Boden 9 des Stützteiles 8 dringt auch Vergußmasse in den unteren Hohlraum, in dem der Dauermagnet 10 vorgesehen ist und in dem auch elektronische Bauteile liegen. Durch die Form und Größe dieser Öffnungen 19 kann das Eindringen der Vergußmasse gesteu ert werden. Die Vorsprünge 7 am oberen Rand des Gehäuses 1 können zur sicheren Halterung der aus der Vergußmasse 20 gebildeten Schulter 23 dienen und diese Schulter 23 dient unter an derem als Anschlag dafür, wenn der aus den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Drehzahlfühler in eine in einem Maschinenbauteil ausgesparte Öffnung einzusetzen ist. Das Material, aus dem das Ge häuse 1 und die angeformten Vorsprünge 7 gefertigt sind, kann so beschaffen sein, daß beim nachträglichen Umspritzen durch die Temperatur der Vergußmasse oder Spritzgußmasse diese Vorsprünge 7 angeschmolzen werden und somit eine dichte Verbindung zwischen Gehäuse 1 und Schulter 23 bilden.

Beim besprochenen Ausführungsbeispiel bilden der als Hallsensor 6 ausgebildete Meßwertauf nehmer und die Leiterplatte 5 einen integrierten Schaltkreis, wobei hier zur Lagefixierung der untere Rand des Stützteiles 8 und die Leiterplatte 5 zusammenwirken (Fig. 1).

Fig. 6 zeigt nun eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der integrierte Schaltkreis als ein stückiger Bauteil 24 ausgebildet ist. Auch hier handelt es sich um einen als Hallsensor ausgebil deten Meßwertaufnehmer und der Dauermagnet 10 ist hier auf der Oberseite des gegenüber dem unteren Rand 25 des Stützteiles 8 zurückversetzten Bodens 9 festgelegt, wobei dieser Dauerma gnet 10 bei diesem Ausführungsbeispiel randseitig von außen umgriffen ist. Der untere Rand 25 des Stützteiles 8 liegt hier direkt an der Innenseite des Bodens 2 des Gehäuses 1 an. Dies ist für die Lagepositionierung des Stützteiles innerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Hinweisziffern ausgestattet, die auch im Zusammenhang mit der Schilderung des ersten Ausführungsbeispieles verwendet worden sind. Beide Ausführungsbei spiele zeigen und beschreiben Meßfühler mit Hallsensoren als Meßwertaufnehmer, zu deren Be trieb Magnete 10 für die Herstellung der magnetischen Vorspannung erforderlich sind. In der gezeigten und beschriebenen Bauart können auch Meßfühler gefertigt werden, die andere Meß wertaufnehmer besitzen. Als Meßwertaufnehmer eignen sich Binärsensoren und Analogsenso ren. Unter Binärsensor wird ein Meßwertaufnehmer verstanden, der ein Aus-Ein-Signal abgibt, unter Analogsensor ein Temperaturfühler. Die gesamte Elektronik für den Betrieb eines solchen Meßwertaufnehmers ist unmittelbar im Gehäuse untergebracht und vorzugsweise am Stützteil 8 festgelegt. Durch die beanspruchte Bauweise werden die einzelnen Teile relativ zueinander si cher und verläßlich festgelegt, so daß sie beim nachträglichen Vergießen ihre vorgesehene Lage beibehalten. Durch die Festlegung der einzelnen Bauteile am Stützteil 8 ist das Montagehandling relativ einfach, da der Boden 9 des Stützteiles 8 von beiden Seiten her frei zugänglich ist. Ist der Stützteil 8 mit den daran festgelegten Bauteilen in das Gehäuse 1 eingesetzt, so sind die einzel nen Teile sicher relativ zueinander positioniert und sind auch in dieser Lage gehalten, wenn nachträglich die Vergußmasse in das Gehäuse einfließt.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Boden
3 Vertiefung
4 Schulter
5 Leiterplatte
6 Hallsensor
7 Vorsprung
8 Stützteil
9 Boden
10 Dauermagnet
11 Steckdom
12 Wulst
13 Begrenzungsfläche
14 Begrenzungsfläche
15 Nut
16 Flansch
17 Zapfen
18 Aussparung
19 Öffnung
20 Vergußmasse
21 Tülle
22 Signalleitung
23 Schulter
24 einstückiger Bauteil (integrierter Schaltkreis)
25 unterer Rand

Claims

1. Meßfühler für Kraftfahrzeuge mit einem als Hallsensor (6) ausgebildeten Meßwertauf nehmer und einer elektronischen Schaltung, insbesondere einer integrierten Schaltung zur Aufbereitung, Verstärkung und/oder Verarbeitung der Signale des Meßwertaufneh mers, wobei der Meßwertaufnehmer zusammen mit der integrierten Schaltung am oder im Boden (2) eines topfartigen Gehäuses (1) angeordnet und durch einen in das Gehäuse (1) eingesetzten Stützteil (8) lagemäßig fixiert ist, wobei der Meßwertaufnehmer und die integrierte Schaltung an der Unterseite des Stützteiles (8) festgelegt sind oder zwi schen dem Boden (2) des topfartigen Gehäuses (1) und dem Boden (9) des Stützteiles (8) gehalten sind und der vom Gehäuse (1) und dem Stützteil (8) begrenzte Hohlraum von einer Vergußmasse (20) ausgefüllt ist und die Meßsignale über mindestens eine Si gnalleitung aus dem Gehäuse herausführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Bo den (9) des U- oder topfförmigen Stützteiles (8) gegenüber seinem unteren Rand (25) nach oben versetzt ist und der dadurch zwischen dem Boden (9) des Stützteiles (8) und dem Boden (2) des topfartigen Gehäuses (1) ausgesparte Hohlraum der Aufnahme des Meßwertaufnehmers und/oder der integrierten Schaltung dient und der mit seiner Au ßenwand an der Innenwand des topfartigen Gehäuses (1) anliegende Stützteil (8) nahe seinem oberen Rand einen außen liegenden Wulst (12) aufweist, der bei in das topfarti ge Gehäuse (1) eingesetztem Stützteil (8) in eine an der Innenwand des Gehäuses (1) ausgesparte Nut (15) formschlüssig eingreift.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützteil (8) an seinem oberen Rand einen radial auskragenden Flansch (16) aufweist, der am Rand des topfar tigen Gehäuses (1) aufliegt.

3. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des topfartigen Ge häuses (1) zur Achse desselben parallel liegende Zapfen (17) aufweist, die in im Flansch (16) des Stützteiles (8) vorgesehene Aussparungen (18) formschlüssig eingreifen.

4. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (9) des Stützteiles (8) Öffnungen (19) ausgespart sind.

5. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (20) den Kopf des Meßfühlers und eine Tülle (21) für die in den bzw. aus dem Fühler führende Signalleitung (22) bildet.

6. Meßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Vergußmasse (20) gebildete Kopf des Meßfühlers eine gegenüber dessen Gehäuse (1) radial ausladen de Schulter (23) aufweist.

7. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere, gegenüber dem zurückversetzten Boden (9) vorspringende Rand (25) des Stützteiles (8) an der Innensei te des Bodens (2) des topfartigen Gehäuses (1) anliegt bzw. aufsteht. (Fig. 6)

8. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallsen sor (6) an der Unterseite einer die elektronische Schaltung bzw. die integrierte Schal tung aufweisenden Leiterplatte (5) angeordnet ist und der Boden (2) des topfartigen Ge häuses (1) eine der Aufnahme des Hallsensors (6) dienende Vertiefung (3) besitzt, an deren Schulter (4) die Leiterplatte (5) aufliegt und die Leiterplatte (5) durch den in das Gehäuse eingesetzten U- oder topfförmigen Stutzteil (8) fixiert ist, der randseitig an der Leiterplatte (5) an- bzw. aufliegt und der gegenüber der Leiterplatte (5) zurückversetzte Boden des Stützteiles (8) einen Halter zur Festlegung eines der magnetischen Vorspan nung des Hallsensors (6) dienenden Magneten (10) trägt.

9. Meßfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter zur Festlegung des Magneten (10) gegen die Leiterplatte (5) gerichtet ist.

10. Meßfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der am gegenüber seinem unteren Rand (25) zurückversetzten Boden (9) des Stützteiles (8) vorgesehene Halter für den Magneten (10) als Steckdorn (11) ausgebildet ist und der Magnet (10) eine vor zugsweise mittige Bohrung zur Aufnahme des Steckdornes (11) besitzt und das freie Ende des Steckdornes (11) den Rand der Bohrung formschlüssig hintergreift.