DE19618631A1 - Vorrichtung zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen und ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung von Dreh- oder Winkelbewegungen und zum Erzeugen eines die Bewegung darstellenden elektrischen Signals, bestehend aus einem Meßwertgeber, der mit dem die Dreh- oder Winkelbewe­ gung ausführenden Körper umläuft, und aus einem stationären Meßwertaufnehmer, der in Form eines Gehäuses, in dem die zum Erzeugen des elektrischen Signals vorgesehenen Bauteile ein­ geschlossen sind und aus dem ein Anschlußkabel herausführt, ausgebildet ist. Ein Verfahren zur Herstellung einer sol­ chen Vorrichtung ist ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Meßvorrichtungen dieser Art sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Als Meßwertgeber dient je nach System eine Zahnscheibe, ein Encoder-Ring mit magnetisierten Arealen oder ein ähnliches Gebilde. Der Meßwertaufnehmer enthält eingeschlossen in einem schützenden Gehäuse entweder ein aktives Sensorelement oder, wenn es sich um einen passi­ ven, induktiven Meßwertaufnehmer handelt, eine Induktions­ spule mit einen Permanentmagneten. Das von dem Meßwertgeber infolge der zu messenden Bewegung "gestörte" magnetische Feld ruft in der Induktionsspule das die Drehbewegung dar­ stellende elektrische Meßsignal hervor. Die induktiven Meß­ wertaufnehmer enthalten außerdem einen, zwei oder noch meh­ rere Polschuhe, die aus dem Gehäuse herausragen können, und in bekannter Weise den Verlauf des Magnetfeldes über die Randzone oder den Zahnbereich des Meßwertgebers derart be­ einflussen, daß ein vergleichsweise hohes Meßsignal ent­ steht.
Derartige Meßvorrichtungen werden beispielsweise für Kraftfahrzeug-Regelungssysteme, wie ABS, ASR (Antriebsschlupfregelung), ASMS (Fahrstabilitäts-Regelungs­ systeme) usw. eingesetzt. Sie dienen hierbei zur Messung des Drehverhaltens der einzelnen Fahrzeugräder und somit zum Gewinnen von Eingangssignalen dieser Regelungssysteme. Bei einem solchen Einsatz bzw. einem solchen Verwendungszweck wird auf geringe Herstellungskosten und dennoch hohe Be­ triebssicherheit großen Wert gelegt. Das Erreichen dieses Ziels ist Gegenstand intensiver Entwicklungsarbeiten. Die mechanische Stabilität der einzelnen Komponenten einer sol­ chen Meßvorrichtung, die leichte und damit kostengünstige Montage, die Haltbarkeit und der Schutz der empfindlichen elektrischen Bauteile gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit sind ebenfalls wichtige Forderungen. Man ist daher bemüht, den Meßwertaufnehmer derart auszubilden, daß die elektri­ schen Bauteile in einem schützenden, geschlossenen Gehäuse untergebracht werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache, kostengünstige und betriebssichere Bauform einer Meßvorrichtung der eingangs genannten Art, insbesondere des Meßwertaufnehmers zu entwickeln.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Ausgestaltung der Meßvorrichtung und durch das Herstellungsverfahren nach Anspruch 5 gelöst werden kann.
Das Besondere der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung besteht also darin, daß das Gehäuse des Meßwertaufnehmers aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, die aus Kunststoff bestehen und die nach dem Einfügen der elektrischen Bauteile und Ein­ legen des Anschlußkabels durch Kleben oder Schweißen verbun­ den sind und die mit einer nach dem Verbinden der Halbscha­ len eingeleiteten Gießmasse, einem Heißschmelzkleber, einer Silikonmasse (z. B. RTV-oxim vernetzt) oder dergleichen, aus­ gefüllt sind.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprü­ chen genannt. Anspruch 5 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung des Meßwertaufnehmers.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefüg­ ten Abbildungen hervor.
Es zeigen in schematisch vereinfachter Darstellungsweise
Fig. 1 im Längsschnitt entlang der Linie A-B in Fig. 2 einen Meßwertaufnehmer gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 2 eine weitere Ansicht, ebenfalls im Längsschnitt, des Meßwertaufnehmers nach Fig. 1.
Fig. 1 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau einer Meß­ vorrichtung nach der Erfindung. Dargestellt ist im Längs­ schnitt der Meßwertaufnehmer 6 eines aktiven Drehzahlsen­ sors, der zusammen mit einem angedeuteten Encoder 1 z. B. zur Messung der Drehzahl eines Fahrzeugrades verwendet werden kann. Der angedeutete Encoder 1 besitzt hier die Form eines Ringes, der mit dem Rad, dessen Drehbewegung gemessen werden soll, umläuft und der magnetisierte Areale 2 trägt. Dabei haben die benachbarten Areale entgegengerichtete Polarität. Diese magnetischen Areale 2 werden an einem Meßkopf oder Sensorelement 5, das Bestandteil des Meßwertaufnehmers ist, vorbeigeführt und rufen in bekannter Weise ein Meßsignal, das die Drehbewegung darstellt, hervor. Wichtig ist, daß der Abstand zwischen dem Sensorelement 5 des stationären Meß­ wertaufnehmers 6 und dem Encoderring bzw. der Luftspalt zwischen dem Sensorelement 5 und dem Encoder 1 ausreichend gering ist.
Fig. 1 zeigt eine "offene" Halbschale 7 des Meßwertaufnehmer-Gehäuses. In dieser Halbschale 7 werden zweckmäßigerweise zur Herstellung des Meßwertaufnehmers 6 die elektrischen Bauteile, nämlich das Sensorelement 5 und eine zugehörige (integrierte) Schaltung 8 sowie Verbindungs­ elemente 9 zu einem aus dem Gehäuse heraus führenden Anschlußkabel 10 eingelegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung (siehe auch Fig. 2) führt eine sogenannte Krimp-Verbindung 9 von der integrierten Schaltung 8 zum An­ schlußkabel 10.
In Fig. 2 sind im Schnitt beide Halbschalen 7, 7′ des Meßwertaufnehmer-Gehäuses dargestellt. Es wurde gewisserma­ ßen auf die Halbschale 7 - siehe Fig. 1 - eine zweite Halb­ schale 7′ aufgelegt, und es wurden beide Halbschalen 7, 7′ durch Verkleben oder Verschweißen der aufeinanderliegenden Gehäusewandungen miteinander verbunden. Durch das Verkleben oder auch durch Ultraschall- oder Heizspiegel-Verschweißen läßt sich eine mechanisch feste, feuchtigkeitsdichte Verbin­ dung erzielen.
Durch eine Umhüllung 11 des Anschlußkabels 10 an der Ein­ trittsstelle in das Gehäuse des Meßwertaufnehmers 6 und durch gewellte oder zackenförmige Ausbildung dieser Umhül­ lung 11 im Eintrittsbereich in das Gehäuse läßt sich eine Arretierung und Abdichtung zwischen dem Inneren des Gehäuses (7+7′) und der Eintrittsstelle des Anschlußkabels 10 errei­ chen. Hierzu ist diese Umhüllung 11 aus elastischem Materi­ al, das sich einerseits mit der Kabelummantelung verbindet und andererseits beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen 7, 7′ im Eintrittsbereich an die Wandung der Halbschalen an­ legt, gefertigt. Es ist auch möglich, auf eine separate Um­ hüllung 11 zu verzichten und statt dessen den Mantel des Kabels 10 zumindest in dem Eintrittsbereich wellig aus zu­ bilden, damit beim Zusammenfügen der beiden Halbschalen 7, 7′ eine zugfeste Halterung des Kabels 10 im Gehäuse 6 entsteht.
Die beiden Halbschalen 7, 7′ bestehen vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff.
Nach dem Zusammenfügen der beiden Halbschalen 7, 7′ werden alle Zwischenräume zwischen den Wandungen der Halbschalen 7, 7′ und den vor dem Verschließen eingelegten elektrischen Bauteilen, nämlich dem Sensorelement 5, der integrierten Schaltung 8, der Krimp-Verbindung 9 und dem in die Umhüllung hineinreichenden Kabel 10, mit einer Gießmasse, z. B. einem Heißschmelzkleber, einer Silikonmasse (wie RTV-oxim vernetz­ tem Silikon) oder einem ähnlichen Werkstoff ausgefüllt, der durch eine Einfüllöffnung 12 - siehe Fig. 2 - in das ge­ schlossene Gehäuse des Meßwertaufnehmers 6 eingebracht wird. Dadurch entsteht eine mechanisch feste Arretierung der elek­ trischen Bauteile, einschließlich des Anschlußkabels, in dem Gehäuse (7+7′). Durch die erkaltende Gießmasse wird auch die Öffnung 12 verschlossen. Der gesamte Meßwertaufnehmer wird durch diese einfache Maßnahme zu einem mechanisch stabilen, vor Feuchtigkeit geschützten Bauteil.
In Fig. 1 ist außerdem noch die Wandung einer Befestigungs­ klammer 13 angedeutet, die zur Halterung und Positionierung des stationären Meßwertaufnehmer-Gehäuses an der vorgesehe­ nen Stelle verwendet werden kann. Natürlich kommen auch an­ dere, an sich bekannte Befestigungsarten des stabilen Gehäu­ ses in Frage.
Handelt es sich um eine passive Meßvorrichtung, wird anstel­ le des Sensorelementes 5 und der integrierten Schaltung 8 ein Spulensystem in die Kunststoff-Halbschalen 7, 7′ bzw. in das Gehäuse des Meßwertaufnehmers 6 eingelegt. Solche passi­ ven, induktiven Meßsysteme enthalten u. a. eine Spule mit einer Meßwicklung, einen Dauermagneten und Polschuhe, mit denen das Magnetfeld im Bereich des Encoders 1 oder einer entsprechenden Zahnscheibe aus ferromagnetischem Material derart "verformt" wird, daß bei der zu messenden Drehbewe­ gung eine relativ hohe Meßspannung in der Spule induziert wird. Derartige Meßsysteme und Meßvorrichtungen sind be­ kannt, wobei man allerdings bisher aufwendige Gehäusekon­ struktionen für erforderlich hielt. Erfindungsgemäß wird dagegen das induktive Meßsystem in der beschriebenen Weise anstelle des Sensorelementes in eine Halbschale 7 lediglich eingelegt und dort positioniert. Anschließend werden beide Schalen 7, 7′ verschlossen und das Sensorgehäuse ausgefüllt, um einen mechanisch stabilen, feuchtigkeitsdichten passiven Meßwertaufnehmer zu erhalten.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Messung von Dreh- oder Winkelbewe­ gungen und zum Erzeugen eines die Bewegung darstel­ lenden elektrischen Signals, bestehend aus einem Meßwertgeber, der mit dem die Dreh- oder Winkelbewe­ gung ausführenden Körper umläuft, und aus einem sta­ tionären Meßwertaufnehmer, der in Form eines Gehäu­ ses, in dem die zum Erzeugen des elektrischen Si­ gnals vorgesehenen Bauteile eingeschlossen sind und aus dem ein Anschlußkabel herausführt, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus zwei Halbschalen (7, 7′) zusammengesetzt ist, die aus Kunststoff gefertigt sind und die nach dem Einfügen der Bauteile (5, 8, 9) und Einlegen des Anschlußkabels (10) durch Kleben, Ultraschallschweißen oder Heiz­ spiegelschweißen verbunden und mit einer nach dem Verbinden der Halbschalen eingeleiteten Gießmasse, einem Heißschmelzkleber oder dergleichen ausgefüllt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Erzeugen des elektrischen Meßsignals vorgesehenen Bauteile (5, 8, 9) ein aktives Sensor­ element (5) auf Basis eines Hall-Generators oder eines magneto-resistiven Meßelementes und Permanent­ magnete enthalten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Ansteuerung des Sensorelementes (5) und Aufbereitung der Sensorsignale vorgesehene Schaltung (8) in dem Gehäuse des Meßwertaufnehmers (6) ange­ ordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Erzeugen der elektrischen Meßsignale vorgesehenen Bauteile ein induktives Meßelement in Form einer Spule mit einer Meßwicklung und mit einem Permanentmagneten umfassen.
5. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in eine erste Halbschale (7), die ein Fertigungsteil des Sensorgehäuses ist, die zur Erzeugung der elektrischen Meßsignale vorgesehe­ nen, bereits mit dem Anschlußkabel (10) verbundenen Bauteile (5, 8, 9) eingelegt werden, daß eine zweite, das Sensorgehäuse schließende Halbschale (7′) aufge­ legt und durch Verkleben oder Schweißen mit der er­ sten Halbschale (7) verbunden wird sowie daß anschließend das Sensorgehäuse (7, 7′) mit einer Gießmasse ausgefüllt wird, die durch eine Zutritts­ öffnung (12) in der Wandung der Halbschalen (7, 7′) hindurch eingeleitet wird.
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