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Die
Erfindung betrifft einen Sensorkopf für einen Magnetfeldgeber mit
einem axial magnetisierten, hülsenförmigen Permanentmagneten,
welchem ein auf einer Leiterplatte befestigter Hallgenerator zugeordnet
ist, derart, dass sich der Hallgenerator an der Stirnseite der in
das Gehäuse
des Magnetfeldgebers einsetzbaren Leiterplatte befindet und die
Achse des Permanentmagneten mit der Induktionsachse des Hallgenerators
im wesentlichen zusammenfällt
sowie mit Mitteln, welche eine justierbare Halterung des Permanentmagneten
auf der Leiterplatte gestatten.
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Das
Prinzip eines derartigen Gebers, bei dem der Hallgenerator in dem
durch Feldverdrängung
innerhalb des hülsenförmigen Permanentmagneten
gegebenen Raum minimaler magnetischer Induktion angeordnet ist,
beschreibt die
DE 36 38 622 . Im
Gegensatz zu Induktionsgebern hat ein solcher Geber den Vorzug,
relativ niedrige Drehzahlen bzw. Bewegungen im Stillstandsbereich
erfassen zu können.
Besonders vorteilhaft ist die in dem oben genannten Patent beschriebene
Bauform insofern, als sie ein hohes Nutz-/Störsignal-Verhältnis liefert.
Andererseits stellt der Nullpunktabgleich bei einem derartigen Geber
eine extrem empfindliche Lagejustierung zwischen dem Hallgenerator
und dem Permanentmagneten dar. Zweckmäßigerweise ist der Hallgenerator
unmittelbar der Stirnseite einer die elektronischen Bauelemente
des Gebers tragenden Leiterplatte zugeordnet, das heißt, dass
an der Leiterplatte ein fingerförmiger
Abschnitt derart ausgebildet ist, dass er in die Öffnung des
Permanentmagneten einführbar
ist. Erhebliche Formabweichungen des vorzugsweise gesinterten Permanentmagneten
und relativ grobe Toleranzen, die bei der Herstellung der Leiterplatte
in Kauf zu nehmen sind, verursachen jedoch in der Serienfertigung
einen unangemessen hohen Aufwand in Hinblick auf die Justierung
und die Lagefixierung für
die letztlich erforderliche feste Verbindung des Permanentmagneten
mit dem fingerförmigen
Abschnitt der Leiterplatte.
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Mit
der
DE 41 40 403 wird
eine Lösung
des Problems aufgezeigt, bei der ein zusätzliches Bauteil, nämlich ein
auf dem fingerförmigen
Abschnitt der Leiterplatte verschiebbares Klemmstück, Anwendung
findet. Das Klemmstück
dient dem Permanentmagneten als Träger und wird, wenn die magnetische
Justierung zwischen dem Hallgenerator und dem Permanentmagneten
erfolgt ist, mit der Leiterplatte verklebt. Das Klemmstück muss
jedoch, was wenig fertigungsgerecht ist, vor dem Verlöten der Kontaktstifte
des Hallgenerators mit den zugehörigen Leiterbahnen
auf die Leiterplatte aufgesteckt werden. Zusätzlich ist wegen der nachfolgenden
weiteren Handhabung und der Tatsache, dass der Hallgenerator beim
Löten nicht
ohne Spalt zur Stirnseite der Leiterplatte an dieser angebracht
werden kann, auch der Hallgenerator mit der Leiterplatte zu verkleben.
Der Klebeprozess, beispielsweise mit einem UV-Kleber, erfordert
nicht unerhebliche Reinigungsvorgänge und bedingt Aushärtezeiten,
die abgesehen von dieser Sicherungsmethode grundsätzlich anhaftenden Unsicherheiten
erhebliche Unterbrechungen im Fertigungsfluss zur Folge haben.
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Aus
DE 195 80 281 T1 ist
ein Magnetsensor mit einem ein vorderseitges Ende, ein rückseitiges Ende
sowie eine Öffnung
aufweisenden Träger
und mit mehreren sich von einer Vorder- zu einer Rückseite des Trägers erstreckenden
elektrischen Leitern bekannt. Dabei ist ein in der Öffnung des
Trägers
angeordneter Permanentmagnet vorgesehen, der keine Hülsenform
aufweist. Eine Vorrichtung mit einem Hall-Elemente-Paar und mit
einem keine Hülsenform aufweisenden
Magneten offenbart
EP
0 560 381 A1 . Weiterhin ist aus
EP 0 163 036 A1 eine Sensoranordnung
mit einer mit einem Magnetpaar zusammenwirkenden Hall-Einrichtung
bekannt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es somit, die Herstellung eines Magnetfeldgebers
der geschilderten Bauform zu verbessern, indem der Bauteilebedarf
und die Montagearbeitsgänge
verringert werden und die Montagezeit verkürzt wird.
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Die
Lösung
der Aufgabe sieht vor, dass an der Leiterplatte ein Dorn gießtechnisch
angeformt ist, wobei der Durchmesser des Dorns größer ist
als das Größtmaß des Innendurchmessers
des Permanentmagneten, dass ein Presssitz zwischen Dorn und Permanentmagnet
vorhanden ist und dass für
die Bildung des Dorns ein in Niederdruck-Vergusstechnik verarbeitbares
Kunststoffmaterial vorgesehen ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die
Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Verkleben des Hallgenerators
und des Permanentmagneten nach dem Justieren des Magnetsystems nicht
mehr erforderlich ist, da einerseits der Hallgenerator bereits bei
der Bildung des Dorns im Kunststoff eingebettet werden kann, andererseits
der Presssitz zwischen Dorn und Permanentmagnet einen ausreichend
festen Sitz und eine ausreichende Sicherung der vorgenommenen Justierung
bis zur Einbettung des Sensorkopfes im Gehäuse des Gebers bietet. Dieses
Einbetten kann aufgrund der Erfindung unmittelbar nach dem Justieren
erfolgen, das heißt,
der justierte Sensorkopf wird mit dem Steckersockel verbunden und
der so gebildete Einschub in ein bereitgestelltes, mit Vergussmasse
gefülltes
Gehäuse
eingeführt.
Danach werden Gehäuse
und Steckersockel miteinander verbördelt und der Magnetfeldgeber durch
Aushärten
der Vergussmasse fertig gestellt. Es entfallen insbesondere die
durch den Zwischenschritt des Klebens des justierten Sensorkopfes
bisher erforderlichen Reinigungsvorgänge und die beim Aushärten des
Klebers in Kauf zu nehmenden Wartezeiten. Die Erfindung ermöglicht daher
eine fließende und
somit automatisierbare Montage des Magnetfeldgebers. Die Herstellung
und die Handhabung eines komplizierten Bauteils, nämlich des
Klemmstücks,
ist vermieden. Die Ausbildung von Verformungsrippen erleichtert
die Materialver drängung beim
Aufpressen des Permanentmagneten auf den Dorn, was sich letztlich
auch auf die erforderliche feinfühlige
Justierung vorteilhaft auswirkt. Dabei kann, da der Innendurchmesser
des gesinterten Permanentmagneten relativ stark schwankt, die Materialverdrängung erheblich
sein.
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Hervorzuheben
ist ferner die Tatsache, dass der Dorn an der fertig bestückten Leiterplatte
nachträglich
und unmittelbar angeformt werden kann. Dies wird ermöglicht durch
die Anwendung der Schmelzklebstoff-Vergießtechnik, bei der eine Zerstörung der
auf der Leiterplatte befindlichen Bauteile aufgrund der niedrigen
Gießdrücke vermieden
ist. Außerdem
bieten die in dieser Vergießtechnik
verarbeitbaren beispielsweise thermoplastischen Werkstoffe, vorzugsweise
auf Polyamidbasis, gute Hafteigenschaften und eine hohe Warmfestigkeit,
was sie für
eine bevorzugte Anwendung des Magnetfeldgebers, das heißt für einen
Einsatz im Kraftfahrzeug, geeignet sein läßt.
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Im
folgenden sei die Erfindung anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer mit den elektronischen Bauelementen eines Magnetfeldgebers fertig
bestückten
Leiterplatte,
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2 eine
Draufsicht des sensorkopfseitigen Abschnitts der Leiterplatte mit
einem angeformten Dorn,
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3 eine
Frontansicht des Dorns gemäß 2,
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4 ein
aus der Leiterplatte, einem Permanentmagneten und einem Steckersockel
gebildeter Einschub mit einer Darstellung des Sensorkopfes im justierten
Zustand,
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5 einen
Schnitt eines in einer Montagevorrichtung aufgenommen und mit Vergußmasse gefüllten Gebergehäuses,
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6 eine
Ansicht eines einbaufertig montierten Magnetfeldgebers.
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Die 1 zeigt
den Zustand einer Leiterplatte 1 nach einem ersten Montagezyklus.
Das heißt, die
Leiterplatte 1 ist mit Gruppen von elektronischen Bauelementen 2 und 3 und
mit einem Hallgenerator 4, welcher stirnseitig an einem
fingerförmigen
Abschnitt 5 der Leiterplatte 1 angeordnet ist,
fertig bestückt.
Die so vorbereitete Leiterplatte 1 wird in einem weiteren
Montageschritt in eine Gießform
eingelegt. Nachfolgend wird auf dem fingerförmigen Abschnitt 5 ein
Dorn 6 gießtechnisch
angeformt. Dabei wird auch der Hallgenerator 4 in Kunststoff
eingebettet, und zwar vorzugsweise so, daß er stirnseitig freiliegt,
um beim fertig montierten Magnetfeldgeber 29 (6) zwischen
dem Hallgenerator 4 und der Stirnwand des Magnetfeldgebers 29 bzw.
der Kappe 31 einen möglichst
geringen Abstand zu haben. Der Dorn 6 ist mit Verformungsrippen 7, 8, 9 und 10 sowie
mit Zentrierelementen 11, 12, 13 und 14 versehen,
wobei letztere der Zentrierung des Sensorkopfes 15 in einem
Gehäuse 16 des
Magnetfeldgebers 29 dienen.
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Nach
der Entnahme der Leiterplatte 1 aus der Gießform wird
in einem weiteren Arbeitsgang die Leiterplatte 1 mit einem
Steckersockel 17, in welchem eine geeignete Fassung 18 ausgebildet
ist, zusammengefügt.
Der zusätzlichen
Halterung der Leiterplatte 1 dienen nach innen weisende,
federnd ausgebildete Enden von in dem Steckersockel 17 eingebetteten
Rundkontakten, von denen zwei in 4 mit 19 und 20 bezeichnet
sind. Gleichzeitig dienen die federnden Enden der Rundkontakte der
Kontaktierung mit Leiterbahnen der Leiterplatte 1, wobei
die Kontaktverbindungen zusätzlich
noch durch Löten
gebildet werden. Danach erfolgt das Aufpressen eines Permanentmagneten 21 auf
den Dorn 6. Der derart vorbereitete Einschub wird nachfolgend
in einer Justiervorrichtung in ein einbauäquivalentes, stirnseitig offenes
Gebergehäuse
eingeführt
und der Sensorkopf 15 durch weiteres Aufschieben des Permanentmagneten 21 auf
den Dorn 6 – vorzugsweise
durch einen Schrittmotor gesteuert – elektromagnetisch abgeglichen.
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Bei
der weiteren Montage des Magnetfeldgebers 29 wird der justierte
Einschub, wie ihn die 4 zeigt, der Justiervorrichtung
entnommen und in ein in einer geeigneten Aufnahme 22 einer
Montagevorrichtung bereitstehendes, mit Gießharz 23 teilweise gefülltes Gehäuse 16 eingesetzt.
An dem Gehäuse 16 ist,
wie aus der 5 ersichtlich ist, ein Bördelrand 24 ausgebildet,
mittels dessen der Steckersockel 17 bzw. der Einschub mit
dem Gehäuse 16 fest verbunden
wird. Ein mit 25 bezeichneter, auf den Steckersockel 17 aufgezogener
O-Ring dient dabei der Abdichtung des Sitzes 26 zwischen
Steckersockel 17 und Gehäuse 16. Das in an
sich bekannter Weise zweistufig ausgebildete Gehäuse 16 weist mit einem Gewinde 27 sowie
einem Sechskant 28 Mittel auf, die der Befestigung des
Magnetfeldgebers 29 beispielsweise an der Wand eines Getriebegehäuses eines Kraftfahrzeuges
dienen, und zwar unter Zwischenlage einer unverlierbar angebrachten
in 6 dargestellten Ringscheibe 30. Ferner
ist das Gehäuse 16 mit
einer nichtmagnetischen Kappe 31 versehen, die vor dem
Einfüllen
der Vergußmasse 23 durch
Einrollen des Gehäuserandes
mit dem Gehuse 16 verbunden wird.
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Der
Vollständigkeit
halber sei noch erwähnt, daß, wie aus
der 6 hervorgeht, an dem Steckersockel 17 Renkverbindungsmittel 32 angeformt
sind, die der Befestigung einer nicht dargestellten Überwurfmutter
dienen. Mit 33 ist eine von mehreren nach dem Anbördeln des
Steckersockels 17 angebrachte Kerbe bezeichnet, die als
Verdrehsicherung dient. Nach der Montage des Magnetfeldgebers 29 wird dieser
einer Wärmebehandlung
unterzogen bei der das Gießharz 23 zu
einer kautschukähnlichen
Vergußmasse
aushärtet.