DE29713818U1

DE29713818U1 - Sensorkopf für einen Magnetfeldgeber

Info

Publication number: DE29713818U1
Application number: DE29713818U
Authority: DE
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1997-08-02
Filing date: 1997-08-02
Publication date: 1997-09-25
Anticipated expiration: 2007-08-03
Also published as: FR2767586A1; FR2767586B1; GB2328284B; DE19832111B4; DE19832111A1; GB9816428D0; GB2328284A

Description

01.08.1997 IN43LE/P dö Akte: 52403

Sensorkopf für einen Magnetfeldgeber

Die Neuerung betrifft einen Sensorkopf 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.

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 im Hinblick auf die Justierung und die Lagefixierung für die letztlich erforderliche feste Verbindung des Permanentmagneten mit dem fingerförmigen Abschnitt der Leiterplatte.

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.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung 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.

Die Lösung der Aufgabe sieht vor, daß an der Leiterplatte ein Dorn gießtechnisch angeformt ist, wobei der Durchmesser des Doms größer ist als das Größtmaß des Innendurchmessers des Permanentmagneten und daß für

die Bildung des Doms ein in Niederdruck-Vergußtechnik verarbeitbares Kunststoffmateriai vorgesehen ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Neuerung bietet den Vorteil, daß ein Verkleben des Hallgenerators und des Permanentmagneten nach dem Justieren des Magnetsytems 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 Neuerung unmittelbar nach dem Justieren erfolgen, das heißt, der justierte Sensorkopf wird mit dem Steckersockel verbunden und der so gebildete Einschub in ein bereitgestelltes, mit Vergußmase gefülltes Gehäuse eingeführt. Danach werden Gehäuse und Steckersockel miteinander verbördelt und der Magnetfeldgeber durch Aushärten der Vergußmase fertiggestellt. 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 Neuerung 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 Materialverdrängung 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. 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 Schmeizklebstoff-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.

Im folgenden sei die Neuerung anhand von Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer mit den elektronischen Bauelementen eines

Magnetfeldgebers fertig bestückten Leiterplatte, Figur 2 eine Draufsicht des sensorkopfseitigen Abschnitts der Leiterplatte mit einem angeformten Dorn,

Figur 3 eine Frontansicht des Doms gemäß Figur 2, Figur 4 ein aus der Leiterplatte, einem Permanentmagneten und einem Steckersockel gebildeter Einschub mit einer Darstellung des

Sensorkopfes im justierten Zustand,
Figur 5 einen Schnitt eines in einer Montagevorrichtung aufgenommen und

mit Vergußmasse gefüllten Gebergehäuses, Figur 6 eine Ansicht eines einbaufertig montierten Magnetfeldgebers.

Die Figur 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 (Figur 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 Zentriereiementen 11, 12, 13 und 14 versehen, wobei letztere der Zentrierung des Sensorkopfes 15 in einem Gehäuse 16 des Magnetfeldgebers 29 dienen.

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 Figur 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.

Bei der weiteren Montage des Magnetfeldgebers 29 wird der justierte Einschub, wie ihn die Figur 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 1 6 ist, wie aus der Figur 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 Figur 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.

Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß, wie aus der Figur 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.

Claims

01.08.1997 IN43LE/P dö Akte: 52403 Schutzansprüche

1. 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 jusierbare Halterung des Permanentmagneten auf der Leiterplatte gestatten,

dadurch gekennzeichnet,

daß an der Leiterplatte (1) ein Dorn (6) gießtechnisch angeformt ist, wobei der Durchmesser des Dorns (6) größer ist als das Größtmaß des Innendurchmessers des Permanentmagneten (21) und daß für die Bildung des Dorns (6) ein in Niederdruck-Vergußtechnik verarbeitbares Kunststoffmaterial vorgesehen ist.

2. Sensorkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß an dem Dorn (6) Verformungsrippen (7, 8, 9, 10) ausgebildet sind, deren Hülldurchmesser größer ist als das Größtmaß des Innendurchmessers des Permanentmagneten (21).

3. Sensorkopf nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Hallgenerator (4) in dem angeformten Dorn (6) eingebettet ist.

• ·<

4. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Dorn (6) Zentriermittel (11, 12, 13, 14) bezüglich des Gehäuses (16) des Magnetfeldgebers (29) ausgebildet sind.

5. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6) derart angeformt ist, daß die Stirnfläche des Hallgenerators (4) in Achsrichtung des Magnetfeldgebers (29) nicht in Kunststoff eingebettet ist.

6. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Ausbildung des Doms (6) ein im Spritzgießverfahren verarbeitbarer Schmelzklebstoff Anwendung findet.

7. Sensorkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des für den Dorn (6) verwendeten Kunststoffmaterials größenordnungsmäßig im Bereich von 40 Shore D liegt.