DE4103947C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Magnetfeldstärkesensor mit einem Hall-Sensor, der am Boden eines Gehäuses aus nicht magnetisierbarem Material angeordnet ist, in das ein Anschlußkabel mit Leitungen eingeführt ist.

Ein Magnetfeldstärkesensor der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (US 49 65 517). Bei diesem Magnetfeldstärkesensor ist der Hall-Sensor in einem einteiligen, aus Kunststoff bestehenden Gehäuse angeordnet. Die Hohlräume im Kunststoffgehäuse sind mit einer Masse aufgefüllt, die ferromagnetische Teilchen enthält. Die Anschlüsse des Hall-Sensors sind unmittelbar mit den Adern des Anschlußkabels verbunden. Der Magnetfeldstärkesensor ist für die Feststellung eines beweglichen, magnetisierten Körpers bestimmt.

Für die Erfassung der Position beweglicher Teile von Maschinen können die Magnetfeldstärkesensoren auf einem von zwei relativ zueinander beweglichen Maschinenteilen angeordnet sein, während ein Magnet am anderen Maschinenteil befestigt ist.

Die Auswertanordnung für die Signale des Hall-Sensors ist im allgemeinen vom Einsatzort des Hall-Sensors entfernt. Zwischen dem Hall-Sensor und der Auswerteinheit verlaufen Verbindungsleitungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetfeldstärkesensor der eingangs beschriebenen Gattung so weiterzuentwickeln, daß er für rauhe äußere Betriebsbedingungen besonders geeignet, wirtschaftlich herstellbar und an eine entfernte Auswerteeinheit über Filter anschließbar ist.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die geschützte Anordnung des Hall-Sensors im Inneren des ersten Gehäuses werden Verschmutzungen, die Kriechströme oder Kurzschlüsse verursachen, vermieden. Die Gehäuseteile können stabil durch entsprechend starke Wände ausgebildet werden, so daß der Magnetfeldstärkesensor gegen äußere Beanspruchungen sehr widerstandsfähig ist. Das erste Gehäuseteil wird in einem gesonderten Arbeitsgang mit dem Hall-Sensor und der Platte mit den Steckbuchsen bestückt. In gesonderten Arbeitsgängen werden auch die Platte mit den Durchgangsfiltern und die Leitungen des Anschlußkabels mit den Steckelementen versehen. Die elektrischen Verbindungen der Durchgangsfilter mit den Steckelementen und den Steckbuchsen können durch einfache und schnelle Handgriffe hergestellt werden. Anschließend werden die beiden Gehäuseteile kraft- und formschlüssig miteinander verbunden.

Vorzugsweise ist der vor den Durchgangsfiltern, den Steckelementen, den Leitungen und dem Anschlußkabel im Inneren des zweiten Gehäuseteils freigelassene Raum mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffmasse ausgefüllt. Hierdurch wird verhindert, daß Staub, Flüssigkeit oder Feuchtigkeit in das Gehäuseinnere eindringen können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Gehäuseteil durch eine Bördelung am Rand des ersten Gehäuseteils befestigt. Zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil wird eine stabile, dichte Verbindung hergestellt, die auch höheren mechanischen Beanspruchungen widersteht.

Es ist zweckmäßig, auf der dem Hall-Sensor abgewandten Seite der Platte im ersten Gehäuseteil eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden, gut haftenden elastischen Kunststoff vorzusehen. Die Schicht haftet einerseits an der Platte und andererseits an den Innenwänden des ersten Gehäuseteils. Der Hall-Sensor und die Platte mit den Steckbuchsen werden hierdurch in ihrer Position am oder nahe am Boden des ersten Gehäuseteils fixiert. Die Stärke der Schicht kann so groß gewählt werden, daß auch größere mechanische Beanspruchungen, z. B. in Form von Vibrationen, die Stellung des Hall-Sensors und der Platte mit den Steckbuchsen nicht beeinflussen. Am Rand der Öffnung des ersten Gehäuseteils ist insbesondere ein Absatz für die elektrisch leitende Platte mit den Durchgangsfiltern vorgesehen. Die Durchgangsfilter und ihre Steckstifte werden hiermit in ihrer Lage fixiert und auf die Steckbuchsen ausgerichtet.

Um zusätzliche Befestigungsmittel für die Platte mit den Durchgangsfiltern einzusparen, weist das zweite Gehäuseteil einen kleineren Querschnitt als das erste Gehäuseteil mit einem flanschartig nach außen ragenden Rand an der Öffnung auf, wobei der Rand am Randbereich der Platte mit den Durchgangsfiltern anliegt. Durch die Bördelung wird die Platte mit den Durchgangsfiltern fest zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil eingespannt.

Der flanschartig verbreiterte Rand des zweiten Gehäuseteils ist zweckmäßigerweise als Anschlagfläche für eine Befestigungsplatte vorgesehen, die an ihrem den Magnetfeldstärkesensor überragenden Rand Löcher für Schrauben aufweist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Magnetfeldstärkesensor mit einem Anschlußkabel und einem an diesem befestigten Stecker in Seitenansicht,

Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Magnetfeldstärkesensor im Längsschnitt.

Ein Magnetfeldstärkesensor 1 enthält einen Hall-Sensor 2, der als handelsüblich ausgebildeter Baustein mit drei Anschlüssen ausgebildet ist. Der Hall-Sensor 2 enthält insbesondere eine Hybridschaltung in einem Kunststoffgehäuse mit nach außen geführten Anschlüssen. Der Hall-Sensor 2 befindet sich in einer nicht näher bezeichneten Ausnehmung einer elektrisch isolierenden Platte 3, die im Inneren eines ersten Gehäuseteils 4 angeordnet ist, das aus nichtmagnetischem Material, insbesondere aus Messing, besteht. Das Gehäuse 4 hat eine im wesentlichen zylindrische Gestalt und ist an einer Stirnseite mit einer geschlossenen Wand 5 versehen, während die andere Stirnseite offen ist. Der Hall-Sensor 2 ist nahe an der Innenseite der Wand 5 angeordnet. Zwischen der Innenseite der Wand 5 und dem Gehäuse des Hall- Sensors 2 befindet sich eine Isolierschicht 6.

Die Platte 3 weist nicht näher dargestellte Leiterbahnen auf, die jeweils einerseits mit einem Anschluß des Hall-Sensors 2 und andererseits mit dem Ende einer Steckbuchse 7 verbunden sind.

Entsprechend der Anzahl der Anschlüsse des Hall-Sensors 2 sind mit der Platte 3 drei Steckbuchsen verbunden, deren Enden jeweils in der Platte 3 angeordnet sind. Die Steckbuchsen 7 verlaufen in der Oberfläche der Platte 3 mit ihren Längsachsen unter rechten Winkeln.

Die Platte 3 erstreckt sich mit ihren Rändern bis zur Innenwand des ersten Gehäuseteils 4, das insbesondere als Drehteil hergestellt ist. Am Rand der offenen Stirnseite des Gehäuseteils 4 ist ein kreisringförmiger Absatz 8 vorgesehen, der an den Querschnitt einer elektrisch leitenden Platte 9 angepaßt ist, die mit ihrem Rand in eine zylindrische Ausnehmung des ersten Gehäuseteils 4 eingesetzt ist. Die Tiefe dieser nicht näher bezeichneten zylindrischen Ausnehmung, die in den Absatz 8 übergeht, entspricht der Stärke der Platte 9.

Die Platte 9 trägt drei im Abstand voneinander angeordnete Durchgangsfilter 10, die jeweils aus nicht näher bezeichneten zylindrischen Abschnitten bestehen, von denen in axialer Richtung nach beiden Seiten Steckstifte 11 nach außen ragen. Die Durchgangsfilter 10 sind in der Platte 9 so angeordnet, daß ihre Steckstifte 11 auf die Steckbuchsen 7 ausgerichtet sind. Der mittlere zylindrische Abschnitt jedes Durchgangsfilters 10 hat einen Anschlag 12, der größer ist als das für die Aufnahme des mittleren zylindrischen Abschnitts vorgesehene Loch in der Platte 9. Der Anschlag 12 legt sich daher beim Einsetzen des Durchgangsfilters in das Loch an der Oberfläche der Platte 9 an und bestimmt damit die axiale Lage des Durchgangsfilters 10 in bezug auf die Platte 9. Bei der Montage der Platte 9 werden die Steckstifte 11 in die Steckbuchsen 7 eingefügt.

Das erste Gehäuseteil 4 hat einen nach außen vorspringenden wulstförmigen Rand 13 an der offenen Stirnseite.

Ein zweites, im wesentlichen zylindrisches Gehäuseteil 14 ist mit dem ersten Gehäuseteil 4 am wulstförmigen Rand 13 verbunden. Das Gehäuseteil 14 enthält auf seiner, dem ersten Gehäuseteil 4 abgewandten Stirnseite eine Wand 15 mit einem zentrischen Loch 16, durch das ein Ende 17 eines Anschlußkabels 18 hindurchgeführt ist. Das andere Ende des Anschlußkabels 18 ist mit einem Stecker 19 verbunden.

Das Anschlußkabel 18 hat drei Leitungen 20, 21, 22, deren eine Enden aus dem Anschlußkabel 18 herausragen und je mit Steckelementen 23 versehen sind, die im Inneren des zweiten Gehäuseteils 14 je auf diejenigen Steckstifte 11 aufgesteckt sind, die auf der dem Hall-Sensor 2 abgewandten Seite der Platte 9 nach außen ragen. Das Kabelende 17 ist durch eine elastische Stopfbuchse 24 mit der Wand 15 verbunden. Weiterhin weist das ins Innere des Gehäuseteils 14 ragende Ende 17 einen Bund 25 auf.

Der Querschnitt des zweiten Gehäuseteils 14 ist kleiner als der Querschnitt des ersten Gehäuseteils 4. Das Gehäuseteil 14 ist an seiner offenen Seite mit einem flanschartig radial vorspringenden Rand 26 versehen, der in montiertem Zustand beider Gehäuseteile 4, 14 gegen die Platte 9 anliegt und diese in ihrer axialen Lage fixiert. Der Rand 26 ist durch Umbördelung am wulstförmigen Rand 13 befestigt. Das zweite Gehäuseteil 14 ist vorzugsweise ein Tiefziehteil aus Messing.

Der nicht von dem Kabelende 17, den Bund 25, den Stiften 11, den Steckelementen 23, den Leitungen 20, 21, 22, den zylindrischen Abschnitten der Durchgangsfilter 10 und den Anschlägen 12 eingenommene Raum im Inneren des Gehäuseteils 14 ist mit einer elektrisch isolierenden, elastischen Kunststoffmasse 27 ausgefüllt. Die Kunststoffmasse 27 verhindert das Eindringen von Staub, Feuchtigkeit und Flüssigkeit in das Gehäuseteil 14.

Im Gehäuseteil 4 ist auf der Platte 3 eine Schicht 28 aus einer elektrisch isolierenden, elastischen gut haftenden Kunststoffmasse aufgebracht. Die Schicht 28 fixiert die Platte 3 in ihrer axialen Lage im Gehäuseteil 4. Die Stärke der Schicht 28 bestimmt u. a. die Rückhaltekraft, die die Platte 3 in ihrer vorgesehenen Lage hält. Wirken stärkere mechanische Beanspruchungen auf den Magnetfeldstärkesensor 1 ein, z. B. als Schwingungen, kann eine Schicht 28 mit entsprechend größerer Stärke verwendet werden.

Der Magnetfeldstärkesensor 1 kann, da die Durchgangsfilter 10 durch Steckverbindungen mit dem Hall-Sensor 2 bzw. den Leitungen 20, 21, 22 verbunden werden, mit wenigen einfachen Handgriffen zusammengesetzt und anschließend durch Bördelung der Gehäuseteile 4, 14 fertiggestellt werden. Die Herstellung der einzelnen Bauteile bzw. Untergruppen, z. B. der Platte 3 mit den Steckbuchsen 7 oder der Platte 9 mit den Durchgangsfiltern 10, ist ebenfalls relativ einfach.

Der Magnetfeldstärkesensor 1 ist für rauhe Betriebsbedingungen geeignet. Er kann zur Lageerfassung relativ zueinander beweglicher Maschinenteile eingesetzt werden, wobei jeweils an einen Teil der Magnetfeldstärkesensor 1 und am anderen Teil ein permanenter Magnet angebracht wird. Zum Befestigen des Magnetfeldstärkesensors 1 wird eine mit einer Durchgangsöffnung 29 versehene Platte 30 verwendet, die Ausnehmungen 31 für Befestigungsschrauben 32 enthält. In Fig. 2 ist ein Maschinenteil 33 strichpunktartig dargestellt, an dem der Magnetfeldstärkesensor 1 mittels Platte 30 und Schrauben 32 befestigt ist.

Claims (7)

1. Magnetfeldstärkesensor mit einem Hall-Sensor, der am Boden eines Gehäuses aus nicht magnetisierbarem Material angeordnet ist, in das ein Anschlußkabel mit Leitungen eingeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist, daß der Hall-Sensor (2) am Boden eines ersten Gehäuseteils (4) angeordnet und an seinen Anschlüssen mit Steckbuchsen (7) leitend verbunden ist, deren Ende in einer dem Hall-Sensor (2) benachbarten, elektrisch isolierenden Platte (3) angeordnet sind und die jeweils in Steckstifte (11) von Durchgangsfiltern (10) einsetzbar sind, die in einer, eine Öffnung des ersten Gehäuseteils (4) abdeckenden elektrisch leitenden Platte (9) angeordnet sind und mit ihren Steckstiften (11) die Platte (9) beiderseits überragen und daß auf die Steckstifte (11) der Durchgangsfilter (10) auf der dem Hall-Sensor (2) abgewandten Seite der Platte (9) Steckelemente (23) aufsteckbar sind, die an den Enden der Leitungen (20, 21, 22) des Anschlußkabels (18) befestigt sind, das in das zweite Gehäuseteil (14), das mit einem Rand (26) am ersten Gehäuseteil (4) befestigt ist, eingeführt ist.

2. Magnetfeldstärkesensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Durchgangsfiltern (10), den Steckelementen (23), den Leitungen (20, 21, 22) und dem Ende (17) des Anschlußkabels (18) im Inneren des zweiten Gehäuseteils (14) frei gelassene Raum mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffmasse (27) ausgefüllt ist.

3. Magnetfeldstärkesensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Gehäuseteil (14) durch eine Bördelung am Rand (13) des ersten Gehäuseteils (4) befestigt ist.

4. Magnetfeldstärkesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Hall-Sensor (2) abgewandten Seite der Platte (3) im ersten Gehäuseteil (4) eine Schicht (28) aus einem elektrisch isolierenden, gut haftenden Kunststoff vorgesehen ist.

5. Magnetfeldstärkesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein flanschartig verbreiterter Rand (26) des zweiten Gehäuseteils (14) als Anschlagfläche für eine Platte (30) vorgesehen ist, die an ihrem, dem Magnetfelddetektor (1) überragenden Rand Löcher (31) für Schrauben (32) aufweist.

6. Magnetfeldstärkesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Gehäuseteil (4, 14) aus Messing bestehen.

7. Magnetfeldstärkesensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (9) mit den Durchgangsfiltern (10) an ihrem Rand in eine Ausnehmung an einem Ende des ersten Gehäuseteils (4) eingelegt ist und daß der Rand zwischen einem Anschlag (8) des ersten Gehäuseteils (4) und dem Rand (26) des zweiten Gehäuseteils (14) angeordnet ist.