DE4142727A1 - Drehzahlsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehzahlsensor mit einem in einem Gehäuse gelagerten, einen Magneten tragenden Rotor, wobei das Gehäuse mittels eines topfförmigen Deckels verschließbar ist, der eine Leiterplatte mit elektronischen Bauteilen, insbesondere mit einem mit dem Magneten zusammenwirkenden Hall-Element trägt, wobei elektrische Anschlußelemente der Leiterplatte bzw. der elektrischen Bauelemente nach außen geführt sind. Ein solcher Drehzahlsensor ist prinzipiell bekannt. Wenn man ihn bspw. in Verbindung mit einem Getriebe verwendet, das entsprechend geschmiert werden muß, so kann nicht verhindert werden, daß Öldämpfe in den Bereich der Leiterplatte und seiner elektronischen Bauteile gelangen und dadurch das ordnungsgemäße Funktionieren des Drehzahlsensors beeinträchtigt wenn nicht gar unmöglich gemacht wird.

Es liegt infolgedessen die Aufgabe vor, den Drehzahlsensor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß Beeinträchtigungen der Leiterplatte und der elektronischen Bauelemente durch Dämpfe, aber auch durch Staub und dgl. sicher vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Drehzahlsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechend dem kennzeichnenden Teils dieses Anspruchs ausgebildet ist. Durch das Verschließen des die Leiterplatte und die elektronischen Bauteile auf nehmenden Deckels mittels eines Zusatzdeckels, der selbstverständlich dicht abschließen muß, können über das Gehäuse an den Sensor gelangende Dämpfe, Staub und dgl. Verunreinigungen die Leiterplatte und die elektronischen Bauelemente nicht mehr erreichen und damit die Funktionsfähigkeit des Drehzahlsensors auch nicht negativ beeinflussen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Zusatzdeckel etwa bündig mit dem freien Rand des Deckels abschließt. Dies vereinfacht die Verbindung dieser beiden Deckel mit dem Gehäuse und macht auch die dichte Verbindung zumindest der beiden Deckel, vorzugsweise aber der beiden Deckel mit dem Gehäuse mit herkömmlichen Methoden problemlos möglich.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdeckel eine im wesentlichen topfförmige Gestalt aufweist und sein freier Rand im Inneren des freien Randes des Deckels gelegen ist, wobei beide freien Ränder in die gleiche Richtung weisen. Das bedeutet, daß der topfförmige Zusatzdeckel in die freie Öffnung des gleichfalls topfförmigen Deckels möglichst spielarm oder spielfrei eingeschoben ist.

Eine in dieser Richtung zielende weitere Ausbildung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 4. Das Einstecken des darin erwähnten Verdrehsicherungs-Zapfens setzt aber bei einer den gesamten Innenquerschnitt des Deckels ausfüllenden Leiterplatte eine zentrische Lochung derselben voraus, durch welche der Zapfen hindurchgesteckt werden kann.

Um die Einsteckbewegung des Zusatzdeckels leicht begrenzen zu können, ist die Topfwand des Zusatzdeckels absatzartig verengt und die Topfwand des Deckels innen mit einem entsprechenden Absatz ausgestattet. Man schiebt in diesem Falle den Zusatzdeckel so weit nach innen, bis sein Außenabsatz am Innenabsatz des Deckels zur Anlage gekommen ist. Damit stehen dann auch die freien Topfränder der beiden Deckel etwa bündig zueinander.

Um eine gute aber auch dichte Verbindung der beiden Deckel mit dem Gehäuse zu gewährleisten, wird bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, daß die freien Ränder des Deckels und des Zusatzdeckels in eine randoffene Nut des Gehäuses eingesteckt sind. Gerade in diesem Falle ist es dann von Vorteil, wenn die beiden freien Ränder etwa bündig zueinander stehen.

Um auch das Zusammenstecken der Einheit aus den beiden Decke in mit dem Gehäuse in Achsrichtung genau vorgeben zu können, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß der freie Rand des Deckels außen wenigstens einmal absatzartig abgesetzt ist, und der Absatz an der freien Stirnkante des Gehäuses anliegt. Im Hinblick auf die vorgesehene Verbindung und/oder, um eine besonders gute Steckverbindung zu gewährleisten, kann der freie Rand des Deckels auch an zwei in Achsrichtung hintereinander gelegenen Stellen absatzartig abgestuft sein. In diesem Falle muß dann die "Aufnahme" für die Deckelränder am Gehäuse entsprechend gestaltet sein.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus Anspruch 9. Die dort erwähnte Lagerscheibe wird vorteilhafterweise innen am Boden des Zusatzdeckels durch Verstemmen festgehalten. Sie ist aus einem widerstandsfähigeren Material als der Zusatzdeckel selbst. Dieses sollte darüber hinaus auch gute Gleiteigenschaften haben.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Deckel mit dem Zusatzdeckel und dem Gehäuse mittels Ultraschallschweißung verbunden. Damit kann auch von außen her an dieser Verbindungsstelle nichts in den Raum zwischen dem Gehäuse und dem Zusatzdeckel eindringen. Es reicht eine einzige Ultraschall- Verschweißung, um alle drei Ränder staub- und flüssigkeitsdicht miteinander zu verschweißen.

Weitere Ausgestaltungen dieses Drehzahlsensors und damit im Zusammenhang stehende Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt dieses Ausführungsbeispiel anhand eines vertikalen Längsschnitts durch den mit einer Antriebswelle gekuppelten Drehzahlsensor.

Um die Drehzahl einer beliebigen Welle 1, bspw. einer Getriebewelle eines Kraftfahrzeuggetriebes, genau erfassen zu können, ist diese mit einem allgemein mit der Bezugszahl 2 bezeichneten Drehzahlsensor gekuppelt. In eine Mehrkantaufnahme 3 ist ein entsprechender Mehrkant 4 am freien Ende einer in einem in ein Gehäuse 8 eingepreßten Gleitlager 40 gelagerten Welle 5 eines Rotors 6 eingesteckt und somit drehfest damit gekuppelt. Der Rotor 6 läuft demnach mit der gleichen Drehzahl um wie die Welle 1. Er trägt einen Magneten 7, der gemäß der Zeichnung bevorzugterweise eingespritzt ist.

Das Gehäuse 8 des Drehzahlsensors 2 ist mittels eines Deckels 9 verschlossen. Es handelt sich dabei um einen topfförmigen Deckel, in dessen Innerem sich eine Leiterplatte 10 mit verschiedenen elektronischen Bauelementen, insbesondere aber mit einem sogenannten Hall-Element 11 oder Hall-IC befindet. Außerdem ist zumindest eine Schutzbeschaltung für letzteren vorhanden. Die elektrische Verbindung nach außen hin erfolgt über mehrere, bspw. drei in Reihe angeordnete elektrische Leiter 12. Ihre freien Enden sind beim Ausführungsbeispiel Bestandteil einer Steckkupplungshälfte 13 für einen entsprechenden Stecker mit Anschlußkabel.

Der Magnet 7 ist, wie gesagt, ein Ringmagnet mit wenigstens je einem über den Umfang angeordneten Nord- und Südpol. Die Pole des Magneten werden beim Drehen der Welle 5 abwechselnd am Hall-Element 11 vorbeibewegt. Je nach Ausbildung des letzteren wird entweder nur einer der beiden Pole, bspw. der Nordpol "registriert", oder auch beide Pole. Auf jeden Fall entsteht jedes Mal ein Impuls, wenn bspw. der Nordpol am Hall-Element 11 vorbeibewegt wird. Die Zahl der pro Zeiteinheit registrierten Vorbeibewegungen bzw. Impulse bildet ein Maß für die Drehzahl der Welle 1.

Um die Leiterplatte 10 mit ihrer Beschaltung und auch die elektronischen Bauelemente vor Verunreinigungen durch Nebel, Flüssigkeiten, Staub und dgl. zu schützen, ist der Innenraum des topfförmigen Deckels 9 mittels eines Zusatzdeckels 15 dicht verschlossen. Der Deckel 9, der Zusatzdeckel 15, aber auch die Welle 5 mit ihrer Aufnahme 16 für den Magneten 7 sind schon allein, um die Funktion des Magneten nicht zu beeinträchtigen, aus Kunststoff hergestellt.

Der Zeichnung kann man entnehmen,daß der Zusatzdeckel 15 eine im wesentlichen topfförmige Gestalt aufweist, wobei sein freier Rand 17 und der freie Rand 18 des Deckels 9 in gleicher Richtung weisen. Vorteilhafterweise verlaufen auch die Stirnkanten dieser beiden freien Ränder etwa bündig zueinander. Die Topfwand 19 des Zusatzdeckels 15 ist außen im Durchmesser absatzartig reduziert. In gleicher Weise ist auch die Topfwand 20 des Deckels 9 nach außen hin absatzartig erweitert, wodurch eine Einsteckbegrenzung 21 entsteht. Des weiteren sind die freien Ränder 17 und 18 des Zusatzdeckels 15 und des Deckels 9 in eine in axialer Richtung randoffene Nut 22 des Gehäuses 8 eingesteckt. Der freie Rand 18 des Deckels 9 ist außen wenigstens einmal absatzartig abgesetzt. Beim Ausführungsbeispiel sind zwei in Achsrichtung versetzte Absätze 23 und 24 vorgesehen. Der äußere Absatz 23 stützt sich in der Montageendlage an der freien Stirnkante 25 des Gehäuses 8 ab. Außer einer Begrenzung für das Zusammenstecken erhält man auf diese Weise auch einen dichten Abschluß. Gleichzeitig ist auch eine entsprechende Querschnittsdimensionierung der drei einander zugeordneten freien Ränder vorgesehen, was im Hinblick auf die Verbindung dieser drei Ränder durch Ultraschallschweißung wichtig ist.

Der Zusatzdeckel 15 ist mit einer zentrischen Aufnahme zum Einsetzen einer Lagerscheibe 26 versehen. Daran liegt das ballige freie Ende 27 der Welle 5 an. Die Lagerscheibe 26 besteht aus einem für dieses Axiallager vorteilhaften, reibungsarmen, aber auch verschleißarmen Werkstoff. Die Lagerscheibe 26 kann eingebördelt bzw. durch Verstemmen gehalten werden.

Des weiteren trägt der Zusatzdeckel 15 einen Drehlage- Sicherungszapfen 28. Er ist konzentrisch zum Boden des Zusatzdeckels 15 und damit auch zur Welle 5 angeordnet. Er steht über die Außenfläche des Topfbodens vor, durchsetzt beim Ausführungsbeispiel eine Bohrung 29 der Leiterplatte 10 und greift in eine axial offene, zentrische, seinem Querschnitt entsprechend gestaltete Aufnahme 30 des Deckels 9 ein.

Der Drehlage-Sicherungszapfen 28 hat einen unrunden Querschnitt in Form eines mit einer Abflachung versehenen Kreises. Den gleichen Querschnitt hat, wie gesagt, die Aufnahme 30 des Deckels 9. Somit kann dieser Zapfen nur in einer genau vorgegebenen Drehlage des Zusatzdeckels 15 gegenüber dem Deckel 9 in die Aufnahme 30 eingesteckt werden. Dies ist beim Ausführungsbeispiel deshalb notwendig, weil in nicht näher gezeigter Weise an der Deckel-Außenfläche bzw. der Bodenfläche des Zusatzdeckels 15, oder anders ausgedrückt, an der Innenfläche 31 des Zusatzdeckels 15 Ausnehmungen oder Vertiefungen angebracht sind, deren Form und Größe so gewählt sind, daß die zugeordneten elektronischen Bauelemente, also bspw. das Hall-Element 11, in eine zugeordnete Ausnehmung hineinragen kann. Die Tiefe dieser Ausnehmungen liegt im Bereich von bspw. wenigen zehntel Millimetern bis etwa ein Millimeter. Im übrigen befindet sich beim Ausführungsbeispiel die Aufnahme 30 an einem inneren, zentrischen, rohrförmigen Ansatz 32 des Deckels 9.

Zwischen die Leiterplatte 10 und den Zusatzdeckel 15 ist noch wenigstens ein Distanzelement 33 geschaltet. Es handelt sich bevorzugterweise um wenigstens einen kleinen Zapfen. Dieser ist beim Ausführungsbeispiel in der Leiterplatte 10 verschiebefest gehalten. Er kann aber auch einstückig an den Zusatzdeckel 15 angeformt sein. Bei zusammengebautem Drehzahlsensor liegt sein freies Ende an der Innenfläche 31 des Zusatzdeckels 15 an. Seine Länge ist so gewählt, daß dadurch die Leiterplatte 10 satt an das freie Ende des zentrischen rohrförmigen Ansatzes 32 des Deckels 9 gedrückt wird. Alle geschilderten Maßnahmen gewährleisten zusammen, daß das Hall-Element 11 von der zugeordneten Stirnfläche des Magneten 7 einen genau festgelegten Abstand aufweist. Ergänzend wird noch darauf hingewiesen, daß die Topfwand des Deckels 9 innen absatzartig ausgebildet ist. Auf dem dadurch gebildeten Absatz 34 liegt der freie Rand der Leiterplatte 10 auf. Er verläuft beim Ausführungsbeispiel in der gleichen Ebene wie die freie Stirnfläche des Ansatzes 32, wenn die Leiterplatte gemäß üblicher Ausbildung eben ist und sowohl innen als auch außen abgestützt werden soll.

Claims (13)

1. Drehzahlsensor mit einem in einem Gehäuse (8) gelagerten, einen Magneten (7) tragenden Rotor (6), wobei das Gehäuse mittels eines topfförmigen Deckels (9) verschließbar ist, der eine Leiterplatte (10) mit elektronischen Bauteilen, insbesondere mit einem mit dem Magneten (7) zusammenwirkenden Hall-Element (11) oder Hall-IC trägt, wobei elektrische Anschlußelemente (12) der Leiterplatte (10) bzw. der elektrischen Bauelemente (11) nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (10) und die elektronischen Bauelemente (11) mittels eines drehfest und axial unverschieblich am Deckel (9) gehaltenen Zusatzdeckels (15) abgedeckt sind.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdeckel (15) etwa bündig mit dem freien Rand (18) des Deckels (9) abschließt.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzdeckel (15) eine im wesentlichen topfförmige Gestalt aufweist und sein freier Rand (17) im Inneren des freien Rands (18) des Deckels (9) gelegen ist, wobei beide freien Ränder in die gleiche Richtung weisen.

4. Sensor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Innenfläche (31) des Zusatzdeckels (15) ein zentrischer Drehlage-Sicherungszapfen (28) vorsteht, der verdrehsicher in eine axial offene, zentrische, seinem Querschnitt entsprechende Aufnahme (30) an der Innenseite des Deckels (9) eingreift.

5. Sensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehlage-Sicherungszapfen (28) des Zusatzdeckels (15) zumindest an seinem freien Einsteckende einen kreisförmigen Querschnitt mit einer Abflachung aufweist.

6. Sensor nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Topfwand (19) des Zusatzdeckels (15) absatzartig verengt ist, und die Topfwand (20) des Deckels (9) innen mit einem entsprechenden Absatz ausgestattet ist.

7. Sensor nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Ränder (18, 17) des Deckels (9) und des Zusatzdeckels (15) in eine randoffene Nut (22) des Gehäuses (8) eingesteckt sind.

8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Rand (18) des Deckels (9) außen wenigstens einmal absatzartig (23, 24) abgesetzt ist und der Absatz (23) an der freien Stirnkante (25) des Gehäuses (8) anliegt.

9. Sensor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zentrische Aufnahme des Zusatzdeckels (15) zum Einsetzen einer Lagerscheibe (26), an welcher das insbesondere freie, ballige, über den Magneten (7) axial vorstehende Ende (27) des Rotors (6) anliegt.

10. Sensor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch angeformte Ausnehmungen an der Innenfläche (31) des Zusatzdeckels (15), deren Form und Größe so gewählt sind, daß sie zugeordnete elektronische Bauelemente (11) aufnehmen und vorzugsweise auch axial und/oder seitlich fixieren können.

11. Sensor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein Distanzelement (33) zwischen der Leiterplatte (10) und dem Zusatzdeckel (15).

12. Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. jedes Distanzelement (33) ein axial über die Leiterplatte (10) vorstehender und an dieser gehaltener Zapfen ist, der an der Innenfläche (31) des Zusatzdeckels (15) anliegt, wobei die Leiterplatte (10) an die Innenfläche des Deckels (9) angedrückt ist.

13. Sensor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) mit dem Zusatzdeckel (15) und dem Gehäuse (8) mittels Ultraschall- Schweißung verbunden ist.