EP3662294A1 - Drehzahlsensor für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, sowie ein verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Drehzahlsensor für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, sowie ein verfahren zu dessen herstellung

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EP3662294A1
EP3662294A1 EP18729071.3A EP18729071A EP3662294A1 EP 3662294 A1 EP3662294 A1 EP 3662294A1 EP 18729071 A EP18729071 A EP 18729071A EP 3662294 A1 EP3662294 A1 EP 3662294A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
injection
carrier
speed sensor
magnetic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18729071.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Dalisdas
Sebastian DUENSING
Oliver Gründker
Thilo Klostermann
Florian SCHWAGMEYER
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ZF CV Systems Hannover GmbH
Original Assignee
Wabco GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Wabco GmbH filed Critical Wabco GmbH
Publication of EP3662294A1 publication Critical patent/EP3662294A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01P1/02—Housings
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    • B29L2031/3481—Housings or casings incorporating or embedding electric or electronic elements

Definitions

  • Speed sensor for a vehicle in particular a commercial vehicle, and a method for its production
  • the invention relates to a speed sensor for a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a method for its production.
  • Speed sensors are used, inter alia, as wheel speed sensors for determining a wheel speed of a respective wheel.
  • speed sensors z. B. used in transmissions to determine the speeds of transmission shafts.
  • the speed sensor on a magnetic sensor and a mounting flange, with which it on a component, eg. B. on the wheel arch, is firmly mounted.
  • On the rotating wheel is generally a signal wheel, z.
  • As incremental or pole provided which generates a changing magnetic field in its rotation at the magnet position sensor positioned close.
  • the magnetic sensor acts as an induction transmitter, which measures and counts the magnetic pulses.
  • the speed sensor generally includes a mounting flange for engaging the wheel housing side member, generally with a mounting sleeve for receiving a fastener, e.g. B. a screw or a bolt. Furthermore, the speed sensor has a sensor housing in which the magnetic sensor, for. B. a Hall IC, is recorded on a sensor carrier.
  • a fastener e.g. B. a screw or a bolt.
  • the speed sensor has a sensor housing in which the magnetic sensor, for. B. a Hall IC, is recorded on a sensor carrier.
  • the rotational speed sensor is positioned directly on the pole wheel or signal wheel and thus exposed to significant environmental stresses such as temperature, water spray, etc.
  • the sensor housing is sealing, so that the sensor carrier is sealed and secured against the environmental influences in its interior with recorded magnetic sensor .
  • the speed sensor is to be formed with different geometry and orientation.
  • different housing lengths of the sensor housing are provided to bridge the distance from the mounting flange to the pulse wheel.
  • the electrical leads for contacting and powering the magnetic sensor are generally routed away by the speed sensor and exit at a suitable exit angle.
  • the speed sensors generally have a complex construction with a protective cap receiving the sensor holder and further sealing caps and sealing rings, and in particular also springs for axial clamping of this arrangement in order to allow a secure, sealing hold.
  • the invention has for its object to provide a speed sensor and a method for its production, which allow a safe, the loads corresponding training with relatively little effort.
  • the sensor housing and the mounting flange are wholly or largely as a one-piece injection molded body of an injection molding material educated.
  • the injection-molded body thus also surrounds a receiving region, in particular a wall, which is formed in a rear region of the sensor carrier; This safely accommodates the sensor carrier.
  • the sensor carrier may in particular be closed at its front end region and receive the magnetic sensor here, wherein the front end region is preferably not surrounded by the injection molding material.
  • the rear area with the wall is injected into the injection molded body and thus firmly and tightly received.
  • the sensor carrier is preferably not rotationally symmetrical; Thus, the angle between the Sens mecanicscardi and the departure of the flange or the lines can be adjusted already in the production.
  • the magnetic sensor is not thermally loaded during injection of the injection molding material and surrounded only by the preferably made of plastic, not affecting the magnetic measurement sensor carrier, so that the magnetic sensor is arranged close to the position of the pulse disc can be.
  • the wall can be open to the rear, so that from there the magnetic sensor is used and this open rear end is subsequently closed and sealed by the injection molding material.
  • the advantages are achieved that a high density and firm recording, and in particular a cost-effective production is made possible by the one-piece injection molded body.
  • it is no longer a complicated task to seal a separate sensor housing with respect to the mounting flange.
  • the position of the components is securely determined by the one-piece injection molded body.
  • the sensor housing is also filled in its interior with the injection-molded material, whereby the magnetic sensor is additionally sealed.
  • the contacted with the magnetic sensor lines are preferably led away by the sensor carrier, in particular within the wall, to the rear. You can thus run through the injection molded body, so that a tightness of the cable guide is ensured.
  • Different housing lengths can be formed according to a preferred embodiment by means of a uniform sensor carrier by the sensor carrier is inserted in different length positions in the injection mold.
  • the sensor carrier can also be formed from an output sensor carrier by suitably cutting the rear end of its wall with adjustable longitudinal extension or housing length and are inserted into the injection molding tool after the appropriate cutting.
  • a secure attachment of the sensor carrier can by a melting area on its outside, z.
  • melting fins are ensured, which are partially melted during the injection process and thus can subsequently enter into a cohesive and / or positive connection with the injection molded body.
  • As a mounting bush is advantageously made of a stronger material than the injection molding material, in particular made of metal, for. B. as a brass bushing, and is injected with.
  • the mounting bushing can be inserted into the injection molding tool and subsequently encapsulated with and thus forms part of the mounting flange.
  • first and second tool parts can be used, which are rotated relative to each other before the injection molding process.
  • the mounting flange can be formed by first tool halves, in which preferably the fastening bush is inserted, and the sensor housing by second tool halves, in which the sensor carrier is inserted with magnetic sensor, wherein the first tool halves with respect to the second tool halves adjusted in its angular position before the injection molding process, d. H. can be rotated relative to each other to set a sensor angle or angle of the sensor relative to the mounting flange.
  • the longitudinal extent of the sensor housing can be adjusted by a slide introduced in the longitudinal direction (axial direction). In the space or space between the first and second tool halves and the slide then the injection molding material is injected.
  • the entire speed sensor can thus be made of few parts and inexpensive, fast and safe, especially with a high number of different lengths and angular settings.
  • any adjustment angle can be formed with the same injection mold tool, further by adjusting the slide position and setting a suitable length position of the sensor carrier, or by suitable cutting to length from the output sensor carrier, any housing lengths can be set.
  • Different attachments can preferably be achieved by choosing a suitable mounting bushing.
  • the lines run backwards through the injection molding body and exit at the rear end.
  • a cable outlet cap with appropriate cable routing or outlet angle placed on the back of the injection-molded body, z. B. engaged or plugged, which sets a cable outlet guide in a suitable direction.
  • FIG. 1 is a perspective view of a speed sensor for mounting in a commercial vehicle.
  • Fig. 2 is a sectional side view of the speed sensor
  • 3 is a partial view of the speed sensor in the injection molding tool.
  • Fig. 5 sectional views of speed sensors with different lengths.
  • a speed sensor 1 is provided for mounting in a vehicle, in particular commercial vehicle, wherein it z. B. as a wheel speed sensor with a Signal wheel, which is provided on the wheel side or wheel firmly and thus rotatably cooperates.
  • the speed sensor 1 has the rear (in Fig. 1 right) a mounting flange 2 and the front (in Fig. 1 left) a substantially cylindrical, forward z. B. slightly tapered sensor housing 3 on. Furthermore, a sensor carrier 4 is provided made of plastic, in which a magnetic sensor 5, in particular Hall IC 5, recorded, for. B. glued or locked.
  • a cable outlet cap (cable guide cap) 6 is provided with an outlet opening 7, from which two (or more) indicated here lines 8a, 8b, emerge, with which the Hall IC 5 is contacted. Furthermore, a sealing ring (O-ring) 9 is provided on a housing shoulder 10 between the mounting flange 2 and the sensor housing 3.
  • the mounting flange 2 is used for attachment to the vehicle, eg. B. a suspension.
  • the mounting flange 2 and the housing shoulder 10 can be applied to the suspension, in which case an attachment via a provided in the mounting flange 2 mounting sleeve 12, z. B. made of brass and is used for insertion of a bolt or a screw.
  • an injection molded body 14 is formed, which integrally forms the sensor housing 3 and the fastening flange 2, wherein the metallic fastening bushing 12 is injected in the region of the fastening flange 2 and thus by the injection molding material 14a of the injection molded body 14 is surrounded.
  • the sensor carrier 4 has a front end area 4a, in which the magnetic sensor 5 is arranged, and to the rear as a receiving area a cylindrical wall 1 6, which is received in the sensor housing 3, that is surrounded on its outer side 16a of the injection molding material 14a of the injection molded body 14 ;
  • the interior 4b of the sensor carrier 4 is filled by the injection molding material 14a.
  • the sensor carrier 4 z. B. as a support tube with the cylindrical wall 1 6 and the cylindrical wall 16 forwards final, closed end portion 4 a formed and is thus close to the front and open to the rear for receiving the Hall IC 5 and the Hall IC 5 contacting Lines 8a, 8b, wherein the tightness is ensured by the back of the injection molded body 14.
  • the two lines 8a and 8b extend from the Hall IC 5 back through the injection molding material 14a of the sensor housing 3 and the mounting flange 2 and exit into the cable outlet cap 6, the outlet opening 7 defines a discharge direction.
  • the Hall IC 5 is aligned in the non-rotationally symmetrical front end region 4 a in a sensing direction. Also, the mounting flange 2 is not rotationally symmetric due to the position of the mounting sleeve 12. Thus, a sensor angle ⁇ between the Hall IC 5 and the mounting flange 2 is set.
  • the cable outlet cap 6 is generally not rotationally symmetrical; according to the embodiment of Figure 1, the outlet opening 7 perpendicular to the longitudinal axis A, ie, extend to one side; However, the outlet opening 7 can also be with appropriate cable routing in the driving tool to the rear of the cable outlet cap 6 and thus extend in the longitudinal axis A.
  • connecting means here melting fins 20, formed to form a cohesive and / or positive connection of the wall 1 6 and thus the entire sensor carrier 4 with the injection molded body 14 during the injection process.
  • a length L of the rotational speed sensor in its sensing direction can be adjusted in particular according to FIG. 5 by inserting the sensor carrier 4 in a suitable longitudinal position into the injection molding tool, which forms the injection-molded body 14;
  • Fig. 5 shows three speed sensors which can be formed by such different length positions.
  • an injection molding tool 22 has
  • the punch 25 can be inserted with variable insertion length and thereby determines the length L of the speed sensor 1 in its sense direction.
  • the sensor carrier 4 with recorded sensor 5 can be placed directly on the punch 25.
  • the first and second tool parts 23a, b and 24a, b can be rotated against each other, whereby the sensor angle ⁇ is already set in the injection mold 22. Between the first and second tool parts 23a, b and 24a, b and the star tool Pel 25 thus a space is formed, in which then the injection molding material is entered.
  • the production of the rotational speed sensor 1 can thus be carried out in particular according to the embodiment of the flowchart of FIG. 4, with the following steps:
  • step StO the starting materials are subsequently provided in step St1, here thus the sensor carrier 4 as standardized, closed at the front end cylinder tube made of a partially fusible plastic with its melting fins 20,
  • the mounting bushing 12 made of brass, the cable outlet cap 6, the sealing ring 9 and serving as a magnetic sensor Hall IC 5, which is contacted with the lines 8a, 8b and positioned in the sensor carrier 4.
  • step St2 the injection molding tool 22 is provided.
  • step St3 the sensor carrier 4 with the magnetic sensor 5 and the lines 8a, 8b is placed between the second tool halves 24a, 24b of the injection molding tool 22.
  • the sensor carrier 4 with the recorded Hall IC 5 can advantageously be added to the stamp 25, which ensures thermal protection of the Hall IC 5 during the subsequent injection process.
  • the fastening bushing 12 is received between the first mold halves 23a, 23b.
  • the cables 8a, 8b contacted at the Hall IC 5 extend rearwardly through the gap between the second tool halves 24a, 24b and the first tool halves 23a, 23b.
  • step St4 the sensor angle a, or the relative angular position of the mounting flange 2 relative to the Hall IC 5 and the sensor carrier 4th set by the first tool halves 23a, 23b relative to the second tool halves 24a, 24b in a suitable angular position, ie the sensor angle a, are set. Also, the length L is adjusted by the position of the slider 25.
  • step St5 the actual injection process is carried out, i. H. the injection-molded material 14a of the injection-molded body 14 is injected into the continuous clearance between the tool halves 23a, 23b, 24a, 24b and the slider 25, so that the injection-molded body 14 formed thereby surrounds the inserted fastening sleeve 12, and the cylinder tube 1 6 of the sensor carrier 4 inside and outside with the injection-molded material surrounds 14a, wherein the Aufschmelzrippen 20 are melted, thereby forming a cohesive connection, preferably or possibly also complementary with a positive connection.
  • the outgoing from the Hall IC 5 cables 8a, 8b are covered accordingly by the injection molded body 14 and extend rearwardly from the injection molded body 14 thus formed out.
  • step St6 the cable outlet cap 6 is placed on the rear portion of the injection molded body 14 in the desired position and orientation to provide the desired cable routing of the cables 8a, 8b, d. H. z. B. angled backwards or sideways to ensure.
  • an attachment by means of ultrasonic welding can also take place.
  • a speed sensor 1 in a few steps, with a large number of variants by the parameters to be set the length L, the sensor angle ⁇ and the position and orientation of the cable outlet cap 6, are set. Furthermore, different Hall IC 5 can be used, if desired. List of Reference Numerals (part of the description)

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehzahlsensor (1) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wobei der Drehzahlsensor (1) aufweist: • einen Sensorträger (4) und einen in dem Sensorträger (4) aufgenommenen Magnetsensor (5) mit einer definierten Sensierrichtung zur Messung magnetischer Impulse eines an einem Fahrzeugrad vorgesehenen Signalrades, • einen Befestigungsflansch (2) mit einer Befestigungseinrichtung (12) zur Befestigung an einer fahrzeugseitigen Aufnahme, • elektrische Leitungen (8a, 8b) zur Kontaktierung des Magnetsensors (5), • ein Sensorgehäuse (3), das den Sensorträger (4), den Magnetsensor (5) und die elektrischen Leitungen (8a, 8b) dichtend umgibt. Um eine dichte und sichere Ausbildung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Sensorgehäuse (3) und der Befestigungsflansch (2) als Spritzgusskörper (14) ausgebildet sind, der Sensorträger (4) an seinem vorderen Endbereich (4a) den Magnetsensor (5) aufnimmt und nach hinten einen Aufnahmebereich, z. B. eine Wandung aufweist, die zumindest auf ihrer Außenseite von dem Spritzgusskörper (14) umgeben ist, vorzugsweise auch von innen. Um auf einfache Weise eine Vielzahl unterschiedlicher Sensoren aus wenigen Ausgangskomponenten herzustellen, kann der Sensorträger zwischen zwei erste Werkzeughälften eingelegt werden. Zwei relativ zu den ersten verdrehbare zweite Werkzeughälften können den Montageflansch in einer erwünschten Winkelstellung in Bezug auf die Sensierrichtung des Magnetsensors festlegen. Durch den Spritzgießvorgang werden alle Komponenten dauerhaft und in einer definierten Lage zueinander miteinander verbunden. Mit Hilfe eines Stempels, der zwischen die Werkzeughälften gelegt wird und an den der Sensorträger angelegt wird, kann die Länge des Sensors festgelegt werden.

Description

Drehzahlsensor für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Drehzahlsensor für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Drehzahlsensoren dienen unter anderem als Raddrehzahlsensoren zur Ermittlung einer Raddrehzahl jeweils eines Rades. Weiterhin werden Drehzahlsensoren z. B. in Getrieben eingesetzt, um die Drehzahlen von Getriebewellen zu ermitteln. Hierzu weist der Drehzahlsensor einen Magnetsensor und einen Befestigungsflansch auf, mit dem er an einem Bauteil, z. B. am Radkasten, fest montiert wird. An dem sich drehenden Rad ist im Allgemeinen ein Signalrad, z. B. Inkrementenrad oder Polrad vorgesehen, das bei seiner Drehung ein sich änderndes Magnetfeld an dem nahe positionierten Magnetsensor erzeugt. Der Magnetsensor wirkt als Induktionsgeber, der die magnetischen Pulse misst und zählt.
Der Drehzahlsensor weist im Allgemeinen einen Befestigungsflansch zur Anlage an dem radkastenseitigen Bauteil auf, im Allgemeinen mit einer Befestigungsbuchse zur Aufnahme eines Befestigungsmittels, z. B. einer Schraube oder eines Bolzens. Weiterhin weist der Drehzahlsensor ein Sensorgehäuse auf, in dem der Magnetsensor, z. B. ein Hall-IC, auf einem Sensorträger aufgenommen ist.
Da der Drehzahlsensor direkt an dem Polrad bzw. Signalrad positioniert wird und somit erheblichen Umwelt-Belastungen wie Temperatur, Spritzwasser usw. ausgesetzt ist, ist das Sensorgehäuse dichtend auszubilden, so dass der Sensorträger mit aufgenommenem Magnetsensor in seinem Inneren gegenüber den Umwelteinflüssen abgedichtet und abgesichert ist. Je nach Einbaubedingungen, insbesondere der Position und Ausrichtung der radkastenseitigen Befestigung relativ zu dem Impulsrad sowie der vorgesehenen Kabelführung, ist der Drehzahlsensor mit unterschiedlicher Geometrie und Ausrichtung auszubilden. Hierbei sind unterschiedliche Gehäuselängen des Sensorgehäuses vorgesehen, um den Abstand von dem Befestigungsflansch zu dem Impulsrad zu überbrücken. Weiterhin ist je nach Einbaubedingungen auch die Winkelposition des Magnetsensors gegenüber dem Befestigungsflansch einzustellen. Auch werden die elektrischen Leitungen zur Kontaktierung und Stromversorgung des Magnetsensors im Allgemeinen durch den Drehzahlsensor nach hinten weg geführt und treten unter einem geeigneten Abgangs-Winkel weg aus.
Somit ist eine Vielzahl unterschiedlicher Drehzahlsensoren vorgesehen, die den jeweiligen Einbaubedingungen entsprechen. Die Drehzahlsensoren weisen hierzu im Allgemeinen einen komplexen Aufbau mit einer den Sensorhalter aufnehmenden Schutzkappe und weiteren Dichtkappen und Dichtringen, sowie insbesondere auch Federn zur axialen Verspannung dieser Anordnung auf, um einen sicheren, dichtenden Halt zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlsensor und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, die eine sichere, den Belastungen entsprechende Ausbildung mit relativ geringem Aufwand ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Drehzahlsensor nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung des Drehzahlsensors gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
Somit werden das Sensorgehäuse und der Befestigungsflansch ganz oder weitgehend als einteiliger Spritzgusskörper aus einem Spritzgussmaterial ausgebildet. Der Spritzgusskörper umgibt somit auch einen Aufnahmebereich, insbesondere eine Wandung, die in einem hinteren Bereich des Sensorträgers ausgebildet ist; hierdurch wird der Sensorträger sicher aufgenommen.
Der Sensorträger kann insbesondere an seinem vorderen Endbereich geschlossen sein und hier den Magnetsensor aufnehmen, wobei der vordere Endbereich vorzugsweise nicht von dem Spritzgussmaterial umgeben ist. Der hintere Bereich mit der Wandung ist hingegen in den Spritzgusskörper eingespritzt und somit fest und dicht aufgenommen.
Der Sensorträger ist vorzugsweise nicht rotationssymmetrisch; somit kann bereits bei der Herstellung der Winkel zwischen der Sensierungsrichtung und dem Abgang des Flansches bzw. der Leitungen eingestellt werden.
Somit wird bereits der Vorteil erreicht, dass der Magnetsensor beim Einspritzen nicht von dem Spritzguss-Material thermisch belastet wird und nur von dem vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildeten, die magnetische Messung nicht beeinflussenden Sensorträger umgeben ist, so dass der Magnetsensor nahe an der Position der Impulsscheibe angeordnet werden kann. Die Wandung kann nach hinten offen sein, so dass von dort der Magnetsensor eingesetzt wird und dieses offene hintere Ende nachfolgend von dem Spritzgussmaterial geschlossen und abgedichtet wird.
Weiterhin werden die Vorteile erreicht, dass durch den einteiligen Spritzgusskörper eine hohe Dichtigkeit und feste Aufnahme, sowie insbesondere auch eine kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. So ist insbesondere nicht mehr ein separates Sensorgehäuse gegenüber dem Befestigungsflansch aufwändig abzudichten. Die Position der Bauteile ist durch den einteiligen Spritzgusskörper sicher festgelegt. Indem der Sensorträger als Träger- Klammer oder Träger-Rohr mit geschlossenem vorderen Ende und sich nach hinten erstreckender Wandung, insbesondere Rohrwandung, ausgebildet ist, wird eine hohe Dichtigkeit sichergestellt.
Vorteilhafterweise ist das Sensorgehäuse auch in seinem Innenraum mit dem Spritzguss-Material aufgefüllt, wodurch der Magnetsensor ergänzend abgedichtet ist. Die mit dem Magnetsensor kontaktierten Leitungen werden vorzugsweise durch den Sensorträger, insbesondere innerhalb der Wandung, nach hinten weggeführt. Sie können somit durch den Spritzgusskörper verlaufen, so dass auch eine Dichtigkeit der Kabelführung sichergestellt ist.
Unterschiedliche Gehäuselängen lassen sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mittels eines einheitlichen Sensorträgers ausbilden, indem der Sensorträger in unterschiedlichen Längenpositionen in das Spritzgusswerkzeug eingelegt wird.
Alternativ hierzu kann der Sensorträger auch aus einem Ausgangs- Sensorträger durch geeignetes Ablängen des hinteren Endes seiner Wandung mit einstellbarer Längserstreckung bzw. Gehäuselänge ausgebildet werden und nach dem geeigneten Ablängen in das Spritzgusswerkzeug eingelegt werden.
Bei beiden Varianten wird der Vorteil einer flexiblen, kostengünstigen Herstellung verschiedener Längen mit einheitlichen Ausgangsmaterialien ermöglicht.
Eine sichere Befestigung des Sensorträgers kann durch einen Aufschmelzbereich an seiner Außenseite, z. B. Aufschmelzrippen, gewährleistet werden, die beim Spritzvorgang teilweise aufgeschmolzen werden und somit nachfolgend eine stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung mit dem Spritzgusskörper eingehen können. Eine Befestigungseinrichtung des Befestigungsflansches, z. B. eine Befestigungsbuchse, ist vorteilhafterweise aus einem festeren Material als dem Spritzgussmaterial, insbesondere aus Metall ausgebildet, z. B. als Messingbuchse, und wird mit eingespritzt. Hierzu kann die Befestigungsbuchse in das Spritzguss-Werkzeug eingelegt und nachfolgend mit umspritzt werden und bildet somit einen Teil des Befestigungsflansches.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der freien Einstellbarkeit eines Sensorwinkels:
Hierzu können erste und zweite Werkzeug-Teile eingesetzt werden, die vor dem Spritzguss-Prozess relativ zu einander verdreht werden. So kann der Befestigungsflansch durch erste Werkzeug-Hälften ausgebildet werden, in die vorzugsweise die Befestigungsbuchse eingelegt wird, und das Sensorgehäuse durch zweite Werkzeug-Hälften, in die der Sensorträger mit Magnetsensor eingelegt wird, wobei die ersten Werkzeug-Hälften gegenüber den zweiten Werkzeug-Hälften vor dem Spritzgussvorgang in ihrer Winkelposition eingestellt, d. h. relativ zueinander verdreht werden können, um einen Sensorwinkel bzw. Winkel der Sensors relativ zum Befestigungsflansch festzulegen. Die Längserstreckung des Sensorgehäuses kann durch einen in Längsrichtung (Axialrichtung) eingeführten Schieber eingestellt werden. In den Zwischenraum bzw. Freiraum zwischen den ersten und zweiten Werkzeug- Hälften und dem Schieber wird dann das Spritzguss-Material eingespritzt.
Der gesamte Drehzahlsensor kann somit aus wenigen Teilen und kostengünstig, schnell und sicher hergestellt werden, insbesondere mit einer hohen Vielzahl unterschiedlicher Längen und Winkeleinstellungen. Durch Einstellung der Winkelposition der Werkzeug-Hälften des Spritzguss-Werkzeugs können beliebige Einstellwinkel mit gleichem Spritzguss-Werkzeug ausgebildet werden, weiterhin können durch Einstellen der Schieberposition und Einstellen einer geeigneten Längenposition des Sensorträgers, oder auch durch geeignetes Ablängen aus dem Ausgangs-Sensorträger, beliebige Gehäuselängen eingestellt werden. Unterschiedliche Befestigungen können vorzugsweise durch Wahl einer geeigneten Befestigungsbuchse erreicht werden.
Die Leitungen verlaufen nach hinten durch den Spritzguss-Körper und treten am hinteren Ende aus. Hier kann eine Kabelabgangskappe mit geeigneter Kabelführung bzw. Abgangswinkel hinten auf den Spritzguss-Körper aufgesetzt, z. B. eingerastet oder aufgesteckt werden, die eine Kabelabgangs- Führung in eine geeignete Richtung festlegt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Drehzahlsensors zur Anbringung in einem Nutzfahrzeug;
Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht des Drehzahlsensors aus
Fig. 1 ;
Fig. 3 eine teilweise Durchsicht des Drehzahlsensors in dem Spritzgusswerkzeug;
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Herstellungsverfahrens gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 Schnittdarstellungen von Drehzahlsensoren mit unterschiedlichen Längen.
Ein Drehzahlsensor 1 ist zur Anbringung in einem Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, vorgesehen, wobei er z. B. als Raddrehzahlsensor mit einem Signalrad, das radseitig bzw. radfest und somit drehbar vorgesehen ist, zusammenwirkt.
Der Drehzahlsensor 1 weist hinten (in Fig. 1 rechts) einen Befestigungsflansch 2 und vorne (in Fig. 1 links) ein im Wesentlichen zylindrisches, sich nach vorne z. B. etwas konisch verjüngendes Sensorgehäuse 3 auf. Weiterhin ist ein Sensorträger 4 aus Kunststoff vorgesehen, in dem ein Magnet- Sensor 5, insbesondere Hall-IC 5, aufgenommen, z. B. eingeklebt oder eingerastet ist.
Am hinteren Ende des Befestigungsflansches 2 ist eine Kabelabgangskappe (Kabelführungskappe) 6 mit einer Austrittsöffnung 7 vorgesehen, aus der zwei (oder mehr) hier angedeutete Leitungen 8a, 8b, austreten, mit denen der Hall-IC 5 kontaktiert ist. Weiterhin ist ein Dichtring (O-Ring) 9 an einer Gehäuseschulter 10 zwischen dem Befestigungsflansch 2 und dem Sensorgehäuse 3 vorgesehen.
Der Befestigungsflansch 2 dient zur Befestigung am Fahrzeug, z. B. einer Radaufhängung. Hierzu kann der Befestigungsflansch 2 bzw. die Gehäuseschulter 10 an die Radaufhängung angelegt werden, wobei dann eine Befestigung über eine in dem Befestigungsflansch 2 vorgesehene Befestigungsbuchse 12 erfolgt, die z. B. aus Messing gefertigt ist und zum Einsetzen eines Bolzens oder einer Schraube dient.
Wie insbesondere der Schnittdarstellung der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist ein Spritzgusskörper 14 ausgebildet, der einteilig das Sensorgehäuse 3 und den Befestigungsflansch 2 ausbildet, wobei die metallische Befestigungsbuchse 12 im Bereich des Befestigungsflansches 2 mit eingespritzt und somit von dem Spritzgussmaterial 14a des Spritzgusskörpers 14 umgeben ist. Der Sensorträger 4 weist einen vorderen Endbereich 4a auf, in dem der Magnetsensor 5 angeordnet ist, und nach hinten als Aufnahmebereich eine zylindrische Wandung 1 6, die in dem Sensorgehäuse 3 aufgenommen, d.h. auf ihrer Außenseite 16a von dem Spritzgussmaterial 14a des Spritzgusskörpers 14 umgeben ist; vorzugsweise ist auch der Innenraum 4b des Sensorträgers 4 von dem Spritzgussmaterial 14a ausgefüllt.
Somit ist der Sensorträger 4 z. B. als Trägerrohr mit der zylindrischen Wandung 1 6 und dem die zylindrische Wandung 16 nach vorne abschließenden, geschlossenen Endbereich 4a ausgebildet und ist somit nach vorne hin dicht und nach hinten offen zur Aufnahme des Hall-IC 5 und der den Hall-IC 5 kontaktierenden Leitungen 8a, 8b, wobei die Dichtigkeit nach hinten durch den Spritzgusskörper 14 sichergestellt ist.
Die beiden Leitungen 8a und 8b verlaufen von dem Hall-IC 5 nach hinten durch das Spritzgussmaterial 14a des Sensorgehäuses 3 und des Befestigungsflansches 2 und treten in die Kabelabgangskappe 6 aus, deren Austrittsöffnung 7 eine Austrittsrichtung festlegt.
Wie insbesondere in der perspektivischen Darstellung der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Hall-IC 5 in dem nicht rotationssymmetrischen vorderen Endbereich 4a in eine Sensierungs-Richtung ausgerichtet. Auch der Befestigungsflansch 2 ist aufgrund der Position der Befestigungsbuchse 12 nicht rotationssymmetrisch. Somit wird ein Sensor-Winkel α zwischen dem Hall-IC 5 und dem Befestigungsflansch 2 festgelegt.
Auch die Kabelabgangskappe 6 ist im Allgemeinen nicht rotationssymmetrisch; gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 kann die Austrittsöffnung 7 senkrecht zur Längsachse A, d. h. zu einer Seite hin, verlaufen; allerdings kann die Austrittsöffnung 7 auch bei entsprechender Kabelführung im Fahr- zeug nach hinten aus der Kabelabgangskappe 6 und somit in der Längsachse A verlaufen.
An der Außenseite 16a der Wandung 16 sind Verbindungsmittel, hier Aufschmelzrippen 20, ausgebildet, zur Ausbildung einer stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbindung der Wandung 1 6 und somit des gesamten Sensorträgers 4 mit dem Spritzgusskörper 14 beim Spritzvorgang.
Eine Länge L des Drehzahlsensors in seiner Sensierrichtung kann insbesondere gemäß Fig. 5 eingestellt werden, indem der Sensorträger 4 in einer geeigneten Längsposition in das Spritzgusswerkzeug eingelegt wird, dass den Spritzgusskörper 14 ausbildet; Fig. 5 zeigt drei Drehzahlsensoren, die durch derartige verschiedene Längenpositionen ausgebildet werden können.
Die Herstellung ist detaillierter mit Bezug zu Fig. 3 gezeigt: ein Spritzguss- Werkzeug 22 weist
- zur Ausbildung des Befestigungsflansches 2 erste, hintere Werkzeug- Hälften 23a und 23b auf, in die die aus Messing gebildete Befestigungsbuchse 12 eingelegt wird, sowie
- zur Ausbildung des Sensorgehäuses 3 zweite, vordere Werkzeug-Hälften 24a und 24b und einen in Axialrichtung von vorne eingeführten Stempel 25.
Der Stempel 25 kann mit variabler Einführ-Länge eingeschoben werden und legt hierdurch die Länge L des Drehzahlsensors 1 in seiner Sensierrichtung fest. Der Sensorträger 4 mit aufgenommenem Sensor 5 kann direkt auf den Stempel 25 aufgelegt werden. Die ersten und zweiten Werkzeug-Teile 23a, b und 24a, b können gegeneinander verdreht werden, wodurch der Sensorwinkel α bereits im Spritzguss-Werkzeug 22 festgelegt wird. Zwischen den ersten und zweiten Werkzeug-Teilen 23a, b und 24a, b und dem Stern- pel 25 wird somit ein Freiraum gebildet, in den dann das Spritzguss-Material eingegeben wird.
Die Herstellung des Drehzahlsensors 1 kann somit insbesondere gemäß der Ausführungsform des Flussdiagramms der Fig. 4 erfolgen, mit folgenden Schritten:
Nach dem Start in Schritt StO werden nachfolgend in Schritt St1 die Ausgangs-Materialien bereitgestellt, hier somit der Sensorträger 4 als standardisiertes, am vorderen Ende geschlossenes Zylinderrohr aus einem teilweise aufschmelzbaren Kunststoff mit seinen Aufschmelzrippen 20,
weiterhin die Befestigungsbuchse 12 aus Messing, die Kabelabgangskappe 6, der Dichtring 9 und der als Magnetsensor dienende Hall-IC 5, der mit den Leitungen 8a, 8b kontaktiert und in dem Sensorträger 4 positioniert wird.
In Schritt St2 wird das Spritzgusswerkzeug 22 bereitgestellt.
In Schritt St3 wird der Sensorträger 4 mit dem Magnetsensor 5 und den Leitungen 8a, 8b zwischen die zweiten Werkzeug-Hälften 24a, 24b des Spritzgusswerkzeuges 22 gelegt. Hierzu kann der Sensorträger 4 mit dem aufgenommenen Hall-IC 5, kann vorteilhafterweise an dem Stempel 25 aufgenommen sein, der einen thermischen Schutz des Hall-IC 5 beim späteren Einspritzvorgang sicherstellt. Weiterhin wird die Befestigungsbuchse 12 zwischen den ersten Werkzeughälften 23a, 23b aufgenommen. Die an dem Hall-IC 5 kontaktierten Kabel 8a, 8b erstrecken sich durch den Zwischenraum zwischen den zweiten Werkzeughälften 24a, 24b und den ersten Werkzeughälften 23a, 23b nach hinten.
In Schritt St4 wird der Sensorwinkel a, bzw. die relative Winkelstellung des Befestigungsflansches 2 gegenüber dem Hall-IC 5 bzw. dem Sensorträger 4 eingestellt, indem die ersten Werkzeughälften 23a, 23b relativ zu den zweiten Werkzeughälften 24a, 24b in einer geeigneten Winkelposition, d. h. dem Sensorwinkel a, eingestellt werden. Auch wird die Länge L durch die Position des Schiebers 25 eingestellt.
In Schritt St5 erfolgt der eigentliche Spritz-Prozess, d. h. es wird das Spritz- guss-Material 14a des Spritzgusskörpers 14 in den durchgängigen Freiraum zwischen den Werkzeug-Hälften 23a, 23b, 24a, 24b und dem Schieber 25 eingespritzt, so dass der hierdurch ausgebildete Spritzgusskörper 14 die eingelegte Befestigungsbuchse 12 umgibt, und das Zylinderrohr 1 6 des Sensorträgers 4 innen und außen mit dem Spritzguss-Material 14a umgibt, wobei die Aufschmelzrippen 20 aufgeschmolzen werden, um hierdurch eine stoffschlüssige Verbindung, vorzugsweise bzw. ggf. auch ergänzend mit einem Formschluss, auszubilden. Die vom Hall-IC 5 ausgehenden Kabel 8a, 8b werden entsprechend mit von dem Spritzgusskörper 14 erfasst und erstrecken sich nach hinten aus dem so gebildeten Spritzgusskörper 14 heraus.
Nachfolgend wird in Schritt St6 die Kabelabgangskappe 6 auf den hinteren Bereich des Spritzgusskörpers 14 in der gewünschten Position und Orientierung aufgesetzt, um die gewünschte Kabelführung der Kabel 8a, 8b, d. h. z. B. nach hinten oder seitlich abgewinkelt, sicherzustellen. Alternativ zu einem Aufsetzvorgang kann auch eine Befestigung mittels Ultraschallschweißen erfolgen.
Somit kann ein Drehzahlsensor 1 in wenigen Schritten, mit hoher Variantenvielfalt durch die einzustellenden Parameter der Länge L, des Sensorwinkels α und der Position und Orientierung der Kabelabgangskappe 6, festgelegt werden. Weiterhin können auch unterschiedliche Hall-IC 5 eingesetzt werden, falls dies gewünscht ist. Bezugszeichenliste (Teil der Beschreibung)
1 Drehzahlsensor
2 Befestigungsflansch
3 Sensorgehäuse
4 Sensorträger
4a vorderer Endbereich des Sensorträgers 4
4b Innenraum des Sensorträgers 4
5 Magnetsensor, insbesondere Hall-IC
6 Kabelabgangskappe
7 Austrittsöffnung in der Kabelabgangskappe 6
8a,8b Leitungen
9 Dichtring
10 Gehäuseschulter des Sensorgehäuses 3
12 Befestigungsbuchse aus Metall
14 Spritzgusskörper
14a Spritzguss-Material des Spritzgusskörpers 14
16 Aufnahmebereich, vorzugsweise Wandung des Sensorträgers 4
16a Außenseite der Wandung 1 6
20 Aufschmelzrippen
22 Spritzguss-Werkzeug
23a, 23b erste Werkzeug-Hälften zur Ausbildung des Befestigungsflansches 2
24a, 24b zweite Werkzeug-Hälften zur Ausbildung des Sensorgehäuses 3 25 Stempel α Sensorwinkel
L Länge (Längserstreckung) des Sensorgehäuses 3, Gehäuselänge A Längsachse, Symmetrieachse
StO bis St6 Schritte des Herstellungsverfahrens

Claims

Patentansprüche
1 . Drehzahlsensor (1 ) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wobei der Drehzahlsensor (1 ) aufweist:
einen Sensorträger (4) und einen in dem Sensorträger (4) aufgenommenen Magnetsensor (5) zur Messung magnetischer Impulse eines sich drehenden Körpers,
einen Befestigungsflansch (2) mit einer Befestigungseinrichtung (12) zur
Befestigung an einer fahrzeugseitigen Aufnahme,
elektrische Leitungen (8a, 8b) zur Kontaktierung des Magnetsensors (5), ein Sensorgehäuse (3), das den Sensorträger (4), den Magnetsensor (5) und die elektrischen Leitungen (8a, 8b) dichtend umgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Sensorgehäuse (3) und der Befestigungsflansch (2) als Spritzgusskörper (14) ausgebildet sind,
der Sensorträger (4) an seinem vorderen Endbereich (4a) den Magnetsensor (5) aufnimmt und nach hinten einen Aufnahmebereich (16) aufweist, der zumindest auf seiner Außenseite (1 6a) von dem Spritzgusskörper (14) umgeben ist.
2. Drehzahlsensor (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmebereich eine sich nach hinten erstreckende Wandung (1 6) ist, die einen Innenraum (4b) umgibt, in den der Magnetsensors (5) eingesetzt ist.
3. Drehzahlsensor (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (8a, 8b) von dem Magnetsensor (5) aus innerhalb der Wandung (1 6) des Sensorträgers (16) nach hinten und durch den Befestigungsflansch (2) nach hinten austreten,
wobei die Leitungen (8a, 8b) zumindest bereichsweise in den Spritz- gusskörper (14) eingespritzt sind.
4. Drehzahlsensor (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (4b) des Sensorgehäuses (3) mit dem Spritzgussmaterial (14a) des Spritzgusskörpers (14) ausgefüllt ist.
5. Drehzahlsensor (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite (16a) des Aufnahmebereichs (1 6) ein Aufschmelzbereich, z. B. Aufschmelzrippen (20), ausgebildet ist zum Aufschmelzen und stoffschlüssigen und/oder formschlüssigen Verbinden mit dem Spritzgussmaterial (14a) des Spritzgusskörpers (14).
6. Drehzahlsensor (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Befestigungseinrichtung (12) des Befestigungsflansches (2) eine Befestigungsbuchse (12) aus Metall oder Kunststoff mit einem Durchgangsloch (12a) zum Einsatz eines Befestigungsmittels vorgesehen ist, die von dem Spritzgussmaterial (14a) des Spritzgusskörpers (14) umgeben ist,
wobei ein Sensorwinkel (a) oder eine Winkelausrichtung des Drehzahlsensors (1 ) als Winkel der Befestigungsbuchse (12) gegenüber dem Magnetsensor (5) festgelegt ist.
7. Drehzahlsensor (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (3), der Befestigungsflansch (2) und der Sensorhalter (4) durch den Spritzgusskörper (14) abgedichtet und dauerhaft unzerlegbar miteinander starr verbunden sind.
8. Drehzahlsensor (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Außenseite des Sensorgehäuses (3) eine Gehäuseschulter (10) mit einem aufgelegten Dichtring (9) zur Dichtung bei axialer Anlage an der fahrzeugseitigen Aufnahme ausgebildet ist.
9. Drehzahlsensor (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Befestigungsflansch (2) eine Kabelabgangskappe (6) mit einer Austrittsöffnung (7) zum Führen der elektrischen Leitungen (8a, 8b) vorgesehen ist, vorzugsweise auf den Spritzgusskörper (14) aufgesetzt, z. B. aufgeclipst oder aufgeschraubt, oder angeschweißt.
10. Drehzahlsensor (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (4) nicht-rotationssymmetrisch ausgelegt ist, zur Festlegung einer Sensierungsrichtung gegenüber dem Befestigungsflansch (2).
1 1 . Verfahren zum Herstellen eines Drehzahlsensors (1 ) für ein Fahrzeug, insbesondere eines Drehzahlsensors (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, mit mindestens folgenden Schritten:
Herstellen oder Bereitstellen eines Sensorträgers (4) und eines an dem Sensorträger befestigten Magnetsensors (5) mit angeschlossenen elektrischen Leitungen (8a, 8b) (St1 ),
Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeugs (22) mit ersten Werkzeug- Hälften (23a, 23b) zur Ausbildung eines Befestigungsflansches (2), zweiten Werkzeug-Hälften (24a, 24b) zur Ausbildung eines Sensorgehäuses (3) und eines Stempels (25) zur Aufnahme und/oder zum Positionieren des Sensorträger (4) (St2),
Einlegen des Stempels (25) mit dem Sensorträger (4) und dem mit Leitungen (8a, 8b) kontaktierten Magnetsensor (5) zwischen die zweiten Werkzeug-Hälften (24a, 24b) des Spritzgusswerkzeuges (22) (St3), Einstellen einer Winkeleinstellung zwischen den ersten Werkzeug- Hälften (23a, 23b) und den zweiten Werkzeug-Hälften (24a, 24b) oder zwischen dem Stempel (25) und den Werkzeug-Hälften (23a, 23b, 24a, 24b) zur Festlegung des Sensorwinkels (a) zwischen dem Magnetsensor (5) und dem Befestigungsflansch (2), und
Einstellen einer Länge des Drehzahlsensors (1 ) durch Positionieren des Sensorträgers (4) (St4),
Einspritzen eines Spritzguss-Materials (14a) in einen zwischen die ersten und zweiten Werkzeughälften (23a, 23b, 24a, 24b) ausgebildeten Freiraum, unter Ausbildung eines Spritzgusskörpers (14), (St5) wobei durch die ersten Werkzeug-Hälften ein Befestigungsflansch (2) und durch die zweiten Werkzeug-Hälften ein den Sensorträger (4) mit Magnetsensor (5) umgebender Sensorgehäuses (3) ausgebildet wird, der die Wandung (1 6) des Sensorträgers (4) zumindest auf deren Außenseite (1 6a) umgibt,
wobei durch den Spritzgusskörper (14) der Sensorwinkel (a) zwischen dem Magnetsensor (5) und dem Befestigungsflansch eingestellt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (25) den Sensorträger (4) derartig aufnimmt, dass der Magnetsensor (5) beim Spritzgussvorgang frei von thermischer Belastung durch das Spritzguss-Material (14a) ist, vorzugsweise ohne Anbringung von
Spritzguss-Material (14a) am vorderen Endbereich (4a) des Sensorträgers (4).
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Spritzvorgang eine Befestigungseinrichtung (12), z. B. eine Befestigungsbuchse (12) aus Metall, Keramik oder einem Kunststoffmaterial, in die ersten Werkzeug-Hälften (23a, 23b) eingesetzt wird (St4),
und die Befestigungseinrichtung (12) beim nachfolgenden Einspritzvorgang von dem Spritzgussmaterial (14a) umgeben wird, zur Ausbildung des Befestigungsflansches (2) mit eingespritzter Befestigungseinrichtung (12) (St6).
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auch ein Innenraum (4b) des Sensorgehäuses (3) mitsamt aufgenommener Leitungen (4a, 4b) von dem Spritzgussmaterial (14a) des Spritzgusskörpers (14) ausgefüllt wird (St4, St5).
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend am hinteren Ende des Spritzgusskörpers (14) eine Kabelabgangskappe (6) mit geeigneter Formgebung und Ausrichtung, mit einer Austrittsöffnung (7) aufgesetzt, z. B. aufgesteckt , eingerastet oder angeschweißt wird, zur Festlegung einer Abgangsrichtung der elektrischen Leitungen (8a, 8b) (St6).
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