DE10039588A1 - Kurbelwellengeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetorestitive Gebereinrich­ tung, insbesondere für Kurbelwellen, mit wenigstens

• - einem Magnetkernelement, das von
• - einem Gehäusekörper wenigstens teilweise umgeben ist,
• - einer Anschraubbuchse, die mit dem Gehäusekörper ver­ bunden ist, und
• - einem Anschlußelement das am Gehäusekörper angeordnet ist.

Eine Einrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 42 31 115 A1 bekannt. Sie besteht aus einem Polkern in zy­ lindrischer Form, dessen eine Seite über eine Anschrägung seinen Durchmesser vergrößert und dessen andere Seite eine Polkernspitze aufweist, einem zylinderförmig ausgebildeten Magneten und einem Kunststoffkörper. Die Einrichtung weist an einem Ende eine Öffnung auf, bis zu der der Polkern ein­ schiebbar ist und in die ein den Polkern umfassender und ab­ dichtender ringförmiger Abschluß eingegossen wird. Der Pol­ kern nimmt in seinem oberen Teil eine in Sektionen abgesetzte Spule auf, in die der Magnet bis zu dem durch die Anschrägung vergrößerten Polkern einschiebbar ist.

Nachteilig ist, daß der Aufbau der bekannten Einrichtung kom­ pliziert und aufwendig ist. Darüber hinaus ist der Polkern gegenüber dem Gehäuse nur mit einem hohen Zusatzaufwand ab­ dichtbar.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine magnetoresistive Ge­ bereinrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu ent­ wickeln, daß deren Aufbau vereinfacht und die Aufwendungen gesenkt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des An­ spruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesonde­ re darin, daß das Sensormodul als Zukaufteil zum Einsatz kommt, das nur noch in den vorbereiteten Kunststoffgrundkör­ per einzusetzen ist. Die abschließend aufzuschiebende Schutz­ körpereinheit sorgt für eine sichere Abdichtung des Sensormo­ duls und des offenliegenden Stanzgitters. Der eigentliche meßtechnische Anteil der Einrichtung reduziert sich volumen­ mäßig auf etwa 10%. Den größten Anteil machen die notwendigen mechanischen und elektrischen Verbindungselemente aus.

Als mechanisches Verbindungsteil kann mit dem Kunststoff­ grundkörper zugleich wenigstens teilweise die an ihm angeord­ nete Anschraubbuchse mitgeformt werden. Hierdurch reduzieren sich die Herstellungszeit und die Herstellungskosten für den Geber.

Die Schutzkörpereinheit kann aus einem Schutzhülsenelement bestehen, das wenigstens teilweise mit einer aushärtbaren flüssigen Vergußmasse gefüllt über den Sensormodul, das Stanzgitter und wenigstens teilweise den Kunststoffgrundkör­ per geschoben werden kann. Die flüssige Vergußmasse dringt in alle Hohlräume und Spalten ein. Die Vergußmasse erhärtet un­ ter normalen Temperaturbedingungen aus und sorgt so dafür, daß die elektrisch empfindlichen Teile des Kurbelwellengebers wirksam gegen äußere Einflüsse, wie Staub, Flüssigkeiten, u. dgl., abgedichtet ist.

Das Stanzgitter kann mit den Steckkontakten einer Steckerein­ heit als Anschlußelement verbunden sein. Hierdurch ist gesi­ chert, daß das Sensormodul direkt mit anderen Einheiten ver­ bunden werden kann.

Auf dem Stanzgitter können Kondensatoren angeordnet sein. Diese Kondensatoren dienen der Abschirmung. Ihre Anzahl wird durch die verlangte EMV-Festigkeit bestimmt. Hierdurch wird der Geber allseitig gegen elektromagnetische Störfelder ge­ schützt.

Das Stanzgitter kann wenigstens ein Zugentlastungselement aufweisen. Hierdurch ist das Stanzgitter linear zusammen­ drückbar oder auseinanderziehbar, ohne daß dabei Kontaktbrü­ che entstehen können.

Der Kunststoffgrundkörper kann eine Moduleinsatzausnehmung und ein Gitterfenster aufweisen. Die Moduleinsatzausnehmung ist so ausgebildet, daß das Sensormodul einfach und sicher in den Kunststoffgrundkörper einsetzbar ist. Das Sensormodul kann als magnetoresistives oder Hall-Sensormodul ausgebildet sein.

Das Hall-Sensorelement kann Sensorkontakte aufweisen, die mit Stanzgitter verbunden werden können. Die Verbindung kann durch das Gitterfenster erleichtert werden. Die Verbindung kann durch Schweißen oder Löten hergestellt werden.

Das Schutzhülsenelement kann mit einem am Kunststoffgrundkör­ per angeordneten Ringschnappelement verbunden werden. Hier­ durch ist ein einfaches und sicheres Festsetzen des Schutz­ hülsenelementes möglich. Die in ihm befindliche Vergußmasse kann nicht nach außen treten und im Inneren des Schutzhül­ senelementes sicher aushärten. Ist die Aushärtungzeit unter Normal-Temperaturbedingungen zu lang, kann der fertig mon­ tierte Geber in einem Aushärteofen eingeschoben werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zei­ gen:

Fig. 1 einen Kurbelwellengeber in einer auseinandergezo­ genen perspektivischen Darstellung,

Fig. 2 einen Kunststoffgrundkörper mit eingesetztem Sensormodul eines Kurbelwellengeber gemäß Fig. 1 in einer schematisch dargestellten Vorderansicht,

Fig. 3 einen Kunststoffgrundkörper mit eingesetztem Sensormodul eines Kurbelwellengebers gemäß Fig. 1 in einer schematisch dargestellten Seitenansicht,

Fig. 4 einen Kunststoffgrundkörper mit mit eingesetztem Sensormodul eines Kurbelwellengebers gemäß Fig. 1 in einer schematisch dargestellten Hinteransicht,

Fig. 5 einen Kurbelwellengeber gemäß Fig. 1 im zusammenge­ setzten Zustand in einer schematisch dargestellten Vorderansicht,

Fig. 6 einen Kurbelwellengeber gemäß Fig. 1 im zusammenge­ setzten Zustand in einer schematisch dargestellten Seitenansicht, und

Fig. 7 einen Kurbelwellengeber gemäß Fig. 1 im zusammenge­ setzten Zustand in einer schematisch dargestellten Unteransicht.

Ein Kurbelwellensensor gemäß den Fig. 1 bis 7 besteht aus ei­ nem Vorspritzhohlkörper 6, der von einem Kunststoffgrundkör­ per 1 umgeben ist. An den Kunststoffgrundkörper ist eine An­ schraubbuchse 2 mit einer Befestigungsausnehmung 15 angeord­ net. Auf der Anschraubbuchse 2 befindet sich eine Steckerein­ heit 13 mit Steckkontakten 14.

Unterhalb der Anschraubbuchse 2 ist auf dem Kunststoffgrund­ körper 1 ein umlaufendes Ringschnappverbindungselement 10 aufgeformt. Oberhalb des Ringschnappverbindungselementes 10 ist ein Motorraum-Abdichtungsring 3 und unterhalb des Ring­ schnappverbindungselementes 10 ein Elektronik-Abdichtungsring 4 aufgeschoben.

Wie insbesondere die Fig. 1, 2, 3 und 4 zeigen, ist in dem Vorspritzhohlkörper 6 eine Moduleinsatzausnehmung 17 und der gegenüberliegend ein Gitterfenster 18 eingeformt. Der Vor­ spritzhohlkörper 6 kann beim Formen des Grundkörpers 1 und der Anschraubbuchse 2 mit vom Kunststoffgrundkörper 1 umgeben werden.

Im Inneren des Vorspritzhohlkörpers 6 ist ein Stanzgitter 5 angeordnet, das mit den Steckkontakten 14 der Steckereinheit 13 verbunden ist. In das Stanzgitter 5 sind Zugentlastungs­ elemente 11 eingeformt. Die Zugentlastungselemente 11 stellen Dehnungsschleifen dar.

In der Moduleinsatzausnehmung 17 ist ein Sensormodul 7 einge­ setzt. Das Sensormodul 7 weist Sensorkontakte 16 auf, die mit dem Stanzgitter 5 verbunden sind. Die Anzahl der Schienen des Stanzgitters sind gleich der Anzahl der Sensorkontakte 16 und der Anzahl der Steckkontakte 14. Im vorliegenden Ausführungs­ beispiels sind jeweils drei Kontakte bzw. Schienen festge­ legt.

Über dem eingesetzten Sensormodul 7 und dem Stanzgitter 5 ist ein Schutzhülsenelement 8 mit einer Vergußmasse 9 angeordnet. Das Schutzhülsenelement 8 wird mit Hilfe des Ringschnappver­ bindungselement 10 am Kunststoffgrundkörper 1 festgehalten. Der Elektronik-Abdichtungsring 4 dichtet das Schutzhülsenele­ ment 8 wirksam gegenüber dem Kunststoffgrundkörper 1 ab. Als Sensormodul 7 kann ein magentoresistives Sensormodul 71 oder ein Hall-Sensormodul 72 Verwendung finden.

Die Herstellung und die Wirkungsweise des Kurbelwellengebers, wie er sich aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt, sei erläutert:

Zuerst wird das Stanzgitter 5, das bis hin zu den Steckkon­ takten 14 führt, ausgestanzt und mit dem Vorspritzhohlkörper 6 umformt. Auf dem Stanzgitter 5 sind die Kondensatoren 12 aufgeschweißt. Der Vorspritzhohlkörper 6 ist hohl ausgebil­ det. Er weist bereits die Moduleinsatzausnehmung 17 und das Gitterfenster 18 auf.

Anschließend wird der Vorspritzhohlkörper mit dem Kunststoff­ grundkörper 1 umspritzt, wobei zugleich die Anschraubbuchse 2 mit umspritzt wird. Der Kunststoffgrundkörper 1 kann dabei den Vorspritzhohlkörper 6 vollständig umgeben.

Ist der Kunststoffgrundkörper mit der Anschraubbuchse und der Steckereinheit 13 vollständig ausgeformt worden, wird in die Moduleinsatzausnehmung 17 das Sensormodul 7 eingeschoben. Die Sensorkontakte 16 werden mit den Schienen des Stanzgitters 5 entweder verschweißt oder verlötet.

In das Schutzhülsenelement 8 wird die flüssige Vergußmasse 9 eingefüllt und danach das Schutzhülsenelement 8 auf den Kunststoffgrundkörper geschoben. Hierbei überdeckt das Schutzhülsenelement 8 das Sensormodul 7 und das Stanzgitter 5 sowie die Sensorkontakte 16. Das Schutzhülsenelement 8 wird bis hin zum Ringschnappverbindungselement 10 geschoben und rastet dort ein. Der Elektronik-Abdichtungsring 4 legt sich dabei fest zwischen Schutzhülsenelement 8 und Kunststoff­ grundkörper. Die im Inneren des Schutzhülsenelementes befind­ liche Vergußmasse 9 füllt sämtliche Hohlräume und Spalten zwischen dem Schutzhülsenelement 8 und dem Kunststoffgrund­ körper 1 aus und härtet bei Normal-Temperatur aus und bildet einen Halte- und Abdichtungskörper. Hierdurch sind vor allen Dingen die empfindlichen meßtechnischen Teile des Kurbelwel­ lengebers gegenüber äußeren Einflüssen wirksam geschützt.

Ist der Kurbelwellengeber fertiggestellt, wird er in eine Ausnehmung des Motorgehäuses eingesetzt. Der Motorraum- Abdichtungsring 3 sorgt für eine sichere Abdichtung des Mo­ torraums. Beide Abdichtungsringe 3 und 4 sind O-Ringe, die einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben.

Das magnetoresistive Sensormodul 71 enthält ein Bauelement mit Spule, der ein Magnet mit Polkernspitze zugeordnet ist. In das Bauelement sind weitere Steuerungs- und Verstärkungs­ elemente integriert.

Beim Drehen der Kurbelwelle im Motorraum bewegen sich dessen Teile auf das magnetoresistive Sensormodul 71 zu und induzie­ ren ein entsprechendes Signal, das zur Weiterverarbeitung an­ steht.

Das Hall-Sensormodul 72 enthält ein magnetoelektrisches Halbleiterbauelement, dessen Funktionsweise auf dem Hallef­ fekt beruht. Mit dem magnetoelektrischen Halbleiterbauelement sind weitere Elemente in einen Halbleiterschaltkreis inte­ griert. Diesen Elementen ist ein Magnet zugeordnet.

Beim Drehen der Kurbelwelle im Motorraum bewegen sich dessen Teile auf das Sensormodul 7 zu bzw. von ihm weg und erzeugen hierdurch eine Hall-Spannung, die als Maß für den jeweiligen Stand des zu detektierenden Teils der Kurbelwelle dient.

Claims (10)

1. Gebereinrichtung, insbesondere für Kurbelwellen, mit we­ nigstens

• - einem Magnetkernelement (7), das von
• - einem Gehäusekörper (1, 6, 8, 9) wenigstens teil­ weise umgeben ist,
• - einer Anschraubbuchse (2), die mit dem Gehäusekör­ per (1, 6, 8, 9) verbunden ist, und
• - einem Anschlußelement (13, 14), das am Gehäusekör­ per (1, 6, 8, 9) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Gehäusekörper einen Vorspritzhohlkörper (6) aufweist, der ein Stanzgitter (5) wenigstens teilweise umgibt,
• - daß der Vorspritzhohlkörper (6) mit einem Kunst­ stoffrundkörper (1), der das Anschlußelement (13, 14) aufweist, wenigstens teilweise zu umformen ist,
• - daß das Magnetkernelement wenigstens teilweise Teil eines Sensormoduls (7) ist,
• - daß das Sensormodul (7) in den Kunststoffgrundkör­ per (1) einzusetzen und mit dem Stanzgitter (5) zu ver­ binden ist, und
• - daß eine Schutzkörpereinheit (8, 9) über das Stanz­ gitter (5) und das Sensormodul (7) und wenigstens teil­ weise auf den Kunststoffgrundkörper (1) als weiterer Teil des Gehäusekörpers zu schieben ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kunststoffgrundkörper (1) die wenigstens teilwei­ se an diesem angeordnete Anschraubbuchse (2) mitgeformt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzkörpereinheit ein Schutzhülsenelement (8) ist, das wenigstens teilweise mit einer aushärtbaren flüssigen Vergußmasse (9) gefüllt über den Sensormodul (7), das Stanzgitter (5) und wenigstens teilweise den Kunststoffgrundkörper (1) zu schieben ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stanzgitter (5) mit Steckkontakten (14) einer Steckereinheit (13) als Anschlußelement ver­ bunden ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf dem Stanzgitter (5) wenigstens ein Kondensator (12) angeordnet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stanzgitter (5) Zugentlastungsele­ mente (11) aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kunststoffgrundkörper (1) eine Mo­ duleinsatzausnehmung (17) und ein Gitterfenster (18) auf­ weist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzhülsenelement (8) Sensorkon­ takte (16) aufweist, die mit dem Stanzgitter (5) zu ver­ binden sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzhülsenelement (8) mit einem am Kunststoffgrundkörper (1) angeordneten Ringschnappver­ bindungselement (10) zu verbinden ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Sensormodul (7) als ein magnetore­ sistives Sensormodul (71) oder ein Hall-Sensormodul (72)ausgebildet ist.