DE10146157A1

DE10146157A1 - Impulsgeberrad-Sensor

Info

Publication number: DE10146157A1
Application number: DE2001146157
Authority: DE
Inventors: Luis E Rodriquez; Miguel A Jimenez; Jeronimo Hernandez; Alma L Rodriquez
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2002-04-04

Abstract

Ein Impulsgeberrad-Sensor (100) umfaßt einen Klemmenverbinder (110), der mit einem Meßaufbaugehäuse (112) verbunden ist. Der Klemmenverbinder (110) umfaßt eine Ultraschallschweißfläche (120), die mehrere erhöhte Rippen (136) aufweist, die sich von der Mitte der Schweißfläche (120) aus radial erstrecken. Zusätzlich umfaßt das Meßaufbaugehäuse (112) eine Ultraschallschweißfläche (134), die eine kontinuierliche, erhöhte Rippe (138) aufweist. Die Schweißflächen (120, 134) sind durch ein Ultraschallschweißverfahren verbunden, und die Ausgestaltung jeder Fläche (120, 134) erlaubt es, daß eingefangene Luft aus der Verbindungsstelle zwischen dem Klemmenverbinder (110) und dem Meßaufbaugehäuse (112) entweichen kann. Somit werden die Festigkeit und Unversehrtheit der geschweißten Verbindungsstelle maximiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftfahrzeugsensoren und -aktuatoren.

Moderne Kraftfahrzeuge sind mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, die detaillierte Information hinsichtlich des Betriebes des Fahrzeugs liefern. Diese Information kann einem Fahrer angezeigt werden oder sie kann ver arbeitet und verschiedenen Fahrzeugsteuersystemen geliefert werden. Ein Impulsgeberrad-Sensor beispielsweise kann dazu verwendet werden, die Winkelgeschwindigkeit oder Winkelstellung eines rotierenden Teils in dem Fahrzeug, z. B. einer Kurbelwelle und einer Antriebswelle, zu bestimmen. In beiden Fällen kann ein Impulsgeberrad mit dem rotierenden Teil in Eingriff stehen, um Signale in einem oder mehreren neben dem Impulsge berrad angeordneten Sensoren zu induzieren, wobei die Signale die Win kelstellung oder die Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Teils darstel len. Diese Signale können in verschiedenen Steuersystemen, z. B. einem Zündsystem und einem Geschwindigkeitssteuersystem, verwendet wer den.

Bei der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß viele dieser Impulsge berrad-Sensoren ein Metallmeßaufbaugehäuse umfassen, das durch ein Crimpverfahren an einem Kunststoffklemmenverbinder angebracht ist. Unglücklicherweise ist das Crimpverfahren uneffizient und führt oft zu einem Ausfall des Sensors. Außerdem erhöht die Verwendung von Metall, um das Meßaufbaugehäuse herzustellen, die Kosten der Sensoren.

Bei der vorliegenden Erfindung wurden diese Nachteile des Standes der Technik erkannt, und es sind die unten offenbarten Lösungen für einen oder mehrere der Mängel des Standes der Technik geschaffen worden.

Ein Sensor umfaßt ein Impulsgeberrad, einen Klemmenverbinder und ein Meßaufbaugehäuse, das neben das Impulsgeberrad gestellt ist. Der Klemmenverbinder umfaßt eine Schweißfläche, und das Meßaufbauge häuse umfaßt eine entsprechende Schweißfläche. Wie es unten ausführli cher beschrieben wird, ist die Schweißfläche des Meßaufbaus durch ein Ultraschallschweißverfahren mit der Schweißfläche des Klemmenverbin ders verbunden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Schweißfläche des Klemmenverbinders eine Mitte auf und besitzt mehrere erhöhte Rippen, die sich von der Mitte der Schweißfläche aus radial erstrecken. Zusätzlich umfaßt die Schweißfläche des Meßaufbaus eine kontinuierliche, erhöhte Rippe. Vorzugsweise weist die kontinuierliche, erhöhte Rippe einen drei eckigen radialen Querschnitt auf und ist an die vielen erhöhten Rippen ultraschallgeschweißt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Klemmen verbinder einen Flansch, der sich von dem Klemmenverbinder aus er streckt, und der Flansch trägt die Schweißfläche. Das Meßaufbaugehäuse umfaßt einen Innenraum mit einem oberen Abschnitt, der derart bemes sen ist, daß er den Flansch aufnimmt, einem mittleren Abschnitt und ei nem unteren Abschnitt. Die Schweißfläche ist zwischen dem oberen Ab schnitt und dem mittleren Abschnitt angeordnet. Der Klemmenverbinder umfaßt vorzugsweise ein Verbindergehäuse, und mindestens eine Klemme erstreckt sich durch den Klemmenverbinder hindurch in das Verbinder gehäuse hinein. Außerdem umfaßt der Impulsgeberrad-Sensor einen Meß aufbau, der in dem Meßaufbaugehäuse angeordnet ist. Der Klemmenverb inder und das Meßaufbaugehäuse sind vorzugsweise aus Kunststoff her gestellt.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Ver fahren zum Herstellen eines Sensors, daß ein Klemmenverbinder, der eine Ultraschallschweißfläche aufweist, bereitgestellt wird, ein Meßaufbauge häuse, das eine Ultraschallschweißfläche aufweist, bereitgestellt wird, die Ultraschallschweißfläche des Klemmenverbinders mit der Ultraschall schweißfläche des Meßaufbaugehäuses ausgerichtet wird, die Ultraschall schweißfläche des Klemmenverbinders an die Ultraschallschweißfläche des Meßaufbaugehäuses ultraschallgeschweißt wird, und die Gehäuse ne ben das Impulsgeberrad gestellt werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen be schrieben, in diesen ist:

Fig. 1 eine Ansicht eines Impulsgeberrad-Sensors von hinten, der geringfügig von einem Impulsgeberrad beabstandet angeord net ist,

Fig. 2 eine Ansicht eines Impulsgeberrad-Sensors von vorne, wobei der Klemmenverbinder von dem Meßaufbaugehäuse getrennt ist,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Impulsgeberrad-Sensors entlang der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht des Klemmenverbinders von unten,

Fig. 5 eine Ansicht des Meßaufbaugehäuses von oben, und

Fig. 6 eine Detailansicht des Meßaufbaugehäuses, wie durch den Kreis 6 in Fig. 3 angegeben.

In Fig. 1 ist ein Impulsgeberrad-Sensor gezeigt und allgemein mit 100 be zeichnet. Fig. 1 zeigt, daß der Impulsgeberrad-Sensor 100 eine Mittelachse 102 aufweist. Fig. 1 zeigt auch ein vorzugsweise aus Metall bestehendes Impulsgeberrad 104, das in der Nähe des Sensors 100 angeordnet ist. Das Metallimpulsgeberrad 104 umfaßt mehrere Zähne 106 und weist eine Mit te 108 auf, die mit der Achse 102 des Sensorgehäuses ausgerichtet ist. Wenn das Impulsgeberrad 104 im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeiger sinn um die Mitte 108 herum rotiert, können sich dementsprechend die einzelnen Zähne 106 mit dem distalen Ende des Sensors 100 ausrichten, wodurch eine Änderung des magnetischen Flusses innerhalb des Sensors 100 hervorgerufen wird.

In den Fig. 2 und 3 ist zu sehen, daß der Impulsgeberrad-Sensor 100 ei nen vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden, hohlen Klemmenverbinder 110 und ein vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes, hohles, im allge meinen zylindrisches Meßaufbaugehäuse 112 umfaßt. Der Klemmenverb inder 110 und das Meßaufbaugehäuse 112 sind wie unten beschrieben zusammengefügt, um den in Fig. 1 gezeigten einstückigen Impulsgeber rad-Sensor 100 zu bilden. Die Fig. 2 und 3 zeigen, daß der bevorzugte Klemmenverbinder 110 eine oder mehrere, vorzugsweise drei, Klemmen 114 umfaßt, die in den Körper des Klemmenverbinders 110 eingeformt sind. Die Klemmen 114 erstrecken sich von über der Unterseite des Klemmenverbinders 110 hinaus, durch die Länge des Klemmenverbinders 110 hindurch, in das hohle Verbindergehäuses 116 hinein, welches einstückig mit dem Klemmenverbinder 110 ausgebildet ist. Es ist festzustellen, daß das Verbindergehäuse 116 derart bemessen und stellen, daß das Verbindergehäuse 116 derart bemessen und geformt ist, daß es einen komplementär bemessenen und geformten Verbinder (nicht gezeigt) aufnimmt, um ein Signal an ein elektronisches Fahrzeugsystem zu senden. Die Fig. 2 und 3 zeigen auch, daß an dem Klemmenverbinder 110 ein Flansch 118 ausgebildet ist, der sich von dem Klemmenverbinder 100 aus nahe seiner Unterseite radial erstreckt. Der Flansch 118 umfaßt eine nach unten weisende Ultraschallschweißfläche 120, die während der Dis kussion von Fig. 4 unten im Detail beschrieben wird.

In den Fig. 2 und 3 ist weiterhin zu sehen, daß der Innenraum des Meß aufbaugehäuses 112 einen oberen Abschnitt 122, einen mittleren Ab schnitt 124 und einen unteren Abschnitt 126 umfaßt. Ein geeigneter, in der Technik bekannter Meßaufbau 128 ist im unteren Abschnitt 126 des Meßaufbaugehäuses 112 eingebaut. Die Außenseite des Meßaufbauge häuses 112 weist eine "O"-Ring-Rille 130 auf, die in der ein "O"-Ring 132 angeordnet ist. Es festzustellen, daß der Innenraum des Meßaufbauge häuses 112 derart bemessen und geformt ist, daß der Abschnitt des Klemmenverbinders 110, der sich von dem Flansch 118 aus erstreckt und diesen umfaßt, in diesem aufgenommen sein kann. Zwischen dem oberen Abschnitt 122 und dem mittleren Abschnitt 124 des Meßaufbaugehäuses 112 befindet sich eine nach oben weisende Ultraschallschweißfläche 134, die während der Diskussion der Fig. 5 und 6 unten im Detail beschrieben wird.

Nach Fig. 4, die Details hinsichtlich der Ultraschallschweißfläche 120 des Klemmenverbinders 110 zeigt, ist zu sehen, daß die bevorzugte Schweiß fläche 120 des Klemmenverbinders 110 mehrere erhöhte Rippen 136 um faßt, die sich von der Mitte der Schweißfläche 120 aus radial erstrecken. Andererseits zeigen die Fig. 5 und 6, daß die Ultraschallschweißfläche 134 des Meßaufbaugehäuses 112 eine kontinuierliche, kreisförmige, erhöhte Rippe 138 um den oberen Abschnitt 122 des Meßaufbaugehäuses 112 herum umfaßt. Insbesondere ist in Fig. 6 zu sehen, daß die kreisförmige, erhöhte Rippe 138 einen dreieckigen radialen Querschnitt aufweist. Wie es bei der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, ist der Klemmenverbinder 110 in dem Meßaufbaugehäuse 112 derart eingebaut, daß die erhöhten Rippen 136 in Kontakt mit der kreisförmigen, erhöhten Rippe 138 stehen. Die Schweißflächen 120, 134 wiederum sind durch ein Ultraschallschweißverfahren derart verbunden, daß der Klemmenverbin der 110 und das Meßaufbaugehäuse 112 ein integrales Stück, d. h. der Impulsgeberrad-Sensor 100, werden. Erfindungsgemäß erlaubt die oben beschriebene Ausgestaltung der Schweißflächen 120, 134, daß während des Ultraschallschweißprozesses eingefangene Luft aus dem Materialfüge bereich entweichen kann. Somit untergräbt die eingefangene Luft nicht die Festigkeit und Unversehrtheit der geschweißten Verbindungsstelle zwischen dem Klemmenverbinder 110 und dem Meßaufbaugehäuse 112.

Es ist festzustellen, daß mit der oben beschriebenen Ausgestaltung des Aufbaus der Impulsgeberrad-Sensor 100 aus einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Klemmenverbinder 110 hergestellt werden kann, der mit einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Meßaufbauge häuse 112 durch ein Ultraschallschweißverfahren verbunden werden kann. Die Verwendung von Kunststoff für den Hauptteil des Impulsgeber rad-Sensors 100 reduziert die Gesamtkosten des Sensors. Außerdem ma ximiert die Konstruktion der Ultraschallschweißflächen 120, 134 die Fes tigkeit und Unversehrtheit der über Ultraschall geschweißten Verbin dungsstelle zwischen dem Klemmenverbinder 110 und dem Meßaufbau gehäuse 112.

Ein im Singular genanntes Element soll nicht "nur ein einziges" bedeuten, es sei denn es ist explizit so festgestellt, sondern vielmehr "eines oder mehrere".

Ein Impulsgeberrad-Sensor 100 umfaßt einen Klemmenverbinder 110, der mit einem Meßaufbaugehäuse 112 verbunden ist. Der Klemmenverbinder 110 umfaßt eine Ultraschallschweißfläche 120, die mehrere erhöhte Rip pen 136 aufweist, die sich von der Mitte der Schweißfläche 120 aus radial erstrecken. Zusätzlich umfaßt das Meßaufbaugehäuse 112 eine Ultra schallschweißfläche 134, die eine kontinuierliche, erhöhte Rippe 138 auf weist. Die Schweißflächen 120, 134 sind durch ein Ultraschallschweißver fahren verbunden, und die Ausgestaltung jeder Fläche 120, 134 erlaubt es, daß eingefangene Luft aus der Verbindungsstelle zwischen dem Klem menverbinder 110 und dem Meßaufbaugehäuse 112 entweichen kann. Somit werden die Festigkeit und Unversehrtheit der geschweißten Verbin dungsstelle maximiert.

Claims

1. Sensor, umfassend:
ein Impulsgeberrad (104),
einen Klemmenverbinder (110), der eine Schweißfläche (120) aufweist, und
ein Meßaufbaugehäuse (112), das neben das Impulsgeberrad (104) gestellt ist und eine Schweißfläche (134) aufweist, wobei die Schweißfläche (134) des Meßaufbaugehäuses (112) mit der Schweiß fläche (120) des Klemmenverbinders (110) durch ein Ultraschall schweißverfahren verbunden ist.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißfläche (120) des Klemmenverbinders (110) eine Mitte aufweist und mehrere erhöhte Rippen (136) besitzt, die sich von der Mitte der Schweißfläche (120) aus radial erstrecken.

3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißfläche (134) des Meßaufbaus (112) eine kontinuierliche, erhöhte Rippe (138) aufweist.

4. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche, erhöhte Rippe (138) an die mehreren erhöhten Rippen (136) ultraschallgeschweißt ist.

5. Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche, erhöhte Rippe (138) einen dreieckigen radialen Querschnitt aufweist.

6. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmenverbinder (110) einen Flansch (118) umfaßt, der sich von dem Klemmenverbinder (110) aus erstreckt, wobei der Flansch (118) die Schweißfläche (120) trägt.

7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßaufbaugehäuse (112) einen Innenraum umfaßt, der einen oberen Abschnitt (122), einen mittleren Abschnitt (124) und einen unteren Abschnitt (126) aufweist, wobei die Schweißfläche (134) zwischen dem oberen Abschnitt (122) und dem mittleren Abschnitt (124) angeordnet ist, und der obere Abschnitt (122) derart bemessen ist, daß der Flansch (118) in diesem aufgenommen sein kann.

8. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmenverbinder (110) ein Verbindergehäuse (116) und min destens eine Klemme (114) umfaßt, die sich durch den Klemmen verbinder (110) hindurch in das Verbindergehäuse (116) hinein er streckt.

9. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen Meßaufbau (128) umfaßt, der in dem Meßaufbauge häuse (112) angeordnet ist.

10. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der Klemmenverbinder (110) und das Meßaufbaugehäuse (112) aus Kunststoff hergestellt sind.

11. Verfahren zum Herstellen eines Sensors mit den Schritten, daß:
ein Klemmenverbinder (110), der eine Ultraschallschweißflä che (120) aufweist, bereitgestellt wird,
ein Meßaufbaugehäuse (112), das eine Ultraschallschweißflä che (134) aufweist, bereitgestellt wird,
die Ultraschallschweißfläche (120) des Klemmenverbinders (110) mit der Ultraschallschweißfläche (134) des Meßaufbaugehäu ses (112) ausgerichtet wird,
die Ultraschallschweißfläche (120) des Klemmenverbinders (110) mit der Ultraschallschweißfläche (134) des Meßaufbaugehäu ses (112) ultraschallgeschweißt wird, und die Gehäuse (110, 112) neben ein Impulsgeberrad (104) gestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallschweißfläche (120) des Klemmenverbinders (110) ei ne Mitte aufweist, und das Verfahren ferner umfaßt, daß mehrere erhöhte Rippen (136) vorgesehen werden, die sich von der Mitte der Ultraschallschweißfläche (120) des Klemmenverbinders (110) aus radial erstrecken.

13. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche, erhöhte Rippe (138) an der Ultraschallschweiß fläche (134) des Meßaufbaugehäuses (112) vorgesehen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche, erhöhte Rippe (138) an die mehreren erhöhten Rippen (136) ultraschallgeschweißt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Klemme (114) in den Klemmenverbinder (110) ein geformt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßaufbau (128) in das Meßaufbaugehäuse (112) eingebaut wird.