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Die
Erfindung betrifft ein Sensormodul mit einem Drehzahlsensor, der
ein im Inneren eines Gehäuses
angeordnetes Sensorelement und einen aus dem Gehäuse herausragenden Sensorkontakt
aufweist, und mit einer Fassung, in die das Gehäuse des Drehzahlsensors einbringbar
ist und die einen Gegenkontakt aufweist, an den der Sensorkontakt
anschließbar
ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage eines Sensormoduls,
bei dem ein Drehzahlsensor in eine Fassung eingebracht und ein Sensorkontakt
des Drehzahlsensors an einem Gegenkontakt der Fassung angeschlossen
wird.
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Drehzahlsensoren
werden in der Automobilindustrie unter anderem dazu verwendet, die
Drehzahl eines Antriebs oder eines Abtriebs eines Getriebes zu erfassen.
Die vom Drehzahlsensor erfassten Drehzahlen werden beispielsweise
zur Steuerung des automatischen Getriebes herangezogen. Beim Einsatz
in einem Getriebe befinden sich die Drehzahlsensoren in einer schmutz- und vibrationsbelasteten
Umgebung. Trotz der widrigen Umweltbedingungen soll die Funktionsfähigkeit
des Drehzahlsensors möglichst
zu keiner Zeit beeinträchtigt
sein. Außerdem
darf sich die Lage des Drehzahlsensors bezüglich des Zahnrades, dessen
Drehzahl erfasst werden soll, nicht ändern. Andernfalls besteht
die Gefahr von Fehlmessungen.
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Bislang
wurden die für
den Einsatz in einem Getriebe vorgesehenen Drehzahlsensoren in passgenauen
Fassungen montiert, wobei die Innenkontur der Fassungen der jeweiligen
Außenkontur der
Drehzahlsensoren entspricht, um einen passgenauen und vibrationssicheren
Sitz des Drehzahlsensors in der Fassung zu gewährleisten. Dies hat jedoch
zur Folge, dass für
unterschiedliche Getriebe unterschiedliche Drehzahlsensoren verwendet
werden müssen. Die
große
Vielfalt bei den vorzuhaltenden Drehzahlsensoren führt zu hohen
Kosten. Es ist daher wünschenswert,
wenn die Zahl der für
verschiedene Getriebetypen verwendeten Drehzahlsensoren verringert
werden kann.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Sensormodul mit einem Drehzahlsensor zu schaffen, das sich für unterschiedliche
Getriebe verwenden lässt. Der
Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Montage
des Sensormoduls anzugeben.
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Diese
Aufgaben werden durch ein Sensormodul und ein Verfahren mit den
Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
In davon abhängigen Ansprüchen sind
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.
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Bei
dem Sensormodul weist die Fassung eine seitliche Öffnung auf,
durch die das Innere der Fassung für die Montage des Sensorkontakts
an dem Gegenkontakt der Fassung zugänglich ist und die im fertig
montierten Zustand durch eine Abdeckung geschlossen ist. Bei dem
Sensormodul kann der Drehzahlsensor in beliebiger Höhe in der
Fassung montiert werden. Dazu ist lediglich erforderlich, den Sensorkontakt
auf die richtige Länge
zu bringen, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorkontakt
und dem Gegenkontakt hergestellt werden kann. Die Kontaktierung
zwischen dem Sensorkontakt und dem Gegenkontakt erfolgt durch die
seitliche Öffnung,
die nach dem Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen dem
Sensorkontakt und dem Gegenkontakt geschlossen wird. Der Sensor kontakt ist
dann von außen
nicht mehr zugänglich
und vor einer die Funktion des Sensormoduls beeinträchtigenden
Verschmutzung geschützt.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Fassung topfförmig
ausgebildet. Wenn der Drehzahlsensor in die Fassung eingebracht
ist und die Öffnung
mit Hilfe der Abdeckung geschlossen ist, ist der Sensorkontakt hermetisch
gegen Umwelteinflüsse
abgedichtet.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umschließt
die Fassung den Drehzahlsensor im Presssitz. Auf diese Weise ist
ein fester Sitz des Drehzahlsensors gewährleistet.
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Der
Drehzahlsensor kann auch von der Abdeckung umschlossen werden, die
die in der Fassung ausgebildete Öffnung
abdeckt. Durch diese Maßnahme
wird der Drehzahlsensor zusätzlich
gegen ein Verkippen in eine Querrichtung geschützt.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
hervor, in der Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert werden.
Es zeigen:
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1 eine
Explosionsansicht eines Sensormoduls;
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2 das
Sensormodul aus 1 im zusammengebauten Zustand;
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3 einen
Querschnitt durch ein abgewandeltes Sensormodul, dessen Aufbau dem
Sensormodul aus den 1 und 2 weitgehend
entspricht;
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4 einen
weiteren Querschnitt durch das Sensormodul aus 3;
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5 einen
Querschnitt durch ein weiteres abgewandeltes Sensormodul; und
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6 einen
weiteren Querschnitt durch das Sensormodul aus 5.
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1 zeigt
eine Explosionsansicht eines Sensormoduls 1 mit einem Drehzahlsensor 2,
der ein Gehäuse 3 aufweist,
aus dem Kontaktstifte 4 herausragen. Das Gehäuse 3 ist
zylinderförmig
ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Längsachse 5. Im Bereich
eines Sensorendes 6 des Gehäuses 3 befindet sich
ein nicht dargestelltes Sensorelement, das der Erfassung der Drehzahl
eines am Sensorende 6 vorbeilaufenden Zahnrads eines Getriebes
dient. Die Kontaktstifte 4 sind an einem dem Sensorende 6 entgegengesetzten
Kontaktende 7 angeordnet und erstrecken sich in Richtung
der Längsachse 5.
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Der
Drehzahlsensor 2 kann in eine topfförmige Fassung 8 eingebracht
werden, die sich auf einer Trägerplatte 9 befindet.
Die Fassung 8 verfügt über einen
dickwandigen Sockel 10, auf den ein Aufsatz 11 aufgebracht
ist. Im Sockel 10 und im Aufsatz 11 ist eine Ausnehmung 12 ausgebildet,
die einen der Außenkontur
des Gehäuses 3 des
Drehzahlsensors 2 entsprechende Innenkontur aufweist. Die
Abmessungen der Ausnehmung 12 sind vorzugsweise so gewählt, dass
sich der in die Ausnehmung 12 eingebrachte Drehzahlsensor 2 im
Presssitz oder Klemmsitz in der Ausnehmung 12 befindet.
In einem Boden 13 der Ausnehmung 12 sind Gegenkontakte 14 angeordnet,
die mit den Kontaktstiften 4 des Drehzahlsensors 2 elektrisch
leitend verbunden werden können.
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Zur
Montage des Drehzahlsensors 2 in der Fassung 8 werden
zunächst
die Kontaktstifte 4 auf die passende Länge abgelängt. Anschließend wird der
Drehzahlsensor 2 in die Ausnehmung 12 eingeschoben,
bis die Kontaktstifte 4 mit den Gegenkontakten 14 überlappen.
Durch eine im Sockel 10 der Fassung 8 ausgebildete Öffnung 15 kann
die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktstiften 4 und den
Gegenkontakten 14 hergestellt werden. Dies kann beispielsweise
mit Hilfe eines Laserschweißgeräts bewerkstelligt
werden, dessen Laserstrahl durch die Öffnung 15 auf die
Gegenkontakte 14 und die Kontaktstifte 4 gerichtet
wird.
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Nach
dem Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktstiften 4 und
den Gegenkontakten 14 wird eine Tülle 16 auf die Fassung 8 aufgebracht.
Durch die Tülle 16 wird
die Öffnung 15 verschlossen.
Der Sitz der Tülle 16 auf
der Fassung 8 ist durch mehrere Maßnahmen gesichert. So kann auf
der Innenseite der Tülle 16 eine
Rastvorrichtung vorgesehen sein, die in die Öffnung 15 des Sockels 10 der
Fassung 8 eingreift und die Tülle 16 mit dem Sockel 10 verrastet.
Um sicherzustellen, dass die Rastvorrichtung tatsächlich in
die Öffnung 15 eingreift,
ist an einer Unterseite 17 der Tülle 16 eine Nase 18 vorgesehen,
die in eine in der Trägerplatte 9 ausgebildete
Führungsnut 19 eingreift,
wenn sich die Tülle 16 in
der richtigen Lage befindet, in der die Rastvorrichtung in die Öffnung 15 einschnappen kann.
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Um
die Lage der Tülle 16 weiter
zu stabilisieren, ist in eine Stufe 20 im Übergangsbereich
zwischen Sockel 10 und Aufsatz 11 eine Klemmnut 21 vorgesehen,
in die ein auf der Innenseite der Tülle 16 ausgebildeter
Klemmsteg 22 eingreifen kann. Eine an einer Oberseite 23 der
Tülle 16 ausgebildete Dichtlippe 24 ist
schließlich
so ausgebildet, dass die Dichtlippe 24 im montierten Zustand
am Gehäuse 3 des
Drehzahlsensors 2 anliegt.
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2 zeigt
das Sensormodul 1 im zusammengebauten Zustand. Anhand 2 ist
erkennbar, dass die Tülle 16 die Öffnung 15 der
Fassung 8 dicht verschließt. Außerdem dichtet die Tülle 16 das
Gehäuse 3 des
Drehzahlsensors 2 mit Hilfe der Dichtlippe 24 ab.
Falls erforderlich kann die Tülle 16 aus
einem elastischen Material hergestellt sein, das beim Aufbringen
auf die Fassung 8 und den Drehzahlsensor 2 gespannt
wird.
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Mit
Hilfe der Tülle 16 lässt sich
ein wirksamer Spanschutz bewerkstelligen. Unter Spänen sind
in diesem Zusammenhang Abtriebteilchen zu verstehen, die sich im
Lauf der Zeit im Getriebeöl
anreichern. Durch die Tülle 16 wird
verhindert, dass Späne
zu den Kontaktstiften 4 gelangen und durch einen eventuellen
Kurzschluss die Funktionsfähigkeit
des Drehzahlsensors 2 beeinträchtigen.
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Um
den Drehzahlsensor 2 vor Verkippungen quer zu Längsachse 5 zu
schützen,
kann die Tülle 16 auch
starr ausgebildet sein, so dass der Drehzahlsensor 2 nicht
nur durch den Sockel 10 und den Aufsatz 11, sondern
auch durch die Tülle 16 in
Querrichtung zur Längsachse 5 gestützt wird.
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3 und 4 zeigen
Querschnitte durch ein weiteres abgewandeltes Sensormodul 25. 3 ist
dabei der Querschnitt entlang der Schnittlinie III-III in 4 und 4 der
Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 3.
Das Sensormodul 25 verfügt über eine
topfförmige
Fassung 26, die im Kontaktbereich zwischen den Gegenkontakten 14 und den
Kon taktstiften 4 des Drehzahlsensor 2 einander gegenüberliegende Öffnungen 27 aufweist,
durch die die Kontaktstifte 4 und die Gegenkontakte 14 mit
Hilfe eines Widerstandschweißgeräts elektrisch
leitend verbunden werden. Dazu werden Schweißelektroden des Kontaktschweißgeräts durch
die Öffnungen 27 zu
den Kontaktstiften und den Gegenkontakten geführt und die Kontaktstifte 4 und
die Gegenkontakte 14 miteinander verschweißt. Durch
einen derartigen Schweißvorgang
entstehen Schweißpunkte 28,
die die Kontaktstifte 4 und die Gegenkontakte 14 mechanisch
und elektrisch verbinden. Bei dem in den 3 und 4 dargestellten
Sensormodul 25 wird die Höhenlage des Drehzahlsensors 2 entlang
der Längsachse 5 mit
Hilfe der Gegenkontakte 14 gesichert. Um die Gegenkontakte 14 in
der Trägerplatte
zu verankern, können
an den Gegenkontakten 14 Aus- oder Einbuchtungen vorgesehen
sein, die einen Formschluss mit der Trägerplatte 9 bewerkstelligen.
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Das
in den 3 und 4 dargestellte Sensormodul 25 ist
mit Hilfe einer Tülle 29 abgedichtet,
die sich von den Öffnungen 27 bis
zum Drehzahlsensor 2 erstreckt. Vorzugsweise ist die Tülle 29 wie
die Tülle 16 beim
Sensormodul 1 durch eine geeignete Rastvorrichtung mit
den Öffnungen 27 verrastet.
Falls erforderlich kann die Tülle 29 aber
auch mit Hilfe von Schrauben, Nieten sowie einer Klemm- oder Klebeverbindung
an der Trägerplatte 9 angebracht
werden.
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Bei
einer abgewandelten nicht dargestellten Ausführungsform sind die Kontaktstifte
und die Gegenkontakte so gedreht, dass nicht wie bei dem in den 3 und 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
die Schmalseiten, sondern die Breitseiten der Kontaktstifte und
der Gegenkontakte einander zugewandt sind. Dadurch werden Kippbewegungen
wirksam unterbunden. Denn eine Kippbewegung des Drehzahlsensors
in eine Querrichtung entlang der Breitseite der Kontaktstifte und
Gegenkontakte ist nicht möglich,
da die Kontaktstifte und die Gegenkontakte in diese Querrichtung
aufgrund der großen
Breite der Kontaktstifte und der Gegenkontakte in diese Querrichtung
nur schwer gebogen werden können. Eine
Kippbewegung des Drehzahlsensors entlang der Schmalseiten der Kontaktstifte
ist auch nur schwer möglich,
da die Kontaktstifte und die Gegenkontakte den Drehzahlsensor in
diese Querrichtung an zwei Punkten halten.
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Die 5 und 6 zeigen
Querschnitte durch ein weiteres Sensormodul 30 mit einem
Drehzahlsensor 31, der am Kontaktende 7 über ein Schwert 32 verfügt, das
an einer Fixierleiste 33 der Trägerplatte 9 befestigt
werden kann. Die Fixierleiste 33 ist so in der Trägerplatte 9 verankert,
dass die Kontaktstifte 4 und die Gegenkontakte 14 zugentlastet
sind. Bei dem in den 5 und 6 dargestellten
Sensormodul 30 wird die Lage des Drehzahlsensors 31 entlang
der Längsachse 5 somit
mit Hilfe des Schwerts 32 und der Fixierleiste 33 fixiert.
Bei der Montage des Drehzahlsensors 31 in der Fassung 26 werden
das Schwert 32 und die Kontaktstifte 4 auf die
erforderliche Länge
abgelängt
und der Drehzahlsensor 31 in die Fassung 26 eingeschoben. Durch
die Öffnungen 27 hindurch
kann dann die Verbindung zwischen den Kontaktstiften 4 und
den Gegenkontakten 14 sowie zwischen dem Schwert 32 und
der Fixierleiste 33 hergestellt werden. Die Verbindung
zwischen den Kontaktstiften 4 und den Gegenkontakten 14 sowie
zwischen dem Schwert 32 und der Fixierleiste 33 wird
vorzugsweise mit Hilfe von Widerstandsschweißen oder Laserschweißen hergestellt.
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Die
Sensormodule 1, 25 und 30 bieten den Vorteil,
dass die Lage der Drehzahlsensoren 2 und 31 entlang
der Längsachse 5 variabel
ist. Die Sensormodule 1, 25 und 30 können daher
in verschiedenen Getrieben realisiert werden. Insbesondere ist nur eine
Art von Drehzahlsensoren 2 oder 31 erforderlich,
da die Drehzahlsensoren 2 oder 31 an die räumlichen
Verhältnisse
des jeweiligen Getriebes angepasst werden können. Weiter ist von Vorteil,
dass die Sensormodule 1, 25 und 30 über einen
wirksamen Spanschutz verfügen,
der den Kontaktbereich zwischen den Kontaktstiften 4 und
den Gegenkontakten 14 vor Spänen schützt, durch die die Funktionsfähigkeit
der Drehzahlsensoren 2 und 31 beeinträchtigt werden
kann.
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Darüber hinaus
sind die Drehzahlsensoren 2 und 31 in den Fassungen 8 und 26 sicher
gehalten, da die Verbindung zwischen den Kontaktstiften 4 und den
Gegenkontakten 14 sowie zwischen dem Schwert 32 und
der Fixierleiste 33 sowie der Klemmsitz des Gehäuses 3 der
Drehzahlsensoren 2 und 31 in den Fassungen 8 und 26 sowohl
eine Bewegung der Drehzahlsensoren 2 und 31 entlang
der Längsachse 5 als
auch in Querrichtung verhindert.
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Bei
der Gestaltung des Drehzahlsensors sind weitere Abwandlungen möglich. Zum
Beispiel ist es möglich,
das Gehäuse 3 metallisch
auszubilden und als Masseleitung zu verwenden, so dass nur ein einzelner
Kontaktstift 4 zum Ansteuern und Auslesen des im Drehzahlsensors
enthaltenen Sensorelements erforderlich ist.