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Stand der Technik
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Sensorvorrichtung nach der Gattung
des unabhängigen Anspruchs. In der
DE 102 22 204 A1 wird bereits
eine Halterung für eine Sensoranordnung vorgeschlagen, die
mit einem Sensorelement und einer Auswerteelektronik zur Verarbeitung
des am Sensorelement abnehmbaren elektrischen Signals und mit einem
elektrisch kontaktierbaren Halteelement für das Sensorelement
und die Auswerteelektronik versehen ist. Das Halteelement besteht
aus einer Stromschiene mit verlierbaren Verbindungsstegen, auf der
das Sensorelement und die Auswerteelektronik anbringbar sind. Die
Stromschiene mit dem Sensorelement und der Auswerteelektronik ist
mit einem Kunststoff zur Bildung eines Gehäuses umspritzbar.
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Diese
Anordnung dient jedoch nur der Aufnahme eines einzigen Sensorelements.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlusseinheit
zu finden, die sich für zumindest zwei Sensoren eignet
und kostengünstig herstellbar ist. Diese Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
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Vorteile der Erfindung
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Erfindungsgemäße
Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
hat demgegenüber den Vorteil, dass eine besonders einfache
Stromschienengeometrie gefunden wurde, welche ohne zusätzliche
Verbindungsstellen für Brückenkontakte zwei drei-polige
Sensoreinrichtungen mit einem vierpoligen Stecker verbindet. Diese
Anordnung zeichnet sich durch eine kostengünstige Herstellbarkeit
aus. Die elektrische Kontaktierung der beiden Versorgungsspannungseingänge
der Sensoren mittels einer Stromschiene erlaubt nämlich,
dass die Stromschienen als Stanzteil gefertigt und gebogen werden.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass die Sensoren vorzugsweise 180° versetzt angeordnet
sind, das heißt gegenüberliegend. Dies erlaubt
insbesondere bei der Verwendung von Differenzial-Hall-Sensoren das
Ablesen zwei in gleicher Richtung rotierender Räder, wobei
die Sensoren zwischen den Rädern positioniert sind. Weiterhin
ist diese Geometrie auch für die Stromschienenfertigung
günstig.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass die Richtungsänderung der Stromschiene, die Versorgungseingänge
der beiden Sensoren miteinander verbindet, zum Stecker hin eine Richtungsänderung
um vorzugsweise 90° erfährt. Zweckmäßigerweise
wird diese Richtungsänderung mit Hilfe eines elektrischen
Widerstands realisiert, der hierbei zumindest eine weitere Stromschiene räumlich überbrückt.
Dieser elektrische Widerstand ist in der Regel vorgesehen als EMV-Schutz
in der Versorgungsleitung und müsste ohnehin eingeschweißt
werden. Nun übernimmt er erfindungsgemäß die
Richtungsänderung bzw. Überbrückung zumindest
einer weiteren Stromschiene. Dank dieser Doppelfunktion des Widerstands
(EMV-Schutz, räumliche Überbrückung der
benachbarten Stromschiene) werden zusätzliche Kontaktpunkte
nicht mehr benötigt.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass die Stromschienen zu den Sensoren hin abgekröpft sind.
Dadurch lässt sich eine flache und gut zu fertigende Sensorumspritzung
herstellen.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass auch die Masseanschlüsse der Sensoren über
eine Stromschiene miteinander verbunden sind. Diese Stromschiene
ist in Richtung zum Stecker hin benachbart zu der Stromschiene für
die Versorgungsspannung angeordnet. Sie wird durch den elektrischen
Widerstand überbrückt, während die Stromschiene
für die Masseanschlüsse eine Richtungsänderung
um 90° hin zum Stecker erfährt. Diese Anordnung
minimiert die Anzahl der Verbindungsstellen und zeichnet sich durch
einfache Fertigung der Stromschienen aus.
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Zweckmäßige
Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen
und aus der Beschreibung.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die
Sensorvorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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die 1 eine
perspektivische Ansicht der Sensorvorrichtung,
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die 2 die
elektrische Verschaltung der Sensorvorrichtung,
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die 3 eine
perspektivische Ansicht der Stromschiene von unten,
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die 4 eine
perspektivische Ansicht der Stromschiene von oben sowie
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die 5 eine
perspektivische Ansicht der Stromschiene mit Vorumspritzungen.
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Eine
Sensorvorrichtung 10 besteht aus einem ersten Geberrad 11 und
einem hierzu beabstandet mit derselben Orientierung versehenen zweiten Geberrad 12.
Zwischen den beiden Geberrädern 11, 12 sind
zwei Sensoren 21, 22 angeordnet, wobei der erste
Sensor 21 die Bewegung des ersten Geberrads 11,
der zweite Sensor 22 die Bewegung des zweiten Geberrades 12 erfasst.
Die Kontaktierung der Sensorvorrichtung 10 erfolgt über
einen Stecker 17. Die beiden Sensoren 21, 22 sind
um 180° zueinander gedreht, was bei Verwendung von Differenzial-Hall-Sensoren
das Ablesen zweier in gleicher Richtung rotierender Geberräder 11, 12 erlaubt.
Die Geberräder 11, 12 und die Sensoren 21, 22 werden von
einem nicht näher bezeichneten Gehäuse umschlossen,
an dessen Außenseite der Stecker 17 angeordnet
ist.
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Der
erste Sensor 21 generiert ein erstes Ausgangssignal 31.
Weiterhin weist der erste Sensor 21 einen Versorgungsspannungseingang 41 und
einen Masseeingang 51 auf. Der zweite Sensor 22 generiert
ein Ausgangssignal 32 und weist einen Versorgungsspannungseingang 42 und
einen Masseeingang 52 auf. Versorgungsspannungseingänge 41, 42 von
erstem und zweitem Sensor 21, 22 sind elektrisch
leitend miteinander kontaktiert. Auch die Masseeingänge 51, 52 der
beiden Sensoren 21, 22 sind elektrisch leitend
kontaktiert. An dem Stecker 17 sind nun vier Kontakte ausgebildet.
Es ist jeweils ein Pin vorgesehen für den Abgriff des Ausgangssignals 31 des
ersten Sensors 21 und ein weiterer Pin zum Abgriff des
Ausgangssignals 32 des zweiten Sensors 22. Über
einen Masseanschluss 26 des Steckers 17 können
die Masseeingänge 51, 52 der beiden Sensoren 21, 22 elektrisch
leitend kontaktiert werden. Über einen Versorgungsspannungsanschluss 28 werden die
Versorgungsspannungseingänge 41, 42 über
einen elektrischen Widerstand 24 elektrisch versorgt.
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Hierzu
weist eine Stromschiene 44 für die Versorgungsspannung
einen ersten Kontaktpunkt 25 und einen zweiten Kontaktpunkt 34 auf,
welche etwas breiter als die Stromschiene 44 selbst ausgeführt sind.
Die Stromschiene 44 für die Versorgungsspannung
verläuft im sensornahen Teil im Wesentlich z-förmig,
wobei im abgestuften Abschnitt der erste Kontaktpunkt 25 senkrecht
zu der Orientierung der Stromschiene 44 verläuft.
Die Enden der Stromschiene 44 sind jeweils in unterschiedliche
Richtungen abgekröpft. Die Stromschiene 44 weist
im steckernahen Teil den etwas verbreiteten zweiten Kontaktpunkt 34 auf
und verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der Orientierung
der Stromschiene 44 im sensornahen Teil. Die Stromschiene 44 geht über
in den Versorgungsspannungsanschluss 28 des Steckers 17.
Weiterhin ist eine Stromschiene 45 für dem Masseanschluss
vorgesehen, die im Wesentlichen parallel zu der Stromschiene 44 für
die Versorgungsspannung verläuft. Wiederum verläuft
die Stromschiene 45 für den Masseanschluss z-förmig
und weist an den Enden am sensornahen Teil jeweils in unterschiedliche Richtungen
abgekröpfte Enden auf. Im mittleren Bereich des sensornahen
Teils der Stromschiene 45 ist diese um 90° in
Richtung zum Stecker 17 geführt und bildet an
dem steckernahen Ende den Masseanschluss 26. Die Stromschiene 45 für
den Masseanschluss verbindet die Masseeingänge 51, 52 der
beiden Sensoren 21, 22 mit dem Masseanschluss 26 des
Steckers 17.
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Eine
Stromschiene 46 für das Ausgangssignal 32 des
zweiten Sensors 22 weist eine im Wesentlichen L-förmige
durchgängige Struktur auf. Das sensornahe Ende der Stromschiene 46 ist
in gleicher Weise wie die Stromschienen 44, 45 abgekröpft. Nach
einer Richtungsänderung um 90° in Richtung zum
Stecker 17 wird in gleicher Weise einen Höhenversatz
durchlaufen wie bei den Stromschienen 44, 45.
Die Stromschiene 46 läuft aus in dem Ausgangssignal 32 des
zweiten Sensors 22, welches über den Stecker 17 abgreifbar
ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Steckers 17 ist
eine Stromschiene 47 für das Ausgangssignal 31 des
ersten Sensors 21 vorgesehen. Die Form der Stromschiene 47 spricht im
Wesentlichen derjenigen der Stromschiene 46. Lediglich
das sensornahe Ende der Stromschiene 47 ist in eine andere
Richtung abgekröpft als das der Stromschiene 46.
Die steckernahen Enden der Stromschienen 44, 45, 46, 47 sind
entsprechend wie in 1 dargestellt entsprechend der
Steckerneigung gebogen. In diesem gebogenen Abschnitt ist eine Vorumspritzung 37 für
den Stecker 17 vorgesehen, die sämtliche Enden
der Stromschienen 44 bis 47 umschließt.
Am sensornahen Teil der Stromschienen 36 sind Sensorumspritzungen 40 vorgesehen, während
in dem Bereich, wo die Stromschienen 44 bis 47 eine
Richtungsänderung hin zum Stecker 17 erfahren,
eine Vorumspritzung mit einer Ausnehmung 39 vorgesehen
ist. Über diese Ausnehmung 39 ist der zweite Kontaktpunkt 34 freigelegt,
um so die elektrische Kontaktierung mit dem elektrischen Widerstand 24 zuzulassen.
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Als
Sensoren 21, 22 kommen beispielsweise magnetempfindliche
Sensoren wie Hallsensoren zum Einsatz. Diese Sensoren 21, 22 werten
vom jeweiligen Geberrad 11, 12 hervorgerufene
Magnetfeldänderungen in einer integrierten Schaltung aus. Geberräder 11, 12 sind
hierzu beispielsweise in einer bekannten Art und Weise kodiert,
sodass hierbei hervorgerufene Magnetfeldänderungen Rückschlüsse zulassen
auf die Position, Drehzahl oder sonstige daraus ableitbare Größen.
Bei diesen Sensoren 21, 22 handelt es sich um
sogenannte aktive Sensoren, die über Versorgungsspannungseingang 41, 42 und Masseeingang 51, 52 mit
elektrischer Energie zu versorgen sind. Darüber hinaus
wird auch die Versorgungsspannung für die integrierte Schaltung
bereitgestellt, die das Ausgangssignal 31, 32 bereitstellt. Die
Sensoranordnung 10 besteht nun aus zwei Sensoren 21, 22,
die um 180° zueinander gedreht sind. Dadurch wird eine
besonders vorteilhafte elektrische Kontaktierung der beiden Sensoren 21, 22 zu
dem vierpoligen Stecker 17 möglich. So werden
die beiden Versorgungsspannungseingänge 41, 42 der
beiden Sensoren 21, 22 durch eine im Wesentlichen
gerade verlaufende Stromschiene 44 elektrisch kontaktiert.
Diese Stromschiene 44 ist an der steckerfernsten Seite
angeordnet. Dies ist deshalb besonders zweckmäßig,
da bei der gewählten 90°-Orientierung des Steckers 17 ohnehin
andere Stromschienen 45, 46, 47 räumlich überbrückt
werden müssten, wenn die für die Herstellung günstige
ebene Struktur der Stromschiene 36 beibehalten werden soll.
Diese Überbrückung der Stromschienen 45 bis 47 erfolgt durch
den elektrischen Widerstand 24, der ohnehin aus Gründen
der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) vorzusehen
ist. Über diesen elektrischen Widerstand 24 sind
die beiden Teile der Stromschiene 44 miteinander verbunden,
indem dieser über die etwas verbreitert ausgeführten
Kontaktpunkte 25, 34 eingelötet wird.
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Benachbart
zu der Stromschiene 44 ist nun die Stromschiene 45 für
den Masseanschluss vorgesehen. Diese Stromschiene 45 verbindet
die beiden Masseeingänge 51, 52 der beiden
Sensoren 21, 22. Die Ausgangssignale 31, 32 der
beiden Sensoren 21, 22 werden jeweils über
separate Stromschienen 46, 47 abgegriffen und
hin zum Stecker 17 geführt. Die Stromschienen 44, 45 für
die Versorgung liegen im steckernahen Bereich in der Mitte, jeweils
seitlich eingerahmt von den Stromschienen 46, 47 für
die Ausgangssignale 31, 32 der beiden Sensoren 21, 22.
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Bei
der in den 3 bis 5 gezeigten räumlichen
Anordnung der Stromschienen 36 ist eine gute Herstellbarkeit
gewährleistet. So wird die Stromschiene 36 als
Stanzteil gefertigt und entsprechend gebogen. Trennstege zwischen
den Einzelstromschienen 44 bis 47 werden nach
der Vorumspritzung freigestanzt. Diese Vorumspritzung besteht aus
einer Vorumspritzung 37 im Steckerbereich, die die Enden des
Steckers 17 umschließt. Weiterhin ist eine Vorumspritzung 40 für
die Sensoren 21, 22 vorgesehen, ebenso wie die
Vorumspritzung 38, welche einerseits die Sensorvorumspritzung 40 miteinander
verbindet, andererseits jedoch schon in Richtung des Steckers 17 orientiert
ist. Die Vorumspritzung 38 besitzt eine Ausnehmung 39,
die den zweiten Kontaktpunkt 34 freilegt zur späteren
Auflötung des elektrischen Widerstands 24.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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