DE102007021162A1

DE102007021162A1 - Induktive Winkelsensoreinheit

Info

Publication number: DE102007021162A1
Application number: DE102007021162A
Authority: DE
Inventors: Stefan Peters; Steffen Hoppe; Manfred Bartscht
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2007-05-05
Filing date: 2007-05-05
Publication date: 2008-11-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine induktive Winkelsensoreinheit mit einem Gehäuse (10) und einem gegenüber dem Gehäuse (10) drehbar gelagerten Rotorelement (30) sowie mit einem ortsfest gegenüber dem Gehäuse (10) gehalterten Statorelement (28) sowie mit einer Auswerteeinheit (26) zur Auswertung der Winkelstellung des Rotorelements (30) gegenüber dem Statorelement (28), wobei mit dem Gehäuse (10) Leitungen zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Auswerteeinheit (26) und einer Bordelektrik eines Kraftfahrzeuges verbunden sind und wobei das Statorelement (28) und die Auswerteeinheit (26) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (24) angeordnet sind. Es ist Aufgabe der Erfindung, dass die Verbindung der Leiterplatte mit dem Gehäuse unter handhabungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten vereinfacht wird. Um diese Aufgabe zu lösen, ist vorgesehen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte (24) und den elektrischen Leitungen (18) des Gehäuses (10) über Einpresskontaktelemente (22) erfolgt und dass die mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte (24) und dem Gehäuse (10) durch elastisch biegbare Schnapphaken (34, 36) sowie durch die Einpresskontaktelemente (22) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine induktive Winkelsensoreinheit mit einem Gehäuse und einem gegenüber dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotorelement sowie mit einem ortsfest gegenüber dem Gehäuse gehalterten Statorelement sowie mit einer Auswerteeinheit zur Auswertung der Winkelstellung des Rotorelements gegenüber dem Statorelement, wobei mit dem Gehäuse Leitungen zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Auswerteeinheit und einer Bordelektrik eines Kraftfahrzeuges verbunden sind, und wobei das Statorelement und die Auswerteeinheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind. Derartige induktive Winkelsensoreinheiten werden eingesetzt, um eine Drehstellung einer Drehwelle, die mit dem Rotor gekoppelt ist, zu messen.
Aus der EP 1 688 605 A1 ist eine induktive Winkelsensoreinheit bekannt, die ein in einem Gehäuse gelagerten Rotor sowie einen Stator mit einer Auswerteeinheit aufweist, wobei die Leiterplatten-Einheit aus Stator und Auswerteeinheit mit dem Gehäuse verschraubt ist. Nachteilig an einer solchen Winkelsensoreinheit ist, dass die Verschraubung der Leiterplatten-Einheit mit dem Gehäuse während der Montage der Winkelsensoreinheit einen zusätzlichen Handhabungsbedarf für die Schrauben bedarf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine induktive Winkelsensoreinheit der eingangs genannten Art derart weiter zu bilden, dass die Verbindung der Leiterplatte mit dem Gehäuse unter handhabungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten vereinfacht wird.
Um diese Aufgabe zu lösen ist vorgesehen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte und den elektrischen Leitungen des Gehäuses über Einpresskontaktelemente erfolgt, und dass die mechanische Verbindung zwischen der Leiter platte und dem Gehäuse durch elastisch biegbare Schnapphaken sowie durch die Einpresskontaktelemente erfolgt. Durch diese Funktionsintegration von elektrischer und mechanischer Fixierung durch die Einpresskontaktelemente einerseits und die zusätzliche mechanische Fixierung durch die Schnapphaken kann während des Montagevorgangs der Leiterplatte mit einer einzigen Relativbewegung der Leiterplatte gegenüber dem Gehäuse durch Verrastung sowohl die elektrische Kontaktierung als auch die mechanische Fixierung der Bauteile erfolgen, ohne dass weitere Bauteile, insbesondere keine Schrauben, gehandhabt werden müssen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einpresskontaktelemente seitens der Leiterplatte Aussparungen aufweisen, in die die biegesteifen Enden der elektrischen Leitungen einschiebbar sind. Die Aussparungen sind dabei während der Herstellung der Leiterplatte bereits in diese einbringbar und gewährleisten Angriffspunkte für die Verrastung, ohne dass dafür weitere Bauteile erforderlich wären.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einpresskontaktelemente auf einer ersten Stirnseite der Leiterplatte angeordnet sind und neben ihrer elektrischen Kontaktierung ebenfalls eine mechanische Fixierung zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse gewährleisten. Die damit erzielte Funktionsintegration zwischen mechanischer und elektrischer Verbindung gewährleistet die zuverlässige Verbindung unter Nutzung einer geringen Anzahl von Zusatzbauteilen sowie durch einen einfachen Montagevorgang.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elastisch biegbaren Schnapphaken auf der der elektrischen Kontaktierung gegenüberliegenden zweiten Stirnseite der Auswerteeinheit angeordnet sind und diese im montierten Zustand formschlüssig umschließen. Dadurch wird eine über die gesamte Fläche der Leiterplatte gleichmäßige mechanische Fixierung gewährleistet, so dass die Leiterplatte auch bei starken Vibrationen, die auf das Gehäuse während des Betriebs einwirken können, zuverlässig fixiert ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterplatte auf einstückig mit dem Gehäuse ausgeführte Auflageelemente gestützt ist. Die Auflageelemente definieren dabei eine auf gleichem Höhenniveau liegende Anschlagkante für die Leiterplatte, so dass diese gleichmäßig auf dem Gehäuse aufliegen kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrischen Leitungen des Gehäuses als Stanz-Biegeteile ausgeführt sind. Damit ist einerseits eine einfache Befestigung der Leitungen am Gehäuse möglich, zudem ergibt sich daraus die biegesteife Eigenschaft der Enden der elektrischen Leitungen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Zentraldorn aufweist, der in eine mit diesem korrespondierend ausgeführte Zentraldornaufnahmeaussparung der Leiterplatte einschiebbar ist. Dadurch ergibt sich eine zusätzliche Befestigungsmöglichkeit für die Leiterplatte, so dass diese noch fester mit dem Gehäuse verbindbar ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zentraldorn einen Auflagekragen aufweist, der zur Abstützung der Leiterplatte auf dem gleichen Höhenniveau wie die Auflageelemente gelegen ist. Durch die mit den Auflageelementen korrespondierend ausgeführte Gestaltung der Auflagekragen ist die Leiterplatte noch stabiler über die gesamte Fläche der Leiterplatte verteilt abgestützt.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zentraldorn die Leiterplatte durchragt und eine Lagerstelle für das Rotorelement bildet. Durch die Integration einer Haltefunktion des Zentraldorns einerseits für die Leiterplatte und anderseits für das Rotorelement ist eine weitere Funktionsintegration und damit eine weitere Verminderung der Anzahl der erforderlichen Bauteile ermöglicht.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 Eine räumliche Ansicht des geöffneten Gehäuses der induktiven Winkelsensoreinheit mit einer Leiterplatte und einem Rotor nach Art einer Explosionsdarstellung;
2 eine räumliche Ansicht des geöffneten Gehäuses der induktiven Winkelsensoreinheit mit einer Leiterplatte und einem Rotor im eingebauten Zustand.
1 und 2 zeigen eine räumliche Ansicht einer geöffneten Gehäusehälfte des Gehäuses 10 einer induktiven Winkelsensoreinheit 12. Für den Funktionsfall ist dieses Gehäuse 10 durch einen nicht dargestellten Gehäusedeckel, der auf der in 1 oben dargestellten Seite des Gehäuses 10 aufsetzbar ist und über die Dichtelemente 14 gegenüber dem Außenbereich abdichtet, abgedeckt. Zur elektrischen Kontaktierung der induktiven Winkelsensoreinheit 12 mit einer nicht dargestellten Bordelektrik eines Kraftfahrzeuges dient das Steckerelement 16, in dem elektrische Leitungen 18 angeordnet sind. Die elektrischen Leitungen 18 erstrecken sich vom Steckerelement 18 durch Leitungsnuten 20 des Gehäuses bis hin zu den als Einpresskontaktelementen 22 ausgeführten biegesteifen Enden.
Zur Erfüllung der Messfunktion weist die Winkelsensoreinheit 12 eine Leiterplatte 24 auf, auf der sowohl eine elektronische Auswerteeinheit 26 als auch ein induktives Statorelement 28 gelegen sind. Ein Rotorelement 30, von dem in 1 lediglich die induktiv wirksame Leitungsstruktur dargestellt ist, ist drehbar gegenüber einem Zentraldorn 32 gelagert und kann mit einer drehbaren Welle am Kraftfahrzeug, deren Winkelposition zu ermitteln ist, verbunden werden. Die Winkelposition des Rotorelements 30 gegenüber dem Statorelement 28 wird dabei induktiv ermittelt und mittels der Auswerteeinheit 26 ausgewertet und in ein über die elektrischen Leitungen 18 zu übertragenes Signal umgewandelt.
Die Befestigung der Leiterplatte 24 gegenüber dem Gehäuse 10 erfolgt auf der ersten Stirnseite mittels der Einpresskontaktelemente 22, die seitens der Leiterplatte 24 Aussparungen 42 aufweisen, in die die Enden der elektrischen Leitungen 18 einschiebbar sind. Auf der den Einpresskontaktelementen 22 gegenüberliegenden Stirnseite der Leiterplatte weist das Gehäuse 10 Schnapphaken 34, 36 auf, die die Leiterplatte 24 im montierten Zustand formschlüssig umschließen. Als Auflagerflächen der Leiterplatte dienen dabei die Auflageelemente 38 sowie der Auflagekragen 40.

10: Gehäuse
12: induktiven Winkelsensoreinheit
14: Dichtelement
16: Steckerelement
18: elektrische Leitung
20: Leitungsnut
22: Einpresskontaktelement
24: Leiterplatte
26: Auswerteeinheit
28: Statorelement
30: Rotorelement
32: Zentraldorn
34, 36: Schnapphaken
38: Auflageelemente
40: Auflagekragen
42: Aussparung
44: Zentraldornaufnahmeaussparung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1688605 A1 [0002]

Claims

Induktive Winkelsensoreinheit mit einem Gehäuse (10) und einem gegenüber dem Gehäuse (10) drehbar gelagerten Rotorelement (30) sowie mit einem ortsfest gegenüber dem Gehäuse (10) gehalterten Statorelement (28) sowie mit einer Auswerteeinheit (26) zur Auswertung der Winkelstellung des Rotorelements (30) gegenüber dem Statorelement (28), wobei mit dem Gehäuse (10) Leitungen zur elektrischen Kontaktierung zwischen der Auswerteeinheit (26) und einer Bordelektrik eines Kraftfahrzeuges verbunden sind, und wobei das Statorelement (28) und die Auswerteeinheit (26) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (24) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung zwischen der Leiterplatte (24) und den elektrischen Leitungen (18) des Gehäuses (10) über Einpresskontaktelemente (22) erfolgt, und dass die mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte (24) und dem Gehäuse (10) durch elastisch biegbare Schnapphaken (34, 36) sowie durch die Einpresskontaktelemente (22) erfolgt.
Induktive Winkelsensoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpresskontaktelemente (22) seitens der Leiterplatte (24) Aussparungen (42) aufweisen, in die die biegesteifen Enden der elektrischen Leitungen (18) einschiebbar sind.
Induktive Winkelsensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einpresskontaktelemente (22) auf einer ersten Stirnseite der Leiterplatte angeordnet sind und neben ihrer elektrischen Kontaktierung ebenfalls eine mechanische Fixierung zwischen der Leiterplatte (24) und dem Gehäuse (10) gewährleisten.
Induktive Winkelsensoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch biegbaren Schnapphaken (34, 36) auf der der elektrischen Kontaktierung gegenüberliegenden zweiten Stirnseite der Auswerteeinheit (26) angeordnet sind und diese im montierten Zustand formschlüssig umschließen.
Induktive Winkelsensoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (24) auf einstückig mit dem Gehäuse (10) ausgeführte Auflageelemente (38) gestützt ist.
Induktive Winkelsensoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (18) des Gehäuses (10) als Stanz-Biegeteile ausgeführt sind.
Induktive Winkelsensoreinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen Zentraldorn (32) aufweist, der in eine mit diesem korrespondierend ausgeführte Zentraldornaufnahmeaussparung (44) der Leiterplatte (24) einschiebbar ist.
Induktive Winkelsensoreinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraldorn (32) einen Auflagekragen (40) aufweist, der zur Abstützung der Leiterplatte (24) auf dem gleichen Höhenniveau wie die Auflageelemente (38) gelegen ist.
Induktive Winkelsensoreinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraldorn (32) die Leiterplatte (24) durchragt und eine Lagerstelle für das Rotorelement (30) bildet.
Induktive Winkelsensoreinheit nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentraldorn (32) an seinem freien Ende Einführschrägen zur vereinfachten Montage der Leiterplatte (24) aufweist.