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Die Erfindung betrifft einen Impulsdrehzahlgeber und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Der Impulsdrehzahlgeber weist als induktive Komponenten einen zentralen Polstift, eine als Abnahmewicklung koaxial um den Polstift angeordnete Spule mit Messleitungen, einen Permanentmagneten, der mit dem Polstift in Wirkverbindung steht, und eine koaxial um den Polstift und die Spule angeordnete Hülse auf.
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Ein derartiger Impulsdrehzahlgeber ist aus der Druckschrift
DE 33 44 959 A1 bekannt, wobei der bekannte Impulsdrehzahlgeber einen abgestuften und zum Rotor hin verminderten Querschnitt aufweisenden Hohlstift besitzt. Ein Nachteil des bekannten Impulsdrehzahlgebers ist, dass die koaxiale Positionierung von Polstift, Spule und Permanentmagnet lediglich durch zentrierende Abstandshalter gewährleistet wird, so dass die erheblichen Vibrationen, die in der Fahrzeugtechnik, insbesondere in der Lastkraftwagentechnik, auf derartige Impulsdrehzahlgeber wirken, sowohl die koaxiale Ausrichtung als auch die Kontaktierung der Spulenwicklungen mit zwei Messleitungen gefährden können, so dass dieser Aufbau ein Zuverlässigkeitsproblem für den vibrationsbelasteten Dauerbetrieb in einem Fahrzeug darstellt.
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Aus der
DE 37 06 168 A1 ist ein Messwertaufnehmer bekannt, bei dem das Anschlusskabel mit Hilfe eines Abschlussteils in einem wannenförmigen Gehäuseoberteil befestigt wird. Das Abschlussteil weist an seiner Außenwand Stege und eine Ringnut auf, mit denen es in am Gehäuseoberteil ausgebildeten Ringnuten und einen Steg eingreift, wodurch es in axialer Richtung befestigt wird. Ferner weist es noch Nasen und Ausnehmungen auf, um ein senkrechtes Herausziehen aus dem Gehäuseoberteil zu verhindern. Das Abschlussteil ist ferner entlang einer Linie aufgeschnitten und hat eine als Scharnier wirkende dünne Wandstelle, so dass es leicht über das Anschlusskabel gestülpt werden kann.
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Aus der
US 4 680 543 A ist ein elektromagnetischer Kontaktgeber bekannt, aufweisend einen Isolationskörper, an dem eine Drahtspule angebracht ist, die an ihrem einen Ende einen Teil einer Spule einbettet. Ein magnetisches Bauteil ist in einem mittigen Durchgang des Körpers mitsamt eines Teils der Spule angeordnet. Eine hülsenförmig geformte Plastikabdeckung umfasst den Teil der Spule und andere Teile des Körpers und eine Abkapselung nimmt die Räume in der Abdeckung ein, die nicht durch den Körper und die Bauteile, die am Körper montiert sind, eingenommen werden. Ein Ende des magnetischen Bauteils dehnt sich bis an ein Ende des Körpers aus und stößt an die innere Oberfläche der Wand, die ein Ende der Abdeckung umschließt. Das andere Ende des Körpers ist mit einem selbstzentrierenden Flansch ausgestattet, der in die innere Oberfläche der Abdeckung einrastet und das andere Ende der Abdeckung ist mit dem Flansch ausgestattet, der in die Abkapselung eingebettet ist, die außerhalb der Abdeckung zudem einen Sitz formt.
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Aus der
DE 39 02 218 A1 ist eine Einrichtung zur Lagefixierung eines Spulenträgers in einem topfförmig ausgebildeten Gehäuseteil bekannt. Das topfförmige Gehäuseteil weist ein Verschlussteil auf, welches auf der dem Boden des topfförmigen Gehäuseteiles abgewandten Seite des Spulenträgers im bzw. am topfförmigen Gehäuseteil angeordnet ist. Am Verschlussteil sind zungenartige Anformungen vorgesehen, die sich in Richtung auf den Spulenträger zu erstrecken und zu der Wandung des Spulenträgers hin gerichtete nasenartige Vorsprünge aufweisen. Am Spulenträger sind den zungenartigen Anformungen zugewandte, nach Art einer Verzahnung ausgebildete Erhöhungen bzw. Vertiefungen vorgesehen, die mit den nasenartigen Vorsprüngen der zungenartigen Anformungen des Verschlussteiles nach Art einer Rastverbindung zusammenwirken. Mittels der Rastverbindung zwischen dem Verschlussteil und dem Spulenträger wird der Spulenträger beim Einführen von Spulenträger und Verschlussteil in das topfförmige Gehäuseteil im Sinne eines Einstellvorganges am Boden des topfförmigen Gehäuseteiles zur Anlage gebracht und mit diesem in Anlage gehalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden und einen Impulsdrehzahlgeber mit einem Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, mit dem die Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Impulsdrehzahlgeber und ein Verfahren zur Herstellung desselben geschaffen. Der Impulsdrehzahlgeber weist als induktive Komponenten einen zentralen Polstift, eine als Abnahmewicklung koaxial um den Polstift angeordnete Spule mit Messleitungen, einen Permanentmagneten, der mit dem Polstift in Wirkverbindung steht, und eine koaxial um den Polstift und die Spule angeordnete Hülse auf. Dabei stellen Abstandshalter eines voll funktionsfähigen Zwischenproduktes die koaxiale Anordnung bei Test- und Messzyklen sicher, wobei Hohlräume innerhalb der Hülse beim Endprodukt mit einer Kunststoffmasse unter Einbetten der Komponenten aufgefüllt sind. Die Messleitungen kontaktieren nach dem Zusammenbau der Komponenten zu einem Zwischenprodukt Verbindungselemente, die an einer zentrierenden Halterung angeordnet sind. Diese Halterung kann in einen Kragen der Hülse eingepasst werden. Dabei ist die Halterung derart gestaltet, dass sie die Komponenten in der Hülse axial und den Permanentmagneten radial fixieren kann.
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Dieser Impulsdrehzahlgeber hat den Vorteil, dass seine induktiven koaxial angeordneten Komponenten und die Messleitungen zu den Spulenwicklungen durch die Kunststoffmasse vor Belastungen durch Vibrationen geschützt sind. Vor einem Abriss beispielsweise der Messleitungen oder einem Bruch der Messleitungen werden sie durch die Einbettung derselben beim Auffüllen der Hohlräume innerhalb der Hülse durch eine Kunststoffmasse geschützt. Außerdem hat dieser Impulsdrehzahlgeber den Vorteil, dass eine Vielzahl von Adaptionen des Zwischenproduktes an vorgegebene Normen für Messkabelstecker, Messkabellängen, Messkabeldurchmesser, Messkabelübergänge in Form von Adaptern zu dem Impulsdrehzahlgeber bzw. zu Verbindungselementen, die bei dem Zwischenprodukt des Impulsdrehzahlgebers von außen zugänglich sind, beim Auffüllen der Hohlräume eingebettet und/oder eingeformt werden können.
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Damit wird in vorteilhafter Weise einerseits der Automatisierungsgrad in der Produktion erhöht, andererseits eine Endmontage der Sensoren in den verschiedenen Märkten, wie NAFTA, China oder der EU, ermöglicht. Insbesondere sind unterschiedliche Konfektionierungen der Messkabel in Bezug auf Kabellänge, Steckerform, Wellrohr sowie Markierungen oder Kundennummern auf den Messleitungen in vielfachen Variationen möglich, nachdem das Zwischenprodukt in entsprechenden Test- und Messzyklen bereits erfolgreich überprüft worden ist.
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Damit wird auch die Aufteilung des Produktionsprozesses auf unterschiedliche Standorte ermöglicht, wobei der Standort für das Zwischenprodukt durchaus weit entfernt sein kann vom Ort der „Endmontage”. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die empfindlichen Spulenwicklungen bei dem Versand zwischen Produktionsstandort des Zwischenprodukts und dem Ort der Endmontage durch die metallische Hülse des Zwischen- und Endproduktes vor Lagerungs- und Transportschäden geschützt sind.
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Durch das Auffüllen der Hohlräume des Zwischenproduktes in der umgebenden Schutzhülse und das Umformen bzw. Umspritzen eines Kragens der Hülse mit einem Adapter zu dem Messkabel, kann der Variantenvielfalt der Messkabel und Stecker in einem deutlich späteren Produktionsprozess Rechnung getragen werden. Außerdem entsteht eventuell ein geringerer Verschleiß am Spritzwerkzeug.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Hülse eine Metalllegierung auf, wobei Messanschlüsse in Form von Verbindungselementen von außen zugänglich sind. Damit wird in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass für die Test- und Messphase bereits das Zwischenprodukt einen Zugriff auf die Messleitungen der Spule sicherstellt.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Impulsdrehzahlgeber als Test-, Mess- und Zwischenprodukt die Hülse mit den koaxial angeordneten induktiven Komponenten und die von außen zugänglichen Verbindungselemente aufweist, wobei die koaxiale Anordnung der induktiven Komponenten durch Abstandshalter in der Hülse gesichert ist. Mit derartigen Abstandshaltern können insbesondere der Polstift, die Spule und der Permanentmagnet aufeinander zentriert werden.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass als Endprodukt das Test-, Mess- und Zwischenprodukt mit der Kunststoffmasse aufgefüllte Hohlräume und einen Adapter aus Kunststoffmasse mit elektrischen Verbindungen eines Messkabels zu den Messleitungen aufweist. Wie bereits oben erwähnt, kann dieses Einbringen der Kunststoffmasse in die Hohlräume und das Formen eines Adapters mit elektrischen Verbindungen zu dem Messkabel in einem einzigen Spritzgussschritt am Endmontage-Ort erfolgen.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines Impulsdrehzahlgebers mit induktiven Komponenten weist nachfolgende Verfahrensschritte auf. Zunächst werden die induktiven Komponenten in Form eines zentralen Polstiftes, einer Spule als Abnahmewicklung mit Messleitungen, eines Permanentmagneten zum Zusammenwirken mit dem Polstift hergestellt. Dabei werden vorzugsweise die Windungen der Abnahmewicklung zwischen radialen Abstandshaltern als axiale Begrenzungen direkt auf den Polstift gewickelt.
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Außerdem werden eine metallische Hülse und weitere Abstandshalter zum koaxialen Anordnen der induktiven Komponenten in der Hülse bereitgestellt. Danach erfolgt der Zusammenbau des Impulsdrehzahlgebers mit Abstandshaltern, Halterung und induktiven Komponenten und mit Verbindungselementen, die von außerhalb der Hülse zugänglich sind, zu einem Zwischenprodukt. Dabei wird die Halterung nach dem Einsetzen in einen Kragen der Hülse dadurch fixiert, dass der Kragen zu einer Umbördelung verformt wird. Außerdem werden die Messleitungen der Spule mit den Verbindungselementen elektrisch verbunden. Anschließend können Test- und Messzyklen mit dem Zwischenprodukt durchgeführt werden. Damit kann das Herzstück eines derartigen Impulsdrehzahlgebers an einem Produktionsort erfolgen, der weit entfernt von einem Endmontage-Ort sein kann.
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Für eine Endmontage kann das Zwischenprodukt am Endmontage-Ort nach erfolgreichen Test- und Messzyklen in unterschiedliche Applikationsbereiche versandt werden und vor Ort mit einer Kunststoffmasse unter Einbetten der induktiven Komponenten in der Hülse aufgefüllt werden. Bei dem Auffüllen der Hülse kann gleichzeitig ein Adapter aus Kunststoffmasse an die Hülse mit Verbindungen zu den Messleitungen im Spritzgussverfahren angebracht werden. Dazu ist zum Auffüllen der Hülse mit Kunststoff und zum Anformen des Adapters lediglich ein einziger Spritzgussschritt erforderlich.
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Mit diesem Verfahren ist der Vorteil verbunden, dass das Herstellen des Zwischenproduktes örtlich entfernt von der Herstellung des Endproduktes erfolgen kann. Erst am weltweit verbreiteten Endmontage-Ort können dann die unterschiedlichen Konfektionierungen in Bezug auf mehr als hundert Varianten von Messkabeln, Messsteckern, Wellrohrummantelungen von Messkabeln sowie Markierungen und Kundennummern auf den Messkabeln in vorteilhafter Weise und kostengünstig erfolgen.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Metallhülse eines Impulsdrehzahlgebers;
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Metallhülse gemäß 1 nach Einbau von induktiven Komponenten eines Impulsdrehzahlgebers;
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Impulsdrehzahlgeber als Zwischenprodukt;
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Impulsdrehzahlgeber nach Auffüllen und Anformen von Kunststoffmasse in bzw. auf das Zwischenprodukt gemäß 3 zu einem Endprodukt des Impulsdrehzahlgebers.
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1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Metallhülse 7 eines Impulsdrehzahlgebers. Die Metallhülse 7 ist radialsymmetrisch um eine Achse 21 angeordnet und weist einen Boden 22 auf, der einer offenen Stirnseite 28 gegenüberliegt. An der offenen Stirnseite 28 weist die Metallhülse 7 einen Kragen 23 auf, in den Verbindungselemente einpassbar sind.
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2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Metallhülse 7 gemäß 1 nach Einbau von induktiven Komponenten 2, 3, 6 eines Impulsdrehzahlgebers. Die induktiven Komponenten 2, 3, 6 umfassen einen koaxial in der Hülse 7 angeordneten Polstift 2, der mit einem Ende auf dem Boden 22 der Metallhülse 7 zentral aufsitzt und in diesem Bereich von einem radialen Abstandshalter 13 fixiert wird. Das gegenüberliegende Ende des Polstiftes 2 ist zentral mit einem Permanentmagneten 6 verbunden, wobei ein zweiter radialer Abstandshalter 14 den Polstift 2 und den Permanentmagneten 6 koaxial zu der Hülse 7 zentriert. Zwischen den Abstandshaltern 13 und 14 ist als Abnahmewicklung koaxial um den Polstift 2 eine Spule 3 mit Messleitungen 4 und 5 angeordnet. Diese Messleitungen 4 und 5 kontaktieren nach dem Zusammenbau der Komponenten zu einem Zwischenprodukt Verbindungselemente 24 und 25, die an einer zentrierenden Halterung 15 angeordnet sind. Diese Halterung 15 kann in den Kragen 23 der Hülse 7 eingepasst werden. Dabei ist die Halterung 15 derart gestaltet, dass sie die Komponenten in der Hülse 7 axial und den Permanentmagneten 6 radial fixieren kann.
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3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Impulsdrehzahlgeber 1 als Zwischenprodukt 12 nach Einsetzen der Halterung 15, die in 2 gezeigt wird, mit Verbindungselementen 24 und 25. Dabei wird die Halterung 15 nach dem Einsetzen in den Kragen 23 der Hülse 7 dadurch fixiert, dass der Kragen 23 zu einer Umbördelung 26 verformt wird. Außerdem werden die Messleitungen 4 und 5 der Spule 3 mit den Verbindungselementen 24 und 25 elektrisch verbunden.
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Somit ist das Zwischenprodukt 12 voll funktionsfähig und kann in Test- und Messzyklen getestet werden, wobei das Zwischenprodukt 12 mit dem Boden der Hülse 7 und dem darauf angeordneten Polstift 2 zu einem Rotor 30, der als Polrad ausgebildet ist, angeordnet werden kann und der Rotor 30 in Pfeilrichtung A in Drehbewegungen versetzt wird, wodurch die Pole 29 des Polrades Messimpulse in den induktiven Komponenten induzieren und über die Messleitungen 4 und 5 an die Verbindungselemente 24 und 25 weiterleiten.
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch den Impulsdrehzahlgeber 1 nach Auffüllen und Anformen einer Kunststoffmasse 11 in bzw. auf das Zwischenprodukt 12 gemäß 3 zu einem Endprodukt 16 des Impulsdrehzahlgebers 1. Dazu werden die Verbindungsleitungen 19 und 20 eines Messkabels 18 zunächst an die Verbindungselemente 24 und 25 angeschweißt, angelötet oder angeklemmt. Anschließend wird ein Adapter 17, der ein Übergangsstück 31 zum Messkabel 18 mit einbettet unter Auffüllen der Hohlräume 8, 9 und 10, an den Kragen 23 der Metallhülse 7 angeformt.
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Das Herstellen und Testen des Zwischenproduktes 12, wie es 3 zeigt, kann getrennt von dem Ort des Anbringens eines Messkabels 18 mit Adapter 17 an die Hülse 7 erfolgen, was mit dem Vorteil verbunden ist, dass der Adapter 17 an die unterschiedlichen Ausformungen und Bedingungen für Messkabel an den unterschiedlichen Endmontage-Orten angepasst werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Impulsdrehzahlgeber
- 2
- Polstift
- 3
- Spule
- 4
- Messleitung
- 5
- Messleitung
- 6
- Permanentmagnet
- 7
- Hülse
- 8
- Hohlraum
- 9
- Hohlraum
- 10
- Hohlraum
- 11
- Kunststoffmasse
- 12
- Test-, Mess- und Zwischenprodukt
- 13
- Abstandshalter
- 14
- Abstandshalter
- 15
- Halterung
- 16
- Endprodukt
- 17
- Adapter
- 18
- Messkabel
- 19
- Verbindungsleitung
- 20
- Verbindungsleitung
- 21
- Achse der Hülse
- 22
- Boden der Hülse
- 23
- Kragen der Hülse
- 24
- Verbindungselement
- 25
- Verbindungselement
- 26
- Umbördelung
- 28
- Stirnseite
- 29
- Pol des Polrades
- 30
- Rotor
- 31
- Übergangsstück
- A
- Pfeilrichtung (Drehrichtung des Rotors)
