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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sensormodul, ein Montageelement für ein Sensormodul und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls, das beispielsweise einen Drehzahlsensor umfasst.
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Die
DE 10 2004 011 100 A1 zeigt die Herstellung eines Drehzahlsensors. Der Drehzahlsensor weist eine über ein elektrisches Kabel anschließbare integrierte Schaltung mit einer Messwertgeberanordnung und eine elektrische Schaltungsanordnung zur Aufbereitung der Messsignale auf. Durch Gießen oder Spritzgießen von thermoplastischem Kunststoff wird ein Grundbaustein hergestellt. Auf den Grundbaustein werden Leiterbahnen für die Verbindung mit einer gehäuselosen integrierten Schaltung aufgebracht. Die integrierte Schaltung wird drahtlos in Flip-Chip-Technik mit den Leiterbahnen verbunden und die Anordnung wird anschließend zumindest teilweise in einem weiteren Gieß- oder Spritzgießprozess mit einem äußeren Verguss umhüllt.
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Die
DE 196 08 675 A1 offenbart eine Sensor-Baugruppe, die ein Sensorgehäuse mit elektrischem Temperaturfühler mit zwei aus dem Sensorgehäuse herausragenden Kontaktstiften aufweist. Die
DE 197 39 477 A1 offenbart eine pyroelektrische Infrarotsensorvorrichtung, die auf einer Trägerbasisplatte befestigt ist. Die
DE 199 36 300 A1 offenbart eine Druckerkennungsvorrichtung, bei der eine Drucksensoreinheit mit einem Verbindungsteil zusammengebaut wird, wobei Anschlussleitungen der Drucksensoreinheit über das Verbindungsteil elektrisch mit einem externen Bauteil verbunden werden. Die
DE 10 2007 045 179 A1 offenbart einen Sensor mit einem Sensorkörper zur Halterung eines Messfühlers und einem von dem Sensorkörper getrennt ausgebildeten Kontaktierungsmodul zur elektrischen Kontaktierung des Messfühlers.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung gemäß den Hauptansprüchen ein verbessertes Sensormodul, ein Montageelement für ein Sensormodul und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich die Herstellung eines Sensormoduls durch den Einsatz einer Montagehilfe verbessern lässt. Die Montagehilfe ist ein zusätzliches Element an dem ein Sensor oder ein Sensorträger angeordnet werden kann. Wird die Montagehilfe anschließend in ein Gehäuse des Sensormoduls eingeführt, so wirkt die Montagehilfe als Träger, so dass der Sensor oder der Sensorträger zusammen mit der Montagehilfe in das Gehäuse eingeführt werden. Mittels der Montagehilfe kann der Sensor an eine vorbestimmte Position innerhalb des Gehäuses geführt werden. Auch kann der Sensor durch die Montagehilfe an der vorbestimmten Position fixiert werden. Die Montagehilfe kann nach dem Einführen in dem Gehäuse verbleiben.
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Der Sensor kann je nach Einsatzgebiet des Sensormoduls ausgewählt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Sensor um einen Bewegungssensor, einen Temperatursensor, einen Drucksensor oder ähnliches handeln. In den Folgenden Ausführungen wird stellvertretend für andere Sensoren ein Bewegungssensor in Form eines Drehzahlsensors betrachtet.
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Demnach kann es sich bei der Montagehilfe um eine Montagehilfe für einen Drehzahlsensor handeln. Mittels der Montagehilfe kann ein den Drehzahlsensor umfassendes Modul mit geringem Aufwand und kostengünstig hergestellt werden. Insbesondere kann bei einem Drehzahlsensor gewährleistet werden, dass der Sensor und ein dazugehöriger Magnet über den gesamten Herstellungsprozess richtig positioniert sind.
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Ein auf der Montagehilfe basierender erfindungsgemäßer Drehzahlsensor und ein entsprechendes Herstellungsverfahren weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Grundsätzlich ist ein erfindungsgemäßer Drehzahlsensor einfacher und kostengünstiger in der Herstellung als ein herkömmlicher Drehzahlsensor. Dies folgt daraus, dass der Sensor durch die Montagehilfe auf einfache Art und Weise in ein Gehäuse, beispielsweise in ein Drehzahlsensorgehäuse, eingeführt werden kann. Durch geeignete Ausgestaltungen der Montagehilfe können sich weitere Vorteile ergeben. So kann durch Verrasten der Montagehilfe in dem Drehzahlsensorgehäuse erreicht werden, dass der Sensor möglichst nah am Gehäuseboden des Drehzahlsensorgehäuses angeordnet wird und auch bis zu einem möglichen Vergießen des Drehzahlsensors nicht mehr verrutschen kann. Weist die Montagehilfe Führungen auf, so können Kontaktstellen zwischen den Anschlussleitungen und einem Sensorträger Zugkraft entlastet werden, indem die Anschlussleitungen des Sensors in die Führungen der Montagehilfe geklemmt werden. Dabei kann es sich bei den Anschlussleitungen um Litzen handeln. Insgesamt ermöglicht die Montagehilfe vereinfachte Prozessschritte, die weniger kostenintensiv als die herkömmlichen Prozessschritte zum Herstellen eines Drehzahlsensors sind.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Sensormodul, mit folgenden Merkmalen:
- einem Sensorträger mit einem Sensor und zumindest einer elektrischen Anschlussleitung, wobei der Sensor auf dem Sensorträger angeordnet und die zumindest eine Anschlussleitung mit dem Sensor elektrisch leitend verbunden ist;
- einem Montageelement mit einer Anlagefläche, wobei der Sensorträger zum Bilden eines Montagemoduls so auf dem Montageelement angeordnet ist, dass der Sensorträger bei einer Bewegung des Montageelements entlang einer Einführrichtung durch die Anlagefläche mit dem Montageelement mit bewegt wird; und
- einem Gehäuse mit einer Einführöffnung zum Einführen des Montagemoduls in das Gehäuse und einem Führungselement zum Führen des Montagemoduls in einem Inneren des Gehäuses entlang der Einführrichtung, wobei das Montagemodul in dem Gehäuse eingeführt angeordnet ist.
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Unter einem Sensormodul kann eine Baugruppe verstanden werden, die mit einem oder mehreren für ein jeweiliges Anwendungsgebiet geeigneten Sensoren bestückt ist. Als Sensor kann beispielsweise ein induktiver Sensor eingesetzt werden. Dabei kann es sich um einen Hall-Sensor handeln. Ein solcher Sensor kann Messwerte bereitstellen, basierend auf denen eine Bewegung eines Objekts bestimmt werden kann. So kann das Sensormodul beispielsweise eingesetzt werden, um eine Drehzahl eines rotierenden Objekts oder eine zurückgelegte Wegstrecke eines sich beispielsweise linear bewegenden Objekts zu erfassen. Der Sensorträger kann als ein starres tragendes Element ausgebildet sein, an dem der Sensor mechanisch befestigt werden kann. Zudem kann der Sensorträger einen ersten elektrischen Kontaktbereich zum elektrischen Kontaktieren des Sensors und einen zweiten elektrischen Kontaktbereich zum elektrischen Kontaktieren der zumindest einen Anschlussleitung aufweisen, wobei der erste und der zweite Kontaktbereich elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der Sensorträger kann aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet sein, das sowohl die Kontaktbereiche als auch das tragende Element bilden kann. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Stanzgitter handeln. Alternativ kann das tragende Element des Sensorträgers aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein, auf oder an dem elektrisch leitfähiges Material zum Ausbilden der Kontaktbereiche sowie einer elektrischen Verbindung zwischen den Kontaktbereichen angeordnet ist. Über die zumindest eine Anschlussleitung kann der Sensor elektrisch kontaktiert werden. Beispielsweise kann der Sensor über die zumindest eine Anschlussleitung mit elektrischer Energie versorgt werden und Messwerte übertragen. Beispielsweise können zwei Anschlussleitungen vorgesehen sein. Ein nicht mit dem Sensor oder dem Sensorträger verbundenes Ende der zumindest eine Anschlussleitung kann mit einer Auswerteeinrichtung oder mit einer Schnittstelle zu einer Auswerteeinrichtung verbunden werden. Die zumindest eine Anschlussleitung kann auch direkt mit dem Sensor elektrisch kontaktiert sein. Der Sensorträger kann zusammen mit dem Sensor und der zumindest einen Anschlussleitung eine funktionsfähige Sensoreinheit bilden. Das Gehäuse kann als Schutz sowie zur Befestigung und Positionierung der Sensoreinheit dienen. Das Montageelement stellt ein Hilfsmittel zum Einfügen der Sensoreinheit in das Gehäuse dar. Das Montageelement ist ein mechanisches Bauteil und weist an sich keine elektrischen Leitungen auf. Das Montageelement ist so ausgeformt, dass der Sensorträger auf dem Montageelement angeordnet werden kann und zumindest während des Einführens des Montageelements in das Gehäuse von dem Montageelement gehalten und geführt wird. Wenn der Sensorträger auf dem Montageelement angeordnet ist, kann die Anlagefläche an einer Gegenfläche des Sensorträgers oder des Sensors anliegen und eine Bewegung des Montageelements auf den Sensorträger oder den Sensor übertragen. Demnach kann die Gegenfläche parallel zu der Anlagefläche verlaufen, wenn der Sensorträger auf dem Montageelement angeordnet ist. Die Gegenfläche kann durch eine Rückseite des Sensors gebildet sein. Die Anlagefläche kann plan oder strukturiert sein. Ist der Sensorträger an dem Montageelement angeordnet, so kann sich der Sensor an einem ersten Endbereich des Montageelements befinden und die zumindest eine Anschlussleitung kann sich über einen dem ersten Endbereich gegenüberliegenden Endbereich des Montageelements hinaus erstrecken. Die Einführrichtung kann einer Längserstreckungsrichtung des Montageelements entsprechen. Das Montageelement kann aus Kunststoff hergestellt sein. Bei dem Gehäuse kann es sich um ein Kunststoffgehäuse handeln. Das Gehäuse kann durch eine Gusstechnik, wie beispielsweise ein Spritzgussverfahren, hergestellt sein. Das Gehäuse kann einen der Einführöffnung gegenüberliegenden Boden und eine den Boden mit der Einführöffnung verbindende umlaufende Wand aufweisen. Das Gehäuse kann rohrförmig oder zylinderförmig sein. Ein Innendurchmesser des Gehäuses und der Einführöffnung ist größer als ein Außendurchmesser des Sensors, des Sensorträgers und des Montageelements, so dass das Montagemodul durch die Einführöffnung in das Innere des Gehäuses eingeführt werden kann. Im eingeführten Zustand kann der Sensor direkt an den Boden angrenzend oder durch einen geringen Spalt von dem Boden getrennt angeordnet sein. Der Sensorträger kann vollständig in das Gehäuse eingeführt werden. Ebenso kann der Modulträger vollständig in das Gehäuse eingeführt werden. Das Führungselement kann eine Führungsschiene sein. Das Führungselement kann sich über eine gesamte Länge einer Innenseite der Wand des Gehäuses erstrecken oder nur über einen Abschnitt der Innenseite der Wand. Das Führungselement kann als Vertiefung oder als Vorsprung der Innenseite der Wand ausgebildet sein. Das Führungselement kann ausgebildet sein, um während des Einführens des Montagemoduls in das Gehäuse in Wechselwirkung mit einem Randbereich des Sensors, des Sensorträgers oder des Montageelements zu treten. Dadurch kann der Sensor während des Einführens in Bezug auf das Gehäuse ausgerichtet werden und zu einer vorbestimmten Endlage oder Endposition im Inneren des Gehäuses geführt werden. Nach Abschluss des Einführvorgangs kann der Sensor durch das Führungselement in Position gehalten werden. Insbesondere kann eine Drehbewegung oder eine Kippbewegung des Sensors innerhalb des Gehäuses durch das Führungselement verhindert werden. Es können ein oder eine Mehrzahl von Führungselementen eingesetzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann sich eine Haupterstreckungsebene der Anlagefläche quer zu einer Längserstreckungsrichtung des Montageelements erstrecken. Im montierten Zustand kann der Sensor an der Anlagefläche anliegen. Die Einführrichtung kann der Längserstreckungsrichtung entsprechen. Indem die Anlagefläche quer zur Einführrichtung ausgerichtet ist, kann die Bewegung des Montageelements entlang der Einführrichtung wirkungsvoll auf den Sensor übertragen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Montageelement ein Halteelement zum Halten der zumindest einen Anschlussleitung aufweisen. Im montierten Zustand kann ein Abschnitt der zumindest einen Anschlussleitung durch das Halteelement geführt sein. Das Halteelement kann an einem Endbereich des Montageelements angeordnet sein. Das Halteelement kann einen Haken aufweisen, in das die zumindest eine Anschlussleitung eingehakt werden kann. Mittels des Halteelements kann die Anschlussleitung an dem Montagelement fixiert werden. Wird die Anschlussleitung von dem Halteelement unter Spannung gehalten, so kann der Sensor gegen die Anlagefläche des Montageelements gezogen werden. Somit können der Sensorträger und das Montagelement kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Zudem kann das Halteelement auf die Anschlussleitung wirkende Zugkräfte aufnehmen und somit ein Ablösen der Anschlussleitung von dem Sensorträger verhindern.
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Ferner kann das Montageelement ein Verrastelement aufweisen. Im montierten Zustand kann das Verrastelement mit einem Wandabschnitt des Gehäuses verrastet sein. Bei dem Wandabschnitt kann es sich um eine Ausnehmung oder Durchgangsöffnung der Wand handeln. Das Verrastelement kann einen Vorsprung aufweisen, der in den Wandabschnitt einrasten kann, sobald sich das Verrastelement auf Höhe des Wandabschnitts befindet oder gerade passiert hat. Dazu kann das Montageelement oder das Verrastelement quer zur Einführrichtung flexibel ausgeführt sein, so dass zumindest ein Endabschnitt des Verrastelements während des Einführvorgangs durch die Wand des Gehäuses aus einer Ruheposition gedrückt und im Bereich des Wandabschnitts zurück in die Ruheposition federn kann, um die Verrastung zu bewirken. Das Montageelement kann mehrere Verrastelemente, beispielsweise zwei gegenüberliegende Verrastelemente aufweisen, die mit entsprechend angeordneten Wandabschnitten verrasten können. Durch die Verrastung kann eine Bewegung des Sensors entgegen der Einführrichtung verhindert werden. Auf diese Weise kann der Sensor innerhalb des Gehäuses in Position gehalten werden.
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Beispielsweise kann das Montageelement zwei nebeneinander verlaufende Längsträger aufweisen. Die Längsträger können durch die Anlagefläche miteinander verbunden sein. An einem der Anlagefläche gegenüberliegenden Endbereich können die Längsträger durch das Führungselement verbunden sein. Die Längsträger weisen ein geringes Gewicht auf und ermöglichen eine gute Kraftübertragung in Längsrichtung während des Einführvorgangs. Die Längsträger können abgesehen von einem eine Biegung aufweisenden Abschnitt geradlinig sein. Durch jede der Biegungen kann kostengünstig ein Verrastelement gebildet werden.
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Die Einführöffnung des Gehäuses kann im montierten Zustand durch ein Dichtmaterial fluiddicht verschlossen sein. Dabei kann sich die zumindest eine Anschlussleitung durch das Dichtmaterial hindurch erstrecken. Bei dem Dichtmaterial kann es sich um eine Vergussmasse handeln. Durch das Dichtmaterial kann das Sensormodul beispielsweise gegenüber einem Eindringen von Öl abgedichtet werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Montageelement für ein Sensormodul, das einen Sensorträger mit einem Sensor und zumindest einer elektrischen Anschlussleitung sowie ein Gehäuse mit einer Einführöffnung umfasst. Dabei weist das Montageelement eine Anlagefläche auf, die ausgebildet ist, um den Sensorträger bei einer Bewegung des Montageelements durch die Einführöffnung in das Gehäuse hinein mit dem Montageelement mit zubewegen, wenn der Sensorträger auf dem Montageelement angeordnet ist. Das Montageelement kann vorteilhaft zum Herstellen eines Sensormoduls eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Sensorträgers mit einem Sensor und zumindest einer elektrischen Anschlussleitung, wobei der Sensor auf dem Sensorträger angeordnet und die zumindest eine Anschlussleitung mit dem Sensor elektrisch leitend verbunden ist;
- Bereitstellen eines Montageelements mit einer Anlagefläche;
- Anordnen des Sensorträgers auf dem Montageelement zum Bilden eines Montagemoduls, so dass der Sensorträger bei einer Bewegung des Montageelements entlang einer Einführrichtung durch die Anlagefläche mit dem Montageelement mit bewegt wird;
- Bereitstellen eines Gehäuses mit einer Einführöffnung zum Einführen des Montagemoduls in das Gehäuse und einem Führungselement zum Führen des Montagemoduls in einem Inneren des Gehäuses entlang der Einführrichtung; und
- Einführen des Montagemoduls entlang der Einführrichtung durch die Einführöffnung in das Gehäuse hinein.
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Durch das Verfahren kann auf einfache und kostengünstige Weise ein Sensormodul hergestellt werden. Der Sensorträger kann manuell oder mittels einer geeigneten Montageeinrichtung auf dem Montageelement angeordnet werden. Ebenso kann das Einführen des Montagemoduls in das Gehäuse manuell oder mittels einer geeigneten Montageeinrichtung durchgeführt werden. Das Montagemodul kann mit dem Sensor voran in das Gehäuse eingeführt werden. Dabei kann eine Einschubkraft auf einen dem Sensor gegenüberliegenden Endbereich des Montageelements ausgeübt werden. Während des Einführens oder vor dem Einführen kann das Montagemodul gegenüber dem Führungselement ausgerichtet werden, beispielsweise durch eine Drehbewegung, so dass das Montagemodul anschließend durch das Führungselement in eine Endposition geführt werden kann.
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Im Schritt des Einführens kann ein Verrastelement des Montageelements mit einem Wandabschnitt des Gehäuses verrastet werden. Dies kann am Ende einer Einführbewegung des Montageelements durchgeführt werden. Das Verrasten kann durch eine Federkraft erfolgen, sobald das Montageelement eine Endposition innerhalb des Gehäuses erreicht hat.
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Ferner kann in einem Schritt des Verschließens die Einführöffnung des Gehäuses mit einer Dichtmasse verschlossen werden. Dabei kann sich die zumindest einen Anschlussleitung durch die Dichtmasse hindurch erstrecken. Der Schritt des Verschließens kann durchgeführt werden, sobald sich der Sensor in einer Endposition innerhalb des Gehäuses befindet. Die Dichtmasse kann lediglich im Bereich der Einführöffnung angeordnet werden. Alternativ kann die Dichtmasse einen freien Innenraum des Gehäuses vollständig oder beispielsweise ausgehend von der Einführöffnung bis zu dem Sensorträger oder bis zu der Anlagefläche ausfüllen. Der Schritt des Verschließens kann durch ein Gießen der Dichtmasse in die Einführöffnung durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Sensormoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 einen Sensorträger gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein Montageelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 ein Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 6 ein Montagemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Schnittdarstellung durch ein Sensormodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 8 ein Sensormodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 9 eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Sensormoduls 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Beispielhaft stellt das Sensormodul 100 einen Drehzahlsensor zum Erfassen einer Drehbewegung eines Objekts 102, beispielsweise eines Getriebeteils eines Fahrzeuggetriebes, dar. Das Sensormodul 100 weist ein Gehäuse 104 auf, in dem ein Sensorträger 106 mit einem Sensor 108 sowie ein Montageelement 110 angeordnet sind. Das Gehäuse 104 weist einen Boden auf, der dem Objekt 102 zugewandt ist. Auf einer dem Boden gegenüberliegenden Seite weist das Gehäuse 104 eine Einführöffnung auf, durch die das Montageelement 110 mit dem Sensorträger 106 und dem Sensor 108 in das Gehäuse 104 eingeführt worden sind. Die Einführöffnung ist durch ein Dichtmaterial 111 verschlossen. Eine oder mehrere Anschlussleitungen 112 stellen eine elektrische Schnittstelle zwischen dem Sensor 108 und einer Steuereinrichtung 114 dar. Dazu ist die zumindest eine Anschlussleitung 112 ausgehend von dem Sensorträger 108 entlang des Montageelements 110 und durch das Dichtmaterial 112 hindurch aus dem Gehäuse 104 herausgeführt und mit einer Schnittstelle, beispielsweise einem Kontakt, der Steuereinrichtung 114 verbunden.
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Mittels der Steuereinrichtung 114 kann der Sensor 108 betrieben werden. Dazu kann der Sensor 108 mit elektrischer Energie zum Betrieb des Sensors 108 versorgt werden. Zudem können von dem Sensor 108 ausgegebene Messinformationen von der Steuereinrichtung 114 empfangen und ausgewertet werden. Die Steuereinrichtung 114 kann eine oder mehrere elektrische Schaltungen umfassen.
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Das Gehäuse 104 weist eine längliche Form und insbesondere einen länglichen Hohlraum auf, wobei eine Längsachse des Gehäuses 104 in Richtung des Objekts 102 zeigt. Das Montageelement 110 erstreckt sich fast über die gesamte Länge des Gehäuses 104. Ein der Einführöffnung zugewandtes Ende des Montageelements 110 kann von dem Dichtmaterial 112 umgeben sein. Zwischen einem dem Boden des Gehäuses 104 zugewandten Ende des Montageelements 110 und dem Boden des Gehäuses 104 kann der Sensor 108 angeordnet sein. Der Sensor 108 ist auf dem Sensorträger 106, beispielsweise stoffschlüssig, befestigt. Bereiche des Sensorträgers 106 und des Montageelements 110 können sich überlappen. Der Sensorträger 106 oder der Sensor 108 oder beide liegen an dem Montageelement 110 an. Der Sensorträger 106 und das Montageelement 110 können ohne feste Verbindung, also lose, aneinandergrenzen. Das Montageelement 110 weist eine Anlagefläche auf, die eine Bewegung des Sensors 108 sowie des Sensorträgers 106 in Richtung der Einführöffnung verhindert, wenn das Montageelement 110 an dem Gehäuse 104, beispielsweise durch eine Verrastung, fixiert ist.
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Der Sensorträger 106 kann ein Stanzgitter als tragendes Element aufweisen. An einem Endbereich des Stanzgitters kann der Sensor 108 angeordnet sein. An einem gegenüberliegenden Endbereich kann sich ein Kontaktierungsbereich für die mindestens eine Anschlussleitung 112 befinden. Der Sensor 108 und die zumindest eine Anschlussleitung 112 können mittels einer Lötverbindung mit dem Stanzgitter verbunden sein.
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Sofern der Sensor 108 ausgebildet ist, um ein Magnetfeld oder eine Magnetfeldänderung zu erfassen, kann auf dem Sensorträger 106 zusätzlich ein Magnet angeordnet sein. Der Sensor 108 kann ein Hallelement oder ein magnetoresistives Element umfassen, die ausgebildet sind, um eine Magnetfeldänderung in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Das elektrische Signal kann über die Anschlussleitung 112 an die Steuereinrichtung oder Auswerteeinrichtung 114 bereitgestellt werden. Das elektrische Signal kann zur Bestimmung einer Stellung oder Bewegung und insbesondere eines Drehwinkels, einer Drehgeschwindigkeit oder einer Drehbeschleunigung des Objekts 102 verwendet werden.
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2 zeigt einen Sensorträger 106 mit Litzen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensorträger 106 kann im Zusammenhang mit einem Sensormodul eingesetzt werden. Der Sensorträger 106 ist ein längliches, flaches Bauteil, an dessen einen Ende der Sensor 108 befestigt ist und an dessen gegenüberliegendem Ende sich eine Kontaktstelle 216 zwischen den Litzen 112 und dem Sensorträger 106 befindet. Der Sensorträger 106 kann im Wesentlichen durch zwei parallel verlaufende Elemente eines Stanzgitters gebildet sein. Der Sensor 108 und die Litzen 112 sind jeweils auf der gleichen Seite, beispielsweise der Unterseite, des Sensorträgers 106 mit diesem verbunden. Die Litzen 112 sind so mit dem Sensorträger 106 verbunden, dass sich die nicht mit dem Sensorträger 106 verbundenen Bereiche der Litzen 112 in Richtung der Längserstreckungsrichtung des Sensorträgers 106 von diesem weg erstrecken. Der Sensor 108 weist eine Kontaktfläche auf, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Sensorträgers 106 verläuft und über die der Sensor 108 mit dem Sensorträger 106 verbunden ist. Die Kontaktfläche kann sich über die gesamte Breite des Sensorträgers 106 erstrecken. Ferner weist der Sensor 108 eine Sensierfläche auf, die orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu einer Längserstreckungsrichtung des Sensorträgers 106 und der Litzen 112 ausgerichtet ist. Die Sensierfläche befindet sich auf einem den Litzen 112 abgewandten Ende des Sensors 108. Der Sensor 108 kann neben einem Sensierelement eine integrierte Schaltung und beispielsweise einen Dauermagnet umfassen und von einem Gehäuse, beispielsweise einem Kunststoffgehäuse, umgeben sein.
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3 zeigt ein Montageelement in Form einer Montagehilfe 110, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Montagehilfe 110 kann im Zusammenhang mit einem Sensormodul eingesetzt werden. Die Montagehilfe 110 ist ein längliches Bauteil, auf oder an dessen ersten Ende der in 2 gezeigte Sensorträger angeordnet werden kann.
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An dem ersten Ende weist die Montagehilfe 110 eine Auflage 318 für den Sensor des Sensorträgers auf. Die Auflage 318 weist eine Auflagefläche auf, die orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu einer Längserstreckungsrichtung der Montagehilfe 110 ausgerichtet ist. Die Auflagefläche bildet den Abschluss des ersten Endes der Montagehilfe 110. Der Sensorträger kann so auf der Montagehilfe 110 angeordnet werden, dass ein Abschnitt des Sensorträgers, der den Sensor trägt, über das erste Ende der Montagehilfe 110 übersteht. Auf diese Weise kann eine der Sensierfläche des Sensors gegenüberliegende Rückseite des Sensors an der Auflagefläche der Auflage 318 anliegen. Ein über den Sensor hinausragender Abschnitt des Sensorträgers sowie die Kontaktstelle zwischen dem Sensorträger und den Litzen können auf einer Oberfläche der Montagehilfe 110 aufliegen.
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An einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende weist die Montagehilfe 110 eine Führung 320 für die Litzen auf. Die Führung 320 kann für jede der Litzen einen oder mehrere Haken aufweisen, durch die die Litzen jeweils durchgeführt werden können. Auf diese Weise können die Litzen an der Montagehilfe 110 befestigt werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Führung 320 zwei Haken auf, die in Längserstreckungsrichtung der Montagehilfe 110 versetzt zueinander angeordnet sind und in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Die Haken sind auf der Seite der Montagehilfe 110 angeordnet, auf die der Sensorträger aufgelegt wird und nach innen gerichtet.
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In einem mittleren Abschnitt, zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Montagehilfe 110, weist die Montagehilfe eine Verrastung 322 auf. Mittels der Verrastung 322 kann die Montagehilfe 110 mit dem Gehäuse des Sensormoduls verrastet werden. Die Verrastung 322 weist zumindest ein Hakenelement auf, das in ein Gegenelement des Gehäuses einrasten kann, wenn die Montagehilfe 110 in dem Gehäuse angeordnet ist. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Verrastung 322 zwei gegenüberliegende Hakenelemente auf, die in entgegengesetzte Richtung nach außen, also weg von der Montagehilfe 110, zeigen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die Montagehilfe 110 zwei in Längsrichtung der Montagehilfe 110 nebeneinander verlaufende Leisten auf. Die Leisten können identisch ausgeführt sein und spiegelbildlich zueinander angeordnet sein. An dem ersten Ende sind die Leisten durch die Auflage 318 miteinander verbunden. And dem zweiten Ende sind die Leisten durch die Führung 320 miteinander verbunden. Die Führung 320 kann die Leisten vollständig ummanteln. Zumindest im Bereich der Verrastung 322 sind die Leisten beabstandet zueinander angeordnet. Die Leisten können zumindest im Bereich der Verrastung 322 elastisch biegsam sein, so dass sich die Leisten während eines Einführens der Montagehilfe 110 in das Gehäuse einander annähern können, solange ein Bereich einer Innenwand des Gehäuses gegen die Verrastung 322 drückt. Sobald der Druck auf die Verrastung 322 nachlässt, können sich die Leisten wieder in oder in Richtung ihrer Ruheposition zurückbewegen und damit ein Einrasten der Verrastung 322 in ein Gegenelement des Gehäuses bewirken.
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Die Verrastung 322 weist zwei Rasthaken auf, wobei jeder der Rasthaken durch eine Biegung in den Leisten gebildet wird. Die Biegungen sind in einander gegenüberliegenden Teilabschnitten der Leisten gebildet und zeigen voneinander weg. Jede der Biegung weist auf einem der Führung 320 zugewandten Ende einen orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu einer Längserstreckungsrichtung des Montagelements 110 verlaufenden Abschnitt auf. Auf einem der Auflage 318 zugewandten Ende weist jede der Biegung einen schräg zu einer Längserstreckungsrichtung des Montagelements 110 verlaufenden Abschnitt auf.
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Bei der Montage des Sensormoduls wird die Montagehilfe 110 mit der Auflage 318 voran in das Gehäuse eingeführt. Dabei drückt die Auflage 318 gegen den auf der Auflage 318 angeordneten Sensor, so dass der Sensor und der an dem Sensor befestigte Sensorträger zusammen mit der Montagehilfe 110 in das Gehäuse eingeführt werden.
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4 zeigt ein Gehäuse 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse 104 kann im Zusammenhang mit einem Sensormodul eingesetzt werden. Das Gehäuse 104 weist einen länglichen Hohlraum auf, in den die in 3 gezeigte Montagehilfe 110 eingeführt werden kann. Dazu weist das Gehäuse 104 eine Einführöffnung auf, die einem Boden des Gehäuses 104 gegenüberliegend angeordnet ist. Das Gehäuse 104 ist zylinderförmig und weist einen runden Querschnitt auf. Ein Innendurchmesser des Gehäuses 104 ist so groß, dass die Montagehilfe zusammen mit dem Sensorträger und dem Sensor in das Gehäuse 104 eingeführt werden kann. Dabei kann eine innere Querschnittsform des Gehäuses 104 an eine äußere Form der einzuführenden Elemente angepasst sein. Das Gehäuse 104 kann ein Kunststoffgehäuse sein.
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An einem inneren Wandbereich des Gehäuses 104 kann zumindest ein Führungselement, beispielsweise eine Führungsschiene, angeordnet sein. Mittels des Führungselements können die in das Gehäuse 104 einzuführenden Elemente bis zu einer vorgesehenen Endposition geführt werden.
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Das Gehäuse 104 weist eine Öffnung 424 in einer umlaufenden Wand des Gehäuses 104 auf. Die Öffnung 424 ist für die Verrastung der Montagehilfe vorgesehen. In der Endposition der Montagehilfe innerhalb des Gehäuses 104 kann ein Rasthaken der Verrastung der Montagehilfe in die Öffnung 424 einrasten. Die Öffnung 424 kann als, beispielsweise rechteckiges, Durchgangsloch realisiert sein. Eine zweite, der gezeigten Öffnung 424 entsprechende Öffnung kann der Öffnung 424 diametral gegenüberliegend in der Wand des Gehäuses 104 angeordnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht, wie aus den 2 bis 4 ersichtlich ist, ein erfindungsgemäßer Drehzahlsensor aus einem Sensorgehäuse 104, einem Sensorträger 106 mit Sensor 108 und Litzen 112 und einer Montagehilfe 110 zum Montieren des Sensorträgers 106 in dem Gehäuse 104.
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Dabei wird ein Gehäuse 104 für den Sensor 108 zur Verfügung gestellt, welches bereits in einem separaten Prozessschritt gefertigt wurde. In diesem Gehäuse 104 befindet sich unteranderem eine Schiene an der Innenwand des Gehäuses 104 zum Führen der Montagehilfe 110. Zusätzlich befinden sich noch Öffnungen 424 zum Verrasten der Montagehilfe 110 mit dem Gehäuse 104 des Drehzahlsensors im Drehzahlsensorgehäuse 104, wie es in 4 gezeigt ist.
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Bei der Montagehilfe 110, wie in 3 gezeigt, handelt es sich um ein Kunststoffspritzteil, welches in einem separaten Verfahrensschritt hergestellt wird. Dabei weist die Montagehilfe 110 eine Auflage 318 für einen Sensor 108, eine Verrastung 322 zum Verrasten in dem Drehzahlsensorgehäuse 104 und eine Führung 320 für die Litzen 112 auf. Die Führung 320 dient dazu, die Litzen 112 bei eventuell auftretenden Zugkräften zu entlasten. Zur Führung der Litzen 112 werden diese einfach in der Führung 320 eingeklemmt.
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Der Sensorträger 106 kann z.B. ein Stanzgitter mit einem daran befestigtem Sensor 108 sein. Ebenfalls werden die benötigten Litzen 112 oder Kabel an dem Sensorträge 106 befestigt, wie es in 2 gezeigt ist.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Sensormoduls, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In einem Schritt 530 kann ein Sensorträger bereitgestellt werden, wie er beispielsweise in 2 gezeigt ist und in einem Schritt 532 kann ein Montageelement bereitgestellt werden, wie es beispielsweise in 3 gezeigt ist. In einem Schritt 534 kann der Sensorträger auf dem Montageelement angeordnet werden. Dazu kann der Sensorträger an das Montageelement, oder umgekehrt, angelegt werden. Es wird dadurch ein Montagemodul gebildet, das aus dem Montageelement und dem Sensorträger besteht. In einem Schritt 536 kann ein Gehäuse bereitgestellt werden, wie es beispielsweise in 4 gezeigt ist. In einem Schritt 538 kann das Montagemodul in das Gehäuse eingeführt werden, bis es eine Endposition innerhalb des Gehäuses erreicht hat.
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6 zeigt ein Montagemodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das aus einer Montagehilfe 110 besteht, auf der ein Sensorträger 106 angeordnet ist. Der Sensorträger 106 ist so auf der Montagehilfe 110 angeordnet, dass ein Großteil des Sensorträgers 106 auf einer Oberseite der Montagehilfe 110 aufliegt. Ein den Sensor 108 tragender Endbereich des Sensorträgers 106 steht über ein Ende der Montagehilfe 110 über. Auf diese Weise bildet der Sensor 108 und insbesondere eine Sensierfläche des Sensors 108, einen Abschluss eines ersten Endes des Montagemoduls. Freie Enden der Litzen 112 verlaufen mittig entlang der Montagehilfe 110 und durch die Führung 320 der Montagehilfe 110 hindurch. Die Litzen erstrecken sich nach der Führung 320 über die Montagehilfe 110 hinaus. Die Verrastung 322 befindet sich in einem Bereich der Montagehilfe 110, der sowohl von der Kontaktstelle 216, zwischen dem Sensorträger 106 und den Litzen 112, als auch von der Führung 320 beabstandet ist.
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Zwischen der Montagehilfe 110 und dem Sensorträger 106 besteht keine stoffschlüssige Verbindung. Die einzige feste Verbindung zwischen der Montagehilfe 110 und dem Sensorträger 106 kann darin bestehen, dass die Litzen 112 in die Führung 320 geklemmt sind.
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Bei einer Einführbewegung des Montagemoduls in eine Einführöffnung eines Gehäuses wird das Montagemodul mit dem Sensor 108 voran entlang der Längserstreckungsrichtung des Montagemoduls bewegt.
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7 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Gehäuse 104 eines Sensormoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Gehäuse 104 ist das in 6 gezeigte Montagemodul mit der Montagehilfe 110 und dem Sensorträger 106 mit dem Sensor 108 und den Litzen 112 angeordnet. Das Montagemodul wurde also bereits in das Gehäuse 104 eingeführt Das Montagemodul befindet sich in einer Endposition in dem Gehäuse 104. Die Sensierfläche des Sensors 108 grenzt an den Boden des Gehäuses 104 an oder ist durch einen Spalt von dem Boden beabstandet. Eine Haupterstreckungsrichtung der Sensierfläche ist orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu einer Haupterstreckungsrichtung des Bodens ausgerichtet. Die Teilelemente der Verrastung 322 der Montagehilfe 110 sind in die korrespondierenden Öffnungen der Wand des Gehäuses 104 eingerastet. Das Montagemodul ist vollständig von dem Gehäuse 104 aufgenommen, so dass auch die Führung 320 von der Wand des Gehäuses 104 umschlossen ist. Enden der Litzen 112 erstrecken sich aus der Einführöffnung des Gehäuses 104 heraus.
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8 zeigt ein Sensormodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Montagemodul ist in das Gehäuse 104 eingeführt und die Verrastung 322 der Montagehilfe in den Öffnungen des Gehäuses 104 verrastet. Freie Enden der Litzen 112 sind aus dem Gehäuse 104 herausgeführt.
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9 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Gehäuse 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist ein Schnitt durch ein Führungselement 942, beispielsweise eine Führungsschiene, das an einer Innenwand des Gehäuses 104 angeordnet ist. Mittels des Führungselements 942 kann eine Einführbewegung des Montagemoduls in das Gehäuse 104 geführt werden. Das Führungselement 942 kann eine beliebige geeignete Form aufweisen. Es können auch mehrere Führungselemente 942 vorgesehen sein.
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Im Folgenden wird anhand der vorangegangenen Figuren ein Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Drehzahlsensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Zunächst erfolgt ein Herstellen einer Montagehilfe, wie sie beispielsweise in 3 gezeigt ist. Dies kann mittels eines Spritzgussprozesses erfolgen. Ferner erfolgt ein Herstellen eines Sensorträgers. In einem Vorgang des Bestückens wird der Sensorträger bestückt. Daraus kann ein Sensorträger resultieren, wie er beispielsweise in 2 gezeigt ist.
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Anschließend wird der Sensorträger auf die Montagehilfe aufgelegt. Anschließend werden die Litzen in der dafür vorgesehenen Führung eingeklemmt. Dadurch ergibt sich zum einen eine Zugkraftentlastung der Kontaktstelle zwischen Litzen und Sensorträger und zum anderen eine feste Positionierung des Sensorträgers auf der Montagehilfe. Daraus kann ein Montagemodul resultieren, wie es beispielsweise in 6 gezeigt ist.
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Nun wird die Montagehilfe mit aufgelegtem Sensorträger in das Drehzahlsensorgehäuse gesteckt. Eine Position der Montagehilfe wird durch Schienen vorgegeben.
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Anschließend wird die Montagehilfe in dem Drehzahlsensorgehäuse verrastet. Daraus ergibt sich zum einen eine exakte Positionierung des Sensors innerhalb des Drehzahlsensorgehäuses und zum anderen wird ein Verrutschen des Sensors innerhalb des Gehäuses während des Fertigungsprozesses verhindert.
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Danach erfolgt ein Vergießen des Drehzahlsensors, um Öldichtheit zu erlangen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Auch wenn die Ausführungsbeispiele vorrangig auf einen Drehzahlsensor gerichtet sind, so lässt sich die Montagehilfe auch für die Herstellung anderer Sensormodule verwenden, die ebenfalls einen auf einen Sensorträger montierten Sensor aufweisen, der in ein Gehäuse eingeführt wird. Die beschriebenen Verfahrensschritte können, insbesondere was die Schritte des Bereitstellens betrifft, in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Auch können die Schritte des Bereitstellens des Sensorträgers und des Montageelements gleichzeitig ausgeführt werden, so dass direkt ein Montagemodul bereitgestellt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Sensormodul
- 102
- Objekt
- 104
- Gehäuse
- 106
- Sensorträger
- 108
- Sensor
- 110
- Modulträger
- 111
- Dichtmaterial
- 112
- Anschlussleitung
- 114
- Steuereinrichtung
- 216
- Kontaktstelle
- 318
- Anlagefläche
- 320
- Halteelement
- 322
- Führungselement
- 424
- Öffnung
- 530
- Verfahrensschritt
- 532
- Verfahrensschritt
- 534
- Verfahrensschritt
- 536
- Verfahrensschritt
- 538
- Verfahrensschritt
- 942
- Führungselement
