DE102011085072A1

DE102011085072A1 - Spulenkörper und Sensor

Info

Publication number: DE102011085072A1
Application number: DE201110085072
Authority: DE
Inventors: Gerhard Riedl
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: DE102011085072B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper (1) für einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Wickelbereich (10) für einen elektrischen Draht (2) einer Spule und einem Anschlussbereich (30) für die auf den Wickelbereich (10) wickelbare elektrische Spule, wobei der Anschlussbereich (30) mittels eines Abstandhalters (20) des Spulenkörpers (1) beabstandet zum Wickelbereich (10) vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für einen Steuerblock eines Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, des Kraftfahrzeugs, mit einem erfindungsgemäßen Spulenkörper (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenkörper für einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Wickelbereich für einen elektrischen Draht einer Spule und einem Anschlussbereich für die auf den Wickelbereich wickelbare elektrische Spule. Ferner betrifft die Erfindung einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für einen Steuerblock eines Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, des Kraftfahrzeugs.
Ein PLCD-Wegsensor (Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement Sensor) besitzt hauptsächlich einen Kern aus einem weichmagnetischem Material, der auf seiner im Wesentlichen gesamten Länge von einer Primärspule umwickelt ist und der an seinen Längsendabschnitten auf der Primärspule je eine weitere kurze, jeweils als Auswertespule tätige, Sekundärspule aufweist. Ein an den PLCD-Wegsensor angenäherter Permanentmagnet führt zu einer lokalen magnetischen Sättigung und damit zu einer virtuellen Teilung des Kerns. Legt man an die Primärspule einen geeigneten elektrischen Wechselstrom an, so wird in den Auswertespulen eine von der Position des gesättigten Bereichs abhängige elektrische Spannung induziert. Hierdurch ist eine Länge der virtuellen Teile des Kerns und damit eine Position des gesättigten Bereichs und somit des Permanentmagneten ermittelbar.
Eine Versorgung des PLCD-Wegsensors mit elektrischem Wechselstrom und eine Verarbeitung, Auswertung und Umwandlung der Sensorsignale erfolgt durch ein externes Elektronikmodul oder durch eine in den PLCD-Wegsensor integrierte Elektronik. An einem Ausgang einer elektronischen Schaltung für den PLCD-Wegsensor steht ein linear von einem Ort des Permanentmagneten abhängiges Signal, z. B. an einer Strom- oder Spannungsschnittstelle, zur Verfügung. Das Prinzip des PLCD-Wegsensors funktioniert nicht nur bei geradlinigen Kernen, sondern auch dann, wenn der Wegsensor gebogen, z. B. kreisringförmig, angeordnet ist. Hierdurch ist ein solcher Wegsensor beispielsweise für ein Sensieren von Schwenkantrieben geeignet.
Eine für eine Anwendung wichtige Eigenschaft des PLCD-Wegsensors ist eine völlige Anbindungsfreiheit zwischen dem Permanentmagneten und einem eigentlichen Sensorelement des PLCD-Wegsensors. Dies ermöglicht die Ansteuerung des PLCD-Wegsensors durch Trennwände aus nichtmagnetisierbaren Materialien hindurch. Eine Anwendung, bei der die Vorteile dieser Eigenschaft hervortreten, ist die Erfassung einer Kolbenposition in Hydraulik- oder Pneumatik-Einrichtungen sowie in Kupplungen oder Getrieben. Hier wird auf/an einem Kolben bzw. einem Kupplungs- oder Getriebebauteil der Permanentmagnet befestigt, welcher den PLCD-Wegsensor durch eine Wandung hindurch ansteuert. Magnetische Abschirmteile schützen bei Bedarf den Wegsensor gegen zu starke magnetische Störfelder.
Die EP 1 355 123 A1 offenbart einen im Wesentlichen kreisringförmigen PLCD-Wegsensor zum Sensieren einer Stellung einer Drosselklappe für einen Verbrennungsmotor, wobei dessen elektrische Kontakteinrichtung in einem Segment des Kreisrings des PLCD-Wegsensors vorgesehen ist. Hierbei sind die beiden Sekundärspulen in Kreisringrichtung jeweils direkt benachbart zur Kontakteinrichtung auf der Primärspule vorgesehen. – Problematisch bei einer solchen Anordnung der Kontakteinrichtung ist, dass z. B. eine an der Kontakteinrichtung vorgesehene Leiterplatte den lediglich meist nur geringen zur Verfügung stehenden Bauraum zusätzlich einengt. Wird statt der Leiterplatte eine Steckverbindung mit elektrischem Kabel eingesetzt, welches dann zur Leiterplatte einer Auswerteelektronik führt, so werden hierdurch zwei zusätzliche elektrische Kontaktbereiche und wenigstens eine zusätzliche, spezielle elektrische Steckereinrichtung benötigt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Spulenkörper für einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, sowie einen verbesserten Sensor, insbesondere einen verbesserten PLCD-Wegsensor anzugeben. Hierbei soll der Spulenkörper des Sensors derart ausgebildet sein, dass der Sensor auch in kleinen Bauräumen verwendbar ist. Darüber hinaus soll der Spulenkörper derart aufgebaut sein, dass er für unterschiedliche Anwendungsgebiete für seinen Herstellungsprozess einfach umkonstruiert werden kann, wobei der Spulenkörper bevorzugt mittels eines Standart-Wickelbügels beim Wickeln einer Spule betätigbar sein soll. Des Weiteren soll sich dabei ein Wickelprozess der Spule(n) für den Sensor nur geringfügig verändern, so dass dieser auf bereits vorhandenen Maschinen durchführbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Spulenkörpers für einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Wickelbereich und einem Anschlussbereich, gemäß Anspruch 1; und mittels eines Sensors, insbesondere eines PLCD-Wegsensors, für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für einen Steuerblock eines Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, des Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Der erfindungsgemäße Spulenkörper umfasst einen Wickelbereich für einen elektrischen Draht einer Spule und einen Anschlussbereich für die auf den Wickelbereich aufwickelbare elektrische Spule. Hierbei ist der Anschlussbereich erfindungsgemäß mittels eines Abstandhalters des Spulenkörpers, z. B. geradlinig oder bogenförmig, beabstandet zum Wickelbereich vorgesehen. Der erfindungsgemäße Sensor weist dabei einen erfindungsgemäßen Spulenkörper auf, wobei der Sensor selbst einen Magneten oder Permanentmagneten nicht aufzuweisen braucht.
Der Abstandhalter kann z. B. als ein Übergangsbereich, ein Träger, ein Balken oder ein Stab ausgebildet sein, wobei der Anschlussbereich als ein mechanischer und/oder elektrischer Anschlussbereich für den auf den Wickelbereich aufwickelbaren elektrischen Draht bzw. die betreffende Spule ausgebildet ist. Hierfür kann der Anschlussbereich einen Anschlusspin aufweisen, wobei bevorzugt für jeden Drahtlängsendabschnitt der Spule(n) des Sensors ein einzelner Anschlusspin vorgesehen sein kann. Der Anschlussbereich ist auch als Anschlussarm, Anwickelarm bzw. Wickelkopf, der Wickelbereich als Wickelarm und der Spulenkörper als Spulenträger bzw. Spulenhaspel bezeichenbar.
Der Spulenkörper ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass der Sensor bzw. dessen Auswertebereich auch in kleinen Bauräumen verbaubar ist, wodurch sich eine Integrationsdichte, z. B. mittels einer Versenkbarkeit des Auswertebereichs in Taschen, erhöhen lässt. Ist der Sensor ein PLCD-Wegsensor so ist eine kontinuierliche und berührungslose Wegmessung möglich, da keine mechanische Verbindung zwischen einem Permanentmagneten und dem PLCD-Wegsensor existiert. Eine magnetische Ansteuerung ist flexibel an eine Applikation anpassbar, die Ansteuerung durch nicht ferromagnetische Wandungen ist möglich, es tritt nur geringes Übersprechen auf und es existiert praktisch keine Abstandsabhängigkeit senkrecht zu einer Messrichtung wie bei einem Hall-Sensor.
Die verwendete Technologie ist bewährt, wobei erfindungsgemäß eine vorhandene Fertigungsanlage weiterhin nutzbar ist. Ein flexibler Aufbau des Spulenkörpers und somit auch des Sensors ist erfindungsgemäß möglich, da der Anschlussbereich bzw. der Wickelkopf vielfältig orientierbar ist. Der Spulenkörper ist erfindungsgemäß derart aufgebaut, dass er für unterschiedliche Anwendungsgebiete für einen Herstellungsprozess einfach umkonstruierbar ist. Ein Standart-Wickelbügel am Spulenkörper beim Wickeln einer Spule auf den Spulenkörper ist anwendbar. Durch die Erfindung verändert sich ein Wickelprozess nur geringfügig, so dass dieser auf bereits vorhandenen Maschinen durchführbar ist.
Ein bevorzugtes Profil bzw. ein bevorzugter Querschnitt des Abstandhalters ist ein I-Profil bzw. das/der eines Doppel-T-Trägers. Hierbei kann das I-Profil bzw. das Doppel-T-Trägerprofil ein schmales oder ein mittleres I-Profil bzw. Doppel-T-Trägerprofil sein. Ferner kann, ggf. zusätzlich, abschnittsweise und/oder in Alleinstellung ein Vollprofil, ein Hohlprofil, ein U-Profil, ein T-Profil, ein Z-Profil und/oder ein L-Profil für den Abstandhalter angewendet werden. Hierbei kann das Profil des Abstandhalters geneigte oder parallele Innenflächen der Flansche des Profils aufweisen. – Bevorzugt ist oder sind der Wickelbereich, der Abstandhalter, der Anschlussbereich und/oder der Wickelbügel einteilig, einstückig, stofflich einstückig oder integral, d. h. aus einem einzigen Stück, ausgebildet. Hierbei kann nur eines bzw. es können zwei, drei oder alle dieser Bestandteile entsprechend konfiguriert sein.
Der Abstandhalter des Spulenkörpers kann an einem Längsende oder einem Längsendabschnitt des Wickelbereichs vorgesehen sein, wobei der Abstandhalter zwischen dem Wickelbereich und einem Wickelbügel des Spulenkörpers, oder an einer dem Wickelbügel gegenüberliegenden Seite des Wickelbereichs vorgesehen sein kann. Der Abstandhalter kann in einem Winkel von ca. 90° bis 180° vom Wickelbereich weg- oder hervorstehen. Insbesondere kann eine Längserstreckung des Abstandhalters in einem im Wesentlichen rechten Winkel zu einer Längserstreckung des Wickelbereichs angeordnet sein. Ferner kann der Anschlussbereich in einem Winkel von 0° bis 180° vom Abstandhalter weg- oder hervorstehen. Insbesondere kann eine Längserstreckung des Anschlussbereichs in einem im Wesentlichen rechten Winkel zur Längserstreckung Abstandhalters angeordnet sein.
In Ausführungsformen der Erfindung ist in einer Projektion in eine Ebene, die von der Längserstreckung und einer Quererstreckung des Wickelbereichs, ggf. einer flächigen Ausbreitung des Wickelbügels und ggf. einer Längsrichtung des Anschlussbereichs aufgespannt ist, der Anschlussbereich in einem Winkel von ca. 90° bis 180° bezüglich des Wickelbereichs vorgesehen. Hierbei ist die Längserstreckung des Anschlussbereichs bevorzugt in einem im Wesentlichen rechten Winkel bezüglich der Längserstreckung des Wickelbereichs angeordnet, oder die Längserstreckung des Anschlussbereichs erstreckt sich insbesondere im Wesentlichen in Richtung der Längserstreckung des Wickelbereichs. Beispielsweise in letzterem Fall ist es bevorzugt, dass, in einer Projektion in die oben genannte Ebene, der Wickelbügel derart ausgestaltet ist, dass der Wickelbügel und der Anschlussbereich im Wesentlichen überlappungsfrei ausgebildet sind, d. h. diese überlappen sich nicht oder nicht wesentlich innerhalb dieser Ebene.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist bzw. weisen der Abstandhalter und/oder der Anschlussbereich für den elektrischen Draht der zu wickelnden und/oder gewickelten Spule(n) eine Umlenkeinrichtung und/oder eine Einhängestelle auf. Die betreffende Umlenkeinrichtung ist bevorzugt als ein Zapfen, ein Vorsprung oder eine Schulter und/oder die Einhängestelle ist bevorzugt als eine Ausnehmung ausgebildet. Insbesondere besitzt der Umlenkzapfen des Abstandhalters und/oder des Anschlussbereichs an seinem freien Längsende einen größeren Durchmesser als in seinem Mittenbereich. – Der Abstandhalter des Spulenkörpers ist, insbesondere in seiner Längserstreckung, derart dimensioniert, dass damit eine interne und/oder externe Abmessung einer Einrichtung oder Vorrichtung überbrückbar ist, an/in welcher der Spulenkörper bzw. ein mit dem Spulenkörper ausgerüsteter Sensor (ohne den Magneten bzw. Permanentmagneten) vorgesehen ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In den detaillierten Figuren der Zeichnung zeigen:
1 in einer Perspektivansicht eine erste Ausführungsform einer ersten Variante eines erfindungsgemäßen Spulenkörpers für einen PLCD-Wegsensor;
2 in einer zur 1 analogen Ansicht, eine erste Ausführungsform einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Spulenkörpers;
3 in einer Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform der ersten Variante des erfindungsgemäßen Spulenkörpers;
4 den Spulenkörper aus 1 zeitlich nach einem Wickeln einer Spule (nicht dargestellt) auf einen Wickelbereich des Spulenkörpers und bei einem Anlegen eines elektrischen Drahts der Spule an einen Abstandhalter des Spulenkörpers (erster Schritt);
5 den Spulenkörper aus 4 bei einem beginnenden Umschlagen des Drahts um einen Anschlussbereich des Spulenkörpers (zweiter Schritt);
6 den Spulenkörper aus 5 bei einem Schwenken des gesamten Spulenkörpers um eine Längsachse des Wickelbereichs (dritter Schritt);
7 den Spulenkörper aus 6 bei einem beginnenden Anschlagen des Drahts an eine Umlenkeinrichtung des Anschlussbereichs (vierter Schritt);
8 eine Detailansicht des Anschlussbereichs aus 7 bei einem Befestigen des Drahts an einem der Anschlusspins des Anschlussbereichs (fünfter Schritt);
9 den 4 und 5 entsprechende Prozessschritte für eine zweite Ausführungsform der zweiten Variante des erfindungsgemäßen Spulenkörpers; und
10 den 6 bis 8 entsprechende Prozessschritte für den Spulenkörper aus 9.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Spulenkörpers 1, eines Spulenträgers 1 bzw. einer Spulenhaspel 1 für einen PLCD-Wegsensor (PLCD: Permanent Magnetic Linear Displacement) für ein Doppelkupplungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs näher erläutert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf solche Spulenkörper 1 und auch nicht auf Doppelkupplungsgetriebe beschränkt, sondern kann bei sämtlichen Spulenkörpern 1 angewendet werden, bei welchen ein Wickelbereich 10 bzw. ein Wickelarm 10 von einem Anschlussbereich 30, einem Anschlussarm 30, einem Anwickelarm 30 bzw. einem Wickelkopf 30 für einen elektrischen und/oder mechanischen Anschluss der auf den Wickelarm 10 zu wickelnden Spule(n), beabstandet vorgesehen sein soll oder muss.
Ferner zeigt die Zeichnung immer nur den Spulenkörper 1 mit ggf. einem Längsende eines elektrischen Drahts 2 bzw. eines Lackdrahts 2 (4 bis 10) einer Spule; die Spule(n) selbst, im Fall eines PLCD-Wegsensors also eine Primärspule und die beiden Sekundärspulen, sind nicht dargestellt. Darüber hinaus sind ein Funktions- und ein Rückschlusskern sowie ein Magnet bzw. Permanentmagnet zur lokalen magnetischen Sättigung des Funktionskerns der Primärspule nicht dargestellt. – Des Weiteren erfolgt ein Anschlagen des elektrischen Drahts 2 an den Spulenkörper 1 zeitlich vor dem Wickeln einer betreffenden Spule auf den Spulenkörper 1 in einer umgekehrten Weise wie ein Anschlagen des Drahts 2 an den Spulenkörper 1 zeitlich nach dem Wickeln der betreffenden Spule, was in den 4 bis 10 dargestellt ist.
Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Spulenkörpers 1, der sich im Wesentlichen in vier Bereiche 10, 20, 30, 40 oder Abschnitte 10, 20, 30, 40 gliedert, den oben schon genannten Wickelbereich 10 und den ebenfalls schon genannten Anschlussbereich 30, sowie einen Wickelbügel 40, der als ein Standart-Wickelbügel 40 ausgebildet sein kann und einen Abstandhalter 20, der ferner als ein Übergangsbereich 20, ein Träger 20, ein Balken 20, ein Stab 20 oder ein Halter 20 ausgebildet sein kann. Ein oder eine Mehrzahl dieser Bereiche 10, 20, 30, 40 können jeweils ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, wodurch sich entsprechend ein einteiliges, einstückiges, stofflich einstückiges oder integral ausgebildetes Teil ergibt. Insbesondere ist der gesamte Spulenkörpers 1 einteilig, einstückig, stofflich einstückig oder integral ausgebildet.
Der Wickelbereich 10 ist im Wesentlichen langgestreckt quaderförmig aufgebaut, kann jedoch auch einen, ggf. teilweise, gerundeten, elliptischen, kreisförmigen, quadratischen und/oder polygonalen Querschnitt besitzen und ggf. bogenförmig verlaufen. Hierbei können, ggf. nur manche, Eckbereiche des Querschnitts bzw. des Profils natürlich abgerundet ausgebildet sein.
Für einen PLCD-Wegsensor sind auf den Wickelbereich 10 drei Spulen, die Primärspule und zwei Sekundärspulen gewickelt. Die Primärspule erstreckt sich dabei bevorzugt über im Wesentlichen die gesamte Länge des Wickelbereichs 10 und trägt an ihren Längsendabschnitten jeweils eine Sekundärspule. Bevorzugt besitzt die Primärspule nur eine einzige Wickelage eines elektrischen Drahts 2 der Primärspule, wohingegen die Sekundärspulen bevorzugt mehr als eine Wickelage eines elektrischen Drahts 2 der jeweiligen Sekundärspule tragen, wofür der Wickelbereich 10 je Sekundärspule zwei Flansche 11 aufweist, damit die Sekundärspulen ihre Form dauerhaft behalten.
Ein am freien Längsende des Wickelbereichs 10 vorgesehener Flansch 11 kann dabei derart ausgebildet sein, dass er in einem Wickelautomat einspannbar ist, mittels welchem die Primärspule und/oder die Sekundärspulen auf den Spulenkörper 1 wickelbar sind. Bevorzugt am anderen Längsende gegenüberliegend zu diesem Flansch 11 – einmal abgesehen vom Abstandhalter 20 – ist der Wickelbügel 40 vorgesehen, der ebenfalls im Wickelautomat einspannbar ist. Hierbei ist der Wickelbügel 40 bevorzugt als ein Standart-Wickelbügel 40 ausgebildet. Ferner sind die Flansche 11 bevorzugt integral mit dem Wickelbereich 10 ausgebildet.
Des Weiteren ist der Wickelbereich 10 derart ausgestaltet, dass innerhalb der Primärspule und der Sekundärspulen zeitlich vor oder nach deren Wickeln ein Funktionskern vorsehbar ist, der innerhalb der Primärspule und der Sekundärspulen angeordnet bzw. anordenbar ist. Ferner ist der Wickelbereich 10 und/oder sind dessen Flansche 11 derart ausgebildet, dass nach dem Wickeln der Primärspule und der Sekundärspulen ein Rückflusskern vorsehbar ist, der keinen Materialkontakt zum Funktionskern besitzen muss.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind der Wickelbereich 10 und der Wickelbügel 40 im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet (siehe 1); können aber z. B. auch rechtwinklig zueinander vorgesehen sein. D. h. für ersteren Fall, dass eine Längserstreckung L₁₀ bzw. eine Längsachse L₁₀ des Wickelbereichs 10 und eine Quererstreckung Q₁₀ bzw. eine Querachse Q₁₀ des im Querschnitt im Wesentlichen rechteckigen Wickelbereichs 10 im Wesentlichen in einer Ebene Ω mit einer flächigen Ausbreitung des Wickelbügels 40 angeordnet sind. Es ist auch möglich, dies mittels paralleler oder mittels sich schneidender Ebenen zu realisieren. In die Ebene Ω kann ferner auch eine Längsrichtung des Anschlussbereichs 30 hinein projiziert werden (siehe unten).
Zwischen dem Wickelbereich 10 und dem Wickelbügel 40 ist der Abstandhalter 20 vorgesehen, der sich von diesen beiden wegerstreckt, wobei ein Winkel α zwischen dem Wickelbereich 10 und dem Abstandhalter 20 oder zwischen der Längserstreckung L₁₀ des Wickelbereichs 10 und einer Längserstreckung L₂₀ bzw. einer Längsachse L₂₀ des Abstandhalters 20 im Wesentlichen ca. 90° beträgt. Andere Winkel bis 180° sind hierbei anwendbar, wobei der Wickelbügel 40 eine andere Position einnehmen kann, und es z. B. möglich ist, den Wickelbereich 10, den Abstandhalter 20 und den Wickelbügel 40 im Wesentlichen in einer Ebene anzuordnen (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Der Abstandhalter 20 kann vollständig oder abschnittsweise profiliert sein, wobei ein Vollprofil und/oder ein Hohlprofil anwendbar ist. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Abstandhalter 20, abgesehen von einer Ausnehmung für den Funktions- und/oder den Rückschlusskern an einer Wurzel, beginnend am Wickelbereich 10 als im Wesentlichen rechteckiges Vollprofil und nach einem kurzen Stück als ein Profil eines Doppel-T-Trägers ausgebildet. Ein Profil eines Doppel-T-Trägers eignet sich für einen späteren Wickelprozess der Spulen gut, da dieses bei geringem Materialeinsatz vergleichsweise verwindungssteif ist.
An einem dem Wickelbereich 10 gegenüberliegenden Längsende des Abstandhalters 20 ist der Anschlussbereich 30 vorgesehen, der als ein mechanischer und/oder elektrischer Anschlussbereich 30 für den elektrischen Draht 2 einer Spule oder die Drähte 2 der Primärspule und der Sekundärspulen dient. Hierfür weist der Anschlussbereich 30 wenigstens einen Anschlusspin 33 auf, an welchem einerseits der Draht 2 elektrisch und/oder mechanisch befestigbar ist und der andererseits mit einer Leiterplatte oder einer Steckeinrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) elektrisch und/oder mechanisch verbindbar ist.
Ein Winkel β, der bevorzugt in einer zur Ebene Ω senkrechten Ebene liegt, zwischen dem Abstandhalter 20 und dem Anschlussbereich 30 oder zwischen der Längserstreckung L₂₀ des Abstandhalters 20 und einer Längserstreckung L₃₀ bzw. einer Längsachse L₃₀ des Anschlussbereichs 30 beträgt in der 1 im Wesentlichen ca. 90°. Andere Winkel von 0° bis 180° sind hierbei anwendbar. – Ein Winkel γ, der durch eine Projektion der Längserstreckung L₃₀ des Anschlussbereichs 30 in die Ebene Ω und der Längserstreckung L₁₀ des Wickelbereichs 10 eingenommen wird, kann ca. 90° bis 180° betragen.
Ist der Winkel γ ein rechter, so erhält man die in den 1 und 4 bis 8 dargestellte erste Ausführungsform der ersten Variante oder z. B. die in der 3 dargestellte zweite Ausführungsform der ersten Variante des erfindungsgemäßen Spulenkörpers 1 – die so genannte 90°-Variante, d. h. der Wickelbereich 10 ist gegenüber des Anschlussbereichs 30 um ca. 90° verschwenkt angeordnet. Die zweite Ausführungsform weist gegenüber der ersten Ausführungsform einen deutlich kürzeren Abstandhalter 20 auf, ansonsten können diese beiden Ausführungsformen analog ausgebildet sein.
Beträgt der Winkel γ 180° so erhält man die zweite Variante der Erfindung, wie sie in der ersten Ausführungsform in der 2 und in der zweiten Ausführungsform in den 9 und 10 dargestellt ist. Hierbei haben der Wickelbereich 10 und der Anschlussbereich 30 dieselbe Orientierung – die so genannte Inline-Variante, d. h. die Längsersteckungen L₁₀, L₃₀ sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Die beiden Ausführungsformen der zweite Variante unterscheiden sich in einer Länge des Abstandhalters 20, wobei die erste Ausführungsform einen kürzeren Abstandhalter 20 als die zweite Ausführungsform aufweist. Ansonsten können diese beiden Ausführungsformen analog, und ferner analog zur ersten Variante der Erfindung ausgebildet sein.
Bei beiden Varianten der Erfindung ist es bevorzugt, dass sich in einer Projektion in die Ebene Ω der Anschlussbereich 30 und der Wickelbügel 40 nicht oder nicht wesentlich überlappen, sodass ein Zugang des elektrischen Drahts 2 zum Anschlussbereich 30 gewährleistet ist. Bei der ersten Variante der Erfindung ist dies problemlos möglich, bei der zweiten Variante kann es notwendig sein, den Wickelbügel 40 entsprechend zu gestalten, z. B. den Wickelbügel 40 der ersten Variante entsprechend auszunehmen bzw. den eigentlichen Wickelbügel 40 zum Wickelbereich 10 zu beabstanden, wobei ein Abstand im Wesentlichen einer Länge des Anschlussbereichs 30 entsprechen kann.
Im Folgenden sind nun Verfahren beschrieben, mittels welchen, zeitlich nach dem Wickeln einer Primär- oder einer Sekundärspule auf einen entsprechenden Abschnitt des Wickelbereichs 10 (Wickelkammer), ein Längsendabschnitt des elektrischen Drahts 2 der betreffenden Spule an den Anschlussbereich 30 herangeführt bzw. angeschlagen, dort ein mechanischer und/oder elektrischer Anschlusspin 33 bzw. Wickelpin 33 ausgewählt und der Draht 2 an diesem Anschlusspin 33 befestigt wird.
Hierfür liegt der Draht 2 zeitlich nach dem Wickeln der betreffenden Spule auf den Wickelbereich 10 des Spulenkörpers 1, wie in der 4 zu sehen (siehe auch 10), an einem dem Wickelbereich 10 zugewandten Ende des Abstandhalters 20 oder am Wickelbereich 10 selbst an, wofür der Wickelbereich 10 und/oder der Abstandhalter 20 z. B. einen Zapfen, einen Haken (in der Zeichnung nicht dargestellt), eine Schulter, einen Vorsprung oder eine Ausnehmung aufweisen kann. – Ein Pfeil in der jeweiligen Fig. zeigt dabei eine jeweilige Bewegungsrichtung des Längsendes des elektrischen Drahts 2.
Zunächst, falls noch nicht geschehen, wird der Draht 2 in eine im wesentlichen parallele Position bezüglich des Abstandhalters 20 gebracht und kann dabei seitlich vom Abstandhalter 20 wegstehen, siehe 4. Der Draht 2 wird nun in Längsrichtung an den Abstandhalter 20 angeschlagen bzw. angelegt, wobei der elektrische Draht 2 an einer einer Umlenkeinrichtung 31 und/oder einer Einhängestelle 32 gegenüberliegenden Seite des Anschlussbereichs 30 angelegt wird, siehe 5.
In einem zeitlichen Anschluss daran wird der Draht 2 um den Anschlussbereich 30 des Spulenkörpers 1 umgeschlagen, vgl. 5 nach 6, wobei der Draht 2 in der Einhängestelle 32 zu liegen kommt. Hierbei wird der Draht 2 um ca. 180° um den Anschlussbereich 30 herumgelegt, was benachbart zum Abstandhalter 20 erfolgt (6). Die Einhängestelle 32 ist bevorzugt eine Ausnehmung 32 benachbart zum Abstandhalter 20 im Anschlussbereich 30, kann jedoch z. B. auch als ein Vorsprung, eine Schulter, ein Zapfen oder ein Haken ausgebildet sein (in der Zeichnung nicht dargestellt).
Zum Zeitpunkt der 5 schmiegt sich der Draht 2 vom Wickelbereich 10 ausgehend am Abstandhalter 20 entlang und umgreift in der 6 den Anschlussbereich 30 u-förmig an einem Übergangsbereich zwischen dem Abstandhalter 20 und dem Anschlussbereich 30. Zeitlich nach dem Umschlagen des Drahts 2 erfolgt ein Schwenken des gesamten Spulenkörpers 1 um die Längsachse L₁₀ des Wickelbereichs 10 bzw. einer dazu parallelen Achse, was in der 6 nach 7 dargestellt ist. Hierbei behält, abgesehen von einer Orientierung und einer Längsposition des betreffenden Drahtabschnitts, der elektrische Draht 2 im Wesentlichen seine Position.
In der Folge wird der Draht 2, ausgehend von der ggf. hinterschnittenen Einhängestelle 32, an die Umlenkeinrichtung 31 des Anschlussbereichs 30 angelegt (7 nach 8), und es wird mit einem verbleibenden Längsende des Drahts 2 der betreffende Anschlusspin 33 angesteuert und dort bevorzugt um den Anschlusspin 33 insbesondere spiralförmig, herum gewickelt. Hierbei kann der elektrische Draht 2 schon von einer Vorratsrolle abgetrennt sein oder noch mit dem darauf gewickelten Draht 2 verbunden sein. Hierbei kann die Umlenkeinrichtung 31 als ein Vorsprung, ein Haken, eine Ausnehmung, eine Schulter (in der Zeichnung nicht dargestellt) oder als ein Umlenkzapfen 31 ausgebildet sein.
Die Detailansicht der 8 zeigt den um die Umlenkeinrichtung 31 in Umfangsrichtung wenigstens teilweise umgeschlagenen Draht 2, wobei der Draht 2 an einem der Anschlusspins 33 befestigt wird, je nach dem zu welcher Spule bzw. zu welchem Anschlusspin 33 der Draht 2 gehört. In einem zeitlichen Anschluss daran können die an den Anschlusspins 33 befestigten elektrischen Drähte 2, im vorliegenden Fall sind dies drei Drähte 2 und fünf Anschlusspins 33, mittels z. B. eines Lichtbogens an die Anschlusspins 33 geschweißt werden. Nach dem Wickeln der Spulen kann der Wickelbügel 40 abgetrennt, z. B. abgehackt, werden.
Der fertig gewickelte Spulenkörper 1 kann vergossen und/oder in einem Gehäuse vorgesehen werden (in der Zeichnung nicht dargestellt), damit die Drähte 2 am Spulenkörper 1 dauerhaft keinen Schaden nehmen. Sind vergleichsweise große Entfernungen, z. B. am Abstandhalter 20 zu überbrücken, so kann dort eine zusätzliche Umlenkeinrichtung 21 (siehe unten) oder es können eine Mehrzahl von Umlenkeinrichtungen 21 zur Anwendung kommen, den elektrischen Draht 2 auf einer gewünschten mechanischen Spannung zu halten. – Die 4 bis 8 und auch die 9 und 10 zeigen eine Wicklung aus einem Spulenbereich des Sensors zum jeweiligen Wickelpin 33. Ein umgekehrter Fall vom Wickelpin 33 zum eigentlichen Wickelbereich bzw. einer eigentlichen Wickelkammer ergibt sich durch einen inversen Bewegungsablauf.
Die 9 und 10 zeigen den Wickeprozess für die zweite Variante der Erfindung, der sich an den Wickeprozess für die erste Variante anlehnt. – Der in 9 u. a. dargestellte Ausgangspunkt ist, abgesehen von einer spiegelbildlichen Darstellung, derselbe wie bei der ersten Variante, wobei zeitlich nach dem Anlegen des elektrischen Drahts 2 der betreffenden Spule an den Abstandhalter 20, der Draht 2 zunächst um eine Umlenkeinrichtung 21 des Anschlussbereichs 20 umgelegt wird. Hierbei kann die Umlenkeinrichtung 21 wie obige Umlenkeinrichtung 31 ausgebildet sein. In einem zeitlichen Anschluss daran wird der Spulenkörper 1 entlang seiner Längserstreckung L₁₀ oder einer dazu parallelen Achse im Westlichen um 180° geschwenkt.
Die 10 zeigt nun das Umschlagen des Drahts 2 ausgehend von der Umlenkeinrichtung 21 des Abstandhalters 20 zur Umlenkeinrichtung 31 des Anschlussbereichs 30 und anschließend beim Befestigen des elektrischen Drahts 2 an einem der Anschlusspins 33 des Anschlussbereichs 30, was wie zur ersten Variante der Erfindung erläutert erfolgen kann. Die Anschlusspins 33 erstrecken sich hierbei, wie auch bei der ersten Variante, durch den Anschlussbereich 30 hindurch, sind also auf beiden Seiten sichtbar und somit elektrisch und/oder mechanisch kontaktierbar.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine Trennung von Wickelarm 10 bzw. Wickelbereich 10 und Anwickelarm 30 bzw. Anschlussbereich 30 in einer Längsrichtung durch einen stabilen, verzugsfreien und in der Längsrichtung konstruktiv frei einstellbaren Doppel-T-Arm 20 bzw. den Abstandhalter 20 aus. Hierbei zeigt der Spulenkörper 1 auch unter einer ungünstigen Belastung im Wickelprozess nur eine geringfügige Auslenkung. Ferner kann der Anwickelarm 10 die Ausrichtungen Inline, 90° und ggf. andere annehmen.
Die Umlenkpunkte 21, 31 bzw. Umlenkeinrichtungen 21, 31 und die Einhängestelle 32 halten die für den Wickelprozess notwendige mechanische Spannung für den elektrischen Draht 2 aufrecht, wobei ein Wickelschema, falls notwendig, ergänzt werden kann. Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass ein Standard-Wickelbügel 40 bzw. dessen standardisierte mechanische Anbindung an einen Wickelautomat für beide Varianten der Erfindung beibehalten werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Spulenkörper, Spulenträger, Spulenhaspel für den Sensor, insbesondere den PLCD-Wegsensor (PLCD: Permanent Magnetic Linear Displacement)
2: elektrischer Draht, Lackdraht der Spule
10: Wickelbereich, Wickelarm, Bereich oder Abschnitt des Spulenkörpers 1
11: Flansch
20: Abstandhalter, Übergangsbereich, Träger, Balken, Stab, Halter, Bereich oder Abschnitt des Spulenkörpers 1
21: Umlenkeinrichtung, Umlenkzapfen, Vorsprung, Schulter, Haken, Ausnehmung
30: Anschlussbereich, Anschlussarm, Anwickelarm, Wickelkopf für den elektrischen und/oder mechanischen Anschluss der auf den Wickelarm 10 zu wickelnden Spule(n), Bereich oder Abschnitt des Spulenkörpers 1
31: Umlenkeinrichtung, Umlenkzapfen, Vorsprung, Schulter, Haken, Ausnehmung
32: Einhängestelle, Ausnehmung, Zapfen, Haken, Schulter, Vorsprung
33: Anschlusspin, Wickelpin mechanisch und/oder elektrisch
40: Wickelbügel, Standart-Wickelbügel, Bereich oder Abschnitt des Spulenkörpers 1
L₁₀: Längserstreckung, Längsachse des Wickelbereichs 10
L₂₀: Längserstreckung, Längsachse des Abstandhalters 20
L₃₀: Längserstreckung, Längsachse des Anschlussbereichs 30
Q₁₀: Quererstreckung, Querachse des Wickelbereichs 10
α: Winkel zwischen Wickelbereich 10 und Abstandhalter 20, bzw. deren Längserstreckungen L₁₀, L₂₀
β: Winkel zwischen Abstandhalter 20 und Anschlussbereich 30, bzw. deren Längserstreckungen L₂₀, L₃₀
γ: Winkel zwischen Wickelbereich 10 und Anschlussbereich 30, bzw. deren Längserstreckungen L₁₀, L₃₀
Ω: Ebene, die von der Längserstreckung L₁₀ des Wickelbereichs 10, ggf. der Quererstreckung Q₁₀ des Wickelbereichs 10, ggf. der flächigen Ausbreitung des Wickelbügels 40 und/oder ggf. der projizierten Längsrichtung des Anschlussbereichs 30 aufgespannt ist

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1355123 A1 [0005]

Claims

Spulenkörper für einen Sensor, insbesondere einen PLCD-Wegsensor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Wickelbereich (10) für einen elektrischen Draht (2) einer Spule und einem Anschlussbereich (30) für die auf den Wickelbereich (10) wickelbare elektrische Spule, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (30) mittels eines Abstandhalters (20) des Spulenkörpers (1) beabstandet zum Wickelbereich (10) vorgesehen ist.
Spulenkörper gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (20) an einem Längsende oder einem Längsendabschnitt des Wickelbereichs (10) vorgesehen ist, und/oder der Abstandhalter (20) zwischen dem Wickelbereich (10) und einem Wickelbügel (40) des Spulenkörpers (1), oder an einer dem Wickelbügel (40) gegenüberliegenden Seite des Wickelbereichs (10) vorgesehen ist.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Profil des Abstandhalters (20) ein I-Profil bzw. das eines Doppel-T-Trägers aufweist, wobei das I-Profil bzw. das Doppel-T-Trägerprofil des Abstandhalters (20) bevorzugt ein schmales oder ein mittleres I-Profil bzw. Doppel-T-Trägerprofil ist.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (20) in einem Winkel (α) von ca. 90° bis 180° vom Wickelbereich (10) weg- oder hervorsteht, wobei eine Längserstreckung (L₂₀) des Abstandhalters (20) bevorzugt in einem im Wesentlichen rechten Winkel (α) zu einer Längserstreckung (L₁₀) des Wickelbereichs (10) angeordnet ist.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbereich (30) in einem Winkel (β) von 0° bis 180° vom Abstandhalter (20) weg- oder hervorsteht, wobei eine Längserstreckung (L₃₀) des Anschlussbereichs (30) bevorzugt in einem im Wesentlichen rechten Winkel (β) zur Längserstreckung (L₂₀) Abstandhalters (20) angeordnet ist.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Projektion in eine Ebene (Ω), die von der Längserstreckung (L₁₀) und einer Quererstreckung (Q₁₀) des Wickelbereichs (10) und ggf. dem Wickelbügel (40) aufgespannt ist, der Anschlussbereich (30) in einem Winkel (γ) von ca. 90° bis 180° bezüglich des Wickelbereichs (10) vorgesehen ist, wobei die Längserstreckung (L₃₀) des Anschlussbereichs (30) bevorzugt in einem im Wesentlichen rechten Winkel (γ) bezüglich der Längserstreckung (L₁₀) des Wickelbereichs (10) angeordnet ist, oder sich die Längserstreckung (L₃₀) des Anschlussbereichs (30) bevorzugt im Wesentlichen in Richtung der Längserstreckung (L₁₀) des Wickelbereichs (10) erstreckt.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere für einen sich in der Längserstreckung (L₁₀) des Wickelbereichs (10) erstreckenden Anschlussbereich (30), in einer Projektion in die Ebene (Ω) der Wickelbügel (40) derart ausgestaltet ist, dass der Wickelbügel (40) und der Anschlussbereich (30) im Wesentlichen überlappungsfrei ausgebildet sind.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (20) und/oder der Anschlussbereich (30) für den elektrischen Draht (2) eine Umlenkeinrichtung (21, 31) und/oder eine Einhängestelle (32) aufweist bzw. aufweisen, wobei die Umlenkeinrichtung (21, 31) bevorzugt als ein Zapfen (21, 31) und/oder die Einhängestelle (32) bevorzugt als eine Ausnehmung (32) ausgebildet ist bzw. sind.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandhalter (20), insbesondere in seiner Längserstreckung (L₂₀), derart dimensioniert ist, dass damit eine Abmessung einer Einrichtung oder Vorrichtung überbrückbar ist, an/in welcher der Spulenkörper bzw. ein mit dem Spulenkörper ausgerüsteter Sensor vorgesehen ist.
Spulenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • der Abstandhalter (20) als ein Übergangsbereich (20), ein Träger (20), ein Balken (20) oder ein Stab (20) ausgebildet ist; • der Anschlussbereich (30) als mechanischer und/oder elektrischer Anschlussbereich (30) für den auf den Wickelbereich (10) wickelbaren elektrischen Draht (2) ausgebildet ist; • der Anschlussbereich (30) für einen mechanischen und/oder elektrischen Anschluss des elektrischen Drahts (2) einen Anschlusspin (33) aufweist; • der Wickelbereich (10), der Abstandhalter (20), der Anschlussbereich (30) und/oder der Wickelbügel (40) einteilig, einstückig, stofflich einstückig oder integral ausgebildet sind; • das Profil des Abstandhalters (20) ein Vollprofil, ein Hohlprofil, ein U-Profil, ein T-Profil, ein Z-Profil und/oder ein L-Profil aufweist; • das Profil des Abstandhalters (20) geneigte oder parallele Innenflächen der Flansche des Profils aufweist; und/oder • der Umlenkzapfen (21, 31) des Abstandhalters (20) und/oder des Anschlussbereichs (30) an seinem freien Längsende einen größeren Durchmesser besitzt als in seinem Mittenbereich.
Sensor, insbesondere PLCD-Wegsensor, für ein Kraftfahrzeug, bevorzugt für einen Steuerblock eines Getriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, des Kraftfahrzeugs, mit einem Spulenkörper (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkörper (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.