DE102014225856A1 - sensor device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung 1, die zumindest ein Gehäuseteil 2, ein Sensorelement 5 mit elektrischen Kontaktelementen 9 und mit den Kontaktelementen 9 elektrisch verbundene Anschlussleitungen 8 mit Anschlusselementen 18 zur externen Kontaktierung sowie ein Vergussmaterial 30 aufweist. Das Gehäuseteil 2 weist einen Aufnahmeraum 6 auf, der eine Öffnung 16 aufweist und durch einen Boden 35 und eine umlaufende Seitenwand 31–34 gebildet wird. Das Sensorelement 5 ist in den Aufnahmeraum 6 eingesetzt und das Vergussmaterial 30 ist in den Aufnahmeraum 6 eingefüllt und deckt die Anschlussleitungen 8 zumindest teilweise ab. Die Anschlussleitungen 8 sind abschnittsweise mit einem Trägerteil 7 ummantelt sind und das Trägerteil 7 ist in eine Trägerteilaufnahmekontur 17 des Gehäuseteils 2 eingesetzt und darin festgelegt, wobei die Anschlusselemente 18 aus dem Gehäuseteil 2 nach außen geführt sind. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Anschlusselemente 18 durch wenigstens eine Ausnehmung 11 in der umlaufenden Seitenwand 31–34 des Gehäuseteils 2 nach außen geführt sind und dass das in die Trägerteilaufnahmekontur 17 eingesetzte Trägerteil 7 die wenigstens eine Ausnehmung 11 verschließt.The invention relates to a sensor device 1 which has at least one housing part 2, a sensor element 5 with electrical contact elements 9 and connecting lines 8 electrically connected to the contact elements 9 with connection elements 18 for external contacting and a potting material 30. The housing part 2 has a receiving space 6 which has an opening 16 and is formed by a bottom 35 and a peripheral side wall 31-34. The sensor element 5 is inserted into the receiving space 6 and the potting material 30 is filled in the receiving space 6 and covers the connection lines 8 at least partially. The connection lines 8 are partially covered with a support member 7 and the support member 7 is inserted into a carrier part receiving contour 17 of the housing part 2 and fixed therein, wherein the connection elements 18 are guided out of the housing part 2 to the outside. According to the invention, it is proposed that the connecting elements 18 are led outward through at least one recess 11 in the circumferential side wall 31-34 of the housing part 2 and that the carrier part 7 inserted into the carrier part receiving contour 17 closes the at least one recess 11.
Description
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1. The invention relates to a sensor device having the features of the preamble of independent claim 1.
Eine derartige Sensoreinrichtung ist beispielsweise aus der
Aus der
Aus der
Die bekannten Sensoreinrichtungen sind teilweise aus zahlreichen Teilen relativ aufwändig aufgebaut und erfordern komplexe Herstellungsabläufe oder sie verwenden wie die
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, insbesondere einen Drehzahlsensor, einen Phasengeber oder Nockenwellensensor, welcher beispielsweise ein magnetfeldempfindliches Sensorelement wie einen Hallsensor oder Hall-IC zur Erfassung der Drehbewegung eines Geberrades aufweist. Die Erfindung ist aber keineswegs auf die genannten Sensortypen beschränkt und kann auch bei anderen Sensoren zur Anwendung kommen. Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens ein Gehäuseteil, ein Sensorelement mit elektrischen Kontaktelementen und mit den Kontaktelementen elektrisch verbundene Anschlussleitungen mit Anschlusselementen zur externen Kontaktierung sowie ein Vergussmaterial. Das Gehäuseteil umfasst einen Aufnahmeraum, der eine Öffnung aufweist und durch einen Boden und eine umlaufende Seitenwand gebildet wird. In diesen Aufnahmeraum ist das Sensorelement eingesetzt. Ein in den Aufnahmeraum eingefülltes Vergussmaterial deckt die Anschlussleitungen zumindest teilweise ab. Die Anschlussleitungen sind abschnittsweise mit einem Trägerteil ummantelt, welches in eine Trägerteilaufnahmestruktur des Gehäuseteils eingesetzt und darin festgelegt ist. Die Anschlusselemente der Anschlussleitungen sind aus dem Gehäuseteil herausgeführt. Im Unterschied zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind die Anschlusselemente nicht durch die Öffnung des Aufnahmeraums nach außen geführt, sondern durch wenigstens eine Ausnehmung in der umlaufenden Seitenwand des Gehäuseteils. Diese Ausnehmung wird vorteilhaft beim Einsetzen des Sensorelementes mit den daran angeordneten Anschlussleitungen und dem Trägerteil durch das in die Trägerteilaufnahmekontur eingesetzte Trägerteil verschlossen. The invention relates to a sensor device, in particular a rotational speed sensor, a phase encoder or camshaft sensor, which has, for example, a magnetic field-sensitive sensor element such as a Hall sensor or Hall IC for detecting the rotational movement of a sensor wheel. The invention is by no means limited to the sensor types mentioned and can also be used in other sensors. The sensor device comprises at least one housing part, a sensor element with electrical contact elements and connection lines electrically connected to the contact elements with connection elements for external contacting and a potting material. The housing part comprises a receiving space which has an opening and is formed by a bottom and a circumferential side wall. In this receiving space, the sensor element is inserted. A potting material filled into the receiving space at least partially covers the connection lines. The connection lines are partially covered with a carrier part, which is inserted into a carrier part receiving structure of the housing part and fixed therein. The connecting elements of the connecting cables are led out of the housing part. In contrast to the solutions known from the prior art, the connecting elements are not guided through the opening of the receiving space to the outside, but by at least one recess in the circumferential side wall of the housing part. This recess is advantageously closed when inserting the sensor element with the connection lines arranged thereon and the carrier part by the carrier part inserted into the carrier part receiving contour.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein sehr einfacher Aufbau erreicht, der kostengünstig einen vollautomatischen Montageprozess durchlaufen kann. Da auf einen Spritzgussprozess verzichtet wird, entfallen die dafür im Stand der Technik anfallenden Taktzeiten im Produktionsablauf. Zwischen dem Sensorelement und den Anschlusselementen der Sensoreinrichtungen sind keine unnötigen Verbindungsteile zwischengeschaltet. Das Sensorelement kann durch einfache und gut beherrschte Verbindungstechniken wie Schweißen, Löten, Leitkleben, kalte Kontaktierungstechniken oder Crimp-Verfahren mit den Anschlussleitungen verbunden werden. Vorteilhaft besteht ein erheblicher Freiraum für die Ausgestaltung der Anschlussleitungen und Anschlusselemente, wobei unterschiedliche Ausführungen wählbar sind, die an die jeweiligen Kundenanforderungen angepasst werden können. Die verwendeten Bauteile der Sensoreinrichtung sind vorteilhaft sofort nach der Herstellung mechanisch belastbar. Besonders vorteilhaft ist, dass aufwändige Toleranzketten vermieden werden, da die relative Lage der messempfindlichen Flächen des Sensorelementes zu einem Geberrad im Wesentlichen durch das Gehäuseteil definiert wird. Bekanntlich bestimmt der Abstand zwischen der messempfindlichen Fläche des Sensorelementes und einem Geberrad maßgeblich die Qualität des Messsignals. Abgesehen von den kleinen Toleranzen des in der Regel zugekauften Sensorelementes wird der Abstand der messempfindlichen Fläche des Sensorelements von einem Geberrad im Wesentlichen durch den Abstand des Geberrades vom Gehäuseteil und von der Lage des Sensorelementes innerhalb des Gehäuseteils bestimmt. Da ersteres von der Einbausituation der Sensoreinrichtung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug abhängt und nur letzteres vom Aufbau der Sensoreinrichtung abhängt, ist für die Sensorfertigung die relative Lage des Sensorelementes in dem fertigen Sensorgehäuse von besonderer Bedeutung. Hier ermöglicht die Erfindung mit extrem einfachen Mitteln ein Fertigungsverfahren, bei dem vorteilhaft sehr wenig Bauteiltoleranzen überwacht werden müssen. By the solution according to the invention a very simple structure is achieved, which can go through a fully automatic assembly process cost. As for an injection molding process is omitted accounts for the costs incurred in the prior art cycle times in the production process. Between the sensor element and the connection elements of the sensor devices no unnecessary connecting parts are interposed. The sensor element can be connected to the leads by simple and well-controlled joining techniques such as welding, soldering, conductive bonding, cold bonding techniques or crimping. Advantageously, there is considerable freedom for the design of the connection lines and connection elements, wherein different versions can be selected, which can be adapted to the respective customer requirements. The components of the sensor device used are advantageously mechanically loadable immediately after manufacture. It is particularly advantageous that complex tolerance chains are avoided, since the relative position of the measurement-sensitive surfaces of the sensor element to a sender wheel is essentially defined by the housing part. As is known, the distance between the sensitive surface of the sensor element and a sensor wheel determines significantly the quality of the measurement signal. Apart from the small tolerances of the usually purchased sensor element, the distance of the measuring sensitive surface of the sensor element is determined by a sensor wheel essentially by the distance of the encoder wheel from the housing part and the position of the sensor element within the housing part. Since the former depends on the installation situation of the sensor device, for example in a motor vehicle, and only the latter depends on the structure of the sensor device, the relative position of the sensor element in the finished sensor housing is of particular importance for sensor production. Here, the invention allows extremely simple means a manufacturing process in which advantageously very little component tolerances must be monitored.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Merkmale ermöglicht. Advantageous embodiments and further developments of the invention are made possible by the features mentioned in the dependent claims.
Vorteilhaft kann das Sensorelement in einer Einführrichtung durch eine Öffnung des Gehäuseteils in den Aufnahmeraum eingesetzt werden, wobei gleichzeitig das Trägerteil in dieser Einführrichtung in die Trägerteilaufnahmekontur eingesetzt wird und die Anschlusselemente schräg zu der Einführrichtung durch die wenigstens eine in der Seitenwand vorgesehene Ausnehmung nach außen geführt werden. Da die Ausnehmung durch das in die Trägerteilaufnahmestruktur eingesetzte Trägerteil verschlossen wird, wird somit durch einen Montagschritt eine bis auf die Öffnung des Aufnahmeraumes geschlossene Vergusswanne gebildet, die in einem nachfolgenden Schritt einfach mit Vergussmaterial gefüllt werden kann. Das Vergussmaterial gelangt dabei vorteilhaft auch in den Bereich der Ausnehmung und dichtet diese ab. Das Vergussmaterial kann auch das Trägerteil umfließen, wodurch vorteilhaft die Trägerteilaufnahmekontur abgedichtet wird. Advantageously, the sensor element can be inserted in an insertion direction through an opening of the housing part in the receiving space, wherein at the same time the support member is inserted in this insertion in the carrier part receiving contour and the connecting elements are guided obliquely to the insertion direction through the at least one provided in the side wall recess to the outside , Since the recess is closed by the carrier part inserted into the carrier part receiving structure, a potting trough closed up to the opening of the receiving space is thus formed by a mounting step, which can simply be filled with potting material in a subsequent step. The potting material advantageously passes into the region of the recess and seals it. The potting material can also flow around the carrier part, whereby advantageously the carrier part receiving contour is sealed.
Vorteilhaft kann das Trägerteil in der Trägerteilaufnahmekontur durch Presspassung oder Klebung festgelegt sein, um einen sicheren und spielfreien Sitz des Trägerteils und eine zuverlässige Abdichtung der Ausnehmung zu erreichen. Insbesondere ist es möglich, dass das Trägerteil an einer dem Sensorelement zugewandten Seite eine erste Anschlagfläche aufweist und an einer von dem Sensorelement abgewandten Seite eine zweite Anschlagfläche aufweist und dass die Trägerteilaufnahmekontur eine erste Stützfläche und eine der ersten Stützfläche gegenüberliegende zweite Stützfläche aufweist und dass die erste Anschlagfläche des Trägerteils an der ersten Stützfläche und die zweite Anschlagfläche des Trägerteils an der zweiten Stützfläche spielfrei anliegt. Das Trägerteil kann beispielsweise in eine Trägerteilaufnahmekontur eingesetzt sein, welche die beiden Stützflächen umfasst. Insbesondere können das Trägerteil und die Trägerteilaufnahmekontur als wenigstens abschnittsweise zueinander komplementäre Passteile ausgebildet sein, um einen sicheren Sitz in der Trägerteilaufnahmekontur zu erreichen. Advantageously, the carrier part in the carrier part receiving contour be determined by press-fitting or gluing in order to achieve a secure and backlash-free fit of the carrier part and a reliable sealing of the recess. In particular, it is possible for the carrier part to have a first stop surface on a side facing the sensor element and a second stop surface on a side remote from the sensor element, and for the carrier part receiving contour to have a first support surface and a second support surface opposite the first support surface, and for the first Stop surface of the support member to the first support surface and the second stop surface of the support member abuts the second support surface without play. The carrier part can be used for example in a carrier part receiving contour, which comprises the two support surfaces. In particular, the carrier part and the carrier part receiving contour can be designed as fitting parts complementary to one another at least in sections in order to achieve a secure fit in the carrier part receiving contour.
Obwohl ein Deckelteil nach dem Verguss des Aufnahmeraumes nicht zwingend erforderlich ist, ist es besonders vorteilhaft, zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Abdichtung ein auf das Gehäuseteil vorzugsweise dicht aufgebrachtes Deckelteil vorzusehen, welches zumindest den Aufnahmeraum abdeckt. Das Deckelteil kann aber beispielsweise durch eine einfache Verlängerung auch so ausgestaltet werden, dass es sowohl den Aufnahmeraum als auch die Trägerteilaufnahmekontur abdeckt. Although a cover part after the casting of the receiving space is not absolutely necessary, it is particularly advantageous to increase the reliability of the seal provided on the housing part preferably tightly applied cover part, which covers at least the receiving space. However, the cover part can also be configured for example by a simple extension so that it covers both the receiving space and the carrier part receiving contour.
In einfacher Weise können in dem Aufnahmeraum weitere Bauteile vergossen werden. Falls die Sensoreinrichtung dazu bestimmt ist, mit einem unmagnetischen Geberrad kombiniert zu werden, und die Sensoreinrichtung selbst einen Magneten aufweisen soll, kann dieser Magnet vorteilhaft in dem Aufnahmeraum des Gehäuseteils angeordnet sein und mit vergossen werden. In a simple manner, further components can be cast in the receiving space. If the sensor device is intended to be combined with a non-magnetic encoder wheel, and the sensor device itself should have a magnet, this magnet can advantageously be arranged in the receiving space of the housing part and be potted with it.
Vorteilhaft kann an dem Gehäuseteil eine Befestigungsvorrichtung zur externen Befestigung der Sensoreinrichtung vorgesehen sein. Advantageously, a fastening device for external attachment of the sensor device can be provided on the housing part.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Aufnahmeraum durch eine Zwischenwand in einen ersten und einen zweiten Teilraum unterteilt ist, wobei der erste Teilraum durch eine das Sensorelement aufnehmende Sensorelementaufnahmekontur des Gehäuseteils gebildet wird und die Sensorelementaufnahmekontur über wenigstens eine Durchführung, in welcher die Kontaktelemente angeordnet sind, mit dem zweiten Teilraum verbunden ist. Hierdurch wird erreicht, dass das Sensorelement durch einfaches Einsetzen in den Aufnahmeraum in einer definierten Position fixiert wird, so dass die messempfindliche Fläche des Sensorelementes relativ zu dem Gehäuseteil und der Befestigungsvorrichtung eine durch das Gehäuseteil definierte Lage einnimmt. Toleranzen beschränken sich daher auf die Fertigungstoleranzen des Gehäuseteils, welches beispielsweise aus Kunststoff in einem Spritzgussprozess präzise herstellbar ist. Furthermore, it is advantageous if the receiving space is divided by an intermediate wall into a first and a second subspace, wherein the first subspace is formed by a sensor element receiving sensor element receiving contour of the housing part and the sensor element receiving contour via at least one implementation, in which the contact elements are arranged, is connected to the second subspace. This ensures that the sensor element is fixed by simply inserting it into the receiving space in a defined position, so that the measuring sensitive surface of the sensor element occupies a position defined by the housing part relative to the housing part and the fastening device. Tolerances are therefore limited to the manufacturing tolerances of the housing part, which is precisely produced for example from plastic in an injection molding process.
Weiterhin vorteilhaft ist es, ein Steckerkragenteil vorzusehen, welches über die von dem Gehäuseteil nach außen abstehenden Anschlusselemente aufgeschoben und an dem Gehäuseteil beispielsweise durch Schweißen befestigt ist. Das Steckerkragenteil kann an individuelle Kundenstecker angepasst werden, so dass die Sensoreinrichtung in der Art eines Baukastensystems an die Kundenwünsche anzupassen ist. It is also advantageous to provide a plug collar part, which is pushed over the connecting part projecting outwardly from the housing part and fastened to the housing part, for example by welding. The plug collar part can be adapted to individual customer plug, so that the sensor device is to be adapted in the manner of a modular system to the customer requirements.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen Show it
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In der rückwärtigen Seitenwand
Weiterhin ist das Gehäuseteil
Das Sensorelement umfasst beispielsweise einen magnetfeldempfindlichen Hall-IC, der Kontaktelemente
Weiterhin ist in
Wie in
Der Zustand nach dem Einsetzen des Sensorelementes in das Gehäuseteil
Wie in
Die durch den Aufnahmeraum
Das in den Aufnahmeraum
Wie in
Weiterhin kann ein Steckerkragenteil
Auf die oben beschriebene Weise wird die in
Bei einer Befestigung der Sensoreinrichtung
Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel ist in
Das Ausführungsbeispiel von
Ein etwas andersartiges Ausführungsbeispiel ist in
Es versteht sich, dass selbstverständlich auch Mischformen der Ausführungsbeispiele möglich sind. Auch weitere Abwandlungen sind möglich, wie beispielsweise die Kombination von
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- JP 4138122 B2 [0004] JP 4138122 B2 [0004]
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