DE102015218180A1

DE102015218180A1 - Megnetfeldsensor, Trägerelement zum Tragen eines Magnetfeldsensors, Magnetfeldsensormodul und Verfahren zum Herstellen eines Magnetfeldsensors

Info

Publication number: DE102015218180A1
Application number: DE102015218180.4A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schober; Georg Appel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-09-22
Filing date: 2015-09-22
Publication date: 2017-03-23

Abstract

Es wird ein Magnetfeldsensor (200) vorgestellt. Dabei weist der Magnetfeldsensor (200) ein Sensorelement (202), ein Flussleitstück (204) zum Leiten eines magnetischen Feldes zu dem Sensorelement (202) und ein Sensorgehäuse (208) zum zumindest teilweisen Einhausen des Sensorelements (202) und des Flussleitstücks (204) auf, wobei ein bezüglich des Sensorgehäuses (208) vorstehender Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) ausgebildet ist, um zum Anordnen des Magnetfeldsensors (200) an einem Trägerelement durch eine Durchgangsöffnung in dem Trägerelement geführt zu werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfeldsensor, ein Trägerelement zum Tragen eines Magnetfeldsensors, ferner auf ein Magnetfeldsensormodul sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetfeldsensors.
Zum geeigneten Einsatz müssen elektronische Bauteile wie z.B. Magnetfeldsensoren möglichst sicher und schnell an Trägerelementen befestigt werden. Beispielsweise werden dazu gespritzte Duroplastbefestigungslaschen an elektronischen Bauteilen auf Thermoplastträgern heißverstemmt.
Zum Konzept der Befestigung von Sensoren an Trägermaterialien offenbart die JP 20044239716 A eine Befestigungsstruktur eines Temperatursensors zum Anbringen eines Temperatursensors in einer Abgasrohrleitung.
Die JP 2015036653 A zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Gassensors, einen Gassensor und eine Gassensormontagestruktur.
Die US 20140061480 A1 beschreibt eine Sensorvorrichtung mit einem Sensor und einem Befestigungsmittel.
Die US 20140260652 A1 zeigt ein mit einem Gewinde versehenes Bauteil zur Zugkrafterfassung mit einer Sensorkomponente.
Die CN 1645081 A beschreibt einen sechsdimensionalen Schwingungsgeschwindigkeitssensor und dessen Befestigung an einem Träger.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Magnetfeldsensor, ein verbessertes Trägerelement zum Tragen eines Magnetfeldsensors, weiterhin ein verbessertes Magnetfeldsensormodul sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Magnetfeldsensors gemäß den Hauptansprüchen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Flussleitstück eines Magnetfeldsensors durch eine Durchgangsöffnung in dem Trägerelement geführt, um den Magnetfeldsensor an dem Trägerelement anzuordnen.
Mit diesem Ansatz kann ohne die Verwendung von Thermoplasten eine geeignete Fixierung des auf diese Weise am Trägerelement angeordneten Magnetfeldsensors erreicht werden. Es kann eine robuste und spielfreie Verbindung zwischen dem Trägerelement und dem Magnetfeldsensor realisiert werden. Dazu kann auch eine gemäß diesem Ansatz reduzierte Anzahl an Einzelkomponenten der fertigen Baugruppe beitragen.
Durch die Nutzung des bereits vorhandenen Flussleitstücks als Montageelement können ferner Fertigungskosten bei der Herstellung von Sensorbaugruppen reduziert werden. Zusätzlich kann die Sensorbaugruppe noch positionsgenauer platziert werden, da keine zusätzlichen Toleranzen durch ein weiteres Bauteil anfallen.
Ein Magnetfeldsensor, der ein Sensorelement, ein Flussleitstück zum Leiten eines magnetischen Feldes zu dem Sensorelement und ein Sensorgehäuse zum zumindest teilweisen Einhausen des Sensorelements und des Flussleitstücks aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein bezüglich des Sensorgehäuses vorstehender Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks ausgebildet ist, um zum Anordnen des Magnetfeldsensors an einem Trägerelement durch eine Durchgangsöffnung in dem Trägerelement geführt zu werden.
Unter dem Magnetfeldsensor kann eine Messvorrichtung, umfassend das Sensorelement, das Flussleitstück und das Sensorgehäuse, verstanden werden, wobei dem Sensorelement die eigentliche Erfassungsfunktion zukommen kann. Das Sensorelement kann eingesetzt werden, um magnetische Flussdichten zu erfassen. Der Magnetfeldsensor kann in Land- und Luftfahrzeugen sowie in Smartphones eingesetzt werden, beispielsweise zur Realisierung einer Kompassfunktion. Bei dem Flussleitstück kann es sich um ein längliches, beispielsweise einstückiges Element aus Metall oder einer Metalllegierung handeln oder das zumindest teilweise Metall aufweist, das zum Leiten des magnetischen Feldes bezüglich des Sensorelements geeignet positioniert ist. Beispielsweise kann das Flussleitstück derart ausgerichtet sein, dass es magnetische Feldlinien direkt in oder auf das Sensorelement führt. Das Flussleitstück kann eine zylindrische Form aufweisen. Bei dem Befestigungsabschnitt kann es sich um einen freiliegenden Teilbereich des Flussleitstücks handeln. Bei dem Sensorgehäuse kann es sich um eine Ummantelung bzw. Umspritzung der anderen Sensorelemente handeln, die aus einem Kunststoffmaterial besteht. Somit kann das Sensorgehäuse sowohl zum Schutz empfindlicher Sensorteile als auch zur Fixierung und Positionierung der einzelnen Sensorelemente zueinander dienen. Das Sensorelement kann beispielsweise im Befestigungsabschnitt freiliegen, also nicht von der Ummantelung oder Umspritzung bedeckt sein. Die Durchgangsöffnung kann sich zwischen zwei einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Trägerelements erstrecken. Eine Umfangswand der Durchgangsöffnung durch das Trägerelement kann vollumfänglich geschlossen oder offen sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks einen strukturierten Bereich zur Ineingriffnahme durch ein Fixierungsmodul zum Fixieren des Magnetfeldsensors an dem Trägerelement aufweisen. Unter dem strukturierten Bereich kann eine Einkerbung in das Flussleitstück in dem Befestigungsbereich verstanden werden. Diese Einkerbung kann sich in einer oder mehreren Windungen entlang einer Umfangswand des Flussleitstücks erstrecken. Der strukturierte Bereich erlaubt vorteilhafterweise eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung des Flussleitstücks mit dem Fixierungsmodul.
Beispielsweise kann der strukturierte Bereich eine Nut ausbilden. Gemäß dieser Ausführungsform kann der strukturierte Bereich schnell und kostengünstig realisiert werden.
Die Nut kann sich insbesondere quer zu einer Längsachse des Flussleitstücks an einer Umfangswand des Befestigungsabschnitts erstrecken. Auf diese Weise kann der Magnetfeldsensor insbesondere gegen eine Zugbelastung an dem Trägerelement gesichert werden.
Auch kann der strukturierte Bereich ein Außengewinde ausbilden. Diese Ausführungsform kann einen sehr robusten und dauerhaften Kraft- und Formschluss zwischen Flussleitstück und Fixierungsmodul gewährleisten.
Günstig ist es, wenn der Magnetfeldsensor ein Fixierungsmodul aufweist. Das Fixierungsmodul kann ausgebildet sein, um bei durch die Durchgangsöffnung in dem Trägerelement geführtem Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks ein bezüglich des Trägerelements vorstehendes Ende des Befestigungsabschnitts in Eingriff zu nehmen, um den Magnetfeldsensor an dem Trägerelement zu fixieren. Das Fixierungsmodul kann ein- oder mehrstückig sein. Das Fixierungsmodul kann so ausgebildet sein, dass es manuell und/oder unter Einsatz eines geeigneten Werkzeugs mit dem Flussleitstück verbunden werden kann, um dieses an dem Trägerelement zu fixieren. Das Fixierungsmodul kann auch ausgebildet sein, um manuell und/oder mit einem Werkzeug gehandhabt zu werden, um ohne Beschädigung des Flussleitstücks wieder von dem Flussleitstück entfernt zu werden. In dieser Ausführungsform kann der Magnetfeldsensor so an dem Trägerelement befestigt werden, dass es auch bei Temperaturschwankungen im Einsatz des Magnetfeldsensors zu keinem Spiel zwischen Magnetfeldsensor und Trägerelement kommen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Fixierungsmodul eine Mutter mit einem Innengewinde aufweisen, das ausgebildet ist, um mit dem Außengewinde des strukturierten Bereichs des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks eine Schraubverbindung einzugehen oder auszubilden. So kann der Magnetfeldsensor robust und gleichzeitig lösbar an dem Trägerelement befestigt werden.
Beispielsweise kann die Mutter eine selbstsichernde Mutter sein. Mit dieser Ausführungsform kann die Anzahl an Einzelkomponenten des Fixierungsmoduls vorteilhaft gering gehalten werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Fixierungsmodul eine Federscheibe aufweisen. Die Federscheibe kann ausgebildet sein, um mit der Nut oder einem Außengewinde des strukturierten Bereichs des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks verrastet zu werden. Vorteilhafterweise kann so ein Kraft- / Formschluss zwischen Flussleitstück und Fixierungsmodul schnell und effektiv hergestellt werden.
Ferner kann das Fixierungsmodul eine vorspannbare Sicherungsscheibe aufweisen. Die vorspannbare Sicherungsscheibe kann ausgebildet sein, um zwischen der Mutter und dem Trägerelement positioniert zu werden und in einem an dem Trägerelement fixierten Zustand des Magnetfeldsensors eine Vorspannung der Schraubverbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks und der Mutter zu halten. Auch auf diese Weise kann der Kraft- und Formschluss zwischen Flussleitstück und Fixierungsmodul robust und dauerhaft gewährleistet werden.
Günstig ist es auch, wenn das Flussleitstück an das Sensorelement angrenzt. So kann die Konzentration des magnetischen Feldes hin zu dem Sensorelement besonders effektiv erfolgen.
Ferner kann der Magnetfeldsensor eine Positionierungsöffnung zum Positionieren des Magnetfeldsensors gegenüber einem Trägerelement aufweisen. Die Positionierungsöffnung kann ausgebildet sein, um einen Fixierzapfen des Trägerelements in Eingriff zu nehmen. Mit dieser Ausführungsform kann eine optimale Ausrichtung und zusätzliche Fixierung des Magnetfeldsensors gegenüber dem Trägerelement ohne Weiteres gewährleistet werden.
Ein Trägerelement zum Tragen eines Magnetfeldsensors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement eine Durchgangsöffnung zum Aufnehmen eines bezüglich eines Sensorgehäuses des Magnetfeldsensors vorstehenden Befestigungsabschnitts eines Flussleitstücks des Magnetfeldsensors zum Anordnen des Magnetfeldsensors an dem Trägerelement aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Trägerelement einen Fixierzapfen zum Positionieren des Magnetfeldsensors gegenüber dem Trägerelement aufweisen. Der Fixierzapfen kann ausgebildet sein, um von einer Positionierungsöffnung des Magnetfeldsensors in Eingriff genommen zu werden. So kann der Magnetfeldsensor vorteilhafterweise gegenüber dem Trägerelement ausgerichtet und gleichzeitig zusätzlich an dem Trägerelement fixiert werden.
Ein Magnetfeldsensormodul, das einen Magnetfeldsensor gemäß einer der im Vorangegangenen aufgeführten Ausführungsformen und ein Trägerelement gemäß einer der im Vorangegangenen aufgeführten Ausführungsformen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor an dem Trägerelement angeordnet ist, indem der Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors durch die Durchgangsöffnung des Trägerelements geführt ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Magnetfeldsensors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens eines Sensorelements, einen Schritt des Anordnens eines Flussleitstücks zum Leiten eines magnetischen Feldes zu dem Sensorelement in Bezug zu dem Sensorelement und einen Schritt des Umspritzens des Sensorelements und des Flussleitstücks mit einem Gehäusematerial, um das Sensorelement und das Flussleitstück zumindest teilweise einzuhausen, wobei ein Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks von dem Gehäusematerial frei bleibt, aufweist.
Durch Ausführen des Verfahrens zum Herstellen kann eine Ausführungsform des vorstehend genannten Magnetfeldsensors vorteilhaft hergestellt werden. Auch kann das Verfahren dabei in Verbindung mit oder unter Verwendung von einer Ausführungsform des vorstehend genannten Trägerelements ausgeführt werden.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Thermoplastträgers in Kombination mit einer Duroplastbefestigungslasche;
2 eine Schnittdarstellung eines Magnetfeldsensors;
3 eine Explosionsdarstellung eines Magnetfeldsensormoduls mit Gewindeausführung des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks;
4 eine weitere Explosionsdarstellung des Magnetfeldsensormoduls mit Gewindeausführung des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks aus 3;
5 eine Schnittdarstellung eines Magnetfeldsensormoduls mit Gewindeausführung des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks im montierten Zustand;
6 eine Explosionsdarstellung eines Magnetfeldsensormoduls mit Nutausführung des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks;
7 eine weitere Explosionsdarstellung des Magnetfeldsensormoduls mit Nutausführung des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks aus 6;
8 eine Schnittdarstellung eines Magnetfeldsensormoduls mit Nutausführung des Befestigungsabschnitts des Flussleitstücks im montierten Zustand; und
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Magnetfeldsensors.
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.
1 zeigt als Beispiel für eine herkömmliche Befestigung eines elektronischen Bauteils an einem Trägerelement eine perspektivische Darstellung eines Thermoplastträgers 100 in Kombination mit einer Duroplastbefestigungslasche 102. Die Duroplastbefestigungslasche 102 ist an einem elektronischen Bauteil angeordnet. Zur Befestigung des elektronischen Bauteils an dem Thermoplastträger 100 wird ein Widerhaken am Ende der Duroplastbefestigungslasche 102 in eine Durchgangsöffnung am Thermoplastträger 100 eingesteckt.
2 zeigt zur Veranschaulichung des hierin vorgestellten Konzepts der robusten und bauteilsparenden Montage von Sensoren an Trägerelementen eine Schnittdarstellung eines Magnetfeldsensors 200 gemäß dem hier vorgeschlagenen Konzept. Der Magnetfeldsensor 200 umfasst ein Sensorelement 202, ein Flussleitstück 204, einen Sensorträger 206 und ein Sensorgehäuse 208.
Das Sensorelement 202 ist ausgebildet, um magnetische Flussdichten zu erfassen. Aufgabe des Flussleitstücks 204 ist es, magnetische Felder im Umfeld des Sensorelements 202 zu dem Sensorelement 202 hinzuleiten, um eine Messempfindlichkeit des Sensorelements 202 zu verbessern. Dazu ist das Flussleitstück 204 aus Metall bzw. einer Metalllegierung gefertigt. Das in 2 gezeigte Flussleitstück 204 weist eine längliche zylindrische Form bzw. eine Stabform auf. Entsprechend wird das Flussleitstück 204 auch als Flussleitstift 204 bezeichnet.
Der Sensorträger 206 ist ausgebildet, um das Sensorelement 202 und das Flussleitstück 204 zu halten. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 200 sind das Sensorelement 202 und das Flussleitstück 204 so in Bezug zueinander angeordnet, dass das Flussleitstück 204 an das Sensorelement 202 angrenzt und sich quer zu einander gegenüberliegenden Hauptseiten des Sensorelements 202 erstreckt.
Das Sensorgehäuse 208 besteht in einer Umspritzung des Sensorträgers 206 sowie der geeignet zueinander positionierten Elemente des Sensorelements 202 und des Flussleitstücks 204 mit einem geeigneten Gehäusematerial wie beispielsweise einem Kunststoffmaterial. Nach einer Aushärtung des umspritzten Gehäusematerials werden die von dem Gehäusematerial umgebenen Bereiche der Sensorelemente dicht von dem Gehäusematerial umschlossen und in ihrer Position fixiert. Entsprechend wird das Sensorgehäuse 208 auch als Sensorummantelung 208 bezeichnet.
Das Flussleitstück 204 wurde dabei nur teilumspritzt, sodass ein Endabschnitt des Flussleitstücks 204 frei von dem Gehäusematerial bleibt und beim fertigen Magnetfeldsensor 200 bezüglich des Sensorgehäuses 208 vorsteht. Dieser freie Endabschnitt des Flussleitstücks 204 bildet einen Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks 204. Der Befestigungsabschnitt 210 ist ausgebildet, um zum Anordnen des Magnetfeldsensors 200 an einem Trägerelement durch eine Durchgangsöffnung in dem Trägerelement geführt zu werden. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 200 erstreckt sich der Befestigungsabschnitt 210 quer zu einer den Befestigungsabschnitt 210 umgebenden Außenwand 212 des Sensorgehäuses 208.
2 zeigt den Magnetfeldsensor 200 mit teilweise entfernter Sensorummantelung 208, sodass die von der Sensorummantelung 208 umgebenen Teile des Magnetfeldsensors 200 – der Sensorträger 206, das Sensorelement 202, sowie ein an den Befestigungsabschnitt 210 angrenzender Innenabschnitt des Flussleitstücks 204 – für den Betrachter von 2 sichtbar sind.
Der Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks 204 weist einen strukturierten Bereich 214 auf. Unter dem strukturierten Bereich 214 ist eine einfache oder mehrfache
Einkerbung im Material des Flussleitstücks 204 im Bereich des Befestigungsabschnitts 210 zu verstehen. Der strukturierte Bereich 214 bildet ein freies Ende des bezüglich des Sensorgehäuses 208 vorstehenden Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks 204. Der strukturierte Bereich 214 dient zur Ineingriffnahme durch ein Fixierungsmodul zum Fixieren des Magnetfeldsensors 200 an einem Trägerelement.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 200 bildet der strukturierte Bereich 214 ein Außengewinde 216 aus und ist damit geeignet, um zur Fixierung des Magnetfeldsensors 200 an einem Trägerelement mit einem passenden Innengewinde an einem Fixierungsmodul verschraubt zu werden.
Zur Positionierung und zusätzlichen Fixierung des Magnetfeldsensors 200 gegenüber einem Trägerelement bildet das Sensorgehäuse 208 ferner drei Positionierungsöffnungen 218 aus. Die Positionierungsöffnungen 218 sind ausgebildet, um je einen Fixierzapfen eines Trägerelements in Eingriff zu nehmen, um den Magnetfeldsensor 200 geeignet gegenüber dem Trägerelement zu positionieren und zusätzlich zu fixieren.
Die Positionierungsöffnungen 218 befinden sich an seitlich auskragenden Nasen des Sensorgehäuses 208 auf Höhe ungefähr einer Mitte des Flussleitstücks 204. Die Positionierungsöffnungen 218 sind in Form von kreisrunden Durchtrittsöffnungen durch die Nasen des Sensorgehäuses 208 gebildet. Aufgrund des in 2 im Anschnitt gezeigten Sensorgehäuses 208 ist lediglich eine Positionierungsöffnung 218 vollständig zu sehen. Eine weitere Positionierungsöffnung 218 ist im Anschnitt gezeigt.
Gemäß Ausführungsbeispielen des Magnetfeldsensors 200 kann das Sensorgehäuse 208 mehr oder weniger als die drei gezeigten Positionierungsöffnungen 218 aufweisen. Auch eine Realisierung des Sensorgehäuses 208 ohne Positionierungsöffnungen 218 ist denkbar.
3 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Magnetfeldsensormodul 300 gemäß dem hier vorgestellten Konzept. Gezeigt ist das in 2 im Anschnitt dargestellte Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 200 sowie ein Abschnitt eines Trägerelements 302 und ein Fixierungsmodul 304.
In der Darstellung in 3 ist der Magnetfeldsensor 200 mit vollständigem Sensorgehäuse 208 einschließlicher elektrischer Leitungen zum Versorgen des Sensorelements des Magnetfeldsensors 200 mit elektrischer Spannung gezeigt. Hier sind alle drei Positionierungsöffnungen 218 im Sensorgehäuse 208 vollständig gezeigt. Die Positionierungsöffnungen 218 sind gleichmäßig voneinander beabstandet und das Flussleitstück umgebend im Sensorgehäuse 208 ausgeformt.
Der Magnetfeldsensor 200 ist in 3 im Gegensatz der Darstellung in 2 umgedreht gezeigt, sodass in 3 der Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks mit dem Außengewinde 216 nach oben zeigt.
In der Explosionsdarstellung in 3 ist oberhalb des Magnetfeldsensors 200 das Trägerelement 302 dargestellt, das nur abschnittsweise gezeigt ist. Das Trägerelement 302 bildet ein Anbauteil für den Magnetfeldsensor 200 und kann beispielsweise plattenförmig ausgebildet sein. Der Magnetfeldsensor 200 soll an dem Trägerelement 302 angeordnet und fixiert werden.
Das Trägerelement 302 weist eine Durchgangsöffnung 306 auf, die sich von einer ersten Hauptseite 308 des Trägerelements 302 zu einer der ersten Hauptseite 308 gegenüberliegenden zweiten Hauptseite 310 des Trägerelements 302 erstreckt. Unter den Hauptseiten 308, 310 des Trägerelements 302 sind die Seiten des Trägerelements 302 mit den größten Abmessungen zu verstehen. Die Durchgangsöffnung 306 ist kreisrund ausgebildet.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Trägerelements 302 ist die Durchgangsöffnung 306 abgestuft in dem Trägerelement 302 ausgebildet. So hat ein der ersten Hauptseite 308 des Trägerelements 302 zugeordneter erster Öffnungsrand der Durchgangsöffnung 306 einen geringeren Durchmesser als ein der zweiten Hauptseite 310 des Trägerelements 302 zugeordneter zweiter Öffnungsrand der Durchgangsöffnung 306. Eine Abstufung des Trägerelementmaterials im Inneren des Trägerelements 302 bildet einen Übergang zwischen den beiden Öffnungsrändern der Durchgangsöffnung 306. Durch die abgestufte Ausführung der Durchgangsöffnung 306 wird eine zylindrische, sich von der zweiten Hauptseite 310 ins Innere des Trägerelements 302 erstreckende Vertiefung 312 in dem Trägerelement 302 gebildet, die bei der Montage des Magnetfeldsensormoduls 300 zur Aufnahme des Fixierungsmoduls 304 geeignet ist.
Die Durchgangsöffnung 306 in dem Trägerelement 302 ist ausgebildet, um bei der Montage des Magnetfeldsensormoduls 300 den Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 aufzunehmen. Die Durchgangsöffnung 306 ist also am ersten Öffnungsrand ausreichend groß definiert, um bei der Montage den Befestigungsabschnitt 210 durch sie hindurchführen zu können. In der Montage des Magnetfeldsensormoduls 300 wird der Befestigungsabschnitt 210 in einer mittels eines nach oben gerichteten ersten Pfeils in der Darstellung gekennzeichneten ersten Montagerichtung 314 durch die Durchgangsöffnung 306 geschoben, bis eine der ersten Hauptseite 308 des Trägerelements 302 zugewandte Seite des Sensorgehäuses 208 an der ersten Hauptseite 308 des Trägerelements 302 anliegt.
Der Befestigungsabschnitt 210 des Magnetfeldsensors 200 ist auseichend lang gegenüber einer Wandstärke der Durchgangsöffnung 306 dimensioniert, dass bei vollständig in die Durchgangsöffnung 306 eingesetztem Befestigungsabschnitt 210 der das Außengewinde 216 aufweisende strukturierte Bereich des Befestigungsabschnitts 210 gegenüber einem Boden der Vertiefung 312 in dem Trägerelement 302 vorsteht.
In einem anschließenden Montageschritt erfolgt die Fixierung des Magnetfeldsensors 200 an dem Trägerelement 302 durch Verbinden des Fixierungsmoduls 304 mit dem bezüglich des Trägerelements 302 vorstehenden Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks.
Das Fixierungsmodul 304 ist komplementär zu der Gestaltung des strukturierten Bereichs des Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks ausgeführt und kann ein- oder mehrteilig sein. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fixierungsmodul 304 mehrteilig ausgeführt und weist eine Mutter 316 mit einem Innengewinde sowie eine Sicherungsscheibe 318 auf. Das Innengewinde der Mutter 316 ist geeignet ausgeformt, um mit dem Außengewinde 216 des Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks verschraubt zu werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Mutter 316 eine selbstsichernde Mutter 316.
Die Sicherungsscheibe 318 ist kreisrund und weist ein zentrales Loch auf, dessen lichtes Maß ausreichend groß dimensioniert ist, dass die Sicherungsscheibe 318 auf den Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 aufgesteckt werden kann. Die Sicherungsscheibe 318 weist eine Vorspannung auf und ist ausgebildet, um zwischen der Mutter 316 und dem Trägerelement 302 positioniert zu werden und in einem an dem Trägerelement 302 fixierten Zustand des Magnetfeldsensors 200 eine Vorspannung der Schraubverbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks und der Mutter 316 zu halten.
Ein Außendurchmesser sowohl der Mutter 316 als auch der Sicherungsscheibe 318 ist geringfügig geringer als eine lichte Weite der Vertiefung 312 in dem Trägerelement 302. Damit nimmt die Vertiefung 312 im montierten Zustand des Magnetfeldsensormoduls 300 das Fixierungsmodul 304 vollständig auf, sodass im montierten Zustand kein Abschnitt des Fixierungsmoduls 304 in Bezug zu der zweiten Hauptseite des Trägerelements 302 vorsteht.
Das Fixierungsmodul 304 wird in einer mittels eines nach unten gerichteten zweiten Pfeils in der Darstellung in 3 gekennzeichneten zweiten Montagerichtung 320 montiert. Zunächst wird die Sicherungsscheibe 318 auf den Befestigungsabschnitt 210 des Flussleitstücks aufgesteckt und bis zum Boden der Vertiefung 312 geschoben. Anschließend wird die Mutter 316 mit dem Außengewinde 216 des Befestigungsabschnitts 210 verschraubt, bis sie fest sitzt und mittels der Sicherungsscheibe 318 unter Vorspannung gehalten wird.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Trägerelement 302 eine der Anzahl von Positionierungsöffnungen 218 in dem Sensorgehäuse 208 entsprechende Anzahl von Fixierzapfen 322 auf. Die Fixierzapfen 322 erstrecken sich an der ersten Hauptseite 308 des Trägerelements 302 quer zu der ersten Hauptseite 308 von dem Trägerelement 302 weg. Die Fixierzapfen 322 sind so an dem Trägerelement 302 positioniert ausgeformt, dass sie beim Anbringen des Magnetfeldsensors 200 an dem Trägerelement 302 in der ersten Montagerichtung 314 in die Positionierungsöffnungen 218 des Sensorgehäuses 208 eingeführt werden. So wird in der Montage des Magnetfeldsensors 200 an dem Trägerelement 302 der Magnetfeldsensor 200 geeignet gegenüber dem Trägerelement 302 positioniert und gleichzeitig zusätzlich zu dem Fixierungsmodul 304 an dem Trägerelement 302 fixiert.
Durch das Anbringen des Gewindes 216 am umspritzten Flussleitstück des Sensors 200 kann dieser mithilfe der Sicherungsscheibe 318 und der Mutter 316 am Anbauteil 302 befestigt werden. Durch die Sicherungsscheibe 318, die unter Vorspannung steht, wird ein im Einsatzfall unter Temperatureinfluss eventuell entstehendes Spiel der Schraubverbindung zwischen Magnetfeldsensor 200 und Fixierungsmodul 304 aufgrund einer Ausdehnung der Einzelkomponenten kompensiert.
4 zeigt eine weitere Explosionsdarstellung des beispielhaften Magnetfeldsensormoduls 300 mit dem Außengewinde 216 am Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 aus 3. 4 zeigt die Montageteile des Magnetfeldsensormoduls 300 umgekehrt im Vergleich zu der Darstellung in 3, mit Blick von schräg oben auf den Magnetfeldsensor 200 oberhalb des Trägerelements 302, das sich wiederum oberhalb des Fixierungsmoduls 304 befindet.
5 zeigt eine Schnittdarstellung des beispielhaften Magnetfeldsensormoduls 300 mit Gewindeausführung des Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 im montierten Zustand. Das Sensorgehäuse 208 des Magnetfeldsensors 200 liegt an der ersten Hauptseite des Trägerelements 302 an. Der Befestigungsabschnitt 210 ist durch die Durchgangsöffnung 306 des Trägerelements 302 geführt. Das Gewinde 216 des Befestigungsabschnitts 210 ragt in die Vertiefung 312 an der zweiten Hauptseite des Trägerelements 302 und ist mit der Mutter 316 des Fixierungsmoduls verschraubt. Die Sicherungsscheibe 318 ist zwischen der Mutter 316 und dem Boden der Vertiefung 312 angeordnet und dient dem dauerhaften Halten der Schraubverbindung.
6 zeigt eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Magnetfeldsensormoduls 300. Die in 6 gezeigte Ausführung des Magnetfeldsensormoduls 300 entspricht der in den 3 bis 5 gezeigten mit dem Unterschied alternativer Ausführungen des Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 und des Fixierungsmoduls 304.
Bei der in 6 gezeigten Variante des Magnetfeldsensormoduls 300 bildet der strukturierte Bereich des Befestigungsabschnitts 210 eine Einkerbung in Form einer Nut 600 aus. Die Nut 600 erstreckt sich an einer Umfangswand des zylindrischen Befestigungsabschnitts 210 quer zu einer in der Darstellung in 6 mittels einer Strichlinie gekennzeichneten Längsachse 602 des Flussleitstücks.
Geeignet für einen Einsatz in Kombination mit der Nut 600 des Befestigungsabschnitts 210 weist das Fixierungsmodul 304 hier eine Federscheibe 604 mit einer mittigen sternförmigen Öffnung auf. Die Federscheibe 604 ist ausgebildet, um mit ihrer Öffnung in die Nut 600 des strukturierten Bereichs des Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks einzugreifen, um mit der Nut 600 verrastet zu werden, um den Magnetfeldsensor 200 an dem Trägerelement 302 zu fixieren.
Ein Außendurchmesser der Federscheibe 604 ist geringfügig geringer als eine lichte Weite der Vertiefung 312 in dem Trägerelement 302. Damit nimmt die Vertiefung 312 im montierten Zustand des Magnetfeldsensormoduls 300 die Federscheibe 604 vollständig auf, sodass im montierten Zustand kein Abschnitt der Federscheibe 604 in Bezug zu der zweiten Hauptseite 310 des Trägerelements 302 vorsteht.
7 zeigt eine weitere Explosionsdarstellung des beispielhaften Magnetfeldsensormoduls 300 mit der Nut 600 am Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 aus 6. 7 zeigt die Montageteile des Magnetfeldsensormoduls 300 umgekehrt im Vergleich zu der Darstellung in 6, mit Blick von schräg oben auf den Magnetfeldsensor 200 oberhalb des Trägerelements 302, das sich wiederum oberhalb der Federscheibe 604 befindet.
8 zeigt eine Schnittdarstellung des beispielhaften Magnetfeldsensormoduls 300 mit Nutausführung des Befestigungsabschnitts 210 des Flussleitstücks des Magnetfeldsensors 200 im montierten Zustand. Das Sensorgehäuse 208 des Magnetfeldsensors 200 liegt an der ersten Hauptseite des Trägerelements 302 an. Der Befestigungsabschnitt 210 ist durch die Durchgangsöffnung 306 des Trägerelements 302 geführt. Die Nut 600 des Befestigungsabschnitts 210 ragt in die Vertiefung 312 an der zweiten Hauptseite des Trägerelements 302 und ist mit der Federscheibe 604 des Fixierungsmoduls verrastet.
9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 900 zum Herstellen eines Magnetfeldsensors. Das Verfahren 900 kann zum Herstellen eines Magnetfeldsensors, wie er beispielhaft in den 2 bis 8 gezeigt ist, ausgeführt werden.
In einem Schritt des Bereitstellens 902 wird ein Sensorelement zum Erfassen magnetischer Flussdichten bereitgestellt. In einem Schritt des Anordnens 904 wird ein Flussleitstück zum Leiten der magnetischen Flussdichten zu dem Sensorelement in Bezug zu dem Sensorelement angeordnet. In einem Schritt des Umspritzens 906 werden das Sensorelement und das Flussleitstück mit einem Gehäusematerial umspritzt, um das Sensorelement und das Flussleitstück zumindest teilweise einzuhausen, wobei ein Befestigungsabschnitt des Flussleitstücks von dem Gehäusematerial frei bleibt.
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. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezugszeichenliste

100: Thermoplastträger
102: Duroplastbefestigungslasche
200: Magnetfeldsensor
202: Sensorelement
204: Flussleitstück
206: Sensorträger
208: Sensorgehäuse
210: Befestigungsabschnitt
212: Außenwand
214: strukturierter Bereich
216: Außengewinde
218: Positionierungsöffnung
300: Magnetfeldsensormodul
302: Trägerelement
304: Fixierungsmodul
306: Durchgangsöffnung
308: erste Hauptseite des Trägerelements
310: zweite Hauptseite des Trägerelements
312: Vertiefung
314: erste Montagerichtung
316: Mutter
318: Sicherungsscheibe
320: zweite Montagerichtung
322: Fixierzapfen
600: Nut
602: Längsachse des Flussleitstücks
604: Federscheibe
900: Verfahren zum Herstellen eines Magnetfeldsensors
902: Schritt des Bereitstellens
904: Schritt des Anordnens
906: Schritt des Umspritzens

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

JP 20044239716 A [0003]
JP 2015036653 A [0004]
US 20140061480 A1 [0005]
US 20140260652 A1 [0006]
CN 1645081 A [0007]

Claims

Magnetfeldsensor (200) mit folgenden Merkmalen: einem Sensorelement (202); einem Flussleitstück (204) zum Leiten eines magnetischen Feldes zu dem Sensorelement (202); und einem Sensorgehäuse (208) zum zumindest teilweisen Einhausen des Sensorelements (202) und des Flussleitstücks (204), wobei ein bezüglich des Sensorgehäuses (208) vorstehender Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) ausgebildet ist, um zum Anordnen des Magnetfeldsensors (200) an einem Trägerelement (302) durch eine Durchgangsöffnung (306) in dem Trägerelement (302) geführt zu werden.
Magnetfeldsensor (200) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) einen strukturierten Bereich (214) zur Ineingriffnahme durch ein Fixierungsmodul (304) zum Fixieren des Magnetfeldsensors (200) an dem Trägerelement (302) aufweist.
Magnetfeldsensor (200) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der strukturierte Bereich (214) eine Nut (600) aufweist oder ausbildet.
Magnetfeldsensor (200) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (600) sich quer zu einer Längsachse (602) des Flussleitstücks (204) an einer Umfangswand des Befestigungsabschnitts (210) erstreckt.
Magnetfeldsensor (200) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der strukturierte Bereich (214) ein Außengewinde (216) aufweist oder ausbildet.
Magnetfeldsensor (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Fixierungsmodul (304), das ausgebildet ist, um bei durch die Durchgangsöffnung (306) in dem Trägerelement (302) geführtem Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) ein bezüglich des Trägerelements (302) vorstehendes Ende des Befestigungsabschnitts (210) in Eingriff zu nehmen, um den Magnetfeldsensor (200) an dem Trägerelement (302) zu fixieren.
Magnetfeldsensor (200) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungsmodul (304) eine Mutter (316) mit einem Innengewinde aufweist, das ausgebildet ist, um mit dem Außengewinde (216) des strukturierten Bereichs (214) des Befestigungsabschnitts (210) des Flussleitstücks (204) eine Schraubverbindung einzugehen oder auszubilden.
Magnetfeldsensor (200) gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungsmodul (304) eine Federscheibe (604) aufweist, die ausgebildet ist, um mit der Nut (600) oder einem Außengewinde (216) des strukturierten Bereichs (214) des Befestigungsabschnitts (210) des Flussleitstücks (204) verrastet zu werden.
Magnetfeldsensor (200) gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierungsmodul (304) eine vorspannbare Sicherungsscheibe (318) aufweist, die ausgebildet ist, um zwischen der Mutter (316) und dem Trägerelement (302) positioniert zu werden und in einem an dem Trägerelement (302) fixierten Zustand des Magnetfeldsensors (200) eine Vorspannung der Schraubverbindung zwischen dem Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) und der Mutter (316) zu halten.
Magnetfeldsensor (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussleitstück (204) an das Sensorelement (202) angrenzt.
Magnetfeldsensor (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Positionierungsöffnung (218) zum Positionieren des Magnetfeldsensors (200) gegenüber einem Trägerelement (302), wobei die Positionierungsöffnung (218) ausgebildet ist, um einen Fixierzapfen (322) des Trägerelements (302) in Eingriff zu nehmen.
Trägerelement (302) zum Tragen eines Magnetfeldsensors (200) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Trägerelement (302) eine Durchgangsöffnung (306) zum Aufnehmen eines bezüglich eines Sensorgehäuses (208) des Magnetfeldsensors (200) vorstehenden Befestigungsabschnitts (210) eines Flussleitstücks (204) des Magnetfeldsensors (200) zum Anordnen des Magnetfeldsensors (200) an dem Trägerelement (302) aufweist.
Trägerelement (302) gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Fixierzapfen (322) zum Positionieren des Magnetfeldsensors (200) gegenüber dem Trägerelement (302), wobei der Fixierzapfen (322) ausgebildet ist, um von einer Positionierungsöffnung (218) des Magnetfeldsensors (200) in Eingriff genommen zu werden.
Magnetfeldsensormodul (300) mit folgenden Merkmalen: einem Magnetfeldsensor (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11; und einem Trägerelement (302) gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Magnetfeldsensor (200) an dem Trägerelement (302) angeordnet ist, indem der Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) des Magnetfeldsensors (200) durch die Durchgangsöffnung (306) des Trägerelements (302) geführt ist.
Verfahren (900) zum Herstellen eines Magnetfeldsensors (200), wobei das Verfahren (900) die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (902) eines Sensorelements (202); Anordnen (904) eines Flussleitstücks (204) zum Leiten eines magnetischen Feldes zu dem Sensorelement (202) in Bezug zu dem Sensorelement (202); und Umspritzen (906) des Sensorelements (202) und des Flussleitstücks (204) mit einem Gehäusematerial, um das Sensorelement (202) und das Flussleitstück (204) zumindest teilweise einzuhausen, wobei ein Befestigungsabschnitt (210) des Flussleitstücks (204) von dem Gehäusematerial frei bleibt.