DE102022103725A1

DE102022103725A1 - Verfahren, System, Gehäuse und Leiterplatte zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit

Info

Publication number: DE102022103725A1
Application number: DE102022103725.8A
Authority: DE
Inventors: Keramettin Seven
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2023-08-17
Also published as: WO2023156198A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit, die eine Gehäuseeinheit mit einem Gehäuse (14), das ein Gehäusevolumen definiert, einem wenigstens teilweise im Gehäusevolumen positionierten Rotor (11) und einem durch den Rotor (11) rotierbaren Getrieberad (41), und eine im Gehäusevolumen positionierte Leiterplatte (16) umfasst, aufweisend die Schritte: Bereitstellen einer Ausrichtstruktur (40), Positionieren der Ausrichtstruktur (40) an der Gehäuseeinheit, und Positionieren der Leiterplatte (16) mittels einer Positioniereinheit (43) im Gehäusevolumen, wobei die Positioniereinheit (43), zum Positionieren der Leiterplatte (16) in einer vordefinierten Relativposition zum Rotor (11), mit Bezug auf die an der Gehäuseeinheit positionierte Position der Ausrichtstruktur (40) bewegt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein System (100), ein Gehäuse (14) sowie eine Leiterplatte (16) zum Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, ein System, ein Gehäuse sowie eine Leiterplatte zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Drehwinkelsensors zum Bestimmen einer relativen Winkelstellung eines Rotors bezüglich einer Referenzposition eines Stators, wobei der Stator in einem Gehäuse auf einer Leiterplatte mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen positioniert ist.
Im Stand der Technik sind induktive Drehmomentsensoren im Allgemeinen bekannt. Sie werden zum Beispiel in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Drehmomente wie Lenkmomente zu ermitteln. Dies wird zunehmend erforderlich, weil vermehrt elektromotorische Servoeinrichtungen zur Lenkhilfe eingesetzt werden. Diese benötigen eine Größe des Lenkmoments zur Steuerung. Lenkmomente werden in einer Lenksäule durch eine Welle und insbesondere durch einen Torsionsstab in Differenzwinkeln erkennbar und aus diesen berechnet. Hierfür werden die Verdrehungen an den Enden des Torsionsstabs mittels einer geeigneten Anordnung als Signale bestimmt und zu Auswertungseinheiten geleitet. Die Differenzwinkel, die durch die Torsion bewirkt werden, können unabhängig von einer Stellung des Lenkrads bestimmt werden. Weiterhin ist es zum Beispiel für Fahrerassistenzsysteme wichtig, die Stellung des Lenkrads zu kennen. Hierfür wird mittels Drehwinkelsensoreinheit ein Einschlag des Lenkrads bestimmt. Gattungsgemäße Drehwinkelsensoreinheiten werden beispielsweise in der EP 2 870 033 B1 beschrieben.
Für eine möglichst genaue Bestimmung der Lenkwinkel ist es gefordert, dass die Position der Leiterplatte im Gehäuse gegenüber dem Rotor radial und axial möglichst stabil bleibt. Ein Verlust der Relativposition verursacht ein falsches oder ein nicht detektierbares Sensorsignal, welches zu einem sicherheitsrelevanten Fehler führen kann.
Um die geforderte Sensorperformanz zu erreichen, muss die Mittelachse einer Leiterplattendurchgangsöffnung gegenüber der Mittelachse des Rotors möglichst koaxial positioniert werden. Dies stellt insbesondere deshalb eine Herausforderung dar, weil eine direkte Positionierung der Leiterplatte am Rotor aufgrund einer spielbehafteten Lagerung der Leiterplatte im Gehäuse nicht möglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ansatz für einen verbesserten Zusammenbau einer Drehwinkelsensoreinheit zu schaffen, insbesondere hinsichtlich einer möglichst präzisen Positionierung der Leiterplatte zum Gehäuse und zum Rotor.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, das System gemäß Anspruch 10, das Gehäuse gemäß Anspruch 11 sowie die Leiterplatte gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System, dem erfindungsgemäßen Gehäuse, der erfindungsgemäßen Leiterplatte und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit vorgeschlagen. Die Drehwinkelsensoreinheit weist eine Gehäuseeinheit mit einem Gehäuse, das ein Gehäusevolumen definiert, einem wenigstens teilweise im Gehäusevolumen positionierten Rotor und ein durch den Rotor rotierbares Getrieberad auf. Die Drehwinkelsensoreinheit weist ferner eine im Gehäusevolumen positionierte Leiterplatte auf. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Bereitstellen einer Ausrichtstruktur,
- Positionieren der Ausrichtstruktur an der Gehäuseeinheit bzw. der Gehäuseeinheit an der Ausrichtstruktur,
- Positionieren der Leiterplatte mittels einer Positioniereinheit im Gehäusevolumen, wobei die Positioniereinheit, zum Positionieren der Leiterplatte in einer vordefinierten Relativposition zum Rotor, mit Bezug auf die an der Gehäuseeinheit positionierte Position der Ausrichtstruktur bewegt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass eine besonders genaue Positionierung der Leiterplatte im Gehäuse bzw. im Gehäusevolumen auf einfache Weise dadurch ermöglicht werden kann, dass die Leiterplatte während des Einbaus nicht direkt am Gehäuse, sondern an einer am Gehäuse positionierten, zusätzlichen Ausrichtstruktur ausgerichtet wird. Die Ausrichtstruktur kann demnach als ein Bauteil verstanden werden, das separat zum Gehäuse bereitgestellt wird und für die Fertigstellung der Drehwinkelsensoreinheit wieder vom Gehäuse entfernt wird.
Mittels der Ausrichtstruktur können eine Gehäuse-Ausrichtachse, insbesondere eine Mittelachse durch eine Gehäuse-Durchgangsöffnung zur Durchführung des Rotors und einer Welle, und eine Leiterplatte-Ausrichtachse, insbesondere eine Mittelachse durch eine Leiterplatte-Durchgangsöffnung zur Durchführung des Rotors und der Welle, auf einfache und zuverlässige Weise zueinander ausgerichtet, insbesondere möglichst koaxial zueinander ausgerichtet werden. Damit kann eine entsprechend genaue Positionierung der Leiterplatte im Gehäusevolumen erreicht werden.
Unter der Leiterplatte kann eine Platine bzw. eine gattungsgemäße PCB verstanden werden. Die Leiterplatte kann mit oder ohne vorab daran montiertem Stator und/oder anderen elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen im Gehäusevolumen positioniert werden. Unter dem Gehäuse kann eine offene Gehäuseschale verstanden werden, die im Rahmen der Herstellung der Drehwinkelsensoreinheit mit einem Gehäusedeckel geschlossen werden kann. Ist das Gehäuse geschlossen, weist es selbstverständlich weiterhin wenigstens eine Gesamtgehäuse-Durchgangsöffnung auf, durch welches bzw. welche sich wenigstens eine Welle und der Rotor bzw. wenigstens ein Rotor hindurch erstrecken können.
Unter dem Rotor kann eine Bauteileinheit mit einer Rotorhülse, einem kranzförmigen und stirnseitigen Leiterabschnitt und einem Verbindungsmittel zum Verbinden des Rotorkranzes mit der Rotorhülse verstanden werden. Der stirnseitige Leiterabschnitt kann jedoch auch integral bzw. einstückig zusammen mit der Rotorhülse ausgestaltet sein oder werden. Unter dem Getrieberad kann ein gattungsgemäßes Zahnrad mit einem Zahnradbereich und einem Flanschbereich verstanden werden, wobei sich der Flanschbereich in einer Radialrichtung weiter nach außen als der Zahnradbereich erstrecken kann.
Wenigstens ein Teil der Ausrichtstruktur kann hülsenförmig ausgestaltet sein und koaxial zur Gehäuse-Durchgangsöffnung am Gehäuse und/oder an der Gehäuseeinheit positioniert werden. Die Ausrichtstruktur wird vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere zerstörungsfrei lösbar, an der Gehäuseeinheit positioniert. Das Positionieren der Ausrichtstruktur wird außerdem bevorzugt direkt, also ohne weitere Haltemittel, durchgeführt.
Unter der Positioniereinheit kann ein Greifer und/oder ein entsprechend automatisierbarer Roboterarm verstanden werden. Das heißt, die Positioniereinheit kann die Leiterplatte zum Positionieren der Leiterplatte im Gehäusevolumen greifen und/oder aufnehmen und anschließend an der gewünschten Position im Gehäusevolumen freigeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann bei einem Verfahren die Ausrichtstruktur eine Ausrichtführung aufweisen und die Positioniereinheit eine Positionierungsführung aufweisen, wobei die Positionierungsführung zum Bewegen der Positioniereinheit mit Bezug auf die Position der Ausrichtstruktur entlang der Ausrichtführung geführt wird. Mittels der Ausrichtführung und der Positionierungsführung kann die Leiterplatte nicht nur rechnerisch bzw. entsprechend computerbasiert, sondern zusätzlich mechanisch geführt und damit entsprechend zuverlässig an die gewünschte Position bewegt werden. Demnach kann mittels der Ausrichtführung und der Positionierungsführung die gewünschte Positionierung besonders einfach, schnell und zuverlässig durchgeführt werden.
Zudem ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Ausrichtführung und die Positionierungsführung zum Führen der Positionierungsführung entlang der Ausrichtführung jeweils durch eine Rotoröffnung des Rotors und/oder eine Projektion der Rotoröffnung bewegt werden. Demnach muss für die Ausrichtführung und die Positionierungsführung kein weiterer Bauraum bereitgestellt werden, um das Verfahren durchzuführen. Das Verfahren kann mithin besonders flexibel und platzsparend durchgeführt werden. Unter der Projektion der Rotoröffnung kann eine Verlängerung der Rotoröffnung in einer Axialrichtung der Rotoröffnung verstanden werden. Somit müssen sich die Ausrichtführung und die Positionierungsführung nicht beide in die Rotoröffnung hinein erstrecken. Es reicht beispielsweise aus, wenn sich eine der beiden Führungen in die Rotoröffnung hinein und darüber hinaus erstreckt und die anderen Führung zum erfindungsgemäßen Kontaktieren dieser Führung für die gewünschte Positionierung der Leiterplatte konfiguriert ist. Die Ausrichtführung und die Positionierungsführung werden vorzugsweise entlang einer Rotorachse der Rotoröffnung und/oder einer koaxialen Gehäuseachse einer Gehäuse-Durchgangsöffnung aneinander geführt. Die Ausrichtführung und die Positionierungsführung können jeweils hülsenförmig und/oder für eine ineinander verschiebbare, teleskopartige Führung ausgestaltet sein.
Außerdem ist es bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, dass die Ausrichtstruktur mittels Presspassung an der Gehäuseeinheit positioniert wird. Damit kann die Ausrichtstruktur auf besonders einfache Weise an der Gehäuseeinheit positioniert werden. Auch ein anschließendes Lösen der Ausrichteinheit von der Gehäuseeinheit ist hierbei möglich. Auf zusätzliche Halte- und/oder Befestigungselemente kann verzichtet werden.
Weiterhin ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das Gehäuse während des Positionierens der Leiterplatte im Gehäusevolumen durch eine am Gehäuse befestigte Haltevorrichtung in einer vordefinierten Position gehalten wird. Das heißt, das Gehäuse wird nicht durch die Ausrichtstruktur gehalten, sondern durch eine bzw. die separate Haltevorrichtung, die an einer von der Ausrichtstruktur entfernten Position am Gehäuse und/oder an der Gehäuseeinheit am Gehäuse positioniert wird. Mittels der Haltevorrichtung kann der Zusammenbau bzw. das Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit besonders einfach durchgeführt werden. Die Haltevorrichtung kann eine Klemmvorrichtung aufweisen oder als Klemmvorrichtung für eine Klemmbefestigung des Gehäuses in einer vordefinierten Position während des Herstellens der Drehwinkelsensoreinheit ausgestaltet sein. Unter dem Halten kann entsprechend ein Befestigen und/oder Fixieren des Gehäuses in einer vordefinierten Position verstanden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es möglich, dass bei einem Verfahren das Getrieberad einen Zahnradbereich und einen Flanschbereich aufweist, wobei die Ausrichtstruktur am Flanschbereich positioniert wird. Das heißt, die Ausrichtstruktur wir nicht oder nicht nur am Gehäuse, sondern zumindest auch zusätzlich am Flanschbereich bzw. am Getrieberad positioniert. Mit dem Getrieberad bietet sich ein harter und verformungsfreier Anschlag, mittels welchem auch bei einer Presspassung der Ausrichtstruktur an der Gehäuseeinheit keine Beschädigung oder Zerstörung der Gehäuseeinheit befürchtet werden muss.
Darüber hinaus ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass die Gehäuseeinheit ein Klemmmittel aufweist und die Leiterplatte ein Gegen-Klemmmittel aufweist, wobei die Leiterplatte durch eine Klemmverbindung zwischen dem Klemmmittel und dem Gegen-Klemmmittel im Gehäusevolumen positioniert wird. Das Klemmmittel und das Gegen-Klemmmittel sind separat zur Ausrichtführung und zur Positionierungsführung und beabstandet von diesen ausgestaltet. Die Klemmverbindung wird demnach vorzugsweise spielbehaftet hergestellt. Mittels der Klemmverbindung kann die Leiterplatte schnell und einfach an der gewünschten Stelle im Gehäusevolumen positioniert werden.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann es ferner von Vorteil sein, wenn die Klemmverbindung zwischen dem Klemmmittel und dem Gegen-Klemmmittel hergestellt wird, während die Positionierungsführung zum Positionieren der Leiterplatte im Gehäusevolumen entlang der Ausrichtführung geführt wird. Somit wird die Leiterplatte während der gewünschten Positionierung der Leiterplatte im Gehäusevolumen mittels einer Führung zwischen der Ausrichtführung und der Positionierungsführung sowie zwischen dem Klemmmittel und dem Gegen-Klemmmittel mechanisch geführt und/oder ausgerichtet. Damit kann die Leiterplatte besonders zuverlässig an der gewünschten Stelle im Gehäusevolumen positioniert werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit durch ein wie vorstehend im Detail beschriebenes Verfahren. Das System weist hierzu die Ausrichtstruktur und die Positioniereinheit auf, wobei, zum Bewegen der Positioniereinheit mit Bezug auf die Position der Ausrichtstruktur entlang der Ausrichtführung, die Ausrichtstruktur die Ausrichtführung aufweist und die Positioniereinheit die Positionierungsführung aufweist. Damit bringt das erfindungsgemäße System die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind. Unter dem System kann insbesondere eine Industrieanlage oder ein Teil einer Industrieanlage zur Fertigung einer Drehwinkelsensoreinheit verstanden werden, welche durch die erfindungsgemäßen Funktionsbauteile gekennzeichnet ist. Die Ausrichtstruktur kann als separates Bauteil betrachtet werden, dass für den Herstellungsprozess verwendet wird, jedoch nicht an der finalen Drehwinkelsensoreinheit verbleibt.
Ein erfindungsgemäßes System kann eine Haltevorrichtung, zum Halten des Gehäuses während des Positionierens der Leiterplatte in einer vordefinierten Position, aufweisen. Die Haltevorrichtung kann, wie vorstehend beschrieben, insbesondere in Form einer Klemmvorrichtung zum Herstellen einer Klemmverbindung zwischen der Haltevorrichtung und dem Gehäuse konfiguriert und ausgestaltet sein. Damit kann das Gehäuse während des Herstellungsprozesses der Drehwinkelsensoreinheit besonders einfach in der gewünschten Position gehalten und/oder fixiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gehäuse zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit durch ein wie vorstehend beschriebenes Verfahren vorgeschlagen. Das Gehäuse weist ein Klemmmittel zum Herstellen einer Klemmverbindung mit einem Gegen-Klemmmittel der Leiterplatte auf. Damit bringt auch das erfindungsgemäße Gehäuse wenigstens einen Teil der vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich. Unter dem Gehäuse kann eine offene Gehäuseschale verstanden werden, welche mit einem Gehäusedeckel geschlossen werden kann. Das Gehäuse weist wenigstens eine Gehäuse-Durchgangsöffnung auf, in welcher wenigstens ein Rotor und/oder wenigstens eine Welle positionierbar sind. Das Gehäuse kann außerdem eine Ausrichtaufnahme zum Aufnehmen, insbesondere mittels Presspassung, der Ausrichtstruktur aufweisen. Die Ausrichtaufnahme kann zum Aufnehmen der Ausrichtstruktur ringförmig ausgestaltet sein und/oder eine kreisförmige Wandstruktur aufweisen.
Das Klemmmittel kann bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse wenigstens einen Klemmzapfen zum Herstellen einer Klemmverbindung mit einer korrespondierenden Klemmöffnung des Gegen-Klemmmittels der Leiterplatte und wenigstens eine Klemmaussparung zum Herstellen einer Klemmverbindung mit einem korrespondierenden Klemmvorsprung aufweisen. Damit lässt sich die gewünschte Klemmverbindung besonders einfach und zuverlässig herstellen. Der wenigstens eine Klemmzapfen erstreckt sich vorzugsweise entlang einer Rotorachse und/oder Gehäuseachse, die sich durch die vorstehend beschriebene Gehäuse-Durchgangsöffnung erstreckt.
Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Gehäuse an einer Außenumfangsfläche des Klemmzapfens seitliche Quetschrippen zum Herstellen der Klemmverbindung mit der Klemmöffnung des Gegen-Klemmmittels hervorstehen. Derartige Quetschrippen haben sich als einfaches und trotzdem zuverlässig funktionierendes Mittel zum Herstellen der gewünschten Klemmverbindung herausgestellt. Die Quetschrippen sind bevorzugt sternförmig um den jeweiligen Klemmzapfen herum ausgestaltet. Die Quetschrippen erstrecken sich vorzugsweise orthogonal zur Längs- und/oder Erstreckungsrichtung des und/oder der Klemmzapfen.
Das erfindungsgemäße Gehäuse bzw. die in Rede stehende Gehäuseschale ist außerdem bevorzugt einstückig und/oder monolithisch ausgestaltet. Damit kann das Gehäuse einschließlich der Klemmaussparung, der Klemmzapfen und der Quetschrippen besonders einfach, insbesondere hinsichtlich des konkreten Herstellungsverfahrens und/oder der zugehörigen Logistik, bereitgestellt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Leiterplatte zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit durch ein wie vorstehend beschriebenes Verfahren unter Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Gehäuses. Die Leiterplatte weist ein Gegen-Klemmmittel mit wenigstens einer Klemmöffnung und einem Klemmvorsprung auf, wobei sich der Klemmvorsprung von einem Randbereich der Leiterplatte orthogonal oder im Wesentlichen orthogonal zu einer Öffnungsrichtung der wenigstens einen Klemmöffnung erstreckt. Damit bringt auch die erfindungsgemäße Leiterplatte die vorstehend beschriebenen Vorteile mit sich.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
In den Figuren zeigen:

1 eine Leiterplatte,
2 eine perspektivische Darstellung einer sich im Zusammenbau befindlichen Drehwinkelsensoreinheit,
3 eine Detaildarstellung eines Gehäuses für die Drehwinkelsensoreinheit,
4 eine perspektivische Darstellung einer sich im Zusammenbau befindlichen Drehwinkelsensoreinheit,
5 eine Detaildarstellung der im Gehäuse verklemmten Leiterplatte,
6. eine Explosionsdarstellung der erfindungsrelevanten Bauteile zum Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit,
7 eine geschnittene Seitenansicht zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit, und
8 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Leiterplatte 16 mit einem Gegen-Klemmmittel 52, das zwei Klemmöffnungen 54 und einen Klemmvorsprung 56 umfasst. Der Klemmvorsprung 56 erstreckt sich von einem Randbereich 58 der Leiterplatte 16 orthogonal zu einer Öffnungsrichtung 59 der wenigstens einen Klemmöffnung 54. Die Klemmöffnungen 54 sind in Form von Durchgangsbohrungen ausgestaltet.
2 zeigt eine Gehäuseeinheit mit einem Gehäuse 14 bzw. einer offenen Gehäuseschale, die zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit verwendet wird. Die Gehäuseeinheit umfasst ferner einen Rotor 11, der am Gehäuse 14 bzw. in einer Gehäuse-Durchgangsöffnung positioniert ist. Das gezeigte Gehäuse 14 weist ein Klemmmittel 51 zum Herstellen einer Klemmverbindung mit dem in 1 gezeigten Gegen-Klemmmittel 52 der Leiterplatte 16 auf. Das gezeigte Klemmmittel 51 weist zwei Klemmzapfen 53 zum Herstellen der Klemmverbindung mit den korrespondierenden Klemmöffnungen 54 des Gegen-Klemmmittels 52 der Leiterplatte 16 auf. Außerdem umfasst das Klemmmittel 51 eine Klemmaussparung 55 zum Herstellen einer Klemmverbindung mit dem korrespondierenden Klemmvorsprung 56. An einer Außenumfangsfläche der Klemmzapfen 53 stehen jeweils seitliche Quetschrippen 57 zum Herstellen der Klemmverbindung mit der zugehörigen Klemmöffnung 54 des Gegen-Klemmmittels 52 hervor. Das Gehäuse 14 bzw. die Gehäusehälfte ist einstückig ausgestaltet. Die sternförmig ausgestalteten Quetschrippen 57 sind in 3 in weiterem Detail dargestellt.
4 zeigt die Leiterplatte 16, nachdem sie in ein durch das Gehäuse 14 definiertes Gehäusevolumen eingesetzt bzw. am Gehäuse platziert wurde. Hierbei ist die vorstehend beschriebene Klemmverbindung zwischen dem Klemmmittel 51 und dem Gegen-Klemmmittel 52 hergestellt. In 5 ist die Klemmverbindung des Klemmvorsprungs 56 in der Klemmaussparung 55 in weiterem Detail dargestellt.
6 zeigt eine Explosionsdarstellung der vorstehend beschriebenen Strukturbauteile, die zum Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit verwendet werden. Neben dem Gehäuse 14, dem Rotor 11 und der Leiterplatte 16 ist in 6 auch ein Getrieberad 41 dargestellt, das einen Zahnradbereich 49 und einen Flanschbereich 50 aufweist. Ferner ist in 6 ein Stator 13 gezeigt, der an der Leiterplatte 16 befestigt ist.
In 7 ist eine teilgefertigte Drehwinkelsensoreinheit gezeigt, bei welcher die Leiterplatte 16 im Gehäuse 14 bzw. in dem durch das Gehäuse 14 definierten Gehäusevolumen positioniert wird bzw. wurde. Dieser Prozessschritt wird mittels einer Haltevorrichtung 48, einer Ausrichtstruktur 40 und einer Positioniereinheit 43 durchgeführt. Der Herstellungsprozess zum Herstellen der Drehwinkelsensoreinheit kann mit einem in 7 teilweise gezeigten System 100 realisiert werden, wobei das System insbesondere die Ausrichtstruktur 40 und die Positioniereinheit 43 umfasst.
Die Verfahrensschritte werden anschließend mit Bezug auf 8 sowie die in der 1 bis 7 bereits genannten und dargestellten Funktionsbauteile erläutert.
In einem ersten Schritt S1 wird zunächst die Ausrichtstruktur 40 bereitgestellt und mittels Presspassung an der Gehäuseeinheit positioniert. Genauer gesagt wird die Ausrichtstruktur 40 am Gehäuse 14 und hierbei am Flanschbereich 50 des Getrieberades 41 positioniert. In einem zweiten Schritt S2 wird die Gehäuseeinheit mit der daran befestigten Ausrichtstruktur 40 mittels der Haltevorrichtung 48 in einer vordefinierten Position gehalten. Hierbei wird das Gehäuse 14 in die Haltevorrichtung 48 geklemmt. In einem dritten Schritt S3 wird nun die Leiterplatte 16 mittels der Positioniereinheit 43 im Gehäusevolumen positioniert, wobei die Positioniereinheit 43, zum Positionieren der Leiterplatte 16 in einer vordefinierten Relativposition zum Rotor 11, mit Bezug auf die an der Gehäuseeinheit positionierte Position der Ausrichtstruktur 40 bewegt wird. Genauer gesagt weist die Ausrichtstruktur 40 eine Ausrichtführung 44 auf und die Positioniereinheit 43 weist eine Positionierungsführung 45 auf, wobei die Positionierungsführung 45 zum Bewegen der Positioniereinheit 43 mit Bezug auf die Position der Ausrichtstruktur 40 entlang der Ausrichtführung 44 geführt wird. Die Ausrichtführung 44 und die Positionierungsführung 45 werden währenddessen, zum Führen der Positionierungsführung 45 entlang der Ausrichtführung 44, jeweils durch die Rotoröffnung 46 des Rotors 11 bewegt. Für ein möglichst unproblematisches Ineinandergleiten der Ausrichtführung 44 und der Positionierungsführung 45 können die Endbereiche jeweils eine Fase, eine trichterförmige- und/oder kegelförmige Randstruktur aufweisen (nicht dargestellt). Die Klemmverbindung zwischen dem Klemmmittel 51 und dem Gegen-Klemmmittel 52 wird bzw. ist hergestellt, während die Positionierungsführung 45 zum Positionieren der Leiterplatte 16 im Gehäusevolumen entlang der Ausrichtführung 44 geführt wird.
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. Das heißt, die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
Bezugszeichenliste

11: Rotor
13: Stator
14: Gehäuse
16: Leiterplatte
40: Ausrichtstruktur
41: Getrieberad
43: Positioniereinheit
44: Ausrichtführung
45: Positionierungsführung
46: Rotoröffnung
48: Haltevorrichtung
49: Zahnradbereich
50: Flanschbereich
51: Klemmmittel
52: Gegen-Klemmmittel
53: Klemmzapfen
54: Klemmöffnung
55: Klemmaussparung
56: Klemmvorsprung
57: Quetschrippe
58: Randbereich
59: Öffnungsrichtung
100: System

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2870033 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit, die eine Gehäuseeinheit mit einem Gehäuse (14), das ein Gehäusevolumen definiert, einem wenigstens teilweise im Gehäusevolumen positionierten Rotor (11) und einem durch den Rotor (11) rotierbaren Getrieberad (41), und eine im Gehäusevolumen positionierte Leiterplatte (16) umfasst, aufweisend die Schritte: - Bereitstellen einer Ausrichtstruktur (40), - Positionieren der Ausrichtstruktur (40) an der Gehäuseeinheit, - Positionieren der Leiterplatte (16) mittels einer Positioniereinheit (43) im Gehäusevolumen, wobei die Positioniereinheit (43), zum Positionieren der Leiterplatte (16) in einer vordefinierten Relativposition zum Rotor (11), mit Bezug auf die an der Gehäuseeinheit positionierte Position der Ausrichtstruktur (40) bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur (40) eine Ausrichtführung (44) aufweist und die Positioniereinheit (43) eine Positionierungsführung (45) aufweist, wobei die Positionierungsführung (45) zum Bewegen der Positioniereinheit (43) mit Bezug auf die Position der Ausrichtstruktur (40) entlang der Ausrichtführung (44) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtführung (44) und die Positionierungsführung (45) zum Führen der Positionierungsführung (45) entlang der Ausrichtführung (44) jeweils durch eine Rotoröffnung (46) des Rotors (11) und/oder eine Projektion der Rotoröffnung (46) bewegt werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtstruktur (40) mittels Presspassung an der Gehäuseeinheit positioniert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) während des Positionierens der Leiterplatte (16) im Gehäusevolumen durch eine am Gehäuse (14) befestigte Haltevorrichtung (48) in einer vordefinierten Position gehalten wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getrieberad (41) einen Zahnradbereich (49) und einen Flanschbereich (50) aufweist, wobei die Ausrichtstruktur (40) am Flanschbereich (50) positioniert wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseeinheit ein Klemmmittel (51) aufweist und die Leiterplatte (16) ein Gegen-Klemmmittel (52) aufweist, wobei die Leiterplatte (16) durch eine Klemmverbindung zwischen dem Klemmmittel (51) und dem Gegen-Klemmmittel (52) im Gehäusevolumen positioniert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmverbindung zwischen dem Klemmmittel (51) und dem Gegen-Klemmmittel (52) hergestellt wird, während die Positionierungsführung (45) zum Positionieren der Leiterplatte (16) im Gehäusevolumen entlang der Ausrichtführung (44) geführt wird.
System (100) zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, aufweisend die Ausrichtstruktur (40) und die Positioniereinheit (43), wobei, zum Bewegen der Positioniereinheit (43) mit Bezug auf die Position der Ausrichtstruktur (40) entlang der Ausrichtführung (44), die Ausrichtstruktur (40) die Ausrichtführung (44) aufweist und die Positioniereinheit (43) die Positionierungsführung (45) aufweist.
System (100) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (48) zum Halten des Gehäuses (14), während des Positionierens der Leiterplatte (16), in einer vordefinierten Position.
Gehäuse (14) zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend ein Klemmmittel (51) zum Herstellen einer Klemmverbindung mit einem Gegen-Klemmmittel (52) der Leiterplatte (16).
Gehäuse (14) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmmittel (51) wenigstens einen Klemmzapfen (53) zum Herstellen einer Klemmverbindung mit einer korrespondierenden Klemmöffnung (54) des Gegen-Klemmmittels (52) der Leiterplatte (16) und wenigstens eine Klemmaussparung (55) zum Herstellen einer Klemmverbindung mit einem korrespondierenden Klemmvorsprung (56) aufweist.
Gehäuse (14) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Außenumfangsfläche des Klemmzapfens (53) seitliche Quetschrippen zum Herstellen der Klemmverbindung mit der Klemmöffnung (54) des Gegen-Klemmmittels (52) hervorstehen.
Gehäuse (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) einstückig und/oder monolithisch ausgestaltet ist.
Leiterplatte (16) zum Herstellen einer Drehwinkelsensoreinheit durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 unter Verwendung eines Gehäuses (14) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, aufweisend ein Gegen-Klemmmittel (52) mit wenigstens einer Klemmöffnung (54) und einem Klemmvorsprung (56), wobei sich der Klemmvorsprung (56) von einem Randbereich (58) der Leiterplatte (16) orthogonal zu einer Öffnungsrichtung (59) der wenigstens einen Klemmöffnung (54) erstreckt.