DE112012001896T5

DE112012001896T5 - Kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012001896T5
Application number: DE112012001896.6T
Authority: DE
Inventors: César BUENO PALACIOS
Original assignee: Piher Sensors and Controls SA
Current assignee: Piher Sensors and Controls SA
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-04-17
Also published as: WO2012146802A1; ES1074803Y; US9255784B2; ES1074803U; US20140176130A1

Abstract

Die Vorrichtung umfasst ein Hauptgehäuse (1) mit einer Durchgangsöffnung (2), welche um eine geometrische Achse (E) gebildet ist, ein drehbares Element (3), an dem ein Permanentmagnet (4) befestigt ist, wobei das genannte drehbare Element (3) in dem genannten Hauptgehäuse (1) montiert ist, um sich in Bezug auf dasselbe um die genannte geometrische Achse (E) zu drehen, eine elektronische Schaltung 5, welche innerhalb des genannten Hauptgehäuses (1) montiert ist und welche einen Sensor (7) aufweist, welcher Änderungen in dem von dem genannten Permanentmagnet (4) bei der Drehung in Bezug auf das genannte Hauptgehäuse (1) erzeugten Magnetfeld erfassen kann, ein Nebengehäuse (9), welches mit dem genannten Hauptgehäuse (1) gekoppelt ist, und Mittel für den Steckanschluss, welche in dem genannten Nebengehäuse (9) aufgenommen oder getragen sind, um die genannte elektronische Schaltung 5 mit dem Äußeren zu verbinden. Das genannte Hauptgehäuse (1) und das genannte Nebengehäuse (9) sind durch Verbindungsmittel permanent und dicht verbunden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung und besonders auf eine kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung mit einem Hauptgehäuse, welches einen Rotor und Erfassungselemente aufnimmt, und mit einem Ergänzungsmodul, welches ein Nebengehäuse aufweist, welches mit dem genannten Hauptgehäuse gekoppelt ist. Das Ergänzungsmodul stellt ein Verbindungsmodul für die Verbindung der Vorrichtung mit dem Äußeren dar.
Hintergrund der Erfindung
Es sind kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtungen bekannt, umfassend ein Gehäuse mit einer Durchgangsöffnung, welche durch eine Wand desselben um eine geometrische Achse gebildet ist, ein drehbares Element, an dem ein Permanentmagnet befestigt ist, wobei das genannte drehbare Element in dem genannten Gehäuse montiert ist, um sich in Bezug auf dasselbe um die genannte geometrische Achse zu drehen, und eine elektronische Schaltung, welche innerhalb des genannten Gehäuses montiert ist und welche einen Sensor aufweist, welcher Änderungen in dem von dem genannten Permanentmagnet bei der Drehung in Bezug auf das genannte Gehäuse erzeugten Magnetfeld erfassen kann. Um die elektronische Schaltung mit dem Äußeren zu verbinden, umfassen die Erfassungsvorrichtungen dieser Art entweder ein elektrisches Kabel, welches aus dem Gehäuse herausragt, mit der genannten elektronischen Schaltung angeschlossen ist und wahlweise mit einem Anschluss endet, oder einen von einer Aufnahme des Gehäuses gebildeten Anschluss, mit an der elektronischen Schaltung angeschlossenen Kontaktelementen.
Ein Nachteil des genannten von einer Aufnahme des Gehäuses gebildeten Anschlusses ist, dass es aufgrund der Existenz einer großen Vielfalt von verschiedenen Anschlusstypen nötig wird, Gehäuse einer großen Vielfalt von verschiedenen an den verschiedenen Anschlusstypen angepassten Typen herzustellen, und die Gehäuse von einem oder von dem anderen Typ für den Zusammenbau von Winkelstellungserfassungsvorrichtungen gemäß den Anforderungen von jedem eigenen Benutzer zu verwenden.
Darstellung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung trägt dazu bei, die vorgenannten und andere Nachteile zu verbessern, indem eine kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung bereitgestellt wird, welche ein Hauptgehäuse mit einer Durchgangsöffnung, welche durch eine Wand desselben um eine geometrische Achse gebildet ist, ein drehbares Element, an dem ein Permanentmagnet befestigt ist, wobei das genannte drehbare Element in dem genannten Hauptgehäuse montiert ist, um sich in Bezug auf dasselbe um die genannte geometrische Achse zu drehen, und eine elektronische Schaltung, welche innerhalb des genannten Hauptgehäuses montiert ist und welche einen Sensor aufweist, welcher Änderungen in dem von dem genannten Permanentmagnet bei der Drehung in Bezug auf das genannte Hauptgehäuse erzeugten Magnetfeld erfassen kann, umfasst. Die kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst zusätzlich ein Ergänzungsmodul, welches ein Nebengehäuse aufweist, das mit dem genannten Hauptgehäuse mittels jeweiligen Kopplungsausbildungen gekoppelt ist, und Mittel für den Steckanschluss, welche in dem genannten Nebengehäuse aufgenommen oder getragen sind, um die genannte elektronische Schaltung mit dem Äußeren zu verbinden.
Das genannte Hauptgehäuse und das genannte Nebengehäuse sind durch eine permanente und dichte Verbindung verbunden welche, in einer bevorzugten Ausführung von einer Masse aus Kunststoff bereitgestellt wird (die ursprünglich flüssig ist und später härtet), welche einen Teil des genannten Hauptgehäuses und des genannten Nebengehäuses füllt (insbesondere durch das Füllen der inneren Lücken) und beide Gehäuse vereinigt. Diese Kunststoffmasse begrenzt zusätzlich teilweise die äußere Fläche beider Gehäuse, wobei die genannte Durchgangsöffnung des Hauptgehäuses und mindestens eine Zugangsöffnung des Nebengehäuses, durch welche man Zugang zu den genannten Verbindungsmitteln hat, ausgeschlossen werden.
In einer Ausführung ist das Ergänzungsmodul ein Verbindungsmodul, bei dem die Verbindungsmittel Kontaktelemente sind, welche mit jeweiligen Ausgangsklemmen der elektronischen Schaltung elektrisch angeschlossen werden, wenn das Hauptgehäuse und das Nebengehäuse in einer Betriebsstellung miteinander gekoppelt sind. Die elektronische Schaltung inklusive des genannten Sensors ist zum Beispiel auf einer Leiterplatte montiert, welche innerhalb des genannten Hauptgehäuses aufgenommen ist, und hat eine Anzahl von Ausgangsklemmen in Form von metallisierten Löchern, welche in der Leiterplatte gebildet sind, während die Kontaktelemente des Verbindungsmoduls Anschlussstöpseln sind, welche in einer Aushöhlung aufgenommen sind, die mit der genannten Zugangsöffnung des Nebengehäuses kommuniziert, wobei die Anschlussstöpseln an einem inneren Ende eine Anzahl von entsprechenden Anschlussstiften oder -zapfen aufweisen, die in den genannten metallisierten Löchern der Leiterplatte eingeführt werden, um sich an den Ausgangsklemmen der elektronischen Schaltung anzuschließen.
Dieser Aufbau weist den Vorteil auf, dass er ein Herstellungsverfahren ermöglicht, welches praktischer und preiswerter im Vergleich zu den Vorrichtungen des Stands der Technik ist. Bei der Herstellung können zum Beispiel einerseits Winkelstellungserfassungsvorrichtungen unter Verwendung eines einzigen Typs von Hauptgehäuse zusammengebaut werden und andererseits Ergänzungsmodule unter Verwendung von einer oder mehreren Nebengehäusen gemäß verschiedener Anschlusstypen zusammengebaut werden, und später die Winkelstellungserfassungsvorrichtungen mit den gewünschten Ergänzungsmodulen unter Kopplung ihres jeweiligen Hauptgehäuses und Nebengehäuses zusammengebaut werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorgenannten Merkmale und Vorteile und Andere sollen durch die folgende detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht mit einigen Teilen in Explosionsdarstellung einer kontaktlosen Winkelstellungserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Querschnittsansicht der Vorrichtung von 1 ist, welche ein Hauptgehäuse und ein Nebengehäuse, die miteinander zusammengebaut sind, zeigt;
3 eine der 2 ähnlichen Querschnittsansicht ist, welche aber die Füllung der inneren Lücken des Hauptgehäuses und des Nebengehäuses mit einer Kunststoffmasse zeigt; und
4 ebenso eine Querschnittsansicht ist, aber mit einer verschiedenen Leiterplatte, einem verschiedenen Nebengehäuse und einem Mehrdrahtanschlusskabel.
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Bezug zunächst auf 1 und 2, zeigen diese eine kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, umfassend ein Hauptmodul 30, welches in einem Hauptgehäuse 1 installiert ist, das eine Durchgangsöffnung 2 aufweist, die um eine geometrische Achse E gebildet ist und ein Ergänzungsmodul 8, welches ein Nebengehäuse 9 aufweist, das mit dem genannten Hauptgehäuse 1 mittels jeweiligen Kopplungsausbildungen gekoppelt ist, welche vorspringende Rippen 19 umfassen, die in dem genannten Nebengehäuse 9 gebildet sind und in entsprechenden in dem Hauptgehäuse 1 definierten Nuten 20 eingeführt werden.
Die genannten vorspringende Rippen 19 und Nuten 20 sind in einer zur genannten geometrischen Achse E parallelen Richtung angeordnet, so dass die Kopplung von dem Hauptgehäuse 1 und dem Nebengehäuse 9 durch eine relative Bewegung in eine zur genannten geometrischen Achse E parallelen Richtung durchgeführt wird. Vorzugsweise, weist eines der beiden Gehäuse, zum Beispiel das Nebengehäuse 9, elastische Arme 16 (1) auf, welche mit Vorsprüngen enden, die in Einschnitte 21 des anderen Gehäuses, zum Beispiel des Hauptgehäuses 1, einschnappen, um das Hauptgehäuse 1 und das Nebengehäuse 9 in einer Betriebsstellung gekoppelt zu halten.
In einer Aushöhlung 1a des Hauptgehäuses 1 ist ein drehbares Element 3 montiert, welches in Bezug auf das Hauptgehäuse 1 um die genannte geometrische Achse E gedreht werden kann. Das genannte drehbare Element 3 weist einen integrierten Permanentmagnet 4 auf und ist an einer Betätigungsstange 18 befestigt, welche außerhalb des Hauptgehäuses 1 durch die genannte Durchgangsöffnung 2 herausragt. Zwischen der Durchgangsöffnung 2 und der Betätigungsstange 18 ist eine dynamische Abdichtung 26 angeordnet. Eine statische an dem Hauptgehäuse 1 befestigte Abdeckung 27 deckt das innere Ende des drehbaren Elements 3 und den Permanentmagnet 4 in der genannten Aushöhlung 1a.
Wie 3 zeigt, umfasst die kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Kunststoffmasse 10, welche einen Teil des genannten Hauptgehäuses 1 und des genannten Nebengehäuses 9 einnimmt, indem sie die inneren Lücken füllt und zur Verbindung zwischen den beiden Gehäusen beiträgt. Die genannte Kunststoffmasse verstopft nicht die Durchgangsöffnung 2 des Hauptgehäuses 1 und die Zugangsöffnung 15 des Nebengehäuses 9, durch welche man Zugang auf die Verbindungsmittel hat. Auf diese Weise, stellt die genannte Kunststoffmasse 10 eine permanente und dichte Verbindung zwischen dem Hauptgehäuse 1 und dem Nebengehäuse 9 bereit.
Innerhalb der Aushöhlung 1a des Hauptgehäuses 1 ist ebenso eine Leiterplatte 12 aufgenommen, welche eine elektronische Schaltung 5 trägt, die einen Sensor 7 aufweist, der Änderungen in dem von dem genannten Permanentmagnet 4 bei der Drehung in Bezug auf das genannte Hauptgehäuse 1 erzeugten Magnetfeld erfassen kann. In dem Hauptgehäuse 1 gebildete Nasen 1b sind durch Löcher 12a der genannten Leiterplatte 12 eingeführt und sind vernietet, um die Leiterplatte 12 in dem Hauptgehäuse 1 in einer solchen Stellung zu halten, dass der genannte Sensor 7 neben der genannten statischen Abdeckung 27 und mit dem Permanentmagnet 4 und der genannten geometrischen Achse E wesentlich ausgerichtet angeordnet ist. Die elektronische Schaltung 5 weist Ausgangsklemmen 11 in Form von metallisierten Löchern auf, welche an einem Ende der genannten Leiterplatte 12 neben einem Nebengehäuse 9 des genannten Ergänzungsmoduls 8 gebildet sind. Die Aushöhlung 1a des Hauptgehäuses 1 wird von der genannten Füllungsmasse aus Kunststoff verschlossen.
Das Ergänzungsmodul 8 weist Mittel für den elektrischen Steckanschluss auf, welche in dem Nebengehäuse 9 aufgenommen oder getragen sind und dazu angeordnet sind, die elektronische Schaltung 5 mit dem Äußeren zu verbinden. In der gezeigten Ausführung ist das Ergänzungsmodul 8 ein Verbindungsmodul und das Nebengehäuse 9 definiert eine Aufnahme 13 mit einer hinteren Wand 14, die sich neben dem Hauptmodul 30 befindet, und einer Zugangsöffnung 15, die der genannten hinteren Wand 14 gegenüberliegt. Die genannten Mittel für den Steckanschluss umfassen eine Anzahl von Anschlussstöpseln 24, welche an der hinteren Wand 14 getragen sind. Die genannten Anschlussstöpsel 24 gehen durch die hintere Wand 14 und weisen an einem inneren Ende entsprechende Stifte oder Zapfen 24a auf, die in einem Winkel gebogen und in zur Richtung der vorspringenden Rippen 19 und Nuten 20 parallelen Richtungen ausgerichtet sind. Die genannten Stifte 24a sind dazu ausgebildet, sich mit den genannten metallisierten Löchern der Leiterplatte 12 steckbar zu koppeln, die die Ausgangsklemmen 11 der elektronischen Schaltung 5 darstellen.
Auf diese Weise, wenn das Hauptgehäuse 1 und das Nebengehäuse 9 durch eine relative Bewegung ihrer jeweiligen vorspringende Rippen 19 und Nuten 20 miteinander gekoppelt werden, werden die Stifte 24a in den metallisierten Löchern der Leiterplatte 12 automatisch steckbar eingeführt und die Anschlussstöpseln 24 werden mit den jeweiligen Ausgangsklemmen 11 der elektronischen Schaltung 5 elektrisch angeschlossen.
Obwohl in der gezeigten Ausführung von 2 und 3 die elektronische Schaltung 5 nur in der innerhalb des Hauptgehäuses 1 aufgenommenen Leiterplatte 12 installiert ist, in der alternativen Ausführung von 4, ist ein Teil der elektronischen Schaltung 5 auf einer Leiterplatte installiert, welche sich zum Inneren eines überdimensionierten Nebengehäuses 9 des Ergänzungsmoduls 8 erstreckt. In einer anderen nicht gezeigten Ausführung könnte eine Hilfsplatte für einen in dem genannten Ergänzungsmodul 8 installierten Teil der Schaltung verwendet werden.
Ein Herstellungsverfahren der kontaktlosen Winkelstellungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel Folgendes umfassen: das Zusammenbauen einerseits der benötigten Komponenten für die Bildung einer Vielzahl von Hauptmodulen 30 und andererseits der benötigten Komponenten für die Bildung einer Vielzahl von Ergänzungsmodulen 8, mit der Besonderheit, dass die Ergänzungsmodule 8 von verschiedenen an verschiedenen Ausbildungen der Mittel für den Steckanschluss angepassten Typen sein können, das anschließende Koppeln der Hauptmodulen 30 mit Ergänzungsmodulen 8 eines aus den verschiedenen verfügbaren Typen ausgewählten Typs, und das abschließende Anwenden der genannten Kunststoffmasse 10, mit Füllung der freien inneren Lücken des Aufbaus aus Hauptgehäuse 1 und Nebengehäuse 9.
Auf diese Weise bleiben das Hauptgehäuse 1 und das Nebengehäuse 9 permanent verbunden und werden von der Kunststoffmasse 10, welche die inneren Lücken beider Gehäuse 1, 9 füllt, dicht vereinigt. Dieses Herstellungsverfahren weist den Vorteil auf, dass es kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtungen herstellen kann, die an verschiedenen Verbindungsmittel angepasst sind, inklusive praktisch jedes Typs von Verbindungsmitteln nach Anfrage, wobei nur die Ausbildung des Nebengehäuses 9 des Ergänzungsmoduls 8 und seine Anschlussstöpseln 24 geändert werden müssen.
Dem Fachmann werden Abänderungen und Varianten ausgehend von dem gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiel einfallen, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, zu verlassen. Das Nebengehäuse 9 kann besonders verschiedene Ausbildungen einnehmen und seine Ausgangsmündung kann wie im Beispiel oder bei 90 Grad oder mit irgendeiner Neigung ausgerichtet werden.

Claims

Kontaktlose Winkelstellungserfassungsvorrichtung, enthaltend: – ein Hauptgehäuse (1) mit einer Durchgangsöffnung (2), welche um eine geometrische Achse (E) gebildet ist; – ein drehbares Element (3), an dem ein Permanentmagnet (4) befestigt ist, wobei das genannte drehbare Element (3) in dem genannten Hauptgehäuse (1) montiert ist, um sich in Bezug auf dasselbe um die genannte geometrische Achse (E) zu drehen; – eine elektronische Schaltung 5, welche innerhalb des genannten Hauptgehäuses (1) montiert ist und welche einen Sensor (7) aufweist, welcher Änderungen in dem von dem genannten Permanentmagnet (4) bei der Drehung in Bezug auf das genannte Hauptgehäuse (1) erzeugten Magnetfeld erfassen kann; dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein Ergänzungsmodul (8), welches ein Nebengehäuse (9) aufweist, das mit dem genannten Hauptgehäuse (1) mittels jeweiligen Kopplungsausbildungen in den genannten zwei Gehäusen (9, 1) gekoppelt ist, und Mittel für den elektrischen Steckanschluss umfasst, welche in dem genannten Nebengehäuse (9) aufgenommen oder getragen sind, um die genannte elektronische Schaltung 5 mit dem Äußeren zu verbinden, wobei das genannte Hauptgehäuse (1) und das genannte Nebengehäuse (9) durch Verbindungsmittel permanent und dicht verbunden sind.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Masse aus einem Kunststoff umfasst, welche die inneren Lücken oder Freiräume des genannten Hauptgehäuses (1) und des genannten Nebengehäuses (9) einnimmt, und dabei zur Verbindung zwischen diesen beiträgt.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Masse aus Kunststoff die genannte Durchgangsöffnung (2) des Hauptgehäuses (1) und mindestens eine Zugangsöffnung (25) des Nebengehäuses (9), durch welche man Zugang zu den genannten Verbindungsmitteln hat, ausschließt.
Erfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Ergänzungsmodul (8) ein Verbindungsmodul mit einer Anzahl von Anschlussstöpseln (24) ist, welche an einem inneren Ende entsprechende Stifte oder Zapfen (24a) aufweisen, die mit jeweiligen Ausgangsklemmen (11) der genannten elektronischen Schaltung (5) elektrisch angeschlossen sind.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten jeweiligen Kopplungsausbildungen vorspringende Rippen (19) umfassen, welche in dem genannten Nebengehäuse (9) gebildet sind, und dazu geeignet sind, in entsprechenden in dem Hauptgehäuse (1) definierten Nuten (20) eingeführt zu werden.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten vorspringenden Rippen (19) und Nuten (20) in einer zur genannten geometrischen Achse E parallelen Richtung angeordnet sind, so dass die Kopplung von dem Hauptgehäuse (1) und dem Nebengehäuse (9) durch eine relative Bewegung in eine zur genannten geometrischen Achse transversalen Richtung durchgeführt wird.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Gehäuse elastische Arme (16) aufweist, welche mit Vorsprüngen enden, die in Einschnitte (21) des anderen Gehäuses einschnappen, um das Hauptgehäuse (1) und das Nebengehäuse (9) in einer Betriebsstellung gekoppelt zu halten.
Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (5) auf einer Leiterplatte (12) montiert ist, welche in dem Hauptgehäuse (1) aufgenommen ist, und die genannten Ausgangsklemmen (11) der elektronischen Schaltung (5) die Form von metallisierten Löchern haben, welche in der genannten Leiterplatte (12) gebildet und zur Aufnahme der genannten Stifte (24a) ausgebildet sind.