DE19504608A1 - Positionssensor und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Positionssensor und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Positionssensor umfassend eine
auf einem Träger angeordnete elektrische Schaltung, welche
mit einem elektrischen Anschlußelement und mit einem Sensor
element verbunden ist, und ein Gehäuse mit einem Innenraum
zur Aufnahme des Trägers mit der elektrischen Schaltung,
welches eine Öffnung für das Anschlußelement und eine Öffnung
für das Sensorelement aufweist.
Derartige Positionssensoren werden bisher so hergestellt, daß
die elektrische Schaltung mit dem Träger in das Gehäuse ein
gesetzt und von Seiten des Anschlußelements mit Kunstharz
vergossen werden. Zum Vergießen mit Kunstharz ist es erfor
derlich, die Bauteile der elektrischen Schaltung zu beschich
ten, um den Problemen mit der Wärmeausdehnung Rechnung zu
tragen, da die Wärmeausdehnung von Kunstharz einerseits nicht
mit der Wärmeausdehnung der Bauteile und des Trägers und
nicht mit der Wärmeausdehnung des Gehäuses andererseits über
einstimmt. Im übrigen ist es erforderlich zum Vergießen von
Sensorelement und Träger einen eine Frontabdeckung für das
Sensorelement bildenden Becher zu verwenden, welche dann
seinerseits gegenüber dem Gehäuse abgedichtet werden muß, um
den gesamten Träger im Gehäuse in Kunstharz einzubetten.
Darüber hinaus besteht beim Ausgießen der Positionssensoren
in der bisher bekannten Weise stets das Problem, daß sich
Lufteinschlüsse bilden, welche die Funktionsfähigkeit des
Positionssensors langfristig beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Posi
tionssensor der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß
dieser bei einfacher Herstellung besser hermetisch abge
schlossen ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Positionssensor der eingangs
beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
Zwischenräume zwischen dem Gehäuse, dem Träger und der elek
trischen Schaltung sowie Zwischenräume zwischen dem Gehäuse
und dem Anschlußelement und Zwischenräume zwischen dem Ge
häuse und dem Sensorelement mit einer Duroplast-Formmasse
ausgefüllt sind.
Das Ausfüllen der Zwischenräume mit einer Duroplast-Formmasse
hat den großen Vorteil, daß einerseits die mechanische als
auch thermische Festigkeit des Duroplastmaterials besser ist
als das bekannte Kunstharz und andererseits das Duroplast
material hinsichtlich seiner Wärmeausdehnung besser sowohl
dem Träger als auch den Bauteilen sowie dem Gehäuse angepaßt
ist, so daß die gesamten, beim Ausgießen mit Kunstharz auf
tretenden Probleme entfallen.
Insbesondere ist es nicht mehr erforderlich, die Bauelemente
der elektrischen Schaltung zu beschichten, diese können viel
mehr beschichtungsfrei direkt mit der Duroplast-Formmasse um
schlossen sein.
Darüber hinaus bietet die Duroplast-Formmasse noch den Vor
teil, daß auch die Wärmekopplung zwischen Gehäuse und den
elektrischen Bauteilen verbessert ist.
Vorzugsweise ist somit bei der erfindungsgemäßen Lösung der
Träger und die elektrische Schaltung fest, insbesondere ohne
Zwischenbeschichtung, in der Duroplastmasse eingebettet und
über diese fest in dem Gehäuse fixiert und außerdem sind in
gleicher Weise auch das Sensorelement und das Anschlußelement
fest in der Duroplastmasse und somit fest in dem Gehäuse ein
gebettet.
Rein prinzipiell wäre es möglich, den Positionssensor so aus
zubilden, daß das Sensorelement, das Anschlußelement und der
Träger mit der elektrischen Schaltung jeweils für sich fest
in dem Gehäuse mittels einer Duroplast-Formmasse eingebettet
sind.
Eine besonders vorteilhafte Lösung, die insbesondere hin
sichtlich des hermetischen Abschlusses aller Komponenten in
dem Gehäuse von großem Vorteil ist, sieht vor, daß die
Zwischenräume zwischen dem Gehäuse, dem Träger und der elek
trischen Schaltung sowie die Zwischenräume zwischen dem
Gehäuse und dem Anschlußelement und die Zwischenräume
zwischen dem Gehäuse und dem Sensorelement mit einer
zusammenhängenden einteiligen Duroplast-Formmasse ausgefüllt
sind, so daß alle Komponenten in derselben Duroplast-Form
masse eingebettet und mittels dieser in dem Gehäuse fixiert
sind.
Insbesondere aus Gründen der Montage ist es besonders vor
teilhaft, wenn der Träger und das Sensorelement eine starr
miteinander verbundene Einheit bilden, wobei vorzugsweise der
Träger und das Sensorelement mittels einer Lötverbindung
zwischen Anschlüssen des Sensorelements und Kontaktflächen
des Trägers miteinander verbunden sind.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der
Träger insbesondere mit der elektrischen Schaltung und das
Anschlußelement eine starr miteinander verbundene Einheit
bilden.
Auch in diesem Fall ist vorzugsweise vorgesehen, daß der
Träger mit dem Anschlußelement über eine Klebe- oder Um
hüllungsmasse verbunden ist.
Vorzugsweise ist die Duroplast-Formmasse nicht nur dazu ein
gesetzt, um sowohl das Sensorelement, den Träger mit der
elektrischen Schaltung und das Anschlußelement einzubetten,
sondern auch so angebracht, daß sie eine frontseitige Ab
deckung für das Sensorelement bildet, so daß das
Sensorelement allseitig von der Duroplast-Formmasse um
schlossen, das heißt in diese eingebettet ist. Damit ist es
beispielsweise möglich den beim Stand der Technik einge
setzten Becher zu vermeiden.
Hinsichtlich der Ausbildung des Anschlußelements sind die
unterschiedlichsten Ausführungen denkbar. Beispielsweise ist
vorgesehen, daß das Anschlußelement ein Steckerelement um
faßt. In diesem Fall ist das Steckerelement zweckmäßigerweise
so ausgebildet, daß er ein Kunststoffinnenteil aufweist,
welches die Steckerstifte trägt.
Um insbesondere bei Positionssensoren eine Leuchtdiode als
Zustandsanzeige einsetzen zu können, ist vorzugsweise vorge
sehen, daß das Kunststoffinnenteil lichtdurchlässig ausge
bildet ist und somit über das Kunststoffinnenteil das Licht
einer Leuchtdiode der elektrischen Schaltung im Bereich des
Steckers nach außen geführt werden kann, wobei beispielsweise
in einer Außenhülle des Steckers Durchbrüche vorgesehen sind,
über welche das vom Kunststoffendteil geführte Licht nach
außen treten kann.
Vorzugsweise ist dabei das Kunststoffinnenteil so ausge
bildet, daß es eine Aufnahme für die Leuchtdiode bildet, so
daß die Leuchtdiode in der Aufnahme gegen diese umgebende
Duroplast-Formmasse geschützt ist.
Das Kunststoffinnenteil kann in unterschiedlichster Art und
Weise mit dem Träger verbunden werden. Vorzugsweise ist vor
gesehen, daß das Kunststoffinnenteil mittels einer Masse mit
dem Träger verbunden ist, wobei die Masse dann, wenn sie auch
die Leuchtdiode umschließen soll, lichtdurchlässig ist. Vor
zugsweise ist diese Masse ein durchsichtiges Harz.
Alternativ zum Vorsehen eines Steckerelements ist bei einem
anderen Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß das Anschlußele
ment ein mit einer Formmasse umspritztes Kabel umfaßt. In
diesem Fall ist die elektrische Schaltung direkt mit einem
Anschlußkabel verbunden, wobei die Formmasse dazu dient,
einerseits das Anschlußkabel relativ zum Träger und anderer
seits über die Einbettung in die Duroplast-Formmasse relativ
zum Gehäuse zu fixieren.
Vorzugsweise ist daher vorgesehen, daß die Formmasse sowohl
das Kabel als auch den Träger teilweise umschließt.
Zur besonders einfachen Fixierung der Formmasse an dem Träger
ist vorgesehen, daß die Formmasse sich an einen bauelement
freien Bereich des Trägers anschließt, so daß eine einfache
Abdichtung zwischen einer Spritzform und dem Träger beim
Herstellen des Anschlußelements möglich ist.
Um ebenfalls einen Zustand der elektrischen Schaltung über
Leuchtdioden anzeigen zu können, ist vorgesehen, daß die
Formmasse eine Leuchtdiode aufnimmt, wobei in diesem Fall die
Formmasse lichtdurchlässig ausgebildet ist.
Als Formmasse ist besonders vorteilhaft ein Thermoplast vor
gesehen, wobei der Thermoplast im Falle einer in der Form
masse aufgenommenen Leuchtdiode zumindest teilweise licht
durchlässig ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist bei Ausbilden der Formmasse als Thermoplast
vorgesehen, daß die Thermoplast-Formmasse einer der Flüssig
phase der Duroplast-Formmasse entsprechenden Temperatur und
einem entsprechenden Druck widersteht.
Die Formmasse könnte prinzipiell lediglich dazu dienen, das
Anschlußelement zu bilden und das Kabel und den Träger mit
einander zu verbinden.
Dabei könnte zwischen der Formmasse und dem Gehäuse noch ein
größerer Zwischenraum sein, welcher durch den Duroplast aus
gefüllt wird.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Formmasse einen
Körper bildet, welcher die Öffnung des Gehäuses für das An
schlußelement im wesentlichen verschließt. Dies hat den
großen Vorteil, daß somit zwischen dem Anschlußelement und
dem Gehäuse nur geringfügige Zwischenräume entstehen, welche
gegebenenfalls durch die Duroplast-Formmasse ausgefüllt
werden, jedoch ein Austreten der Duroplast-Formmasse in
größeren Mengen verhindern.
Um ein Eindringen von unerwünschten Stoffen, beispielsweise
Feuchtigkeit oder Wasser, von Seiten des Anschlußelements in
den Sensor zu verhindern, ist vorzugsweise zwischen dem An
schlußelement und den dieses umgebenden Teil des Gehäuses
eine Abdichtung vorgesehen.
Die Abdichtung kann beispielsweise durch eine Dichtungs- oder
Klebemasse erfolgen, welche insbesondere bereits vor dem
Spritzen der Duroplastmasse bereits beim Einsetzen des An
schlußelements eingebracht wird. Eine derartige Dichtungs-
oder Klebemasse ist zwischen einem Steckerelement und dem Ge
häuse insbesondere dann vorteilhaft, wenn diese aus vom
thermischen Verhalten her vergleichbaren Materialien sind.
Alternativ zum Vorsehen der Dichtungs- oder Klebemasse ist
ein Dichtungsring zwischen Gehäuse und Anschlußelement vorge
sehen. Diese Lösung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn
das Anschlußelement aus einer Formmasse, beispielsweise aus
einem Thermoplast, hergestellt ist und das Gehäuse aus einem
Material, welches keine vergleichbare Wärmeausdehnung auf
weist, wie beispielsweise Metall.
Hinsichtlich der Positionierung der Einheit aus Sensorele
ment, Träger mit elektrischer Schaltung und Anschlußelement
in dem Gehäuse wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß diese
Einheit über eine exakte Positionierung des Anschlußelements
und des Sensorelements im Gehäuse positioniert ist, so daß
sich insbesondere der Träger freitragend zwischen diesen er
streckt.
Vorzugsweise ist die Öffnung des Gehäuses für das Sensorele
ment mit einem Zwischenräume für die Duroplast-Formmasse
schaffenden Distanzelement zur Positionierung des Sensorele
ments versehen.
Das Gehäuse selbst kann in unterschiedlichster Art und Weise
ausgebildet sein. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des
Gehäuses sieht vor, daß das Gehäuse rohrförmig ausgebildet
ist und eine vordere Öffnung für das Sensorelement und eine
hintere Öffnung für das Anschlußelement aufweist. Besonders
zweckmäßig ist es, wenn das Gehäuse als Gewindehülse ausge
bildet ist.
Hinsichtlich des Sensorelements wurden ebenfalls bislang
keine näheren Angaben gemacht. Das Sensorelement kann prin
zipiell in beliebiger Art und Weise ausgebildet sein. Ein
vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß das Sensor
element als Spule ausgebildet ist, wobei die Spule zweck
mäßigerweise in einem Schalenkern sitzt. Bei diesem Aus
führungsbeispiel sind vorteilhafterweise auch Zwischenräume
zwischen der Spule und dem Schalenkern durch die Duroplast-
Formmasse ausgefüllt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird darüber hinaus auch noch
durch ein Verfahren zur Herstellung eines Positionssensors
gelöst, bei welchem eine auf einem Träger angeordnete elek
trische Schaltung hergestellt und dieselbe mit einem Sensor
element verbunden wird und anschließend in ein Gehäuse
eingeführt und in diesem mit einer Formmasse hermetisch um
hüllt wird, wobei erfindungsgemäß das Sensorelement der Trä
ger und ein Anschlußelement miteinander verbunden, und an
schließend in das Gehäuse eingeführt werden und daß dann
Zwischenräume zwischen dem Gehäuse, der Trägerplatte und der
elektrischen Schaltung sowie Zwischenräume zwischen dem Ge
häuse und dem Anschlußelement und Zwischenräume zwischen dem
Gehäuse und dem Sensorelement mit einer Duroplast-Formmasse
ausgespritzt oder ausgefüllt werden.
Zum Ausspritzen hat es sich - um reproduzierbare Verhältnisse
zu erhalten - als günstig erwiesen, wenn das Sensorelement,
der Träger und das Anschlußelement zu definierten Positionen
zum Gehäuse fixiert werden. Besonders günstig läßt sich dies
dadurch erreichen, daß das Sensorelement, der Träger und das
Anschlußelement eine als ganzes zusammenhängende, insbeson
dere in sich starre, Einheit bilden, welche in das Gehäuse
eingesetzt und durch mindestens einen Anschlag in die diesen
positioniert wird.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn dabei sämtliche
Zwischenräume mit einer zusammenhängenden Duroplast-Formmasse
ausgespritzt und ausgefüllt werden.
Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn beim Aus
spritzen der Zwischenräume mit der Duroplast-Formmasse eine
stirnseitige Abdeckung für das Sensorelement gebildet wird,
so daß das Sensorelement zusätzlich über die Duroplast-Form
masse geschützt wird.
Noch vorteilhafter ist es, wenn mit der stirnseitigen Ab
deckung des Sensorelements auch eine stirnseitige Abdeckung
des Gehäuses gebildet wird, so daß ein hermetischer Abschluß
zwischen Sensorelement und Gehäuse sowie der Abdeckung ent
steht.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß die Duroplast-Form
masse im Bereich der stirnseitigen Abdeckung bearbeitet wird,
um eine definierte Oberflächenqualität im Bereich der Ab
deckung zu erreichen.
Die Duroplast-Formmasse kann in unterschiedlichster Art und
Weise in das Gehäuse zum Auffüllen der Zwischenräume einge
bracht werden. Eine Möglichkeit sieht vor, daß die Duroplast-
Formmasse durch einen Zwischenraum zwischen der Gehäuse
öffnung und dem darin sitzenden Sensorelement eingespritzt
wird.
Eine andere Möglichkeit sieht vor, daß die Duroplast-Form
masse durch einen Zwischenraum zwischen der Gehäuseöffnung
und dem darin sitzenden Abschlußelement eingespritzt wird.
In beiden Fällen ist sicherzustellen, daß die Luft aus den
Zwischenräumen entweichen kann. Eine Möglichkeit ist, im Ge
häuse eine Entlüftungsöffnung anzuordnen, wodurch jedoch
mechanische Festigkeitsprobleme entstehen können. Alternativ
dazu ist beispielsweise im erstgenannten Fall vorgesehen, daß
beim Einspritzen der Duroplastmasse über den Zwischenraum
zwischen Gehäuseöffnung und Sensorelement die Luft im Bereich
dieses Zwischenraums oder im Bereich des Anschlußelements
entweichen kann oder es ist bei Einspritzen der Duroplast-
Formmasse im Bereich zwischen der Gehäuseöffnung und dem An
schlußelement vorgesehen, daß die Luft im Bereich dieses
Zwischenraums oder im Bereich des Sensorelement s entweichen
kann.
Um beim Einspritzen der Duroplast-Formmasse einen ausreichen
den Strömungsquerschnitt zur Verfügung zu stellen ist vor
zugsweise vorgesehen, daß das Sensorelement oder das Ab
schlußelement durch ein Zentrierelement in der Öffnung des
Gehäuses positioniert wird. Dieses Zentrierelement ist so
ausgebildet, da es entweder das Sensorelement oder Abschluß
element so in der Öffnung positioniert, daß um dieses herum
ausreichend große Zwischenräume zum Einspritzen der Duro
plast-Formmasse zur Verfügung stehen. Beispielsweise ist das
Zentrierelement mit radialen Vorsprüngen zur Zentrierung des
Sensorelements oder des Anschlußelements versehen, zwischen
welche sich in azimutaler und radialer Richtung erstreckende
Durchlässe für die Duroplast-Formmasse zur Verfügung stehen.
Besonders zweckmäßig ist es bei dem erfindungsgemäßen Ver
fahren, wenn vor Einführen des Trägers mit der elektrischen
Schaltung in das Gehäuse das Sensorelement fest mit dem
Träger verbunden wird.
Ergänzend dazu ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn vor Ein
führen des Trägers mit der elektrischen Schaltung in das
Gehäuse das Anschlußelement fest mit dem Träger verbunden
wird.
Vorzugsweise wird hierzu eine Klebemasse, beispielsweise in
Form eine Thermoplasts verwendet.
Insbesondere zur Verbindung zwischen dem Träger und dem An
schlußelement wird vorzugsweise eine aushärtbare Masse einge
setzt, wobei die aushärtbare Masse entweder die Verbindung
zwischen dem Träger und dem Stecker herstellt oder selbst
einen Körper für das elektrische Anschlußelement bildet,
welcher in die Gehäuseöffnung für das Anschlußelement ein
setzbar ist.
Vorzugsweise wird dabei der Körper als gespritztes Teil aus
einer aushärtbaren Formmasse hergestellt.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn mit der aushärtbaren
Formmasse ein formschlüssig in dem Träger fixierbarer Körper
hergestellt wird.
Darüber hinaus ist es, insbesondere wenn eine Leuchtdiode
vorgesehen sein soll, ebenfalls von Vorteil, wenn mit der
aushärtbaren Masse die Leuchtdiode umspritzt wird.
Um dabei das Licht der Leuchtdiode gut beobachten zu können,
ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß als aushärtbare Masse
eine lichtdurchlässige Masse verwendet wird.
Die aushärtbare Masse kann prinzipiell aus allen möglichen
Materialien hergestellt sein. Besonders vorteilhaft ist es
dabei, wenn die aushärtbare Masse ein Thermoplast ist, insbe
sondere ein Thermoplast, welcher einem Druck und einer Tem
peratur standhält, bei welcher die Duroplast-Formmasse im
flüssigen Zustand vorliegt.
Als Duroplast-Formmasse wird zweckmäßigerweise eine solche
eingesetzt, welche bei einer Temperatur von über 100°C und
einem Druck von mehr als 10 N/mm² flüssig ist, um in die
Zwischenräume eingespritzt zu werden.
Als Duroplast-Formmasse kommen insbesondere Duroplast Epoxy
Formmassen oder Duroplast Diallylphthalat Formmassen zur An
wendung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar
stellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs
gemäßen Positionssensors vor dem endgültigen Zu
sammenbau;
Fig. 2 ein zusammengebautes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Positionssensors mit durch Duro
plast-Formmasse ausgefüllten Zwischenräumen;
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge
mäßen Positionssensors in einer Darstellung ähnlich
Fig. 1 und
Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsge
mäßen Positionssensors im zusammengebauten Zustand
ähnlich Fig. 2.
Ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Positionssensors,
dargestellt in Fig. 1 und Fig. 2, umfaßt ein als Ganzes mit
10 bezeichnetes Gehäuse, vorzugsweise ausgebildet als Rohr
mit einem Außengewinde 12, eine in das Gehäuse einsetzbare,
als Ganzes mit 14 bezeichnete elektrische Schaltung, um
fassend eine Trägerplatine 16 und auf dieser angeordnete
elektrische Bauelemente 18. Die Trägerplatine 16 erstreckt
sich einerseits in Richtung einer Längsachse 20 des Gehäuses
10 und andererseits in einer Querrichtung quer zu dieser im
wesentlichen über einen Innendurchmesser des Gehäuses 10.
An einem vorderen Ende 22 der Trägerplatine 16 ist ein als
Ganzes mit 24 bezeichnetes Sensorelement des erfindungsge
mäßen Positionssensors angeordnet, wobei dieses Sensorelement
24 vorzugsweise eine Spule 26 aufweist, welche in einem
frontseitig offenen Schalenkern 28 angeordnet ist.
Das Sensorelement 24 ist einerseits über elektrische An
schlußstifte 30a, b eines die Spule 26 tragenden Spulen
körpers 32 mit der Trägerplatine 16 verbundenen und anderer
seits durch eine elastische Klebemasse 34, welche einen
Klebewulst zwischen einer Oberseite 36 und einer Unterseite
38 der Trägerplatine 16 und einer Rückseite des die Spule 26
und den Spulenkörper 32 umgebenden Ferritkerns bildet und den
Ferritkern somit an der Trägerplatine 16 fixiert.
An einem dem Ende 22 gegenüberliegenden rückwärtigen Ende ist
die Trägerplatine 16 mit einem quer zur Längsachse 20
schmäler ausgebildeten Fortsatz 42 versehen, mit welchem die
Trägerplatine 16 in eine rechteckige sackähnliche Ausnehmung
44 eines als Ganzes mit 46 bezeichneten Steckerelements ein
greift. Dieses Steckerelement 46 umfaßt eine äußere, vorzugs
weise aus Metall ausgebildete Steckerbüchse 48 mit mehreren
radialen Durchbrüchen 50 und einen Steckereinsatz 52 aus
Kunststoffmaterial, welcher Steckerstifte 54a, b trägt und
auch die Durchbrüche 50 ausfüllt. Der Steckereinsatz 52 ist
dabei vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Material und
bildet außerdem die Ausnehmung 44, in welche der Fortsatz 42
der Trägerplatine 16 eingreift.
Endseitig des Fortsatzes 42 ist vorzugsweise eine Leuchtdiode
60 angeordnet, welche so tief im Steckereinsatz 52 positio
niert ist, daß sie nahe der Durchbrüche 50 liegt, so
daß durch das lichtdurchlässige Material des Steckereinsatzes
52 die Leuchtdiode 60 über die Durchbrüche 50 von außen be
obachtbar ist.
Vorzugsweise ist der Fortsatz 42 mit einem Klebematerial 62
in der Ausnehmung 44 fixiert, wobei das Klebematerial 62 die
Leuchtdiode 60 umgibt und als lichtdurchlässiges Material
ausgebildet ist.
Das Steckerelement 46 ist ferner so ausgebildet, daß dessen
Büchse 48 mit einem durchmesserreduzierten hinteren Bereich
64 in das Gehäuse 10 von dessen hinterem Ende 66 ausgehend
einschiebbar ist, um das Steckerelement 46 an dem Gehäuse 10
quer zu dessen Längsachse 20 stabilisiert zu führen.
Im Bereich eines vorderen Endes 70 ist das Gehäuse 10 mit
einer radialen Ausnehmung 72 versehen, in welche ein als
Ganzes mit 74 bezeichnetes Distanzelement einsetzbar ist,
welches einen äußeren Ring 76 und von diesem radial nach
innen stehende einzelne Vorsprünge 78 aufweist, welche das
Sensorelement 24 in dem Bereich des vorderen Endes 70 inner
halb des Gehäuses 10 zentriert positionieren, so daß zwischen
den Vorsprüngen 78, dem äußeren Ring 76 und einer äußeren Um
fangsfläche 80 des Sensorelements 24 sich in azimutaler Rich
tung und radialer Richtung erstreckende Zwischenräume 82 ver
bleiben.
Die elektronische Schaltung 14, vorzugsweise ausgeführt als
gedruckte Schaltung mit der Trägerplatine 16 und den elek
trischen oder elektronischen Bauelementen 18, gegebenenfalls
auch IC′s, wird mit dem Sensorelement 24 und dem Steckerele
ment 46 in der bereits beschriebenen Weise zu einer Einheit
vormontiert, wobei gleichzeitig Anschlußstifte 55 der
Steckerstifte 54 mit der elektronischen Schaltung 14 elek
trisch verbunden werden. Die gesamte Einheit aus elektrischer
Schaltung 14, Sensorelement 24 und Steckerelement 46 wird
nun, wie in Fig. 1 durch die strichpunktierte Linie darge
stellt, vom hinteren Ende 66 her in das Gehäuse 10 einge
führt, so daß, wie in Fig. 2 dargestellt, das Sensorelement
24 im Bereich des vorderen Endes 70 durch das Distanzelement
74 zentriert positioniert ist. Hierbei wird ferner die
Steckerbüchse 48 in dem Bereich 64 mit einer Dichtungs- oder
Klebemasse versehen und in das Gehäuse 10 eingesetzt, so daß
in diesem Bereich ein flüssigkeits- oder gasdichter Abschluß
zwischen der Steckerbüchse 48 und dem Gehäuse 10 entsteht.
Die Zentrierung dieser gesamten Einheit erfolgt somit einer
seits über das Distanzelement 74 und andererseits über den in
das Gehäuse 10 einsteckbaren Bereich 64 des Steckerelements
46. Zwischen dem im Gehäuse 10 zentrierten Steckerelement 46
und dem ebenfalls über das Distanzelement 74 zentrierten
Sensorelement 24 erstreckt sich die Trägerplatine 16 mit den
elektrischen Bauelementen 18 frei in dem Gehäuse 10.
Anschließend werden sämtliche Zwischenräume im Gehäuse 10 mit
einem Duroplastmaterial 83 ausgefüllt, welches unter dem für
die Polymerisation des Ausgangsmaterials erforderlichen hohen
Druck und hoher Temperatur über die Zwischenräume 82 zwischen
einer Innenwand 84 des Gehäuses 10 und der Außenfläche 80 des
Sensorelements 24 hindurch in ein Inneres 86 des Gehäuses 10
gedrückt wird und sämtliche Zwischenräume zwischen der Innen
wand 84 und der elektrischen Schaltung 14 ausfüllt und zwar
bis hin zum Steckerelement 46. Das Duroplastmaterial dringt
ferner in geringfügige Zwischenräume zwischen der Innenwand
84 und dem Steckerelement 46 ein und verschließt auch diese
Zwischenräume hermetisch, so daß nach dem Aushärten das Duro
plastmaterial 83 nicht nur den gesamten Innenraum 86 des Ge
häuses 10 ausfüllt, sondern andererseits auch das Steckerele
ment 46 in dem Gehäuse 10 fixiert sowie das Sensorelement 24
in dem Gehäuse 10. Darüber hinaus wird das Duroplastmaterial
so stirnseitig zugeführt, daß es nach dem Polymerisieren eine
Abdeckung 88 für das Sensorelement bildet, die sich über die
gesamte Stirnseite 90 des Sensorelements 24 erstreckt und
auch noch über dieses hinaus bis zu einer Außenfläche 92 des
Gehäuses 10 im Bereich des vorderen Endes 70.
Mit dieser punktiert in Fig. 2 angedeuteten Duroplastmasse 83
werden somit einerseits sämtliche Hohlräume im Inneren des
Gehäuses 86 ausgefüllt und außerdem wird die gesamte elek
trische Schaltung 14 hermetisch versiegelt unter gleich
zeitiger Fixierung des Steckerelements 46 und des Sensorele
ments 24 im Gehäuse 10.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 3
und 4 sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten
identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß
bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten
Ausführungsbeispiel voll inhaltlich Bezug genommen wird.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel ist die Träger
platine 16 endseitig nicht mit dem Fortsatz 42 versehen,
sondern an einem Ende 100 mit Lötanschlüssen 102 für ein An
schlußkabel 104, dessen einzelne Litzen 106 über die Lötan
schlüsse 102 direkt mit entsprechenden Leiterband der Träger
platine 16 verbunden sind.
Ein Endbereich 108 einer äußeren Hülle des Anschlußkabels,
die auseinandergezogenen Litzen 106 und das Ende der Träger
platine 16 mitsamt den Lötanschlüssen 102, welche in einem
hinteren bauelementfreien Bereich 110 der Trägerplatine 16
angeordnet sind, sind alle in einem Körper 120 eingebettet,
welcher aus einem Thermoplast hergestellt und als zylin
drischer Körper mit einem in das Gehäuse 10 vom hinteren Ende
66 her einsteckbaren Bereich 122 und mit einem einen Ring
wulst 124 bildenden Endbereich 126 ausgebildet ist. Soll ein
Zustand der elektrischen Schaltung noch durch die Leuchtdiode
60 angezeigt werden, so ist der Thermoplast als lichtdurch
lässiger Thermoplast ausgewählt und die Leuchtdiode 60 so
angeordnet, daß deren Licht über den Endbereich 126 des
Körpers 120 sichtbar ist.
Zum Ausspritzen des Körpers 120 an die Trägerplatine 16 ist
es vorteilhaft, wenn zwischen der elektrischen Schaltung und
dem Körper 120 ebenfalls bereits ein bauelementfreier Bereich
112 liegt, an welchem eine Spritzform zur Herstellung des
Körpers 120 dichtend angelegt werden kann. Dabei ist es be
sonders vorteilhaft, wenn die Trägerplatine aus einem glas
faserverstärktem Epoxydharzmaterial (z. B. FR 4 nach DIN) ist,
das beim Thermoplastspritzen eine gewisse Elastizität zeigt
und daher nicht bricht.
Zur Abdichtung zwischen dem einsteckbaren Bereich 122 des
Körpers 120 und dem Gehäuse 10, vorzugsweise der Innenwand 84
desselben, ist der einsteckbare Bereich 122 mit einer Nut 128
und einem in dieser angeordneten Dichtring 130 versehen, wo
bei der Dichtring 130 vorzugsweise unmittelbar vor einem
zwischen dem Bereich 122 und dem Ringwulst 124 angeordneten
Ringflansch 132 liegt.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls die vorge
fertigte Einheit aus Sensorelement 24 elektrischer Schaltung
14 und Körper 120 und dem aus diesem hinten herausgeführten
Anschlußkabel 104 in gleicher Weise wie beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel vom hinteren Ende 66 des Gehäuses 10 her in
dieses eingeführt, durch das Distanzelement 74 im Bereich des
Sensorelements 24 und dem Bereich 122 des Körpers 120
zentriert und anschließend werden mittels des Duroplasts 83,
wie in Fig. 4 dargestellt, in gleicher Weise wie beim ersten
Ausführungsbeispiel sämtliche Hohlräume im Inneren 86
des Gehäuses 10 gefüllt und stirnseitig des Sensorelements 66
noch die stirnseitige Abdeckung 88 hergestellt, so daß auch
in diesem Fall die elektrische Schaltung 14 hermetisch um
schlossen und außerdem noch der Körper 120 und das Sensor
element 24 durch den Duroplast fest im Gehäuse 10 verankert
sind.
Als Thermoplast für den Körper 120 wird vorzugsweise ein
Thermoplast ausgewählt welcher Druck und Temperatur bei
welcher der einzusetzende Duroplast flüssig ist, Stand hält.
Als Duroplastmassen werden vorzugsweise Duroplast-Epoxy-Form
massen oder Duroplast Diallylphthalat-Formmassen verwendet,
wie sie die Firma Ciba-Geigy, Osaka-Soda oder Synres Almoco
anbieten.
Diese Duroplastmaterialien polymerisieren typischerweise bei
Temperaturen von ungefähr 160°C und gleichzeitigem Druck von
ungefähr 20 N/mm² in ungefähr 2 Minuten.
Claims (25)
1. Positionssensor, umfassend eine auf einem Träger ange
ordnete elektrische Schaltung, welche mit einem elek
trischen Anschlußelement und mit einem Sensorelement
verbunden ist, und ein Gehäuse mit einem Innenraum zur
Aufnahme des Träger mit der elektrischen Schaltung,
welches eine Öffnung für das Anschlußelement und eine
Öffnung für das Sensorelement aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß
Zwischenräume zwischen dem Gehäuse (10), dem Träger
(16) und der elektrischen Schaltung (14) sowie
Zwischenräume zwischen dem Gehäuse (10) und dem An
schlußelement (46, 120) und Zwischenräume zwischen dem
Gehäuse (10) und dem Sensorelement (24) mit einer Duro
plast-Formmasse (83) ausgefüllt sind.
2. Positionssensor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Zwischenräume zwischen dem Gehäuse (10)
dem Träger (16) und der elektrischen Schaltung (14)
sowie die Zwischenräume zwischen dem Gehäuse (10) und
dem Anschlußelement (46, 120) und die Zwischenräume
zwischen dem Gehäuse (10) und dem Sensorelement (24)
mit einer zusammenhängenden einteiligen Duroplast-Form
masse (83) ausgefüllt sind.
3. Positionssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Träger (16) und das Sensorelement (24)
eine starr miteinander verbundene und als Ganzes in
Duroplast-Formmasse (83) eingebettete Einheit bilden.
4. Positionssensor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (16)
und das Anschlußelement (46, 120) eine starr mitein
ander verbundene Einheit bilden.
5. Positionssensor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Duroplast-
Formmasse eine frontseitige Abdeckung (88) für das
Sensorelement (24) bildet.
6. Positionssensor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschluß
element einen Stecker (46) umfaßt.
7. Positionssensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß der Stecker ein lichtdurchlässiges Kunst
stoffinnenteil (52) aufweist, welches eine Aufnahme
(44) für die Leuchtdiode (60) bildet.
8. Positionssensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steckerelement (46) mittels einer
Thermoplastmasse (62) mit dem Träger (16) verbunden
ist.
9. Positionssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß Anschlußelement ein mit einer
Formmasse (120) umspritztes Kabel umfaßt.
10. Positionssensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich
net, daß die Formmasse (120) sowohl das Kabel (104) als
auch den Träger (16) teilweise umschließt.
11. Positionssensor nach einem der Ansprüche 9 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß als Formmasse (120) ein
Thermoplast vorgesehen ist.
12. Positionssensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formmasse einen Körper
(120) bildet, welcher die Öffnung des Gehäuses (10) für
das Anschlußelement im wesentlichen verschließt.
13. Positionssensor nach einem der voranstehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit aus
Sensorelement (24), Träger (16) mit elektrischer
Schaltung (14) und Anschlußelement (46, 120), über eine
exakte Positionierung des Anschlußelements (46, 120)
und des Sensorelements (24) im Gehäuse (10) positio
niert ist.
14. Positionssensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Öffnung des Gehäuses (10) für das Sensor
element (24) mit einem Zwischenräume (82) für die Duro
plast-Formmasse schaffenden Distanzelement (74) zur
Positionierung des Sensorelements (24) versehen ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Positionssensors, bei
welchem eine auf einem Träger angeordnete elektrische
Schaltung hergestellt, dieselbe mit einem Sensorelement
verbunden wird und anschließend in ein Gehäuse einge
führt und in diesem mit einer Formmasse umhüllt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement, der
Träger und ein Anschlußelement miteinander verbunden
und anschließend in das Gehäuse eingeführt werden und
daß dann Zwischenräume zwischen dem Gehäuse, der
Trägerplatte und der elektrischen Schaltung sowie
Zwischenräume zwischen dem Gehäuse und dem Anschlußele
ment und Zwischenräume zwischen dem Gehäuse und dem
Sensorelement mit einer Duroplast-Formmasse ausge
spritzt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Sensorelement, der Träger und das Anschlußelement
zum Ausgießen in definierten Positionen zum Gehäuse
fixiert werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Sensorelement, der Träger, und das Anschlußelement
eine als Ganzes zusammenhängende Einheit bilden, welche
in das Gehäuse eingesetzt und durch mindestens einen
Anschlag in diesem positioniert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß sämtliche Zwischenräume mit einer
zusammenhängenden Duroplast-Formmasse ausgespritzt und
ausgefüllt werden.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Ausspritzen der Zwischenräume
mit der Duroplast-Formmasse eine stirnseitige Abdeckung
für das Sensorelement gebildet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Duroplast-Formmasse durch einen
Zwischenraum zwischen der Gehäuseöffnung und dem darin
sitzenden Sensorelement oder dem darin sitzenden Ab
schlußelement eingespritzt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß
das Sensorelement oder das Abschlußelement durch ein
Zentrierelement in der Öffnung des Gehäuses positio
niert werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Verbindung zwischen den Träger
und dem Anschlußelement eine aushärtbare Masse verwen
det wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß
das Anschlußelement als gespritztes Teil aus der aus
härtbaren Masse hergestellt wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß die aushärtbare Masse ein Thermoplast
ist.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß
als Thermoplast ein Thermoplastmaterial ausgewählt
wird, welches einem Druck und einer Temperatur stand
hält, bei welcher die Duroplast-Formmasse im flüssigen
Zustand vorliegt.
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