DE4134881A1 - Induktiver sensor - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem induktiven Sensor mit einer elek­ trischen Spule nach der Gattung des Anspruchs 1 und einem Verfahren zur Herstellung nach dem Anspruch 10. Bei einem in der DE-OS 39 31 948, insbesondere in der Fig. 14 dargestellten Be­ schleunigungssensor ist das Gehäuse aus Kunststoff hergestellt und umgreift den Spulenkörper vollständig. Dabei ist auch die Spitze des Polstiftes mit in das Kunststoffgehäuse eingeschlossen. Dadurch er­ hält man zwar einen feuchtigkeitsdichten Drehzahlfühler, aber die gewonnenen Meßsignale sind sehr ungenau und weisen eine relativ niedrige Amplitude auf, da das Kunststoffgehäuse den Luftspalt zwi­ schen dem Polstift und dem abzutastenden Zahnrad negativ beeinflußt.

Ferner wird in dem DE-GM 84 00 738 ein Drehzahlfühler mit einem Spritzgußkunststoffgehäuse beschrieben. Dieses Gehäuse weist aber eine durchgehende Bohrung auf, in die von einer Seite her der Spu­ lenkörper eingeschoben wird. Der Spulenkörper liegt dabei an der Innenwand des Gehäuses an. In diesem Bereich weist aber der Dreh­ zahlfühler die in der Praxis notwendige Dichtheit nicht auf, so daß leicht Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, in das Innere des Gehäuses eindringen kann und somit Fehlmessungen und eine Beschädigung der Spule, insbesondere durch Korrosion entstehen kann.

Außerdem ist das Gehäuse des Drehzahlfühlers nach der DE-OS 24 10 630.7 aus Kunststoff hergestellt. Dieses Gehäuse weist aber mehrere Ausnehmungen auf, in die Abstandsnasen zur Zentrierung in einer Spritzform eingreifen. Durch diese Ausnehmungen kann wie­ derum im Einsatz Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses eindringen und im Extremfall zu einem Ausfall des Sensors führen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße induktive Sensor mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er nahezu absolut dicht baut. Das Gehäuse umgreift aber nicht den Polstift vollständig, sondern er kann durch das Gehäuse hindurchragen. Da­ durch erhält man ein relativ genaues Meßsignal mit einer relativ hohen Amplitude. Ferner schließen das Gehäuse und die Stirnseite des Polstifts nahezu bündig ab, so daß der Polstift geschützt angeordnet ist und kaum vom vorbeilaufenden Zahnrad beschädigt werden kann. Dadurch ist eine Anordnung des Drehzahlgebers gegenüber dem rotie­ renden Teil mit einem relativ kleinen Luftspalt möglich. Durch die zur Gehäusewand hin gebildete Ausnehmung kann beim Spritzen des Gehäuses der Polstift in einfacher Weise vom Haltewerkzeug fixiert werden. Dadurch ist eine einfache und preiswerte Herstellung des Drehzahlfühlers möglich. Der Drehzahlfühler weist eine geringe An­ zahl von Einzelbauteilen auf, so daß der Drehzahlfühler in wenigen Arbeitsvorgängen herstellbar ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Sensors möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Sensor, die Fig. 2 eine Abwandlung des Ausführungbeispiels nach Fig. 1 und die Fig. 3 und 4 je eine Abwandlung einer Einzelheit.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist mit 10 ein Drehzahlfühler bezeichnet, der ein im Spritzgußverfahren hergestelltes Gehäuse 11 aus Kunststoff aufweist. In das Gehäuse 11 ist ein langgestreckter Spulenkörper 12 mit einer mehrlagigen Spule 13 eingesetzt. Über die gesamte axiale Länge weist die Spule 13 eine nahezu gleichmäßige Wicklungsdichte auf. Im Be­ reich der Spule 13 ist im Spulenkörper 12 ein Polstift 14 angeord­ net, der über das Gehäuse 11 hinausragt und einmal abgesetzt ausge­ bildet ist. Im Bereich des Spulenschilds 15 des Spulenkörpers 12 liegt am Polstift 14 ein Permanentmagnet 16 an, der zum Beispiel aus AlNiCo bestehen kann. Als Spulenschild sind die beiden am Spulenkör­ per 12 ausgebildeten Begrenzungen für die Spule 13 zu verstehen. Die Enden der Wicklungen der Spule 13 sind, in der Fig. 1 nicht sicht­ bar, in im Spulenkörper 12 ausgebildeten Nuten zu in einem Fortsatz 17 am Spulenkörper 12 eingepreßten Flachsteckern 18 geführt. Diese Flachstecker 18 sind von einem im Gehäuse 11 integrierten Stecker­ gehäuse 19 umgeben.

An der zwischen den beiden Abschnitten des Polstifts 14 gebildeten Schulter 21 liegt ein über den Abschnitt 22 des Polstifts 14 mit dem geringeren Durchmesser gestülpter Dichtring 24 an, der ferner die Innenwand des Spulenkörpers 12 berührt. Ferner wird der Abschnitt 22 des Polstifts 14 von einem lamellenartigen Fortsatz 25 des Gehäuses 11 umgriffen. Aufgrund des Herstellungsverfahrens und zur besonderen Abdichtung des Gehäuseinneren ragt die Gehäusewand geringfügig in den Spulenkörper 12 hinein und liegt am Dichtring 24 an. Der Fort­ satz 25 ist dann so am Abschnitt 22 hochgezogen, daß zwischen dem Fortsatz 25 und der Gehäuseaußenwand eine Ausnehmung 26 entsteht. Dadurch ist der Polstift 14 so in das Gehause 11 zurückgesetzt ange­ ordnet, daß seine Stirnseite nahezu mit der Stirnseite des Gehäuses 11 abschließt oder nur geringfügig über das Gehäuse 11 hinausragt. Der Fortsatz 25 ist aber nur so lang, daß die Spitze des Polstifts 14 und eine geringe Mantelfläche des Polstifts 14 frei ist, das heißt nicht von Kunststoff umgeben ist. Durch diese konstruktive Ausgestaltung ist der Polstift 14 geschützt im Gehäuse 11 angeord­ net, kann aber gegenuber einem am Polstift 14 vorbeibewegten Zahn­ rad, dessen Drehzahl bestimmt werden soll, mit einem sehr kleinen Luftspalt befestigt werden.

Das dem Polstift 14 abgewandte Ende des Permanentmagneten 16 wird von einer Magnetschutzkappe 30 aus Metall umgriffen. An dem dem Pol­ stift 14 abgewandten Ende des Spulenkörpers 12 ist ein den Perma­ nentmagneten 16 umgreifender Dichtring 31 angeordnet, der den Spalt zwischen der Innenwand des Spulenkörpers 12 und dem Permanentmagne­ ten 16 abdichtet. Ferner ist am Gehäuse 11 ein Befestigungsflansch 33 ausgebildet, in dem eine Befestigungsbuchse 34 eingesetzt ist.

Die Wirkungsweise des Drehzahlfühlers 10 ist hinreichend bekannt und braucht deshalb hier nicht ausführlich erläutert zu werden. Das vom Permanentmagneten 16 erzeugte Magnetfeld wird vom gleichgerichteten Magnetfeld der stromdurchflossenen Spule 13 überlagert. Wird nun das Zahnrad an der Spitze des Polstifts 14 vorbeibewegt, so ändert sich während der Bewegung des Zahnrads aufgrund der Zähne und der Zahn­ lücken der Abstand, das heißt der Luftspalt zwischen dem Polstift und dem Zahnrad wird geändert. Für ein möglichst genaues Meßsignal mit einer relativ hohen Amplitude ist dabei der Luftspalt gegenüber den Zähnen des Zahnrads möglichst gering.

Die Herstellung des Drehzahlfühlers 10 läßt sich in besonders ein­ facher Weise in folgenden Fertigungsschritten durchführen: In den aus Kunststoff hergestellten Spulenkörper 12 werden in den Fortsatz 17 zwei Metallflachstecker 18 eingepreßt. Anschließend wird zwischen den beiden Spulenschildern 15 die Spule 13 möglichst mit gleicher Wicklungsdichte über die gesamte Wicklungslänge aufgewickelt. Die Enden der Wicklungen der Spule 13 werden in den nicht dargestellten Führungsnuten zu den Steckern 18 geführt und dort mit Hilfe eines Laserstrahls angelötet. Weiterhin wird auf den Polstift 14 der Dichtring 25 aufgeschoben, bis er an der Schulter 21 anliegt. Ebenso wird auf den Permanentmagneten 16 der Dichtring 31 angeordnet und die Magnetschutzkappe 30 über das Ende des Permanentmagneten 16 ge­ stülpt. Diese beiden Dichtringe 24 bzw. 31 erzeugen unter dem späte­ ren Innendruck der Werkzeugform eine Vorspannung, die auch bei Tem­ peraturwechsel eine relativ gute Dichtheit gewährleistet. Der Pol­ stift 14 und der Permanentmagnet 16 werden nun in den Spulenkörper 12 eingeführt, bis der Permanentmagnet 16 an der Schulter des Spulenschilds 15 anliegt. Diese so vorbereitete Montageeinheit des Spulenkörpers 12 wird zusammen mit der Befestigungsbuchse 34 in ein Kunststoffspritzgußwerkzeug eingelegt. Dabei wird der Polstift 14 und die Magnetschutzkappe 30 während des Spritzvorgangs direkt von einem Werkzeug gehalten und axial zusammengepreßt, so daß die in den Spulenkörper 12 eingesetzten Bauteile nicht verrutschen können. Das den Polstift 14 umgreifende Werkzeug ist etwa zangenartig ausgebil­ det und hat einen nach außen abstehenden Fortsatz. Dadurch kann während des Spritzvorgangs der den Polstift 14 umgreifende Fortsatz 25 und die Ausnehmung 26 gebildet werden. Ferner ist es dadurch auch möglich, den Polstift 14 möglichst weit in das Gehäuse 11 zurück­ versetzt anzuordnen. Nach Abschluß des Spritzvorgangs und nach dem Aushärten des Kunststoffs wird der Drehzahlfühler 10 aus dem Werk­ zeug genommen und der Permanentmagnet 16 in einer Magnetisierein­ richtung aufmagnetisiert.

Das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 weist im Unterschied zu dem nach der Fig. 1 keine Magnetschutzkappe an einem Ende des Perma­ nentmagneten 16 auf. Dies bedeutet, daß zu Beginn und während des Spritzvorgangs ein gefederter, bzw. pneumatischer oder hydraulisch gesteuerter Werkzeugstempel den Magneten 16 fixieren und auf die Schulter des Spulenkörpers 12 drücken muß. Der Druck dieses Werk­ zeugstempels auf den Permanentmagneten 16 muß dabei so auf den beim Spritzen entstehenden Innendruck in der Werkzeugform abgestimmt sein oder durch eine besondere zusätzliche Steuerung abgehoben werden, daß eine dichte und völlige Umspritzung des Permanentmagneten 16 gewährleistet ist. Hierbei ist eine Ausbildung mit einem Dichtring 31 oder auch ohne diesen Dichtring denkbar.

Ferner weist das Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 statt des Steckergehäuses ein etwa zylindrisch ausgebildetes Anschlußteil 35 auf. Dieses Anschlußteil 35 umgreift das eine Ende des Ableitkabels 36 und den Kontaktbereich der Adern dieses Kabels 36 und der Enden der Wicklungen der Spule 13. Am anderen Ende des Kabels 36 befindet sich dann ein zwei- oder dreipoliger Stecker. Diese unterschied­ lichen Anschlußmöglichkeiten sind notwendig, um den Drehzahlfühler in verschiedenen Autotypen und bei verschiedenen Anwendungsfällen anbauen zu können.

In bekannter Weise können aber, wie in Fig. 3 gezeigt, auch in den Fortsatz 35 mehrere Kabelhalter 40 eingesetzt sein, die mit Hilfe von Krallringen 41 den Mantel des Ableitkabels 36 umgreifen und somit einen besseren Formschluß zwischen dem Anschlußteil 35 und dem Ableitkabel 36 herstellen. Bei der Herstellung stellen am Außen­ durchmesser des Kabelhalters 40 angebrachte spezielle Schmelzringe, durch die heiße Kunststoffspritzmasse im Werkzeug an die Kabelhalter 40 angeschmolzen wird, eine gut haftende Verbindung zwischen der Kunststoffmasse des Fortsatzes 35 und dem Kabelhalter 40 her.

Ferner wäre es auch möglich, auf die Kabelhalter zu verzichten und, wie in Fig. 4, das Ableitkabel 36 mit Hilfe einer Kabeldichthülse 43 und einem Dichtring 44 im Anschlußteil 35 dicht anzuordnen. Der Dichtring 44 dichtet hierbei in radialer Richtung den Mantel des Ableitkabels 36 ab und erzeugt axial zum Ableitkabel 36 gesehen eine Vorspannung, die eine Dichtheit im Einsatz gewährleistet.

Selbstverständlich ist es auch möglich, die beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 dargestellten Varianten auf die Fig. 1 zu über­ tragen. Insbesondere ist es denkbar, auch den Drehzahlfühler nach der Fig. 1 ohne Magnetschutzkappe 30 auszubilden.

Claims (10)

1. Induktiver Sensor (10), insbesondere Drehzahlfühler, mit einem wenigstens teilweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuse (11) mit dem sich ein Spulenkörper (12) mit mindestens einer Spule (13) und ein im Spulenkörper (12) angeordneter Polstift (14) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) ein Spritzgußkunststoffgehäuse ist, daß der Polstift (14) durch das Gehäuse (11) ragt, daß das Gehäuse (11) im Bereich des Polstifts (14) einen lamellenförmigen Fortsatz (25) aufweist, mit dem es am Polstift (14) anliegt, und daß sich im Gehäuseinneren am Fortsatz (25) anliegend ein Dichtmittel (24) befindet.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) den Spulenkörper (12) so umgreift und der Fortsatz (25) so am Polstift (14) anliegt, daß zwischen der Wand des Gehäuses (11) und dem Fortsatz (25) eine umlaufende Ausnehmung (26) entsteht.

3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausneh­ mung (26) im Querschnitt V-förmig und mit einem Steigungswinkel von 45° ausgebildet ist.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) und der Polstift (14) nahezu bündig angeordnet sind.

5. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (12) eine Schulter (15) zur Anlage des Perma­ nentmagneten (16) aufweist.

6. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich an dem dem Polstift (14) abgewandten Ende des Permanentma­ gneten (16) eine Metallkappe (31) befindet.

7. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (10) einen mehrpoligen, mit den Wicklungen der Spule (13) verbundenen Stecker (18) aufweist, dessen Steckergehäuse (19) in das Kunststoffgehäuse (11) integriert ist.

8. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Wicklungen die Spule (13) mit den Adern eines zu einem mehrpoligen Stecker führenden Ableitkabels (36) verbunden sind, und daß wenigstens die Kontaktstelle der Adern des Ableitka­ bels (36) und der Wicklungen der Spule (13) in einem Anschlußteil (35) des Kunststoffgehäuses (11) integriert ist.

9. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am der Spule (13) abgewandten Ende des Spulenkörpers (12) ein am Permanentmagneten (16) anliegender Dichtring (31) angeordnet ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Sensors nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Spulenkörper (12) eine Spule (13) aufgewickelt ist, daß die Enden der Wicklungen der Spule (13) mit Kontakten (18) für einen Stecker oder den Adern eines Ab­ leitkabels (36) verbunden werden, daß ein Polstift (14) mit einem Dichtmittel (24) und ein Permanentmagnet (16) in den Spulenkörper (12) eingesetzt werden, und daß während des Spritzgußvorgangs für das Gehäuse (10) der Polstift (14) von einem Werkzeug gehalten und axial gepreßt wird.