DE4201328A1

DE4201328A1 - Sensor

Info

Publication number: DE4201328A1
Application number: DE4201328A
Authority: DE
Inventors: Andre F L Goossens
Original assignee: Alfred Teves Metallwarenfabrik GmbH and Co OHG; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1992-01-20
Filing date: 1992-01-20
Publication date: 1993-07-22
Also published as: US5585560A; DE59205629D1; WO1993014372A1; JPH07506666A; EP0623207A1; KR100250195B1; EP0623207B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung mechanischer Bewegungsgrößen, insbesondere Drehwinkelsensor für schlupf geregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen und/oder zur Verwendung für Fahrzeuglenkungs- und Fahrzeugfahrwerksregelsysteme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Sensoren in der Funktion von Drehzahlfühler sind beispiel haft in der Schriftenreihe der Robert Bosch GmbH, "PKW-Bremsanlagen mit ABS", erste Ausgabe vom September 1989, Seite 20, erläutert. Diese Drehzahlsensoren arbeiten nach dem Induktionsprinzip. Das Gehäuse ist entweder aus ei ner Edelstahlhülse oder aus Kunststoff gefertigt, wobei je nach Einbaulage des Sensors ein am Gehäuse überstehender Meißel- oder Rautenpol auf ein an der Radnabe befestigtes Impulsrad gerichtet ist. Der Polstift ist im Gehäuse mit ei nem Dauermagneten versehen, der als wesentlicher Bestandteil des Meßelementes für den Aufbau eines Magnetfeldes und der Induktion einer Spannung innerhalb der auf dem Polstift auf gesetzten Spulenwicklung sorgt, sobald eine Drehung des Im pulsrades erfolgt.

Die vorbeschriebenen Drehzahlsensoren haben jedoch den Nach teil, daß zur Gewährleistung einer einwandfreien Funktion besondere Maßnahmen erforderlich sind, die u. a. den Sensor auch vor Schmutz und Feuchtigkeit zu schützen haben. Hierzu gehört das Einfetten der Sensoren und exaktes Einstellen des Luftspaltes zwischen dem Impulsrad und Sensor. Des weiteren steht die nur verhältnismäßig unzureichende Miniaturisierung und das relativ hohe Gewicht der bekannten Sensoren der An forderung an eine optimale Integrationsfähigkeit entgegen.

Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Sensor der vorgenannten Gattung zu schaffen, der sich durch eine beson ders gute Eignung zur Miniaturisierung, durch vielseitige Einsatzmöglichkeiten und Integrationsfähigkeit auszeichnet und der schmutz- und spritzwasserunempfindlich jederzeit ei ne Signalaufbereitung gewährleistet, ohne daß es besondere Justiermaßnahmen und Korrosionsschutzmaßnahmen bedarf.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die den Patentan spruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensors gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 10.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zu sammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Er findung nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen (Fig. 1 bis 3) näher dargestellt und erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Anordnung des Wegsensors mit dem Impulsrad am Radlager,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt der im Wegsensor in tegrierten Meßeinrichtung,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des aus Fig. 2 bekannten Meßelementes.

Die Fig. 1 zeigt schematisch skizziert einen aus einem Dünnpreßteil gefertigten Rotor 11, der als Impulsgeber am rotierenden Teil des Radlagergehäuses 12 befestigt ist. In der gezeigten Abbildung weist der Rotor 11 mehrere gleich mäßig über den Umfang verteilte Magnetpolpaare 13 auf (soge nannte äußere Magnetisierung), die form- und/oder kraft schlüssig auf dem als Profilscheibenkörper ausgeführten Ro tor 11 befestigt sind. Das Querschnittsprofil des Rotors 11 ist am inneren Bund 14 der Radnabe zentriert und ist derar tig z-förmig in Richtung des Radlagers gekröpft, daß der In nenradius des Rotors 11 mit dem Radlagerdichtring 15 ab schließt. Gleichzeitig überdeckt das als Kunststoffspritz teil ausgeführte Trägergehäuse 4 den Bund 14 der Radnabe, so daß das Eindringen von Spritzwasser und Schmutz zwischen Ro tor 11 und Meßeinrichtung nahezu ausgeschlossen ist. Hierzu ist dieser Abschnitt des Trägergehäuses 4 als Schutzkappe 10 ausgebildet, die bei Anordnung an der angetriebenen Fahr zeugachse, wie im Bild gezeigt, als Abdeckscheibe ausgebil det, beispielsweise von einer Radachse oder von einer Antriebswelle 16 durchdrungen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß anstelle eines Magnetpolpaa res aufweisenden Rotors ebenso ein herkömmlicher Zahnkranz verwendet werden kann. Jedoch bedarf es sodann innerhalb des Sensorgehäuses der Anordnung eines Permanentmagneten (soge nannte innere Magnetisierung), was jedoch zu einer aus dem Stand der Technik bekannten, nicht unerheblichen Bauraumver größerung des Sensors führen kann.

Die Fig. 2 zeigt die funktions- und konstruktionsrelevanten Elemente des Sensors. Der das Meßelement 1 aufnehmende Meß elementenraum 2 ist aus dem ineinander steckbaren zweiteili gen Gehäuse 3 gebildet, wobei die eine Gehäusehälfte als Topf 6 und die andere Gehäusehälfte als bis auf den Topfbo den reichender, einpreßbarer Deckel 7 ausgeführt ist. Der Topf 6 ist vorteilhafterweise als dünnwandiges, metalli sches, nicht ferromagnetisches Tiefziehteil ausgebildet. Im besonderen eignet sich hierzu als Korrosionsschutz die Ver wendung von austenitischem, rostfreiem Stahl. Der Deckel 7 ist aus einem hochfesten Kunststoff mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise aus Duroplast gefertigt. Im Deckel 7 sind Durchgangsöffnungen vorgesehen, die der Hindurchführung der vom Meßelement 1 bzw. dem IC-Baustein 8 kommenden elektri schen Anschlüssen 5 vorbehalten sind. Die so aus den Gehäusehälften, dem darin befindlichen Meßelement 1 und dem IC-Schaltkreis gebildete Patrone ist nahezu bis zum Gehäuse boden vom Trägergehäuse 4 umschlossen. Das Trägergehäuse 4 wird durch Umspritzen des zweiteiligen Gehäuses 3 mit Kunst stoff hergestellt, wobei der Deckel 7 den Spritzdruck auf nimmt und das Eindringen von Kunststoffmasse in den Meßele mentenraum 2 verhindert. Ein in dieser Kunststoffmasse ein gelegte Stromschiene stellt die elektrische Verbindung zwi schen den IC-Anschlüssen und dem peripheren Steckverbinder her. Ein zusätzlicher Schutz gegen Wassereinbruch in Rich tung der elektrischen Anschlüsse 5 des Halbleiters 8 ist durch die in die Ringnut am Topf 6 eingepreßte Dichtung 9 gewährleistet. Damit das Meßelement 1 und sein IC-Baustein 8 spielfrei im Topf 6 gehalten sind, kann der Meßelementenraum 2 beispielsweise mit Silikon ausgefüllt werden.

Über die bereits erwähnten Vorteile des Sensors bezüglich Kompaktheit, Spritzwasser- und Schmutzunempfindlichkeit er möglicht das beschriebene zweiteilige Gehäuse 3 in Form der gezeigten Patrone einen universellen Einsatz, unabhängig von den Gestaltungserfordernissen des Trägergehäuses 4.

Zur Vervollständigung der Erläuterungen wird auf Fig. 3 verwiesen, die die beiden aus dem Topf 6 und Deckel 7 gebil deten Gehäusehälften 3 zusammen mit dem Meßelement 1, das zur Anwendung des Hall-Effektes z. B. als Hallelement ausge bildet sein kann und dem räumlich darüber angeordneten IC-Baustein in der Draufsicht zeigen. Das Meßelement 1 und der IC-Baustein 8 sind plattenförmig übereinander geschich tet und über als Filmscharniere ausgebildete Leiterfolien 17 miteinander verbunden. Das Gehäuse weicht auf Grund der spe ziellen Einbauerfordernissen von der kreisrunden Gehäuseform etwas ab, was anhand der seitlichen Abplattung zu erkennen ist. Des weiteren sind die rechteckigen, als Kontaktzungen ausgebildeten elektrischen Anschlüssen 5 zu erkennen, die durch das Trägergehäuse 4 hindurchgeführt sind.

Bezugszeichenliste

1 Meßelement
2 Meßelementenraum
3 zweiteiliges Gehäuse
4 Trägergehäuse
5 elektrische Anschlüsse
6 Topf
7 Deckel
8 Halbleiterbaustein (IC-Baustein)
9 Dichtung
10 Schutzkappe
11 Rotor
12 Radlagergehäuse
13 Permanentmagnet
14 Bund
15 Radlagerdichtung
16 Antriebswelle
17 Leiterfolie

Claims

1. Sensor zur Messung mechanischer Bewegungsgrößen, insbe sondere Drehwinkelsensor für schlupfgeregelte Kraftfahr zeugbremsanlagen und/oder zur Verwendung für Fahrzeuglen kungs- und Fahrwerksregelsysteme, mit einer vorzugsweise rotatorisch bewegbaren Übertragungseinheit (Rotor) zur Aufnahme der Bewegungsgröße und mit einer feststehenden Meßeinrichtung (Stator) zur Erzeugung eines den Weg der Übertragungseinheit wiedergebenden elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrich tung ein Meßelement (1) aufweist, das in einem Meßelemen tenraum (2) eines zweiteiligen Gehäuses (3) fixiert ist und daß ein Trägergehäuse (4) zur Befestigung der Meßein richtung und zur Aufnahme von elektrischen Anschlüssen (5) das zweiteilige Gehäuse (3) zumindest teilweise um schließt.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das zweiteilige Gehäuse (3) im wesentlichen aus einem das Meßelement (1) aufnehmenden Topf (6) gebil det ist, in den sich bis zum Topfboden der Rand eines Deckels (7) erstreckt.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß in den Meßelementenraum (2) ein magnetoresistives Meßelement (1) eingefügt ist.

4. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß im Meßelementenraum (2) ein Halbleiterbaustein (IC-Baustein) (8) positioniert ist.

5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß in dem Meßelementenraum (2) ein Hall-Meßele ment angeordnet ist, das vorzugsweise mit dem Halbleiter baustein (8) verbindbar ist.

6. Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergehäuse (4) zur Aufnahme einer Dichtung (9) im Be reich der Topfwandung eine Ringnut aufweist.

7. Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (1) im Meßelementenraum (2) in einer plasti schen Füllmasse, vorzugsweise Silikonmasse eingebettet ist.

8. Sensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das an einem Radträger eines Kraftfahrzeugs befestigbare Träger gehäuse (4) zu einer Schutzkappe (10) ausgeformt ist, die den Rotor (11) abdeckt.

9. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß der Rotor (11) als im rotierenden Radlagerge häuse (12) integriertes und mit Permanentmagneten (13) versehenes Impulsgeberrad ausgebildet ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Sensors, insbesondere Drehwinkelsensor für schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbrems anlagen und/oder zur Verwendung für Fahrzeuglenkungs- und Fahrwerksregelsysteme, mit einer vorzugsweise rotatorisch bewegbaren Übertragungseinheit (Rotor) zur Aufnahme der Bewegungsgröße und mit einer feststehenden Meßeinrichtung (Stator) zur Erzeugung eines den Weg der Übertragungsein heit wiedergebenden elektrischen Signals, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß:

a) das Meßelement (1) und sein IC-Baustein (8) in den dünnwandigen metallischen und nicht ferromagneti schen, vorzugsweise aus austenitischem rostfreiem Stahl tiefgezogenen Topf (6), beispielsweise in ei ne in den Topf (6) zuvor oder nachher eingespritzte plastische Masse, eingelegt wird und mit dem rela tiv steifen, aus Kunststoff mit hohem Schmelzpunkt, vorzugsweise aus Duroplast gefertigten Deckel (7) derart verschlossen wird, daß die elektrischen An schlüsse (5) des IC-Bausteins (8) durch Öffnungen im Deckel (7) hindurchragen,
b) die aus dem Deckel (7), dem Topf (6), dem Meßele ment (1) und dem Halbleiter (8) gebildete Patrone mit Kunststoff derart zu einem Trägergehäuse (4) umspritzt wird, daß im Bereich der Topfwandung eine Ringnut verbleibt, in die nachträglich eine Dich tung (9) eingepreßt wird.