DE4228888A1 - 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. 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 nie­ drige Amplitude auf, da das Kunststoffgehäuse den Luftspalt zwischen dem Polstift und dem abzutastenden Zahnrad negativ beeinflußt.

Ferner werden in der Praxis Drehzahlsensoren verwendet, bei denen der Spulenkörper, der Permanentmagnet und der Polstift eine vormon­ tierte Baueinheit darstellen. Diese Baueinheit wird anschließend mit Hilfe eines Werkzeugs in eine Schale eingebracht und umspritzt. Da­ mit das vormontierte Bauteil mit Hilfe eines Werkzeugs erfaßt werden kann, weist der Polstift einen dünnen, länglichen Fortsatz auf.

Dieser Fortsatz ragt nach dem Spritzvorgang weit über das Gehäuse hinaus, um einen möglichst großen Ansatzbereich für das Werkzeug zu haben. Andererseits kann aber bei der Drehzahlerfassung dieser Fort­ satz des Polstiftes leicht von dem am Drehzahlsensor vorbeibewegten Meßelement, dessen Drehzahl bestimmt werden soll, abgeschlagen werden.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße induktive Sensor mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das vor­ montierte und mit einer Spritzgußmasse zu umspritzende Bauteil leicht positioniert werden kann. Das dadurch erreichte Gehäuse aus Spritzguß ist nahezu absolut dicht. Das Gehäuse umgreift aber nicht den Polstift vollständig, sondern der Polstift kann durch das Ge­ häuse hindurchdringen. Er kann dabei bündig mit der Gehäuseaußenwan­ dung abschließen, so daß er sicher und geschützt vor Beschädigungen angeordnet ist. Andererseits wird aber dadurch ein gutes und relativ hohes Meßsignal erzeugt, da der Luftspalt zwischen dem Polstift und dem sich am Drehzahlsensor vorbeibewegenden Drehteil sehr gering ge­ halten werden kann. Die Bohrungen im Polkern beeinflussen das Meß­ signal nicht negativ, was bedeutet, daß nahezu kein Signalverlust eintritt. Der Polkern erhält bei seiner Herstellung bereits seine endgültige Geometrie, was bedeutet, daß Material und zusätzliche Ar­ beitszeit eingespart werden können. Dies ist dadurch bedingt, daß der in der Praxis verwendete lange Fortsatz des Polstifts nicht mehr abgefräßt zu werden braucht. Andererseits wird das gewünschte Außen­ maß des Drehzahlsensors beim Spritzvorgang hergestellt. Die Boh­ rungen im Polkern selbst können ohne große Zusatzkosten auf automa­ tischen Drehmaschinen hergestellt werden.

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

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge­ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt durch einen Sensor.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der einzigen Figur 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 Bereich der Spule 13 ist im Spulenkörper 12 ein Polstift 14 angeordnet, der einmal abgesetzt ausgebildet ist. Im Bereich des Spulenschildes 15 des Spulenkörpers 12 liegt am Polstift 14 ein Per­ manentmagnet 16 an, der zum Beispiel aus AlNiCo bestehen kann. Als Spulenschild sind die beiden am Spulenkörper 12 ausgebildeten Be­ grenzungen für die Spule 13 zu verstehen. Die Enden der Wicklungen der Spule 13 sind in im Spulenkörper 12 ausgebildeten, in der Figur nicht sichtbaren Nuten zu in einem Fortsatz 17 am Spulenkörper 12 eingepreßten Flachsteckern 18 geführt. Diese Flachstecker 18 sind von einem im Gehäuse 11 integrierten Steckergehäuse 19 umgeben. Das Steckergehäuse 19 und das Gehäuse 11 ist in einem einzigen Spritz­ vorgang als einteiliges Gehäuse hergestellt.

In der Figur ist über das dem Polkern 14 abgewandte Ende des Perma­ nentmagneten 16 eine Magnetschutzkappe 30 gestülpt. Der Drehzahl­ sensor kann aber auch ohne Magnetschutzkappe hergestellt und ver­ wendet werden. Ferner konnte statt dem integrierten Steckergehäuse 19 ein etwa zylindrisch ausgebildetes Anschlußteil verwendet werden. Dieses Anschlußteil wurde dann das Ende eines Ableitkabels und den Kontaktbereich der Adern dieses Kabels und der Enden der Wicklungen der Spule 13 umgreifen. Am anderen Ende des Kabels wurde sich in be­ kannter Weise ein Stecker befinden. Diese unterschiedlichen An­ schlußmöglichkeiten sind bei Drehzahlsensoren notwendig, um den Drehzahlsensor in verschiedenen Autotypen und bei verschiedenen An­ wendungsfällen anbauen zu können.

Um den Drehzahlsensor 10 an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs be­ festigen zu können, ist am Gehäuse 11 ein Befestigungsflansch 33 ausgebildet, in den eine Befestigungsbuchse 34 eingesetzt ist.

Auf der dem Permanentmagneten 16 abgewandten Stirnseite des Polkerns 14 sind in axialer Richtung des Polkerns zwei Bohrungen 25, 26 aus­ gebildet. Diese Bohrungen 25, 26 sind in der Praxis z. B. 5,5 mm tief und haben einen Durchmesser von 2 mm. Sie sind diametral gegenüber zu beiden Seiten des Fortsatzes 27 des Polkerns 14 ausgebildet. Diese beiden Bohrungen 25, 26 fluchten mit zwei Öffnungen 35, 36 in der Wand des Gehäuses 11. Die beiden Öffnungen 35, 36 entstehen, wie weiter unter noch erläutert wird, während des Spritzvorgangs des Ge­ häuses 11. Der Fortsatz 27 des Polkerns 14 ragt durch eine sich zwischen den beiden Öffnungen 35 und 36 befindliche Öffnung 32, so daß der Fortsatz 27 bündig mit der Außenwand des Gehäuses 11 ab­ schließt.

Die Wirkungsweise des Drehzahlfühlers 10 ist hinreichend bekannt und braucht deshalb hier nicht ausführlich erläutert werden. Das vom Permanentmagneten 16 erzeugte Magnetfeld wird vom gleichgerichteten Magnetfeld der stromdurchflossenen Spule 13 überlagert. Wird nun ein Meßelement, z. B. ein Zahnrad (28), dessen Drehbewegung erfaßt werden soll, an dem Fortsatz 27 des Polstifts 14 vorbeibewegt, so ändert sich während der Bewegung des Zahnrads aufgrund der Zähne und der Zahnlücken der Abstand, d. h. der Luftspalt zwischen dem Polstift und dem Zahnrad wird geändert. Für ein möglichst genaues Meßsignal mit einer möglichst großen Amplitude ist dabei der Luftspalt gegenüber den Zähnen des Zahnrads möglichst gering auszubilden.

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.

Der Polstift 14 und der Permanentmagnet 13 werden zusammengesetzt und in den Spulenkörper 12 eingeführt, bis der Permanentmagnet 16 an der Schulter des Spulenschilds 15 anliegt. Der Polstift 14 ragt da­ bei mit seinem Fortsatz über den Spulenkörper 12 hinaus. Der Pol­ stift 14 weist bereits die beiden Bohrungen 25, 26 auf. Diese werden zum Beispiel mit Hilfe einer automatischen Drehmaschine vorher in die Stirnseite des Polstifts 14 eingebracht. Der Polstift 14 schließt mit dem dem Meßelement angewandten Spulenschild 15 des Spulenkörpers 12 bis auf den Fortsatz 27 nahezu bündig ab.

Diese so vorbereitete Montageeinheit des Spulenkörpers 12 wird zu­ sammen mit der Befestigungsbuchse 34 in ein Kunststoffspritzgußwerk­ zeug eingelegt. Um diesen Spulenkörper 12 im Spritzgußwerkzeug posi­ tionieren zu können, greifen die Stifte eines Hebe- bzw. Haltewerk­ zeugs in die Bohrungen 25, 26 des Polstiftes 14 ein. Hierbei können es auch drei oder mehr Stifte sein. Dieses Werkzeug und somit die Stifte befinden sich während des Spritzvorgangs in den Bohrungen 25, 26. Dadurch wird der Polstift 14 während des Spritzvorgangs direkt von einem Werkzeug gehalten, so daß die in den Spulenkörper 12 ein­ gesetzten Bauteile und der Spulenkörper 12 nicht verrutschen können. Die Stifte des Werkzeugs sind dabei nicht länger als die Bohrungen 25, 26 tief sind. Dadurch kommt das Werkzeug im Bereich zwischen den Stiften an der Stirnseite des Fortsatzes 27 des Polstiftes 14 zur Anlage. Während des Spritzvorgangs erhält man dadurch einen bündigen Abschluß des Fortsatzes 27 und der Gehäuseaußenwand und des Gehäuses 11 und des Polstiftes 14 im Bereich der Bohrungen 25, 26. Nach Ab­ schluß des Spritzvorgangs und nach dem Aushärten des Kunststoffs wird der Drehzahlfühler 10 aus dem Spritzgußwerkzeug genommen und der Permanentmagnet 16 in einer Magnetisierungseinrichtung auf­ magnetisiert.

Claims (4)

1. Induktiver Sensor (10), insbesondere Drehzahlfühler, mit einem wenigstens teilweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuse (11), in dem sich ein Spulenkörper (12) mit mindestens einer Spule (13) und ein im Spulenkörper (12) angeordneter, durch das Gehäuse (11) mit einem Fortsatz (17) ragender Polstift (14), dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) ein Spritzgußkunststoffgehäuse ist, daß der Pol­ stift (14) auf seiner dem zu überwachenden Bauteil (28) zugewandten Stirnseite mindestens eine axial verlaufende Bohrung (25, 26) auf­ weist und daß diese Bohrung(en) (25, 26) mit einer Öffnung(en) (35, 26) im Gehäuse (11) fluchten.

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polstift (14) zwei axial verlaufende Bohrungen (25, 26) aufweist.

3. Sensor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (27) des Polstifts (14) bündig mit der Außenwand des Gehäuses (11) abschließt.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Spulenkörper (12) ein Permanentmagnet (16) befindet, und daß der Spulenkörper (12) eine Schulter zur Anlage des Perma­ nentmagneten (16) aufweist.