DE4300373C2 - Magnetsensor-Aufnehmer und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor- Aufnehmer mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Magnetsensor-Aufnehmers, wie in der EP 0 282 967 A2 beschrieben.

Bei diesem bekannten Magnetsensor-Aufnehmer wird ein Spulenkörper, der eine Magnetspule haltert und einen Magneten und einen Eisenkern aufnimmt, zuerst so in einem Außengehäuse angeordnet, daß ein Ende des Eisenkerns aus diesem nach außen vorsteht. Dann wird ein Kunstharzring unter einem oberen Flansch des Außengehäuses angebracht, und die Anordnung aus dem Kunstharzring und dem Außengehäuse in eine zentrale Öffnung einer Halterung eingeführt. Der Kunstharzring besteht vorzugsweise aus Polyurethanharz und weist einen erhöhten Abschnitt entlang einer Außenumfangsoberfläche auf. Dieser Ring wird zwischen einem Flansch des Außengehäuses und der Halterung festgehalten. In diesem Zustand wird ein zweites Kunstharzteil zylinderförmig zwischen dem Flansch und der Halterung ausgebildet, und dieses zweite Kunstharzteil besteht vorzugsweise aus Nylonharz. Das Nylonharz schmilzt teilweise den Ring aus Polyurethanharz, so daß zwischen dem oberen Flansch des Gehäuses und der Halterung eine dichte Abdichtung erzielt wird. Daraufhin wird ein erstes Kunstharzteil innerhalb des zweiten Kunstharzteils ausgebildet, durch Eingießen von Epoxiharz in die Innenseite des zweiten Kunstharzteils und das Innere des Außengehäuses. Der Spulenkörper wird daher an seinem Außenumfang von dem Epoxiharz eingeschlossen.

In der DE 40 04 770 C2 ist ein Magnetsensor-Aufnehmer beschrieben, der ein Hall-Element, eine Platte, einen Magneten sowie Magnetflußleiter aufweist. Ein Rahmenkörper ist mit Haltern für den Magneten und den einen Magnetflußleiter versehen, und weist weiterhin einen Halter zum Positionieren und Haltern des Hall-Elements sowie Halter zum Haltern der Platte auf. Der Rahmenkörper haltert und positioniert die Bauteile des Magnetsensor-Aufnehmers.

In einem ersten Formgebungsschritt wird der Rahmenkörper hergestellt, und in einem zweiten Formgebungsschritt wird ein Formkörper aus Kunstharz ausgebildet, welcher die Bauteile und den Rahmenkörper umschließt. Zu diesem Zweck wird der Rahmenkörper mit den darauf angeordneten Bauteilen in eine Form eingeführt, die ein Oberteil und ein Unterteil aufweist. Im Oberteil der Form ist ein vorspringender Abschnitt vorgesehen, der dazu dient, daß bei der Ausbildung des Formkörpers ein Spalt in dem Magnetsensor-Aufnehmer ausgebildet wird. Hierzu berührt der vorspringende Abschnitt die Platte nur an einer von deren Oberflächen. Eine derartige Anordnung ist instabil, da der Rahmenkörper einfach abkippen kann, so daß die Berührung zwischen dem vorspringenden Abschnitt der oberen Formhälfte und der Oberfläche der Platte gelöst werden kann. Der gesamte Bodenabschnitt des Rahmenkörpers wird mit Kunstharz des Formkörpers abgedeckt.

Zum besseren Verständnis des Gegenstands der vorliegenden Erfindung wird nunmehr auf die Fig. 4 und 5 Bezug genommen.

Die Fig. 4 und 5 stellen einen bekannten Magnetsensor-Aufnehmer dar, der besonders dazu nützlich ist, ein Zündtaktsignal in Brennkraftmaschinen zu erzeugen. Der dargestellte Magnetsensor-Aufnehmer weist eine Sensoranordnung 1 und ein Kunststoffspritzgußgehäuse 2 auf, bei welchem ein Montageflansch 2a um die Sensoranordnung 1 herum angeordnet ist und ein Außengehäuse für die Sensoranordnung 1 ausbildet.

Die Sensoranordnung 1 weist einen im wesentlichen scheibenförmigen Permanentmagneten 3 auf, wie in Fig. 5 gezeigt ist, einen magnetischen Eisenkern 4, der koaxial zum Permanentmagneten 3 ausgerichtet ist, um einen Magnetweg auszubilden, der den Durchgang des von dem Magneten 3 erzeugten Magnetflusses erlaubt, sowie eine Aufnehmerspule 5, die um den Eisenkern 4 herumgewickelt ist, um eine Änderung des durch den Eisenkern 4 gelangenden Magnetflusses zu ermitteln. Weiterhin weist die Sensoranordnung 1 eine Halterungseinheit 6 zum Haltern des Permanentmagneten 3, des Eisenkerns 4 und der Aufnehmerspule 5 in einem zusammengebauten Zustand auf. Mit der Sensoranordnung 1 ist eine Ausgangsleitung 7 verbunden.

Die Halterungseinheit 6 umfaßt einen Spulenkörper 8, der um den Eisenkern 4 herum angeordnet ist, und um welchen die Sensorspule 5 herumgewickelt ist, eine an dem Spulenkörper 8 angebrachte Buchse 9 zum Haltern des Magneten 3 so, daß dieser in bezug auf den Eisenkern 4 magnetisch gekoppelt ist, und ein in die Buchse 9 eingeführtes Abstandsstück 10 zum Haltern des Magneten 3 innerhalb der Buchse 9.

Bei der Herstellung des Magnetsensor-Aufnehmers muß, um das Kunststoffspritzgußgehäuse 2 um die Sensoranordnung 1 herum auszubilden, die Sensoranordnung 1 innerhalb eines Spritzgußformhohlraums angeordnet werden, der durch eine Spritzgußform gebildet wird, wie deutlich aus Fig. 4 hervorgeht. Beim Anordnen der Sensoranordnung 1 innerhalb des Spritzgußformhohlraums wird ein Ende 4a des magnetischen Eisenkerns 4, welches von der Anordnung 1 und von dem Kunststoffspritzgußgehäuse 2 vorsteht, innerhalb einer Ausnehmung angeordnet, die in einer Formhohlraum-Wandoberfläche ausgebildet ist, so daß das vorstehende Ende 4a des Eisenkerns 4 exakt in dem Kunststoffspritzgußgehäuse 2 angeordnet ist.

Da die Sensoranordnung 1 innerhalb des Formhohlraums nur an einem Ende der Anordnung 1 oder dem vorstehenden Ende 4a des Eisenkerns 4 positioniert und gehaltert wird, ist die Position der Sensoranordnung 1 innerhalb des Formhohlraums nicht vollständig stabil, wie deutlich aus Fig. 4 hervorgeht, und die Sensoranordnung 1 kann gegenüber ihrer korrekten Position recht leicht in bezug auf das Kunststoffspritzgußgehäuse 2 verkippt sein. Die an die Sensoranordnung 1 angeschlossene Ausgangsleitung 7 kann eine gewisse Halterung für die Anordnung 1 zur Verfügung stellen, jedoch ist diese Halterung während des Spritzgußvorgangs infolge der Flexibilität der Ausgangsleitung 7 und der Position, in welcher die Leitung 7 an die Anordnung 1 angeschlossen ist, nicht ausreichend. Wenn die Sensoranordnung 1 verkippt und aus ihrer korrekten Position innerhalb des Kunststoffspritzgußgehäuses 2 wegbewegt wird, kann die exakte Positionierung des Eisenkerns 4 nicht aufrecht erhalten werden, und dies kann zu einer Meßungenauigkeit der Sensoranordnung 1 führen. Ist die Sensoranordnung 1 verkippt und befindet sich nicht in ihrer korrekten Position innerhalb des Kunststoffspritzgußgehäuses 2 in dem fertiggestellten Magnetsensoraufnehmer, so verschlechtert sich die Meßgenauigkeit der Sensoranordnung 1, wenn das Kunststoffspritzgußgehäuse 2 mit Hilfe eines Montageflansches 2a in bezug auf ein zu messendes Objekt installiert wird.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde­ liegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Magnetsensoraufnehmers der eingangs genannten Art, der exakt mißt und der einfach hergestellt werden kann, sowie in der Angabe eines entsprechenden Herstellungsverfahrens für den Magnetsensor-Aufnehmer.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Magnetsensor-Aufnehmers mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und hinsichtlich des Herstellungsverfahrens durch das im Patentanspruch 4 angegebene Verfahren gelöst.

Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Halterungseinrichtung kann einen Spulenkörper aufweisen, er um den Eisenkern herum angeordnet ist, und um den die Aufnehmerspule herumgewickelt ist, eine an dem Spulenkörper angebrachte Buchse zum Haltern des Magneten, so daß dieser magnetisch an dem Eisenkern angekoppelt ist, und ein der Buchse zugeordnetes Abstandsstück zum Haltern des Magneten innerhalb der Buchse. Das Abstandsstück weist vorzugsweise eine im wesentlichen scheiben- oder trommelartige Form auf mit einem Paar aus zwei gegenüberliegenden ebenen Hauptoberflächen, und ist mit einer Positionierausnehmung in jeder der gegenüberliegenden ebenen Hauptoberflächen versehen.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensoraufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Halterungseinheit vorbereitet, die eine Positionierausnehmung aufweist, und zusammen mit der Halterungseinheit werden ein Magnet, ein Eisenkern und eine Aufnehmerspule zu einer Sensoranordnung zusammengebaut, um eine Änderung des Magnetflusses zu ermitteln, der von dem Magneten erzeugt wird und durch den Eisenkern reicht. Dann wird die Sensoranordnung innerhalb eines Formhohlraums angeordnet, der durch eine Spritzgußform festgelegt ist, wobei ein Ende des Eisenkerns der Sensoranordnung in eine Ausnehmung der Form eingepaßt wird,
und ein Positionierstift der Form in die Positionierausdehnung der Halterungseinheit eingesetzt wird, um die Sensoranordnung zu positionieren und während des Spritzgusses eines Formharzes an ihrem Ort zu halten. Der Formhohlraum um die Sensoranordnung herum wird mit einem Formharz gefüllt, um für die Sensoranordnung ein Außengehäuse aus Kunststoffspritzguß auszubilden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Schnittansicht des Magnetsensor-Aufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Perspektivansicht des Permanentmagneten des Magnetsensoraufnehmers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht mit einer Darstellung der Art und Weise, auf welche die Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung stabil innerhalb eines Formhohlraums gehaltert wird;

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht eines bekannten Magnetsensor-Aufnehmers; und

Fig. 5 eine Perspektivansicht des in Fig. 4 dargestellten Permanentmagneten.

Die Fig. 1 und 2 stellen einen Magnetsensor-Aufnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung dar, der besonders zur Erzeugung eines Zündtaktsignals in einer Brennkraftmaschine geeignet ist. Aus den Figuren geht hervor, daß der dargestellte Magnetsensor-Aufnehmer eine Sensoranordnung 11 sowie ein um die Sensoranordnung 11 herum angeordnetes Kunststoffspritzgußgehäuse aufweist, welches ein Außengehäuse 12 für die Sensoranordnung 11 bildet. Das Außengehäuse 12 ist mit einem Montageflansch 12a versehen, der ein Durchgangsloch 12b aufweist, durch welches sich eine (nicht gezeigte) Montageschraube erstrecken kann, um den Magnetsensor-Aufnehmer zu montieren. Weiterhin ist das Außengehäuse 12 in seiner oberen Oberfläche mit einer kleinen Bohrung 12c versehen, deren Zweck nachstehend erläutert wird.

Die Sensoranordnung 11 weist einen im wesentlichen trommelförmigen Permanentmagneten 13 und einen koaxial hierzu angeordneten Magneteisenkern 14 auf, der mit einem vorspringenden Ende 14a versehen ist, das von dem Außengehäuse 12 aus vorspringt, und der mit einem Flanschende 14b versehen ist, welches magnetisch an den Permanentmagneten 13 angekoppelt ist, um so einen Magnetpfad festzulegen, der den Durchgang des von dem Magnetes 13 erzeugten Magnetflusses zuläßt. Eine Aufnehmerspule 15 ist um den Eisenkern 14 herumgewickelt, um eine Änderung des Magnetflusses zu ermitteln, der durch den Eisenkern 14 gelangt. Weiterhin weist die Sensoranordnung 11 eine Halterungseinheit 16 auf, um den Permanentmagneten 13, den Eisenkern, und die Aufnehmerspule 15 in einer axial ausgerichteten Anordnung zu haltern. Mit der Sensoranordnung 11 ist eine Ausgangsleitung 17 verbunden, die sich durch das Außengehäuse 2 erstreckt, zur Verbindung mit einer (nicht gezeigten) externen Schaltung.

Die Halterungseinheit 16 der Sensoranordnung 11 weist einen elektrisch isolierten Spulenkörper 18 auf, der um den Eisenkern 14 herum angeordnet ist, und um welchen die Sensorspule 15 gewickelt ist, sowie eine Buchse 19, die einstückig an dem Spulenkörper 18 angebracht ist, um den Magneten 13 magnetisch gekoppelt an dem Eisenkern 14 zu haltern. Weiterhin weist die Halterungseinheit 16 ein Abstandstück 20 auf, das in die Buchse 19 eingefügt ist, um den Magneten 13 innerhalb der Buchse 19 zu halten. Das Abstandsstück 20 weist eine im wesentlichen trommelartige Form auf, mit einem Paar einander gegenüberliegender ebener Hauptoberflächen 21 und 22, von denen jede mit einer im wesentlichen konischen Positionierausnehmung 23 beziehungsweise 24 versehen ist, wie am deutlichsten aus Fig. 2 hervorgeht. Die Positionierausnehmungen 23 und 24 dienen zum Positionieren und Haltern der Sensoranordnung 11 an ihrem Ort während des Spritzgußvorgangs für das Außengehäuse 12 um die Sensoranordnung 11 herum. Da die gegenüberliegenden Hauptoberflächen 21 und 22 des Abstandsstücks 20 mit einer Positionierausnehmung 23 beziehungsweise 24 versehen sind, die eine identische Form und Anordnung aufweisen, kann jede der Positionierausnehmungen 23 und 24 als die Eingriffsoberfläche zum Positionieren und Haltern der Sensoranordnung 11 verwendet werden, so daß es nicht erforderlich ist, zu berücksichtigen, ob während des Zusammenbaus das Abstandsstück 20 richtig oder umgedreht angeordnet ist. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß sich die Positionierausnehmungen 23 und 24 im Zentrum der Hauptoberflachen 21 und 22 des Abstandsstücks 20 befinden. Tatsächlich kann die Positionierausnehmung 23 beziehungsweise 24 an irgendeinem anderen Ort auf der Halterungseinheit 16 vorgesehen sein, solange die Sensoranordnung 11 in zwei getrennten Positionen gehaltert werden kann.

Fig. 3 erläutert einen Herstellungsschritt für den Magnetsensoraufnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung, bei welchem die Sensoranordnung 11 innerhalb eines Formhohlraums 25 angebracht ist, der durch Formhälften 26 und 27 ausgebildet wird, bei der Vorbereitung der Ausbildung des Kunststoffspritzguß-Außengehäuses 12 um die Sensoranordnung 11 herum. Man sieht, daß der Permanentmagnet 13, der Eisenkern 14 und eine Aufnehmer- oder Sensorspule 15 koaxial mit der Halterungseinheit 16 zusammengebaut sind, welche den Spulenkörper 18, die Buchse 19 und das Abstandsstück 20 aufweist, um so die Sensoranordnung 11 auszubilden. Die Sensoranordnung 11 wird innerhalb des Formhohlraums 25 angeordnet, der durch die Spritzgußformhälften 26 und 27 gebildet wird, und zwar so, daß das vorspringende Ende 14a des Eisenkerns 14 der Sensoranordnung 11 in eine Ausnehmung 28 eingeführt ist, die in einer Hohlraumbodenwand 29 des Formhohlraums 25 vorgesehen ist. Es wird daraufhingewiesen, daß die Positionierausnehmung 23 des Abstandsstücks 20 der Halterungseinheit 16 in Eingriff mit einem Positionierstift 30 tritt, der sich von einer oberen Hohlraumwand 31 der Spritzgußform 26 aus nach unten erstreckt. Auf diese Weise wird die Sensoranordnung 11 auf zwei gegenüberliegenden Enden oder zwei axial voneinander beabstandeten Punkten innerhalb des Formhohlraums gehaltert, so daß die Sensoranordnung 11 äußerst fest und stabil innerhalb des Formhohlraums 25 gehaltert werden kann, wodurch sichergestellt wird, daß die Sensoranordnung 11 in ihrer ordnungsgemäßen Position innerhalb des Formhohlraums 25 gehalten werden kann, selbst wenn das Spritzgußharz in den Formhohlraum 25 eingebracht wird. Während die Sensoranordnung 11 in der dargestellten Position gehalten wird, wird der Formhohlraum 25, der zwischen der Sensoranordnung 11 und den Formhälften 26 und 27 gebildet ist, mit einem Spritzgußharz gefüllt, um ein Außengehäuse 12 herzustellen. Nachdem das Harz ausgehärtet ist, werden die Formhälften 26 und 27 geöffnet, und der Magnetsensor-Aufnehmer aus dem Formhohlraum 25 herausgenommen.

Wie voranstehend erläutert, weist der Magnetsensor-Aufnehmer gemäß der vorliegenden Erfindung eine Sensoranordnung und ein Kunststoffspritzgußgehäuse auf, welches um die Sensoranordnung herum angeordnet ist und für diese ein Außengehäuse bildet. Der Eisenkern der Sensoranordnung weist ein Ende auf, welches von dem Spritzgußharz nach außen vorspringt, und die Halterungseinheit ist mit einer Positionierausnehmung versehen, die mit einem Abschnitt einer Spritzgußform in Eingriff tritt, um die Sensoranordnung zu positionieren und während des Spritzgußvorgangs des Kunststoffspritzgußgehäuses zu haltern.

Daher wird die Sensoranordnung innerhalb des Formhohlraums an zwei gegenüberliegenden Enden der Sensoranordnung positioniert und gehaltert, so daß die Position der Sensoranordnung innerhalb des Formhohlraums stabil aufrecht erhalten wird, und die Sensoranordnung 11 nicht gegenüber ihrer korrekten Position in bezug auf das Kunststoffspritzgußgehäuse verkippt werden kann, selbst wenn das Spritzgußharz in den Formhohlraum eingefüllt wird. Daher läßt sich die Lagegenauigkeit des Eisenkerns innerhalb des Kunststoffspritzgußgehäuses verläßlich aufrecht erhalten, wodurch die Meßgenauigkeit der Sensoranordnung sichergestellt wird. Darüberhinaus ist die Herstellung des Magnetsensor-Aufnehmers einfach.

Claims (6)

1. Magnetsensor-Aufnehmer mit einer Sensoranordnung (11) und einem Außengehäuse (12) aus Kunststoff,
wobei die Sensoranordnung (11) einen Magneten (13) zur Erzeugung eines Magnetflusses aufweist, einen Eisenkern (14), der zur Erzeugung eines Magnetpfades dient und ein Ende (14a) aufweist, das vom Außengehäuse (12) nach außen vorspringt, eine Aufnehmerspule (15) zur Ermittlung einer Änderung des durch den Eisenkern (14) hindurchgelangenden Magnetflusses, und
mit einer Halterungseinrichtung (16, 20) zum Haltern des Magneten (13), des Eisenkerns (14) und der Aufnehmerspule (15), dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungseinrichtung (16, 20) mit einer Positionierausnehmung (23) versehen ist, in welche ein Positionierstift (30) eingreifen kann, der in einer Form (26, 27) zur Herstellung des Außengehäuses (12) aus Kunststoff vorgesehen ist.

2. Magnetsensor-Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungseinrichtung (16, 20) einen den Eisenkern (14) umgebenden Spulenkörper (18) aufweist, auf welchen die Aufnehmerspule (15) gewickelt ist, eine an dem Spulenkörper (18) angebrachte Buchse (19) zum Haltern des Magneten (13) in magnetischer Kopplung zum Eisenkern (14), und ein der Buchse (19) zugeordnetes Abstandsstück (20) zum Haltern des Magneten (13) innerhalb der Buchse (19), wobei das Abstandsstück (20) die Positionierausnehmung (23) aufweist.

3. Magnetsensor-Aufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (20) im wesentlichen scheibenförmig ist, und ein Paar gegenüberliegender, ebener Hauptoberflächen (21, 22) aufweist, in denen jeweils eine Positionierausnehmung (23, 24) angeordnet ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensor-Aufnehmers, mit folgenden Schritten:

• (a) Zusammenbau einer Sensoranordnung (11) aus einem Magneten (13), einem Eisenkern (14) und einer Aufnehmerspule (15) in einer Halterungseinheit (16, 20), die mit einer Positionierausnehmung (23) versehen ist, wobei ein Ende (14a) des Eisenkerns (14) aus der Halterungseinheit (16, 20) nach außen vorspringt,
• (b1) Einbringen der Sensoranordnung (11) in einen Formhohlraum (25) einer Form (26, 27),
• (b2) wobei das vorspringende Ende (14a) des Eisenkerns (14) in eine Ausnehmung (28) der Form (26, 27) eingesetzt wird, und
• (b3) ein Positionierstift (30) der Form (26, 27) in die Positionierausnehmung (23) der Halterungseinheit (16, 20) eingesetzt wird, und
• (c) Füllen des Formhohlraums (25) mit Spritzgußkunststoff zur Ausbildung eines Außengehäuses (12) für die Sensoranordnung (11).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Aufnehmerspule (15) um einen Spulenkörper (18) gewickelt wird, der den Eisenkern (14) aufnimmt,
• - der Magnet (13) in eine am Spulenkörper (18) angebrachte Buchse (19) eingebracht wird, und
• - ein mit der Positionierausnehmung (23) versehenes Abstandsstück (20) in die Buchse (19) eingesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück (20) im wesentlichen scheibenförmig ist und ein Paar gegenüberliegender, ebener Hauptoberflächen (21, 22) aufweist, in denen jeweils eine Positionierausnehmung (23, 24) vorgesehen ist, so daß das Abstandsstück (20) in zwei Orientierungen in die Buchse (19) eingesetzt werden kann.