DE4340176C2 - Stabförmiger Magnetfeldgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen stabförmigen Magnetfeldgeber mit einem Permanentmagneten, einem Hall-Generator und einer Lei­ terplatte, welche eine der Signalaufbereitung dienende elektrische Schaltung trägt sowie mit einem mindestens zweiteiligem Gehäuse, dessen einer Gehäuseteil als eine im Wesentlichen zylindrische Schutzhülse und dessen anderer Ge­ häuseteil als Steckersockel oder Kabelhalter ausgebildet ist, wobei der dem Permanentmagneten axial zugeordnete Hall-Gene­ rator in unmittelbarer Nähe der Stirnwand der Schutzhülse angeordnet ist.

Aus der japanischen Patentschrift JP 03 002683 A ist ein Objektbewegungsdetektor mit einem Deckelkörper, einem Hall IC, einem Magneten und einem Joch bekannt. Der Hall IC dient als magnetoelektrischer Signalgeber. Die vom Magneten im Hall IC erzeugte magnetische Feldstärke wird von vor dem Hall IC bewegten, magnetisch leitenden Erhöhungen und Vertiefungen verändert. Das von dem Hall IC erzeugte Signal entspricht der Änderung der im Hall IC gemessenen Magnetfeldstärke.

Bei Magnetfeldgebern dienen Feldplatten oder Hall-Generatoren als aktive Elemente mit gegenüber Induktivgebern dem Vorzug, dass relativ niedrige Drehzahlen bzw. Bewegungen im Still­ standsbereich erfasst werden können. Stabförmige Geber­ architekturen sind überall dort erforderlich wo zwischen dem abzutastenden Objekt und der Möglichkeit, den Geber zu befes­ tigen, eine gewisse Distanz überbrückt werden muss, wie bei­ spielsweise bei Fahrzeuggetrieben. Das heißt, der aus dem Hall-Generator und dem Permanentmagneten bestehende Kopf des Gebers muss, um ein möglichst hohes Nutzsignal zu erzielen, so nahe wie möglich an dem abzutastenden Objekt einem Getrie­ berad oder einem speziellen Taktrad positioniert werden, der Geber selbst kann aber nur am Gehäuse des Getriebes befestigt werden. Außerdem lässt sich die am Geber vorzusehende Steckerverbindung oder eine milieugerechte Kabelzuführung nur außerhalb des Getriebegehäuses realisieren.

Bei einer derartigen Einbausituation, bei der eine Justierung des Gebers am Einbauort wegen des erheblichen zusätzlichen Aufwandes nicht in Frage kommt, ist es erforderlich, dass für den Abstand zwischen dem Hall-Generator und der Anflanschfläche des Gebers eine stets gleichbleibende relativ hohe Genauigkeit garantiert werden kann. Diese Forderung bereitet jedoch bei der Herstellung des Gebers unter Großserienbedingungen erhebliche Schwierigkeiten, da sowohl bei der Leiterplattenfertigung als auch bezüglich des vorgesehenen Permanentmagneten von vornherein grobe Toleranzen in Kauf genommen werden müssen. Hinzu kommen Montagetoleranzen beim Anordnen des Hall-Generators sowie bei dem in einer engen Zuordnung zum Hall-Generator zu befestigenden Permanentmagneten.

Es war somit die Aufgabe gestellt, einen Magnetfeldsensor gemäß dem Gattungsbegriff derart auszubilden, daß die Funktionselemente des Gebers bei hoher Reproduzierbarkeit des in Frage stehenden Einbaumaßes großseriengerecht montiert werden können.

Die Lösung der gestellten Aufgabe beschreibt der Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der gefundenen Lösung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Neuerung bietet den Vorteil, daß trotz der unumgänglich groben Toleranzen der Funktionselemente des Gebers der Hall-Generator auf einfache Weise in eine eindeutig definierte Position in bezug auf die Anflanschfläche des Gebers bringbar ist. Durch die gefundene Bauform sind die Toleranzen der Leiterplatte auf das zu garantierende Einbaumaß unwirksam. Die Toleranzen des Permanentmagneten gleichen sich bei der Montage, d. h. während der Hall-Generator in Position gebracht wird, selbsttätig aus. Dabei sind außer den genannten Funktionselementen und dem als Steckersockel oder Kabelhalter dienenden Gehäuseteil für diese Baugruppe des Gebers keine zusätzlichen Bauteile erforderlich. Die Montage kann schnell und sicher erfolgen. Das betreffende Gehäuseteil dient sozusagen als Lehre, d. h. der Justieraufwand ist vernachlässigbar. Somit sind auch die Voraussetzungen für eine maschinelle Montage geschaffen.

Wesentlich ist außerdem, daß die fertig montierte Baugruppe vor dem Komplettieren des Gebers problemlos handhabbar ist und auf Funktion geprüft werden kann. Es sei nochmals hervorgehoben, daß es sich bei dem Steckersockel bzw. Kabelhalter, mit anderen Worten, bei dem die Funktionselemente tragenden Gehäuseteil um ein Kunststoff-Spritzgußteil handelt, welches für die Anbringung des Hall-Generators als Lehre dient. Ferner sind an diesem Gehäuseteil Mittel zur Befestigung der Leiterplatte, des Perma­ nentmagneten und des anderen Gehäuseteils sowie Mittel zum Haltern eines Kabels bzw. dessen Schutzmantels oder Renkverbindungsmittel für den Anschluß eines mit einer Überwurfmutter versehenen Steckers ausgebildet.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen eines Magnetfeldgebers, dessen einer Gehäuseteil als Kabelhalter dient, näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht des einbaufertig montierten Magnetfeldgebers,

Fig. 2 eine Ansicht des im folgenden als Kabelhalter bezeichneten Gehäuseteils in Achsrichtung,

Fig. 3 eine Ansicht des Kabelhalters in Pfeilrichtung P in Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt des Kabelhalters gemäß der Schnittlinie X in Fig. 3 sowie Ansichten der in Montagestellung zugeordneten Funktionselemente, nämlich der Leiterplatte, des Hall-Generators und des Permanentmagneten,

Fig. 5 einen Längsschnitt des mit einem Kabel versehenen vormontierten Kabelhalters.

Die als Übersichtsdarstellung gedachte Ansicht eines Magnetfeldgebers 1 gemäß Fig. 1 zeigt zwei miteinander in geeigneter Weise verbundene Gehäuseteile, nämlich den Kabelhalter 2 und die Schutzhülse 3. Bei dem angeschlossenen Kabel handelt es sich um ein mittels eines Wellrohres 4 gepanzertes Kabel 5. Eine mit dem Wellrohr 4 verquetschte Hülse 6 dient als Kupplungselement, das mit dem Kabelhalter 2 über eine Schnappverbindung verbunden ist. An der Schutzhülse 3 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Arm 7 ausgebildet, in welchem eine mit einer Durchgangsbohrung versehene Buchse 8 eingepreßt ist. Der Arm 7 dient der Befestigung des Magnetfeldgebers 1 an beispielsweise einem Getriebegehäuse, in welches die Schutzhülse 3 durch eine geeignete Öffnung hineinragt. Dabei dient ein O-Ring 9 als Abdichtung zwischen dem Getriebegehäuse und der Schutzhülse 3. Eine Öse 10 ist für die Plombierung der Befestigungsschraube vorgesehen.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den als Kunststoff-Spritzgußteil geformten Kabelhalter 2, bestehend aus einem Topf 11 und einem Rahmen 12, welcher am Boden 13 des Topfes 11 in entgegengesetzter Richtung ausgebildet ist. Den Schenkeln 14 und 15 des Rahmens 12 ist stirnseitig eine Platte 16 zugeordnet, deren Ausbildung beim Zusammenfügen von Kabelhalter 2 und Schutzhülse 3 eine gewisse Führung bietet. Ferner sind in der Platte 16 eine Öffnung 17 und eine flache Senkung 18 ausgebildet. Mit 19 und 20 sind an dem Rahmen 12 federnd angeformte Riegel bezeichnet, denen funktionell eine am Boden 13 ausgebildete Leiste 21 zugeordnet ist. Im Bereich der Riegel 19 und 20 sind die Schenkel 14 und 15 durch verbindende Stege 22 und 23 versteift. Ferner sind innerhalb des Rahmens 12 zwei gegeneinander weisende elliptisch geformte Schalen 24 und 25 ausgebildet, die als federnde Fassung zur Halterung eines Permanentmagneten 26 (Fig. 4) vorgesehen sind. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß mit 27, 28, 29 und 30 im Boden 13 ausgebildete Öffnungen bezeichnet sind, die dem Anbringen von Dichtungstüllen - in Fig. 5 ist eine mit 31 bezeichnet - und dem Durchführen der einzelnen Leitungen des Kabels 5 dienen. Außerdem ist an dem Topf 11 ein Ansatz 32 mit einer nicht näher bezeichneten ebenen Fläche ausgebildet, welcher bei der Montage des Kabels 4, 5 der Hülse 6 als Anschlag dient.

Anhand der Fig. 4 und 5 sei im folgenden die Bestückung des Kabelhalters 2 erläutert. Zunächst wird der Permanentmagnet 26, an dem zur leichteren Montage eine Facette 33 angebracht ist, in seine Fassung 24, 25 derart eingeschoben, daß er noch um ein gewisses Maß von der Stirnfläche der Platte 16 absteht. Nachfolgend wird eine fertig bestückte Leiterplatte 34 auf den Rahmen 12 bzw. auf eine durch die Schenkel 14 und 15 gebildete Auflagefläche 35 aufgesetzt. Dabei wird die Leiterplatte 34 durch die Riegel 19, 20 und die Leiste 21 festgehalten. Selbstverständlich können die beiden Montageschritte auch umgekehrt erfolgen. Als weiteren Montageschritt folgt ein Anheften eines Hall-Generators 36, dessen Anschlußleitungen 37 in der erforderlichen Weise abgebogen und abgelängt sind, an der Stirnseite 38 des Permanentmagneten 26 durch einen schnell härtenden Kleber, beispielsweise Sicomet. Danach wird der Permanentmagnet 26 zusammen mit dem angehefteten Hall-Generator 36 in Achsrichtung des Kabelhalters 2 bis zum Anschlag des Hall-Generators 36 bzw. dessen Anschlußleitungen 37 am Grund der Senkung 18 verschoben. Nachfolgend werden die Anschlußleitungen 37 mit ihnen zugeordneten Leiterbahnen auf der Leiterplatte 34 verlötet.

Bei der folgenden Anbringung des Kabels 5 werden zunächst die Leitungen - in Fig. 5 ist eine mit 39 bezeichnet - in der erforderlichen Länge abgemantelt, die Dichtungstüllen 31 aufgezogen und diese dann in die Öffnungen 27, 28, 29 und 30 eingepreßt. Danach werden die Enden der Leitungen 39 in auf der Leiterplatte 34 befestigte Schneidkontaktverbinder, von denen zwei 40 und 41 dargestellt sind, eingedrückt. Nach dem Durchfädeln des Kabels 5 durch eine mit einer konischen Senkung 42 versehenen Kabelöffnung 43 im Ansatz 32 wird das mit der Hülse 6 versehene Wellrohr 4 auf das Kabel 5 aufgezogen und durch Verrasten eines an der Hülse 6 nachlaufend ausgebildeten Rastrandes 44 mit dem Ansatz 32 am Kabelhalter 2 befestigt.

Die in dieser Weise montierte Baugruppe ist prüffähig, kann zwischengelagert werden und kann durch Aufsetzen der Schutzhülse 3, in welcher zuvor Vergußmasse eingefüllt worden ist, sowie durch Auffüllen des Topfes 11 mit Vergußmasse und durch nachfolgendes Aushärten der Vergußmasse zu einem Magnetfeldgeber 1 komplettiert werden.

Claims (5)

1. Stabförmiger Magnetfeldgeber mit einem Permanentmagneten, einem Hall-Generator und einer Leiterplatte, welche eine der Signalaufbereitung dienende elektrische Schaltung trägt sowie mit einem mindestens zweiteiligen Gehäuse, dessen einer Gehäuseteil als eine im Wesentlichen zylindrische Schutzhülse und dessen anderer Gehäuseteil als Steckersockel oder Kabel­ halter ausgebildet ist, wobei der dem Permanentmagneten axial zugeordnete Hall-Generator in unmittelbarer Nähe der Stirn­ wand der Schutzhülse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem als Steckersockel oder Kabelhalter (2) dienenden Gehäuseteil Mittel zur Halterung der Leiterplatte (34) und des Permanentmagneten (26) angeformt sind und dass die Leiterplatte (34) derart ausgebildet ist, dass die Anschluss­ leitungen (37) eines handelsüblichen, dem Permanentmagneten (26) stirnseitig unmittelbar zugeordneten Hall-Generators (36) mit Leiterbahnen der Leiterplatte (34) kontaktierbar sind.

2. Stabförmiger Magnetfeldgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß an dem Steckersockel oder Kabelhalter (2) in Achsrichtung des Magnetfeldgebers (1) ein den Innenkonturen der Schutzhülse (3) entsprechender Rahmen (12) ausgebildet ist und
daß an dem Rahmen 12) sowohl eine Auflagefläche (35) für die Leiterplatte (34) sowie Riegel (19, 20) zum Festhalten der Leiterplatte (34) als auch Schalen (24, 25) als federnde Fassung zur Aufnahme des Permanentmagneten (26) ausgebildet sind.

3. Stabförmiger Magnetfeldgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (12) im Bereich der Riegel (19, 20) durch wenigstens einen Steg (22, 23) versteift ist.

4. Stabförmiger Magnetfeldgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bauelemente der elektrischen Schaltung im wesentlichen auf der vom Rahmen (12) abgewandten Seite der Leiterplatte (34) angeordnet sind und
daß entsprechend der Anschlußart des Magnetfeldgebers (1) Messerkontakte oder schneidende Leitungsverbinder (40, 41) auf der Gegenseite der Leiterplatte (34) derart angeordnet sind, daß sie bei auf dem Rahmen (12) montierter Leiterplatte (34) in den vom Rahmen (12) umgebenen Raum hineinragen.

5. Stabförmiger Magnetfeldgeber nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Montage des Gehäuseteils Steckersockel bzw. Kabelhalter (2) die Leiterplatte (34) mit dem Rahmen (12) verrastet wird und der Permanentmagnet (26) in die Fassung (24, 25) eingesetzt wird, nachfolgend der Hall-Generator (26) an der Stirnseite (38) des Permanentmagneten (26) angeklebt wird, danach der Permanentmagnet (26) mit dem daran befestigten Hall-Generator (36) in seiner Fassung (24, 25) soweit verschoben wird, bis der Hall-Generator (36) an der Stirnseite des Rahmens (12) anliegt und nachfolgend die Anschlußleitungen (37) des Hall-Generators (36) mit den ihnen zugeordneten Leiterbahnen der Leiterplatte (34) verlötet werden.