DE69510247T2

DE69510247T2 - Verfahren zur Herstellung einer Messaufnehmeranordnung für eine elektromagnetische Detektorvorrichtung sowie nach diesem Verfahren hergestellte Messaufnehmeranordnung

Info

Publication number: DE69510247T2
Application number: DE69510247T
Authority: DE
Inventors: Giampietro Rubinato
Original assignee: TRW Sipea SpA
Current assignee: TRW Sipea SpA
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2015-02-15
Also published as: EP0669534B1; JPH0882639A; ITTO940086A0; ITTO940086A1; IT1267384B1; EP0669534A1; DE69510247D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung und eine danach hergestellte Sensoranordnung.
Die elektromagnetische Detektoreinrichtung, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist insbesondere von einem Typ, der einen Magneten und eine Sensoranordnung umfaßt, die miteinander verbunden sind und relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Sensoranordnung eine integrierte Schaltung mit Kontaktstiften, eine gedruckte Schaltung, die mit der integrierten Schaltung verbunden ist, und einen äußeren Kunststoffkörper umfaßt, der die gedruckte und die integrierte Schaltung aufnimmt.
Bekannte Sensoranordnungen der oben beschriebenen Art werden normalerweise dadurch hergestellt, daß die Stifte der integrierten Schaltung an die gedruckte Schaltung geschweißt werden, die Schaltungen im Inneren des äußeren Körpers angeordnet werden und in den äußeren Körper ein flüssiges Harzmaterial gegossen wird, das dann, wenn es polymerisiert ist, ein Teil mit den anderen Bauelementen bildet und die gedruckte und die integrierte Schaltung in ihrer Position festlegt.
Die bekannten Verfahren zeigen mehrere Nachteile hauptsächlich infolge der Verwendung von Kunststoffmaterialien, die sowohl in ökologischer Hinsicht als auch im Hinblick auf die Arbeitsverhältnisse ungesund sind, mit hohen Kosten verbundene Abfallverarbeitungen mit sich bringen und relativ viel Zeit brauchen, um abzubinden, derart, daß das Ausmaß der Polymerisierungsreaktion die Herstellungszeit der Sensoranordnung bestimmt. Bei den bekannten Verfahren tritt weiterhin die Schwierigkeit auf, eine richtige Positionie rung der Bauteile, insbesondere der integrierten Schaltung im Inneren der Sensoranordnung und somit bezüglich des Magneten sicherzustellen, von der die leistungsfähige Arbeit der Detektoreinrichtung abhängt.
Ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art und eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 sind in der EP-A-0547935 beschrieben, bei der die Hall-Effekt-Sensoreinrichtung in einen Halteblock eingesetzt ist, der einen Zapfen zum Einsetzen in ein Loch der gedruckten Schaltungsplatte aufweist. Diese Anordnung ist nicht in der Lage, für die erforderliche Positionsgenauigkeit zu sorgen.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung zu schaffen, mit dem die oben erwähnten Nachteile überwunden werden können, die in typischer Weise mit den bekannten Verfahren verbunden sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung geschaffen, wie es im Anspruch 1 angegeben ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Sensoranordnung für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Sensoranordnung für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung geschaffen, wie sie im Anspruch 3 angegeben ist.
Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden als Beispiel unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Unterbaugruppe einer Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der Sensoranordnung von Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 2 zeigt und
Fig. 4 eine diametrale Schnittansicht der Sensoranordnung von Fig. 1 zeigt, die an einem Fahrzeuglager angebracht ist.
Das Bezugszeichen 1 in Fig. 4 bezeichnet eine elektromagnetische Detektoreinrichtung zum Bestimmen der Richtung und der Winkeldrehgeschwindigkeit eines Lagers 2 eines Fahrzeugs (nicht dargestellt), welche eine Sensoranordnung 3, die mit dem festen äußeren Ring 4 des Lagers 2 verbunden ist, und einen Magneten 5 in einem Stück mit dem beweglichen inneren Ring 6 des Lagers 2 umfaßt. Die Anordnung 3 und der Magnet 5 sind daher relativ zueinander bewegbar.
Der Magnet 5 ist so polarisiert, daß er eine Anzahl von in Umfangsrichtung abwechselnden Nord- und Südpolen zeigt.
Ein elektrisches Kabel 7 versorgt die Anordnung 3 und überträgt die durch die Anordnung 3 erfaßten elektrischen Werte bezüglich der Drehgeschwindigkeit und der Richtung des Magneten 5 auf eine Verarbeitungseinheit (nicht dargestellt), die außerhalb der Einrichtung 1 vorgesehen ist.
Wie es gleichfalls in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist, ist die Sensoranordnung 3 insgesamt im wesentlichen kreisringförmig ausgebildet, sie umfaßt einen äußeren Körper 9, der eine Unterbaugruppe 10 aufnimmt, deren Bauelemente in Fig. 1 dargestellt sind, und die ihrerseits zwei integrierte Schaltungen 8, ein Abstandselement 11, eine gedruckte Schaltung 12 und einen Metallflansch 13 umfaßt. Das Abstandselement 11 befindet sich insbesondere zwischen der gedruckten Schaltung 12 und den integrierten Schaltungen 8. Der Flansch 13 ist auf der dem Element 11 gegenüberliegenden Seite der Schaltung 12 angeordnet. Das Element 11, die Schaltung 12 und der Flansch 13 haben im wesentlichen die Form von koaxialen Ringscheiben mit demselben Außenradius, in denen sich der Magnet 5 dreht.
Das Element 11 besteht aus einem ersten Kunststoffmaterial und ist von einer ersten ebenen Fläche 17, einer zweiten ebenen Fläche 18 parallel zur Fläche 17 und von im wesentlichen zylindrischen Innen- und Außenseitenflächen begrenzt. Jede Fläche 17, 18 verläuft zwischen einem inneren Kreisrand 19 und einem äußeren Kreisrand 21, und das Abstandselement 11 umfaßt Bezugselemente 20 nahe am Rand 19 und Sitze 22 nahe am Rand 21.
Die Elemente 20 bestehen aus drei in einem Stück von der Fläche 17 in Richtung auf die Schaltung 12 verlaufenden Zähnen und die Sitze 22 bestehen aus vier Aussparungen an der Außenfläche des Elementes 11.
Das Element 11 weist gleichfalls zwei durchgehende Öffnungen 23 von der Fläche 17 zur Fläche 18 auf.
Ein hohler Anschluß 24 verläuft radial nach außen und ist in einem Stück mit dem Element 11 ausgebildet und besteht aus einem Block aus einem Kunststoffmaterial mit einer Höhe, die größer als die Dicke des Elementes 11 ist. Am Anschluß 24 weist das Element 11 zwei durchgehende Schlitze 25 von der Fläche 17 zur Fläche 18 auf, die zur Durchführung von Litzen (nicht dargestellt) dienen, die an die gedruckte Schaltung 12 geschweißt sind und von einem Endabschnitt des Kabels 7 vorstehen.
Die integrierten Schaltungen 8 bestehen aus Hall-Effekt-Sensoren, von denen jeder einen Körper 29 und drei Kontaktstifte 30 aufweist und die so angebracht sind, daß jeder Körper 29 an der Fläche 18 anliegt und die drei Kontaktstifte 30 durch eine der Öffnungen 23 und die durchgehenden Löcher 14 in der gedruckten Schaltung 12 gehen, mit der sie verschweißt sind.
Der innere Rand 31 der gedruckten Schaltung 12 zeigt Lokalisierungseinrichtungen 32, und der äußere Rand 33 der Schaltung 12 zeigt Sitze 22, die ähnlich denen des Elementes 11 sind.
Die Lokalisierungseinrichtungen 32 bestehen aus drei Aussparungen, die zu den Bezugselementen 20 des Elementes 11 ausgerichtet sind, um die gedruckte Schaltung 12 bezüglich des Elementes 11 richtig zu positionieren und wenigstens teilweise festzulegen, und die jeweiligen Sitze 22 des Elementes 11 und der gedruckten Schaltung 12 sind gleichfalls im wesentlichen übereinander angeordnet.
Der Flansch 13 (Fig. 3) verläuft radial über den Rand 19 des Elementes 11 hinaus nach innen, zeigt einen äußeren ringförmigen Rand 34, der zur gedruckten Schaltung 12 gebogen ist, und umfaßt mechanische Befestigungseinrichtungen 35, die aus vier Zungen bestehen, die durch Ausstanzen von Metallmaterial des Flansches 13 und durch Biegen in Richtung auf die gedruckte Schaltung 12 gebildet sind. Der Flansch 13 umfaßt gleichfalls Schlitze 36, die vom Rand 34 des Flansches 13 radial nach innen verlaufen und an Stellen angeordnet sind, an denen die Stifte 13 und das Kabel 7 an die gedruckte Schaltung 12 geschweißt sind, um einen elektrischen Kontakt mit dem Flansch 13 zu verhindern.
Ein äußerer Körper 9, der durch Spritzgießen eines zweiten Kunststoffmaterials gebildet ist, sorgt dafür, daß das Abstandselement 11, die gedruckte Schaltung 12 und der Flansch 13 ineinander greifen, indem sie sich selbst mechanisch an der gedruckten Schaltung 12 und dem Abstandselement 11 an den Sitzen 22 und am Flansch 13 mittels der Zungen 35 festlegen.
Der Körper 9 bildet in einem Stück einen radialen Ansatz 37, der den hohlen Anschluß 24 aufnimmt, und einen Ringrahmen 38 (Fig. 3), der bezüglich des Flansches 13 von der gegenüberliegenden Seite des Körpers ausgeht und mit Clincheinrichtungen 39 zusammenarbeitet, die an einem Metallgehäuse 40 vorgesehen sind (Fig. 4), das über die Anordnung 3 gepaßt wird, wenn die Einrichtung 1 montiert wird. Die Körper 29 der integrierten Schaltung 8 sind innen von der Anordnung 3, d. h. in Richtung auf den Magneten 5 angeordnet und so positioniert, daß sie im wesentlichen mit der Oberfläche fluchten, die innen den Körper 9 begrenzt, und in einer bestimmten Weise bezüglich der Sensoranordnung 3 und nach der Montage bezüglich des Magneten 5 angeordnet sind.
Das Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt aufeinanderfolgende Schritte, in denen die gedruckte Schaltung 12 auf der Oberfläche 17 des Abstandselementes 11 angeordnet wird, die integrierten Schaltungen 8 auf der gegenüberliegenden Oberfläche 18 angeordnet und verschweißt werden, der Endabschnitt des elektrischen Kabels 7 in das Innere des Anschlusses 24 eingesetzt und durch die Schlitze 25 mit der Schaltung 12 verschweißt wird, der Flansch 13 zur Bildung der Unterbaugruppe 10 montiert wird und die Unterbaugruppe 10 einem Spritzgießen im Inneren einer Form unterworfen wird, die eine Vertiefung zeigt, die zu der gewünschten Form der Sensoranordnung 3 komplementär ist. Das zweite Kunststoffmaterial überdeckt außen die zweite Fläche 18, um auch den Rahmen 38 zu bilden, dringt zwischen die gedruckte Schaltung 12 und den Flansch 13 ein, füllt die Sitze 22, um seitlich das Abstandselement 11 und die gedruckte Schaltung 12 festzulegen, und füllt die Schlitze 36, um den Flansch 13 und die gedruckte Schaltung 12 mechanisch zu befestigen und elektrisch zu isolieren. Vor dem Anbringen am Lager 2 kann die in dieser Weise gebildete Anordnung 3 mit dem Gehäuse 40 versehen werden, das an den Rahmen 38 des Körpers 9 geclincht wird.
Bei der Benutzung in der Praxis sorgt die Sensoranordnung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Lagers 2 durch Ausnutzung des Hall-Effektes und sorgen die beiden integrierten Schaltungen 8 dafür, die Drehgeschwindigkeit des Lagers 2 zu bestimmen.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich deutlich aus der vorhergehenden Beschreibung. Die Sensoranordnung gemäß der Erfindung ist insbesondere vollständig online montierbar, ohne daß Harzmaterialien benötigt werden, was die Sicherheit der Umgebung gewährleistet und für saubere Arbeitsverhältnisse sorgt, während gleichzeitig die Produktionszeit und die Produktionskosten verringert sind, da die zeitraubende Polymerisationsstufe an der Produktionsstraße für die Unterbaugruppe fehlt. Das Abstandselement sorgt darüber hinaus für eine genaue Positionierung der integrierten Schaltungen zueinander und darüber hinaus in Bezug auf den fertigen Sensor und somit den Magneten.
Natürlich können an der Sensoranordnung und an dem diesbezüglichen Herstellungsverfahren, die beschrieben und dargestellt wurden, Änderungen vorgenommen werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der in den Ansprüchen angegeben ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung (3) für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung (1) mit einem Körper (9) aus einem isolierenden Material, in den eine gedruckte Schaltung (12) und wenigstens eine integrierte Schaltung (8) eingebettet sind, wobei die integrierte Schaltung (8) Kontaktstifte (30) aufweist, die mit der gedruckten Schaltung (12) verbunden sind, gekennzeichnet durch die aufeinanderfolgenden Schritte:

- Anordnen eines ringförmigen Abstandselementes (11) zwischen der gedruckten Schaltung (12) und der integrierten Schaltung (8),

- Schweißen der Kontaktstifte (30) der integrierten Schaltung (8) an die gedruckte Schaltung,

- Anordnen eines Metallflansches (13) auf der gedruckten Schaltung, um eine Unterbaugruppe (10) zu bilden,

- Spritzgießen eines Kunststoffmaterials in die Unterbaugruppe, um den Körper (9) zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schritt der Anordnung eines Metallflansches ein elektrisches Kabel (7) an die gedruckte Schaltung (12) geschweißt wird.

3. Sensoranordnung (3) für eine elektromagnetische Detektoreinrichtung (1) mit einem Körper (9) aus einem starren Material, in den eine gedruckte Schaltung (12) und wenigstens eine integrierte Schaltung (8) eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (9) durch Spritzgießen eines Kunststoffmaterials gebildet ist und die Anordnung weiterhin ein ringförmiges Abstandselement (11), das zwi schen der gedruckten Schaltung (12) und der integrierten Schaltung (12) angeordnet ist und Bezugselemente (20) zur genauen Positionierung der integrierten Schaltung (8) aufweist, und einen Metallflansch (13) umfaßt, der außen an der gedruckten Schaltung (12) auf der Seite der gedruckten Schaltung angebracht ist, die dem Abstandselement (11) gegenüberliegt, welcher Flansch (13) mechanische Befestigungseinrichtungen (35) zur Befestigung am Körper (9) aufweist.

4. Sensoranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung (8) an dem Abstandselement (11) angebracht ist und das Abstandselement (11) durchgehende Öffnungen (23) umfaßt, durch die die Kontaktstifte (30) der integrierten Schaltung (8) verlaufen.

5. Sensoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (11) in einem Stück einen hohlen Anschluß (24) aufweist, der den Endabschnitt eines elektrischen Kabels (7) aufnimmt, das mit der gedruckten Schaltung (12) verbunden ist.

6. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (11) und die gedruckte Schaltung (12) jeweils im wesentlichen in Form einer Ringscheibe ausgebildet sind, und daß die gedruckte Schaltung (12) Lokalisierungseinrichtungen (32) umfaßt, wobei die Bezugselemente (20) mit den Lokalisierungseinrichtungen (32) zusammenarbeiten, um eine bestimmte übereinanderliegende Anordnung der gedruckten Schaltung (12) auf dem Abstandselement (11) festzulegen.

7. Sensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugselemente (20) Zähne umfassen, die in einem Stück vom inneren Rand (19) des Abstandselementes (11) in Richtung auf die gedruckte Schaltung (12) verlaufen und daß die Lokalisierungseinrichtungen (32) Aussparungen am inneren Rand (31) der gedruckten Schaltung (12) umfassen.

8. Sensoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandselement (11) und die gedruckte Schaltung (12) jeweils wenigstens einen Sitz (22) an einem jeweiligen äußeren Rand (21, 33) zeigen, wobei jeder Sitz (22) für die mechanische Befestigung des Abstandselementes (11) und der gedruckten Schaltung (12) am Körper (9) sorgt.

9. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Befestigungseinrichtungen (35) wenigstens eine Zunge umfassen, die aus dem Flansch (13) geschnitten und in Richtung auf die gedruckte Schaltung (12) gebogen ist.

10. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (13) Schlitze (36) umfaßt, die an den Kontaktstiften (30) und an dem Endabschnitt des elektrischen Kabels (7) angeordnet sind, das mit der gedruckten Schaltung (12) verbunden ist.

11. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (9) einen radialen Ansatz (37) umfaßt, der den hohlen Anschluß (24) aufnimmt, wobei der radiale Ansatz (37) in einem Stück mit dem Körper (9) ausgebildet ist.