Träger für ein Sensorelement, Bauteilgruppe und Drehzahlsensor Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Träger für ein Sensorelement, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Au erdem betrifft die Erfindung eine Bauteilgruppe mit Sensorelement und Träger sowie einen Drehzahlsensor.
Aktive Drehzahlsensoren für Kraftfahrzeuge oder andere Anwendungen können als Sensorelement einen Hall-Sensor aufweisen. Dieser wird auch als Hall-IC bezeichnet und wirkt zusammen mit einem Impulsrad. Je nach Bauart ist das Impulsrad ein magnetisches Multipolrad oder ein Zahnrad, welches nicht magnetisiert ist. Im letztgenannten Fall ist dem Hall-Sensor ein Dauermagnet zugeordnet. Ein aktiver Raddrehzahlsensor mit Hall-Sensorelement mit Permanentmagnet und Stanzring als Impulsgeber ist in der WO 201 1 /012399 A1 offenbart.
Die Funktion des Sensorelements kann leicht beeinträchtigt werden durch Staub, Schmutz und Feuchtigkeit. Das Sensorelement kann deshalb vollständig von einer Spritzgussmasse umspritzt sein, siehe DE 10 2009 008 457 A1 .
Beim Umspritzen muss eine definierte Position des Sensorelements und gegebenenfalls des Dauermagneten gewährleistet sein. Hierzu ist es bekannt, das Sensorelement bzw. den Dauermagneten in einem Träger zu halten, siehe
KR201 10057455 (A).
Das Sensorelement weist elektrische Kontakte auf, die im Bereich des Trägers mit Kontaktdrähten elektrischer Leitungen zu verbinden sind. Ein Verbindungsbereich von elektrischen Kontakten und Kontaktdrähten muss zur Verbindung derselben zugänglich sein. Der Träger weist hierfür Öffnungen bzw. Ausnehmungen auf.
Durch die Öffnungen und Ausnehmungen muss beim Umspritzen des Trägers und des Sensorelements relativ viel Spritzgussmasse zugeführt werden. Damit verbunden sind ein hoher Zufluss thermischer Energie sowie die Gefahr von Beeinträchtigungen der anwesenden Bauteile beim Umspritzen und/oder beim anschließenden Abkühlen der Spritzgussmasse.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Trägers, der für das Umspritzen mit Spritzgussmasse besonders gut geeignet ist.
Zur Lösung der Aufgabe weist der erfindungsgemäße Träger die Merkmale des Anspruchs 1 auf. Ein zumindest teilweise hohler Korpus zur Aufnahme von elektrischen Kontakten und Vergussmasse weist einen Deckel zum Abdecken und Ausfüllen einer Ausnehmung des Korpus auf. Die vorhandene Ausnehmung des Korpus wird durch den Deckel zumindest teilweise ausgefüllt. Durch diese Maßnahme können die insgesamt in den Träger einzuspritzende Spritzgussmasse und die resultierende thermische Belastung deutlich reduziert werden. Auch kann der Deckel an die äußere Form des Trägers im Übrigen angepasst sein, so dass die Außenfläche des Trägers durch den Deckel gleichmäßiger wird als ohne Deckel. Stark unterschiedliche Querschnitte und Dicken der Spritzgussmasse werden durch den Deckel vermieden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist der Korpus eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf. Zugleich ist der Deckel entlang eines Teils einer radial außenliegenden Seite in die Ausnehmung einsetzbar. Der Deckel ergänzt so die zylindrische Grundform und füllt diese mit aus.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass der Korpus langgestreckt ausgebildet ist, und dass die Ausnehmung entlang eines Teils einer Längsseite vorgesehen ist. Insbesondere weisen Deckel und Ausnehmung jeweils eine Länge auf, die etwa der Hälfte der Länge des Korpus entspricht. Die Ausnehmung ist so ausreichend bemessen, um den Zugang zu den elektrischen Kontakten während der Herstellung zu ermöglichen. Der Deckel füllt die Kontur der Ausnehmung - auch in Richtung auf die Kontakte - soweit wie möglich aus.
Vorzugsweise entspricht die Tiefe der Ausnehmung etwa der Hälfte der Dicke des Korpus. Gleiches gilt vorzugsweise auch für den Deckel, der aber auch eine etwas geringere Tiefe aufweisen kann.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass der Deckel eine Außenfläche aufweist, und dass der Korpus mit einer Austrittsöffnung für Vergussmasse versehen ist, wobei Austrittsöffnung des Korpus und Außenfläche des Deckels relativ zueinander so ausgebildet und angeordnet sind, dass aus der Austrittsöffnung austretende Vergussmasse gegen die Außenfläche des Deckels drückt. Bei der Zufuhr der Spritzgussmasse in den Träger tritt ein Teil aus der Austrittsöffnung wieder aus, drückt gegen die Außenfläche und hält so den Deckel sicher in seiner Schließposition. Dadurch ist gewährleistet, dass der Deckel von der strömenden Spritzgussmasse nicht angehoben wird.
Die Außenfläche verläuft nach einem weiteren Gedanken der Erfindung zumindest teilweise schräg zu einer Längserstreckung des Korpus bzw. des Deckels. Der Außenfläche gegenüber kann der Deckel ein Rastelement aufweisen, welches den Deckel sicher hält. An einem Ende des Deckels wirkt dann das Rastelement und am anderen Ende die die Au enfläche beaufschlagende Spritzgussmasse.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass der Korpus langgestreckt ausgebildet ist und im Bereich einer Stirnseite eine Eintrittsöffnung für Vergussmasse aufweist. Die Eintrittsöffnung steht vorzugsweise mit der zuvor genannten Austrittsöffnung in Verbindung bzw. ist benachbart hierzu angeordnet. Auch die Austrittsöffnung ist dann nahe der Stirnseite vorgesehen.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass Deckel und/oder Korpus Oberflächen mit radial auswärts gerichteten Erhebungen aufweisen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um Noppen, Zapfen oder Nasen, zur Zentrierung in einer Form beim Vergießen. Zugleich haben die Erhebungen die Wirkung von Abstandshaltern zu Innenseiten der Form. Dadurch sind nach dem
Vergießen alle Außenflächen von Korpus und Deckel mit Vergussmasse bedeckt, gegebenenfalls abgesehen von Stirnflächen oder Außenflächen der Erhebungen.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung weist der Korpus wenigstens eine Öffnung für den Zugang zu den elektrischen Kontakten auf, insbesondere zu den miteinander zu verbindenden Kontakten. Bei der Öffnung handelt es sich vorzugsweise um eine der Ausnehmung des Korpus gegenüberliegende Öffnung. Ohne Deckel sind die Kontakte von zwei Seiten zugänglich, nämlich durch die Öffnung einerseits und durch die Ausnehmung andererseits.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Korpus langgestreckt ausgebildet. Zugleich ist im Bereich einer Stirnseite eine Aufnahme für ein Sensorelement vorgesehen. Zwischen der Aufnahme und dem Korpus im Übrigen kann eine Trennwand vorgesehen sein, insbesondere mit einem Durchläse für die Vergussmasse. Durch die Trennwand wird die thermische Belastung des Sensorelements beim Vergießen reduziert.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Bauteilgruppe, insbesondere zur Herstellung eines Drehzahlsensors, mit mindestens einem Sensorelement und mit einem erfindungsgemäßen Träger. Vorzugsweise sind Träger und Sensorelement bereits miteinander vergossen.
Gegenstand der Erfindung ist schließlich auch ein Drehzahlsensor, mit einem erfindungsgemäßen Träger und mit Sensorelement, wobei Träger und Sensorelement miteinander vergossen sind. Ein derart ausgebildeter Drehzahlsensor ist kostengünstig herstellbar und zuverlässig in der Anwendung.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung im Übrigen und aus den Ansprüchen. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Darstellung von verschiedenen Stadien bei der Herstellung eines Drehzahlsensors,
Figur 2 einen Träger mit angehobenem Deckel in einer Seitenansicht,
Figur 3 den Träger mit Deckel gemäß Figur 2 in einer Stirnansicht,
Figur 4 den Träger mit Deckel gemäß Figur 2 in perspektivischer Darstellung,
Figur 5 den Träger mit Deckel gemäß Figur 2 in einer radialen Draufsicht,
Figur 6 den Träger mit aufgesetztem Deckel in einer Seitenansicht,
Figur 7 den Träger mit aufgesetztem Deckel gemäß Figur 6 in einer radialen Draufsicht,
Figur 8 den Träger mit Deckel gemäß Figur 6 in perspektivischer Darstellung,
Figur 9 einen Träger mit angehobenem Deckel in der Seitenansicht, ähnlich Figur 2, jedoch mit abweichend gestaltetem Deckel,
Figur 10 den fertigen Drehzahlsensor in einer Darstellung analog Figur 9, nämlich mit radial außerhalb gezeichnetem Deckel und mit Darstellung der Strömungsrichtung des Materials beim fiktiven Vergießen des Trägers ohne Deckel,
Figur 1 1 eine Darstellung entsprechend Figur 10, jedoch mit eingesetztem Deckel, mit Darstellung der Strömungsrichtung des Materials beim Vergießen des Trägers.
In Figur 1 sind verschiedene Bestandteile und Fertigungsstufen eines kompletten Drehzahlsensors erkennbar. Im Inneren des Drehzahlsensors ist ein Träger 10 mit Sensorelement 1 1 und Zuleitung 12 vorgesehen. Eine äußere Hülle des Drehzahlsensors ist gebildet durch einen einseitig offenen Metallzylinder 13.
Oberhalb der genannten Teile 10, 1 1 ist ein weiteres zylindrisches Teil 14 sichtbar. Es handelt sich um den Träger 10 in einem bestimmten Stadium der Fertigung, nämlich von Vergussmasse umgeben und nach der Entnahme aus einer Spritzgussform. Über das Teil 14 wird der Metallzylinder 13 geschoben, so dass ein umlaufender Kragen 15 des Metallzylinders 13 über einen umlaufenden Absatz 16 des Teils 14 reicht. Zur Abdichtung ist unter dem Kragen 15 ein O-Ring (nicht gezeigt) vorgesehen.
Die Zuleitung 12 besteht hier aus zumindest drei unterschiedlichen Abschnitten, nämlich einem Kabel 17, zwei Leitern 18 und zwei Leiter-Kontakten 19. Das Teil 16 weist an einem Ende ein Winkelstück 20 auf, in das die Zuleitung 12 eingegossen ist. Das Teil 14 ist in Figur 1 jedoch ohne die Zuleitung 12 gezeichnet. Tatsächlich ragt aus dem Winkelstück 20 nach oben nur noch das Kabel 17 heraus.
Das Sensorelement 1 1 ist mit Sensor-Kontakten 21 versehen, die im Träger 10 mit den Leiter-Kontakten 19 elektrisch leitend verbunden sind.
Der Träger 10 ist ein teilweise hohler Korpus und weist eine langgestreckte, zylindrische Grundform auf, mit einem Stirnbereich 22 zur Aufnahme des Sensorelements 1 1 , mit einem gegenüberliegenden Stirnbereich 23 zum Eintritt der Zuleitung 12, mit einem mittleren Bereich 24 reduzierter Dicke und mit einem am mittleren Bereich 24 anliegenden Deckel 25. Letzterer gleicht die geringere Dicke des mittleren Bereichs 24 aus und liegt ebenso wie der mittlere Bereich 24 zwischen den beiden Stirnbereichen 22, 23. Dabei weist die Kombination aus Deckel 25 und mittleren Bereich 24 einen etwas geringeren Querschnitt bzw. Außenumfang als die beiden Stirnbereiche 22, 23 auf.
Figur 3 zeigt die Stirnansicht des Stirnbereichs 22 zur Aufnahme des Sensorelements 1 1 .
Der mittlere Bereich 24 ist in Figur 4 genauer gezeigt. Erkennbar sind ein teilmassiver Bereich 26, benachbart zum Stirnbereich 23 und mit zwei parallelen, in
Längsrichtung verlaufenden Kanälen, deren Öffnungen 27 in Figur 4 sichtbar sind. In den Kanälen sind die Leiter 18 geführt.
Der mittlere Bereich 24 weist außerdem zwischen dem Bereich 26 und dem Stirnbereich 22 einen Fensterbereich 28 auf, mit zwei zueinander parallel verlaufenden Fenstern 29. Die genannten Kanäle münden mit den Öffnungen 27 seitlich in die Fenster 29. Die Fenster 29 sind quer zur Längsrichtung bzw. in Radialrichtung des Trägers 24 durchlässig. Im Bereich der Fenster 29 sind die Kontakte 19 mit den Kontakten 21 überlappend verbunden. Durch die Anordnung der Fenster 29 ist es möglich, die in den Träger 24 eingeführten Kontakte 19, 21 zur Verbindung derselben zu bearbeiten, zum Beispiel zu verlöten, in der Ansicht der Figur 2 von oben und von unten.
Der mittlere Bereich 24 weist einen in einer längsgerichteten Ebene umlaufenden Rahmen 30 auf, auf welchem der Deckel 25 in einer Schließposition zu liegen kommt. Hierzu kann der Deckel 25 an seiner Unterseite einen umlaufenden Absatz 31 aufweisen, siehe insbesondere Figur 2. Der Absatz 31 ist nach innen begrenzt durch einen Überstand 32, welcher in den Rahmen 30 passend einsetzbar ist. Dadurch ist der Deckel 25 am Träger 24 eindeutig positioniert.
An seinen Stirnseiten 33, 34 kann der Deckel 25 Rastelemente aufweisen, die mit nicht gezeigten Rastelementen der Stirnbereiche 22, 23 des Trägers 24 zusammenwirken.
Im Deckel 25 können nicht gezeigte Kanäle für die Weiterleitung von Vergussmasse vorgesehen sein. In Figur 4 erkennbar sind eine deckelseitige Austrittsöffnung 35 im Stirnbereich 23 und eine Austrittsöffnung 36 an der Stirnseite 33. Auch können am Deckel 25 zum Träger 24 gerichtete Austrittsöffnungen vorgesehen sein, insbesondere korrespondierend zu den Fenstern 29.
Der Träger 10 weist an seinen Stirnbereichen 22, 23 radial auswärts gerichtete Erhebungen auf, nämlich Noppen 37, 38. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jeder Stirnbereich 22, 23 umlaufend vier Noppen 37 bzw. 38 auf. Analog da-
zu ist der Deckel 25 an seiner Oberseite mit Noppen 39 versehen, welche in Längsrichtung des Trägers 10 aufeinanderfolgen.
Die Noppen 37, 38, 39 bewirken eine Zentrierung des Trägers 10 beim Vergießen in der nicht gezeigten Gussform. Zugleich wird durch die Noppen 39 sichergestellt, dass der Deckel 25 beim Vergießen nicht abhebt.
Der Stirnbereich 23 für die Zuleitung 12 ist zweigeteilt. Ein stirnseitiges Ende 40 weist einen etwas größeren Durchmesser auf als ein zum mittleren Bereich 24 gerichteter Abschnitt 41 , siehe insbesondere Figuren 6 und 7. Das Ende 40 weist an seiner Stirnseite 42 randseitig eine Vertiefung 43 zum Eintritt der Zuleitung 12 auf. Außerdem können nicht gezeigte Öffnungen für den Eintritt der Vergussmasse vorgesehen sein, insbesondere korrespondierend zur Austrittsöffnung 35.
Der Stirnbereich 22 ist im Wesentlichen topfartig ausgebildet mit einer dicken umlaufenden Wand 44, einer umlaufenden Stirnfläche 45 der Wand 44, und mit einer Trennwand 46 zum mittleren Bereich 24, siehe Figur 3. Die Trennwand 46 kann mit einer Öffnung 47 zum Durchtritt von Vergussmasse versehen sein und mit Kanalöffnungen 48 zum Durchtritt der Kontakte 21 .
Die umlaufende Wand 44 ist unterbrochen durch ein federndes Rastelement 49, siehe insbesondere Figur 7, mit dem das in den Stirnbereich 22 eingesetzte Sensorelement 1 1 dort gehalten wird.
Auf der umlaufenden Stirnfläche 45 können Erhebungen 50 vorgesehen sein. Diese wirken ähnlich wie die Noppen 37, 38, 39 beim Vergießen zentrierend und/oder zur Führung der Vergussmasse.
Die Figuren 9 bis 1 1 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform von Träger 10 und Deckel 25. Der Deckel 25 ist hier mit einer schrägen Außenfläche 51 versehen, welche beim Vergießen (im Spritzgussverfahren) vom Gussmaterial angeströmt wird, siehe insbesondere Figur 1 1 . Die schräge Außenfläche 51 weist zu einer Längsachse des Trägers 10 einen Winkel von etwa 30 Grad auf und ist der
Austrittsöffnung 35 zugewandt. In Figur 1 1 ist der vergossene Träger 10 im Metallzylinder 13 gezeigt. Ein dicker Pfeil 52 weist in Längsrichtung gegen die Stirnseite 42 und zeigt an, aus welcher Richtung und an welcher Stelle die Vergussmasse in die nicht näher dargestellte Form eingespritzt wurde. Die vielen kleinen schwarzen Pfeile 53 illustrieren den Weg der Vergussmasse durch den Stirnbereich 23. Ein langer, schmaler Pfeil 54 weist von der schrägen Außenfläche 51 zum mittleren Bereich 24 und illustriert Ort und Richtung der durch die strömende Vergussmasse auf den Deckel 25 wirkende Kraft.
Figur 10 zeigt zur Verdeutlichung rein fiktiv anhand der Pfeile 53 den Strom der Vergussmasse, wenn kein Deckel aufgesetzt wäre. In diesem Fall würde die Vergussmasse unmittelbar durch die Fenster 29 in einen Verbindungsbereich 55 der Kontakte 19, 21 gelangen und diese mit relativ hohem Druck von oben beaufschlagen, mit höherem Druck als von unten. Die Verbindung kann dadurch beeinträchtigt werden. Angestrebt sind im Verbindungsbereich 55 ein geringer Druck und eine geringe Strömungsgeschwindigkeit. Auch dies wird durch den Deckel 25 und dessen anhand der Figuren beschriebene Gestaltung erreicht.