EP3899551A2 - Spulenkörper, induktiver drehzahlsensor und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Spulenkörper, induktiver drehzahlsensor und verfahren zu deren herstellung

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Publication number
EP3899551A2
EP3899551A2 EP19813827.3A EP19813827A EP3899551A2 EP 3899551 A2 EP3899551 A2 EP 3899551A2 EP 19813827 A EP19813827 A EP 19813827A EP 3899551 A2 EP3899551 A2 EP 3899551A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
area
base body
speed sensor
axial axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19813827.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Lechner
Andre Kluftinger
Christoph Huber
Stefan Palzer
Martin Büttner
Ines Fruhstorfer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP3899551A2 publication Critical patent/EP3899551A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/026—Housings for speed measuring devices, e.g. pulse generator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances

Definitions

  • Coil former Coil former, inductive speed sensor and process for its manufacture
  • the present invention relates to a coil former, an inductive
  • the invention relates in particular to a coil former, which is used both for an axial inductive
  • Speed sensor as well as for a radial inductive speed sensor can be used.
  • Speed sensors are used in vehicle technology to measure the speed of rotation of rotatable components. For anti-lock braking systems to function correctly, for example, it is necessary to continuously determine a speed of the wheel in question. These speed sensors use, for example, an inductive measurement to determine a rotational speed of a magnet wheel relative to a coil. Such sensors are very robust against environmental influences, such as those in
  • inductive speed sensors can be manufactured as radial or axial sensors.
  • the electrical connection line is guided axially away from the speed sensor with respect to the coil used and can therefore be guided parallel to an axial axis around which the turns of the coil run.
  • the electrical connection lines run out of the speed sensor in the radial direction (perpendicular to the axial axis). Depending on how the cable routing is desired, one of the two variants is used.
  • Speed sensor-specific coil former and / or busbars are used, which can be used either for the radial or for the axial variant. This affects flexibility and makes production complex.
  • the present invention relates to a coil former for an inductive speed sensor.
  • the coil body comprises a base body, the one
  • the coil former has winding area for coil windings around an axial axis and an opening for receiving a pole assembly along the axial axis.
  • the coil former comprises two busbars, each running parallel to the axial axis and having a contact area for electrical connection lines, in order to connect the coil in the winding area to the electrical connection lines.
  • Each contact area has at least one bendable section in order to optionally lead the electrical connection lines at least in sections parallel to the axial axis or, perpendicularly thereto, radially.
  • the coil former can thus be used both for a radial speed sensor and for an axial speed sensor.
  • the two busbars can advantageously be of the same design, can be attached to the base body on opposite sides and are bent differently in the bendable section for the radial variant than for the axial variant.
  • the bendable portion is formed on the busbars and may include a thinned portion, notches, perforations, or other means that facilitate controlled bending along a desired line.
  • the coil body includes at least one anti-rotation device, which can be designed as a radial projection on the base body, in order to prevent the coil body from rotating during a molding process (or another method for sheathing) by a stop in an exemplary molding tool prevent.
  • the winding section can be delimited on one side or on both sides in the axial direction by at least one disk-shaped section, the at least one radial projection of the anti-rotation device being at least 0.5 mm or at least 1 mm or more than 1.5 mm in the radial direction over the at least one
  • the base body comprises at least one latching hook, which is designed to fix a pole assembly inserted in the opening of the base body, so as to prevent axial movement of the pole assembly used.
  • the base body comprises at least one ventilation opening, one
  • the two busbars each comprise a compressible slot in which a wire of the coil can be inserted.
  • the slot can be designed to reduce its slot width when compressed, whereby cutting through the inserted wire is prevented by opposing stops. This can be achieved, for example, via a slot width and / or slot length and / or depth, but also via an edge rounding, which makes it difficult to cut through.
  • the two busbars can be deburred in the area of the slot by a (double-sided) embossing in order to prevent the coil wires from being cut when the electrical contact to the coil is formed.
  • the two busbars each include a tab that has a
  • Busbars can also each have a barrier that is designed to divert an encapsulation compound in the encapsulation tool during the exemplary encapsulation process, in order to protect electrical contact with the coil.
  • the contact areas each include a surface for a connection in the form of welding or soldering or crimping the electrical
  • the present invention also relates to an inductive speed sensor with a previously defined coil body, a coil winding (coil) in the
  • the inductive speed sensor comprises a sheathing made of a plastic material, in particular of an encapsulation compound, which connects the coil body with the coil winding and the
  • the anti-rotation device partially protrudes (radially) from the casing or extends at least to an outer surface of the casing.
  • the anti-rotation device appears after the casing as a raised structure on an outer surface of the casing.
  • the shroud includes one or more ribs and a plateau on which the rib (s) ends.
  • the inductive sensor can comprise a protective sleeve (e.g. made of a magnetically non-conductive metal) which is at least partially formed around the casing and can be joined to the casing by caulking using the plateau.
  • the inductive speed sensor includes electrical connection lines that are connected to the contact areas and run at least partially parallel to the axial axis to form an axial speed sensor or run perpendicular to it to form a radial speed sensor.
  • the present invention relates to a method for producing a
  • Busbar for a coil former as previously defined.
  • the process includes the steps: - punching a flat metal to form an (electrical) contact area, a connection area for the coil windings and an intermediate area between the contact area and the connection area;
  • connection area to form a U-shaped end portion with the slot in a protruding leg
  • busbar is used for a radial inductive sensor, again bending an end portion of the contact area about an axis that is perpendicular to the flat metal.
  • this method may include bending up a portion of the flat metal (e.g., a die cut) to form a barrier and / or a
  • the present invention relates to a method for producing a
  • Coil former for an inductive speed sensor includes:
  • a base body which comprises a winding area for coil windings around an axial axis and an opening for receiving a pole assembly along the axial axis;
  • the method comprises bending the contact areas in a bendable section provided for this purpose, perpendicular to the axial axis, in order to guide the electrical connection lines perpendicularly to the axial axis, at least in sections.
  • Process steps should be restricted. In further embodiments the process steps for both processes can be carried out in a different order.
  • Embodiments of the present invention overcome the aforementioned problems with a universal coil former, which can be used for both the axial and the radial variant of the inductive speed sensor.
  • two identical busbars can be used for this coil former, which are only bent once more in the case of a radial speed sensor, in order to lay the electrical connection lines in the radial direction.
  • the conventional speed sensors use different coil formers and / or different busbars for the axial and radial variants.
  • the universal bobbin the number of parts required is reduced.
  • simple manufacture and assembly are made possible, which in turn leads to considerable cost reductions.
  • An anti-twist device prevents unwanted twisting during the exemplary extrusion process.
  • a separate bracket is not required.
  • a locking hook can reliably prevent the movement of the magnet or the pole core during the manufacturing process.
  • the magnet / pole core can be easily removed if the coil winds incorrectly. The percentage of rejects in the case of faulty production is minimized.
  • the vent channel prevents the formation of air cushions between the
  • Magnets and the pole core when inserting the magnet so that rapid production and in particular automated production is made possible.
  • the tab allows easy and reliable axial securing of the
  • the barrier repels the granulate or the encapsulation compound, so that reliable protection of the welding point is achieved during the encapsulation process.
  • 1A, 1B show a coil former according to an embodiment of the
  • 4A-4C show an example of forming the casing and attaching the
  • FIG. 1A shows a cross-sectional view of a coil former according to one
  • the coil former comprises a base body 100, which in turn has a winding region 110 for the coil windings 10, which are wound around an axial axis R (see FIG. 1B).
  • the bobbin also includes an opening 120 which is provided to insert a pole assembly there along the axial axis R.
  • the coil former further comprises two busbars 200, a first busbar 201 and opposite a second busbar 202, each of which extends parallel to the axial axis R.
  • the winding area 110 is also axially shaped by a disk-shaped one
  • End portion 115 delimited so as to form coil windings 10 in the winding area 110.
  • the end section 115 comprises a hole (central opening) 105 in order to allow a pole core to protrude from the coil former and thus to be able to effectively transmit the magnetic field.
  • the exemplary embodiment comprises anti-rotation devices 150 (see FIG. 1B) which are designed as projections on the base body 100.
  • the projections 150 extend, for example, by at least 0.1 mm beyond the disk-shaped end sections 115 in the radial direction. This makes it possible for the coil former, for example, in an encapsulation tool or another
  • Spacers can serve in the exemplary extrusion die
  • the anti-rotation devices 150 can comprise various forms of projections.
  • the anti-rotation devices 150 can be designed as pin-shaped elements (protrude from the image plane of FIG. 1B) or as arrow-shaped elements (extend upwards in FIG. 1B), which then later form part of a rib of the casing still to be formed can form.
  • the base body 100 further comprises a latching hook 130, which is designed to hold an inserted pole assembly in the opening 120 in the axial direction. Furthermore, there are openings 140 in the base body 100 are provided, which serve to enable the insertion of the pole assembly into the opening 120 by pressure equalization between an inner region of the base body 100 and an outer region, so that the pole assembly can be inserted into the opening 120 easily and quickly.
  • the two busbars 200 are used to make electrical contact with the coil 10 in the winding region 110 using the electrical connecting lines (not shown in FIGS. 1A, 1B).
  • Each contact area 220 comprises a bendable section 230, which makes it possible to bend the contact area 220 at least partially perpendicular to the axial axis R (in FIG. 1A from the image plane or into the image plane), in order to selectively an axial or radial speed sensor to enable. If the contact areas 220 are not bent or at most are bent in the direction of the axial axis R, the coil former shown can be used for an axial speed sensor.
  • Winding area 110 are connected in a connection area 15, each with a busbar 200 opposite the respective contact area 220.
  • Busbars 200 formed.
  • the tab 240 serves to axially fix the busbar 200, the tab 240 engaging, for example, in a corresponding recess in the base body 100, in order to prevent the busbar 200 from being displaced.
  • FIG. 2A to 2D show further details of the busbar 200.
  • FIG. 2A shows the busbar 200 in a spatial view
  • FIG. 2B in a cross-sectional view
  • FIG. 2C in a plan view
  • FIG. 2D shows the busbar 200 as a
  • the busbars 200 can in particular be designed in the same manner and are only arranged on opposite sides of the base body 100.
  • the busbars 200 comprise the connection area 210 for the coil wire 12 on one side and the contact area 220 on the one side
  • the busbar is angled perpendicular to a main surface in order to form a surface for contacting the electrical connecting lines.
  • the contact area 220 includes at least one bending section 230, one
  • connection area 210 for the coil wire 12 is bent in a U-shape and comprises a slot 260 in the projecting leg in order to insert at least one wire 12 of the coil 10 therein.
  • connection area 15 between the coil 10 and the connection of the busbar 210 with the coil wire 12 is twisted several times in order to achieve a more stable one
  • 2A and 2B also show a barrier-shaped extending
  • Section 250 which is suitable for the connection area 210 at a
  • this barrier 250 extends radially outward, so that when the coil former is inserted into an exemplary encapsulation tool, the corresponding encapsulation compound is passed around the barrier 250 and thereby a coil wire 12 in the slot 260 is not immediately exposed to the encapsulation compound, but only comes into contact with the encapsulation compound by redirection.
  • the tab 240 is made as a vertically upwardly bent section of the busbar 200.
  • the contact area 220 extends vertically upward (away from the axial axis R; see FIG. 1A).
  • the busbar 200 can be produced, for example, in such a way that a
  • the contact area 220 can be bent vertically upwards.
  • the tab 240 is bent vertically upward in the intermediate section 270 and the connection region 210 is bent in a U-shape.
  • the bendable section 230 is formed to facilitate a bend in the direction of the connection region 210. In the bendable section 230, for example, the cross-sectional area of the busbars 200 is correspondingly reduced via lateral material recesses in order to achieve a defined bend.
  • the bendable portion 230 can, however, also be formed by a thinner material, by notches, by perforations or by other means which facilitate controlled bending along a desired line. This bend is used to flexibly adapt the busbar to the area of application (whether radial or axial sensor).
  • the contact areas 220 form an area around the electrical
  • connection lines 30 thereon. It is also possible to crimp the connecting lines 30 at the contact areas.
  • the coil wires 12 can also be welded or soldered after insertion into the slot 260.
  • FIG. 3 shows an inductive speed sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, in which the coil former, as shown in FIGS. 1A and 1B, is surrounded by a sheath 300 and a sleeve 400.
  • the contact regions 220 are bent such that they point towards the axial axis R (Y-shaped contacting) in order to connect axially guided electrical connecting lines 30 to them.
  • the notch 232 in the busbars 200 can be used for this bend (see FIGS. 2C and 2D).
  • FIG. 3 also shows the pole assembly 20, 25, which comprises a magnet 20 and a pole core 25, the pole core 25 being arranged as a separate section within the coil 10 and piercing the hole 105 in the disk-shaped end section 115.
  • the most direct possible contact with the protective sleeve 400 is thus achieved in order to effectively conduct the magnetic field lines. This place can be free of the sheathing Be 300.
  • the magnet 20 is inserted as a separate object in the opening 120 after the pole core 25. Since the hole 105 is closed after the insertion of the pole core 25, the lateral openings 140 (for example slots as can be seen in FIG. 1A) facilitate the insertion of the magnet 20, since the opening (s) 140 provide an air cushion via a pressure equalization prevent.
  • FIG. 3 also shows that the barrier 250 effectively protects the connection region 210 with the slot 260 (see FIG. 2A) from the encapsulation compound.
  • the metal sleeve 400 is fastened to the casing 300, for example, by caulking 410.
  • An optional O-ring 450 is formed between the casing 300 and the protective sleeve 400, which provides a reliable seal between the interior of the
  • FIG. 4A to 4C show the radial inductive speed sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, it being without in FIG. 4A
  • Sheath 300 and sleeve 400 is shown, which can be seen in FIGS. 4B and 4C.
  • the end section of the contact area 220 is additionally bent, so as to make contact with the
  • connection line 30 To allow connection line 30 in a radial direction.
  • the contact areas 220 are bent perpendicularly away from the axial axis R (see FIG. 4A), so that the electrical
  • the bendable sections 230 can be used for this (see FIG. 2B).
  • Connection lines 30 are guided here in a U-shape towards the contact areas 220, so that the contact areas on the contact areas 220 are parallel to one another.
  • a Y-shaped contacting can also be selected, as can be seen in FIG. 3 for the axial sensor.
  • Bending sections 230, 232 it is possible to align the contact areas 220 in any direction: from parallel to a V or U-shaped arrangement of the two contact areas 220. A flexible electrical contact is thus possible and the connecting lines 30 can be laid almost anywhere.
  • FIG. 4A shows the coil body together with the coil 10 and the inserted pole core 25 and magnets 20, which are held in the axial direction by the latching hook 130.
  • FIG. 4B shows the result of forming the casing 300 and
  • FIG. 4C shows the protective sleeve 400 applied.
  • the anti-rotation devices 150 can be used to fix the coil former from FIG. 4A in the tool used for this.
  • the fixation of the magnet 20 and the pole core 25 by means of a latching hook 130 offers the advantage that the magnet 20 or pole core 25 can in turn be removed in the event of a manufacturing defect, and the rejects in production are thus minimized.
  • the pole core 25 can, for example, be a finished part that does not require reworking.
  • FIG. 4B shows the radial inductive sensor before the protective sleeve 400 is applied.
  • the casing 300 is designed such that it forms a plurality of ribs 330 on the outer surface.
  • the anti-rotation device 150 can be designed, for example, as an arrow-shaped projection (the anti-rotation device 150 pointing vertically upward in FIG. 4A) and can become part of the rib 330 after the sheathing.
  • the ribs 330 end, for example, on a plateau 340.
  • the plateau 340 can be used to connect the protective sleeve 400 to the casing 300 via caulking 410.
  • anti-rotation devices 150 can be designed, for example, as pins (in FIG. 4A the anti-rotation device 150 protruding from the plane of the drawing), which extend at least up to a surface (or slightly beyond) of the casing 300.
  • at least one anti-rotation device is designed such that the casing forms a groove 331, as shown in FIG. 4B.
  • 4C shows the radial inductive sensor, in which the protective sleeve 400 is partially formed around the casing 300.
  • the protective sleeve 400 is joined to the casing 300 by at least one caulking 410 using the plateau 340.
  • the ribs 330 are shaped such that they cause a sleeve clamping (ie a firm hold of the sleeve 400 without play).
  • Injection molding tool is reliably ensured via the anti-rotation devices 150, which moreover do not have to be reworked, since they become part of the ribs 330, which is used for the sleeve clamping.

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Abstract

Ein Spulenkörper für einen induktiven Drehzahlsensor, umfasst: einen Grundkörper (100) mit einem Wickelbereich (110) für Spulenwicklungen (10) um eine axiale Achse (R) und einer Öffnung (120) zur Aufnahme eines Polverbandes (20, 25) entlang der axialen Achse (R); und zwei Stromschienen (200), die jeweils parallel zu der axialen Achse (R) verlaufen und einen Kontaktbereich (220) für elektrische Anschlussleitungen (30) aufweisen, um die Spule (10) im Wickelbereich (110) mit den elektrischen Anschlussleitungen (30) zu verbinden. Jeder Kontaktbereich (220) weist zumindest einen biegbaren Abschnitt (230) auf, um wahlweise die elektrischen Anschlussleitungen (30) zumindest abschnittsweise parallel zur axialen Achse (R) oder, senkrecht dazu, radial zu führen.

Description

BESCHREIBUNG
Spulenkörper, Induktiver Drehzahlsensor und Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spulenkörper, einen induktiven
Drehzahlsensor und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Spulenkörper, der sowohl für einen axialen induktiven
Drehzahlsensor als auch für einen radialen induktiven Drehzahlsensor nutzbar ist.
Drehzahlsensoren werden in der Fahrzeugtechnik genutzt, um Drehgeschwindigkeiten von drehbaren Komponenten zu messen. Damit beispielsweise Antiblockiersysteme korrekt funktionieren, ist es erforderlich, fortlaufend eine Drehzahl des betreffenden Rades zu ermitteln. Diese Drehzahlsensoren nutzen beispielsweise eine induktive Messung, um eine Drehgeschwindigkeit eines Polrades relativ zu einer Spule zu ermitteln. Solche Sensoren sehr robust gegenüber Umwelteinflüssen, wie sie in
Fahrzeuganwendungen typisch sind.
Diese induktiven Drehzahlsensoren können als radiale oder axiale Sensoren hergestellt werden. Bei axialen Drehzahlsensoren wird die elektrische Anschlussleitung bezüglich der genutzten Spule axial von dem Drehzahlsensor weggeführt und können daher parallel zu einer Axialachse geführt werden, um die die Windungen der Spule verlaufen. Bei radialen Drehzahlsensoren verlaufen die elektrischen Anschlussleitungen in radialer Richtung (senkrecht zur axialen Achse) aus dem Drehzahlsensor heraus. Je nachdem wie die Kabelführung gewünscht ist, kommt eine der beiden Varianten zum Einsatz.
Bei konventionellen Drehzahlsensoren werden für die radialen und axialen
Drehzahlsensor spezifische Spulenkörper und/oder Stromschienen genutzt, die entweder für die radiale oder für den axialen Variante nutzbar sind. Dies beeinträchtigt die Flexibilität und macht die Produktion aufwendig.
Daher besteht ein Bedarf, die Herstellung der Spulenkörper/Stromschienen zu vereinheitlichen, so dass der Spulenkörper und/oder die Stromschienen sowohl für einen axialen induktiven Drehzahlsensor als auch für einen radialen induktiven
Drehzahlsensor nutzbar sind.
Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch einen Spulenkörper nach Anspruch 1 , einen induktiven Drehzahlsensor nach Anspruch 8 und Verfahren zu deren Herstellung nach den Ansprüchen 12 und 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spulenkörper für einen induktiven Drehzahlsensor. Der Spulenkörper umfasst einen Grundkörper, der einen
Wickelbereich für Spulenwicklungen um eine axiale Achse und eine Öffnung zur Aufnahme eines Polverbandes entlang der axialen Achse aufweist. Außerdem umfasst der Spulenkörper zwei Stromschienen, die jeweils parallel zu der axialen Achse verlaufen und einen Kontaktbereich für elektrische Anschlussleitungen aufweisen, um die Spule im Wickelbereich mit den elektrischen Anschlussleitungen zu verbinden. Jeder Kontaktbereich weist zumindest einen biegbaren Abschnitt auf, um wahlweise die elektrischen Anschlussleitungen zumindest abschnittsweise parallel zur axialen Achse oder, senkrecht dazu, radial zu führen.
Der Spulenkörper kann somit sowohl für einen radialen Drehzahlsensor als auch für einen axialen Drehzahlsensor genutzt werden. Die beiden Stromschienen können in vorteilhafter Weise gleich ausgebildet sein, können an gegenüberliegenden Seiten an dem Grundkörper befestigt werden und werden in dem biegbaren Abschnitt für die radiale Variante anders gebogen als für die axiale Variante. Der biegbare Abschnitt ist als solcher an den Stromschienen ausgebildet und kann einen abgedünnten Abschnitt, Auskerbungen, Perforationen oder andere Mittel umfassen, die ein kontrolliertes Biegen entlang einer gewünschten Linie erleichtern.
Optional umfasst der Spulenkörper zumindest eine Verdrehsicherung, die als ein radialer Vorsprung auf dem Grundkörper ausgebildet sein kann, um während eines Umspritzprozesses (oder einem anderen Verfahren zur Ummantelung) ein Verdrehen des Spulenkörpers durch einen Halt in einem beispielhaften Umspritzwerkzeug zu verhindern. Der Wickelabschnitt kann in axialer Richtung einseitig oder beidseitig durch zumindest einen scheibenförmige Abschnitt begrenzt sein, wobei der zumindest eine radiale Vorsprung der Verdrehsicherung sich um zumindest 0,5 mm oder zumindest 1 mm oder mehr als 1 ,5 mm in radialer Richtung über den zumindest einen
scheibenförmigen Abschnitt hinaus erstrecken kann.
Optional umfasst der Grundkörper zumindest einen Rasthaken, der ausgebildet ist, um einen in der Öffnung des Grundkörpers eingesetzten Polverband zu fixieren, um so eine axiale Bewegung des eingesetzten Polverbandes zu verhindern.
Optional umfasst der Grundkörper zumindest eine Entlüftungsöffnung, die einen
Innenbereich des Grundkörpers, der durch die Öffnung zugänglich ist, mit einem
Außenbereich zu verbinden, um einen Druckausgleich zwischen dem Innenbereich des Grundkörpers und dem Außenbereich beim Einsetzen des Polverbandes zu erreichen. Ein dämpfendes Luftpolster soll damit beim Einsetzen verhindert werden.
Optional umfassen die zwei Stromschienen jeweils einen zusammendrückbaren Schlitz, in welchem ein Draht der Spule einführbar ist. Der Schlitz kann ausgebildet sein, um bei einem Zusammendrücken seine Schlitzbreite zu verringern, wobei ein Durchschneiden des eingeführten Drahtes durch gegenüberliegende Anschläge verhindert wird. Dies kann beispielsweise über ein Schlitzbreite und/oder Schlitzlänge und/oder Tiefe, aber auch über eine Kantenabrundung erreicht werden, die ein Durchschneiden erschwert. Insbesondere können die zwei Stromschienen im Bereich des Schlitzes durch eine (beidseitige) Prägung entgratet werden, um ein Durchtrennen der Spulendrähte beim Ausbilden des elektrischen Kontaktes zur Spule zu verhindern.
Optional umfassen die zwei Stromschienen jeweils eine Lasche, die über eine
(formschlüssige oder kraftschlüssige) Fixierung an dem Grundkörper eine axiale
Verschiebung der Stromschienen relativ zum Grundkörper verhindern. Die zwei
Stromschienen können außerdem jeweils eine Barriere aufweisen, die ausgebildet ist, um während des beispielhaften Umspritzvorganges in dem Umspritzwerkzeug eine Umspritzmasse umzuleiten, um so einen elektrischen Kontakt zu der Spule zu schützen. Optional umfassen die Kontaktbereiche jeweils eine Fläche für eine Anbindung in Form von Verschweißen oder ein Verlöten oder ein Crimpen der elektrischen
Anschlussleitung(en) oder weitere Kontaktierungsmittel, um die elektrischen
Anschlussleitungen an den jeweiligen Kontaktbereichen zu befestigen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen induktiven Drehzahlsensor mit einem zuvor definierten Spulenkörper, einer Spulenwicklung (Spule) in dem
Wickelbereich des Grundkörpers und einem Polverband mit einem Magneten und einem Polkern in der Öffnung des Grundkörpers. Außerdem umfasst der induktive Drehzahlsensor eine Ummantelung aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einer Umspritzmasse, die den Spulenkörper mit der Spulenwicklung und den
Polverband zumindest teilweise ummantelt.
Optional ragt die Verdrehsicherung teilweise aus der Ummantelung (radial) heraus oder erstreckt sich zumindest bis zu einer äußeren Oberfläche der Ummantelung. Die Verdrehsicherung erscheint nach der Ummantelung als eine erhabene Struktur auf einer Außenoberfläche der Ummantelung.
Optional umfasst die Ummantelung eine oder mehr Rippen und ein Plateau, auf dem die Rippe(n) endet/n. Außerdem kann der induktive Sensor eine Schutzhülse umfassen (z.B. aus einem magnetisch nicht leitfähigen Metall), die zumindest teilweise um die Ummantelung herum ausgebildet ist und durch eine Verstemmung unter Nutzung des Plateaus mit der Ummantelung zusammengefügt sein kann.
Optional umfasst der induktive Drehzahlsensor elektrische Anschlussleitungen, die mit den Kontaktbereichen verbunden sind und zumindest teilweise parallel zur axialen Achse verlaufen, um einen axialen Drehzahlsensor zu bilden, oder senkrecht dazu verlaufen, um einen radialen Drehzahlsensor zu bilden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer
Stromschiene für einen Spulenkörper, wie er zuvor definiert wurde. Das Verfahren umfasst die Schritte: - Stanzen eines Flachmetalls, um einen (elektrischen) Kontaktbereich, einen Anschlussbereich für die Spulenwicklungen und einen Zwischenbereich zwischen dem Kontaktbereich und dem Anschlussbereich zu bilden;
- Ausbilden eines Schlitzes für einen Spulendraht im Anschlussbereich;
- Umbiegen des Anschlussbereiches, um einen U-förmigen Endabschnitt mit dem Schlitz in einem abstehenden Schenkel zu bilden;
- Umbiegen des Kontaktbereiches, um eine Längsrichtung des Flachmetalls; und
- falls die Stromschiene für einen radialen induktiven Sensor verwendet wird, nochmaliges Umbiegen eines Endabschnittes des Kontaktbereiches um eine Achse, die senkrecht auf dem Flachmetall steht.
Optional kann dieses Verfahren ein Hochbiegen eines Abschnittes des Flachmetalls (z.B. einer Ausstanzung) umfassen, um eine Barriere zu bilden und/oder ein
Hochbiegen eines seitlich herausragenden Abschnittes umfassen, um eine Lasche zur Befestigung zu bilden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines
Spulenkörpers für einen induktiven Drehzahlsensor. Dieses Verfahren umfasst:
- Bereitstellen eines Grundkörper, der einen Wickelbereich für Spulenwicklungen um eine axiale Achse und eine Öffnung zur Aufnahme eines Polverbandes entlang der axialen Achse umfasst; und
- Anbringen von zwei Stromschienen, die jeweils parallel zu der axialen Achse verlaufen und einen Kontaktbereich für elektrische Anschlussleitungen aufweisen, um die Spule im Wickelbereich mit den elektrischen
Anschlussleitungen zu verbinden.
Option umfasst das Verfahren ein Umbiegen der Kontaktbereiche in einem dafür vorgesehenen biegbaren Abschnitt senkrecht zur axialen Achse, um die elektrischen Anschlussleitungen zumindest abschnittsweise senkrecht zur axialen Achse zu führen.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Reihenfolge der
Verfahrensschritte eingeschränkt werden soll. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die Verfahrensschritte für beide Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung überwinden die zuvor genannten Probleme durch einen universellen Spulenkörper, der sowohl für die axiale als auch für den radiale Variante des induktiven Drehzahlsensor genutzt werden kann. Außerdem können für diesen Spulenkörper zwei gleiche Stromschienen verwendet werden, die bei einem radialen Drehzahlsensor lediglich einmal mehr gebogen werden, um so die elektrischen Anschlussleitungen in radialer Richtung zu verlegen. Im Gegensatz hierzu werden bei den konventionellen Drehzahlsensoren unterschiedliche Spulenkörper und/oder unterschiedliche Stromschienen für die axiale und die radiale Variante verwendet. Durch die Verwendung des universellen Spulenkörpers reduziert sich somit die Anzahl der erforderlichen Teile. Außerdem wird eine einfache Herstellung und Montage ermöglicht, was wiederum zu erheblichen Kostenreduzierungen führt.
Ausführungsbeispiele bieten darüber hinaus die folgenden Vorteile:
- Eine Verdrehsicherung verhindert eine unerwünschte Verdrehung während des beispielhaften Umspritzprozesses. Eine separate Halterung ist nicht erforderlich.
- Ein Rasthaken kann die Bewegung des Magneten bzw. des Polkerns während des Fertigungsprozesses zuverlässig verhindern. Somit kann der
Magnet/Polkern bei einer fehlerhaften Wicklung der Spule leicht wieder entfernt werden. Der Ausschussanteil bei fehlerhafter Herstellung wird minimiert.
- Der Entlüftungskanal verhindert das Ausbilden von Luftpolster zwischen dem
Magneten und dem Polkern beim Einführen des Magneten, sodass eine schnelle Fertigung und insbesondere eine automatisierte Fertigung ermöglicht wird.
Die verwendeten Stromschienen bieten die folgenden Vorteile:
- Die Lasche erlaubt eine einfache und zuverlässige axialen Sicherung der
Stromschiene auf dem Grundkörper des Spulenkörpers.
- Die Barriere (Spoiler) weist das Granulat bzw. die Umspritzmasse ab, sodass ein zuverlässiger Schutz der Schweißstelle beim Umspritzprozess erreicht wird.
- Das Einklemmen der Spulendrähte bietet einen sicheren und zuverlässigen Halt für einen Schweiß- oder Lötprozess. Ein unbeabsichtigtes Durchtrennen der Spulendrähte wird durch die Spaltgeometrie verhindert. Die genutzte Quetschgeometrie vermeidet weitestgehend die Belastungen bzw.
Querschnittsänderungen des Spulendrahtes beim Einsetzen des Drahtes und sorgt somit für eine definierte elektrische Anbindung der Spule.
- Durch ein Prägen oder Entgraten der Kanten der Stromschienen werden scharfe Kanten beseitigt, sodass der Draht im Wickelbereich der Spule und im
Schweißbereich zuverlässig geschützt wird. Um eine hohe Anzahl von
Wicklungen und somit eine hohe Induktivität zu erreichen, ist der Draht häufig sehr dünn, sodass diese Schutzmechanismen einen besonderen Vorteil bieten.
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
Fig. 1A, 1 B zeigen einen Spulenkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 2A-2D veranschaulichen die Ausgestaltung und Fierstellung der für den
Spulenkörper genutzten Stromschienen.
Fig. 3 zeigt einen axialen induktiven Drehzahlsensor gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4A-4C zeigen beispielhaft das Ausbilden der Ummantelung und Anbringen der
Schutzhülse für den radialen Drehzahlsensor gemäß weiterer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 A zeigt eine Querschnittsansicht eines Spulenkörpers gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der für einen induktiven
Drehzahlsensor geeignet ist. Die Fig. 1 B zeigt eine Vorderansicht des Spulenkörpers, wobei die Querschnittsebene A-A die horizontale Ebene ist und der Spulenkörper mit ausgebildeten Spulenwicklungen 10 gezeigt ist. Die Spulenwicklungen 10 bilden eine Spule des induktiven Drehzahlsensors. Der Spulenkörper umfasst einen Grundkörper 100, der wiederum einen Wickelbereich 110 für die Spulenwicklungen 10 aufweist, die um eine axiale Achse R gewickelt werden (siehe Fig. 1 B). Der Spulenkörper umfasst außerdem eine Öffnung 120, die vorgesehen ist, um einen Polverband entlang der axialen Achse R dort hineinzusetzen. Der Spulenkörper umfasst weiter zwei Stromschienen 200, eine erste Stromschiene 201 und gegenüberliegend eine zweite Stromschiene 202, die sich jeweils parallel zur axialen Achse R erstrecken.
Der Wickelbereich 110 wird außerdem axial durch einen scheibenförmigen
Endabschnitt 115 begrenzt, um so Spulenwicklungen 10 in dem Wickelbereich 110 auszubilden. Der Endabschnitt 115 umfasst ein Loch (zentrale Öffnung) 105, um einen Polkern aus dem Spulenkörper herausragen zu lassen und so das Magnetfeld effektiv weiterleiten zu können.
Außerdem umfasst das Ausführungsbeispiel Verdrehsicherungen 150 (siehe Fig. 1 B), die als Vorsprünge auf dem Grundkörper 100 ausgebildet sind. Die Vorsprünge 150 erstrecken sich beispielsweise um zumindest 0,1 mm über die scheibenförmigen Endabschnitte 115 in radialer Richtung hinaus. Damit wird es möglich, dass der Spulenkörper beispielsweise in einem Umspritzwerkzeug oder einem anderen
Werkzeug, welches zum Ausbilden einer Ummantelung genutzt wird, fixiert wird, so dass insbesondere keine Verdrehungen möglich sind. Um gleichzeitig als
Abstandshalter in dem beispielhaften Umspritzwerkzeug zu dienen, können
beispielsweise zumindest drei Vorsprünge 150 entlang der Umfangsrichtung des Grundkörpers 100 ausgebildet sein. Die Verdrehsicherungen 150 können verschiedene Formen von Vorsprüngen umfassen. Beispielsweise können die Verdrehsicherungen 150 als stiftförmige Elemente (ragen aus der Bildebene der Fig. 1 B heraus) oder als pfeilförmige Elemente (erstrecken sich in der Fig. 1 B nach oben) ausgebildet sein, die dann später einen Teil einer Rippe der noch auszubildenden Ummantelung bilden können.
Der Grundkörper 100 umfasst in dem Ausführungsbeispiel weiterhin einen Rasthaken 130, der ausgebildet ist, um einen eingesetzten Polverband in der Öffnung 120 in axialer Richtung zu halten. Ferner sind in dem Grundkörper 100 Öffnungen 140 vorgesehen, die dazu dienen, das Einsetzen des Polverbandes in die Öffnung 120 durch einen Druckausgleich zwischen einem Innenbereich des Grundkörpers 100 und einem Außenbereich zu ermöglichen, so dass der Polverband leicht und zügig in die Öffnung 120 eingeführt werden kann.
Die zwei Stromschienen 200 dienen der elektrischen Kontaktierung der Spule 10 in dem Wickelbereich 110 unter Verwendung der elektrischen Anschlussleitungen (in der Fig. 1A, 1 B nicht zu sehen). Jeder Kontaktbereich 220 umfasst einen biegbaren Abschnitt 230, der es ermöglicht, den Kontaktbereich 220 zumindest teilweise senkrecht zur axialen Achse R zu verbiegen (in der Fig. 1A aus der Bildebene heraus oder in die Bildebene hinein), um so wahlweise einen axialen oder radialen Drehzahlsensor zu ermöglichen. Falls die Kontaktbereiche 220 nicht oder höchstens in Richtung zu der axialen Achse R verbogen werden, kann der gezeigte Spulenkörper für einen axialen Drehzahlsensor genutzt werden. Die Drahtenden 12 der Wicklungen 10 in dem
Wickelbereich 110 werden in einem Anbindebereich 15 mit jeweils einer Stromschiene 200 gegenüberliegend zu dem jeweiligen Kontaktbereich 220 verbunden.
Außerdem ist in dem Ausführungsbeispiel eine Lasche 240 an den jeweiligen
Stromschienen 200 ausgebildet. Die Lasche 240 dient der axialen Fixierung der Stromschiene 200, wobei die Lasche 240 beispielsweise in einer entsprechenden Vertiefung des Grundkörpers 100 eingreift, um so eine Verschiebung der Stromschiene 200 zu verhindern.
Fig. 2A bis 2D zeigen weitere Details der Stromschienen 200. Die Fig. 2A zeigt die Stromschiene 200 in einer Raumansicht, die Fig. 2B in einer Querschnittsansicht, die Fig. 2C in einer Draufsicht, und die Fig. 2D zeigt die Stromschiene 200 als ein
Flachmetall bevor die verschiedenen Abschnitte gebogen werden.
Die Stromschienen 200 können insbesondere in gleicher Art und Weise ausgebildet sein und werden lediglich auf gegenüberliegenden Seiten des Grundkörpers 100 angeordnet. Die Stromschienen 200 umfassen den Anschlussbereich 210 für den Spulendraht 12 auf der einen Seite und den Kontaktbereich 220 auf der
gegenüberliegenden Seite, die beide durch einen Zwischenabschnitt 270 miteinander verbunden sind. In dem Kontaktbereich 220 ist die Stromschiene senkrecht zu einer Hauptoberfläche abgewinkelt, um eine Fläche für eine Kontaktierung der elektrischen Anschlussleitungen zu bilden.
Der Kontaktbereich 220 umfasst zumindest einen Biegeabschnitt 230, der eine
Verbiegung erleichtern soll, sodass die Stromschiene 200 durch ein optionales Biegen für axiale und radiale Drehzahlsensoren genutzt werden kann. Der Anschlussbereich 210 für den Spulendraht 12 ist U-förmig gebogen und umfasst einen Schlitz 260 in dem abstehenden Schenkel, um darin mindestens einen Draht 12 der Spule 10 einzuführen. In der Praxis wird der Anbindebereich 15 zwischen Spule 10 und Anbindung der Stromschiene 210 mit dem Spulendraht 12 mehrfach verdrillt, um eine stabilere
Anbindung an die Stromschiene 200 zu gewährleisten. Dies wirkt sich insbesondere vorteilhaft bei der Umspritzung des Sensors aus.
Die Fig. 2A und 2B zeigen außerdem einen Barriere-förmig sich erstreckenden
Abschnitt 250, der dazu geeignet ist, um den Anschlussbereich 210 bei einem
Umspritzprozess zu schützen. Wie in der Fig. 1 zu sehen ist, erstreckt sich diese Barriere 250 in eine radial nach außen, so dass beim Einsetzen des Spulenkörpers in ein beispielhaftes Umspritzwerkzeug, die entsprechende Umspritzmasse um die Barriere 250 herumgeleitet wird und dadurch ein Spulendraht 12 in dem Schlitz 260 nicht unmittelbar der Umspritzmasse ausgesetzt wird, sondern erst durch Umleiten mit der Umspritzmasse in Kontakt gerät. Außerdem ist die Lasche 240 als ein vertikal nach oben gebogener Abschnitt der Stromschiene 200 gefertigt. Ebenso erstreckt sich der Kontaktbereich 220 vertikal nach oben (von der axialen Achse R weg; siehe Fig. 1 A).
Die Stromschiene 200 kann beispielsweise derart hergestellt werden, dass ein
Flachmetall zunächst ausgestanzt wird, wie es in der Fig. 2D zu sehen ist. Der Schlitz 260 kann entsprechend ausgeschnitten oder ausgefräst werden. Nach dem
Bereitstellen dieses Flachmetalls kann der Kontaktbereich 220 vertikal nach oben gebogen werden. Ebenso wird die Lasche 240 in dem Zwischenabschnitt 270 vertikal nach oben gebogen und der Anschlussbereich 210 wird U-förmig gebogen. Dadurch ergibt sich die Stromschiene 200, wie sie in der Fig. 2B zu sehen ist. Das Biegen in dem Kontaktbereich 220 wird dadurch erleichtert, dass einerseits eine Einkerbung 232 vorgesehen ist, um das Verbiegen der Stromschiene 200 entlang der axialen Achse R zu erleichtern. Außerdem ist der biegbare Abschnitt 230 ausgebildet, um eine Biegung in Richtung zu dem Anschlussbereich 210 zu erleichtern. In dem biegbaren Abschnitt 230 ist beispielsweise die Querschnittsfläche der Stromschien 200 über seitliche Materialausnehmungen entsprechend verringert, um eine definierte Biegung zu erreichen. Der biegbare Abschnitt 230 kann aber auch durch ein dünneres Material, durch Auskerbungen, durch Perforationen oder durch andere Mittel ausgebildet sein, die ein kontrollierten Biegen entlang einer gewünschten Linie erleichtern. Diese Biegung dient dazu, die Stromschiene flexibel an das Einsatzgebiet (ob radialer oder axialer Sensor) anzupassen.
Außerdem bilden die Kontaktbereiche 220 eine Fläche, um die elektrischen
Anschlussleitungen 30 daran zu schweißen, zu löten oder anderweitig zu befestigen. Es ist ebenfalls möglich die Anschlussleitungen 30 an den Kontaktbereichen zu crimpen. Die Spulendrähte 12 können nach dem Einsetzen in dem Schlitz 260 ebenfalls verschweißt oder verlötet werden.
Fig. 3 zeigt einen induktiven Drehzahlsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem der Spulenkörper, wie er in der Fig. 1 A bzw. 1 B dargestellt ist, durch eine Ummantelung 300 und eine Hülse 400 umgeben ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kontaktbereiche 220 derart verbogen, dass sie hin zur axialen Achse R zeigen (Y-förmige Kontaktierung), um axial geführte elektrische Anschlussleitungen 30 mit ihnen zu verbinden. Für diese Biegung kann die Auskerbung 232 in den Stromschienen 200 genutzt werden (siehe Fig. 2C und 2D). Neben der Y- Form für die Kontaktierung ist es ebenfalls möglich, die Anschlussleitungen 30 in einer U-Form hin zu den Kontaktbereichen 220 zu führen, sodass die Kontaktflächen auf den Kontaktbereichen 220 parallel zueinander liegen (s.a. Fig. 4A unten).
Außerdem zeigt die Fig. 3 den Polverband 20, 25, der einen Magneten 20 und einen Polkern 25 umfasst, wobei der Polkern 25 als separater Abschnitt innerhalb der Spule 10 angeordnet ist und das Loch 105 in dem scheibenförmigen Endabschnitt 115 durchstößt. Damit wird ein möglichst direkter Kontakt mit der Schutzhülse 400 erreicht, um die Magnetfeldlinien effektiv zu leiten. Diese Stelle kann frei von der Ummantelung 300 sein. Der Magnet 20 ist als separates Objekt in die Öffnung 120 nach dem Pol kern 25 eingesetzt. Da nach dem Einsetzen des Polkernes 25 das Loch 105 verschlossen ist, erleichtern die seitlichen Öffnungen 140 (z.B. Schlitze wie sie in der Fig. 1A zu sehen sind) das Einsetzen des Magneten 20, da die Öffnung(en) 140 ein Luftpolster über einen Druckausgleich verhindern.
Die Fig. 3 zeigt außerdem, dass die Barriere 250 den Anschlussbereich 210 mit dem Schlitz 260 (siehe Fig. 2A) effektiv vor der Umspritzmasse schützt. Die Metallhülse 400 ist beispielsweise über eine Verstemmung 410 an der Ummantelung 300 befestigt. Zwischen der Ummantelung 300 und der Schutzhülse 400 ist ein optionaler O-Ring 450 ausgebildet, der eine zuverlässige Dichtung zwischen dem Innenbereich der
Schutzhülse 400 und dem Außenbereich sicherstellt.
Die Fig. 4A bis 4C zeigen den radialen induktiven Drehzahlsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei er in der Fig. 4A ohne
Ummantelung 300 und Hülse 400 dargestellt ist, die in der Fig. 4B und 4C zu sehen sind. Bei der radialen Variante des Drehzahlsensors wird lediglich der Endabschnitt des Kontaktbereiches 220 zusätzlich abgebogen, um so eine Kontaktierung der
Anschlussleitung 30 in eine radiale Richtung zu ermöglichen.
Für den gezeigten radialen Drehzahlsensor werden die Kontaktbereiche 220 senkrecht von der axialen Achse R weggebogen (siehe Fig. 4A), sodass die elektrischen
Anschlussleitungen 30 in radialer Richtung von der axialen Achse R weg zeigen. Hierzu können die biegbaren Abschnitte 230 genutzt werden (siehe Fig. 2B). Die
Anschlussleitungen 30 sind hier in einer U-Form hin zu den Kontaktbereichen 220 geführt, sodass die Kontaktflächen auf den Kontaktbereichen 220 parallel zueinander liegen. Es aber auch eine Y-förmige Kontaktierung gewählt werden, wie sie in der Fig. 3 für den axialen Sensor zu sehen ist.
Durch das Vorhandensein von zwei senkrecht zueinander ausgebildeten
Biegeabschnitten 230, 232 ist es möglich, die Kontaktbereiche 220 in eine beliebige Richtung auszurichten: von parallel bis hin zu einer V- oder U-förmigen Anordnung der beiden Kontaktbereiche 220. Somit wird ein flexibler elektrischer Kontakt möglich und die Anschlussleitungen 30 können nahezu beliebig gelegt werden.
Die Fig. 4A zeigt den Spulenkörper zusammen mit der Spule 10 und dem eingesetzten Polkern 25 und Magneten 20, die durch den Rasthaken 130 in axialer Richtung gehalten werden. Die Fig. 4B zeigt das Resultat des Ausbildens der Ummantelung 300 und die Fig. 4C zeigt die aufgebrachte Schutzhülse 400. Diese Schritte können zusammen in der gleichen Weise ausgeführt werden. In dem dafür genutzten
beispielhaften Umspritzprozess können die Verdrehsicherungen 150 genutzt werden, um den Spulenkörper aus der Fig. 4A in dem dafür genutzten Werkzeug zu fixieren.
Die Fixierung des Magneten 20 und des Polkerns 25 mittels eines Rasthakens 130 bietet den Vorteil, dass bei einem Fertigungsfehler der Magnet 20 bzw. Polkern 25 wiederum entfernt werden kann, und so die Ausschussanteile in der Fertigung minimiert werden. Der Polkern 25 kann beispielsweise ein Fertigteil sein, das keine Nacharbeit erfordert.
Die Fig. 4B zeigt den radialen induktiven Sensor vor dem Aufbringen der Schutzhülse 400. Die Ummantelung 300 ist dabei derart ausgebildet, dass sie mehrere Rippen 330 auf der äußeren Oberfläche bildet. Die Verdrehsicherung 150 kann beispielhaft als ein pfeilförmiger Vorsprung ausgebildet sein (in Fig. 4A die vertikal nach oben zeigende Verdrehsicherung 150) und nach der Ummantelung ein Teil der Rippe 330 werden.
Dazu greift sie in eine Nut im Werkzeug ein und verhindert dadurch ein relatives
Verdrehen. Die Rippen 330 enden beispielhaft auf einem Plateau 340. Das Plateau 340 kann genutzt werden, um die Schutzhülse 400 über eine Verstemmung 410 mit der Ummantelung 300 zu verbinden.
Weitere Verdrehsicherungen 150 können beispielsweise als Stifte ausgebildet sein (in Fig. 4A die aus der Zeichenebene herausragenden Verdrehsicherung 150), die sich zumindest bis zu einer Oberfläche (oder leicht darüber hinaus) der Ummantelung 300 erstrecken. Optional ist es ebenfalls möglich, dass zumindest eine Verdrehsicherung derart ausgebildet wird, dass die Ummantelung eine Nut 331 bildet, wie sie in der Fig. 4B dargestellt ist. Fig. 4C zeigt den radialen induktiven Sensor, bei dem die Schutzhülse 400 teilweise um die Ummantelung 300 herum ausgebildet ist. Die Schutzhülse 400 ist, wie bereits erwähnt, mit der Ummantelung 300 durch zumindest eine Verstemmung 410 unter Nutzung des Plateaus 340 zusammengefügt. Außerdem sind die Rippen 330 derart geformt, dass sie eine Hülsenklemmung bewirken (d.h. einen festen Halt der Hülse 400 ohne Spiel erreichen).
Bei konventionellen Drehzahlsensoren erfolgt die Drehsicherung über einen
Endabschnitt des Polkern, der an dem Umspritzwerkzeug eingeklemmt wird und der anschließend abzutrennen ist. Dieser Arbeitsschritt entfällt bei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, da die Fixierung des Spulenkörpers innerhalb des
Umspritzwerkzeug über die Verdrehsicherungen 150 zuverlässig gewährleistet wird, die überdies nicht nachbearbeitet werden müssen, da sie Teil der Rippen 330 werden, die zur Hülsenklemmung genutzt wird.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Spule/Spulenwicklungen
12 Draht der Spule
15 Anbindebereich zwischen Spule und Stromschiene
20 Magnet
25 Pol kern
20+25 Polverband
30 elektrische Anschlussleitung(en)
100 Grundkörper
105 Loch/Öffnung im Endabschnitt
1 10 Wickel bereich
115 scheibenförmiger Endabschnitt
120 Öffnung
130 Rasthaken
140 Entlüftungsöffnung
150 Verdrehsicherung
200 Stromschiene(n)
210 Anschlussbereich(e)
220 Kontaktbereich(e)
230 biegbarer Abschnitt
240 Lasche
250 Barriere
260 Schlitz
262 Anschläge
270 Zwischenbereich
300 Ummantelung
330 Rippen
340 Plateau
400 Schutzhülse/Metallhülse
410 Verstemmung
R axiale Achse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Spulenkörper für einen induktiven Drehzahlsensor,
gekennzeichnet durch
einen Grundkörper (100) mit mindestens einem Wickelbereich (1 10) für
Spulenwicklungen (10) um eine axiale Achse (R) und einer Öffnung (120) zur Aufnahme eines Polverbandes (20, 25) entlang der axialen Achse (R); und zwei Stromschienen (200), die jeweils parallel zu der axialen Achse (R) verlaufen und einen Kontaktbereich (220) für elektrische Anschlussleitungen (30) aufweisen, um die Spule (10) im Wickelbereich (1 10) mit den elektrischen Anschlussleitungen (30) zu verbinden,
wobei jeder Kontaktbereich (220) zumindest einen biegbaren Abschnitt (230) aufweist, um wahlweise die elektrischen Anschlussleitungen (30) zumindest abschnittsweise parallel zur axialen Achse (R) oder, senkrecht dazu, radial zu führen.
2. Spulenkörper nach Anspruch 1 ,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Verdrehsicherung (150), die als ein radialer Vorsprung auf dem
Grundkörper (100) ausgebildet ist, um in einem Umspritzprozess ein Verdrehen des Spulenkörpers durch einen Halt in dem Umspritzwerkzeug zu verhindern.
3. Spulenkörper nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (100) zumindest einen Rasthaken (130) aufweist, der ausgebildet ist, um einen in der Öffnung (120) des Grundkörpers (100) eingesetzten Polverband (20,
25) zu fixieren, um so eine axiale Bewegung des eingesetzten Polverbandes (20, 25) zu verhindern.
4. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Grundkörper (100) zumindest eine Entlüftungsöffnung (140) aufweist, die einen Innenbereich des Grundkörpers (100), der durch die Öffnung (120) zugänglich ist, mit einem Außenbereich zu verbinden, um einen Druckausgleich zwischen dem Innenbereich des Grundkörpers (100) und dem Außenbereich beim Einsetzen des Pol verbandes (20, 25) zu erreichen.
5. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zwei Stromschienen (200) jeweils einen zusammendrückbaren Schlitz (260) aufweisen, in welchem mindestens ein Draht (12) der Spule (10) einführbar ist, wobei der Schlitz (260) ausgebildet ist, um bei einem Zusammendrücken eine Schlitzbreite zu verringern, ein Durchschneiden des eingeführten Drahtes (12) jedoch durch
gegenüberliegende Anschläge (262) zu verhindern.
6. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zwei Stromschienen (200)
- jeweils eine Lasche (240) aufweisen, die über eine Fixierung an dem
Grundkörper (100) eine axiale Verschiebung relativ zum Grundkörper (100) verhindern; und/oder
- jeweils eine Barriere (250) bilden, die ausgebildet ist, um während des
Umspritzvorganges in dem Umspritzwerkzeug eine Umspritzmasse umzuleiten, um so einen elektrischen Kontakt zu der Spule (10) zu schützen.
7. Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktbereiche (220) jeweils eine Fläche für ein Verschweißen oder ein Verlöten oder ein Crimpen der elektrischen Anschlussleitung (30) oder weitere
Kontaktierungsmittel aufweisen, um die elektrischen Anschlussleitungen (30) an den jeweiligen Kontaktbereichen (220) zu befestigen.
8. Induktiver Drehzahlsensor
gekennzeichnet durch
- einen Spulenkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
- eine Spulenwicklung (10) in dem Wickelbereich (110) des Grundkörpers (100); - einen Polverband (20, 25) mit einem Magneten (20) und einem Polkern (25) in der Öffnung (120) des Grundkörpers (100); und
- eine Ummantelung (300) aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einer Umspritzmasse, die den Spulenkörper mit der Spulenwicklung (10) und dem Polverband (20, 25) zumindest teilweise ummantelt.
9. Induktiver Drehzahlsensor nach Anspruch 8, rückbezogen auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verdrehsicherung (150) teilweise aus der Ummantelung herausragt oder sich zumindest bis zu einer äußeren Oberfläche der Ummantelung (300) erstreckt.
10. Induktiver Drehzahlsensor nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die
Ummantelung (300) Rippen (330) mit einem Plateau (340), auf dem die Rippen (330) enden, aufweisen,
gekennzeichnet durch
eine Schutzhülse (400), die zumindest teilweise um die Ummantelung (300) herum ausgebildet ist und durch eine Verstemmung (410) unter Nutzung des Plateaus (340) mit der Ummantelung (300) zusammengefügt ist.
11. Induktiver Drehzahlsensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
gekennzeichnet durch
elektrische Anschlussleitungen (30), die mit den Kontaktbereichen (220) verbunden sind und zumindest teilweise parallel zur axialen Achse (R) verlaufen, um einen axialen Drehzahlsensor zu bilden, oder senkrecht dazu verlaufen, um einen radialen
Drehzahlsensor zu bilden.
12. Verfahren zur Herstellung einer Stromschiene (200) für einen Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch
- Stanzen eines Flachmetalls, um einen Kontaktbereich (220), einen
Anschlussbereich (210) für die Spulenwicklungen (10) und einen
Zwischenbereich (270) zwischen dem Kontaktbereich (220) und dem
Anschlussbereich (210) zu bilden; - Ausschneiden eines Schlitzes (260) für mindestens einen Spulendraht (12);
- Umbiegen des Anschlussbereiches (210), um einen U-förmigen Endabschnitt mit dem Schlitz (260) in einem abstehenden Schenkel zu bilden;
- Umbiegen des Kontaktbereiches (220) um eine Längsrichtung; und
- falls die Stromschiene (200) für einen radialen induktiven Sensor verwendet wird, nochmaliges Umbiegen eines Endabschnittes des Kontaktbereiches (220) um eine Achse, die senkrecht auf dem Flachmetall steht.
13. Verfahren zur Herstellung eines Spulenkörpers für einen induktiven
Drehzahlsensor,
gekennzeichnet durch
- Bereitstellen eines Grundkörper (100) mit einem Wickelbereich (110) für
Spulenwicklungen (10) um eine axiale Achse (R) und einer Öffnung (120) zur Aufnahme eines Polverbandes (20, 25) entlang der axialen Achse (R); und - Anbringen von zwei Stromschienen (200), die jeweils parallel zu der axialen
Achse (R) verlaufen und einen Kontaktbereich (220) für elektrische
Anschlussleitungen (30) aufweisen, um die Spule (10) im Wickelbereich (110) mit den elektrischen Anschlussleitungen (30) zu verbinden.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch
Umbiegen der Kontaktbereiche (220) senkrecht zur axialen Achse (R), um die
elektrischen Anschlussleitungen (30) zumindest abschnittsweise senkrecht zur axialen
Achse (R) zu führen.
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