EP3942260A1 - Winkelerfassungseinrichtung - Google Patents

Winkelerfassungseinrichtung

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Publication number
EP3942260A1
EP3942260A1 EP20712957.8A EP20712957A EP3942260A1 EP 3942260 A1 EP3942260 A1 EP 3942260A1 EP 20712957 A EP20712957 A EP 20712957A EP 3942260 A1 EP3942260 A1 EP 3942260A1
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EP
European Patent Office
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carrier
detection device
angle detection
cover
sensor
Prior art date
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Ceased
Application number
EP20712957.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Wallrafen
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.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102019203827.1A external-priority patent/DE102019203827A1/de
Priority claimed from DE102019203825.5A external-priority patent/DE102019203825B4/de
Application filed by Vitesco Technologies GmbH filed Critical Vitesco Technologies GmbH
Publication of EP3942260A1 publication Critical patent/EP3942260A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
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    • G01F23/38—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using rotatable arms or other pivotable transmission elements using magnetically actuated indicating means
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    • G01F23/36—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using rotatable arms or other pivotable transmission elements using electrically actuated indicating means

Definitions

  • the present invention relates to an angle detection device, an angle detection arrangement and a fuel level detection device with the angle detection device as well as a method for detecting an angle by means of the angle detection device, in particular an arrangement for detecting a fuel level by means of the fuel level detection device, as well as for lowering the angle detection device.
  • DE 196 48 539 C2 discloses a passive magnetic position sensor with a contact structure which can be deflected under the action of a magnetic device.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide a new, preferably improved, angle detection device or arrangement, in particular a special fuel level detection device, and / or to improve its freeing position and / or function.
  • Claims 9-12 provide an angle detection arrangement or fuel level detection device with an angle detection device described here or a method for detecting an angle by means of an angle detection device described here, in particular
  • an angle detection device comprises a carrier, a cover which is or is connected to the carrier by means of one or more, in one embodiment ring-like, solder connection layers or one or more, in one embodiment ring-like, adhesive connection layers, and a Sensor that detects an orientation of a magnetic field of a magnet in a contactless manner or is provided for this purpose, in particular is directed or is used.
  • the sensor is a Hall (effect) sensor, in particular a 2D vertical Hall sensor or 2D lateral Hall sensor, in particular a differential or triaxial sensor, an xMR sensor, in particular a AMR, GMR or TMR sensor, a magnetic saturation sensor or the like.
  • wear can be reduced in one embodiment, in particular in comparison to the contact structure known from DE 196 48 539 C2, and thus reliability, precision and / or service life can be improved in one embodiment.
  • the senor is or will be in an interior space that is completely or partially defined by the carrier and the cover connected to it, in one embodiment on the carrier, in a further development within the ring-like solder or adhesive connection layer , arranged, in one embodiment cohesively, in a further development by means of soldering and / or bare chip assembly (“chip-on-board” technology, COB).
  • the senor can advantageously be protected from environmental influences in one embodiment. Due to the soldering or adhesive connection layer (s), the carrier and cover are or will be tightly connected in one embodiment, air- and / or liquid-tight, in particular water, gasoline and / or diesel-tight, in one embodiment, whereby the Sensor advantageous (er) can be protected against environmental influences.
  • soldering or adhesive connection layer is (in each case) resistant to fuel, in particular petrol and / or diesel, in one embodiment.
  • the or at least one of the solder connection layer (s) has in one embodiment, in particular for this purpose, a metal, in particular tin and / or silver alloy, and / or glass, in particular glass solder; it can in particular consist of this.
  • an outer edge of the or at least one of the solder or adhesive connection layer (s) is or will be arranged at least 1 mm and at most 15 mm, in particular at most 10 mm, away from an outer edge of the carrier.
  • the tightness and / or manufacture of the angle detection device can be improved in one embodiment, in particular in comparison to one Edge soldering and especially edge welding.
  • this advantageously enables panel production to be realized in which a (overall) carrier plate is initially equipped with several sensors and covers and then divided into carriers for the individual angle sensors.
  • the angle detection device has one or more, preferably two or three, conductor tracks, which (each), in one embodiment cohesively, are or will be arranged on, in particular on and / or in, the carrier and in one embodiment for electrical Signal transmission or provided as electrical conductor tracks, in particular set up or used.
  • the carrier can thus in particular have, in particular be on, in particular on a substrate on which the conductor track (s) is / are arranged or
  • the angle detection device can be made compact (more) and / or reliable (more) and / or simply manufactured in one embodiment.
  • the senor is or will be arranged, in particular cohesively, at least partially on the or one or more of the conductor tracks or at least partially covers them in one embodiment.
  • his, in particular cohesive fastening can be improved in one embodiment.
  • the or one or more of the conductor tracks are or will be arranged completely or completely or (only) partially in the interior space.
  • the or one or more of the conductor tracks) between the carrier and the cover in one embodiment by an electrical insulation and / or adhesive connection layer between the carrier and cover, are led out of the interior, this electrical insulation or Adhesive connection layer at least locally covers the conductor track (s) in one embodiment.
  • the tightness and / or manufacture of the angle detection device can be (further) improved; in one embodiment, through-openings in the interior that reach through the carrier can be avoided Impair the (permanent) tightness of the interior and / or laboriously (er) have to be manufactured and / or sealed.
  • the or one or more of the conductor tracks are or will be connected to an electrical bushing, in one embodiment of a through-hole ("DuKo"), which completely or completely or (only) partially extends through and in one embodiment is or is connected to a further conductor track, which in one embodiment is or will be arranged, in particular cohesively, on a surface of the carrier facing away from the cover.
  • DuKo through-hole
  • the or one or more of the feedthrough (s) or contacting (s) each have a through passage in the carrier or cover that engages through the latter, the passage passage being filled electrically conductive or its (inner) wall electrically conductive is coated, so that the conductor track connected therewith, at least partially arranged in the interior, in one embodiment from a side of the carrier facing away from the cover over the
  • Implementation or contacting can be electrically supplied and / or tapped.
  • the or one or more of the feedthrough (s) or contacting (s) are closed or sealed in air and / or liquid, in particular water, gasoline and / or diesel-tight, in one embodiment cohesively, in particular by soldering, in one embodiment metallic or glass soldering, or gluing.
  • one end of the or one or more of the bushings is arranged in the interior. In one embodiment, both ends of the or one or more of the bushings are arranged outside the interior.
  • the signal transmission from the interior can be implemented simply (more), compact (more) and / or reliably (more).
  • the or one or more of the Lei terbahnen which are arranged entirely or completely in the interior, are (each) connected to one (of the) bushings, one end of which is also in the interior is arranged, in particular with this end, wherein in one embodiment the other end of this passage can be or can be connected to a further conductor track on a surface of the carrier facing away from the cover.
  • the or one or more of the conductor track (s) that are led out of the interior between the carrier and cover are (each) connected to one (of the) bushings, both ends of which are outside the interior are arranged, in particular with one of these ends, wherein in one embodiment the other end of this leadthrough can be or can be connected to a further conductor track on a surface of the carrier facing away from the cover.
  • the or one or more of the conductor tracks are or will be, in particular the or one or more of the conductor tracks that are led out of the interior between the carrier and the cover or the or one or more of the conductor tracks several of the, in particular arranged completely in the interior, conductor track (s), which are connected to one (the) electrical bushing (s) that extends through the carrier or cover, (each), in one embodiment via at least one Another conductor track, connected to an (electrical) connection, which is arranged in one embodiment on a side of the carrier facing the cover, in another embodiment on a side of the carrier facing away from the cover.
  • a line can be or will be attached to the connection, in one embodiment cohesively, in particular by soldering, or in a frictional connection, in particular by means of a clamp.
  • the angle detection device can be made compact (more) in one embodiment; by means of a connection facing away from the cover, in one embodiment, the surface of the carrier facing away from the cover can be better used or also used.
  • the angle detection device has an evaluation circuit which is or will be arranged in the interior, in particular, in one embodiment cohesively, on the carrier, in one embodiment by means of bare chip assembly (COB), and / or evaluates signals from the sensor, in particular processed, or provided for this purpose, in particular set up or used.
  • COB bare chip assembly
  • the evaluation or processing of signals from the sensor can at least partially be carried out by the angle detection device realized itself and thus the connection and / or the use of the angle detection device can be improved in one embodiment.
  • the evaluation circuit is programmed, in one embodiment via the or one or more of the conductor track (s), or evaluation circuit and possibly conductor track (s) are provided for this purpose, in particular set up or used for this purpose.
  • a characteristic curve for the sensor which can be changed in one embodiment, can be stored in the evaluation circuit and / or specified, in particular changed, via the one or more of the conductor track (s).
  • the angle detection device can advantageously be adjusted in situ (first or after).
  • evaluation circuit is implemented as
  • the production can be (further) improved and / or the angle detection device can be made more compact.
  • the evaluation circuit is designed as an integrated circuit with the sensor or combined with the sensor to form an integrated circuit.
  • the production can be (further) improved and / or the angle detection device can be made more compact.
  • the evaluation circuit is formed separately from the sensor, in particular the evaluation circuit and sensor, in one embodiment on the carrier, arranged individually and / or spaced from one another.
  • the angle detection device has one or more electrical components, in particular capacitor (s) or the like, which are arranged in the interior, in one embodiment on the carrier and / or cohesively, and with the sensor and / or the evaluation circuit , especially about the or one or more of the conductor track (s) are or will be electrically connected.
  • capacitor (s) or the like which are arranged in the interior, in one embodiment on the carrier and / or cohesively, and with the sensor and / or the evaluation circuit , especially about the or one or more of the conductor track (s) are or will be electrically connected.
  • signal filtering and / or, in particular special electrical, protection, in particular interference voltage or overload protection can advantageously be implemented.
  • the senor, the evaluation circuit and / or the or one or more of the electrical components in one embodiment with contacts and / or lines, in particular bond wires or the like, with the or one or more of the conductor track (s) connected.
  • the senor, the evaluation circuit and / or the or one or more of the electrical components are electrically supplied and / or tapped via the or one or more of the conductor track (s) and / or, in particular electrical, signals from the sensor , the evaluation circuit and / or the or one or more of the electrical components and / or, in particular electrical cal, signals to the sensor, the evaluation circuit and / or the or one or more of the electrical components via the or one or more of the Conductor tracks) transferred or the conductor track (s) used for this purpose or is / are this conductor track (s) provided for this purpose, in particular set up.
  • the production and / or electrical connection can be (further) improved.
  • the carrier has one or more electrically insulating surface areas, in a further development a single or multi-layer base body or a single or multi-layer substrate made of electrically insulating material.
  • the conductor tracks can advantageously be implemented or electrically isolated from one another in one embodiment.
  • the cover has metal and / or a non-ferromagnetic material such as ceramic, plastic or the like; it can in particular consist entirely of metal or, in an alternative embodiment, on an edge of a base body connected to the connecting layer, the In one version made of non-ferromagnetic material, be coated with metal.
  • Metal lids or lids with metallized edges can be soldered particularly advantageously in one embodiment.
  • the magnet detected by the sensor can advantageously be arranged on the cover side.
  • the cover has a recess in which the sensor is at least partially received.
  • the lid can be formed in the manner of a pot.
  • the senor can be protected and / or the angle detection device can be made compact.
  • the interior is or will be completely or partially filled with gas and / or an elastic filler or evacuated.
  • the senor, the evaluation circuit and / or the electrical component (s) can be advantageously protected.
  • At least one, in one embodiment ring-like, electrical insulation is or is arranged between the carrier and the cover, which in one embodiment at least partially covers the conductor track (s) and / or cohesively on the carrier or cover is or will be arranged. Additionally or alternatively, between the carrier and the cover, in one embodiment on the carrier or this electrical insulation and / or cohesively, at least one fastening layer, metallic and / or ring-like in one embodiment, is arranged on which the or at least one of the soldering or adhesive connection layer (s) is or will be arranged. In another embodiment, the or at least one of the soldering or adhesive connection layer (s) is or will be arranged on the electrical insulation or the carrier.
  • the conductor tracks between the carrier and the, in particular soldered, cover can advantageously be led out of the interior space and / or, in particular in this case, electrically isolated from one another.
  • the adhesive connection layer can at least partially form the electrical insulation.
  • the fastening Layer, the formation of the solder connection layer can be improved in one embodiment.
  • an angle detection arrangement has an angle detection device described here and a movable magnet, wherein in one embodiment an orientation of a magnetic field of this magnet is detected without contact by the sensor or it can be detected.
  • the carrier is or will be arranged between the cover and the magnet or the magnet on the side of the carrier facing away from the cover.
  • the cover can be made of metal with ferromagnetic properties.
  • the cover is or will be arranged between the carrier and the magnet or the magnet on the side of the cover facing away from the carrier.
  • a through-hole connection through the carrier can be implemented particularly advantageously. Additionally or alternatively, a distance between the magnet and the sensor can be reduced as a result, in particular with a non-ferromagnetic cover.
  • the magnet is or is rotatable (supported) about an, in particular kinematic, axis of rotation that intersects the interior, in particular virtually, and / or with a height axis of the carrier that runs in the direction of its, in particular minimal, wall thickness Includes angle which is at most 45 °, in particular at most 30 °, in one embodiment at most 15 °, in particular that is at least substantially perpendicular to the carrier or its plane.
  • the angle detection arrangement can be made compact and / or precisely detect the orientation or angular position of the magnet.
  • An angle detection device or arrangement according to the invention can be used with particular advantage to detect a fuel fill level io are or provided, in particular be set up, in particular due to an advantageous tightness and / or angle detection.
  • a power-off level (height) detection device in particular for a motor vehicle, in one embodiment of a motor vehicle, an angle detection device described here and a magnet, the magnetic field orientation of which is detected without contact by the sensor of the angle detection device or is detectable, or an angle detection arrangement described here.
  • a float is coupled to this magnet or the magnet of this angle detection arrangement of the fuel level (height) detection device, in one embodiment mechanically, in particular via a linkage or the like, and / or in such a way that a change in level height leads to a, In particular, a defined rotation of the magnet about an axis of rotation or a corresponding change in an orientation of its magnetic field, which can be or is detected by the sensor.
  • an orientation of a Magnetic field of one or the magnet is detected contactlessly by means of the sensor and a corresponding, in one embodiment by the evaluation circuit and / or on the basis of a device stored in the angle detection device, in particular evaluation circuit, in one embodiment via the or one or more of the conductor track ( en) predetermined, in particular changed, characteristic curve, processed signal, in one embodiment via the or one or more of the conductor track (s), output.
  • the cover and the carrier are connected to one another by means of the solder or adhesive connection layer (s), in one embodiment by reflow soldering at least one solder layer (“reflow”).
  • an, in particular one-piece, carrier plate is added to the production of several, in one embodiment structurally identical, angle detection devices described here. next with several sensors, in one version additionally with several evaluation circuits and / or electrical components, equipped and then divided into carriers for the individual angle sensors.
  • the carrier plate after equipping the carrier plate with the sensors and, if necessary, evaluation circuits and / or electrical components, several covers are made by means of the respective soldering or adhesive connection layer (s), in one embodiment by reflow soldering, with which, in one embodiment, still integral, Carrier plate connected so that in each case one of the sensors and optionally one of the evaluation circuits and / or one or more of the electrical components is or are arranged in an interior that is defined by the carrier plate and the respective cover, and then the carrier plate equipped in this way in (Carrier for the or the) individual angle detection device (s) divided or isolated.
  • the carrier plates can thus be a panel or the angle detection devices can be produced by panel production.
  • the senor, the evaluation circuit and / or the electrical component (s) of the or one or more angle detection device (s) are or are in each case with the or one or more of the conductor track ( en) electrically connected, in one embodiment cohesively, via contacts and / or by means of wires, in particular bond wires, in one embodiment during or after the mounting of the carrier plate with the sensors, evaluation circuits or electrical components and before the connection with the covers.
  • the carrier with the conductor track (s) (as) a Lei terplatte or a circuit carrier or the carrier plate (as) an overall conductor plate (formed).
  • the carrier has ceramic, glass, plastic and / or epoxy resin material, in particular ceramic, glass, plastic and / or epoxy resin laminate and / or composite material
  • Plastic and / or epoxy resin material in particular polyimide, polytetrafluoroethylene or hydrocarbon resin, in particular with glass fibers and / or ceramic, in particular ceramic filler, can be made from this, in particular made of ceramic material, epoxy-glass fiber composite material, with hydrocarbon resin Ceramic filler, polytetrafluoroethylene composite with Ceramic or polyimide composite material with glass fibers.
  • the manufacture and / or tightness, in particular service life, of the angle or fuel level detection device can be (further) improved and / or made easier getting produced.
  • the cover is arranged over the carrier. Additionally or alternatively, in one embodiment the carrier completely covers the cover. Additionally or alternatively, the or one or more of the conductor track (s) is / are arranged flat on, in particular on or in, the carrier.
  • the angle detection device can advantageously be produced, in particular in a particularly simple and / or compact manner.
  • Fig. 1 shows a fuel level detection device with an Winkelerfas solution arrangement with an angle detection device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows the angle detection arrangement in a section along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 shows an angle detection arrangement according to a further embodiment of the present invention in a representation corresponding to FIG. 3, and FIG.
  • Fig. 5 is a plan view of a carrier plate during the manufacture of the Win keler detection device.
  • Fig. 1 shows a fuel level detection device with an angle detection arrangement arranged in a fuel tank 200 with an angle detection device according to an embodiment of the present invention.
  • a float 201 is coupled to a permanent magnet 100 of the detection device in such a way that a change in fill level leads to a twisting of the magnet 100 about an axis of rotation R which is perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows the angle detection arrangement in a top view, FIG. 3 in a section along the line III-III in FIG. 2.
  • the angle detection device of this angle detection arrangement has a carrier 10 and a cover 20.
  • two conductor tracks 60, 61 and a ring-like electrical insulation 70, which covers the two conductor tracks 60, 61, are cohesively arranged.
  • a metallic fastening layer 71, to which the cover 20 is connected by a soldered connection layer 30, is arranged in a materially bonded manner on the electrical insulation 70, so that the carrier 10 and cover 20 define an interior 50.
  • An outer edge 31 of this solder connection layer 30 is at a distance of between 1 mm and 15 mm from an outer edge 11 of the carrier 10.
  • a sensor for contactless detection of an orientation of a magnetic field of the magnet 100 is arranged, which in the Ausfer approximately example of FIGS. 2, 3 is combined with an evaluation circuit to form an integrated circuit 40, which is cohesively arranged on the carrier 10 and above Bond wires 80 is connected to the conductor tracks 60, 61, which in turn are led out of the interior 50 between the carrier 10 and the cover 20 and via which signals from the integrated circuit 40 can be output to lines 300 which are connected to the connections 301 material or are frictionally connected to the conductor track 60, 61, and on the other hand, conversely, a characteristic curve of the evaluation circuit of the integrated circuit 40 for evaluating the sensor can be programmed, in particular reprogrammed, in situ.
  • the carrier 10 is arranged between the cover 20 and the magnet 100, the axis of rotation R of which intersects the interior 50 and an angle of approximately 0 with a height axis of the carrier in the direction of its wall thickness (vertical in FIG. 3) ° includes.
  • the orientation of the magnetic field of the magnet 100 is detected in a contactless manner by means of the sensor of the integrated circuit 40 and a corresponding signal processed by the evaluation circuit of the integrated circuit 40 on the basis of a characteristic curve stored or programmed therein is transmitted via the conductor tracks 60, 61 given to lines 300 from.
  • a Trä gerplatte 400 indicated by dashed lines in Fig. 3, on the surface of which the respective conductor tracks 60, 61 are arranged, equipped with several of the integrated circuits 40, before, in parallel or afterwards the respective electrical Insulations 70 and arranged on them the metallic fastening layers 71, these are then connected by reflow soldering a solder layer, which thereby forms the respective solder connection layer 30, with a cover 20 each, and then the carrier plate 400 equipped in this way in (carrier 10 for the ) individual angular detection devices divided.
  • FIG. 4 shows in a representation corresponding to FIG. 3 an angle detection arrangement according to a further embodiment of the present invention, which can be used instead of the angle detection arrangement of FIGS. 2, 3 in the fuel level detection device of FIG.
  • the conductor tracks 60, 61 are not led out of the interior 50 between the carrier 10 and the cover 20, but are connected to vias 90 which reach through the carrier 10 and are in turn connected to conductor tracks 62 which are on the side facing away from the cover Surface of the carrier 10 (below in Fig. 4) are arranged.
  • the vias 90 are sealed with a filler 92.
  • the sensor 41 for contactless detection of the orientation of the magnetic field of the magnet 100, the evaluation circuit in the form of a bare chip 42 and a capacitor 43 are separately formed, each materially arranged on the carrier 10 and by means of bond wires 80 connected to the conductor tracks 60, 61.
  • the cover 20 is arranged between the carrier 10 and the magnet 100 and is connected to the carrier 10 by means of the solder connection layer 30 without electrical insulation 70.
  • the cover 20 has a base body 21 made of non-ferromagnetic material, the edge of which is metallized and is or will be connected to the solder connection layer 30 by reflow soldering in the above-mentioned groove.
  • the metallic fastening layer 71 is arranged in a materially bonded manner on the carrier 10.
  • FIG. 5 shows a plan view of the carrier plate 400 during manufacture of the angle detection device (s).
  • three or more conductor tracks can also be provided.
  • an adhesive connection layer can be provided instead of the solder connection layer 30, instead of the solder connection layer 30, an adhesive connection layer can be provided.
  • the Fastening layer or metallization of the lid edge is omitted and / or the adhesive connection layer at the same time forms electrical insulation, in particular in the exemplary embodiment of FIGS.
  • the senor 40 or 41 in one embodiment cohesively, can be or will be partially arranged on the two conductor tracks 60, 61 or one of these two conductor tracks 60, 61 or partially cover them in one embodiment.

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Abstract

Es wird eine Winkelerfassungseinrichtung, insbesondere für eine Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung, vorgeschlagen, umfassend: einen Träger (10); einen Deckel (20), der mit dem Träger (10) mittels wenigstens einer Löt- oder Klebeverbindungsschicht (30) verbunden ist; und einen Sensor (40; 41) zur berührungslosen Erfassung einer Orientierung eines Magnetfeldes eines Magneten (100), wobei der Sensor (40; 41) in einem Innenraum (50), der durch den Träger (10) und den Deckel (20) definiert ist, insbesondere auf dem Träger (10), angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Winkelerfassungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Winkelerfassungseinrichtung, eine Win kelerfassungsanordnung und eine Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung mit der Winkelerfassungseinrichtung sowie Verfahren zur Erfassung eines Winkels mittels der Winkelerfassungseinrichtung, insbesondere -anordnung, zur Erfassung einer Kraftstoff-Füllstandshöhe mittels der Kraftstoff-Füllstand-Erfassungsein- richtung, sowie zur Fierstellung der Winkelerfassungseinrichtung.
Aus der DE 196 48 539 C2 ist ein passiver magnetischer Positionssensor mit einer Kontaktstruktur bekannt, die unter Einwirkung einer Magneteinrichtung auslenkbar ist.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue, vor zugsweise verbesserte, Winkelerfassungseinrichtung bzw. -anordnung, insbe sondere eine Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung, zur Verfügung zu stellen und/oder deren Fierstellung und/oder Funktion zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch eine Winkelerfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ansprüche 9 - 12 stellen eine Winkelerfassungsanordnung bzw. Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung mit einer hier beschriebenen Winkelerfassungseinrichtung bzw. ein Verfahren zur Erfassung eines Winkels mit tels einer hier beschriebenen Winkelerfassungseinrichtung, insbesonde
re -anordnung, insbesondere zur Erfassung einer Kraftstoff-Füllstandshöhe mittels einer hier beschriebenen Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung, bzw. zur Fler- stellung einer hier beschriebenen Winkelerfassungseinrichtung
unter Schutz. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Winkelerfassungs einrichtung einen Träger, einen Deckel, der mit dem Träger mittels einer oder mehrerer, in einer Ausführung ringartigen, Lötverbindungsschichten oder einer oder mehrerer, in einer Ausführung ringartigen, Klebeverbindungsschichten verbunden ist bzw. wird, und einen Sensor auf, der berührungslos eine Orientierung eines Magnetfeldes eines Magneten erfasst bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere ein gerichtet ist bzw. verwendet wird. Der Sensor ist in einer Ausführung ein Hall-(Effekt-)Sensor, insbesondere ein 2D-Vertikal-Hall-Sensor oder 2D-Lateral-Hall-Sensor, insbesondere ein Differenti al- oder Triaxial-Sensor, ein xMR-Sensor, insbesondere ein AMR-, GMR oder TMR-Sensor, ein Magnetsättigungssensor oder dergleichen.
Durch einen berührungslos erfassenden Sensor kann in einer Ausführung, insbe sondere im Vergleich zu der aus der DE 196 48 539 C2 bekannten Kontaktstruktur, ein Verschleiß reduziert und so in einer Ausführung eine Zuverlässigkeit, Präzision und/oder Lebensdauer verbessert werden.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist bzw. wird der Sensor in ei nem Innenraum, der vollständig oder teilweise durch den Träger und den damit verbundenen Deckel definiert ist, in einer Ausführung auf dem Träger, in einer Weiterbildung innerhalb der ringartigen Löt- bzw. Klebeverbindungsschicht, ange ordnet, in einer Ausführung stoffschlüssig, in einer Weiterbildung mittels Löten und/oder Nacktchipmontage („Chip-on-Board“-Technologie, COB).
Hierdurch kann der Sensor in einer Ausführung vorteilhaft vor Umwelteinflüssen geschützt werden. Durch die Löt- bzw. Klebeverbindungsschicht(en) sind bzw. werden in einer Ausführung Träger und Deckel dicht, in einer Ausführung luft- und/oder flüssig-, insbesondere wasser-, benzin- und/oder dieseldicht, mitei nander verbunden, wodurch der Sensor vorteilhaft(er) vor Umwelteinflüssen ge schützt werden kann.
Insbesondere hierzu ist die Löt- bzw. Klebeverbindungsschicht in einer Ausführung (jeweils) kraftstoff-, insbesondere benzin- und/oder dieselbeständig. Die bzw. we nigstens eine der Lötverbindungsschicht(en) weist in einer Ausführung, insbeson dere hierzu, eine Metall-, insbesondere Zinn- und/oder Silberlegierung, und/oder Glas, insbesondere Glaslot, auf, sie kann insbesondere hieraus bestehen.
In einer Ausführung ist bzw. wird ein Außenrand der bzw. wenigstens einer der Löt- bzw. Klebeverbindungsschicht(en) von einem Außenrand des Trägers we nigstens 1 mm und höchstens 15 mm, insbesondere höchstens 10 mm, entfernt angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Dichtheit und/oder Herstellung der Win kelerfassungseinrichtung verbessert werden, insbesondere im Vergleich zu einer Randverlötung und insbesondere Randverschweißung. In einer Ausführung kann hierdurch vorteilhaft eine Nutzenfertigung realisiert werden, bei der zunächst eine (Gesamt)Trägerplatte mit mehreren Sensoren und Deckeln bestückt und an schließend in Träger für die einzelnen Winkelsensoren geteilt wird.
In einer Ausführung weist die Winkelerfassungseinrichtung eine oder mehrere, vorzugsweise zwei oder drei, Leiterbahnen auf, die (jeweils), in einer Ausführung stoffschlüssig, an, insbesondere auf und/oder in, dem Träger angeordnet sind bzw. werden und in einer Ausführung zur elektrischen Signalübertragung bzw. als elekt rische Leiterbahnen vorgesehen, insbesondere eingerichtet sind bzw. verwendet werden. Der Träger kann somit insbesondere ein Substrat aufweisen, insbesondere sein, an, insbesondere auf, dem die Leiterbahn(en) angeordnet ist/sind bzw.
wird/werden, in einer Ausführung zusammen mit der bzw. den Leiterbahn(en) als Schaltungsträger bzw. Leiterplatte ausgebildet sein.
Hierdurch kann die Winkelerfassungseinrichtung in einer Ausführung kompakt(er) und/oder zuverlässig(er) ausgebildet und/oder einfach(er) hergestellt werden.
In einer Ausführung ist bzw. wird der Sensor, insbesondere stoffschlüssig, we nigstens teilweise auf der bzw. einer oder mehrerer der Leiterbahn(en) angeordnet bzw. überdeckt diese in einer Ausführung (jeweils) wenigstens teilweise. Hierdurch kann in einer Ausführung seine, insbesondere stoffschlüssige, Befestigung ver bessert werden.
In einer Ausführung sind bzw. werden die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahnen jeweils) ganz bzw. vollständig oder (nur) teilweise in dem Innenraum angeordnet.
In einer Weiterbildung sind bzw. werden die bzw. eine oder mehrere der Leiter bahnen) zwischen dem Träger und dem Deckel, in einer Ausführung durch eine elektrische Isolierung und/oder Klebeverbindungsschicht zwischen Träger und Deckel, aus dem Innenraum herausgeführt, wobei diese elektrische Isolierung bzw. Klebeverbindungsschicht die Leiterbahn(en) in einer Ausführung wenigstens lokal abdeckt.
Hierdurch können in einer Ausführung die Dichtheit und/oder Herstellung der Winkelerfassungseinrichtung (weiter) verbessert, in einer Ausführung den Träger durchgreifende Durchgangsöffnungen im Innenraum vermieden werden, die die (dauerhafte) Dichtheit des Innenraums beeinträchtigen und/oder aufwändig(er) hergestellt und/oder abgedichtet werden müssen.
Zusätzlich oder alternativ sind bzw. werden die bzw. eine oder mehrere der Lei terbahnen jeweils) mit einer elektrischen Durchführung, in einer Ausführung einer Durchkontaktierung („DuKo“), verbunden, die den Träger oder den Deckel ganz bzw. vollständig oder (nur) teilweise durchgreift und in einer Ausführung mit einer weiteren Leiterbahn verbunden ist bzw. wird, die in einer Ausführung, insbesondere stoffschlüssig, auf einer deckelabgewandten Oberfläche des Trägers angeordnet ist bzw. wird.
In einer Ausführung weisen die bzw. eine oder mehrere der Durchführung(en) bzw. -kontaktierung(en jeweils) eine Durchgangspassage im Träger bzw. Deckel auf, die diesen durchgreift, wobei die Durchgangspassage elektrisch leitend gefüllt oder ihre (Innen)Wandung elektrisch leitend beschichtet ist, so dass die damit verbundene, wenigstens teilweise im Innenraum angeordnete Leiterbahn in einer Ausführung von einer deckelabgewandeten Seite des Trägers aus über die
Durchführung bzw. -kontaktierung elektrisch versorgt und/oder abgegriffen werden kann.
In einer Ausführung sind die bzw. eine oder mehrere der Durchführung(en) bzw. -kontaktierung(en jeweils) luft- und/oder flüssig-, insbesondere wasser-, ben- zin- und/oder dieseldicht, verschlossen bzw. abgedichtet, in einer Ausführung stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, in einer Ausführung metallisches oder Glaslöten, oder Kleben.
In einer Ausführung ist ein Ende der bzw. einer oder mehrerer der Durchführungen jeweils) im Innenraum angeordnet. In einer Ausführung sind beide Enden der bzw. einer oder mehrerer der Durchführungen jeweils) außerhalb des Innenraums an geordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination von zwei oder mehr dieser Merkmale, die Signalübertragung aus dem Innenraum einfach(er), kompakt(er) und/oder zuverlässig(er) realisiert werden.
In einer Ausführung sind bzw. werden somit die bzw. eine oder mehrere der Lei terbahnen), die ganz bzw. vollständig im Innenraum angeordnet sind, (jeweils) mit einer (der) Durchführungen verbunden, deren eines Ende ebenfalls im Innenraum angeordnet ist, insbesondere mit diesem Ende, wobei in einer Ausführung das andere Ende dieser Durchführung mit einer weiteren Leiterbahn auf einer deckel abgewandten Oberfläche des Trägers verbunden sein bzw. werden kann.
Zusätzlich oder alternativ sind bzw. werden in einer Ausführung die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en), die zwischen Träger und Deckel aus dem Innenraum herausgeführt sind, (jeweils) mit einer (der) Durchführungen verbunden, deren beide Enden außerhalb des Innenraum angeordnet sind, insbesondere mit einem dieser Enden, wobei in einer Ausführung das andere Ende dieser Durchführung mit einer weiteren Leiterbahn auf einer deckelabgewandten Oberfläche des Trägers verbunden sein bzw. werden kann.
In einer Ausführung sind bzw. werden die bzw. eine oder mehrere der Leiter bahnen), insbesondere also die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en), die zwischen dem Träger und dem Deckel aus dem Innenraum herausgeführt sind oder die bzw. eine oder mehrere der, insbesondere ganz im Innenraum angeordnete(n), Leiterbahn(en), die mit einer (der) elektrischen Durchführung(en), die den Träger oder Deckel durchgreift, verbunden sind, (jeweils), in einer Ausführung über we nigstens eine weitere Leiterbahn, mit einem (elektrischen) Anschluss verbunden, der in einer Ausführung auf einer deckelzugewandten Seite des Trägers ange ordnet ist, in einer anderen Ausführung auf einer deckelabgewandten Seite des Trägers. An dem Anschluss kann in einer Ausführung eine Leitung befestigt sein bzw. werden, in einer Ausführung stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, oder reibschlüssig, insbesondere mittels einer Klammer.
Durch einen deckelseitigen Anschluss kann in einer Ausführung die Winkelerfas sungseinrichtung kompakt(er) ausgebildet werden, durch einen deckelabgewand ten Anschluss in einer Ausführung die deckelabgewandte Oberfläche des Trägers besser bzw. mit genutzt werden.
In einer Ausführung weist die Winkelerfassungseinrichtung eine Auswerteschaltung auf, die in dem Innenraum, insbesondere, in einer Ausführung stoffschlüssig, auf dem Träger, angeordnet ist bzw. wird, in einer Ausführung mittels Nacktchipmon tage (COB), und/oder Signale des Sensors auswertet, insbesondere verarbeitet, bzw. hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist bzw. verwendet wird.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Auswertung bzw. Verarbeitung von Sig nalen des Sensors wenigstens teilweise durch die Winkelerfassungseinrichtung selber realisiert und damit in einer Ausführung die Anbindung und/oder der Einsatz der Winkelerfassungseinrichtung verbessert werden.
In einer Weiterbildung ist die Auswerteschaltung, in einer Ausführung über die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en), programmiert bzw. sind Auswerteschaltung und gegebenenfalls Leiterbahn(en) hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet bzw. werden hierzu verwendet. Insbesondere kann eine, in einer Ausführung ver änderliche, Kennlinie für den Sensor in der Auswerteschaltung abgespeichert und/oder über die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en) vorgegeben, insbe sondere verändert, werden bzw. sein.
Hierdurch kann die Winkelerfassungseinrichtung in einer Ausführung vorteilhaft in situ (erst- oder nach)justiert werden.
Zusätzlich oder alternativ ist die Auswerteschaltung in einer Ausführung als
Nacktchip („bare die“) ausgebildet.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Herstellung (weiter) verbessert und/oder die Winkelerfassungseinrichtung kompakt(er) ausgebildet werden.
Zusätzlich oder alternativ ist die Auswerteschaltung in einer Ausführung als inte grierte Schaltung mit dem Sensor ausgebildet bzw. mit dem Sensor zu einer inte grierten Schaltung zusammengefasst.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Herstellung (weiter) verbessert und/oder die Winkelerfassungseinrichtung kompakt(er) ausgebildet werden.
In einer alternativen Ausführung ist die Auswerteschaltung von dem Sensor separat ausgebildet, insbesondere Auswerteschaltung und Sensor, in einer Ausführung auf dem Träger, einzeln und/oder voneinander beabstandet angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Herstellung unterschiedlicher Winkeler fassungseinrichtungen vereinfacht werden.
In einer Ausführung weist die Winkelerfassungseinrichtung ein oder mehrere elektrische Bausteine, insbesondere Kondensator(en) oder dergleichen, auf, die in dem Innenraum, in einer Ausführung auf dem Träger und/oder stoffschlüssig, an geordnet, und mit dem Sensor und/oder der Auswerteschaltung, insbesondere über die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en), elektrisch verbunden sind bzw. werden.
Hierdurch können in einer Ausführung eine Signalfilterung und/oder ein, insbe sondere elektrischer, Schutz, insbesondere Störspannungs- oder Überlastungs schutz, vorteilhaft realisiert werden.
In einer Ausführung sind bzw. werden der Sensor, die Auswerteschaltung und/oder der bzw. einer oder mehrere der elektrischen Bausteine (jeweils), in einer Ausfüh rung mit Kontakten und/oder Leitungen, insbesondere Bond-Drähten oder der gleichen, mit der bzw. einer oder mehrerer der Leiterbahn(en) verbunden.
In einer Ausführung werden der Sensor, die Auswerteschaltung und/oder der bzw. einer oder mehrere der elektrischen Bausteine über die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en) elektrisch versorgt und/oder abgegriffen und/oder, insbesondere elektrische, Signale von dem Sensor, der Auswerteschaltung und/oder dem bzw. einem oder mehreren der elektrischen Bausteine und/oder, insbesondere elektri sche, Signale an den Sensor, die Auswerteschaltung und/oder den bzw. einen oder mehreren der elektrischen Bausteine über die bzw. eine oder mehrere der Leiter bahnen) übertragen bzw. die Leiterbahn(en) hierzu verwendet bzw. ist/sind diese Leiterbahn(en) hierzu vorgesehen, insbesondere eingerichtet.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Herstellung und/oder elektrische Anbindung (weiter) verbessert werden.
In einer Ausführung weist der Träger einen oder mehrere elektrisch isolierende Oberflächenbereiche auf, in einer Weiterbildung einen ein- oder mehrschichtigen Grundkörper bzw. ein ein- oder mehrschichtiges Substrat aus elektrisch isolieren dem Material.
Dadurch können in einer Ausführung die Leiterbahnen vorteilhaft realisiert bzw. elektrisch voneinander isoliert werden.
In einer Ausführung weist der Deckel Metall und/oder einen nichtferromagnetischen Werkstoff wie beispielsweise Keramik, Kunststoff oder dergleichen auf, er kann insbesondere vollständig aus Metall bestehen oder in einer alternativen Ausführung an einem mit der Verbindungsschicht verbundenen Rand eines Grundkörpers, der in einer Ausführung aus nichtferromagnetischem Werkstoff besteht, mit Metall be schichtet sein.
Metalldeckel bzw. Deckel mit metallisierten Rändern können in einer Ausführung besonders vorteilhaft verlötet werden. Bei Deckeln, die wenigstens teilweise aus nichtferromagnetischem Werkstoff bestehen, kann der vom Sensor erfasste Magnet vorteilhaft deckelseitig angeordnet sein bzw. werden.
In einer Ausführung weist der Deckel eine Vertiefung auf, in der der Sensor we nigstens teilweise aufgenommen ist. Insbesondere kann der Deckel topfartig aus gebildet sein bzw. werden.
Hierdurch kann in einer Ausführung der Sensor geschützt und/oder die Winkeler fassungseinrichtung kompakt(er) ausgebildet werden.
In einer Ausführung ist bzw. wird der Innenraum vollständig oder teilweise mit Gas und/oder einem elastischen Füllstoff gefüllt oder evakuiert.
Hierdurch können in einer Ausführung der Sensor, die Auswerteschaltung und/oder der bzw. die elektrischen Bausteine vorteilhaft geschützt werden.
In einer Ausführung ist bzw. wird zwischen dem Träger und dem Deckel wenigstens eine, in einer Ausführung ringartige, elektrische Isolierung angeordnet, die in einer Ausführung die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en) wenigstens teilweise abdeckt und/oder stoffschlüssig auf dem Träger oder Deckel angeordnet ist bzw. wird. Zusätzlich oder alternativ ist bzw. wird zwischen dem Träger und dem Deckel, in einer Ausführung auf dem Träger oder dieser elektrischen Isolierung und/oder stoffschlüssig, wenigstens eine, in einer Ausführung metallische und/oder ringar tige, Befestigungsschicht angeordnet, auf der die bzw. wenigstens eine der Löt- bzw. Klebeverbindungsschicht(en) angeordnet ist bzw. wird. In einer anderen Ausführung ist bzw. wird die bzw. wenigstens eine der Löt- bzw. Klebeverbin- dungsschicht(en) auf der elektrischen Isolierung oder dem Träger angeordnet.
Durch die elektrische Isolierung können in einer Ausführung vorteilhaft die Leiter bahnen zwischen dem Träger und dem, insbesondere verlöteten, Deckel aus dem Innenraum herausgeführt und/oder, insbesondere dabei, gegeneinander elektrisch isoliert sein bzw. werden. In einer Ausführung kann die Klebeverbindungsschicht wenigstens teilweise die elektrische Isolierung bilden. Durch die Befestigungs- Schicht kann in einer Ausführung die Ausbildung der Lötverbindungsschicht ver bessert werden.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist eine Winkelerfassungs anordnung eine hier beschriebene Winkelerfassungseinrichtung und einen beweg lichen Magneten auf, wobei in einer Ausführung eine Orientierung eines Magnet feldes dieses Magneten durch den Sensor berührungslos erfasst wird bzw. er fassbar ist.
In einer Ausführung ist bzw. wird der Träger zwischen Deckel und Magnet bzw. der Magnet auf der dem Deckel abgewandten Seite des Trägers angeordnet.
Dadurch kann in einer Ausführung der Deckel aus Metall mit ferromagnetischen Eigenschaften hergestellt sein.
In einer alternativen Ausführung ist bzw. wird der Deckel zwischen Träger und Magnet bzw. der Magnet auf der dem Träger abgewandten Seite des Deckels angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung eine Durchkontaktierung durch den Träger besonders vorteilhaft realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann hierdurch, insbesondere bei nicht ferromagnetischem Deckel, ein Abstand zwischen Magnet und Sensor reduziert werden.
In einer Ausführung wird bzw. ist der Magnet um eine, insbesondere kinematische, Rotationsachse drehbar (gelagert), die den Innenraum, insbesondere virtuell, schneidet und/oder mit einer Höhenachse des Trägers, die in Richtung seiner, insbesondere minimalen, Wandstärke verläuft, einen Winkel einschließt, der höchstens 45°, insbesondere höchstens 30°, in einer Ausführung höchstens 15°, beträgt, insbesondere also auf dem Träger bzw. dessen Ebene, wenigstens im Wesentlichen, senkrecht steht.
Hierdurch kann in einer Ausführung die Winkelerfassungsanordnung kompakt(er) ausgebildet werden und/oder präzise(r) die Orientierung bzw. Winkellage des Magneten erfassen.
Eine erfindungsgemäße Winkelerfassungseinrichtung bzw. -anordnung kann mit besonderem Vorteil zur Erfassung einer Kraftstoff-Füllstandshöhe verwendet io werden bzw. vorgesehen, insbesondere eingerichtet sein, insbesondere aufgrund einer vorteilhaften Dichtheit und/oder Winkelerfassung.
Entsprechend weist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung eine Kraft- off-Füllstand(shöhen)-Erfassungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, in einer Ausführung eines Kraftfahrzeugs, eine hier beschriebene Winkelerfas sungseinrichtung und einen Magneten, dessen Magnetfeldorientierung durch den Sensor der Winkelerfassungseinrichtung berührungslos erfasst wird bzw. erfassbar ist, bzw. eine hier beschriebene Winkelerfassungsanordnung auf.
In einer Ausführung ist mit diesem Magneten bzw. dem Magneten dieser Win kelerfassungsanordnung der Kraftstoff-Füllstand(shöhen)-Erfassungseinrichtung ein Schwimmer gekoppelt, in einer Ausführung mechanisch, insbesondere über ein Gestänge oder dergleichen, und/oder derart, dass eine Füllstandshöhenänderung zu einer, insbesondere definierten, Verdrehung des Magneten um eine bzw. die Rotationsachse bzw. eine entsprechende Veränderung einer Orientierung seines Magnetfeldes führt, die durch den Sensor erfassbar ist bzw. erfasst wird.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird zur Erfassung eines Win kels mittels einer hier beschriebenen Winkelerfassungseinrichtung, insbesonde re -anordnung, in einer Ausführung zur Erfassung einer Kraftstoff-Füllstandshöhe mittels einer hier beschriebenen Kraftstoff-Füllstand(shöhen)-Erfassungseinrich- tung, eine Orientierung eines Magnetfeldes eines bzw. des Magneten mittels des Sensors berührungslos erfasst und ein entsprechendes, in einer Ausführung durch die Auswerteschaltung und/oder auf Basis einer in der Winkelerfassungseinrich tung, insbesondere Auswerteschaltung, gespeicherten, in einer Ausführung über die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en) vorgegebene, insbesondere ver änderte, Kennlinie, verarbeitetes, Signal, in einer Ausführung über die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en), ausgegeben.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung werden zur Herstellung einer hier beschriebenen Winkelerfassungseinrichtung der Deckel und der Träger mittels der Löt- bzw. Klebeverbindungsschicht(en) miteinander verbunden, in einer Aus führung durch Wiederaufschmelzlöten wenigstens einer Lotschicht („reflow“).
Zusätzlich oder alternativ wird nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zur Herstellung mehrerer, in einer Ausführung baugleicher, hier beschriebener Winkelerfassungseinrichtungen eine, insbesondere einstückige, Trägerplatte zu- nächst mit mehreren Sensoren, in einer Ausführung zusätzlich mit mehreren Auswerteschaltungen und/oder elektrischen Bausteinen, bestückt und anschlie ßend in Träger für die einzelnen Winkelsensoren geteilt.
In einer Ausführung werden nach dem Bestücken der Trägerplatte mit den Sen soren und gegebenenfalls Auswerteschaltungen und/oder elektrischen Bausteinen mehrere Deckel mittels der jeweiligen Löt- bzw. Klebenverbindungsschicht(en), in einer Ausführung durch Wiederaufschmelzlöten, mit der, in einer Ausführung noch einstückigen, Trägerplatte verbunden, so dass jeweils einer der Sensoren und gegebenenfalls eine der Auswerteschaltungen und/oder ein oder mehrere der elektrischen Bausteine in einem Innenraum angeordnet ist bzw. sind, der durch die Trägerplatte und den jeweiligen Deckel definiert ist, und anschließend die solcherart bestückte Trägerplatte in (Träger für die bzw. der) einzelne(n) Winkelerfassungs- einrichtung(en) geteilt bzw. vereinzelt. Insbesondere können somit die Trägerplat ten ein Nutzen sein bzw. die Winkelerfassungseinrichtungen mittels Nutzenferti gung hergestellt werden.
In einer Ausführung werden bzw. sind der Sensor, die Auswerteschaltung und/oder der bzw. die elektrische(n) Baustein(e) der bzw. einer oder mehrerer Winkelerfas- sungseinrichtung(en jeweils) mit der bzw. einer oder mehreren der Leiterbahn(en) elektrisch verbunden, in einer Ausführung stoffschlüssig, über Kontakte und/oder mittels Drähten, insbesondere Bond-Drähten, in einer Ausführung bei oder nach dem Bestücken der Trägerplatte mit den Sensoren, Auswerteschaltungen bzw. elektrischen Bausteinen und vor dem Verbinden mit den Deckeln.
In einer Ausführung ist der Träger mit der bzw. den Leiterbahn(en) (als) eine Lei terplatte bzw. ein Schaltungsträger bzw. die Trägerplatte (als) eine Gesamtleiter platte (ausgebildet).
Zusätzlich oder alternativ weist in einer Ausführung der Träger Keramik-, Glas-, Kunststoff- und/oder Epoxidharz-Material, insbesondere Keramik-, Glas-, Kunst stoff- und/oder Epoxidharz-Laminat und/oder -Verbundwerkstoff, in einer Ausfüh rung Kunststoff- und/oder Epoxidharz-Material, insbesondere Polyimid, Polytetraf luorethylen bzw. Kohlenwasserstoffharz, insbesondere mit Glasfasern und/oder Keramik, insbesondere Keramikfüllstoff, auf, kann insbesondere hieraus, insbe sondere also aus Keramikwerkstoff, Epoxy-Glasfaser-Verbundmaterial, Kohlen wasserstoffharz mit Keramikfüllstoff, Polytetrafluorethylen-Verbundwerkstoff mit Keramik oder Polyimid-Verbundwerkstoff mit Glasfasern, hergestellt sein bzw. werden.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination von zwei oder mehr der oben genannten Merkmale, die Herstellung und/oder Dichtheit, insbesondere Lebensdauer, der Winkel- bzw. Kraft- stoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung (weiter) verbessert und/oder diese einfacher hergestellt werden.
In einer Ausführung ist der Deckel über dem Träger angeordnet. Zusätzlich oder alternativ überdeckt der Träger in einer Ausführung den Deckel vollständig. Zu sätzlich oder alternativ ist/sind die bzw. eine oder mehrere der Leiterbahn(en) plan(ar) an, insbesondere auf oder in, dem Träger angeordnet.
Hierdurch kann in einer Ausführung jeweils, insbesondere in Kombination von zwei oder mehr dieser Merkmale, die Winkelerfassungseinrichtung vorteilhaft, insbe sondere einfach und/oder kompakt, hergestellt werden.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschrei bung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen, teilweise schematisiert:
Fig. 1 eine Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung mit einer Winkelerfas sungsanordnung mit einer Winkelerfassungseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 die Winkelerfassungsanordnung in einer Draufsicht,
Fig. 3 die Winkelerfassungsanordnung in einem Schnitt längs der Linie lll-lll in
Fig. 2,
Fig. 4 eine Winkelerfassungsanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung in Fig. 3 entsprechender Darstellung, und
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Trägerplatte während der Herstellung der Win kelerfassungseinrichtung. Fig. 1 zeigt eine Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung mit einer in einem Kraftstofftank 200 angeordneten Winkelerfassungsanordnung mit einer Winkeler fassungseinrichtung nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Ein Schwimmer 201 ist mit einem Permanentmagneten 100 der Erfassungsein richtung derart gekoppelt, dass eine Füllstandshöhenänderung zu einer Verdre hung des Magneten 100 um eine Rotationsachse R führt, die auf der Zeichenebene der Fig. 1 senkrecht steht.
Fig. 2 zeigt die Winkelerfassungsanordnung in einer Draufsicht, Fig. 3 in einem Schnitt längs der Linie lll-lll in Fig. 2.
Die Winkelerfassungseinrichtung dieser Winkelerfassungsanordnung weist einen Träger 10 und einen Deckel 20 auf.
Auf einer (in Fig. 3 oberen) Oberfläche des Trägers 10 sind stoffschlüssig zwei Leiterbahn 60, 61 und eine ringartige elektrische Isolierung 70 angeordnet, die die beiden Leiterbahn 60, 61 abdeckt.
Auf der elektrischen Isolierung 70 ist eine metallische Befestigungsschicht 71 stoffschlüssig angeordnet, mit der der Deckel 20 durch eine Lötverbindungsschicht 30 verbunden ist, so dass Träger 10 und Deckel 20 einen Innenraum 50 definieren.
Ein Außenrand 31 dieser Lötverbindungsschicht 30 ist von einem Außenrand 1 1 des Trägers 10 zwischen 1 mm und 15 mm entfernt.
Innerhalb des Innenraums 50 ist ein Sensor zur berührungslosen Erfassung einer Orientierung eines Magnetfeldes des Magneten 100 angeordnet, der im Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 2, 3 mit einer Auswerteschaltung zu einer integrierten Schaltung 40 zusammengefasst ist, welche stoffschlüssig auf dem Träger 10 an geordnet und über Bond-Drähte 80 mit den Leiterbahn 60, 61 verbunden ist, die ihrerseits zwischen Träger 10 und Deckel 20 aus dem Innenraum 50 herausgeführt sind und über die einerseits Signale der integrierten Schaltung 40 an Leitungen 300 ausgegeben werden können, die an Anschlüssen 301 Stoff- oder reibschlüssig mit den Leiterbahn 60, 61 verbunden sind, und über die andererseits umgekehrt eine Kennlinie der Auswerteschaltung der integrierten Schaltung 40 zur Auswertung des Sensors in situ programmierbar, insbesondere umprogrammierbar, ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3 ist der Träger 10 zwischen Deckel 20 und dem Magnet 100 angeordnet, dessen Rotationsachse R den Innenraum 50 schneidet und mit einer Höhenachse des Trägers in Richtung seiner Wandstärke (vertikal in Fig. 3) eine Winkel von etwa 0° einschließt.
Zur Erfassung der Füllstandshöhe wird die Orientierung des Magnetfeldes des Magneten 100 mittels des Sensors der integrierten Schaltung 40 berührungslos erfasst und ein entsprechendes, durch die Auswerteschaltung der integrierten Schaltung 40 auf Basis einer in dieser gespeicherten bzw. programmierten Kenn linie verarbeitetes Signal über die Leiterbahnen 60, 61 an die Leitungen 300 aus gegeben.
Zur Herstellung mehrerer baugleicher der vorstehend erläuterten Winkelerfas sungseinrichtungen werden zunächst eine in Fig. 3 gestrichelt angedeutete Trä gerplatte 400, auf deren Oberfläche die jeweiligen Leiterbahnen 60, 61 angeordnet sind, mit mehreren der integrierten Schaltungen 40 bestückt, vorher, parallel oder anschließend die jeweiligen elektrischen Isolierungen 70 und darauf die metalli schen Befestigungsschichten 71 angeordnet, diese anschließend durch Wieder aufschmelzlöten einer Lotschicht, die dabei die jeweilige Lötverbindungsschicht 30 bildet, mit jeweils einem Deckel 20 verbunden, und anschließend die solcherart bestückte Trägerplatte 400 in (Träger 10 für die bzw. der) einzelne(n) Winkeler fassungseinrichtungen geteilt.
Fig. 4 zeigt in Fig. 3 entsprechender Darstellung eine Winkelerfassungsanordnung nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, die anstelle der Win kelerfassungsanordnung der Fig. 2, 3 bei der Kraftstoff-Füllstand-Erfassungs-ein- richtung der Fig. 1 verwendet werden kann.
Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, so dass Bezug auf die vorstehende Beschreibung genommen und nachfolgend nur auf Unterschiede eingegangen wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind die Leiterbahnen 60, 61 nicht zwischen dem Träger 10 und dem Deckel 20 aus dem Innenraum 50 herausgeführt, sondern mit Durchkontaktierungen 90 verbunden, die den Träger 10 durchgreifen und ihrerseits mit Leiterbahnen 62 verbunden sind, die auf der deckelabgewandten Oberfläche des Trägers 10 (unten in Fig. 4) angeordnet sind. Die Durchkontaktierungen 90 sind mit einem Füllstoff 92 abgedichtet. Außerdem sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der Sensor 41 zur berührungs losen Erfassung der Orientierung des Magnetfeldes des Magneten 100, die Aus werteschaltung in Form eines Nacktchips 42 sowie ein Kondensator 43 separat ausgebildet, jeweils stoffschlüssig auf dem Träger 10 angeordnet und mittels Bond-Drähte 80 mit den Leiterbahn 60, 61 verbunden.
Zudem ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 der Deckel 20 zwischen Träger 10 und Magnet 100 angeordnet und ohne elektrische Isolierung 70 mit dem Träger 10 mittels der Lötverbindungsschicht 30 verbunden.
Hierzu weist der Deckel 20 einen Grundkörper 21 aus nichtferromagnetischem Werkstoff auf, dessen Rand metallisiert und bei der vorstehend erläuterten Nut zenfertigung durch Wiederaufschmelzlöten mit der Lötverbindungsschicht 30 ver bunden ist bzw. wird. Auf dem Träger 10 ist die metallische Befestigungsschicht 71 stoffschlüssig angeordnet.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Trägerplatte 400 während der Herstellung der Winkelerfassungseinrichtung(en).
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläu tert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist.
So können insbesondere statt der gezeigten zwei auch drei oder mehr Leiterbahnen vorgesehen sein.
Zusätzlich oder alternativ können auch Merkmale, die mit Bezug auf das Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 4 erläutert sind, beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3 rea lisiert sein und umgekehrt, insbesondere also der metallische Deckel 20, die inte grierte Schaltung 40 und/oder die trägerseitige Anordnung des Magneten 100 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und/oder die separate Anordnung von Sensor 41 , Auswerteschaltung 42 und/oder Kondensator 43, der nichtferromagnetische Grundkörper 21 und/oder die deckelseitige Anordnung des Magneten 100 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3.
Zusätzlich oder alternativ kann anstelle der Lötverbindungsschicht 30 jeweils eine Klebeverbindungsschicht vorgesehen sein bzw. werden. In diesem Fall kann die Befestigungsschicht bzw. Metallisierung des Deckelrandes entfallen und/oder die Klebeverbindungsschicht zugleich eine elektrische Isolierung bilden, insbesondere beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2, 3 mit den zwischen Träger und Deckel aus dem Innenraum herausgeführten Leiterbahn 60, 61.
Zusätzlich oder alternativ kann der Sensor 40 bzw. 41 , in einer Ausführung stoff schlüssig, teilweise auf den beiden Leiterbahnen 60, 61 oder einer dieser beiden Leiterbahnen 60, 61 angeordnet sein bzw. werden bzw. diese in einer Ausführung (jeweils) teilweise überdecken.
Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausfüh rungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderun gen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlas sen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombina tionen ergibt.

Claims

Patentansprüche
1. Winkelerfassungseinrichtung, insbesondere für eine Kraft- stoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung, wobei die Winkelerfassungseinrich tung aufweist:
einen Träger (10);
einen Deckel (20), der mit dem Träger (10) mittels wenigstens einer Löt- oder Klebeverbindungsschicht (30) verbunden ist; und
einen Sensor (40; 41 ) zur berührungslosen Erfassung einer Orientierung eines Magnetfeldes eines Magneten (100),
wobei der Sensor (40; 41 ) in einem Innenraum (50), der durch den Träger (10) und den Deckel (20) definiert ist, insbesondere auf dem Träger (10), angeordnet ist.
2. Winkelerfassungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei ein Außenrand (31 ) der Verbindungsschicht (30) von einem Außenrand (11 ) des Trägers (10) wenigstens 1 mm und höchstens 15 mm entfernt ist.
3. Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer Leiterbahn (60-62), die, insbesondere stoffschlüssig, an dem Träger (10) angeordnet ist.
4. Winkelerfassungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Leiterbahn (60, 61 ) ganz oder teilweise in dem Innenraum (50)dem Träger (10) angeordnet, insbesondere zwischen dem Träger (10) und dem Deckel (20) aus dem Innenraum (50) herausgeführt, und/oder mit einer elektrischen Durchführung, insbesondere Durchkontaktierung (90), die den Träger (10) oder Deckel (20) wenigstens teilweise durchgreift, und/oder, insbesondere über wenigstens eine weitere Leiterbahn (62), mit einem An schluss (301 ) verbunden ist, der auf einer deckelzugewandten oder de ckelabgewandten Seite des Trägers (10) angeordnet ist.
5. Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer, insbesondere über die wenigstens eine Leiterbahn (60-62) pro grammierbaren, Auswerteschaltung (40; 42) zur Auswertung des Sensors (40; 41 ), die in dem Innenraum (50), insbesondere auf dem Träger (10), angeordnet, insbesondere als Nacktchip und/oder als integrierte Schaltung (40) mit dem Sensor oder von diesem separat ausgebildet, ist.
6. Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einem elektrischen Baustein, insbesondere Kondensator (43), der in dem Innenraum (50), insbesondere auf dem Träger (10), ange ordnet, und mit dem Sensor (41 ) und/oder der Auswerteschaltung (42), insbesondere über die wenigstens eine Leiterbahn (60, 61 ), elektrisch ver bunden ist.
7. Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (10) wenigstens einen elektrisch isolierenden Oberflä chenbereich und/oder Keramik-, Glas-, Kunststoff- und/oder Epoxid harz-Material und/oder der Deckel (20) Metall und/oder einen nichtfer romagnetischen Werkstoff und/oder eine Vertiefung aufweist, in der der Sensor (40; 41 ) wenigstens teilweise aufgenommen ist, und/oder der In nenraum (50) wenigstens teilweise mit Gas oder einem elastischen Füllstoff gefüllt oder evakuiert ist.
8. Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Träger (10) und dem Deckel (20) wenigstens eine elektrische Isolierung (70) und/oder, insbesondere auf dieser elektrischen Isolierung (70) oder auf dem Träger (10), wenigstens eine Befestigungs schicht (71 ) angeordnet ist, auf der die Verbindungsschicht (30) angeordnet ist.
9. Winkelerfassungsanordnung mit einer Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem beweglichen Magneten (100), wobei der Träger (10) zwischen Deckel (20) und Magnet (100) oder der Deckel (20) zwischen Träger (10) und Magnet (100) angeordnet ist und/oder der Magnet (100) um eine Rotationsachse (R) drehbar gelagert ist, die den Innenraum (50) schneidet und/oder mit einer Höhenachse des Trägers (10) in Richtung seiner Wandstärke eine Winkel einschließt, der höchstens 45° beträgt.
10. Kraftstoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahr zeug, mit einer Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehen den Ansprüche, einem Magneten (100) und einem damit gekoppelten Schwimmer (201 ), wobei eine Orientierung eines Magnetfeldes des Mag neten (100) mittels des Sensors (40; 41 ) berührungslos erfassbar ist, ins- besondere mit einer Winkelerfassungsanordnung nach dem vorhergehenden Anspruch.
1 1 . Verfahren zur Erfassung eines Winkels mittels einer Winkelerfassungsein- richtung, insbesondere -anordnung, nach einem der vorhergehenden An sprüche, insbesondere einer Kraftstoff-Füllstandshöhe mittels einer Kraft- stoff-Füllstand-Erfassungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Orientierung eines Magnetfeldes des Magneten (100) mittels des Sensors (40; 41 ) berührungslos erfasst und ein entsprechendes, insbeson- dere durch die Auswerteschaltung (40; 41 ) und/oder auf Basis einer in der
Winkelerfassungseinrichtung gespeicherten Kennlinie, verarbeitetes, Signal, insbesondere über die wenigstens eine Leiterbahn (60-62), ausgegeben wird.
12. Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Winkelerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Deckel (20) und der Träger (10) mittels der Verbindungsschicht (30) miteinander verbunden werden, insbesondere durch Wiederaufschmelzlöten wenigstens einer Lot schicht (30), und/oder wobei eine Trägerplatte (400) mit mehreren Sensoren (40; 41 ) bestückt und anschließend in Träger (10) für die Winkelerfas sungseinrichtungen geteilt wird.
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