FR2841645A1 - Magnetic field sensor has sensor unit in plastic box with thin wall area reinforced by thin non magnetic sheet metal part - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un capteur pour la détection sans contact d'uneThe invention relates to a sensor for the contactless detection of a
valeur de mesure, rapportée à un déplacement, d'une pièce qui peut se déplacer devant le capteur, notamment un capteur de champ magnétique, dans lequel une vitesse de rotation, une vitesse, une position en rotation ou analogue peut être explorée au moyen d'un champ magnétique passant à proximité, comportant un corps électronique du capteur, qui est logé et fixé dans un measured value, related to a displacement, of a part which can move in front of the sensor, in particular a magnetic field sensor, in which a speed of rotation, a speed, a position in rotation or the like can be explored by means of '' a nearby magnetic field, comprising an electronic body of the sensor, which is housed and fixed in a
boîtier en matière plastique.plastic housing.
Le boîtier de tels capteurs est constitué habituellement par un boîtier en forme de pot en matière plastique, qui, pour le positionnement précis et la fixation précise du corps du capteur, est pourvu, au niveau de sa paroi intérieure, de parties saillantes et de nervures. En vis-à-vis d'une ouverture du boîtier utilisée pour l'introduction du corps du capteur est disposé un fond de boîtier, qui à l'état monté est dirigé dans la direction du composant à explorer. Il existe d'une part un conflit entre une épaisseur de paroi suffisante du boîtier servant à garantir la stabilité de forme, l'étanchéité et la protection sre du corps du capteur, et d'autre part une épaisseur de paroi aussi faible que possible pour garantir la détection sans contact des signaux à partir de l'extérieur. Dans des capteurs connus il s'est avéré qu'une limite pour l'épaisseur de paroi d'un boîtier en matière plastique se situe pour de tels capteurs entre environ 0,3 et 0,4 mm, étant donné que c'est la limite pour une pièce moulée par injection qui satisfasse encore les critères de The housing of such sensors usually consists of a container in the form of a plastic pot, which, for the precise positioning and precise fixing of the body of the sensor, is provided, at its internal wall, with protruding parts and ribs. . Opposite an opening of the housing used for the introduction of the sensor body is disposed a housing bottom, which in the assembled state is directed in the direction of the component to be explored. On the one hand, there is a conflict between a sufficient wall thickness of the housing serving to guarantee shape stability, tightness and secure protection of the sensor body, and on the other hand, a wall thickness as small as possible for ensure non-contact detection of signals from the outside. In known sensors it has been found that a limit for the wall thickness of a plastic housing is for such sensors between about 0.3 and 0.4 mm, since this is the limit for an injection molded part that still meets the criteria for
solidité, géométrie et étanchéité pour un tel capteur. solidity, geometry and tightness for such a sensor.
On connaît des capteurs dans lesquels à la place d'un boîtier en matière plastique on utilise un pot métallique, dans lequel le corps du capteur est inséré, et fermé de façon étanche au moyen d'un joint torique et est fixé par roulage. Un inconvénient réside dans le fait que dans un pot métallique en tant que boîtier il n'existe pas de contours intérieurs sur lesquels le corps du capteur Sensors are known in which, instead of a plastic casing, a metal pot is used, in which the sensor body is inserted, and closed in leaktight manner by means of an O-ring and is fixed by rolling. A disadvantage is that in a metal pot as a housing there are no internal contours on which the body of the sensor
puisse être positionné et fixé de façon précise. can be positioned and fixed precisely.
Au contraire la présente invention a pour but d'indiquer un capteur et un procédé pour sa fabrication, qui comporte un boîtier, qui est optimisé en ce qui concerne la fixation du corps du capteur dans le boîtier et en ce qui concerne la sensibilité des capteurs également en On the contrary, the aim of the present invention is to indicate a sensor and a method for its manufacture, which comprises a housing, which is optimized with regard to the fixing of the body of the sensor in the housing and with regard to the sensitivity of the sensors. also in
cas de faibles signaux.weak signals.
Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que le boîtier possède une section de paroi d'épaisseur réduite, qui est renforcée par une pièce en tôle incorporée par injection. L'épaisseur de paroi de la section de paroi d'épaisseur réduite est réduite par rapport aux autres sections de paroi du boîtier. En particulier l'épaisseur de paroi de cette section est réduite à une valeur inférieure à celle qui peut être encore réalisée avec la technique de moulage par injection en une matière plastique, sans que ceci n'affecte la stabilité et la solidité de la paroi du boîtier. Grâce à la pièce en tôle incorporée par injection dans la section de paroi, l'épaisseur de cette dernière peut être réduite à une valeur qui est inférieure à la valeur, qui est par ailleurs possible avec le moulage par injection en matière plastique, pour de tels éléments de boîtier. Les signaux pouvant être détectés par le capteur selon l'invention peuvent par conséquent être plus faibles que dans le cas de capteurs comportant des boîtiers en matière plastique sans pièce en tôle incorporée ou enrobée par injection conformément à l'invention. Ceci présente, notamment dans le cas de capteurs de champs magnétiques, l'avantage consistant en ce qu'on peut utiliser des aimants plus faibles, ce qui permet de réduire la taille de construction du capteur, ou bien que l'on peut augmenter les réserves de sécurité en ce qui concerne la largeur de bande de détection du capteur. Cependant, le capteur selon l'invention présente l'avantage consistant en ce que sur la paroi intérieure du boîtier on peut prévoir des géométries variables, par exemple au moyen du moule de coulée par injection, pour un positionnement précis et une fixation précise du corps du capteur. Par exemple, on peut prévoir sur la paroi intérieure du boîtier, des parties saillantes en matière plastique qui permettent, par exemple au moyen This problem is solved in accordance with the invention thanks to the fact that the housing has a wall section of reduced thickness, which is reinforced by a sheet metal part incorporated by injection. The wall thickness of the reduced thickness wall section is reduced compared to the other wall sections of the housing. In particular the wall thickness of this section is reduced to a value less than that which can still be achieved with the injection molding technique of a plastic material, without this affecting the stability and solidity of the wall of the housing. Thanks to the sheet metal part incorporated by injection into the wall section, the thickness of the latter can be reduced to a value which is less than the value, which is moreover possible with plastic injection molding, for such housing elements. The signals which can be detected by the sensor according to the invention can therefore be weaker than in the case of sensors comprising plastic housings without sheet metal part incorporated or coated by injection according to the invention. This has, in particular in the case of magnetic field sensors, the advantage that it is possible to use weaker magnets, which makes it possible to reduce the size of construction of the sensor, or that it is possible to increase the security concerns with regard to the detection bandwidth of the sensor. However, the sensor according to the invention has the advantage that on the inside wall of the housing, variable geometries can be provided, for example by means of the injection mold, for precise positioning and precise fixing of the body. of the sensor. For example, there can be provided on the inner wall of the housing, protruding plastic parts which allow, for example by means
d'un soudage laser, une fixation sre du corps du capteur. laser welding, secure attachment to the sensor body.
Conformément à un agencement avantageux de l'invention, le boîtier du capteur comporte un logement en forme de pot et la section de paroi d'épaisseur réduite forme le fond du pot du logement. Le boîtier du capteur peut être aussi fabriqué en une seule étape de moulage par injection et ne requiert aucun assemblage ni jonction de According to an advantageous arrangement of the invention, the sensor housing has a pot-shaped housing and the wall section of reduced thickness forms the bottom of the housing pot. The sensor housing can also be manufactured in a single injection molding step and requires no assembly or joining of
plusieurs éléments de boîtier.several housing elements.
Conformément à une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le boîtier comporte un contour intérieur pourvu de nervures de renfort, auquel le corps du capteur peut être fixé au moyen d'un usinage par laser. De ce fait le corps du capteur peut être positionné avec son composant sensible aussi près que possible de la partie mobile, tout en étant fixé toujours d'une manière très précise en position dans le boîtier. De ce fait une fente d'air entre le capteur et la partie mobile, d'o il reçoit le signal, peut être réglée à une taille plus grande que cela n'était possible avec les capteurs connus jusqu'alors, étant donné que la précision de mesure et la sensibilité According to an advantageous embodiment of the invention, the housing has an inner contour provided with reinforcing ribs, to which the body of the sensor can be fixed by means of laser machining. Therefore the sensor body can be positioned with its sensitive component as close as possible to the movable part, while still being fixed very precisely in position in the housing. As a result, an air gap between the sensor and the mobile part, from which it receives the signal, can be adjusted to a larger size than was possible with the previously known sensors, since the measurement accuracy and sensitivity
sont accrues.are increased.
Conformément à une autre forme de réalisation avantageuse de l'invention, la pièce en tôle enrobée par injection dans la section de paroi d'épaisseur réduite est une tôle emboutie possédant un bord relevé et des moulures latérales et/ou des méplats latéraux en tant que sreté contre un déplacement par rotation. De préférence, la pièce en tôle est formée d'un matériau métallique amagnétique, ce qui empêche une magnétisation afin qu'un signal du capteur ne soit pas faussé, notamment dans le cas de capteurs qui travaillent avec la détection d'un champ magnétique. La partie de bord relevée de la pièce en tôle présente l'avantage consistant en ce que lors de l'inclusion par moulage ou de l'enrobage par injection avec la matière plastique du boîtier en matière plastique, la partie en According to another advantageous embodiment of the invention, the sheet metal part coated by injection into the wall section of reduced thickness is a stamped sheet metal having a raised edge and lateral moldings and / or lateral flats as safety against displacement by rotation. Preferably, the sheet metal part is made of a non-magnetic metallic material, which prevents magnetization so that a signal from the sensor is not distorted, in particular in the case of sensors which work with the detection of a magnetic field. The raised edge part of the sheet metal part has the advantage that during the inclusion by molding or the injection coating with the plastic of the plastic casing, the part in
tôle est bien enchâssée et retenue au niveau de ses bords. sheet metal is well embedded and retained at its edges.
Les moulures ou les méplats de la pièce en tôle réalisées par conséquent en forme d'assiette ou de plateau, présentent l'avantage consistant en ce qu'une part la stabilité vis-à-vis de fléchissement est accrue et que d'autre part une rotation de la pièce en tôle par rapport au fond du pot est évitée. Globalement l'utilisation d'un métal en tant qu'élément de renfort du fond du pot présente l'avantage consistant en ce que l'on peut obtenir une épaisseur aussi faible que possible et que le fond du boîtier est plus stable et plus dense. Dans le cas de capteurs de champs magnétique, on peut par conséquent utiliser un aimant plus petit ou bien il est possible de prévoir une fente d'air plus grande entre le capteur et la partie mobile à explorer. L'épaisseur de paroi de la section d'épaisseur réduite du boîtier se situe de préférence dans un ordre de grandeur d'.environ 0,1 mm, alors que les épaisseurs minimum de parois de tels composants, pouvant être réalisées avec l'enrobage par injection en matière plastique, se situent dans l'ordre de The moldings or the flats of the sheet metal part, consequently produced in the form of a plate or a plate, have the advantage that, on the one hand, the stability against deflection is increased and, on the other hand. rotation of the sheet metal part relative to the bottom of the pot is avoided. Overall the use of a metal as a reinforcement element of the bottom of the pot has the advantage that one can obtain a thickness as small as possible and that the bottom of the case is more stable and denser . In the case of magnetic field sensors, it is therefore possible to use a smaller magnet or it is possible to provide a larger air gap between the sensor and the mobile part to be explored. The wall thickness of the reduced thickness section of the housing is preferably in the order of magnitude of about 0.1 mm, while the minimum wall thicknesses of such components, which can be achieved with the coating by plastic injection, are in the order of
grandeur de 0,3-0,4 mm.size of 0.3-0.4 mm.
L'invention a en outre pour objet un procédé pour fabriquer un capteur comportant un boîtier en matière plastique servant à loger un corps électronique du capteur, notamment un corps de capteur d'un capteur de champ magnétique, caractérisé par l'emboutissage d'une pièce de forme formée d'une tôle mince conformément à la forme d'une section de la paroi du boîtier et moulage par injection du boîtier moyennant l'insertion de la pièce de forme de sorte qu'on obtient à l'emplacement de la pièce de forme une section de paroi qui possède une épaisseur réduite par rapport à l'épaisseur de paroi des autres sections du boîtier en matière plastique. Le procédé est avantageux notamment par le fait simplement au moyen d'une seule étape opératoire supplémentaire, à savoir l'emboutissage d'une pièce de forme à partir d'une tôle à paroi mince conformément à la forme d'une section de paroi du boîtier, on peut fabriquer un capteur ayant des caractéristiques d'échantillonnage améliorées, tout en conservant simultanément les avantages d'un boîtier en matière plastique en ce qui concerne la fixation du corps du capteur à l'aide de nervures et d'un soudage par laser ou analogue. En raison de l'épaisseur réduite de la paroi de la section de paroi dans laquelle la pièce de forme est insérée lors de l'enrobage par injection du boîtier à des fins de renfort, une déformation ou un manque de stabilité du boîtier est évité de la même manière, ainsi qu'un endommagement du corps du capteur disposé à l'intérieur du boîtier, et ce d'une manière efficace au moyen de l'étanchéité de la pièce en tôle. Dans le cas de capteurs de champs magnétiques, on peut utiliser des aimants plus petits, ce qui permet de réduire globalement le cot du capteur. Les tolérances d'une partie en tôle à paroi mince sont en outre nettement plus faibles que dans le cas d'un fond en matière plastique que dans le cas d'un fond en matière plastique avec la technique de moulage par injection, ce qui permet de réaliser d'une manière encore The invention further relates to a method for manufacturing a sensor comprising a plastic casing used to house an electronic body of the sensor, in particular a sensor body of a magnetic field sensor, characterized by the stamping of a shaped part formed from a thin sheet in accordance with the shape of a section of the wall of the housing and injection molding of the housing by means of the insertion of the shaped part so that the location of the part is obtained forms a wall section which has a reduced thickness compared to the wall thickness of the other sections of the plastic housing. The method is advantageous in particular by the fact simply by means of a single additional operating step, namely the stamping of a shaped part from a thin-walled sheet in accordance with the shape of a wall section of the housing, a sensor can be manufactured with improved sampling characteristics, while simultaneously retaining the advantages of a plastic housing with regard to the fixing of the sensor body using ribs and welding by laser or the like. Due to the reduced thickness of the wall of the wall section in which the shaped part is inserted during the injection coating of the housing for reinforcement purposes, deformation or lack of stability of the housing is avoided. the same way, as well as damage to the body of the sensor disposed inside the housing, and this in an effective way by means of the sealing of the sheet metal part. In the case of magnetic field sensors, smaller magnets can be used, which allows the overall cost of the sensor to be reduced. The tolerances of a thin-walled sheet part are also significantly lower than in the case of a plastic bottom than in the case of a plastic bottom with the injection molding technique, which allows to achieve in a still way
plus précise le positionnement du corps du capteur. more precise positioning of the sensor body.
Avantageusement, dans le cas du procédé selon l'invention, on utilise une tôle métallique amagnétique ayant une épaisseur de l'ordre de grandeur d'environ 0,1 mm. Ceci permet d'éviter des influences ou des altérations du signal exploré sur la base d'une charge magnétique de la pièce en tôle, de sorte que la précision du capteur est élevée notamment également dans le cas de capteurs de Advantageously, in the case of the method according to the invention, a non-magnetic metal sheet is used having a thickness of the order of magnitude of approximately 0.1 mm. This makes it possible to avoid influences or alterations of the signal explored on the basis of a magnetic charge of the sheet metal part, so that the accuracy of the sensor is high especially also in the case of sensors of
champs magnétiques.magnetic fields.
Selon une autre caractéristique du procédé selon l'invention, la fixation du corps du capteur du boîtier est effectuée à l'aide de nervures de fixation et d'un soudage According to another characteristic of the method according to the invention, the fixing of the sensor body of the housing is carried out using fixing ribs and welding
par laser.by laser.
D'autres caractéristiques et avantages de la Other features and benefits of the
présente invention ressortiront de la description donnée present invention will emerge from the description given
ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure la représente une vue en élévation latérale et en coupe d'un exemple de réalisation d'un capteur selon l'invention; - la figure lb représente une vue en plan du capteur de l'exemple de réalisation de l'invention, représenté sur la figure la; - la figure 2a représente une vue détaillée de la pièce en tôle emboutie servant à renforcer la section de paroi du boîtier du capteur des figures la et lb; et - la figure 2b représente une vue de détail de la hereinafter taken with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure la shows a side elevation view in section of an embodiment of a sensor according to the invention; - Figure lb shows a plan view of the sensor of the embodiment of the invention, shown in Figure la; - Figure 2a shows a detailed view of the stamped sheet metal part used to strengthen the wall section of the sensor housing of Figures la and lb; and - Figure 2b shows a detailed view of the
partie en tôle emboutie de la figure 2a. stamped sheet metal part of FIG. 2a.
Sur les figures la et lb on a représenté un exemple *de réalisation d'un capteur selon l'invention. Un corps de capteur 1, qui est par exemple un corps d'un capteur de champ magnétique, est logé et fixé dans un boîtier 2 du capteur 10. Le capteur 10 est par exemple un capteur de champ magnétique, qui peut explorer un mouvement de rotation d'une pièce (non représentée) située dans la direction d'échantillon S (voir la flèche S sur la figure la) au moyen de la détection d'un champ magnétique. Le corps 1 du capteur est orienté, dans le boîtier 2 du capteur 10, avec son côté avant tourné vers la section de paroi 3 du boîtier 2, qui possède une épaisseur de paroi plus faible que les parois latérales du boîtier 2. La section de paroi 3 possédant une épaisseur de paroi réduite est constituée par une pièce en tôle emboutie 4, qui a été insérée et enrobée lors du moulage par injection du boîtier 2. De ce fait on obtient au niveau de la section de paroi 3 une épaisseur de paroi très faible égale au maximum à 0,1 mm, alors que les parois latérales du boîtier 2 doivent posséder une épaisseur de paroi d'au moins 0,3-0,4 mm, sur la base de critères de stabilité et de densité et de critères technologies de moulage par injection. De ce fait, le capteur peut être disposé à une distance plus grande de la pièce mobile à explorer étant donné que l'épaisseur de paroi réduite permet un bon comportement d'exploration même dans le cas de signaux plus faibles. Sur la figure lb on a représenté le capteur de la figure la selon une vue en plan. La pièce en tôle emboutie 4, qui est enrobée par injection dans le boîtier 2, possède par conséquent la forme d'un plateau qui comporte des bords latéraux relevés 5. La pièce en tôle emboutie 4 est représentée de façon détaillée sur les figures 2a et 2b. Ici les bords relevés 5 de la pièce en tôle emboutie 4, qui est utilisée en tant qu'insert de renfort au niveau de la section de paroi d'épaisseur réduite du boîtier. Les bords relevés 5 de la pièce en tôle 4 permettent une bonne fixation sre ou un bon enrobage sr de la pièce en tôle dans le reste du FIGS. 1a and 1b show an exemplary embodiment of a sensor according to the invention. A sensor body 1, which is for example a body of a magnetic field sensor, is housed and fixed in a housing 2 of the sensor 10. The sensor 10 is for example a magnetic field sensor, which can explore a movement of rotation of a part (not shown) located in the direction of sample S (see arrow S in FIG. la) by means of the detection of a magnetic field. The body 1 of the sensor is oriented, in the housing 2 of the sensor 10, with its front side facing the wall section 3 of the housing 2, which has a smaller wall thickness than the side walls of the housing 2. The section of wall 3 having a reduced wall thickness is constituted by a stamped sheet metal part 4, which was inserted and coated during the injection molding of the housing 2. As a result, a wall thickness is obtained at the wall section 3 very small, equal to a maximum of 0.1 mm, while the side walls of the housing 2 must have a wall thickness of at least 0.3-0.4 mm, based on criteria of stability and density and criteria for injection molding technologies. Therefore, the sensor can be placed at a greater distance from the moving part to be explored since the reduced wall thickness allows good exploration behavior even in the case of weaker signals. FIG. 1b shows the sensor of FIG. 1a in a plan view. The stamped sheet metal part 4, which is coated by injection into the housing 2, therefore has the shape of a plate which has raised lateral edges 5. The stamped sheet metal part 4 is shown in detail in FIGS. 2a and 2b. Here the raised edges 5 of the stamped sheet metal part 4, which is used as a reinforcement insert at the wall section of reduced thickness of the housing. The raised edges 5 of the sheet metal part 4 allow good securing or good coating of the sheet metal part in the rest of the
boîtier 2.housing 2.
D'autre part la pièce en tôle 4 comporte sur sa périphérie extérieure trois méplats 6 - comme cela est visible sur la figure 2a - qui servent à empêcher une rotation de la pièce en tôle 4 lors de la fabrication du boîtier du capteur. En outre la pièce en tôle 4 peut comporter des moulures par exemple au niveau de sa partie de bord, (non représentée sur les figures) pour accroître On the other hand the sheet metal part 4 has on its outer periphery three flats 6 - as can be seen in Figure 2a - which serve to prevent rotation of the sheet metal part 4 during the manufacture of the sensor housing. In addition, the sheet metal part 4 may include moldings, for example at its edge part, (not shown in the figures) to increase
plus encore sa stabilité vis-à-vis d'un fléchissement. even more its stability against a decline.
Toutes les caractéristiques décrites et représentées sur le dessin peuvent être essentielles pour l'invention individuellement ou en étant réunies selon une All the characteristics described and represented in the drawing may be essential for the invention individually or by being combined according to a
combinaison quelconque.any combination.
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