WO2008000542A1 - Sensoranordnung - Google Patents

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WO2008000542A1
WO2008000542A1 PCT/EP2007/054346 EP2007054346W WO2008000542A1 WO 2008000542 A1 WO2008000542 A1 WO 2008000542A1 EP 2007054346 W EP2007054346 W EP 2007054346W WO 2008000542 A1 WO2008000542 A1 WO 2008000542A1
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sensor
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Inventor
Ronald Steinbrink
Matthias Waibler
Kenichi Ninomiya
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of claim 1, as it has become known for example from DE 101 29 222 A.
  • This publication discloses a sensor arrangement with a carrier element of metal, on which a holder for a sensor element is fixed in a predetermined position.
  • a carrier element of metal on which a holder for a sensor element is fixed in a predetermined position.
  • the holder is hermetically enclosed by an encapsulation together with the sensor element inserted therein.
  • the sensor housing is cast together with the sensor head as a unit.
  • a sensor element is applied to a carrier serving as a permanent magnet and embedded together with this in the potting compound, with the risk that the
  • a sensor arrangement which has a holder for a sensor element and optionally further sensor components.
  • the holder is designed as a plastic injection molded part and has a pocket-like recess in the region of its reading-side end face, in which the sensor element is supported in the final encapsulation with plastic at least in the spray pressure direction and thus protected against mechanical damage.
  • the interface between electrical Rischer line and the sensor element comprehensive integrated circuit (IC) is located at the end of the connection pins of the integrated circuit. For circuit-technical reasons, a diffusing screen in the form of a small round plate is additionally necessary between the IC and a magnet.
  • the invention has for its object to provide a sensor assembly, which is characterized by very small size and simple and reliable production.
  • the sensor arrangement in particular a sensor arrangement for sensing rotational speed and / or direction of rotation for a vehicle wheel or for the drive train of a vehicle, comprises a holder, at least one sensor element which can be arranged on the holder has at least one terminal, wherein the terminal is electrically contacted in at least one connection point with at least one connection cable, wherein the connection point is located away from the end of the terminal.
  • the length dimension of the sensor arrangement can be significantly reduced. The reduced length of the sensor arrangement provides the user with greater degrees of freedom as far as the installation location of the sensor arrangement is concerned.
  • the holder comprises a receptacle for at least one permanent magnet, wherein the connection point is arranged in the region of this receptacle.
  • the recording can thus fulfill two functions, which in turn reflected in terms of a size reduction.
  • the connecting means and at least the ends of the connecting cable are integrated. From a production point of view, this integration is expedient.
  • a preferably rectangular plate is integrated in the holder.
  • This shape of the sheet results in the sensor element, which is generally integrated in an IC, being completely flat rests and can no longer be damaged by edge contact. Thanks to the integration of the sheet in the holder, the difficult handling of this small item can be omitted in the subsequent assembly.
  • Figure 1 is a perspective view of the components of the sensor arrangement according to the invention.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the assembled components of the sensor arrangement illustrated in FIG.
  • FIG. 1 shows a plurality of components of a sensor arrangement 10.
  • the stripped ends of two connection cables 18 and 20 are each terminated by a crimp connection as an example of a connection means 21.
  • the connecting means 21 extend first in the axial direction 45 of the (embedded in the holder 14 parts of) connecting cables 18, 20, are then over a certain portion which is inclined relative to the axial direction 45 by a certain angle, until again an alignment in the axial direction 45th is reached. In this last, substantially parallel to the axis 45 aligned area, there are joints 17.
  • the ends of the connecting cable 18, 20 with
  • Connecting means 21 are at least partially embedded in a holder 14.
  • the holder 14 in particular encloses the ends of the connection cables 18, 20, while in particular the ends of the connection means 21 serving as connection points 17 remain freely accessible.
  • a preferably quadratic sheet 39 is oriented perpendicular to the axis 45 and also in the
  • a flat sensor element 34 is provided with two terminals 30, 32.
  • the terminals 30, 32 extend after leaving the sensor element 34 is bent by 90 °, in the assembled state according to Figure 2 substantially parallel to the axis 45. Subsequently, the terminals 30, 32 are continued by an angle less than 90 °. The angle corresponds approximately to that with which the middle region of the connecting means 21 is inclined with respect to the axis 45. In this last area, the terminals 30 and 32 are bridged by a capacitor 36 for suppressing voltage spikes.
  • connection means 21 For electrical contacting of the sensor element 34 with the connection cables 18, 20, the middle region of the connections 30, 32 is placed on the exposed ends of the connection means 21 in the region of the connection points 17 and then contacted by welding or soldering.
  • the flat sensor element 34 comes to lie directly adjacent to the metal sheet 39.
  • a permanent magnet 38 On the other side of the sheet 39 is a permanent magnet 38.
  • the terminals 30, 32 are guided over the upper edge of the sheet 39 above the permanent magnet 38.
  • the so-called read side which is arranged adjacent to a donor, not shown in the drawing, for example, an alternately provided with teeth and tooth gaps ferromagnetic encoder wheel.
  • the necessary for detecting the position of such a sensor wheel magnetic field is generated by the permanent magnet 38.
  • connection point 17 is laid in the direction of the sensor element 34, namely into the region between the capacitor 36 and the sensor element 34.
  • the ends of the connection means 21 serving as connection points 17 are guided so that they come to lie adjacent to the sensor element 34.
  • the ends of the connecting means 21 are arranged above the permanent magnet 38 on the outside of a receptacle 23 for the permanent magnet 38, as shown in Figure 2.
  • the construction of the sensor arrangement 10 takes place in several steps. First, a so-called preform 19 is made, consisting of the holder 14 with connecting means 21 embedded therein, the ends of the connection cables 18, 20 and the plate 39.
  • the connection points 17 are freely accessible in the preform 19 for contacting purposes.
  • the sensor assembly consisting of sensor element 34, terminals 30, 32 and capacitor 36, placed on the preform 19 and contacted electrically in the connection points 17, for example by welding or soldering with the connecting means 21.
  • the permanent magnet 38 is inserted into the preform 19, depending on customer requirements. Subsequently, the arrangement shown in Figure 2 is provided with a custom enclosure, for example by encapsulation with a suitable plastic.
  • the sheet 39 By integrating the sheet 39 into the preform 19 eliminates the difficult separate handling of usually very small component in the subsequent assembly. Also, the square shape of the sheet 39 causes the sensor element 34 rests completely flat and can not be damaged by edge contact.
  • the described sensor arrangement is particularly suitable for wheel speed detection of motor vehicles, but it is not limited thereto.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung, insbesondere eine Sensoranordnung zur Sensierung von Drehzahl- und/oder Drehrichtung für ein Fahrzeugrad oder für den Triebstrang eines Fahrzeuges, umfassend einen Halter (14), zumindest ein auf dem Halter (14) anordenbares Sensorelement (34), das zumindest einen Anschluss (30, 32) umfasst, wobei der Anschluss (30, 32) in zumindest einem Verbindungspunkt (17) elektrisch kontaktiert ist mit zumindest einem Anschlusskabel (18, 20), dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungspunkt (17) entfernt vom Ende des Anschlusses (30, 32) befindet.

Description

Beschreibung
Titel Sensoranordnung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung nach der Gattung des Anspruches 1, wie er beispielsweise aus der DE 101 29 222 A bekannt geworden ist. Diese Druckschrift offenbart eine Sensoranordnung mit einem Trägerelement aus Me- tall, an welchem ein Halter für ein Sensorelement in einer vorgegebenen Position fixiert ist. Über die Art der Positionierung des Sensorelementes in dem Halter macht die Druckschrift keine näheren Angaben. Hierzu ist lediglich ausgeführt, dass der Halter zusammen mit dem darin eingesetzten Sensorelement von einer Umspritzung hermetisch umschlossen ist.
Weiterhin ist aus der DE 195 32 328 A ein Radlagersensor zum Messen von Dreh- oder Winkelbewegungen bekannt, dessen Sensorgehäuse zusammen mit dem Sensorkopf als Einheit vergossen ist. Hierbei ist ein Sensorelement auf einen als Träger dienenden Permanentmagneten aufgebracht und gemeinsam mit diesem in die Vergussmasse eingebettet, wobei die Gefahr besteht, dass das
Sensorelement während des Umhüllens mit Kunststoff durch die auftretenden Spannungen oder Deformationen beschädigt wird.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2005 012709 Al ist bereits eine Sensoran- Ordnung bekannt, welche einen Halter für ein Sensorelement und gegebenenfalls weitere Sensorbauteile aufweist. Der Halter ist als Kunststoff-Spritzteil ausgeführt und besitzt eine taschenartige Aussparung im Bereich seiner leseseitigen Stirnfläche, in welcher das Sensorelement bei der abschließenden Umspritzung mit Kunststoff zumindest in Spritzdruckrichtung abgestützt und somit gegen mecha- nische Beschädigung sicher geschützt ist. Die Verbindungsstelle zwischen elekt- rischer Leitung und der das Sensorelement umfassenden integrierten Schaltung (IC) befindet sich am Ende der Anschlusspins der integrierten Schaltung. Aus schaltungstechnischen Gründen ist zusätzlich zwischen IC und einem Magneten eine Streuscheibe in Form eines kleinen runden Blechs notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoranordnung zu schaffen, welche sich durch sehr geringe Baugröße sowie einfache und zuverlässige Fertigung auszeichnet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Hierzu umfasst die Sensoranordnung, insbesondere eine Sensoranordnung zur Sensierung von Drehzahl- und/oder Drehrichtung für ein Fahrzeugrad oder für den Triebstrang eines Fahrzeuges, einen Halter, zumindest ein auf dem Halter anordenbares Sensorelement, das zumindest einen Anschluss besitzt, wobei der Anschluss in zumindest einem Verbindungspunkt elektrisch kontaktiert ist mit zumindest einem Anschlusskabel, wobei sich der Verbindungspunkt entfernt vom Ende des Anschlusses befindet. Dadurch lässt sich die Längenabmessung der Sensoranordnung deutlich reduzieren. Die reduzierte Baulänge der Sensoranordnung eröffnet dem Anwender größere Freiheitsgrade was den Einbauort der Sensoran- Ordnung betrifft.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Halter eine Aufnahme für zumindest einen Permanentmagneten umfasst, wobei der Verbindungspunkt im Bereich dieser Aufnahme angeordnet ist. Die Aufnahme kann somit zwei Funktionen erfüllen, was sich wiederum im Sinne einer Baugrößenreduzierung niederschlägt.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass in dem Halter das Verbindungsmittel und zumindest die Enden des Anschlusskabels integriert sind. Aus fertigungstechnischer Sicht ist diese Integration zweckmäßig.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass in den Halter ein vorzugsweise rechteckförmiges Blech integriert ist. Diese Form des Blechs führt dazu, dass das in der Regel in einem IC integrierte Sensorelement komplett flächig aufliegt und nicht mehr durch Kantenberührung beschädigt werden kann. Dank der Integration des Blechs in dem Halter kann bei der anschließenden Bestückung die schwierige Handhabung dieses kleinen Einzelteils entfallen.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht der Komponenten der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, und
Figur 2 eine perspektivische Ansicht der montierten, in Figur 1 darge- stellten Komponenten der Sensoranordnung.
In Figur 1 sind mehrere Komponenten einer Sensoranordnung 10 gezeigt. Die abisolierten Enden zweier Anschlusskabel 18 und 20 werden jeweils durch eine Crimp-Verbindung als Beispiel eines Verbindungsmittels 21 abgeschlossen. Die Verbindungsmittel 21 verlaufen zuerst in Achsrichtung 45 der (im Halter 14 eingebetteten Teile der) Anschlusskabel 18, 20, werden dann über einen bestimmten Abschnitt, der gegenüber der Achsrichtung 45 um einen bestimmten Winkel geneigt ist, geführt, bis wieder eine Ausrichtung in Achsrichtung 45 erreicht wird. In diesem letzten, im Wesentlichen parallel zur Achse 45 ausgerichteten Bereich, befinden sich Verbindungsstellen 17. Die Enden der Anschlusskabel 18, 20 mit
Verbindungsmittel 21 sind zumindest teilweise in einem Halter 14 eingebettet. Der Halter 14 umschließt insbesondere die Enden der Anschlusskabel 18, 20, während insbesondere die als Verbindungsstellen 17 dienenden Enden der Verbindungsmittel 21 frei zugänglich bleiben. Außerdem ist ein vorzugsweise quad- ratisches Blech 39 senkrecht zur Achse 45 hin ausgerichtet und ebenfalls in dem
Halter 14 eingebettet.
Als weitere Komponente der Sensoranordnung 10 ist ein flächig ausgeführtes Sensorelement 34 vorgesehen mit zwei Anschlüssen 30, 32. Die Anschlüsse 30, - A -
32 verlaufen nach Verlassen des Sensorelements 34 um 90° abgekröpft, im montierten Zustand gemäß Figur 2 im Wesentlichen parallel zur Achse 45. Anschließend werden die Anschlüsse 30, 32 um einen Winkel kleiner 90° weitergeführt. Der Winkel entspricht in etwa demjenigen, mit dem der mittlere Bereich der Verbindungsmittel 21 gegenüber der Achse 45 geneigt ist. In diesem letzten Bereich sind die Anschlüsse 30 und 32 durch einen Kondensator 36 zur Unterdrückung von Spannungsspitzen überbrückt.
Zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements 34 mit den Anschlusskabeln 18, 20 wird der mittlere Bereich der Anschlüsse 30, 32 auf den freiliegenden Enden der Verbindungsmittel 21 im Bereich der Verbindungsstellen 17 aufgesetzt und anschließend durch Schweißen oder Löten kontaktiert.
Im montierten Zustand wie in Figur 2 dargestellt kommt das flächig ausgebildete Sensorelement 34 unmittelbar benachbart zu dem Blech 39 zu liegen. Auf der anderen Seite des Blechs 39 befindet sich ein Permanentmagnet 38. Die Anschlüsse 30, 32 werden über die Oberkante des Blechs 39 oberhalb des Permanentmagneten 38 geführt.
In der Zeichnung befindet sich auf der linken Seite der Sensoranordnung 10 die so genannte Leseseite, welche im Betrieb benachbart zu einem in der Zeichnung nicht dargestellten Geber angeordnet ist, beispielsweise einem abwechselnd mit Zähnen und Zahnlücken versehenen ferromagnetischen Geberrad. Das zur Erfassung der Position eines derartigen Geberrades notwenige magnetische Feld wird von dem Permanentmagneten 38 erzeugt.
Um die Länge der Sensoranordnung 10 zu reduzieren, wird der Verbindungspunkt 17 in Richtung zum Sensorelement 34 hin verlegt, nämlich in den Bereich zwischen Kondensator 36 und Sensorelement 34. Hierzu werden die als Verbin- dungspunkte 17 dienenden Enden der Verbindungsmittel 21 so geführt, dass sie benachbart zum Sensorelement 34 zu liegen kommen. Die Enden der Verbindungsmittel 21 sind oberhalb des Permanentmagneten 38 angeordnet auf der Außenseite einer Aufnahme 23 für den Permanentmagnet 38, wie in Figur 2 dargestellt. Der Aufbau der Sensoranordnung 10 erfolgt in mehreren Schritten. Zuerst wird ein so genannter Vorformling 19 hergestellt, bestehend aus dem Halter 14 mit darin eingebetteten Verbindungsmitteln 21, den Enden der Anschlusskabel 18, 20 und dem Blech 39. Die Verbindungspunkte 17 liegen in dem Vorformling 19 frei zugänglich zu Kontaktierungszwecken. Der Halter 14 bildet zusammen mit den freiliegenden Oberflächen der Verbindungspunkte 17 eine ebene Auflagefläche für die Anschlüsse 30, 32, deren Rückseite zugleich als Aufnahme 23 für den Permanentmagnet 38 dient. Im nächsten Schritt wird die Sensorbaugruppe, be- stehend aus Sensorelement 34, Anschlüssen 30, 32 und Kondensator 36, auf den Vorformling 19 aufgelegt und in den Verbindungspunkten 17 beispielsweise durch Schweißen oder Löten elektrisch leitend mit den Verbindungsmitteln 21 kontaktiert. In einem dritten Schritt wird je nach kundenspezifischer Anforderung der Permanentmagnet 38 in den Vorformling 19 eingelegt. Anschließend wird die in Figur 2 gezeigte Anordnung mit einer kundenspezifischen Umhüllung versehen, beispielsweise durch Umspritzen mit einem geeignetem Kunststoff.
Durch das Integrieren des Blechs 39 in den Vorformling 19 entfällt bei der anschließenden Bestückung die schwierige separate Handhabung des in der Regel sehr kleinen Bauteils. Auch führt die quadratische Form des Blechs 39 dazu, dass das Sensorelement 34 komplett flächig aufliegt und nicht mehr durch Kantenberührung beschädigt werden kann.
Die beschriebene Sensoranordnung eignet sich insbesondere zur Raddrehzah- lerfassung von Kraftfahrzeugen, sie ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Sensoranordnung, insbesondere eine Sensoranordnung zur Sensierung von Drehzahl- und/oder Drehrichtung für ein Fahrzeugrad oder für den Triebstrang eines Fahrzeuges, umfassend - - einen Halter (14), zumindest ein auf dem Halter (14) anordenbares Sensorelement (34), das zumindest einen Anschluss (30, 32) umfasst, wobei der Anschluss (30, 32) in zumindest einem Verbindungspunkt (17) e- lektrisch kontaktiert ist mit zumindest einem Anschlusskabel (18, 20), da- durch gekennzeichnet, dass sich der Verbindungspunkt (17) entfernt vom
Ende des Anschlusses (30, 32) befindet.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Anschlüsse (30, 32) vorgesehen sind, die durch zumindest einen Kondensator (36) überbrückt sind, wobei sich der Verbindungspunkt (17) zwischen Sensorelement (34) und Kondensator (36) befindet.
3. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (14) eine Aufnahme (23) für zumindest einen Permanentmagneten (38) umfasst, wobei der Verbindungspunkt (17) im Bereich dieser Aufnahme (23) angeordnet ist.
4. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Halter (14) zumindest ein Ende des Anschlusska- bels (18, 20) integriert sind.
5. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsmittel (21) vorgesehen ist, das den Anschluss (30, 32) mit dem Anschlusskabel (18, 20) kontaktiert.
6. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (21) zumindest einen Bereich aufweist, der im Wesentlichen parallel zur Achse (45) der Sensoranordnung (10) ausgerichtet ist und in welchem der Verbindungspunkt (17) liegt.
7. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (21) zumindest einen Crimp- Anschluss umfasst.
8. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Halter (14) ein vorzugsweise rechteckförmiges Blech (39) integriert ist.
9. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (14) eine Aufnahme (29) umfasst für das Sensorelement (34).
10. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Aufnahme (29) für das Sensorelement (34) in unmittelbarer Nähe zu dem Blech (39) angeordnet ist.
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