WO2016096191A1 - Sensoreinrichtung - Google Patents

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WO2016096191A1
WO2016096191A1 PCT/EP2015/074078 EP2015074078W WO2016096191A1 WO 2016096191 A1 WO2016096191 A1 WO 2016096191A1 EP 2015074078 W EP2015074078 W EP 2015074078W WO 2016096191 A1 WO2016096191 A1 WO 2016096191A1
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WO
WIPO (PCT)
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sensor element
housing part
sensor
receiving space
sensor device
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/074078
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Roos
Bernd Lutz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2016096191A1 publication Critical patent/WO2016096191A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments
    • G01P1/02—Housings
    • G01P1/026—Housings for speed measuring devices, e.g. pulse generator
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P1/00—Details of instruments

Definitions

  • the invention relates to a sensor device having the features of the preamble of independent claim 1.
  • Such a sensor device is known, for example, from DE 10 2009 000 428 A1.
  • the known sensor device comprises a sensor element formed with bent contact elements, which is designed as a Hall IC.
  • Connecting lines are formed by stamped grid parts, which are arranged on a carrier part made of thermoplastic material, wherein the carrier part of the connecting lines in sections encased and projecting connection elements of the connecting lines of the support member.
  • the carrier part is used in DE 10 2009 000 428 A1 also for receiving a magnet and a homogenizing.
  • the contact elements of the sensor element are electrically connected to the connecting lines, for example by welding.
  • the named components are used as stacks in an insertion direction in a housing part, which has a cylindrical receiving space with an opening which is formed by a bottom and a circumferential side wall.
  • the receiving space is completely filled with a potting material, which also covers the carrier part. From the housing part projecting connection elements of the connection lines are led out of the potting material.
  • a sensor device which has a carrier part, which represents a receptacle for a sensor element.
  • a wire hanger is used for
  • the sensor element is electrically connected to a packaged IC package whose connections in turn with
  • Connecting cables are contacted.
  • Connection elements of the connecting cables are as Cable executed and led out of a housing which surrounds the support member and the sensor element. The housing is not completely closed, so that a complex encapsulation of the IC package is necessary.
  • a sensor device is known, which has a sensor element which is connected to an IC module. Contact elements of the IC module are connected to connection cables, which are inserted into a sealing bushing.
  • Sensor element is applied to a carrier part.
  • the sensor element, the carrier part and the sealing bush are cast in a molded synthetic resin mold housing.
  • Some of the known sensor devices are of relatively complex construction and require complex production processes or, like DE 10 2009 000 428 A1, they use a sensor structure in which the positional tolerances of the sensor element relative to the sensor housing are very difficult to set.
  • the positional tolerances are particularly important for magnetic sensors, since the relative position of the sensor element within the sensor housing influences the quality of the received sensor signal.
  • a defined position of the sensor element relative to the outside of the sensor housing is very difficult to adjust.
  • the invention relates to a sensor device, in particular a rotational speed sensor, a phase encoder or camshaft sensor, which, for example, a
  • Magnetic field-sensitive sensor element such as a Hall sensor or Hall IC for detecting the rotational movement of a sensor wheel has.
  • the invention is by no means limited to the sensor types mentioned and can also with other sensors for
  • the sensor device comprises at least one housing part, a sensor element with electrical contact elements and with the contact elements electrically connected connection lines with connection elements to the external
  • the housing part comprises a
  • a receiving space which is bounded by side walls and a bottom and having an opening for insertion of the sensor element.
  • the sensor element is inserted.
  • An inside of the housing part in the receiving space filled potting material covers the connecting lines at least partially.
  • the connecting elements of the connection lines are led out of the housing part to the outside.
  • Sensor element receiving contour receiving sensor element is formed, wherein the sensor element in an insertion into the sensor element receiving contour
  • a direction which runs obliquely to the direction of insertion is understood as meaning a direction which does not run parallel to the direction of insertion.
  • this is understood to mean a direction whose direction vector forms an angle between 10 ° and 170 ° with the direction vector of the insertion direction.
  • the connection lines can be led out of the recess in particular at a vertical angle or almost perpendicular angle to the insertion direction to the outside.
  • connection elements of the sensor devices are interposed no unnecessary connecting parts.
  • the sensor element can be connected to the leads by simple and well-controlled joining techniques such as welding, soldering, conductive bonding, cold bonding techniques or crimping.
  • joining techniques such as welding, soldering, conductive bonding, cold bonding techniques or crimping.
  • connection elements whereby different versions are selectable, which can be adapted to the respective customer requirements.
  • the components of the sensor device used are advantageously mechanically loadable immediately after manufacture. It is particularly advantageous that complex tolerance chains are avoided, since the relative position of the measurement-sensitive surfaces of the sensor element to a sender wheel is essentially defined by the housing part.
  • the distance between the sensing surface of the sensor element and a transmitter wheel determines significantly the quality of the measuring signal.
  • the distance of the measuring sensitive surface of the sensor element is determined by a sensor wheel essentially by the distance of the encoder wheel from the housing part and the position of the sensor element within the housing part. Since the former depends on the installation situation of the sensor device, for example in a motor vehicle, and only the latter depends on the structure of the sensor device, the relative position of the sensor is responsible for sensor production
  • the invention makes it possible to manufacture the sensor device in a simple manner, wherein advantageously very little component tolerances have to be monitored.
  • Housing part molded intermediate wall to be divided into a first and a second subspace, wherein the first subspace is formed by the sensor element receiving sensor element receiving contour of the housing part and the
  • Sensor element receiving contour is connected via at least one of the recording of the contact elements serving implementation in the intermediate wall with the second subspace.
  • the sensor element in the sensor element receiving contour is fixed by abutment against an inner side of the front side wall of the housing part and by abutment against the front side wall opposite the intermediate wall in its position relative to the front side wall of the housing part.
  • a fastening device for external attachment of the sensor device is arranged on the housing part, wherein the fastening device is a
  • Reference surface is arranged in a defined by the dimensions of the housing part distance to the sensor element receiving contour. The position of the sensor element relative to the reference surface is therefore only by the relatively easy to control
  • Sensor element and a transmitter wheel depends and this distance in turn significantly determined by the distance of the reference surface of the housing part of the sensor element is, advantageously an increase in the measured value quality can be achieved with simple means.
  • Sensor element receiving contour is achieved when the sensor element and the
  • the housing part cover part may be provided which covers at least the receiving space.
  • the housing part and the cover part may be formed as Haibschalenmaschine.
  • the housing part and the cover part may be formed as Haibschalenmaschine which are mirror-symmetrical to each other with respect to a plane in which the opening is arranged.
  • Housing part mechanical fastening means may be formed which are to be engaged with each other, so that the two half-circuit parts can be placed accurately to each other. It may also be the inner contour of the cover part
  • the housing part can be formed curved in particular perpendicular to the insertion direction of the sensor element.
  • FIG. 1 shows the assembly of the sensor device for a first embodiment of the invention, Fig. 2, the sensor device of FIG. 1 in a view obliquely from above on the
  • FIG. 3 shows the sensor device from FIG. 1 and FIG. 2 in a view obliquely from below onto the inside of the cover part
  • Fig. 1 shows an embodiment of a sensor device 1 according to the invention in an exploded view.
  • the sensor device has a housing part 2, which is manufactured, for example, in one piece from plastic.
  • the housing part 2 can be
  • the housing part 2 is for example dish-shaped, trough-shaped or similar and has a receiving space 6 which is accessible via an opening 16.
  • the receiving space 6 is formed by a bottom 35 and a circumferential side wall 31 to 34, which has an end-side side wall 31, a rear side wall 34 facing away from this and two side walls 32 and 33 on the longitudinal sides of the sensor device 1.
  • the housing part 2 has the shape of a curved cylinder half shell.
  • the term half-shell is not necessarily limited in the context of the application to a symmetrical halving of a cylindrical shell, but also includes other divisions which may comprise more than 50% of a circular ring in cross-section.
  • the housing part 2 may also be formed in a straight line or have a cuboid design with rectangular cross-section. In the case of the cylinder half shell, the bottom 35 continuously merges into the side wall sections 32 and 33. Without this having to be explained in more detail, it is understood that numerous different embodiments are conceivable for the housing part. It is important that a sensor element 5 with connecting leads 8 can be inserted into the housing part 2.
  • the housing part 2 is provided with a fastening device 25, 26 for external attachment of the sensor device.
  • a lateral arm 25 is provided on the housing part 2, in which, for example, a metallic bush 26 is injected, which may also be omitted.
  • the housing part 2 can, for example, by means of a screw connection to an external component, not shown or an external holding device are defined, wherein
  • the front side wall 31 facing side of the arm 25 forms a reference surface 27 for fixing the sensor device 1 to the external component or the external holding device.
  • the sensor element 5 comprises, for example, a magnetic-field-sensitive Hall IC which has contact elements 9. These contact elements 9 can be bent. As can be seen in Fig. 1, here are for example two contact elements 9 with two
  • Connecting lines 8 electrically connected.
  • the connecting lines 8 are formed in this embodiment by two wires, which are covered with an insulating sheath.
  • the contact elements 9 of the sensor element 5 are welded to exposed ends of the connection lines 8, for example. As can best be seen in FIG. 2, the ends facing away from the sensor element 5 are the
  • Connecting lines 8 are provided as connecting elements 18, which form a cable harness, which is surrounded by an insulating jacket 180.
  • connection lines 8 and connection elements 18 can also be formed, for example, by stamped grid parts.
  • the receiving space 6 is subdivided into a first subspace 6a and a second subspace 6b by an intermediate wall 21 formed integrally on the housing part 2.
  • the smaller first subspace 6a forms a sensor element receiving contour 15 and is connected via at least one leadthrough 19 to the larger second subspace 6b.
  • the sensor element 5 with the connecting lines 8 attached thereto is, for example, in an insertion direction 40 directed perpendicularly to the bottom 35 of the receiving space 6 into the receiving space 6
  • the connecting lines 8 extend, for example, perpendicular to the insertion 40.
  • the sensor element 5 is inserted into the sensor element receiving contour 15 and thereby fixed between the outer end-side side wall 31 and the intermediate wall 21 in its position without play.
  • the sensor element receiving contour 15 is preferably connected to the
  • Sensor element 5 adapted that the sensor element 5 as a fitting part in the
  • Sensor element receiving contour 15 engages and is determined by play.
  • the contact elements 9 are inserted into the feedthrough 19 and the connection lines 8 are inserted into the second subspace 6b of the receiving space 6.
  • the connecting lines 8 designed as wires can be bent in a correspondingly simple manner to the curved course of the housing part 2 and of the receiving space 6.
  • the second subspace 6b optionally still further ribs 63 with guide slots 64, in which the connecting lines 8 are inserted.
  • connecting elements 18 of the connecting lines 8 are led out by a recognizable in Fig. 2 recess 1 1 in the rear side wall 34 of the receiving space 6 from this.
  • the outer diameter of the insulating jacket 180 is preferably selected so that it can be fixed between an inner contour of the recess 1 1 or one of the ribs 63 and a cover part 3 and such a
  • a magnet 10 can still be inserted into the receiving space 6.
  • the magnet 10 is locked in, for example, provided in the bottom 35 of the receiving space 6 locking lugs.
  • Other mounting options are conceivable.
  • the magnet 10 is preferably in the second subspace 6b, in which there are still options for the arrangement of other components.
  • the potting tub formed by the receiving space 6 can be filled with a potting material 30, but this is still possible later, as will be explained.
  • the potting material 30 can be a flowable material which is filled through the opening 16 into the receiving space 6 and fills it up, for example, completely up to the upper edge of the peripheral side wall 31 to 34 or at least partially.
  • a potting material for example, a 2 K silicone can be used, which seals against moisture and simultaneously glued plastic and metal so far that the passage of moisture is avoided.
  • a 2K silicone is a fast-curing, elastic adhesive and sealant that bonds, bonds and has excellent sealing properties on metal, glass, ceramics and most plastics and elastomers.
  • the potting material 30 may also be a gel, in particular a silicone gel. But other potting material, which is to be cured for example by UV irradiation or temperature increase, can be used.
  • the potting material 30 introduced into the receiving space 6 through the opening 16 in the region of the second subspace 6b can also pass into the first subspace 6a through the passage 19 between the first subspace 6a and the second subspace 6b, so that the potting material also includes, for example, the sensor element 5 and the
  • the potting material 30 may fill up the receiving space 6 and preferably passes up to the insulating jacket 180, which closes the recess 1 1 in the side wall 34, so that the recess 1 1 through the potting material 30 and that portion of the insulating jacket 180, in the recess 1 1 engages, is sealed.
  • the potting material flows around the arranged in the receiving space 6 connecting lines 8 and seals this example of moisture, which penetrates from the outside into the housing of the sensor device 1. As a result, a reliable protection of the connection lines and the contact elements 9 is achieved, since the moisture penetrating from the outside through the potting material applied in the receiving space can not penetrate to the connection lines 8, the contact elements 9 and the sensor element 5.
  • a cover part 3 can be used as an additional part
  • Sealing means may be provided, for example a plastic lid which seals at least the receiving space 6.
  • the housing part 2 and the lid part 3 are formed in the embodiment shown as Haibschalenmaschine which are mirror-symmetrical to each other with respect to a plane in which the opening 16 is arranged.
  • the inner contours of the cover part 3 and the housing part 2 are mirror images of one another, so that the illustrated cover part 3 as the housing part and the illustrated housing part 2 could also be regarded as the cover part.
  • the parts differ only by the
  • the cover part 3 cam 61 as a fastening means which engage in complementary formed receptacles 62 of the housing part and align the cover part 3 on the housing part 2 and set.
  • the cover part 3 and the housing part 2 may additionally be welded, if appropriate, along the connecting line of both parts, wherein a plastic welding process can be used or glued, so that an overall very dense housing is formed, as shown in FIG.
  • the finished sensor device 1 is very compact and consists of a few
  • the sensor element 5 and the connection lines 8 are inside the sealed housing reliably sealed and protected against contaminating media.
  • the cover part 3 can first be placed on the housing part 2. Through a hole in the housing part 2 or the cover part 3 then the potting material 30 can be filled into the receiving space 6 until it is completely filled. In this case, the potting material 30 after curing also serve to mechanically connect the cover part 3 and the housing part 2 together.
  • the sensor element 5 is in relation to the reference surface 27 in a defined position, which is determined only by tolerances of the housing part 2 and its internal structures.
  • the sensor device is particularly suitable as a speed sensor, phase encoder or camshaft sensor.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (1), zumindest aufweisend ein Gehäuseteil (2), ein Sensorelement (5) mit elektrischen Kontaktelementen (9) und mit den Kontaktelementen (9) elektrisch verbundene Anschlussleitungen (8) mit Anschlusselementen (18) zur externen Kontaktierung sowie ein Vergussmaterial (30), wobei das Gehäuseteil (2) einen Aufnahmeraum (6) aufweist, der durch Seitenwände (31, 32, 33, 34) und einen Boden (35) begrenzt wird und der eine Öffnung (16) zum Einführen des Sensorelementes (5) aufweist, wobei das Sensorelement (5) in den Aufnahmeraum (6) eingesetzt ist, wobei das Vergussmaterial (30) innerhalb des Gehäuseteils (2) in den Aufnahmeraum (6) eingefüllt ist und die Anschlussleitungen (8) in dem Aufnahmeraum (6) zumindest teilweise abdeckt, und wobei die Anschlusselemente (18) aus dem Gehäuseteil (2) nach außen geführt sind. Es wird vorgeschlagen, dass in dem Aufnahmeraum (6) des Gehäuseteils (2) eine das Sensorelement (5) aufnehmende Sensorelementaufnahmekontur (15) ausgebildet ist, wobei das Sensorelement in einer Einführrichtung (40) in die Sensorelementaufnahmekontur (15) eingeschoben ist, und in einer der Seitenwände (34) eine Ausnehmung (11) vorgesehen ist und die Anschlusselemente (18) der Anschlussleitungen (8) schräg zur der Einführrichtung (40) durch die Ausnehmung (11) nach außen geführt sind. Durch das Einsetzen des Sensors in ein vorgefertigtes Gehäuse können geringe Bauteiltoleranzen für die Lage des Sensorelementes sichergestellt werden.

Description

Beschreibung
Titel
Sensoreinrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1.
Eine derartige Sensoreinrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2009 000 428 A1 bekannt. Die bekannte Sensoreinrichtung umfasst ein mit gebogenen Kontaktelementen ausgebildetes Sensorelement, welches als Hall-IC ausgestaltet ist. Anschlussleitungen werden durch Stanzgitterteile gebildet, die an einem Trägerteil aus thermoplastischen Material angeordnet sind, wobei das Trägerteil die Anschlussleitungen abschnittsweise ummantelt und Anschlusselemente der Anschlussleitungen von dem Trägerteil abstehen. Das Trägerteil dient in der DE 10 2009 000 428 A1 auch zur Aufnahme eines Magneten und einer Homogenisierungsscheibe. Die Kontaktelemente des Sensorelementes sind mit den Anschlussleitungen beispielsweise durch Schweißen elektrisch verbunden. Die gennannten Bauteile werden als Stapel in einer Einführrichtung in ein Gehäuseteil eingesetzt, das einen zylindrischen Aufnahmeraum mit einer Öffnung aufweist, der durch einen Boden und eine umlaufende Seitenwand gebildet wird. Der Aufnahmeraum wird mit einem Vergussmaterial vollständig ausgegossen, welches auch das Trägerteil abdeckt. Von dem Gehäuseteil abstehende Anschlusselemente der Anschlussleitungen sind aus dem Vergussmaterial herausgeführt.
Aus der JP 4421728 B2 ist eine Sensoreinrichtung bekannt, die ein Trägerteil aufweist, welches eine Aufnahme für ein Sensorelement darstellt. Ein Drahtbügel dient zur
Festlegung des Sensorelementes an dem Trägerteil. Das Sensorelement ist mit einem gehäusten IC-Package elektrisch verbunden, dessen Anschlüsse wiederum mit
Anschlussleitungen kontaktiert sind. Anschlusselemente der Anschlussleitungen sind als Kabel ausgeführt und aus einem Gehäuse herausgeführt, welches das Trägerteil und das Sensorelement umschließt. Das Gehäuse ist nicht vollständig geschlossen, so dass eine aufwändige Kapselung des IC-Package notwendig ist. Aus der JP 4138122 B2 ist eine Sensoreinrichtung bekannt, welche ein Sensorelement aufweist, das mit einem IC-Modul verbunden ist. Kontaktelemente des IC-Moduls sind mit Anschlussleitungen verbunden, die in eine Dichtbuchse eingesetzt sind. Das
Sensorelement ist auf ein Trägerteil aufgebracht. Das Sensorelement, das Trägerteil und die Dichtbuchse sind in ein Mold-Gehäuse aus synthetischer Harzmasse eingegossen.
Die bekannten Sensoreinrichtungen sind teilweise aus zahlreichen Teilen relativ aufwändig aufgebaut und erfordern komplexe Herstellungsabläufe oder sie verwenden wie die DE 10 2009 000 428 A1 einen Sensoraufbau, bei dem die Lagetoleranzen des Sensorelements relativ zu dem Sensorgehäuse sehr schwierig einzustellen sind. Die Lagetoleranzen sind aber insbesondere für magnetische Sensoren wichtig, da die relative Lage des Sensorelementes innerhalb des Sensorgehäuses die Qualität des empfangenen Sensorsignals beeinflusst. Ebenso ist bei den Lösungen, die ein Spritzgussverfahren oder ein Transfer-Moldverfahren einsetzen, um das Sensorelement mit einem Sensorgehäuses aus Spritzguss oder Moldmasse zu umgeben, eine definierte Lage des Sensorelementes relativ zur Außenseite des Sensorgehäuses sehr schwierig einstellbar.
Offenbarung der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, insbesondere einen Drehzahlsensor, einen Phasengeber oder Nockenwellensensor, welcher beispielsweise ein
magnetfeldempfindliches Sensorelement wie einen Hallsensor oder Hall-IC zur Erfassung der Drehbewegung eines Geberrades aufweist. Die Erfindung ist aber keineswegs auf die genannten Sensortypen beschränkt und kann auch bei anderen Sensoren zur
Anwendung kommen. Die Sensoreinrichtung umfasst wenigstens ein Gehäuseteil, ein Sensorelement mit elektrischen Kontaktelementen und mit den Kontaktelementen elektrisch verbundene Anschlussleitungen mit Anschlusselementen zur externen
Kontaktierung sowie ein Vergussmaterial. Das Gehäuseteil umfasst einen
Aufnahmeraum, der durch Seitenwände und einen Boden begrenzt wird und der eine Öffnung zum Einführen des Sensorelementes aufweist. In diesen Aufnahmeraum ist das Sensorelement eingesetzt. Ein innerhalb des Gehäuseteils in den Aufnahmeraum eingefülltes Vergussmaterial deckt die Anschlussleitungen zumindest teilweise ab. Die Anschlusselemente der Anschlussleitungen sind aus dem Gehäuseteil nach außen geführt. Erfindungsgemäß ist in dem Aufnahmeraum des Gehäuseteils eine das
Sensorelement aufnehmende Sensorelementaufnahmekontur ausgebildet ist, wobei das Sensorelement in einer Einführrichtung in die Sensorelementaufnahmekontur
eingeschoben ist, und in einer der Seitenwände eine Ausnehmung vorgesehen ist und die Anschlusselemente der Anschlussleitungen schräg zur der Einführrichtung durch die Ausnehmung nach außen geführt sind. Im Kontext der vorliegenden Anmeldung wird unter einer schräg zur Einführrichtung verlaufenden Richtung eine solche Richtung verstanden, die nicht parallel zu der Einführrichtung verläuft. Insbesondere wird hierunter (mathematisch gesprochen) eine Richtung verstanden, deren Richtungsvektor mit dem Richtungsvektor der Einführrichtung einen Winkel zwischen 10° und 170° bildet. So können die Anschlussleitungen insbesondere in einem senkrechten Winkel oder nahezu senkrechten Winkel zur Einführrichtung aus der Ausnehmung nach außen herausgeführt sein.
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein sehr einfacher Aufbau erreicht, der kostengünstig einen vollautomatischen Montageprozess durchlaufen kann. Da auf einen Spritzgussprozess verzichtet wird, entfallen die dafür im Stand der Technik anfallenden Taktzeiten im Produktionsablauf. Zwischen dem Sensorelement und den
Anschlusselementen der Sensoreinrichtungen sind keine unnötigen Verbindungsteile zwischengeschaltet. Das Sensorelement kann durch einfache und gut beherrschte Verbindungstechniken wie Schweißen, Löten, Leitkleben, kalte Kontaktierungstechniken oder Crimp-Verfahren mit den Anschlussleitungen verbunden werden. Vorteilhaft besteht ein erheblicher Freiraum für die Ausgestaltung der Anschlussleitungen und
Anschlusselemente, wobei unterschiedliche Ausführungen wählbar sind, die an die jeweiligen Kundenanforderungen angepasst werden können. Die verwendeten Bauteile der Sensoreinrichtung sind vorteilhaft sofort nach der Herstellung mechanisch belastbar. Besonders vorteilhaft ist, dass aufwändige Toleranzketten vermieden werden, da die relative Lage der messempfindlichen Flächen des Sensorelementes zu einem Geberrad im Wesentlichen durch das Gehäuseteil definiert wird. Bekanntlich bestimmt der Abstand zwischen der messempfindlichen Fläche des Sensorelementes und einem Geberrad maßgeblich die Qualität des Messsignals. Abgesehen von den kleinen Toleranzen des in der Regel zugekauften Sensorelementes wird der Abstand der messempfindlichen Fläche des Sensorelements von einem Geberrad im Wesentlichen durch den Abstand des Geberrades vom Gehäuseteil und von der Lage des Sensorelementes innerhalb des Gehäuseteils bestimmt. Da ersteres von der Einbausituation der Sensoreinrichtung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug abhängt und nur letzteres vom Aufbau der Sensoreinrichtung abhängt, ist für die Sensorfertigung die relative Lage des
Sensorelementes in dem fertigen Sensorgehäuse von besonderer Bedeutung. Hier ermöglicht die Erfindung, dass die Sensoreinrichtung in einfacher Weise gefertigt werden kann, wobei vorteilhaft sehr wenig Bauteiltoleranzen überwacht werden müssen.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Merkmale ermöglicht. Vorteilhaft kann der Aufnahmeraum durch eine beispielsweise einstückig an dem
Gehäuseteil angeformte Zwischenwand in einen ersten und einen zweiten Teilraum unterteilt sein, wobei der erste Teilraum durch die das Sensorelement aufnehmende Sensorelementaufnahmekontur des Gehäuseteils gebildet wird und die
Sensorelementaufnahmekontur über wenigstens eine der Aufnahme der Kontaktelemente dienende Durchführung in der Zwischenwand mit dem zweiten Teilraum verbunden ist.
Vorteilhaft ist das Sensorelement in der Sensorelementaufnahmekontur durch Anlage an einer Innenseite der stirnseitigen Seitenwand des Gehäuseteils und durch Anlage an der der stirnseitigen Seitenwand gegenüberliegenden Zwischenwand in seiner Lage relativ zur stirnseitigen Seitenwand des Gehäuseteils fixiert.
Vorteilhaft ist an dem Gehäuseteil eine Befestigungsvorrichtung zur externen Befestigung der Sensoreinrichtung angeordnet, wobei die Befestigungsvorrichtung eine
Referenzfläche zur Auflage an einer externen Haltvorrichtung aufweist und die
Referenzfläche in einem durch die Abmessungen des Gehäuseteils definierten Abstand zu der Sensorelementaufnahmekontur angeordnet ist. Die Lage des Sensorelementes relativ zu der Referenzfläche wird daher nur durch die relativ gut beherrschbaren
Fertigungstoleranzen des Gehäuseteils bestimmt. Da das Messsignal bei
magnetfeldempfindlichen Sensorelementes stark vom Abstand zwischen dem
Sensorelement und einem Geberrad abhängt und diese Abstand wiederum maßgeblich durch den Abstand der Referenzfläche des Gehäuseteils vom Sensorelement bestimmt wird, kann vorteilhaft eine Steigerung der Messwertqualität mit einfachen Mitteln erreicht werden.
Eine besonders zuverlässige spielfreie Fixierung des Sensorelements in der
Sensorelementaufnahmekontur wird erreicht, wenn das Sensorelement und die
Sensorelementaufnahmekontur als wenigstens abschnittsweise zueinander
komplementäre Passteile ausgebildet sind, so dass das Sensorelement in der
Sensorelementaufnahmekontur in fünf von sechs Raumrichtungen passgenau fixiert ist. Zur Erhöhung der Dichtheit und Verbesserung der Zuverlässigkeit, kann ein auf das Gehäuseteil vorzugsweise dicht aufgebrachtes Deckelteil vorgesehen sein, welches zumindest den Aufnahmeraum abdeckt. Insbesondere ist es möglich, das Gehäuseteil und das Deckelteil als Haibschalenteile auszubilden. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel können das Gehäuseteil und das Deckelteil als Haibschalenteile ausgebildet sein, die in Bezug auf eine Ebene, in der die Öffnung angeordnet ist, zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. An dem Deckelteil und an dem
Gehäuseteil können mechanische Befestigungsmittel ausgebildet sein, die miteinander in Eingriff zu bringen sind, so dass die beiden Halbschaltenteile passgenau aufeinander gelegt werden können. Dabei kann auch die Innenkontur des Deckelteils
spiegelsymmetrisch zur Innenkontur des Gehäuseteils ausgebildet sein und eine
Sensorelementaufnahmekontur und einen Aufnahmeraum aufweisen, die in Bezug auf eine Ebene, in der die Öffnung des Aufnahmeraums des Gehäuseteils angeordnet ist, eine spiegelbildlich symmetrische Erweiterung dieser Räume bilden. In Hinblick auf die äußere Form des Gehäuseteils bestehen viele Freiheitsgrade, die es ermöglichen, die Gehäuseform an das jeweilige Anforderungsprofil anzupassen. Das Gehäuseteil kann insbesondere senkrecht zu der Einführrichtung des Sensorelementes gesehen gekrümmt ausgebildet sein. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Fig. 1 den Zusammenbau der Sensoreinrichtung für ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 die Sensoreinrichtung aus Fig. 1 in einer Ansicht von schräg oben auf die
Innenseite des Gehäuseteils gerichtet,
Fig. 3 die Sensoreinrichtung aus Fig. 1 und Fig. 2 in einer Ansicht von schräg unten auf die Innenseite des Deckelteils gerichtet,
Fig. 4 die fertig zusammengebaute Sensoreinrichtung aus Fig. 1 bis 3.
Ausführungsformen der Erfindung
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 1 in einer Explosionsdarstellung. Die Sensoreinrichtung weist ein Gehäuseteil 2 auf, das beispielsweise einstückig aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuseteil 2 kann
beispielsweise durch einen Spritzgussvorgang hergestellt sein. Das Gehäuseteil 2 ist beispielsweise schalenförmig, wannenförmig oder ähnlich ausgebildet und weist einen Aufnahmeraum 6 auf, der über eine Öffnung 16 zugänglich ist. Der Aufnahmeraum 6 wird durch einen Boden 35 und eine umlaufende Seitenwand 31 bis 34 gebildet, die eine stirnseitige Seitenwand 31 , eine von dieser abgewandte rückseitige Seitenwand 34 und zwei Seitenwände 32 und 33 an den Längsseiten der Sensoreinrichtung 1 aufweist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuseteil 2 die Form einer gekrümmten Zylinderhalbschale auf. Der Begriff Halbschale beschränkt sich im Kontext der Anmeldung nicht zwingend auf eine symmetrische Halbierung einer Zylinderschale, sondern umfasst auch andere Aufteilungen die im Querschnitt mehr als 50% eines Kreisrings umfassen können. Das Gehäuseteil 2 kann aber auch geradlinig ausgebildet sein oder eine quaderförmige Gestaltung mit reckteckförmigen Querschnitt aufweisen. Im Fall der Zylinderhalbschale geht der Boden 35 stetig in die Seitenwandabschnitte 32 und 33 über. Ohne dass dies hier näher erläutert werden muss, versteht sich, dass für das Gehäuseteil zahlreiche unterschiedliche Ausführungsformen denkbar sind. Wichtig ist, dass ein Sensorelement 5 mit Anschlussleitungen 8 in das Gehäuseteil 2 einsetzbar ist.
Weiterhin ist das Gehäuseteil 2 mit einer Befestigungsvorrichtung 25, 26 zur externen Befestigung der Sensoreinrichtung versehen. Hierzu ist an dem Gehäuseteil 2 ein seitlicher Arm 25 vorgesehen, in den beispielsweise eine metallische Buchse 26 eingespritzt ist, die aber auch entfallen kann. Das Gehäuseteil 2 kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung an einem nicht dargestellten externen Bauteil beziehungsweise einer externen Haltevorrichtung festgelegt werden, wobei
beispielsweise die der vorderen Seitenwand 31 zugewandte Seite des Arms 25 eine Referenzfläche 27 zur Festlegung der Sensoreinrichtung 1 an dem externen Bauteil oder der externen Haltevorrichtung bildet.
Das Sensorelement 5 umfasst beispielsweise einen magnetfeldempfindlichen Hall-IC, der Kontaktelemente 9 aufweist. Diese Kontaktelemente 9 können gebogen sein. Wie in Fig. 1 erkennbar ist, sind hier beispielsweise zwei Kontaktelemente 9 mit zwei
Anschlussleitungen 8 elektrisch verbunden. Die Anschlussleitungen 8 werden in diesem Ausführungsbeispiel durch zwei Drähte gebildet, die mit einer isolierenden Hülle ummantelt sind. Die Kontaktelemente 9 des Sensorelementes 5 sind mit freiliegenden Enden der Anschlussleitungen 8 beispielsweise verschweißt. Wie am besten in Fig. 2 zu erkennen ist, sind die von dem Sensorelement 5 abgewandten Enden der
Anschlussleitungen 8 als Anschlusselemente 18 vorgesehen, die einen Kabelbaum bilden, der von einem Isoliermantel 180 umgeben ist. Die Anschlussleitungen 8 und Anschlusselemente 18 können aber beispielsweise auch durch Stanzgitterteile gebildet werden.
Weiterhin ist in Fig. 1 gut zu erkennen, dass der Aufnahmeraum 6 durch eine einstückig an dem Gehäuseteil 2 ausgebildete Zwischenwand 21 in einen ersten Teilraum 6a und einen zweiten Teilraum 6b unterteilt ist. Der kleinere erste Teilraum 6a bildet eine Sensorelementaufnahmekontur 15 aus und ist über wenigstens eine Durchführung 19 mit dem größeren zweiten Teilraum 6b verbunden. Wie in Fig. 1 durch den Pfeil 40 angedeutet ist, wird das Sensorelement 5 mit den daran befestigten Anschlussleitungen 8 beispielsweise in einer senkrecht zum Boden 35 des Aufnahmeraumes 6 gerichteten Einführrichtung 40 in den Aufnahmeraum 6
eingeschoben. Die Anschlussleitungen 8 verlaufen dabei beispielsweise senkrecht zu der Einführrichtung 40. Das Sensorelement 5 wird in die Sensorelementaufnahmekontur 15 eingeschoben und dadurch zwischen der äußeren stirnseitigen Seitenwand 31 und der Zwischenwand 21 in seiner Lage spielfrei fixiert. Wie man in Fig. 1 weiterhin erkennen kann, ist die Sensorelementaufnahmekontur 15 vorzugsweise derart an das
Sensorelement 5 angepasst, dass das Sensorelement 5 wie ein Passteil in die
Sensorelementaufnahmekontur 15 eingreift und dadurch spielfrei festgelegt wird. Gleichzeitig werden die Kontaktelemente 9 in die Durchführung 19 eingeschoben und die Anschlussleitungen 8 in den zweiten Teilraum 6b des Aufnahmeraumes 6 einlegt. Die als Drähte ausgebildeten Anschlussleitungen 8 können dabei sehr einfach dem gekrümmten Verlauf des Gehäuseteils 2 und des Aufnahmeraums 6 entsprechend gebogen werden. Der zweite Teilraum 6b weist optional noch weiterhin Rippen 63 mit Führungsschlitzen 64 auf, in welche die Anschlussleitungen 8 eingelegt werden. Die von dem Isoliermantel 180 umgebenen Anschlusselemente 18 der Anschlussleitungen 8 werden durch eine in Fig. 2 erkennbare Ausnehmung 1 1 in der rückwärtigen Seitenwand 34 des Aufnahmeraumes 6 aus diesem herausgeführt. Der Außendurchmesser des Isoliermantels 180 ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass er zwischen einer Innenkontur der Ausnehmung 1 1 oder einer der Rippen 63 und einem Deckelteil 3 fixiert werden kann und derart eine
Zugentlastung bildet.
Vor oder nach dem Einsetzen des Sensorelementes 5 und der Anschlussleitungen 8 kann noch ein Magnet 10 in den Aufnahmeraum 6 eingesetzt werden. Der Magnet 10 wird beispielsweise in am Boden 35 des Aufnahmeraums 6 vorgesehene Rastnasen eingerastet. Auch andere Befestigungsmöglichkeiten sind denkbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Magnet 10 vorzugsweise in dem zweiten Teilraum 6b, in dem noch weiterhin Möglichkeiten für die Anordnung anderer Bauteile bestehen.
Bereits nach dem Einführen des Sensorelementes 5 kann die durch den Aufnahmeraum 6 gebildete Vergusswanne mit einem Vergussmaterial 30 gefüllt werden, dies ist aber auch später noch möglich, wie noch erläutert wird. Bei dem Vergussmaterial 30 kann es sich um einen fließfähigen Werkstoff handeln, der durch die Öffnung 16 in den Aufnahmeraum 6 eingefüllt wird und diesen beispielsweise vollständig bis zur Oberkante der umlaufenden Seitenwand 31 bis 34 oder zumindest teilweise auffüllt. Als Vergussmaterial kann beispielsweise ein 2 K Silikon verwandt werden, das gegen Feuchtigkeit abdichtet und gleichzeitig Kunststoff und Metall soweit verklebt, dass der Feuchtedurchtritt vermieden wird. Ein 2 K Silikon ist ein schnell härtender, elastischer Kleb- und Dichtstoff, der auf Metall, Glas, Keramik und den meisten Kunststoffen und Elastomeren hervorragend haftet, klebt und dichtende Eigenschaften aufweist. Das Vergussmaterial 30 kann auch ein Gel, insbesondere ein Silikongel darstellen. Aber auch anderes Vergussmaterial, das beispielsweise durch UV-Bestrahlung oder Temperaturerhöhung auszuhärten ist, kann eingesetzt werden. Das in den Aufnahmeraum 6 durch die Öffnung 16 im Bereich des zweiten Teilraum 6b eingefüllte Vergussmaterial 30 kann beispielsweise durch die Durchführung 19 zwischen ersten Teilraum 6a und zweiten Teilraum 6b auch in den ersten Teilraum 6a gelangen, so dass das Vergussmaterial beispielsweise auch das Sensorelement 5 und die
Kontaktelemente 15 in der Durchführung 19 umfließt und diese dadurch abdichtet. Das Vergussmaterial 30 kann den Aufnahmeraum 6 auffüllen und gelangt dabei vorzugsweise bis zu dem Isoliermantel 180, welcher die Ausnehmung 1 1 in der Seitenwand 34 verschließt, so dass die Ausnehmung 1 1 durch das Vergussmaterial 30 und denjenigen Abschnitt des Isoliermantels 180, der in die Ausnehmung 1 1 eingreift, abgedichtet wird. Das Vergussmaterial umfließt die im Aufnahmeraum 6 angeordneten Anschlussleitungen 8 und dichtet diese dadurch beispielsweise gegen Feuchtigkeit ab, die von außen in das Gehäuse der Sensoreinrichtung 1 eindringt. Dadurch wird ein zuverlässiger Schutz der Anschlussleitungen und der Kontakteelemente 9 erreicht, da die von außen eindringende Feuchtigkeit durch das in den Aufnahmeraum applizierte Vergussmaterial nicht bis zu den Anschlussleitungen 8, den Kontaktelementen 9 und dem Sensorelement 5 vordringen kann.
Wie in Fig. 2 weiterhin zu erkennen ist, kann ein Deckelteil 3 als zusätzliches
Abdichtmittel vorgesehen sein, beispielsweise ein Kunststoffdeckel, der wenigstens den Aufnahmeraum 6 abdichtet. Das Gehäuseteil 2 und das Deckelteil 3 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Haibschalenteile ausgebildet, die in Bezug auf eine Ebene, in der die Öffnung 16 angeordnet ist, zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildet sind. Wie in Fig. 2 und Fig. 3 zu erkennen ist, sind auch die Innenkonturen des Deckelteils 3 und des Gehäuseteils 2 spiegelbildlich zueinander ausgebildet, so dass auch das dargestellte Deckelteil 3 als das Gehäuseteil und das dargestellte Gehäuseteil 2 als das Deckelteil angesehen werden könnte. Die Teile unterscheiden sich nur durch die
Befestigungsvorrichtung 25, 26 und durch Befestigungsmittel 61 ,62, wobei es aber nicht darauf ankommt, an welchem der beiden Teile diese festgelegt sind. Im vorliegenden Beispiel weist das Deckelteil 3 Nocken 61 als Befestigungsmittel auf, die in komplementär ausgebildete Aufnahmen 62 des Gehäuseteils eingreifen und das Deckelteil 3 an dem Gehäuseteil 2 ausrichten und festlegen. Das Deckelteil 3 und das Gehäuseteil 2 können zusätzlich gegebenenfalls entlang der Verbindungslinie beider Teile verschweißt werden, wobei ein Kunststoffschweißverfahren eingesetzt werden kann, oder verklebt werden, so dass ein insgesamt sehr dichtes Gehäuse entsteht, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Die fertige Sensoreinrichtung 1 ist sehr kompakt aufgebaut und besteht aus wenigen
Bauelementen. Das Sensorelement 5 und die Anschlussleitungen 8 sind im Inneren des geschlossenen Gehäuses zuverlässig abgedichtet und gegen kontaminierende Medien geschützt.
Abweichend von der obigen Darstellung kann aber auch nach dem Einsetzen des Sensorelementes 5 in das Gehäuseteil 2 und vor dem Einfüllen des Vergussmaterials 30 zunächst das Deckelteil 3 auf das Gehäuseteil 2 aufgesetzt werden. Durch eine Bohrung in dem Gehäuseteil 2 oder dem Deckelteil 3 kann sodann das Vergussmaterial 30 in den Aufnahmeraum 6 eingefüllt werden, bis dieser vollständig aufgefüllt ist. In diesem Fall kann das Vergussmaterial 30 nach einer Aushärtung auch dazu dienen das Deckelteil 3 und das Gehäuseteil 2 mechanisch miteinander zu verbinden.
Bei einer Befestigung der Sensoreinrichtung 1 an einem externen Bauteil befindet sich das Sensorelement 5 in Relation zu der Referenzfläche 27 in einer definierten Lage, die nur durch Toleranzen des Gehäuseteils 2 und seiner inneren Strukturen bestimmt ist. Die Sensoreinrichtung eignet sich insbesondere als Drehzahlfühler, Phasengeber oder Nockenwellensensor.

Claims

Ansprüche 1. Sensoreinrichtung (1 ), zumindest aufweisend ein Gehäuseteil (2), ein Sensorelement
(5) mit elektrischen Kontaktelementen (9) und mit den Kontaktelementen (9) elektrisch verbundene Anschlussleitungen (8) mit Anschlusselementen (18) zur externen
Kontaktierung sowie ein Vergussmaterial (30),
wobei das Gehäuseteil (2) einen Aufnahmeraum (6) aufweist, der durch Seitenwände (31 , 32, 33, 34) und einen Boden (35) begrenzt wird und der eine Öffnung (16) zum Einführen des Sensorelementes (5) aufweist,
wobei das Sensorelement (5) in den Aufnahmeraum (6) eingesetzt ist,
wobei das Vergussmaterial (30) innerhalb des Gehäuseteils (2) in den Aufnahmeraum (6) eingefüllt ist und die Anschlussleitungen (8) in dem Aufnahmeraum (6) zumindest teilweise abdeckt,
und wobei die Anschlusselemente (18) aus dem Gehäuseteil (2) nach außen geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufnahmeraum (6) des Gehäuseteils (2) eine das Sensorelement (5) aufnehmende Sensorelementaufnahmekontur (15) ausgebildet ist, wobei das Sensorelement in einer Einführrichtung (40) in die
Sensorelementaufnahmekontur (15) eingeschoben ist, und in einer der Seitenwände (34) eine Ausnehmung (1 1 ) vorgesehen ist und die Anschlusselemente (18) der
Anschlussleitungen (8) schräg zur der Einführrichtung (40) durch die Ausnehmung (1 1 ) nach außen geführt sind.
2. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum
(6) durch eine Zwischenwand (21 ) in einen ersten und einen zweiten Teilraum (6a, 6b) unterteilt ist, wobei der erste Teilraum (6a) durch die das Sensorelement (5) aufnehmende Sensorelementaufnahmekontur (15) des Gehäuseteils (2) gebildet wird und die
Sensorelementaufnahmekontur (15) über wenigstens eine der Aufnahme der
Kontaktelemente (9) dienende Durchführung (19) in der Zwischenwand (21 ) mit dem zweiten Teilraum (6b) verbunden ist.
3. Sensoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Sensorelement (5) in der Sensorelementaufnahmekontur (15) durch Anlage an einer Innenseite der stirnseitigen Seitenwand (31 ) des Gehäuseteils (2) und durch Anlage an der der stirnseitigen Seitenwand (31 ) gegenüberliegenden Zwischenwand (21 ) in seiner Lage relativ zur stirnseitigen Seitenwand (31 ) des Gehäuseteils 2 fixiert ist.
4. Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseteil (2) eine Befestigungsvorrichtung (25, 26) zur externen
Befestigung der Sensoreinrichtung (1 ) angeordnet ist, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Referenzfläche (27) zur Auflage an einer externen Haltvorrichtung aufweist und die Referenzfläche (27) in einem durch die Abmessungen des Gehäuseteils (2) definierten Abstand zu der Sensorelementaufnahmekontur (15) angeordnet ist.
5. Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (5) und die Sensorelementaufnahmekontur (15) als wenigstens abschnittsweise zueinander komplementäre Passteile ausgebildet sind.
6. Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf das Gehäuseteil (2) vorzugsweise dicht aufgebrachtes Deckelteil (3) vorgesehen ist, welches zumindest den Aufnahmeraum (6) abdeckt.
7. Sensoreinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (2) und das Deckelteil (3) als Haibschalenteile und vorzugsweise als in Bezug auf eine
Ebene, in der die Öffnung (16) angeordnet ist, zueinander spiegelsymmetrisch ausgebildete Haibschalenteile ausgebildet sind.
8. Sensoreinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Deckelteil (3) und dem Gehäuseteil (2) mechanische Befestigungsmittel (61 , 62) ausgebildet sind, die miteinander in Eingriff zu bringen sind.
9. Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufnahmeraum (6) ein Magnet (10) angeordnet ist.
10. Sensoreinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (2) senkrecht zu der Einführrichtung (40) gekrümmt ausgebildet ist.
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