DE10228428A1 - Sensor, in particular magnetic field sensor, and method for producing a sensor - Google Patents
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Abstract
Sensor (10) zur berührungslosen Erfassung eines bewegungsbezogenen Messwertes eines an dem Sensor vorbei bewegbaren Teiles, insbesondere Magnetfeldsensor, bei welchem über ein vorbeigeführtes Magnetfeld eine Drehzahl, eine Geschwindigkeit, eine Drehstellung oder dergleichen abtastbar ist, sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Sensors (10), mit einem elektronischen Sensorkörper (1), welcher in einem Kunststoffgehäuse (2) aufgenommen und befestigt ist, wobei das Kunststoffgehäuse (2) einen Wandabschnitt (3) reduzierter Wanddicke aufweist, welcher durch ein eingespritzes Blechteil (4) verstärkt ist.Sensor (10) for contactless detection of a movement-related measured value of a part that can be moved past the sensor, in particular a magnetic field sensor, in which a rotational speed, a speed, a rotational position or the like can be sensed via a magnetic field that is passed, and a method for producing such a sensor (10) , with an electronic sensor body (1) which is accommodated and fastened in a plastic housing (2), the plastic housing (2) having a wall section (3) of reduced wall thickness, which is reinforced by an injected sheet metal part (4).
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen Magnetfeldsensor, zur berührungslosen Erfassung eines bewegungsbezogenen Messwertes zwischen einem feststehenden und einem beweglichen Teil zur Erfassung einer Drehzahl, einer Geschwindigkeit, einer Drehstellung oder dergleichen mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse aufgenommenen Sensorkörper sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sensors.The invention relates to a sensor, in particular a magnetic field sensor for contactless detection of a movement-related measured value between a fixed and a moving part to record a speed, a speed, a rotary position or the like with a housing and one housed in the housing sensor body and a method for producing such a sensor.
Das Gehäuse derartiger Sensoren besteht üblicherweise aus einem topfartigen Gehäuse aus Kunststoff, welches zur genauen Positionierung und Befestigung des Sensorkörpers an seiner Innenwand mit Vorsprüngen und Rippen versehen ist. Gegenüberliegend zu einer Öffnung des Gehäuses zum Einführen des Sensorkörpers befindet sich ein Gehäuseboden, welcher in eingebautem Zustand in Richtung des abzutastenden Bauteils gerichtet ist. Hierbei besteht einerseits ein Konflikt zwischen einer ausreichenden Wanddicke des Gehäuses, um die Formstabilität, Dichtigkeit und den sicheren Schutz des Sensorkörpers zu gewährleisten, und andererseits einer möglichst geringen Wanddicke, um das berührungslose Erfassen der Signale von außen her zu gewährleisten. Es hat sich bei bekannten Sensoren erwiesen, dass eine Grenze für die Wanddicke eines Kunststoffgehäuses für derartige Sensore bei etwa 0,3–0,4 mm liegt, da dies die Grenze für ein Spritzgussteil ist, welches hinsichtlich der Festigkeit, Geometrie und Dichtigkeit für die Erfordernisse eines derartigen Sensors noch ausreicht.The housing of such sensors usually consists from a pot-like housing made of plastic, which is used for precise positioning and fastening of the sensor body on its inner wall with protrusions and ribs is provided. Opposite to an opening of the housing to introduce of the sensor body there is a case bottom, which in the installed state in the direction of the component to be scanned is directed. On the one hand, there is a conflict between a sufficient wall thickness of the housing to ensure dimensional stability, tightness and to ensure the safe protection of the sensor body, and on the other hand one if possible thin wall to the non-contact Acquisition of the signals from the outside to ensure forth. It has been found in known sensors that there is a limit to the wall thickness a plastic housing for such Sensors at about 0.3-0.4 mm because this is the limit for is an injection molded part, which in terms of strength, geometry and tightness for the requirements of such a sensor are still sufficient.
Des Weiteren sind Sensoren bekannt, bei welchen anstatt eines Kunststoffgehäuses ein Metalltopf Verwendung findet, in welchen der Sensorkörper eingeführt, über einen O-Ring abgedichtet und durch Rollieren befestigt wird. Nachteilig hierbei ist, dass in einem Metalltopf als Gehäuse keine Innenkonturen vorhanden sind, an weichen der Sensorkörper genau positioniert und befestigt werden kann.Furthermore, sensors are known which use a metal pot instead of a plastic housing finds in which the sensor body is inserted, via a O-ring sealed and fixed by rolling. adversely here is that there are no internal contours in a metal pot as the housing are on which the sensor body can be precisely positioned and attached.
Es ist demgegenüber die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Sensor sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, welcher ein Gehäuse aufweist, das hinsichtlich der Befestigung des Sensorkörpers in dem Gehäuse und hinsichtlich der Sensibilität des Sensors auch bei schwachen Signalen optimiert ist.In contrast, it is the task of the present Invention, a sensor and a method for its production to provide which is a housing has in terms of the attachment of the sensor body in the housing and in terms of sensitivity of the sensor is optimized even with weak signals.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sensor ein Kunststoffgehäuse zur Aufnahme und Befestigung des Sensorkörpers in seinem Innern aufweist, wobei das Gehäuse einen Wandabschnitt reduzierter Wanddicke aufweist, der durch ein eingespritztes Blechteil verstärkt ist. Die Wandstärke des Wandabschnitts reduzierter Wanddicke ist reduziert im Verhältnis zu den restlichen Wandabschnitten des Gehäuses. Insbesondere ist die Wanddicke dieses Abschnittes reduziert unter einen Wert, der mit der Spritzgusstechnik aus Kunststoffmaterial noch realisierbar ist ohne Einbußen hinsichtlich der Stabilität und Festigkeit der Gehäusewand. Durch das eingespritzte Blechteil in dem Wandabschnitt kann dieser letztere in seiner Dicke auf einen Wert reduziert werden, der unter dem sonst mit einem Spritzgießen aus Kunststoff möglichen Wert von Wanddicken für derartige Gehäuseteile liegt. Die mit dem erfindungsgemäßen Sensor erfassbaren Signale können somit schwächer sein als bei Sensoren mit Kunststoffgehäusen ohne ein erfindungsgemäß eingespritztes Blechteil. Dies hat insbesondere bei Magnetfeldsensoren den Vorteil, dass schwächere Magnete verwendet werden können, wodurch die Baugröße des Sensors reduzierbar ist, oder dass die Sicherheitsreserven hinsichtlich der Erfassungsbandbreite des Sensors vergrößert werden. Trotzdem weist der erfindungsgemäße Sensor den Vorteil auf, dass an der Innenwand des Gehäuses variable Geometrien z. B. durch die Spritzgußform vorgesehen sein können, für ein genaues Positionieren und Befestigen des Sensorkörpers. Es können zum Beispiel Kunststoffvorsprünge an der Innenwand des Gehäuses vorgesehen sein, die zum Beispiel über Laser-Schweißen ein sicheres Befestigen des Sensorkörpers erlauben.This object is achieved according to the invention solved, that the sensor has a plastic housing for mounting and mounting of the sensor body has in its interior, the housing reducing a wall section Has wall thickness, which is reinforced by an injected sheet metal part. The wall thickness of the wall section of reduced wall thickness is reduced in relation to the remaining wall sections of the housing. In particular, the Wall thickness of this section is reduced below a value with injection molding technology made of plastic material is still feasible without loss in terms of stability and strength of the housing wall. Due to the injected sheet metal part in the wall section, this can the thickness of the latter can be reduced to a value below otherwise with an injection molding possible value from plastic of wall thicknesses for such housing parts. The with the sensor according to the invention detectable signals can thus weaker be than in sensors with plastic housings without an injected according to the invention Sheet metal part. This has the advantage in particular with magnetic field sensors that weaker Magnets can be used the size of the sensor is reducible, or that the security reserves regarding the detection bandwidth of the sensor can be increased. Still points the sensor according to the invention the advantage that on the inner wall of the housing variable geometries z. B. through the injection mold can be provided for a exact positioning and fastening of the sensor body. For example, plastic protrusions on the Inner wall of the housing be provided, for example, via laser welding secure attachment of the sensor body allow.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehäuse des Sensors eine topfartige Aufnahme und der Wandabschnitt reduzierter Wanddicke der Topfboden des Gehäuses. Das Gehäuse des Sensors kann so in einem einzigen Spritzgussvorgang hergestellt werden und erfordert kein Zusammensetzen und Aneinanderfügen von mehreren Gehäuseteilen.According to an advantageous embodiment the invention is the housing the sensor a pot-like receptacle and the wall section of reduced wall thickness the bottom of the case. The housing the sensor can be manufactured in a single injection molding process and does not require assembling and joining together several housing parts.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse eine Innenkontur mit Befestigungsrippen auf, an welcher der Sensorkörper durch Laser-Bearbeitung befestigbar ist. Hierdurch ist der Sensorkörper mit seinem sensitiven Bauteil möglichst nah an dem beweglichen Teil positionierbar und dennoch immer genauestens in seiner Position in dem Gehäuse festgelegt. Dadurch kann ein Luftspalt zwischen dem Sensor und dem beweglichen Teil, von welchem er das Signal empfängt, größer bemessen sein, als es mit bisherigen Sensoren möglich war, da die Messgenauigkeit und Sensibilität erhöht ist.After another advantageous one Embodiment of the invention, the housing has an inner contour with fastening ribs on which the sensor body can be attached by laser processing. As a result, the sensor body is included its sensitive component if possible Can be positioned close to the moving part and yet always very precisely in its position in the housing established. This can create an air gap between the sensor and the movable part, from which it receives the signal, be larger than it with previous sensors possible was because the measurement accuracy and sensitivity is increased.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das eingegossene Blechteil in dem Wandabschnitt ver ringerter Wanddicke ein tiefgezogenes Blech mit einem hochgezogenen Rand und seitlichen Sicken oder Abflachungen als Sicherung gegen ein Verdrehen. Das Blechteil ist vorzugsweise aus einem nicht-magnetischen Metallmaterial hergestellt, wodurch ein Aufmagnetisieren verhindert wird, damit ein Sensorsignal, insbesondere bei Sensoren, welche über die Erfassung eines Magnetfeldes arbeiten, nicht verfälscht wird. Der hochgezogene Randbereich des Blechteils hat den Vorteil, dass beim Einspritzen bzw. Umspritzen mit dem Kunststoff des Kunststoffgehäuses das Blechteil an seinen Rändern gut eingebettet und gehalten wird. Die Sicken oder Abflachungen des somit tellerförmigen oder tablettförmigen Blechteils haben den Vorteil, dass einerseits die Stabilität gegen Durchbiegen erhöht wird, und andererseits ein Verdrehen des Blechteils im Verhältnis zu dem Topfboden vermieden wird. Insgesamt hat die Verwendung von Metall als Verstärkungsteil des Topfbodens den Vorteil, dass eine möglichst geringe Dicke realisierbar ist und dass der Boden des Gehäuses stabiler und dichter ist. Bei Magnetfeldsensoren kann somit ein kleinerer Magnet verwendet werden oder ein größerer Luftspalt zwischen dem Sensor und dem abzutastenden beweglichen Teil ist möglich. Die Wandstärke des Abschnittes verringerter Wanddicke des Gehäuses liegt vorzugsweise in einer Größenordnung von etwa 0,1 mm, wohingegen die mit dem Spritzgießen aus Kunststoff realisierbaren minimalen Wanddicken derartiger Bauteile in der Größenordnung von 0,3-0,4 mm liegen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the cast-in sheet metal part in the wall section of reduced wall thickness is a deep-drawn sheet metal with a raised edge and lateral beads or flats as a safeguard against twisting. The sheet metal part is preferably made of a non-magnetic metal material, which prevents magnetization, so that a sensor signal, especially in Sen sensors that work via the detection of a magnetic field are not falsified. The raised edge region of the sheet metal part has the advantage that the sheet metal part is well embedded and held at its edges when the plastic of the plastic housing is injected or encapsulated. The beads or flattenings of the plate-shaped or tray-shaped sheet metal part have the advantage that, on the one hand, the stability against bending is increased, and, on the other hand, twisting of the sheet metal part in relation to the pot base is avoided. Overall, the use of metal as a reinforcing part of the pot base has the advantage that the smallest possible thickness can be realized and that the base of the housing is more stable and more dense. In the case of magnetic field sensors, a smaller magnet can thus be used or a larger air gap between the sensor and the movable part to be scanned is possible. The wall thickness of the section of reduced wall thickness of the housing is preferably of the order of magnitude of approximately 0.1 mm, whereas the minimum wall thicknesses of such components which can be achieved by injection molding from plastic are of the order of magnitude of 0.3-0.4 mm.
Die Aufgabe wird außerdem durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Sensors gemäß den im Anspruch 6 angegebenen Merkmalen gelöst. Das Verfahren ist insbesondere dadurch vorteilhaft, dass durch lediglich einen einzigen zusätzlichen Arbeitsschritt, nämlich dem Tiefziehen eines Formteils aus dünnwandigem Blech entsprechend der Form eines Wandabschnitts des Gehäuses, ein Sensor mit verbesserten Abtasteigenschaften herstellbar ist, bei gleichzeitigem Aufrechterhalten der Vorteile eines Kunststoffgehäuses hinsichtlich der Befestigung des Sensorkörpers mittels Rippen und Laser-Schweißen oder Ähnlichem. Durch die reduzierte Wandstärke des Wandabschnitts, in welchem, das Formteil beim Spritzgießen des Gehäuses zur Verstärkung eingesetzt wird, wird eine Verformung oder mangelhafte Stabilität des Gehäuses gleichermaßen vermieden, wie auch eine Beschädigung des im Innern des Gehäuses angeordneten Sensorkörpers effektiv durch die Dichtigkeit des Blechteils vermieden wird. Es können bei Magnetfeldsensoren kleinere Magnete Verwendung finden, wodurch sich die Kosten des Sensors insgesamt reduzieren. Die Toleranzen eines dünnwandigen Blechteils sind zudem weitaus geringer, als es bei einem Kunststoffboden mit der Technik des Spritzgießens realisierbar ist, wodurch das Positionieren des Sensorkörpers noch präziser ausgeführt werden kann.The task is also completed by the inventive method for Manufacture of a sensor in accordance with the Claim 6 specified features solved. The procedure is particular advantageous in that only one additional Working step, namely corresponding to the deep drawing of a molded part made of thin-walled sheet metal the shape of a wall section of the housing, a sensor with improved Scanning properties can be produced while maintaining it the advantages of a plastic housing regarding the attachment of the sensor body by means of ribs and laser welding or the like. Due to the reduced wall thickness of the wall section, in which the molding during injection molding of the housing for reinforcement deformation or poor stability of the housing is equally avoided, as well as damage of the inside of the case arranged sensor body is effectively avoided by the tightness of the sheet metal part. It can smaller magnets are used in magnetic field sensors, whereby the overall cost of the sensor is reduced. The tolerances a thin-walled sheet metal part are also much smaller than with a plastic floor the technique of injection molding is realizable, so that the positioning of the sensor body still more precise accomplished can be.
Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein nicht-magnetisches Metallblech verwendet mit einer Dicke in der Größenordnung von etwa 0,1 mm. Hierdurch werden Beeinflussungen oder Verfälschungen des abgetasteten Signals aufgrund von magnetischer Aufladung des Blechteils vermieden, so dass die Sensorgenauigkeit insbesondere auch bei Magnetfeldsensoren hoch ist.The method according to the invention is advantageous a non-magnetic metal sheet used with a thickness in of the order of magnitude of about 0.1 mm. This is influencing or falsifications of the sampled signal due to magnetic charging of the sheet metal part avoided, so that the sensor accuracy, especially with magnetic field sensors is high.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert ist.Further advantages, advantageous configurations and details of the invention are the following description in which the invention based on the in the drawing illustrated embodiment described in more detail and explained is.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
In den
Das tiefgezogene Blechteil
Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features shown in the description, the following claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
Claims (8)
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