DE102004054059B4

DE102004054059B4 - Sensoranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung

Info

Publication number: DE102004054059B4
Application number: DE102004054059.4A
Authority: DE
Inventors: Harry Skarpil; Marc Begout
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2024-11-06
Also published as: DE102004054059A1

Abstract

Sensoranordnung mit einer ein Flanschbauteil zur externen Befestigung der Sensoranordnung aufweisenden und eine ein elektrisches Anschlußelement für die Sensoranordnung besitzende elektrische Baueinheit aufnehmenden Hülse, wobei die elektrische Baueinheit (1) und die Hülse (8) mittels einer Verschweißung (15) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) und das Flanschbauteil (9) ein einziges Bauteil bildend miteinander verbunden sind, wobei die Hülse (8) und die elektrische Baueinheit (1) zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind und wobei die Hülse (8) als Topf (10) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung mit einer ein Flanschbauteil zur externen Befestigung der Sensoranordnung aufweisenden und eine ein elektrisches Anschlusselement für die Sensoranordnung besitzende elektrische Baueinheit aufnehmenden Hülse, wobei die elektrische Baueinheit und die Hülse mittels einer Verschweißung stoffschlüssig miteinander verbunden sind und die Hülse als Topf ausgebildet ist sowie eine von der elektrischen Baueinheit durchgriffene Einsetzöffnung aufweist.
Es ist eine Sensoranordnung in Form einer Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines umlaufenden Bauteiles als aktiver Raddrehzahlsensor bekannt, die eine elektrische Bauteile aufweisende elektrische Baueinheit mit einer elektrisch arbeitenden Abtasteinrichtung zum berührungslosen Abtasten des umlaufenden Bauteiles und einer Einrichtung zur Signalaufbereitung von Signalen, die von der Abtasteinrichtung abgegeben werden, in ein drehzahlproportionales Ausgangssignal aufweist. Die einzelnen elektrischen Bauteile sind in Kunststoffhalbschalen angeordnet, welche eine Kunststoffumspritzung aufweisen, die ein einstückiges, geschlossenes Spritzgussgehäuse bildet. Beim Herstellen des Spritzgussgehäuses in einem Spritzgussvorgang wird an dem Gehäuse ein Flansch zur externen Befestigung des Raddrehzahlsensors angebracht und mit Kunststoff umspritzt. Um Steckerkontakte der elektrischen Baueinheit herum ist einstückig mit dem Spritzgussgehäuse ein Steckergehäuse gebildet, wobei Steckerkontakte und Steckergehäuse als elektrisches Anschlusselement für die Sensoranordnung im allgemeinen und die elektrische Baueinheit im besonderen dienen.
Ferner ist eine Sensoranordnung in Form eines induktiven Drehzahlgebers mit einem elektrische Bauteile aufnehmenden Gehäuse mit einem ersten Gehäuseteil, das von einem zweiten, in einem Spritzvorgang aus Kunststoff erzeugten Gehäuseteil teilweise umhüllt ist, wobei in der Kontaktzone beider Gehäuseteile eine dichte Verbindung erzielt ist, bekannt. In das erste Gehäuseteil, das topfförmig ausgebildet ist, ist ein Spulenträger mit einer Spule mit Kontaktstiften und Leitern eingesetzt. Die Leiter treten durch das zweite Gehäuseteil aus dem Drehzahlgeber aus. Im Austrittsbereich aus dem Drehzahlgeber sind die Leiter Bestandteil einer zweiadrigen Mantelleitung. Ein Flanschbauteil zur externen Befestigung des Drehzahlgebers ist nicht vorgesehen.
Aus der DE 199 47 437 A1 ist eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art bekannt.
Aus der DE 102 21 303 A1 ist eine Sensoranordnung mit zwei Gehäuseteilen bekannt, die mit ihren einander zugewandten Stirnseiten flächig aneinanderstoßen und mittels Reibschweißung miteinander verschweißt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen sicheren und dauerhaften Halt der elektrischen Baueinheit in der Hülse gewährleistet. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und prozesssicheres Verfahren zum Herstellen einer solchen Sensoranordnung anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die elektrische Baueinheit einen Radialvorsprung und die Hülse einen mit dem Bereich des Radialvorsprungs korrespondierenden Axialvorsprung aufweist, dass der Radialvorsprung eine axiale Anschlagfläche und der Axialvorsprung eine mit der Anschlagfläche korrespondierende Anschlagfläche besitzt, wobei die Anschlagflächen durch Reibschweißung verschweißbare Reibschweißflächen bilden und die elektrische Baueinheit in ihrer Endstellung an dem Topfboden der Hülse in Anlage kommt.
Durch die stoffschlüssige, von einer Verschweißung gebildete Verbindung ist die elektrische Baueinheit unlösbar (das heißt nicht zerstörungsfrei lösbar) dauerhaft mit der Hülse verbunden. Insbesondere auch gegenüber schwingender mechanischer Beanspruchung ist die Verbindung sehr haltbar; auf die Stabilität der Sensoranordnung wirkt es sich weiterhin sehr günstig aus, dass Hülse und Flanschbauteil fest miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Sensoranordnung ist daher vor allem auch zum Einsatz in Kraftfahrzeugen, die während des Betriebs einer ständigen Schwingungsbeanspruchung unterliegen, besonders gut geeignet. Die Verschweißung von Hülse und elektrischer Baueinheit, wobei im einzelnen vorzugsweise ein Trägerbauteil der elektrischen Baueinheit mit der Hülse verschweißt ist, kann sowohl eine auf einer Anwendung von Wärme beruhende Schmelzverschweißung als auch eine auf einer Anwendung von Druck und Wärme beruhende Pressverschweißung sein. Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung, dass eine variable Zuordnung von elektrischer Baueinheit und Hülse, das heißt damit insbesondere auch eine variable Zuordnung von Flanschbauteil und elektrischem Anschlusselement, auf einfache Weise ermöglicht ist. Im Gegensatz zum Beispiel zu einer Verschraubung von elektrischer Baueinheit und Hülse kann bei der erfindungsgemäßen Sensoranordnung ohne Erhöhung des Konstruktions- und/oder Herstellungsaufwandes eine zumindest in sehr weiten Grenzen beliebige, an den jeweils gegebenen Einbaufall und/oder Verwendungszweck der Sensoranordnung angepasste geometrische Zuordnung von elektrischem Anschlusselement, das insbesondere einen Stecker oder eine Steckeraufnahme aufweist, und Flanschbauteil erfolgen; das Flanschbauteil dient im übrigen der Befestigung der Sensoranordnung je nach Einsatzzweck zum Beispiel an einem Kraftfahrzeugfahrgestell oder einem Maschinengestell. Vorteilhaft wird mit der Erfindung somit die Herstellung von Gruppen von Sensoranordnungen unterschiedlicher geometrischer Abmessungen aber gleicher elektrischer Eigenschaften erheblich vereinfacht. Das ist durch die damit verbundene Kostenreduzierung insbesondere in einer Großserienfertigung von hoher Bedeutung. So können Gruppen von erfindungsgemäßen, als Induktivgeber für Kraftfahrzeuge ausgebildeten Sensoranordnungen, die eine einheitliche Geberlänge, welche im wesentlichen von einer Länge der Hülse gebildet wird, und jeweils gleiche elektrische Baueinheiten, aber sich unterscheidende geometrische Zuordnungen von Flanschbauteil und elektrischem Anschlusselement aufweisen mit nur einem Werkzeug hergestellt werden.
Die Herstellung der Sensoranordnung wird vereinfacht und die Prozesssicherheit des Herstellvorganges erhöht. Eine Ausrichtung der elektrischen Baueinheit mit dem elektrischen Anschlusselement in der Hülse kann beispielsweise im Falle einer Reibschweißverbindung vorzugsweise während eines Schweißvorganges erfolgen.
Durch die Ausbildung der Hülse als Topf wird ein einseitiger Verschluss der Hülse erreicht und die in der Hülse aufgenommene, regelmäßig elektrische Sensorbauteile aufweisende elektrische Baueinheit ist besonders gut gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit und Verschmutzung, geschützt.
Die Herstellung der Sensoranordnung wird weiter vereinfacht und ihre Stabilität zusätzlich verbessert, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Hülse und das Flanschbauteil ein einziges Bauteil bildend miteinander verbunden sind. Hülse und Flanschbauteil sind somit einstückig ausgebildet. Vorzugsweise können Hülse und Flanschbauteil ein Kunststoffspritzgussbauteil sein.
Zur weiteren Senkung der Herstellkosten der Sensoranordnung und zur zusätzlichen Verminderung einer möglichen Korrosionsgefahr bestehen die Hülse und die elektrische Baueinheit gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung jeweils zumindest im Bereich der Verschweißung aus einem Kunststoff.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Hülse eine von der elektrischen Baueinheit durchgriffene Einsetzöffnung auf. Dadurch ist zum einen die Herstellung der Sensoranordnung vereinfacht automatisierbar, und zum anderen ergibt sich ein guter Schutz der elektrischen Baueinheit in der Hülse.
Grundsätzlich kann die Einsetzöffnung beliebig angeordnet sein; für eine leichte und kostengünstige Herstellbarkeit der Sensoranordnung ist es aber besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Hülse rohrförmig ausgebildet ist und endseitig die Einsetzöffnung aufweist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Hülse und die elektrische Baueinheit zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet, wodurch die Sensoranordnung eine kompakte Bauform erhält und insbesondere eine freizügig wählbare geometrische Zuordnenbarkeit von Flanschbauteil und elektrischem Anschlusselement gegeben ist.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung zur Erfassung beliebiger, insbesondere physikalischer, Größen ausgebildet sein. Hingegen ist aber gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die elektrische Baueinheit eine Induktivgeber-Baugruppe oder eine Temperatursensor-Baugruppe oder eine Hallgeber-Baugruppe. Derartige Sensoranordnungen, die typischerweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, erfordern regelmäßig sowohl eine sichere Funktion unter rauhen Umwelteinflüssen als auch eine kostengünstige Herstellbarkeit. Diese Anforderungen werden mit einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung besonders gut erfüllt.
Die oben zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen Sensoranordnung, wobei die elektrische Baueinheit in eine Einsetzöffnung der Hülse eingeführt wird, die elektrische Baueinheit und die Hülse in eine Relativrotation zueinander versetzt und in Richtung der Rotationsachse zu einem Reibverschweißen von Hülse und elektrischer Baueinheit aneinander gedrückt werden und die Relativrotation zur Beendigung des Reibschweißvorganges so angehalten wird, dass die elektrische Baueinheit und die Hülse eine vorgegebene Winkelstellung um die Rotationsachse zueinander einnehmen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in sehr einfacher Weise durch eine angepasste Steuerung des Reibschweißvorganges eine gewünschte Winkelstellung von elektrischem Anschlusselement und Flanschbauteil in der Sensoranordnung erreicht werden, ohne dass beispielsweise konstruktive Vorkehrungen an einer Fertigungsvorrichtung zu treffen wären. Das Verfahren ist sehr leicht automatisierbar und erlaubt kurze Taktzeiten und somit einen hohen Ausstoß an erfindungsgemäßen Sensoranordnungen. Beim Reibschweißvorgang werden die Werkstoffe von Hülse und insbesondere einem Trägerbauteil der elektrischen Baueinheit durch Reibung angeschmolzen und dadurch die Hülse und insbesondere das Trägerbauteil miteinander verschmolzen; bei den vorgenannten Werkstoffen handelt es sich vorzugsweise jeweils um einen Kunststoff.

Claims

Sensoranordnung mit einer ein Flanschbauteil zur externen Befestigung der Sensoranordnung aufweisenden und eine ein elektrisches Anschlußelement für die Sensoranordnung besitzende elektrische Baueinheit aufnehmenden Hülse, wobei die elektrische Baueinheit (1) und die Hülse (8) mittels einer Verschweißung (15) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) und das Flanschbauteil (9) ein einziges Bauteil bildend miteinander verbunden sind, wobei die Hülse (8) und die elektrische Baueinheit (1) zylindrisch ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind und wobei die Hülse (8) als Topf (10) ausgebildet ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) und die elektrische Baueinheit (1) jeweils zumindest im Bereich der Verschweißung aus einem Kunststoff bestehen.
Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschweißung (15) eine Reibschweißung (14) oder eine Laserschweißung ist.
Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) eine von der elektrischen Baueinheit (1) durchgriffene Einsetzöffnung (11) aufweist.
Sensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) rohrförmig ausgebildet ist und endseitig die Einsetzöffnung (11) aufweist.
Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Baueinheit (1) eine Induktivgeber-Baugruppe oder eine Temperatursensor-Baugruppe oder eine Hallgeber-Baugruppe ist.
Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die elektrische Baueinheit (1) in eine Einsetzöffnung (11) der Hülse (8) eingeführt wird, - die elektrische Baueinheit (1) und die Hülse (8) in eine Relativrotation zueinander versetzt und in Richtung der Rotationsachse (16) zu einem Reibverschweißen von Hülse (8) und elektrischer Baueinheit (1) aneinander gedrückt werden, - die Relativrotation zur Beendigung des Reibschweißvorganges so angehalten wird, daß die elektrische Baueinheit (1) und die Hülse (8) eine vorgegebene Winkelstellung um die Rotationsachse (16) zueinander einnehmen.
Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhalten der Relativrotation zeitgesteuert wird.
Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei - die elektrische Baueinheit (1) in eine Einsetzöffnung (11) der Hülse (8) eingeführt wird, - die elektrische Baueinheit (1) um eine Schwenkachse gegenüber der Hülse (8) in einer vorgegebenen Winkelstellung ausgerichtet wird, - die elektrische Baueinheit (1) mit der Hülse (8) verschweißt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Baueinheit (1) koaxial in die Hülse (8) eingeführt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführvorgang der elektrischen Baueinheit (1) in die Hülse (8) durch ein Anschlagen der elektrischen Baueinheit (1) an einen Topfboden (19) der Hülse (8) beendet wird.