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Dokumentenidentifikation DE102004021032B4 13.12.2007
Titel Induktiver Drehzahlgeber
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Skarpil, Harry, 65824 Schwalbach, DE
DE-Anmeldedatum 29.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004021032
Offenlegungstag 24.11.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse G01P 3/488(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01P 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen induktiven Drehzahlgeber mit einem elektrische Bauteile aufnehmenden Gehäuse mit einem Gehäusetopf, wobei der Gehäusetopf an seinem Boden eine von einem Bolzen durchdrungene Ausnehmung aufweist und der Bolzen mit Presspassung in dem Boden angeordnet ist.

Es ist ein induktiver Drehzahlgeber 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. Ausnehmungen sind in dem topfförmigen Gehäuseteil nicht vorgesehen.

Andere induktive Drehzahlgeber mit elektrischen Spulenanordnungen weisen in der Spule einen signalverstärkenden Bolzen auf. Der Bolzen kann dabei je nach Ausführungsform aus einem die Spulenanordnung beherbergenden Gehäuse heraustreten. Dabei ist es bekannt, den Bolzen in das Gehäuse einzulöten, wenn dieses aus Metall besteht. Ferner hat man bereits versucht, zylindrische Bolzen mittels einer Rundschnurdichtung gegenüber dem Gehäuse abzudichten (DE 41 34 881 A1). Außerdem ist versucht worden, Kunststoffschmelzrippen eines Spulenträgers ein Gehäuse bildend zu umspritzen. Alternativ kann eine Verschweißung von Spulenträger und Gehäuse vorgesehen sein. Die genannten verschiedenen Verbindungs- und Abdichtungsvarianten bedeuten eine aufwendige Herstellung des jeweiligen Drehzahlgebers.

Aus der US 6,205,858 B1 ist es bekannt an einem vorderen Flansch eines Spulenträgers aus Kunststoff radial umlaufende Dichtrippen anzuordnen, die bei einem Einführen des Spulenträgers in die zylindrische Öffnung des Gehäusetopfs sich deformierend an der Innenwand des Gehäusetopfs anlegen.

Aus der JP 07-325101 A ist ein induktiver Drehzahlgeber der eingangs genannten Art bekannt. Das Gehäuse besitzt in seinem Boden eine durch Bohren oder Ausstanzen erzeugte Ausnehmung, die eine nur der Wandstärke des Gehäusetopfes entsprechende kurze Führungslänge für den Bolzen besitzt. Nach Einsetzen des Bolzens in das Gehäuse wird der Bolzen an seinem aus dem Gehäuse herausragenden Ende abgebogen und nahe seines Austritts aus der Ausnehmung mit einer Rundung versehen, die zu einem Presssitz des Bolzens in der Ausnehmung führt.

Aus der US 4,847,557 ist ein induktiver Drehzahlgeber bekannt, der einen Gehäusetopf besitzt, dessen Boden mit einer Ausnehmung versehen ist, die einen kurzen, nach außen gerichteten Kragen aufweist, wobei ein Bolzen durch die Ausnehmung nach außen ragt.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl eines umlaufenden Bauteiles mit einer elektrisch arbeitenden Abtasteinrichtung zum berührungslosen Abtasten des umlaufenden Bauteiles und einer Einrichtung zur Signalaufbereitung der von der Abtasteinrichtung abgegebenen Signale in ein drehzahlproportionales Ausgangssignal bekannt. Die einzelnen Bauteile sind in Kunststoffhalbschalen angeordnet, welche eine Umspritzung aufweisen, die ein einstückiges, geschlossenes Spritzgussgehäuse bildet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen induktiven Drehzahlgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Betriebssicherheit aufweist und einfach in der Herstellung ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gehäusetopf aus einem metallischen Werkstoff besteht und die Ausnehmung an ihrem dem Bolzen zugewandten Rand einen in das Innere oder zum Äußeren des Gehäusetopfes gerichteten, eine flächige Abdichtung zwischen Bolzen und Gehäusetopf erzeugenden Kragen aufweist, der den Bolzen unmittelbar mit Presspassung umfasst.

Durch die erfindungsgemäße Presspassung zwischen Bolzen und Gehäuse weist der Drehzahlgeber eine sehr gute Abdichtung auf. Das ist insbesondere bei einem Einsatz des Drehzahlgebers in einem Kraftfahrzeug, zum Beispiel zur Lieferung von Eingangssignalen eines Antiblockiersystems, von großer Bedeutung, da der Drehzahlgeber hier regelmäßig und dauerhaft Umwelteinflüssen wie von Spritzwasser verursachter Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Die erfindungsgemäße Abdichtung weist zudem eine hohe Dauerhaltbarkeit und Betriebssicherheit auf, die Ausfallwahrscheinlichkeit ist gering. Damit ist der Drehzahlgeber gut geeignet zur Verwendung in sicherheitsrelevanten Systemen. Außerdem ist die Herstellung eines erfindungsgemäßen Drehzahlgebers vorteilhaft kostengünstig, wodurch er insbesondere für eine Großserienfertigung, wie sie beispielsweise in der Kraftfahrzeugproduktion regelmäßig vorliegt, zweckmäßig ist. Von großem Vorteil bei dem erfindungsgemäßen induktiven Drehzahlgeber ist, dass auf zusätzliche Verfahrensgänge bei der Herstellung (zum Beispiel ein aufwendiges Verschweißen von Gehäuse und Bolzen) und/oder zusätzliche Bauteile wie beispielsweise Rundschnurdichtungen, die den Fertigungsaufwand erhöhen und die Dauerhaltbarkeit verringern würden, vollständig verzichtet werden kann. Somit gewährleistet der Drehzahlgeber nach der Erfindung sowohl ein starkes Ausgangssignal aufgrund des das Gehäuse durchdringenden Bolzens als auch gleichzeitig eine einfache, kostengünstige Herstellbarkeit, hohe Betriebssicherheit und Lebensdauer.

Durch die Ausbildung des Gehäusetopfs aus einem metallischen Werkstoff ist die mechanische Stabilität und Dauerhaltbarkeit des induktiven Drehzahlgebers erhöht.

Insbesondere beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug unterliegt der Drehzahlgeber sich ständig ändernden Umwelteinflüssen einschließlich zumindest tages- und jahreszeitlichen Temperaturänderungen. Die durch die Temperaturänderungen hervorrufbaren möglichen Längen- und Volumenänderungen des Gehäusetopfes und des Bolzens bleiben ohne Einfluss auf die Dichtwirkung der Presspassung, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Gehäusetopf und der Bolzen aus in etwa gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden Werkstoffen bestehen, wodurch eine dauerhaft zuverlässige Abdichtung sichergestellt ist. Die Ausdehnungskoeffizienten brauchen dabei nicht vollständig identisch zu sein, sondern sie können auch geringfügig voneinander abweichen, da eine solche geringe Abweichung innerhalb des praktisch relevanten Temperaturbandes keine negativen Auswirkungen hat.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Bolzen innerhalb der Außenkontur des Gehäusetopfes angeordnet. Dadurch ergibt sich ein sicherer Schutz des Bolzens vor Beschädigungen, da lediglich seine Stirnfläche in unmittelbarem Kontakt mit der Umwelt steht, sein übriger Korpus hingegen von dem Gehäuse geschützt wird.

Man könnte sich vorstellen, dass der Bolzen mehrfingerig ausgebildet ist und dass beispielsweise die einzelnen Finger jeweils den Gehäuseboden erfindungsgemäß abgedichtet durchdringen. Jedoch hat der induktive Drehzahlgeber einen besonders einfachen, kostengünstigen und leicht herstellbaren Aufbau, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Gehäusetopf zylindrisch ausgebildet und der Bolzen zentrisch im Boden angeordnet ist.

Zum Beispiel bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Drehzahlgebers in einem Kraftfahrzeug unterliegt dieser fortwährend dynamischen Belastungen, die unter anderem von Erschütterungen des Fahrzeugantriebsaggregats sowie der Abrollbewegung des Fahrzeugs auf dem Boden herrühren. Diese dynamischen Belastungen, die sich in Erschütterungen des Drehzahlsensors ausdrücken, können zur Beschädigung der in dem Gehäuse angeordneten elektrischen Bauteile führen. Insbesondere kann es bei einer elektrischen, aus einem Draht gewickelten Spule zu einem Reißen des Drahtes kommen. Um eine mechanische Beschädigung sowohl der elektrischen Bauteile als auch des Gehäuses selbst zuverlässig auszuschließen, ist gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass in dem Gehäusetopf angeordnete elektrische Bauteile mit einem Kunststoff vergossen sind.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 einen induktiven Drehzahlgeber in geschnittener Seitenansicht und

2 einen Ausschnitt eines anderen induktiven Drehzahlgebers in geschnittener Seitenansicht.

Sich entsprechende Bauteile sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In 1 ist in einer geschnittenen Seitenansicht ein induktiver Drehzahlgeber 1 gezeigt, der ein Gehäuse 2 mit einem Gehäuseoberteil 3 und einem mit dem Gehäuseoberteil 3 verbundenen zylindrischen Gehäusetopf 4 aufweist. In dem Gehäuseoberteil 3 befindet sich ein als Stecker ausgebildetes elektrisches Kontaktierungselement 5 zur Verbindung des Drehzahlgebers 1 mit einer hier nicht dargestellten Signalauswerteeinheit, zum Beispiel einer Antiblockiersystemsteuereinheit eines Kraftfahrzeugs.

In dem Gehäusetopf 4 ist ein Spulenkörper 6 mit einem Spulenträger 7, auf den eine Spule 8 gewickelt ist, angeordnet. Elektrische Leiter, die die Spule 8 mit dem Kontaktierungselement 5 verbinden, sind nicht im Einzelnen dargestellt. Zentrisch in dem Spulenträger 7 befinden sich ein Magnet 9 und ein Bolzen 10. Der Bolzen 10 durchdringt eine Ausnehmung 11 am Boden 12 des Gehäusetopfes 4, in der er mit einer Presspassung sitzt. Der Gehäusetopf 4 besteht aus einem Metall und weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der nicht wesentlich von dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des ebenfalls metallischen Bolzens 10 abweicht.

Die Ausnehmung 11 im Gehäusetopf 4 ist als Durchzug ausgebildet und weist einen Kragen 13 auf, der abdichtend mit einer Presspassung unmittelbar am zentrisch im Gehäusetopf 4 angeordneten Bolzen 10 anliegt und in das Innere des Gehäusetopfes 4 gerichtet ist, wobei der Kragen 13 zusätzlich in den Spulenträger 7 eingreift. Der Bolzen 10 weist nur mit seiner Stirnfläche 14 aus dem Gehäuse 2 heraus, insgesamt ist der Bolzen 10 geschützt innerhalb der Außenkontur 15 des Gehäusetopfes 4 angeordnet. Im unteren Bereich des Gehäusetopfes 4 befindet sich ein Kunststoff 16 der in Form eines Vergusses unter anderem die Spule 8 schützt und sichert.

Ein Ausschnitt entsprechend einem zum Vergleich in 1 mit A bezeichneten Ausschnitt, der einen unteren Bereich des Gehäusetopfes 4 umfasst, ist in 2 in einer geschnittenen Seitenansicht eines alternativen Drehzahlgebers gezeigt. Im Unterschied zu dem Drehzahlgeber nach 1 ist hier in einem Boden 12 eines Gehäusetopfes 4 eine als Durchzug ausgebildete Ausnehmung 11 angeordnet, die einen nach außen weisenden Kragen 17 besitzt. Der Kragen 17 liegt unmittelbar an einem die Ausnehmung 11 durchdringenden Bolzen 10 an und umfasst diesen abdichtend mit einer Presspassung.

Der Bolzen 10 ist auch hier geschützt innerhalb der Außenkontur 15 des Gehäusetopfes 4, zu der auch der Kragen 17 gehört, angeordnet. Lediglich eine Stirnfläche 14 des Bolzens 10 durchragt die Ausnehmung 11 und tritt an die Oberfläche des Gehäusetopfes 4.

1
Drehzahlgeber
2
Gehäuse
3
Gehäuseoberteil
4
Gehäusetopf
5
Kontaktierungselement
6
Spulenkörper
7
Spulenträger
8
Spule
9
Magnet
10
Bolzen
11
Ausnehmung
12
Boden
13
Kragen
14
Stirnfläche
15
Außenkontur
16
Kunststoff
17
Kragen
A
Ausschnitt


Anspruch[de]
Induktiver Drehzahlgeber mit einem elektrische Bauteile aufnehmenden Gehäuse mit einem Gehäusetopf, wobei der Gehäusetopf an seinem Boden eine von einem Bolzen durchdrungene Ausnehmung aufweist und der Bolzen mit Presspassung in dem Boden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (4) aus einem metallischen Werkstoff besteht und die Ausnehmung (11) an ihrem dem Bolzen (10) zugewandten Rand einen in das Innere oder zum Äußeren des Gehäusetopfes (4) gerichteten, eine flächige Abdichtung zwischen Bolzen und Gehäusetopf erzeugenden Kragen (13; 17) aufweist, der den Bolzen (10) unmittelbar mit Presspassung umfasst. Induktiver Drehzahlgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (4) und der Bolzen (10) aus in etwa gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisenden Werkstoffen bestehen. Induktiver Drehzahlgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (11) innerhalb der Außenkontur (15) des Gehäusetopfes (4) angeordnet ist. Induktiver Drehzahlgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusetopf (4) zylindrisch ausgebildet und der Bolzen (11) zentrisch im Boden (12) angeordnet ist. Induktiver Drehzahlgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäusetopf (4) angeordnete elektrische Bauteile mit einem Kunststoff (16) vergossen sind.






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