Skarpil, Harry (Wetterstrasse 17, Dortmund, 44149, DE)
| 1. | Sensoranordnung mit einem Flanschbauteil zur externen Befestigung der Sensoranordnung und mit einer mit dem Flanschbauteil fest verbundenen Hülse zur Aufnahme von elektrischen Bauteilen, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Hülse (1) in einer Ausnehmung (10) des Flanschbauteils (9) angeordnet und mit dem Flanschbauteil (9) mittels einer Reibschweißung (11) verbunden ist. |
| 2. | Sensoranordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass die Ausnehmung (10) einen kreisförmigen Querschnitt und die Hülse (1) eine zylind rische Kontur (12) aufweist. |
| 3. | Sensoranordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass der Außendurchmesser (13) der Hülse (1) Spiel (15) gewährend kleiner ist als. der Innendurchmesser (14) der Ausnehmung (10) . |
| 4. | Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hül¬ se (1) an ihrem Umfang eine der Innenwandung (16) der Ausnehmung (10) zugewandte Auswölbung (17) aufweist und dass die Reibschweißung (11) im Bereich der Auswölbung (17) angeordnet ist. |
| 5. | Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hül¬ se (1) und das Flanschbauteil (9) zumindest im Bereich der Reibschweißung (11) aus einem Kunststoff bestehen. |
| 6. | Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hül¬ se (1) als Topf ausgebildet ist. |
| 7. | Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Hül¬ se (1) an einem offenen Ende an ihrer Innenwandung (4) eine umlaufende Fase (5) aufweist. |
| 8. | Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass die e lektrischen Bauteile Bestandteile eines Sensors, insbe¬ sondere eines HallGebers oder eines Temperatursensors oder eines Induktivgebers sind. |
| 9. | Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung, wobei nacheinander ein Flanschbauteil in eine Schweißaufnähme eingelegt wird, eine zylindrische Hülse mit Spiel in eine Ausnehmung des Flanschbauteils eingeführt wird, ein Stößel in die Hülse diese im Bereich der Innen¬ wandung der Ausnehmung aufweitend eingefahren wird, wobei eine radiale Verpressung von Hülse und Flanschbauteil erfolgt, Hülse und Flanschbauteil in eine Relativrotation zu¬ einander versetzt werden, wodurch eine Reibschwei ßung von Hülse und Flanschbauteil erfolgt. |
| 10. | Verfahren nach Anspruch 9, d a du r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Hülse auf einer durch die Schweißaufnahme vorbestimmten Länge in die Ausnehmung eingeführt wird. |
Sensoranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Sensoran¬ ordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung mit einem Flanschbauteil zur externen Befestigung der Sensoranordnung und mit einer mit dem Flanschbauteil fest verbundenen Hülse zur Aufnahme von elektrischen Bauteilen. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung.
Es ist eine Sensoranordnung in Form eines induktiven Dreh¬ zahlgebers mit einem elektrische Bauteile aufnehmenden Gehäu- se mit einem ersten Gehäuseteil, das von einem zweiten, in einem Spritzvorgang aus Kunststoff erzeugten Gehäuseteil teilweise umhüllt ist, wobei in der Kontaktzone beider Gehäu¬ seteile 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. Ein Flanschbauteil zur externen Befestigung des Drehzahlgebers ist nicht vorgesehen.
Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Erfassung der Drehzahl ei- nes umlaufenden Bauteiles mit einer elektrisch arbeitenden Abtasteinrichtung zum berührungslosen Abtasten des umlaufen¬ den 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 ei¬ ne Umspritzung aufweisen, die ein einstückiges, geschlossenes Spritzgussgehäuse bildet. Beim Spritzgussvorgang wird an dem Gehäuse ein Befestigungsflansch angespritzt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoranordnung der ein¬ gangs genannten Art zu schaffen, die eine einfache und siche¬ re Verbindung des Flanschbauteils mit der Hülse aufweist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Sensoranordnung mit einem solchen Flanschbauteil und einer solchen Hülse anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hülse in einer Ausnehmung des Flanschbauteils ange- ordnet und mit dem Flanschbauteil mittels einer Reibschwei- ßung verbunden ist.
Die Erfindung bietet vorteilhaft eine sehr stabile und dauer¬ haltbare Verbindung von Hülse und Flanschbauteil, die zudem kostengünstig zu fertigen ist. Damit ist die erfindungsgemäße Sensoranordnung insbesondere auch für eine Großserienproduk¬ tion, wie sie zum Beispiel in der Kraftfahrzeugfertigung er¬ forderlich ist, geeignet. Beim Reibschweißen werden allgemein Teile in einer hochtourigen Drehvorrichtung aneinander ge- presst, wobei das eine Teil festgehalten wird, während das andere Teil sich dreht; nach ausreichender Erwärmung wird der Kraftschluss des Antriebes aufgehoben und die Teile werden durch Druck miteinander verbunden. Aufgrund der hohen mecha¬ nischen Belastbarkeit der Verbindung ist die Sensoranordnung gemäß der Erfindung vorteilhaft in Kraftfahrzeugen einsetz¬ bar, da sie den dort ständig auftretenden schwingenden, unter anderem von Fahrerschütterungen herrührenden, Belastungen gut und dauerhaft standzuhalten vermag.
Es ist zum Beispiel vorstellbar, dass eine Reibschweißung von Hülse und Flanschbauteil in Folge vibrierender axialer Bewe¬ gung der beiden Bauteile gegeneinander erfolgt. Für eine ein¬ fache und sichere Verschweißung ist es hingegen vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Ausnehmung einen kreisförmigen Querschnitt und die Hülse eine zylindri¬ sche Kontur aufweist, so dass eine Verschweißung mittels ro¬ tatorischer Bewegung der Teile gegeneinander erfolgen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Außendurchmesser der Hülse Spiel gewährend kleiner als der Innendurchmesser der Ausnehmung. Auf diese Weise ist die Hül¬ se leicht auf einer vorbestimmten Länge in die Ausnehmung einführbar.
Ein gezieltes örtliches Reiben der Bauteile aneinander und damit eine definierte Verschweißung kann gemäß einer vorteil¬ haften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Hülse an ihrem Umfang eine der Innenwandung der Aus¬ nehmung zugewandte Auswölbung aufweist und dass die Reib- schweißung im Bereich der Auswölbung angeordnet ist.
Zur weiteren Senkung der Herstellkosten der Sensoranordnung und zur zusätzlichen Verminderung einer möglichen Korrosions¬ gefahr bestehen die Hülse und das Flanschbauteil gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zumindest im Bereich der Reibschweißung aus einem Kunststoff. Dadurch wird zudem das Reibverschweißen vereinfacht.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Hülse als Topf ausgebildet. Durch einen somit er¬ reichten einseitigen Verschluss der Hülse werden die in die Hülse aufzunehmenden elektrischen Sensorbauteile besonders gut gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, ge¬ schützt. Ein automatisiertes Zusammenfügen sowie das Reibverschweißen von Hülse und Flanschbauteil wird erleichtert, wenn gemäß ei¬ ner vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Hülse an einem offenen Ende an ihrer Innenwandung eine umlaufende Fase aufweist. Damit wird beispielsweise ein Einführen eines Stö¬ ßels oder eines die Hülse bewegenden Fingers im Fertigungs- prozess vereinfacht.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Sensoranordnung zur Erfassung beliebiger, insbesondere physikalischer, Größen ausgebildet sein. Hingegen sind aber gemäß einer vorteilhaf¬ ten Weiterbildung der Erfindung die elektrischen Bauteile Be¬ standteile eines Sensors, insbesondere eines Hall-Gebers oder eines Temperatursensors oder eines Induktivgebers. Derartige Sensoren, die typischerweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, erfordern regelmäßig sowohl eine sichere Funktion un¬ ter rauen Umwelteinflüssen als auch eine kostengünstige Her¬ stellbarkeit. Diese Anforderungen werden mit einer erfin¬ dungsgemäßen Sensoranordnung besonders gut erfüllt.
Die oben zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfah¬ ren, bei welchem nacheinander ein Flanschbauteil in eine Schweißaufnahme eingelegt wird, eine zylindrische Hülse mit Spiel in eine Ausnehmung des Flanschbauteils eingeführt wird, ein Stößel in die Hülse diese im Bereich der Innenwandung der Ausnehmung aufweitend eingefahren wird, wobei eine radiale Verpressung von Hülse und Flanschbauteil erfolgt, und Hülse und Flanschbauteil in eine Relativrotation zueinander ver¬ setzt werden, wodurch eine Reibschweißung von Hülse und Flanschbauteil erfolgt. Auf diese Weise ist eine zuverlässi¬ ge, einfache Herstellbarkeit der Sensoranordnung gegeben. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen einer oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Hülse auf einer durch die Schweißaufnähme vorbestimmten Länge in die Ausnehmung eingeführt. Damit ist in sehr einfa¬ cher Weise die Herstellbarkeit von Sensoranordnungen mit Hül- sen unterschiedlicher Wirklängen auf einer einzigen Produkti¬ onsanlage ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar¬ gestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Figur 1 eine Hülse für eine Sensoranordnung,
Figur 2 einen Kopf eines Stößels für das Herstellen einer Sensoranordnung,
Figur 3 eine erste Sensoranordnung,
Figur 4 eine zweite Sensoranordnung und
Figur 5 eine dritte Sensoranordnung.
Sich entsprechende Bauteile sind in den Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist in geschnittener Seitenansicht eine als Topf ausgebildete Hülse 1 für eine Sensoranordnung gezeigt. Die Hülse 1 dient zur Aufnahme hier nicht weiter dargestellter elektrischer Sensorbauteile und ist an ihrem dem Boden 2 ab¬ gewandten offenen Ende 3 an ihrer Innenwandung 4 mit einer umlaufenden Fase 5 versehen. Die Fase 5 dient dem erleichter¬ ten Einführen eines Stößels beim Herstellen der Sensoranord¬ nung. Einen Kopf 6 eines entsprechenden Stößels zeigt Figur 2 in einer Seitenansicht. Der Kopf 6 besitzt einen als umlaufender Steg ausgebildeten Gegenhalter 7.
Eine erste Sensoranordnung 8 ist in Figur 3 in geschnittener Seitenansicht dargestellt. Die Sensoranordnung 8 weist ein Flanschbauteil 9 zur externen Befestigung der Sensoranordnung 8 (zum Beispiel an einem Fahrwerkselement eines Kraftfahr¬ zeugs) und eine Hülse 1 zur Aufnahme von hier nicht weiter dargestellten Sensorbauteilen auf. Die Hülse 1, die eine zy¬ lindrische Kontur 12 aufweist, ist als Topf mit geschlossenem Boden 2 ausgebildet und in einer kreisförmigen Ausnehmung 10 des Flanschbauteils 9 angeordnet. Eine feste Verbindung von Hülse 1 und Flanschbauteil 9, die beide Kunststoffbauteile sind, ist mittels einer Reibschweißung 11 verwirklicht.
Der Außendurchmesser 13 der Hülse 1 ist kleiner als der In¬ nendurchmesser 14 der Ausnehmung 10, so dass zwischen beiden Bauteilen ein Spiel 15 verbleibt, das durch die Reibschwei- ßung 11 überbrückt ist. Die Hülse 1 weist an ihrem Umfang ei¬ ne der Innenwandung 16 der Ausnehmung 10 zugewandte AusWöl¬ bung 17 auf, und die Reibschweißung ist im Bereich 18 der Auswölbung 17 angeordnet.
Beim Herstellen der Sensoranordnung 8 wird das Flanschbauteil 9 in eine Schweißaufnahme eingelegt. Anschließend wird die Hülse 1 in die Ausnehmung 10 des Flanschbauteils 9 mit einer Spielpassung eingesteckt. Durch die Schweißaufnahme ist eine frei einstellbare Funktionslänge 18 der Sensoranordnung 8, welche Funktionslänge 18 sich aus dem Abstand des Bodens 2 der Hülse 1 von einer Referenzfläche des Flanschbauteils 9 ergibt, vorgegeben. Anschließend fährt ein konischer Stößel 19 mit seinem einen Gegenhalter*7 aufweisenden Kopf 6 in die Hülse 1 ein. Der Außendurchmesser des Stößels 19 ist nur ge¬ ringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 1. Auf¬ grund einer mittels des Gegenhalters 7 erzielten Durchmesser¬ aufweitung der Hülse 1 erfolgt eine Verpressung von Hülse 1 und Flanschbauteil 9. Durch eine relative Drehbewegung von Hülse 1 und Flanschbauteil 9 zueinander werden beide Bauteile im Bereich der Reibflächen verschweißt.
Eine zweite Sensoranordnung 8 mit Flanschbauteil 9 und einen Boden 2 aufweisender Hülse 1, wobei Hülse 1 und Flanschbau¬ teil 9 mittels einer Reibschweißung 11 verbunden sind, zeigt Figur 4. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist hier die Funktionslänge 18 der Sensoranordnung 8 größer.
Eine mittlere Funktionslänge 18 weist eine dritte Sensoran¬ ordnung 8 nach Figur 5 auf. Eine Reibschweißung 11 verbindet auch hier ein Flanschbauteil 9 mit einer Hülse 1.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele nach Figuren 3 bis 5, die sich lediglich in der Funktionslänge unterscheiden, ma¬ chen deutlich, dass die Funktionslänge ausschließlich von dem verwendeten Werkzeug (Schweißaufnahme) bei der Herstellung der Sensoranordnung abhängt, nicht jedoch von der konstrukti¬ ven Ausgestaltung der verbundenen Bauteile Hülse und Flansch- bauteil. Mit gleichen Bauteilen lassen sich daher (innerhalb der Länge der Hülse) beliebige Funktionslängen realisieren. Zusätzlich ist auch eine Ausrichtung eines Steckers in Abhän¬ gigkeit von der Stellung der Hülse denkbar.
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