ANTONI, Henrik (Schubertstraße 14, Freigericht, 63579, DE)
GOLL, Manfred (Düdelsheimer-Weg 2, Glauburg 2, 63695, DE)
BIEBRICHER, Lothar (Alberusstrasse 18, Oberursel, 61440, DE)
ANTONI, Henrik (Schubertstraße 14, Freigericht, 63579, DE)
GOLL, Manfred (Düdelsheimer-Weg 2, Glauburg 2, 63695, DE)
| Patentansprüche 1. Drehmomentsensor umfassend ein Kollektormodul (1) und ein Sensormodul (8), wobei das Kollektormodul (1) zu¬ mindest einen Kollektor (2, 3) aus magnetisch leitfähigem Material aufweist und wobei das Sensormodul (8) mindestens ein Magnetfeldsensorelement (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (8) einen Leadframe (12) umfasst, der das wenigstens eine Magnetfeldsensorelement (11) elekt¬ risch kontaktiert, und dass der Leadframe (12) und das zumindest eine Magnetfeldsensorelement (11) gemeinsam zumindest teilweise umspritzt sind. 2. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) und das Sensormodul (8) jeweils ein Kunststoffgehäuse (4, 9, 10) umfassen, wobei das Kunststoffgehäuse (9, 10) des Sensormoduls als die gemeinsame, zumindest teilweise Umspritzung des mindestens einen Magnetfeldsensorelements (11) und des Leadframes (12) ausgebildet ist, wobei die Kunststoff¬ gehäuse (4, 9, 10) des Kollektormoduls (1) und des Sen¬ sormoduls (8) jeweils wenigstens ein Mittel (5, 14) aufweisen für eine gemeinsame formschlüssige Verbindung zwischen Kollektormodul (1) und Sensormodul (8). 3. Drehmomentsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) und das Sen¬ sormodul (8) zusätzlich zumindest teilweise, gemeinsam umspritzt sind. 4. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) und das Sensormodul (8) zumindest eine Positionier- ausnehmung (5) und wenigstens einen Positionierstift (14) umfassen, als Mittel zur formschlüssigen Verbindung zwischen Kollektormodul (1) und Sensormodul (8) . 5. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) eine oder mehrere Ausnehmungen (6) aufweist, in welche das eine oder die mehreren Magnetfeldsensorele¬ mente (11) zumindest teilweise eingeführt sind, wodurch das zumindest eine Magnetfeldsensorelement (11) gegen¬ über dem wenigstens einen Kollektor (2, 3) in definierter Weise ausgerichtet und positioniert ist. 6. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (8) zumindest eine Signalverarbeitungsschaltung umfasst, welche durch den Leadframe (12) elektrisch kontaktiert ist, wobei die wenigstens eine Signalverarbeitungs¬ schaltung separat ausgebildet ist oder in oder mit dem wenigstens einen Magnetfeldsensorelement (11) integ¬ riert ist und dass der Leadframe (12) Kontaktpins eines Steckers (18) umfasst oder dass der Leadframe (12) mit einem Kabel elektrisch kontaktiert verbunden ist, wobei dieser Stecker (18) oder Kabelabgang insbesondere durch die gemeinsame Umspritzung des Kollektormoduls (1) und Sensormoduls (8) ausgebildet und/oder abgedichtet ist. 7. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser einen Kragen (22), insbesondere mit einer Dichtung, aufweist, wel- eher so ausgebildet ist, dass der Drehmomentsensor ab¬ gedichtet und/oder formschlüssig in ein externes Gehäu¬ se (20) eingefügt werden kann. 8. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) oder die gemeinsame Umspritzung des Kollektormoduls (1) und des Sensormoduls (8) ein Klammerelement (7) um- fasst, welches so ausgebildet ist, dass es zur form¬ schlüssigen Positionierung und/oder Fixierung am Außenumfang einer Welle oder eines zylinderförmigen Körpers (21) ausgebildet ist und dafür mindestens zwei abragen¬ de Arme umfasst. 9. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensormodul (8) zumindest zwei Teilmodule (9, 10) umfasst, welche je¬ weils wenigstens ein Magnetfeldsensorelement (11) und mindestens einen Leadframe (12) umfassen, wobei diese Teilmodule (9, 10) so ausgebildet sind, dass sie form¬ schlüssig miteinander verbunden sind. 10. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) zwei Kollektoren (2, 3) umfasst, welche jeweils ein Kreissegment (23) und ein gebogenes Konzentratorelement (24) umfassen, wobei die beiden Konzentratorelemente (24) so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zu¬ mindest einen gemeinsamen Luftspalt zwischen einander ausbilden, in welchem wenigstens eine Ausnehmung (6) angeordnet ist, zur Aufnahme wenigstens eines Magnet¬ feldsensorelements (11). 11. Drehmomentsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Konzentratorelemente (24) des Kol¬ lektormoduls zumindest teilweise, gemeinsam umspritzt sind, wobei in dem Kunststoffgehäuse (4) dieser gemein¬ samen Umspritzung die wenigstens eine Ausnehmung (6) im Luftspalt zwischen den beiden Konzentratorelementen (24) der Kollektoren (2, 3) ausgebildet ist. 12. Drehmomentsensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Welle (19) mit zwei Wellenabschnitten, einen magnetischen Encoder und ein Statormodul (21) umfasst, wobei der erste und der zweite Wellenabschnitt durch einen Torsionsstab miteinander verbunden sind und das Drehmoment erfasst werden soll, welches an zumindest einen dieser Wellenabschnitte angreift, wobei auf dem ersten Wellenab¬ schnitt der magnetische Encoder angeordnet ist und auf dem zweiten Wellenabschnitt das Statormodul (21), das dem Encoder zugeordnet ist und diesen zumindest teil¬ weise, berührungslos umschließt und das vom magneti¬ schen Encoder erzeugte Magnetfeld moduliert, wobei das vom Statormodul (21) modulierte Magnetfeld vom Kollek¬ tormodul (1) erfasst und zu dem wenigstens einen Mag¬ netfeldsensorelement (11) geleitet wird. 13. Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentsensors, ins¬ besondere eines Drehmomentsensors nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Herstellung eines Kollektormoduls (1) we¬ nigstens zwei Kollektoren (2, 3) aus magnetisch leitfä¬ higem Material durch Spritzgießen zumindest teilweise in ein Kunststoffgehäuse (4) eingebettet werden, und dass im Zuge der Herstellung eines Sensormoduls (8) wenigs¬ tens ein Magnetfeldsensorelement (11) und ein damit elektrisch verbundener Leadframe (12) durch Spritzgießen ebenfalls zumindest teilweise in ein Kunststoffge¬ häuse (9, 10) eingebettet werden. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Herstellung des Kollektormoduls (1) mindestens ein mechanisches Verbindungselement (5) aus Spritzguss ausgebildet wird, und dass im Zuge der Herstellung des Sensormoduls (8) ebenfalls wenigstens ein mechanisches Verbindungselement (14) aus Spritzguss ausgebildet wird, wonach das Kollektormodul (1) und das Sensormodul (8) mittels des jeweils zumindest einen mechanischen Ver¬ bindungselements (14, 5) formschlüssig miteinander ver¬ bunden werden. 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kollektormodul (1) und das Sensormo¬ dul (8) zusätzlich zumindest teilweise, gemeinsam um¬ spritzt werden. |
Die Erfindung betrifft einen Drehmomentsensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentsensors.
Es sind Drehmomentsensoren für Kraftfahrzeuge bekannt, die mit einem magnetischen Wirkprinzip das Drehmoment erfassen, wie beispielsweise der in Druckschrift EP 1 269 133 Bl vor ¬ geschlagene Drehmomentsensor. Dabei sind solche Drehmoment ¬ sensoren meist aus relativ vielen Komponenten zusammengesetzt, was den Herstellungsprozess verkompliziert, Ferti- gungsungenauigkeiten kumulieren lässt oder Probleme bei der Dichtigkeit verursachen kann.
Bei Drehmomentsensoren, insbesondere solchen Drehmomentsensoren, ist es üblich, das Magnetfeldsensorelement sowie eine Signalverarbeitungsschaltung auf einer Platine anzuordnen, die in den gesamten Drehmomentsensor eingebaut wird.
Es ist auch bekannt ein Magnetfeldsensorelement des Sensor ¬ moduls eines Drehmomentsensors mit einem Leadframe zu kon ¬ taktieren und in einem mehrteiligen Kunststoffgehäuse anzu- ordnen .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Drehmoment ¬ sensor bzw. ein Herstellungsverfahren für einen Drehmomentsensor vorzuschlagen, bei dem der Drehmomentsensor relativ einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch den Drehmo ¬ mentsensor gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentsensors gemäß Anspruch 13.
Die zumindest teilweise, gemeinsame Umspritzung des wenigs ¬ tens einen Magnetfeldsensorelements und des Leadframes ist bevorzugt als direkte Umspritzung, dabei insbesondere als Vorspritzling bzw. Premoldgehäuse, ausgebildet und nicht als mehrteiliges Kunststoffgehäuse, beispielsweise umfassend zwei Kunststoffschalen, die montiert werden.
Es ist bevorzugt, dass das Kollektormodul und das Sensormo ¬ dul jeweils ein Kunststoffgehäuse umfassen, wobei das Kunst ¬ stoffgehäuse des Sensormoduls als die gemeinsame, zumindest teilweise Umspritzung des mindestens einen Magnetfeldsensorelements und des Leadframes ausgebildet ist, wobei die
Kunststoffgehäuse des Kollektormoduls und des Sensormoduls jeweils wenigstens ein Mittel aufweisen für eine gemeinsame formschlüssige Verbindung zwischen Kollektormodul und Sen ¬ sormodul .
Vorzugsweise sind das Kollektormodul und das Sensormodul zu ¬ sätzlich zumindest teilweise, gemeinsam umspritzt. Hierdurch werden insbesondere die Auswirkung kombinierter Fertigung- sungenauigkeiten vermindert oder begrenzt und/oder die Dich- tigkeit des Drehmomentsensors erhöht, besonders im Bereich der elektrischen Kontakte und elektronischen Bauelemente. Das „zusätzlich" hinsichtlich der gemeinsamen Umspritzung bezieht sich insbesondere darauf, dass ja bereits das Kol ¬ lektormodul und das Sensormodul für sich selbst jeweils ein gespritztes Premoldgehäuse aufweisen.
Unter dem Kunststoffgehäuse des Kollektormoduls und des Sen ¬ sormoduls wird vorzugsweise jeweils ein Vorspritzling bzw. ein Premoldgehäuse verstanden.
Unter dem gemeinsamen Umspritzen des Kollektormoduls und des Sensormoduls wird bevorzugt ein Overmold-Spritzgießvorgang verstanden bzw. ein entsprechendes Overmold- Kunststoffgehäuse .
Das Kollektormodul und das Sensormodul umfassen vorzugsweise zumindest eine Positionierausnehmung und wenigstens einen Positionierstift, als Mittel zur formschlüssigen Verbindung zwischen Kollektormodul und Sensormodul.
Es ist bevorzugt, dass das Kollektormodul eine oder mehrere Ausnehmungen aufweist, in welche das eine oder die mehreren Magnetfeldsensorelemente zumindest teilweise eingeführt sind, wodurch das zumindest eine Magnetfeldsensorelement ge ¬ genüber dem wenigstens einen Kollektor in definierter Weise ausgerichtet und positioniert ist.
Es ist zweckmäßig, dass das Sensormodul zumindest eine Sig ¬ nalverarbeitungsschaltung umfasst, welche durch den Leadfra- me elektrisch kontaktiert ist, wobei die wenigstens eine Signalverarbeitungsschaltung separat ausgebildet ist oder in oder mit dem wenigstens einen Magnetfeldsensorelement integ ¬ riert ist und/oder dass der Leadframe Kontaktpins eines Ste ¬ ckers umfasst oder dass der Leadframe mit einem Kabel elekt ¬ risch kontaktiert verbunden ist, wobei dieser Stecker oder Kabelabgang insbesondere durch die gemeinsame Umspritzung des Kollektormoduls und Sensormoduls ausgebildet und/oder abgedichtet ist. Bei einer Ausbildung eines Kabelabgangs ist besonders bevorzugt die elektrische Kontaktierung der Kon ¬ taktpins des Leadframes mit dem Kabel geschweißt, gecrimpt oder gelötet ausgebildet.
Vorzugsweise weist der Drehmomentsensor einen Kragen auf, insbesondere mit einer Dichtung, wobei der Kragen so ausge ¬ bildet ist, dass der Drehmomentsensor abgedichtet und/oder formschlüssig in ein externes Gehäuse eingefügt werden kann bzw. ist, beispielsweise in das Gehäuse einer Lenkung bzw. eines Lenkgetriebes.
Es ist bevorzugt, dass das Kollektormodul oder die gemeinsa ¬ me Umspritzung des Kollektormoduls und des Sensormoduls ein Klammerelement umfasst, welches so ausgebildet ist, dass es zur formschlüssigen Positionierung und/oder Fixierung am Außenumfang einer Welle oder eines zylinderförmigen Körpers ausgebildet ist und dafür mindestens zwei abragende Arme um ¬ fasst .
Es ist zweckmäßig, dass das Sensormodul zumindest zwei Teil ¬ module umfasst, welche jeweils wenigstens ein Magnetfeldsen ¬ sorelement und mindestens einen Leadframe umfassen, wobei diese Teilmodule so ausgebildet sind, dass sie formschlüssig miteinander verbunden sind. Insbesondere weist hierzu ein Teilmodul ein Nutelement auf und ein anderes Teilmodul ein Federelement, dass in das Nutelement des zu verbindenden Teilmoduls eingepasst wird.
Das Kollektormodul umfasst vorzugsweise zwei Kollektoren, welche jeweils ein Kreissegment und ein gebogenes Konzentra- torelement umfassen, wobei die beiden Konzentratorelemente so ausgebildet und angeordnet sind, dass sie zumindest einen gemeinsamen Luftspalt zwischen einander ausbilden, in welchem wenigstens eine Ausnehmung angeordnet ist, zur Aufnahme wenigstens eines Magnetfeldsensorelements. Die beiden Kon ¬ zentratorelemente des Kollektormoduls sind insbesondere zu ¬ mindest teilweise umspritzt, wobei in dem Kunststoffgehäuse dieser gemeinsamen Umspritzung die wenigstens eine Ausnehmung im Luftspalt zwischen den beiden Konzentratorelementen der Kollektoren ausgebildet ist.
Es ist zweckmäßig, dass der Drehmomentsensor eine Welle mit zwei Wellenabschnitten, einen magnetischen Encoder und ein Statormodul umfasst, wobei der erste und der zweite Wellen ¬ abschnitt durch einen Torsionsstab miteinander verbunden sind und das Drehmoment erfasst werden soll, welches an zu ¬ mindest einen dieser Wellenabschnitte angreift, wobei auf dem ersten Wellenabschnitt der magnetische Encoder angeord ¬ net ist und auf dem zweiten Wellenabschnitt das Statormodul, das dem Encoder zugeordnet ist und diesen zumindest teilwei ¬ se, berührungslos umschließt und das vom magnetischen Enco ¬ der erzeugte Magnetfeld moduliert, wobei das vom Statormodul modulierte Magnetfeld vom Kollektormodul erfasst und zu dem wenigstens einen Magnetfeldsensorelement geleitet wird. Das Statormodul umfasst besonders bevorzugt zwei Statoren aus magnetisch leitfähigem Material, welche ganz besonders be ¬ vorzugt jeweils bezüglich des Torsionsstabs axial abragende Finger ausweisen, die abwechselnd ineinandergreifen und das Magnetfeld modulieren und jeweils pro Stator an einem Ring befestigt sind. Die beiden Statoren sind zweckmäßigerweise bevorzugt mit Kunststoff gemeinsam umspritzt.
Vorzugsweise weist der Drehmomentsensor einen oder mehrere der folgenden Vorteile auf:
- Sich summierenden Toleranzen bzw. Fertigungs- und/oder Po- sitionierungsungenauigkeiten zwischen den Funktionsbauteilen bzw. Modulen werden reduziert, insbesondere durch werkzeug ¬ bedingte direkte Verknüpfung.
- Der Aufbau des Drehmomentsensors, insbesondere des Sensor- und/oder Kollektormoduls, ermöglicht durch gleiche Anordnung der Funktionsbauteile Stecker- bzw. Kabelausgänge in allen Raumachsen .
- Die Anzahl der notwendigen Verbindungsbauteile wird redu ¬ ziert, insbesondere minimiert.
- Die Anzahl der notwendigen Fertigungsschritte wird verringert, insbesondere minimiert.
- Gleiche Premold-Umpritzung bzw. Umspritzung bei redundanter Sensorausführung ( 2 Sensorelemente ) .
- Funktionsteile bzw. Module werden gegeneinander abgedichtet .
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise ergänzt, indem im Zuge der Herstellung des Kollektormoduls mindestens ein mechanisches Verbindungselement aus Spritzguss ausgebil ¬ det wird, und indem im Zuge der Herstellung des Sensormoduls ebenfalls wenigstens ein mechanisches Verbindungselement aus Spritzguss ausgebildet wird, wonach das Kollektormodul und das Sensormodul mittels des jeweils zumindest einen mechani- sehen Verbindungselements formschlüssig miteinander verbun ¬ den werden.
Das Kollektormodul und das Sensormodul werden bevorzugt zu ¬ sätzlich zumindest teilweise, gemeinsam umspritzt. Dies ge ¬ schieht insbesondere nach und zusätzlich zu einer form ¬ schlüssigen Verbindung zwischen Kollektormodul und Sensormodul .
Während des Spritzgießens des Kunststoffgehäuses des Kollek ¬ tormoduls wird vorzugsweise zumindest eine Ausnehmung ausge ¬ bildet, in welche wenigstens ein Magnetfeldsensorelement des Sensormoduls danach im Zuge des formschlüssigen Verbindens mit dem Kollektormodul zumindest teilweise eingeführt wird.
Es ist bevorzugt, dass während des gemeinsamen Umspritzens des Kollektormoduls und des Sensormoduls ein Stecker oder Kabelabgang ausgebildet wird, welcher Kontaktpins bzw. Kon ¬ taktflächen des Leadframes des Sensormoduls als elektrische Kontakte nutzt und wobei im Zuge dieses gemeinsamen Umsprit ¬ zens insbesondere ein Kragen ausgebildet ist, mit dem der Drehmomentsensor in ein externes Gehäuse abgedichtet
und/oder formschlüssig eingefügt werden kann.
Es ist zweckmäßig, dass im Zuge des Spritzgießens des Kunst ¬ stoffgehäuses des Kollektormoduls oder im Zuge des gemeinsa ¬ men Umspritzens des Kollektormoduls und des Sensormoduls ein Klammerelement ausgebildet wird, das zur formschlüssigen Po ¬ sitionierung und/oder Fixierung am Außenumfang einer Welle oder eines zylinderförmigen Körpers mit wenigstens zwei ab ¬ ragenden Armen ausgebildet ist. Das Verfahren zur Herstellung eines Drehmomentsensors um- fasst vorzugsweise einen oder mehrere der folgenden Schrit ¬ te, insbesondere in der folgenden Reihenfolge:
Zwei Kollektoren aus magnetisch leitfähigem Material werden mittels Spritzguss verbunden, wodurch das Kollektormodul entsteht. Im Zuge dieses Spritzgussvorgangs werden insbeson ¬ dere ein oder zwei oder mehrere Positionierausnehmungen zur Aufnahme von Positionierstiften anderer Module, besonders bevorzugt des Sensormoduls, ausgebildet und/oder ein oder zwei oder mehrere Sensorelement-Ausnehmungen zur Aufnahme von einem oder zwei oder mehreren Sensorelementen bzw. Magnetfeldsensorelementen ausgebildet, wodurch dieses wenigstens eine Sensorelement definiert den beiden Kollektoren zu ¬ geordnet wird, insbesondere berührungslos zwischen den bei ¬ den Kollektoren. Zweckmäßigerweise wird am Kunststoffgehäuse des Kollektormoduls oder des gemeinsamen Drehmomentsensors ein Klammerelement ausgebildet, insbesondere mit zwei abra ¬ genden Armen, welche so ausgebildet sind, dass sie ein Sta ¬ tormodul außen bzw. an dessen Außengehäuse zumindest teil ¬ weise umgreifen und so das Kollektormodul relativ zum Sta ¬ tormodul in definierter Weise positionieren. Zusätzlich wird das Sensorelement, verbunden mit einem Leadframe, der bei ¬ spielsweise angeschweißt oder gecrimpt oder angeklebt wird und welcher insbesondere mehrfach gebogen ist, und dessen Enden beispielsweise als Steckerkontakte ausgebildet sind, zumindest teilweise umspritzt, wodurch das Sensormodul bzw. das Premold-Gehäuse des Sensormoduls entsteht. Dieses Pre- mold-Gehäuse weist ein oder mehrere Positionierstifte und/oder Ausnehmungen, auf, zur formschlüssigen Verbindung mit dem Kollektormodul. Außerdem werden während der Entste ¬ hung des Premold-Gehäuses optional wenigstens ein Federele ¬ ment und/oder ein Nutelement ausgebildet, wenn das Sensormo- dul mehrere Teilsensormodule umfasst. Diese sind bevorzugt so ausgebildet, dass an dieses einseitig oder beidseitig ein identisch ausgebildetes Premold-Gehäuse, ebenfalls zumindest umfassend einen Leadframe und ein Sensorelement, befestigt werden kann, und zwar das Federelement des einen Premold- Gehäuse eingehakt in das Nutelement des anderen Premold- Gehäuses, jeweils eines Teilsensormoduls. Zusätzlich wird während der Entstehung des zumindest einen Premold-Gehäuses des Sensormoduls oder eines Teilsensormoduls wenigstens ein Positionierstift an diesem Premold-Gehäuse erzeugt, der so ausgebildet ist, dass er in eine Positionierausnehmung des Kollektormoduls eingefügt werden kann und dabei insbesondere die Eintauchtiefe des Sensorelements in die dafür vorgesehe ¬ ne Sensorelement-Ausnehmung des Kollektormoduls vorgibt. An ¬ schließend werden das Sensormodul, insbesondere ein oder mehrere Premold-Gehäuse bzw. Teilsensormodule, mit dem Kol ¬ lektormodul formschlüssig verbunden, indem zumindest ein Po ¬ sitionierstift des Premold-Gehäuses in eine Positionieraus ¬ nehmung des Kollektormoduls eingeführt wird und insbesondere im Wesentlichen gleichzeitig das wenigstens eine Sensorele ¬ ment in eine Sensorelement-Ausnehmung des Kollektormoduls eingeführt wird, wodurch eine formschlüssige Verbindung zwi ¬ schen dem wenigstens einen Premold-Gehäuse des Sensormoduls und dem Kunststoffgehäuse des Kollektormoduls entsteht. Da ¬ nach werden das verbundene Kollektormodul mit dem wenigstens einen Premold-Gehäuse des Sensormoduls gemeinsam in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und gemeinsam, zumindest teil ¬ weise, umspritzt, wodurch ein gemeinsames Sensor- Kollektormodul bzw. ein Drehmomentsensor entsteht. Dieser Drehmomentsensor umfasst insbesondere außerdem einen Stecker aus Mold, dessen Pins aus den Enden des wenigstens einen Leadframes bestehen. Besonders bevorzugt wird bei diesem Spritzgussvorgang oder alternativ einem darauffolgenden Spritzgussvorgang ein Dichtflansch an dem Sensor- Kollektormodul erzeugt oder angebracht, welcher so ausgebil ¬ det ist, dass er das Sensor-Kollektormodul gegenüber einem weiteren, externen Gehäuse, beispielsweise einem Lenkungsge ¬ häuse, abdichten kann. An diesem Dichtflansch wird ganz besonders bevorzugt ein O-Ring zum verbesserten Abdichten angebracht, welcher beispielsweise aus Elastomer oder Gummi ausgebildet ist. Der Dichtflansch ist alternativ vorzugswei ¬ se aus Metall ausgebildet und wird auf andere Weise, bei ¬ spielsweise durch Ankleben oder teilweise einspritzen an dem Sensor-Kollektormodul befestigt.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf die Verwendung des Drehmomentsensors in Kraftfahrzeugen, insbesondere in oder an einer Lenkung bzw. einem Lenkgetriebe.
Es zeigen in schematischer, beispielhafter Darstellung
Fig. 1 ein Kollektormodul,
Fig. 2 ein Sensormodul,
Fig. 3 ein gemeinsames Sensor-Kollektormodul bzw. einen Drehmomentsensor,
Fig. 4 und 5 alternative, gemeinsame Sensor-Kollektormodule bzw. Drehmomentsensoren,
Fig. 6 eine beispielhafte Drehmomentsensoranordnung bzw. einen Drehmomentsensor mit einem Stator und einer Lenkwelle in einem Lenkungsgehäuse eingebaut, Fig. 7 ein beispielhaftes Sensormodul ohne bzw. vor der Um- spritzung, und
Fig. 8 und 9 dieses Sensormodul nach einer bzw. zwei Um- spritzungen .
Fig. 1 zeigt ein beispielhaftes Kollektormodul 1 mit zwei Kollektoren 2 und 3 sowie einem Verbindungselement bzw.
Kunststoffgehäuse 4 aus Mold, welches zwei Positionieraus- nehmungen 5, zwei Sensorelement-Ausnehmungen 6 und ein Klammerelement 7 mit zwei abragenden Armen umfasst. Dieses Kol ¬ lektormodul 1 wird in Fig. 1 aus verschiedenen Perspektiven gezeigt. Das Kunststoffgehäuse 4 ist aus einem Premold aus ¬ gebildet für eine zusätzliche Umspritzung. Kollektoren 2 und 3 umfassen jeweils ein Kreissegment 23 und ein gebogenes Konzentratorelement 24. Die beiden Konzentratorelemente 24 bilden zwischen sich einen Luftspalt aus, in dem die beiden Sensorelement-Ausnehmungen 6 ausgebildet und angeordnet sind, so dass durch die Kollektoren 2, 3 ein Magnetfeld den nicht dargestellten Magnetfeldsensorelementen eines Sensormoduls, welche in die Sensorelement-Ausnehmungen eingeführt werden, zugeführt werden kann.
Anhand der Fig. 2 ist ein beispielhaftes Sensormodul 8 ver ¬ anschaulicht, mit zwei Premold-Gehäusen bzw. Kunststoffge- häusen bzw. Teilsensormodule 9, 10, die jeweils ein Magnet ¬ feldsensorelement 11, einen Leadframe 12, zwei Positionier- ausnehmungen 13 und einen Positionierstift 14 umfassen. Die Enden 15 Leadframes 12 sind jeweils als Kontaktstifte ausge ¬ bildet. Außerdem weist jedes Premold-Gehäuse 9, 10 ein Fe ¬ derelement 16 und ein Nutelement 17 auf. Dabei ist das Fe- derelement 16 des ersten Premold-Gehäuses 9 in das Nutele ¬ ment 17 des anderen Premold-Gehäuses 10 eingefügt, wodurch die beiden Premold-Gehäuse 9, 10 miteinander verbunden sind und relativ zueinander positioniert sind und das gemeinsame Sensormodul 8 bilden. Die Leadframes 12 und mit ihnen elekt ¬ risch kontaktierten Magnetfeldsensorelemente 11 sind direkt in Form der Kunststoffgehäuse 9, 10 umspritzt. Die Kunst ¬ stoffgehäuse 9, 10 sind also nicht montiert, was deutlich teurer wäre.
In Fig. 3 ist ein gemeinsames Sensor-Kollektormodul bzw. ein Drehmomentsensor abgebildet, bei welchem die Magnetfeldsensorelemente 11 in die Sensorelement-Ausnehmungen 6 einge- passt sind und die Positionierstifte 14 der Kunststoffgehäu ¬ se 9, 10 des Sensormoduls 8 in die Positionierausnehmungen 5 des Kollektormoduls 1. Kollektormodul 1 und Sensormodul 8 sind zusätzlich gemeinsam umspritzt, mittels eines Over- molds-Kunststoffs , wodurch in einfacher und kostengünstiger Weise ein Gesamtgehäuse mit einer hohen Dichtigkeit geschaf ¬ fen ist. Das Sensor-Kollektormodul bzw. der Drehmomentsensor weist ein Steckergehäuse 18 auf, was aus bzw. im Zuge des gemeinsamen Umspritzens ausgebildet ist, also aus dem Over- mold-KunstStoff .
Fig. 4 und 5 zeigen transparente Ausführungsbeispiele des Drehmomentsensors. Wobei in Fig. 5 Kollektormodul 1 mit Kunststoffgehäuse 4 aus Premold eingespritzte Kollektoren 2 und 3 aufweist sowie ein Klammerelement 7 zur Fixierung an einem nicht dargestellten Statormodul. Sensormodul 8 mit Kunststoffgehäuse 9, 10 aus Premold ist mit dem Kollektormo ¬ dul 8 formschlüssig verbunden, wobei die beiden Magnetfeld ¬ sensorelemente 11 zwischen den Kollektoren eingepasst sind. Sensormodul 8 umfasst zusätzliche Signalverarbeitungsschal ¬ tungen 25, die ebenso wie die beiden Magnetfeldsensorelemente 11 mit dem jeweiligen Leadframe 12 der jeweiligen Teilmodule 9, 10 jeweils elektrisch kontaktiert sind und jeweils eingespritzt bzw. umspritzt sind. In Fig. 4 ist Kollektormo ¬ dul 1 und Sensormodul 8 aus Fig. 5 zusätzlich gemeinsam umspritzt, wobei dabei unter anderem Steckergehäuse 18 ausge ¬ bildet ist, wobei die Enden 15 der Leadframes 12 Kontaktpins dieses Steckers 18 bilden.
Fig. 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Drehmo ¬ mentsensors, mit einer Lenkwelle 19, von der nur ein erster Wellenabschnitt abgebildet ist und mit einem Lenkungsgehäuse 20. Der Drehmomentsensor umfasst einen nicht dargestellten Torsionsstab zwischen dem ersten Wellenabschnitt und dem zweiten, nicht dargestellten Wellenabschnitt. Darüber hinaus weist der Drehmomentsensor einen hier nicht sichtbaren magnetischen Encoder auf und ein diesem zugeordnetes Statormo ¬ dul 21 mit zwei hier nicht sichtbaren Statoren. Das Klammerelement 7 des Kollektormoduls 1 umgreift das Statormodul teilweise und sorgt für eine präzise Relativpositionierung. Sensormodul 8 und Kollektormodul 1 bilden ein gemeinsames Sensor-Kollektormodul. Dichtflansch bzw. Kragen 22 des Sensor-Kollektormoduls dichtet mit einem nicht dargestellten 0- Ring das Sensor-Kollektormodul gegenüber dem Lenkungsgehäuse 20 ab.
In Fig. 7 ist noch zusätzlich ein beispielhaftes, Sensormo ¬ dul 8 ohne Kunststoffgehäuse bzw. Umspritzung, also vor dem Umspritzungsvorgang, dargestellt. Dabei sind Magnetfeldsensorelemente 11 mit Leadframe 12 elektrisch kontaktiert bzw. geschweißt verbunden. Außerdem weist Sensormodul 8 mit dem Leadframe verbundene Schutzkondensatoren 26 sowie einen Ka- belanschluss 27 auf, wobei die Kabellitzen des Kabelan ¬ schlusses 27 mit Leadframe 12 beispielgemäß verschweißt sind .
Fig. 8 zeigt Sensormodul 8 aus Fig. 7 im umspritzten Zustand mit Kunststoffgehäuse 9 aus Premold.
In Fig. 9 ist ein Sensormodul 8 mit einer zusätzlichen Um- spritzung abgebildet, welche einen Kragen bzw. Flansch 22 aus Metall fixiert und Kabelanschluss 27 umschließt und ab ¬ dichtet. Zur Abdichtung an bzw. gegenüber einem nicht dargestellten Kollektormodul oder externen Gehäuse ist zusätzlich ein Dichtelement bzw. O-Ring 28 am Außengehäuse des Sensor ¬ moduls 8 angeordnet.
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