專利名稱：位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置傳感器、優(yōu)選是一種用于檢測(cè)軸的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器， 包括引線框，位置傳感器的電子部件布置在該引線框上并且與其電連接；由塑料制成的壓力注塑包封部件，其中該壓力注塑包封部件至少包圍電子部件并且因此和引線框形成傳感器模塊；傳感器模塊的、多個(gè)通過引線框形成的電接頭；和容納該傳感器模塊的承載模塊，其中承載模塊具有和傳感器模塊的電接頭導(dǎo)電連接的電接頭。
背景技術(shù)：
這樣的位置傳感器和致動(dòng)器連接，其中位置傳感器包括對(duì)應(yīng)于致動(dòng)器的磁體和電子部件，并且配備了電插接件、例如所謂的用戶插頭。位置傳感器應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)中，在此處該位置傳感器檢測(cè)用于控制內(nèi)燃機(jī)的致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)位置，例如在負(fù)載控制器中、廢氣循環(huán)中、吸入部分的空氣閥門中或在渦輪增壓器葉片的調(diào)節(jié)器中。該承載模塊通常設(shè)計(jì)為殼體蓋，從而使角度傳感器本身在組合部件中受保護(hù)地關(guān)閉，其中電插接件設(shè)計(jì)為用戶插頭，其根據(jù)用戶的愿望進(jìn)行配置并且能夠電連接在發(fā)動(dòng)機(jī)電子部件上。實(shí)際的角度傳感器例如由在其上布置了電子部件的引線框組成。電子部件可以理解為半導(dǎo)體芯片、傳感器元件和排除干擾部件。它們例如在半導(dǎo)體技術(shù)中特別是至少一個(gè)磁阻測(cè)量傳感器或者一個(gè)霍爾傳感器，其中也已經(jīng)給測(cè)量傳感器分別配有一個(gè)帶有評(píng)估電子部件的芯片。其他的是電容器，以便改進(jìn)電磁協(xié)調(diào)性。有利的是帶有兩個(gè)測(cè)量傳感器和兩個(gè)分配的評(píng)估電子部件的冗余設(shè)計(jì)，以便例如在檢測(cè)節(jié)流閥的旋轉(zhuǎn)角度位置時(shí)提高安全性。對(duì)此已知的是，角度傳感器的電子部件直接與引線框電連接，利用熱固性塑料將無(wú)承載模塊的引線框和電子元件進(jìn)行壓力注塑包封，以用于形成角度傳感器模塊，并且緊接著將該角度傳感器模塊放入、固定在承載模塊的容納部中，然后和電接頭連接(DE 10 2006 046 984A1)。將角度傳感器模塊固定在承載模塊上必須這樣實(shí)現(xiàn)，即一方面長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地并且另一方面形狀-和位置穩(wěn)定地來實(shí)現(xiàn)該固定。例如螺栓連接確保了非常安全的固定。當(dāng)然這樣的固定成本較高。然而也已知了更簡(jiǎn)單并且成本更低廉的固定方法，但這些方法常常不適于在內(nèi)燃機(jī)中使用角度傳感器的特殊應(yīng)用條件下確?？煽坎⑶铱拐鸬剡M(jìn)行固定和定位。因此僅僅是從-40°C到160°C的溫度范圍就已經(jīng)對(duì)于定位和固定提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種位置傳感器，該位置傳感器盡可能簡(jiǎn)單地構(gòu)造，并且在惡劣的應(yīng)用條件下、例如應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)上時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地、位置準(zhǔn)確地布置。該目的由此實(shí)現(xiàn)，即承載模塊具有至少兩個(gè)圓拱部，傳感器模塊布置在這些圓拱部之間，并且圓拱部的各個(gè)自由端部這樣變形，即將傳感器模塊在其位置上夾緊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用借助于至少兩個(gè)圓拱部將傳感器模塊夾緊在承載模塊上，特別簡(jiǎn)單地形成傳感器模塊的固定。這種固定方法能夠自動(dòng)化地對(duì)位置傳感器進(jìn)行裝配。出乎意料地，盡管可能要在松弛方面加以考慮和與此聯(lián)系地在使用壽命期間會(huì)出現(xiàn)縫隙，但這種固定仍證明是長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的。根據(jù)另一個(gè)有利的實(shí)施方式由此實(shí)現(xiàn)使傳感器模塊改進(jìn)地對(duì)應(yīng)于承載模塊，即承載模塊具有至少一個(gè)定位元件。至少一個(gè)定位元件的任務(wù)是確定傳感模塊的位置。設(shè)計(jì)定位元件使圓拱部現(xiàn)在僅僅用于進(jìn)行固定。因此避免了傳感器模塊相對(duì)于承載模塊的由于所聚集的用于對(duì)圓拱部進(jìn)行加熱的能量所引起的位置改變并且也避免了傳感器模塊相對(duì)于在變形時(shí)施加的力的位置改變。由此在圓拱部的位置和精度方面降低的要求允許成本更低廉地制造承載部件。如果定位元件和承載模塊一體地連接，則能夠以簡(jiǎn)單的方法生產(chǎn)至少一個(gè)定位元件。如果將定位元件這樣布置在承載模塊上，即傳感器模塊利用其邊緣抵靠在定位元件上，則傳感器模塊的定位特別簡(jiǎn)單。在一個(gè)另外有利的設(shè)計(jì)方案中，定位元件這樣布置在承載模塊上，即定位元件在沿著至少一條軸線的移動(dòng)方面將傳感器模塊固定。利用定位元件在承載模塊上的布置來實(shí)現(xiàn)將傳感器模塊特別精確地定位，該定位元件在沿著兩條彼此成直角布置的軸線的可移動(dòng)性方面將傳感器模塊固定。將傳感器模塊特別穩(wěn)定地固定在承載模塊上由此實(shí)現(xiàn)，即引線框的壓力注塑包封部件具有設(shè)計(jì)為凸緣的邊緣，該邊緣被變形的圓拱部包圍。由于凸緣的高度較小，因此可以較小地設(shè)計(jì)圓拱部。此外凸緣具有足夠大的表面用于固定。根據(jù)另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案，變形的圓拱部在其非壓力注塑包封的區(qū)域中包圍引線框。此外引線框具有凹口，在將傳感器模塊插入承載部件中時(shí)，圓拱部嚙合到該凹口中。至少兩個(gè)圓拱部的各個(gè)自由端部能夠以特別簡(jiǎn)單的方式通過熱壓或者通過加熱， 借助于光射束、紅外線射束或激光射束和隨后的改變而進(jìn)行變形。對(duì)于位置傳感器的無(wú)缺點(diǎn)的工作方式而言，精確的位置是決定性的。將傳感器模塊限定地定位在承載模塊上由此實(shí)現(xiàn)，即承載模塊具有至少兩個(gè)支撐元件，并且在每個(gè)支撐元件上布置了至少一個(gè)圓拱部，每個(gè)支撐元件具有支撐面，該支撐面相對(duì)于承載模塊的表面具有升高的位置，從而使傳感器模塊在支撐在支撐面上時(shí)和承載模塊隔開一段距離。 通過承接面實(shí)現(xiàn)限定的支撐，該承接面僅僅較少地受公差影響。通過將圓拱部和支撐元件一體地設(shè)計(jì)，由此可以特別簡(jiǎn)單地形成圓拱部。以同樣有利的方式也可以將支撐元件和承載模塊一體地設(shè)計(jì)。由于支撐元件的原因而在傳感器模塊和承載模塊之間形成了縫隙。在另一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，為了抑制振蕩和擺動(dòng)而將彈性層布置在該縫隙中。這樣的振蕩和擺動(dòng)在將位置傳感器應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)出現(xiàn)，并且設(shè)定的值最多可為40g。通過該彈性層可以使得影響固定的負(fù)荷顯著減少。彈性層可以是減震墊或者由彈性體制成的薄膜、凝膠或者漿狀層。除壓力注塑包封部件的凸緣以外，圓拱部和定位元件也可以與引線框的其他壓力注塑包封區(qū)域和/或非壓力注塑包封區(qū)域接觸。特別的是，當(dāng)圓拱部和引線框的非壓力注塑包封的區(qū)域接觸時(shí)，圓拱部可以較短地設(shè)計(jì)，這是因?yàn)橐€框的非壓力注塑包封的區(qū)域和具有壓力注塑包封部件的區(qū)域相比具有較小的厚度。其優(yōu)點(diǎn)是，由于圓拱部的長(zhǎng)度較小，其可能的松弛明顯較小。在運(yùn)行期間熱膨脹同樣較小地下降。圓拱部和定位元件在此布置在引線框的非壓力注塑區(qū)域中的凹口中。該凹口在有利的設(shè)計(jì)方案中設(shè)計(jì)為穿孔、長(zhǎng)孔，它們完全包圍圓拱部和定位元件，或者設(shè)計(jì)為單側(cè)打開的、僅僅部分環(huán)繞圓拱部的凹口。
當(dāng)圓拱部和定位元件布置在凹口中時(shí)，可以使得膨脹的數(shù)目減少。
為了實(shí)現(xiàn)良好并且簡(jiǎn)單地形成傳感器模塊與承載模塊的接觸，承載模塊和傳感器模塊均具有觸點(diǎn)接頭，其基本上垂直于承載模塊的底板并垂直于傳感器模塊延伸。這種設(shè)計(jì)允許可特別良好地實(shí)現(xiàn)用于制造電連接的觸點(diǎn)接頭。特別地，該承載模塊的觸點(diǎn)接頭優(yōu)選地布置在與底板成50°至130°的角度中。根據(jù)一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案，傳感器模塊的觸點(diǎn)接頭借助于卸載幾何結(jié)構(gòu) (Entlastimgsgeometrie)、特別是一個(gè)半徑或者多個(gè)成角部，相對(duì)于傳感器模塊的引線框彎曲。卸載幾何結(jié)構(gòu)的特征在于特別大的半徑或者多個(gè)成角部，以便以這種方式實(shí)現(xiàn)比技術(shù)上所需要的長(zhǎng)度更長(zhǎng)的觸點(diǎn)接頭。通過觸點(diǎn)接頭的更長(zhǎng)的長(zhǎng)度，可以降低在承載模塊和傳感器模塊的觸點(diǎn)接頭之間的電連接的負(fù)載。該負(fù)載以力和電壓的形式出現(xiàn)，并且可以在裝配期間通過公差和/或者在運(yùn)行期間通過溫度變化而產(chǎn)生。


以下根據(jù)附圖詳細(xì)地研究本發(fā)明的實(shí)施例。圖中示出圖1在透視圖中示出了帶有位置傳感器的傳感器模塊的承載模塊；圖2a，b是圖1中的在裝配之前和裝配之后的位置傳感器；圖3a，b是根據(jù)圖1的位置傳感器的第二種實(shí)施方式；圖4a，b是根據(jù)圖1的位置傳感器的第三種實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了角度傳感器1形式的位置傳感器。該角度傳感器1由傳感器模塊2和承載模塊3組成。傳感器模塊2包括引線框4，在其上面布置有傳感器的電子部件。 該引線框4在電子部件的區(qū)域中具有用于對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的、由塑料制成的壓力注塑包封部件5。用于壓力注塑包封部件5的塑料是由熱固性塑料組形成的塑料。壓力注塑包封部件 5這樣設(shè)計(jì)，其具有頂面6和底面7以及在頂面6和底面7之間環(huán)繞的、設(shè)計(jì)為凸緣8的邊緣。凸緣8大約延伸到被壓力注塑包封的引線框4的高度。引線框4在第一端部9處具有長(zhǎng)孔形式的凹口 10。在其第二端部11處，引線框4 具有電觸點(diǎn)接頭12-15。承載模塊3包括底板16，在該底板上布置了電觸點(diǎn)接頭17-20。觸點(diǎn)接頭17_20 穿過底板16，從而使觸點(diǎn)接頭17-20可以在底板16的底面區(qū)域中與用于角度傳感器1的電線連接(未示出)。但電觸點(diǎn)接頭17-20也可以是引線框在承載模塊3中的組成部分。電觸點(diǎn)接頭17-20，或引線框形成根據(jù)用戶期望設(shè)計(jì)的插接連接器，在該插接連接器上例如可以連接用于和發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備連接的插頭。在底板16的頂面上布置了兩個(gè)支撐元件21，通過兩個(gè)圓拱部22朝向底板16的邊緣對(duì)它們進(jìn)行限定。除了兩個(gè)圓拱部22之外還設(shè)置了四個(gè)定位元件23。在底板16的、與電觸點(diǎn)接頭17-20面對(duì)設(shè)置的側(cè)面上設(shè)置有支撐元件24。該支撐元件M在其頂面上支撐了兩個(gè)圓拱部22'。在兩個(gè)圓拱部22'之間布置了另一個(gè)定位元件23'。圖2a，2b示出了在將傳感器模塊2和承載模塊3連接在一起之前和之后的角度傳感器1。對(duì)此，將傳感器模塊2安裝在承載模塊3上。在定位元件23上的導(dǎo)入斜面25使裝配變得容易。支撐元件21將傳感器模塊2的位置限定在負(fù)的Z-方向上，而通過承載模塊 3的縱向側(cè)面上的四個(gè)定位元件23固定傳感器模塊2在y-方向上的位置。傳感器模塊2 相對(duì)于承載模塊3的位置在χ-方向上通過定位元件23'在遠(yuǎn)離電觸點(diǎn)接頭17-20的側(cè)面上進(jìn)行固定。傳感器模塊2的電觸點(diǎn)接頭12-15相對(duì)較長(zhǎng)地并且多次彎曲地設(shè)計(jì)。因此盡管和承載模塊3的觸點(diǎn)接頭17-20固定地電連接，但傳感器模塊的電觸點(diǎn)接頭仍實(shí)現(xiàn)了傳感器模塊2的某種可移動(dòng)性，該可移動(dòng)性用于在裝配期間補(bǔ)償公差，并且防止重復(fù)測(cè)定傳感器模塊2的位置。如在圖2b中示出的，在將傳感器模塊2放入承載模塊3以后，圓拱部 22,22'的自由端部通過熱壓而變形。因此變形的、自由端部安放在壓力注塑包封部件5的凸緣8上和引線框4的、在傳感器模塊2中的第一端部9上。以這種方式在ζ-方向上固定傳感器模塊2。在根據(jù)圖3a，b的另一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器模塊2通過圓拱部22不再固定在傳感器模塊2的兩個(gè)縱向側(cè)面上，而是固定在引線框4的電觸點(diǎn)接頭12-15的區(qū)域中。對(duì)此這樣布置圓拱部22，即在每?jī)蓚€(gè)觸點(diǎn)接頭12-15之間布置一個(gè)圓拱部22。盡管這里已經(jīng)示出了足夠的固定，但也在兩個(gè)外邊的觸點(diǎn)接頭12，15的外側(cè)面上布置了各一個(gè)圓拱部22。在圖^，b中示出的角度傳感器1和在圖1中的描述不同之處在于，定位元件23' 在承載模塊3的、遠(yuǎn)離電觸點(diǎn)接頭17-20的側(cè)面上設(shè)計(jì)具有較小的寬度。圓拱部22'同樣以到上述的定位元件23'的較小的距離來布置。由此圓拱部22'現(xiàn)在定位在引線框4的長(zhǎng)孔10內(nèi)。在所有的實(shí)施方法中可能的是，在底板16的頂面上將彈性體薄膜形式的彈性層 (未示出)布置在支撐元件21，M之間，以用于抑制振蕩。一個(gè)這樣的彈性體薄膜降低了由于振蕩引起的、傳感器模塊2相對(duì)于承載模塊3的運(yùn)動(dòng)，并且對(duì)塑料和金屬的、由于不同的熱膨脹系數(shù)而引起的不同的膨脹進(jìn)行補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種位置傳感器、優(yōu)選的是一種用于檢測(cè)軸的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器，包括引線框，所述位置傳感器的電子部件布置在所述引線框上并且與所述引線框電連接；由塑料制成的壓力注塑包封部件，其中所述壓力注塑包封部件至少包圍所述電子部件并且因此和所述引線框形成傳感器模塊；所述傳感器模塊的、多個(gè)通過所述引線框形成的電接頭；和容納所述傳感器模塊的承載模塊，其中所述承載模塊具有和所述傳感器模塊的所述電接頭導(dǎo)電連接的電接頭，其特征在于，所述承載模塊C3)具有至少兩個(gè)圓拱部02，22')，所述傳感器模塊( 布置在所述圓拱部之間，并且所述圓拱部(22，22')的各個(gè)自由端部這樣變形，即將所述傳感器模塊( 在所述傳感器模塊的位置上夾緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感器，其特征在于，所述承載模塊C3)具有至少一個(gè)用于引導(dǎo)所述傳感器模塊O)的定位元件03，23')。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置傳感器，其特征在于，至少一個(gè)所述定位元件03，23') 和所述承載模塊( 一體地連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置傳感器，其特征在于，所述定位元件03，23')這樣布置在所述承載模塊C3)上，即所述傳感器模塊( 利用所述傳感器模塊的邊緣(8)抵靠在所述定位元件03，23')上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置傳感器，其特征在于，所述定位元件03，23')這樣布置在所述承載模塊C3)上，即所述傳感器模塊( 利用所述傳感器模塊的所述引線框(4) 的、非壓力注塑包封的區(qū)域抵靠在所述定位元件03，23')上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置傳感器，其特征在于，所述定位元件03，23')這樣布置在所述承載模塊C3)上，即所述定位元件在沿著至少一條軸線的移動(dòng)方面將所述傳感器模塊⑵固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置傳感器，其特征在于，所述定位元件03，23')這樣布置在所述承載模塊C3)上，即所述定位元件在沿著兩條彼此成直角布置的軸線的可移動(dòng)性方面將所述傳感器模塊固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感器，其特征在于，所述壓力注塑包封部件( 具有設(shè)計(jì)為凸緣的邊緣(8)，所述邊緣被變形的所述圓拱部02，22')包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置傳感器，其特征在于，變形的所述圓拱部02，22')在壓力注塑包封的和/或非壓力注塑包封的區(qū)域中包圍所述引線框(4)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的位置傳感器，其特征在于，在將所述傳感器模塊( 插入所述承載模塊(3)中時(shí)，所述圓拱部02，22')嚙合到所述引線框的凹口(10)中。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，至少兩個(gè)所述圓拱部 (22,22')的各個(gè)所述自由端部通過熱壓或者通過加熱，借助于光射束、紅外線射束或者激光射束和隨后的改變而進(jìn)行變形。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，所述承載模塊(3) 具有至少兩個(gè)支撐元件(21)，并且在每個(gè)支撐元件上布置了至少一個(gè)圓拱部02， 22')，每個(gè)支撐元件具有支撐面，所述支撐面相對(duì)于所述承載模塊(3)的表面(16) 具有升高的位置，從而使所述傳感器模塊( 在支撐在所述支撐面上時(shí)和所述承載模塊⑶的所述表面(16)隔開一段距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位置傳感器，其特征在于，所述圓拱部02，22')和所述支撐元件—體地設(shè)計(jì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位置傳感器，其特征在于，所述支撐元件和所述承載模塊C3) —體地設(shè)計(jì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位置傳感器，其特征在于，在所述承載模塊C3)和所述傳感器模塊⑵之間布置了彈性層、優(yōu)選的是彈性體薄膜、減震墊、凝膠或漿狀層。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，所述引線框的非壓力注塑包封的區(qū)域具有用于所述圓拱部)和/或所述定位元件)的凹口 (10)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的位置傳感器，其特征在于，所述凹口(10)設(shè)計(jì)為穿孔、長(zhǎng)孔或者單側(cè)打開的凹口。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的位置傳感器，其特征在于，所述圓拱部)和/或所述定位元件)布置在所述凹口(10)中。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于，所述承載模塊(3)的觸點(diǎn)接頭(17-20)基本上垂直于底板(16)、優(yōu)選地是在50° -130°的角度內(nèi)布置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的位置傳感器，其特征在于，所述傳感器模塊( 的每個(gè)觸點(diǎn)接頭(12-15)借助于卸載幾何結(jié)構(gòu)、特別是一個(gè)半徑或多個(gè)成角部，相對(duì)于所述傳感器模塊O)的所述引線框(9)彎曲。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位置傳感器(1)、優(yōu)選的是一種用于檢測(cè)軸的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器，包括引線框(4)，位置傳感器(1)的電子部件布置在該引線框上并且與引線框電連接；由塑料制成的壓力注塑包封部件(5)，其中該壓力注塑包封部件(5)至少包圍電子部件并且因此和引線框(4)形成傳感器模塊(2)；傳感器模塊(2)的、多個(gè)通過引線框(4)形成的電接頭(12-15)；和容納該傳感器模塊(2)的承載模塊(3)，其中承載模塊(3)具有電接頭(17-20)，這些電接頭和傳感器模塊(2)的電接頭(12-15)導(dǎo)電連接。承載模塊(3)具有至少兩個(gè)圓拱部(22，22′)，傳感器模塊(2)布置在這些圓拱部之間，并且圓拱部(22，22′)的各個(gè)自由端部這樣變形，即將傳感器模塊(2)在其位置上夾緊。
文檔編號(hào)G01D5/20GK102282445SQ201080004797
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月28日
發(fā)明者京特·本德爾, 斯特凡·克勒, 維爾納·瓦爾拉芬 申請(qǐng)人:大陸汽車有限責(zé)任公司