张紧元件位置传感器制造技术

本发明专利技术的张紧元件位置传感器包括三个外壳元件，其中两个外部外壳元件被配置为罐形，以基部朝向中心外壳组件，其中一个元件为弹簧马达，而另一元件为旋转角度传感器。因此，所述旋转角度传感器包括两个霍尔传感器，其中编码器磁体的旋转为卷筒旋转的函数，所述编码器磁体与霍尔传感器的面对置，所述编码器磁体位于彼此啮合的两个齿轮中的一个相应齿轮的相应面侧上。本发明专利技术中，在此横向外壳组件的接纳器中布置所述齿轮和电路板尤其重要。而且，所述弹簧马达可为完整预组装的，并以封闭方式储存。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种张紧元件位置传感器，其中张紧元件卷绕于卷筒上或从卷筒上绕出，而由卷筒引起的旋转则由旋转角度传感器捕获并由处理单元转换成拉伸长度。
技术介绍
市面上已出现此类型的张紧元件位置传感器，并已在各种实施例中应用:-一方面，这些张紧元件位置传感器所使用的张紧元件各不相同:对于通常用作张紧元件的多线股细型钢缆而言，在卷绕于卷筒上时，钢缆被卷绕在靠紧自身的单个层中，这样就简化了处理，因为每一次旋转对应的是相同的拉伸长度。但是缺点在于钢缆的负载有限，并且拉伸长度受限于卷筒的宽度和直径。当使用软带来作为张紧元件时，软带被一层叠一层地卷绕在由多个层组成的径向平面中，因此，每次旋转并非对应的是相同的拉伸长度，而这些拉伸长度的差异则取决于软带所处位置是更靠近筒芯还是更靠近卷带的外部。-另一方面，卷筒的功能组件可以不同，而用于在绕入方向中给卷筒预加负荷的螺旋弹簧也可以不同。通过在轴向中一层叠一层地安置，组装更为简单，而且危险较少，但是，这样就会造成相对大的轴向长度。如果把螺旋弹簧直接安置在卷筒内部，可以使得外壳在轴向上相对较短，但是，这样就使得组装更加困难并且需要在相应位置上存在足够大的自由空间。当钢缆仅以单个层卷绕时，就是典型的这种情况。-就角度传感器来说，目前使用的是机械多匝电位计或光学编码器。而现在已出现一种额外的替代品，就是磁场方向感应角度传感器(magnetic field direction sensitiveangle sensor),现已得到应用,在此类传感器中,磁体的极轴横交卷筒的旋转轴，磁体与卷筒耦接，并且磁场的旋转得到检测，其中必须采取其它措施来提供多匝扫描。
技术实现思路
a)技术目标鉴于此，本专利技术的目标是提供一种张紧元件位置传感器，一方面，所述张紧元件位置传感器促成将张紧带用作张紧元件；另一方面，促成产生位置传感器，所述位置传感器包括数量很少的外壳组件，不同的拉伸长度和张紧元件，还可能有冗余步骤，并且通过预制的子组件来进行快速且无风险的组装，尤其而言是因为弹簧制造商可以直接生产出预组装的弹簧马达。b)解决方案此目标可通过权利要求1、13及18的特征来实现。有利的实施例可从附属权利要求中推演。由于其配置是通过三个接续组件完成，外壳非常具有灵活性，能提供不同的传感器，并且具体来说非常便于组装，因为外壳是由三个外壳组件制成，并且所述三个外壳组件在轴向上彼此接续，其中中心外壳组件因具有通孔而在轴向上实质开通并且所述中心外壳组件包括卷筒，其中横向外壳组件中的一者包括螺旋弹簧，而另一横向外壳组件包括旋转角度传感器。或者，外壳也可仅包括以类似方式彼此相续的两个组件，也就是说，所述螺旋弹簧并非孤立地居于外部外壳组件中的一者之中，而是居于卷筒的内部，因此两个外部外壳组件中的一个外部外壳组件可以省略。这样，具有卷筒的外壳组件也是一个外部外壳组件。接下来，将论述具有三个外壳组件的实施例。横向外壳组件的开通的外部面通过盖板紧紧关闭，所述盖板被施加并附接到该面。因此，这两个横向外壳组件可预组装并装配完整，并且优选地已具有施加并栓固的面盖板，进而成为完整单元，而中心外壳组件则位于末端。上述配置为众多配置中的一种可能配置，这是因为这两个横向外壳组件分别被配置为罐形并被定向为以所述罐形的底部朝向所述中心外壳组件，并且仅具有小中央开口，所述小中央开口用于令旋转连接经由其通过，并且这两个横向外壳组件在其边缘处具有螺栓开口。优选地，所述外壳组件具有矩形截面，而螺栓开口则位于矩形的边角中。具有用作弹簧马达的旋转弹簧的横向外壳组件可为预组装的，并且也可将具有角度传感器的横向外壳组件完整地预组装为传感器单元。对于弹簧马达而言，这意味着所述弹簧被插入到所述外壳组件中，并且还施加并栓固面盖板，所述面盖板在朝外的方向中将横向外壳组件关闭，但是，因为具有多边形外环周(即，六边形外环周)的螺母被插入或者一体化地模制到螺栓开口的末端面中并锁定，所以所述螺母无法旋转，其中所述螺栓开口轴向延伸穿过所述横向外壳组件，其中所述螺母由所施加的面盖板遮盖并以形状锁定方式固定。因此，可根据所需要的接合方向来在两个不同的旋转位置中将所述弹簧插入到所述外壳组件中，并且所述弹簧可以形状锁定方式在其外部末端处与所述外壳组件连接。因此也就必须将具有卷筒的外壳组件固定在相应的旋转位置中。在另一个横向外壳组件中，布置并安装了传感器，所述传感器对磁场的位置矢量作出反应。出于此目的，会将由至少两个彼此啮合的齿轮组成的轴承小齿轮通过相应的支撑钻孔插入到横向外壳组件的基部中，其中所述齿轮突起并进入或者甚至穿过所述横向外壳组件的基部，这样，在所述三个外壳组件的彼此接续的安装过程中，至少该由单个齿轮组成的支撑小齿轮成为防扭动的并且与卷筒形成锁定接触，这样通常插入到外壳中心中的齿轮就能捕获卷筒的旋转。至少一个额外齿轮不需要与卷筒发生任何直接接触，而是通过所述齿轮的啮合作用来驱动。所布置的永久性磁体的极轴与旋转轴横交，或者说，现在必须将所述齿轮定位为在轴向上与一个相应传感器对置，所述传感器例如为霍尔传感器，尤其是多霍尔传感器。因此，如果可能，应使得磁力线以彼此平行的均匀方式在旋转平面中延伸，所述旋转平面即指延伸穿过传感器的旋转轴所属的旋转平面。在最简单的情况中，与旋转平面中的旋转轴横交的仅一个磁偶极子即足够。更好的情形可以是，例如，两个条形磁体，磁极方向相反，相对于旋转轴对称布置，并且在径向上彼此偏移。这些传感器被布置在电路板上，所述电路板也必须相应地在轴向上定位，并在径向上也与所述齿轮精准地对置。这种布置是一种优选的布置，因为罐形接纳器初始被放置在所述齿轮上方，其中所述接纳器至少在一侧上为开通的，优选地在两侧上均开通，并且所述接纳器以形状锁定方式定位在所述外壳组件的基部上，并且以防扭动的方式与基部连接，优选地也可随后将其栓固。电子电路板也以形状锁定方式插入到朝外的罐形开口中，在轴向上通过接触表面而在环周方向上则通过定位销或相似物件来实现锁定，其中磁场定向感应传感器布置在所述电子电路板上并且处理电子器件通常也布置在其上。因此，在磁体与传感器之间的接纳器的分隔壁显得不重要，因为所述接纳器是由非磁屏蔽材料组成，因而优选地用塑料材料来制造，类似于外壳组件所用材料。但是，由此可知，所述电路板优选地并不在横向上突出到接纳器的内环周表面，而是在两者之间留下了圆环间隙。因此，可将由磁屏蔽材料制成的罐形屏蔽罩通过所述罐形前部的开通侧插入到所述接纳器中并且放置在所述接纳器上方，使得所述屏蔽罩能够将电路板上的旋转角度传感器在三维空间中朝外的方向中磁屏蔽。但是，也可选择更大的屏蔽罩，并将其放置在所述接纳器上方。这样的话，环形间隙显得并非必需。在将所述屏蔽罩放置在所述接纳器上方时，从所述电路板延伸出的线缆通过在所述屏蔽罩中的相应开口延伸出，并且随后尤其使用固化塑料材料通过此开口以及所述屏蔽罩的另一开口来包封在所述接纳器与所述屏蔽罩之间的空腔，这样，布置在此空腔中的电路板完全被所述塑料材料包封从而得到保护。因此，之前将接纳器组件附接(具体地说是栓固)到外壳组件基部的连接足够紧实，以至于不会有任何包封材料渗入到所述外壳组件的基部与所述接纳器之间的空腔中，其中旋转齿轮就定位在此空腔中。因此，可将所述处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种张紧元件位置传感器（1），其包括：张紧元件（3），所述张紧元件（3）卷绕在卷筒（2）上，具体来说所述张紧元件（3）为线缆或软带，其中通过弹簧（4）给所述卷筒在绕入方向中预加负荷；旋转角度传感器（6），所述旋转角度传感器（6）以防扭动的方式直接或间接地与所述卷筒（2）的轴杆（5）耦接，其中所述旋转角度传感器（6）检测完整转圈，还检测部分转圈；以及外壳，其中所述外壳包括两个或三个外壳组件（8a、8b、8c），所述两个或三个外壳组件（8a、8b、8c）在轴向中具有通孔并在线缆卷筒的轴向中彼此接续地布置，尤其而言，所述两个或三个外壳组件（8a、8b、8c）具有相同的外横截面。

【技术特征摘要】
2011.12.23 DE 202011052453.1;2011.12.23 DE 1020111.一种张紧元件位置传感器(I)，其包括: 张紧元件(3)，所述张紧元件(3)卷绕在卷筒(2)上，具体来说所述张紧元件(3)为线缆或软带，其中通过弹簧(4 )给所述卷筒在绕入方向中预加负荷； 旋转角度传感器(6)，所述旋转角度传感器(6)以防扭动的方式直接或间接地与所述卷筒(2)的轴杆(5)耦接，其中所述旋转角度传感器(6)检测完整转圈，还检测部分转圈；以及 外壳， 其中所述外壳包括两个或三个外壳组件(8a、8b、8c)，所述两个或三个外壳组件(8a、8b、8c)在轴向中具有通孔并在线缆卷筒的轴向中彼此接续地布置，尤其而言，所述两个或三个外壳组件(8a、8b、8c)具有相同的外横截面。2.根据权利要求1所述的张紧元件位置传感器，其中具体地在所述外壳中提供处理电子器件(7)，其中所述处理电子器件将所述旋转角度传感器(6)的信号计算成所述张紧元件(3)的拉伸长度。3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的张紧元件位置传感器， 其中，所述卷筒(2 )布置在所述外壳组件(Sb )中，所述外壳组件(Sb )为在轴向(10 )上具有实质上开通的通孔的外壳组件；并且 其中，在面侧处连结的所述一个或所述两个外壳组件(8a、8c)基本上被配置为罐形，其中所述罐的基部被定向为朝向中心外壳组件(8b)，并且所述至少一个罐形横向外壳组件(8a、8c)在轴向(10)中仅具有小中央开口而在边缘处，尤其而言在边角处，具有螺栓开口(9);并且 其中可能的话通过所施加并附接的盖板(12)将所述至少一个外部外壳组件(8a、8c)在其外面处封闭。4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的张紧元件位置传感器， 其中传感器(15)被作为所述旋转角度传感器(6)的元件布置在所述一个外部外壳组件(8a)中，所述传感器对磁场的方向改变作出反应， 其中至少一个编码器磁体(20a)布置在所述横向外壳组件(8a)的内部中，并以可旋转的方式固定在所述卷筒(2)的所述轴杆(5)处，尤其而言所述至少一个编码器磁体(20a)的极轴(21)布置在旋转平面中，使得所述至少一个编码器磁体(20a)所产生的磁力线尽可能均匀并在所述旋转平面中平行布置， 其中磁场方向感应传感器(15)相应地布置为与所述磁体偏移某个轴向距离，其中所述传感器尤其而言是根据霍尔原理来操作，例如为多霍尔传感器，并且尤其而言所述传感器布置在电路板(17)上，所述电路板(17)支撑所述处理电子器件(7)。5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的张紧元件位置传感器， 其中用于给所述卷筒(2)预加负荷的所述弹簧(4)布置在所述卷筒(2)的所述内部中，或者布置在另一横向外壳组件(8c)中，并且在后一种情况中，用于将插入螺母(14)插入的形状锁定开口(13)设置在轴向上连续的螺栓通道(9)中以用于与靠近开通面的其它外壳组件栓固在一起，其中所述形状锁定开口(13)被经栓固的面盖板(12)所覆盖。6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的张紧元件位置传感器， 其中所述编码器磁体(20a)的完整转圈由所述旋转角度传感器(6)来计数，尤其而言由所述旋转角度传感器(6 )的处理电子器件(7 )来计数，或者 其中所述至少一个编码器磁体(20a)布置在齿轮(16a)的一面上， 其中尤其而言至少一个其它齿轮(16b)被布置为相邻于中央齿轮(16a),以使得所述至少一个其它齿轮(16b)与所述中央齿轮啮合并且在所述横向外壳组件(8a)中受到支撑，其中至少一个其它齿轮(16b)的齿数不同于第一齿轮(16a)的齿数， 其中每一额外齿轮(16b)还支撑具有在所述齿轮(16b)的旋转平面中的极轴(21)的至少一个磁体，并且一个相应传感器(15)被布置为与所述至少一个磁体对置， 其中所述处理电子器件(7)还通过所述齿轮(16a)的旋转位置的差来确定所执行的完整转圈。7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的张紧元件位置传感器， 其中所述磁场感应传感器(15)，尤其而言所述电路板(17)，以形状锁定方式布置在接纳器(11)中，所述接纳器(11)尤其而言由塑料材料制成，并且以形状锁定方式接纳在所述外部外壳组件(8a)中，原因在于 所述接纳器组件(11)至少在一个面侧上被配置为罐形，并且在两个面侧上包括用于相对于相邻组件来定位的定位销，所述相邻组件一方面为所述外壳组件(8a)且另一方面为所述电路板(17)，并且 在两个面侧上包括用于在接触所述相邻组件的界定部分中进行轴向定位的接触表面；并且 其中，优选地，在插入到 所述接纳器组件(11)中的所述电路板(17)与所述接纳器组件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·曼弗雷德·施泰尼希，贡纳尔·坎普，彼得·沃斯，
申请(专利权)人：ASM自动化传感器测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：