专利名称：感应式传感器和装配它的方法
技术领域：
本发明涉及一种感应式传感器，特别涉及接近式传感器以及装配它的方法。
背景技术：
感应式传感器已经公知。它涉及包括线圈的传感器，该线圈通常围绕铁氧体核卷绕，用于形成振荡器。除振荡器以外，这种接近式传感器通常包括印刷电路板，该印刷电路板装备有开关电路，开关电路例如包括分析电路和放大器。当金属物体接近传感器时振荡器失调，能够输出反映接近的信号。传感器的全部元件大多数在壳体内集成，其中通常线圈在传感器的正面设置。线圈后面通常设置带有电子部件的印刷电路板。在传感器的背面亦即与线圈相对的一面提供接点，其形成接口，用于控制传感器和分析它的信号。通常这种接近式传感器密封封装。已知的传感器的安装花费很大。必须使印刷电路板与线圈的触点以及用于连接传感器的接点电气连接。由于要在一个通常构成为圆筒形的传感器壳体内集成，所以大多不能把上述接点全部设置在印刷电路板的一侧，以便因此能够从一侧钎焊。为简化安装，W02007/131374建议代替钎焊使用触点切割。传感器壳体的安装和线圈或者线圈壳体的固定通常借助粘接进行。这种粘接具有缺点，由于粘接剂需要硬化时间所以在安装期间内存在等待时间。此外要粘接的元件有容差。这可能导致单个传感器的质量波动，因为在有些情况下不能把单个的部件如所希望地放置从而不能彼此对准。
发明内容
本发明的任务在于提供一种能够减小安装开销的感应式传感器。本发明的另一个任务是减小由安装所决定的质量波动。该任务通过一种感应式传感器特别通过具有权利要求1或者权利要求13的特征的接近式传感器以及装配它的方法解决。本发明的优选的实施方式和扩展从各从属权利要求中得知。根据本发明建议一种传感器，其包括在壳体内设置的线圈，其与同样在该壳体内设置的印刷电路板电气连接，其中，在印刷电路板上在壳体的与该线圈相对的一侧设置传感器接点，用于连接该传感器，线圈具有至少两个对于线圈轴线不对称延伸的触点，它们与印刷电路板连接。印刷电路板装备有电子部件，例如装备用于分析和/或放大传感器信号的集成的开关电路。这种传感器通常在线圈轴线的方向上作用。线圈的绕组通常垂直于印刷电路板延伸。在壳体的相对的一侧设置用于连接传感器的触点，它们与印刷电路板电气连接。这些触点可以是插头的一部分，或者像在可选的实施方式中提供的那样，是电缆的一部分， 该电缆从传感器壳体向外引出，用于连接传感器。应该理解，作为印刷电路板既可以使用柔软的印刷电路板，也可以使用刚性的印刷电路板。根据本发明，线圈具有至少两个对于线圈轴线不对称延伸的触点，它们与印刷电路板连接。线圈轴线如下定义，其在线圈中心垂直通过由线圈的绕组构成的平面延伸。另外线圈具有两个触点，它们在常规的线圈中通常相对于线圈轴线对称设置，因此精确相对设置。与此相反，根据本发明线圈触点不是相对地而是不对称地设置。优选触点的中点对于线圈轴线形成60到170°之间的角，特别优选在110和120°之间。以这种方式能够把线圈的两个触点在精确在壳体的中心处设置的印刷电路板的
一侧设置。结果例如能够把线圈触点和传感器接点从一侧与印刷电路板钎焊，这极大地简化装配。在本发明的一种扩展中，线圈在线圈架上卷绕，后者具有对于线圈轴线不对称延伸的触点。线圈架的使用与自由支撑的线圈相比能够形成保证尺寸的组件。在本发明的一种扩展中线圈架构成为具有中心空隙的环形。该空隙在本发明的一种实施方式中具有内夹紧片。该夹紧片例如能够用于在壳式铁芯上固定，后者构成线圈的壳体。这里壳式铁芯可以具有用于通过不对称延伸的触点的通道。壳式铁芯在壳体的一端设置，并且能够精确定位。在本发明的一种优选的实施方式中壳式铁芯形状配合连接和/或使力连接固定。 因此能够在装配时不使用粘接材料，从而没有由此产生的等待时间。特别建议，印刷电路板具有自身作为弹簧元件作用的翼，其至少引起与壳式铁芯夹紧连接。该翼啮合到壳式铁芯的中心空隙内。同时壳式铁芯靠在在印刷电路板的正面侧设置的支撑面上。通过该翼保证壳式铁芯被对中，并且通过支撑面保证壳式铁芯对于印刷电路板的精确垂直的位置。壳式铁芯在该实施方式中同时构造为线圈壳体。但是也可以提供单独的线圈壳体。因此壳式铁芯能够以特别简单的方式设置。线圈的壳式铁芯因此与印刷电路板形状配合和/或传力连接。优选翼是印刷电路板的一部分，也就是说不是在印刷电路板上固定的弹簧，而是由与印刷电路板相同的材料组成。因此能够以非常简单的方式提供夹紧连接，此外它特别是尺寸稳定的。在本发明的该实施方式中能够以非常简单的方式以高的精度装配感应式传感器。为通过触点壳式铁芯具有对于转动轴线不对称延伸的通过部。转动轴线理解为对于壳式铁芯的圆周表面转动对称地形成的轴线。在本发明的一种优选的实施方式中，与商业上通用的壳式铁芯不同，壳式铁芯的圆周表面是闭合的并且触点通过壳式铁芯的底部引出。由于没有侧面开孔减少了损失，并且在该有利的实施方式中实现传感器的更好的性能。在本发明的一种优选的实施方式中，印刷电路板在壳体内的固定通过形状配合连接和/或传力连接。因此同样不必为固定印刷电路板使用粘接材料，这将简化传感器的装配。结合印刷电路板与线圈壳体的形状配合连接和/或传力连接，能够以非常简单的方式不用粘接材料甚至不使用工具组装整个传感器。这里可以把印刷电路板首先与线圈壳体特别是线圈架形状配合连接和/或传力连接。优选线圈架与线圈壳体同样形状配合连接和/或传力连接。 于是元件彼此精确对准，然后可以把线圈的触点与印刷电路板钎焊。因此在本发明的扩展中设计，线圈和壳式铁芯在印刷电路板上借助两个钎焊点机械保持和固定，同时线圈借助该两个钎焊点电气连接。应该理解，尽管如此，在本发明的意义上还可以用浇铸材料浇铸传感器壳体。该浇铸材料在第一线用于更好地免受潮湿的影响。在本发明的一种扩展中，印刷电路板具有侧接触舌片。该接触舌片靠在壳体的内壁上，通过该接触舌片内部壳体能够与印刷电路板上的保护电路电气连接。为此壳体由金属组成，或者具有金属层或者金属嵌件。通过这一结构提供对于电磁辐射不敏感的传感器。在本发明的一种扩展中，接触舌片构成为用于在壳体内的印刷电路板的配合部和 /或引导部。因此除与壳体屏蔽部接触外，接触舌片接管在壳体内精确定位印刷电路板的任务。在一种优选的实施方式中，无论是线圈的触点还是用于连接传感器的触点都可在印刷电路板的同一个表面上钎焊。由此能够不用否则花费大的钎焊方法。此外也不一定需要手工钎焊。更确切地说，印刷电路板与接点的连接以及与线圈的连接自动地在唯一的工序中执行。但是手工的钎焊连接也被大为简化。传感器或者传感器壳体基本上构成为圆筒形，这里应该理解，通常这种传感器还包括啮合面、用于设置插头的螺纹等，而并不由此脱离本发明的意义上的圆筒形结构。在本发明的一种优选的实施方式中，线圈包括围绕线圈架卷绕的线匝，其中线圈架包括喷入的接触杆，并且具有至少130°的耐热性。因此线圈架能够与印刷电路板钎焊， 而不存在在钎焊期间损坏线圈架的危险。此外耐高温的液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer, LCP)是适宜的。这里线圈的相对细的线匝可以围绕线圈的接触杆卷绕，接着钎焊。线圈的线匝基本上垂直于印刷电路板延伸，这意味着，沿线圈的线匝存在的平面垂直于印刷电路板设置。印刷电路板自身基本上沿壳体的转动轴线设置，这里转动轴线理解为优选圆筒形构造的壳体的圆周表面的对称轴线。本发明另外涉及一种用于装配上述传感器特别是感应式传感器的方法。其中带有不对称构造的触点以及接触杆的线圈为接触该线圈而在印刷电路板的表面上被钎焊。该线圈被放入壳式铁芯内，壳式铁芯与印刷电路板形状配合连接和/或传力连接。通过本发明可以不要粘接连接，这极大地简化了传感器的装配。优选印刷电路板沿壳体的转动轴线插入，并且因此可以取在壳体内最大可能的宽度。同时印刷电路板可以在构成为圆筒形内壳体中不要另外的引导元件通过形状配合连接保持。在本发明的一种扩展中印刷电路板通过侧接触舌片引导，并且精确地在壳体内设置。
在本发明的一个优选的实施方式中线圈包括用塑料制成的线圈架，特别是由液晶聚合物制成的线圈架。该线圈架卡在壳式铁芯上，这同样简化了装配。在本发明的另一个实施方式中，印刷电路板在传感器侧具有平坦构造的支撑面， 其用于线圈壳体特别是上述壳式铁芯的直角安放。此外优选印刷电路板在其正面侧尺寸精确地具有铣削的平面。由此能够精确地对于印刷电路板定位线圈壳体。由此保证线圈轴线非常精确地与传感器的打算的作用方向一致。
参考附图详细说明本发明，附图中相同的附图标记表示相同的结构。附图中图1表示带有被剖开的壳体的传感器的透视图，图2表示传感器的剖面图，其中剖切面垂直于印刷电路板并且沿壳体的转动轴线延伸，图3表示在传感器的壳体内设置的元件，图4表示线圈架的详细视图，图5表示壳式铁芯的透视图，其用于收容线圈架，图6表示另一个视角的壳式铁芯的另一透视图，图6a表示图5和图6中表示的壳式铁芯的剖面图，图7表示印刷电路板的平面图，图8表示印刷电路板的平面图中的传感器的剖面图，图9表示垂直于印刷电路板的传感器的剖面图，图10表示在印刷电路板上固定的线圈壳体的详细视图，图11表示在印刷电路板上固定的线圈壳体的另一个详细视图。
具体实施例方式参考图1，其中表示感应式传感器1的重要的元件。看到的是一幅透视图，其中去掉了壳体2的上部。传感器1包括壳体2，其内设置印刷电路板3。壳体2具有基本上圆筒形状。线圈5位于壳体的前侧。在传感器1的与线圈5相对的一侧设置传感器接头4。无论是传感器接头4还是线圈1的触点6都与印刷电路板3电气连接。印刷电路板3具有另外的电子部件，例如集成的开关电路。这些开关电路用于分析和放大传感器信号(未图示)。此外壳体2具有啮合面8以及凸缘7。凸缘7也可以构造为螺纹，用于连接插头 (未图示)。在该视图中可以看出，无论是传感器接头4还是线圈5的触点6都在印刷电路板3的一侧上设置。由此能够极为简化传感器1的装配过程。参考其他
该结构如何能够准确实现。图2表示线圈壳体的转动轴线9和沿垂直于印刷电路板3延伸的平面的剖面图。 在该视图中可以看到，线圈5的触点6和传感器接头4，至少若它们邻接印刷电路板3，都位于印刷电路板3上面。参考图3，其中详细表示传感器1的结构。传感器1至少由壳式铁芯20、线圈5和线圈架15组成。线圈5的触点6与印刷电路板3电气连接。优选通过钎焊实现电气连接。 通过该钎焊线圈5和壳式铁芯20在印刷电路板3上借助两个钎焊点机械保持并固定，同时线圈5借助该两个钎焊点电气接触。印刷电路板3具有基本上纵长的矩形形状并且具有集成的开关电路10，它们例如放大并分析传感器信号。线圈5和印刷电路板3之间附加的机械连接下面参照其他
。此外印刷电路板3具有侧面的接触舌片11，其中印刷电路板3的宽度扩大。该接触舌片11用于与传感器壳体3的内壁的电气连接，同时用于印刷电路板3在传感器壳体3内的配合或者引导。接触舌片11可以通过电容器(未图示)与传感器1的壳体2电气连接。在印刷电路板3上在后侧钎焊传感器接头4。参考图4到图6，详细说明线圈5的构造的细节。图4表示线圈架15，它包括槽 17，其上卷绕线圈5的单个细的线匝(未图示)。此外线圈架15具有触点6，用于连接线圈。 这些触点基本上在线圈轴线30的方向上延伸。在触点6和槽17(线圈5的线匝(未图示)延伸到其中)之间，提供导槽19，在导槽19内可以放入或者卡入线圈导线的两端(未图示)。线圈导线可以围绕触点6卷绕并且在那里钎焊。除触点6之外线圈架15由耐高温塑料、特别由液晶聚合物组成，其可以用注塑方法与触点6连接。作为触点6优选使用直的接触杆，由其能够容易地卷绕线圈5的导线(未图示)并且固定钎焊。线圈架15构成为环状，并且在其内圆周表面上具有夹紧片16，该夹紧片16用于它的固定。在该实施例中提供三个彼此各成120°错开的夹紧片16。图5表示壳式铁芯20，其用于收容图4中表示的线圈架15，从而构成线圈5的真正的壳体。可以用铁氧体制造的壳式铁芯20，基本上构成圆筒形，并包括用于收容线圈架 15 (参见图4)的空腔21。为固定线圈架15，提供一个相对于空腔21轴向设置的圆柱22，其也可以成稍微圆锥的形状倾斜。在该圆柱22上卡住线圈架15。由此可以不使用粘接材料。圆柱22具有一个中心钻孔23，其功能在下面的附图中详细说明。图6表示壳式铁芯20的另一透视图。可以看到一个中心钻孔23。术语“钻孔”在本发明的意义上仅作为一种几何学的定义。这里它定义基本上圆筒形的开孔。此壳体式铁芯20具有两个不对称设置的通过部M，它们在本实施例中形成优选为80到150°特别优选为110到120°的角。如在该实施例中所示，壳式铁芯20的圆周表面25同样至少部段地略倾斜形成。图6a表示壳式铁芯20的沿一个位于其中心轴线上的平面切割的剖面图。钻孔 23具有两个不同的直径，其中较大的直径用于卡紧印刷电路板3，如下面还将详细说明的那样。相对的圆柱体22用于夹紧线圈架15(参见图4)。可以理解，无论是钻孔23的内表面还是圆柱22的外表面还可以具有片等，以便通过同时的形状配合连接改善夹紧作用。图7表示印刷电路板3的示意的平面图。印刷电路板3基本上构成为矩形，但是具有侧面的接触舌片11，它们从该矩形形状突出。
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如上述，接触舌片11用于接触壳体2的内壁以及用作配合或者引导件。在传感器侧给印刷电路板3提供一个在该图中垂直于纸面延伸的支撑面26。支撑面沈垂直地并且尺寸精确地在印刷电路板3的边缘上构成。此外印刷电路板3具有突出的接片31。在接片31之间存在另一个接片，给其提供一个切口 14，由此该另一个接片被分为两个翼四，它们作为弹簧元件作用。并且通过它们壳式铁芯20能够以它的中心钻孔23 (参见图6)夹到印刷电路板3上。为提供附加的形状配合连接，翼四具有边缘侧卡锁件(未图示)。翼四的正面从支撑面26突出，以便圆筒形的、构造为壳式铁芯20的线圈壳体用中心开孔卡在印刷电路板3上，此时壳式铁芯20靠在支撑面沈上。切口 14在本实施例中通过三个自身部分过切的钻孔构成。也可以想到其他的切入例如直线切入。图8表示传感器1的一个剖面图，其中剖切在此平行于沿着印刷电路板3的表面进行。印刷电路板3包括侧面设置的空隙13。安装时把印刷电路板3推入壳体2内。为精确定位，印刷电路板3在侧面具有接触舌片11，用它们同时接触壳体2的内壁。其用金属制成，或者在内侧具有金属涂层，或者金属的嵌件。线圈5在印刷电路板3上固定，翼四卡到壳式铁芯20的钻孔内，这在下面将详细说明。通过为把壳式铁芯20精确垂直于印刷电路板3定位，它的后侧靠在支撑面沈上。传感器1在前面用前封闭板27封闭，其可以通过压配合固定，或者其可以在用浇铸材料装填壳体2后装入。图9表示传感器1的另一个这里垂直于印刷电路板3的剖面图。印刷电路板3以及线圈5在前封闭板27和后封闭板28之间设置。通过板27和28以及通过浇铸材料，传感器1被密封封装。应该理解，为此还可以存在其他密封元件。与印刷电路板3连接的传感器接点4通过后封闭板观导引。图10表示传感器1的前部的详细的透视图。可以看到带有壳式铁芯20的线圈5。 壳式铁芯20在该实施例中借助在壳式铁芯20的开孔中啮合的翼四机械连接。翼四优选构造为印刷电路板3的一部分。壳式铁芯20后侧靠在支撑面沈上。通过由于夹到翼四上同时使壳式铁芯20对中，其以非常简单的方式尺寸精确地对于印刷电路板3定位。图11表示传感器1的前部的另一个细部图。这里特别可以看到触点6，其通过钎焊与印刷电路板3电气和机械连接。通过本发明可以提供一种感应式传感器1，其能够容易地装配，尽管装配被简化， 但是保证质量改善。附图标记列表1 传感器2 壳体3 印刷电路板4 传感器接头5 线圈
6触点
7凸缘
8啮合面
9转动轴线
10集成的开关电路
11接触舌片
13空隙
14切口
15线圈架
16夹紧片
17槽
19导槽
20壳式铁芯
21空腔
22圆柱
23钻孔
24通过部
25圆周表面
26支撑面
27前封闭板
28后封闭板
29翼
30线圈轴线
31接片
权利要求
1.一种传感器，包括在壳体O)内设置的线圈(5)，其与同样在壳体O)内设置的印刷电路板(3)电气连接，其中，在印刷电路板(3)上在壳体O)的与线圈(5)相对的一侧提供传感器接点，线圈 (5)具有至少两个对于线圈轴线(30)不对称延伸的触点(6)，它们与印刷电路板(3)连接。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，壳体(2)基本上构成圆筒形，并且印刷电路板C3)基本上在圆筒形的壳体O)内在中间设置。
3.根据上述权利要求之一所述的传感器，其特征在于，线圈(5)在线圈架(15)上卷绕， 它包括对于线圈轴线(30)不对称延伸的触点(6)。
4.根据上述权利要求所述的传感器，其特征在于，线圈架(15)构成为环形，并且具有内夹紧片(16)。
5.根据上述两个权利要求之一所述的传感器，其特征在于，线圈架(15)在壳式铁芯 (20)内设置，壳式铁芯00)具有用于不对称延伸的触点(6)的通过部04)的通道。
6.根据上述权利要求所述的传感器，其特征在于，壳式铁芯OO)在壳体O)的末端设置，通过传力连接和/或形状配合连接固定，壳式铁芯OO)的圆周表面优选闭合。
7.根据上述权利要求之一所述的传感器，其特征在于，线圈(5)和壳式铁芯OO)在印刷电路板(3)上可借助两个钎焊点机械地保持和固定，同时线圈(5)可借助该两个钎焊点电气连接。
8.根据上述权利要求之一所述的传感器，其特征在于，印刷电路板(3)具有作为弹簧作用的翼(四)，其上可固定壳式铁芯00)。
9.根据上述权利要求之一所述的传感器，其特征在于，印刷电路板C3)与传感器的壳体(2)形状配合连接和/或传力连接，其中印刷电路板C3)优选具有侧接触舌片(11)，并且该接触舌片(11)优选为印刷电路板⑶在壳体⑵内的配合部和/或引导部。
10.根据上述权利要求之一所述的传感器，其特征在于，线圈(5)的触点(6)和传感器接点⑷可在印刷电路板⑶的同一个表面上钎焊。
11.根据上述权利要求之一所述的传感器，其特征在于，线圈(5)包括围绕线圈架(15) 卷绕的线匝，其中线圈架(15)包括单尖接触杆。
12.根据上述权利要求所述的传感器，其特征在于，印刷电路板C3)在端侧具有支撑面 ( )，壳式铁芯(20)位于其处。
13.一种用于装配传感器特别是感应式传感器的方法，其中，带有不对称构成的触点(6)的线圈(5)为接触该线圈(5)而在印刷电路板(3)的表面上被钎焊，该线圈(5)被放入壳式铁芯OO)内，壳式铁芯OO)与印刷电路板(3)形状配合连接和/或传力连接。
14.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，印刷电路板⑶沿传感器⑴的壳体 ⑵的转动轴线(9)插入，印刷电路板(3)优选通过侧接触舌片(11)引导，印刷电路板(3) 优选具有平坦构造的支撑面(26)，其用于线圈(5)特别是壳式铁芯OO)的直角安放。
15.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，线圈(5)具有用塑料制成的线圈架(15)，其在壳式铁芯OO)上被夹紧。
全文摘要
本发明涉及一种传感器，包括在壳体内设置的线圈，其与同样在该壳体内设置的印刷电路板电气连接，其中，在印刷电路板上在壳体的与该线圈相对的一测设置传感器接点，线圈具有至少两个对于线圈轴线不对称延伸的触点，它们与印刷电路板连接。此外本发明还涉及一种用于装配传感器的方法。
文档编号B23K1/00GK102353392SQ201110187660
公开日2012年2月15日 申请日期2011年5月20日 优先权日2010年5月21日
发明者B·雷特迈尔, P·皮里西努, T·勒姆 申请人:堡盟英诺泰克股份公司