传感器元件及其制造方法以及包含传感器单元的检测轴承的制作方法
【专利摘要】本发明的方法用于制造感应可旋转元件(42)相对于固定元件(44)的角位置的传感器单元(6)，传感器单元(6)包括编码元件(62)，与可旋转元件(42)紧固连接，适于产生作为其角位置函数的磁场变化，和感应元件(640)，与固定元件(44)紧固连接，适于感应所述磁场变化。感应元件(640)安装并连接到与固定元件(44)紧固连接的屏蔽壳(66)中的印刷电路板(642)。所述方法包括通过将屏蔽壳(66)电连接到印刷电路板(642)的负载放电设备而将其接地的步骤。
【专利说明】传感器元件及其制造方法以及包含传感器单元的检测轴承
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制造传感器单元的方法，以及一种用于感应可旋转元件关于固定元件的角位置的传感器，所述传感器可采用所述方法制造。本发明还涉及一种含有所述传感器单元的检测轴承。
【背景技术】
[0002]用于感应可旋转元件角位置的传感器单元通常包括感应传感器，例如US-B-5309094中公开的，其包括编码元件，适于产生磁场变化，以及感应元件，适于基于磁场变化确定旋转元件的角位置。由感应元件发送的数据通常由集成在印刷电路板上的电子元件处理，感应元件连接到所述印刷电路板。
[0003]由于这种传感器元件通常用在包括电子马达的组件中，感应元件和印刷电路板安装在金属材料制造的且适于在过强的磁场中保护感应元件和印刷电路板的屏蔽壳。由于屏蔽壳捕获在其附近存在的相当大部分的磁场，其造成屏蔽壳和印刷电路板之间的电位差。这些电位差持续增长并能够达到产生电弧并毁坏一些印刷电路板元件的水平。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种制造传感器单元的新方法，其能够使传感器本体外壳与电子元件之间的电位差对印刷电路板无害。
[0005]为此，本发明涉及一种制造用于感应可旋转元件关于固定元件的角位置的传感器单元的方法，所述传感器单元包括编码元件，所述编码元件与可旋转元件紧固连接，适于产生作为可旋转元件的角位置函数的磁场变化，和感应元件，所述感应元件与固定元件紧固连接，适于感应所述磁场变化，感应元件连接到安装在屏蔽壳中的印刷电路板，屏蔽壳与固定元件紧固连接。所述方法的特征在于其包括通过电连接屏蔽壳到印刷电路板的负载放电设备将屏蔽壳接地的步骤。
[0006]由于本发明，屏蔽壳不再处于自由电位。这避免了屏蔽壳潜在危险的、不受控的电位增长，并因此防止印刷电路板上的电子元件损坏。
[0007]根据本发明进一步的有利但并不必要的方面，所述方法可以包括一种或几种下述特征:
[0008]-通过在屏蔽壳上至少一个与负载放电设备的至少一个接触焊盘对准的点上生成至少一个突起元件，屏蔽壳连接到印刷电路板的负载放电设备。
[0009]-所述或每个突起元件通过冲压屏蔽壳的底壁生成。
[0010]-通过为负载放电设备提供至少一个适于与屏蔽壳表面电连接的突起接触焊盘，屏蔽壳连接到印刷电路板的负载放电设备。
[0011]-通过同时冲压屏蔽壳底壁且为负载放电设备提供至少一个适于与屏蔽壳底壁相应冲压点电连接的突起接触焊盘，屏蔽壳连接到印刷电路板的负载放电设备。
[0012]本发明还涉及一种用于感应可旋转元件相对于固定元件角位置的传感器单元，包括编码元件，其与可旋转元件紧固连接，适于产生作为其角位置函数的磁场变化，和感应元件，所述感应元件与固定元件紧固连接，适于感应所述磁场变化，感应元件连接到安装在屏蔽壳中的印刷电路板，屏蔽壳与固定元件紧固连接。所述传感器单元的特征在于其包括将屏蔽壳电连接到印刷电路板的负载放电设备的装置。
[0013]根据本发明进一步的有利但并不必要的方面，所述传感器单元可以包括一种或几种下述特征:
[0014]-屏蔽壳的壁包括至少一个冲压指形件，所述指形件向印刷电路板突起，并且与负载放电设备的接触焊盘电连接。
[0015]-每个冲压指形件从屏蔽壳壁表面突起0.1到5毫米的距离。
[0016]所述负载放电设备包括至少一个朝向屏蔽壳的表面突起的焊盘。
[0017]-每个突起焊盘由锡制成。
[0018]本发明还涉及一种检测轴承，包括轴承，含有固定环和旋转环以及上述传感器单元，其中编码元件紧固连接到旋转环且感应元件紧固连接到固定环。
[0019]有利地，轴承是滚动式的，并且包括位于固定环和旋转环之间的滚动元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]本发明现在将结合附图进行说明，作为说明性的示例。在附图中:
[0021]-附图1是依据本发明的检测轴承的前视图。
[0022]-附图2是依据本发明的传感器本体以及属于传感器单元的屏蔽壳的分解示意图；
[0023]-附图3是附图1中检测轴承的沿平面II1-1II的部分剖面图；
[0024]-附图4是附图3上细节IV的放大尺寸图；
[0025]-附图5和6与附图4相似,分别对应本发明第二和第三实施例。
【具体实施方式】
[0026]附图中示出的检测轴承2包括滚动轴承4，具有旋转内环42和固定外环44。内环42和外环44之间有安装于保持架46中的球45。在未示出的实施例中，滚动轴承4可以包括其他类型的滚动元件，例如棍或针。
[0027]内环42相对于外环44可围绕滚动轴承4的中心旋转轴线X_X’旋转。
[0028]检测轴承2还包括传感器单元6。传感器单元6包括编码元件62，与内环42紧固连接并适于产生作为其角位置函数的磁场变化。编码元件62包括框架621和磁环623。磁环623固定到框架621，框架621固定到内环42。
[0029]传感器单元6进一步包括传感器本体64，其安装在屏蔽壳内或固定到外环44的轭66上。传感器本体64包括感应元件640。感应元件640是变送器,适于感应由磁环623围绕轴线X-X’旋转产生的磁场变化。感应元件640具有平行于轴线X-X’延伸的大致平行六面体的形状，并沿径向方向面向磁环623。
[0030]感应元件640通过支撑部件644安装在并连接到印刷电路板或PCB642。PCB642安装在屏蔽壳66内。屏蔽壳66是以轴线X-X’为中心的环形金属部分，并具有内圆筒形壁662，垂直于轴线X-X’的径向底壁664和外圆筒形壁666。壁662和666以轴线X-X’为中心并与其平行。屏蔽壳66由具有高导磁系数的钢制成。
[0031]PCB642具有对应于屏蔽壳66形状的半环形，并抵靠着底壁664安装。作为可选特征，传感器本体64可以包括支撑盘646，PCB642安装其上，支撑盘646抵靠着屏蔽壳66的底壁664安装。感应元件640、支撑部件644、PCB642和支撑盘646模压在溅射到屏蔽壳66内的塑料材料层648上。
[0032]为了避免屏蔽壳66和滚动轴承4以及PCB642之间的过大的电位差，屏蔽壳66通过电连接到PCB642接地。第一实施例如图4所示。在这个实施例中，屏蔽壳66与PCB642之间的电连接通过冲压指形件668实现，所述指形件形成为朝向印刷电路板642突起的元件。冲压指形件668与设于PCB642内的未示出的负载放电设备电连接。
[0033]冲压指形件668可以通过使用钉形冲头实现。每个冲压指形件668从底壁664的内部表面664a突出距离dl，所述距离dl为0.1到5mm之间。
[0034]有利地，屏蔽壳66包括几个在PCB642的不同位置电连接到印刷电路板642的冲压指形件668。
[0035]本发明的第二实施例如图5所示。在这个实施例中，与第一实施例相似的元件具有相同的标识和相同的工作方式。屏蔽壳66不包括任何冲压指形件668。此时,通过向负载放电设备提供至少一个接触焊盘642a实现PCB642和屏蔽壳66之间的电连接，所述接触焊盘642a朝向底壁664突起并与表面664a连接。
[0036]此时，接触焊盘642a从PCB突出与距离dl相同的距离。为促进成形，接触焊盘642a优选由锡制成。
[0037]本发明的第三实施例如图6所示。这个实施例结合了第一和第二实施例中使用的技术。换句话说，通过为负载放电设备提供突起接触焊盘642a和在屏蔽壳66上生成一个或多个冲压指形件668实现电接触。接触焊盘642a和冲压指形件668彼此电接触。
[0038]支撑盘646内具有孔646a以允许冲压指形件668的突起和接触焊盘642a朝向屏蔽壳666的通道穿过支撑盘646。孔646a设置在屏蔽壳66电连接到PCB642的每个区域。
[0039]依据本发明未示出的实施例，传感器本体64可以不包括任何支撑盘646。此时，PCB642以一定的安装间隙安装在屏蔽壳66内。
【权利要求】
1.一种制造用于感应可旋转元件(42)相对于固定元件(44)的角位置的传感器单元(6)的方法，所述传感器单元包括编码元件(62)，所述编码元件与可旋转元件(42)紧固连接，适于产生作为可旋转元件的角位置函数的磁场变化，和感应元件(640)，所述感应元件与固定元件(44)紧固连接，适于感应所述磁场变化，感应元件(640)安装并连接到与固定元件(44)紧固连接的屏蔽壳(66)中的印刷电路板(642)，其特征在于:所述方法包括通过将屏蔽壳(66)电连接到印刷电路板(642)的负载放电设备而将其接地的步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:通过在该屏蔽壳(66)上的至少一个与负载放电设备^42b)的至少一个接触焊盘^42a)对准的点(668)上生成至少一个突起元件(668)，该屏蔽壳(66)连接到印刷电路板(642)的该负载放电设备。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于:所述或每个突起元件(668)通过冲压该屏蔽壳(66)的底壁(664)生成。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:通过为该负载放电设备提供至少一个适于与该屏蔽壳(66)的表面(664a)电接触的突起接触焊盘(642a)，该屏蔽壳(66)连接到该印刷电路板(642)的该负载放电设备。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于:通过同时冲压该屏蔽壳(66)的该底壁(664)且为该负载放电设备提供至少一个适于与该屏蔽壳(66)的底壁(664)相应冲压点(668)电接触的突起接触焊盘(642a)，该屏蔽壳(66)连接到该印刷电路板(642)的该负载放电设备。
6.一种用于感应可旋转元件(42)相对于固定元件(44)角位置的传感器单元(6)，包括编码元件(62)，其与可旋转元件(42)紧固连接，适于产生作为其角位置函数的磁场变化，和感应元件(640)，其与固定元件(44)紧固连接，适于感应所述磁场变化，感应元件(640)连接到安装在与该固定元件(44)紧固连接的屏蔽壳(66)中的印刷电路板(642)，其特征在于所述传感器单元包括将该屏蔽壳(66)电连接到该印刷电路板(642)的负载放电设备的装置(668，642a)。
7.如权利要求6所述的传感器单元，其特征在于:该屏蔽壳(66)的壁(664)包括至少一个冲压指形件(668)，所述指形件朝向该印刷电路板(642)突起，并且与该负载放电设备的接触焊盘^42a)电接触。
8.如权利要求7所述的传感器单元，其特征在于:每个冲压指形件(668)从该屏蔽壳(66)的壁(664)表面(664a)突起0.1到5毫米的距离(dl)。
9.如权利要求6所述的传感器单元，其特征在于:所述负载放电设备包括至少一个朝向该屏蔽壳(66)的表面(664a)突起的焊盘(642a)。
10.如权利要求9所述的传感器单元，其特征在于:每个突起焊盘(642a)由锡制成。
11.如权利要求6所述的传感器单元，其特征在于:它包括该印刷电路板(642)的支撑盘(646),所述支撑盘(646)安装在该屏蔽壳(66)内，并且在于该支撑盘(646)包括孔(646a)，在所述孔设置在该屏蔽壳(66)连接到该印刷电路板(642)的每个区域。
12.一种包括具有固定环(44)和旋转环(42)的轴承(4)和如权利要求7所述的传感器单元(6)的检测轴承(2)，其特征在于:编码元件(62)紧固连接到旋转环(42)且感应元件(640)紧固连接到固定环(44)。
13.如权利要求12所述的检测轴承，其特征在于:轴承(4)是滚动式的，并且包括位于该固定环(44)和该旋转环( 42)之间的滚动元件(45)。
【文档编号】G01B7/30GK103486964SQ201310394789
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2012年6月13日
【发明者】F·尼亚菲克斯, G·范阿梅龙根 申请人:Skf公司