专利名称：张紧元件位置传感器的制作方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。
发明内容
a)技术目标鉴于此，本发明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，可将所述处理单元在所述外壳内布置在所述电路板上，或者可将其布置在所述外壳外部。当至少有两个齿轮具备布置于其上的磁体时，所述处理单元通过所述两个齿轮的旋转位置的差以及所涉及的完整转圈的数目来计算在360度范围内的卷筒旋转位置。这种解决方案的优势是可以在任何时刻重新确定卷筒完全解绕的状态，即使在停电时也能确定。或者，单个编码器磁体即足够，所述单个编码器磁体可与所述卷筒一同旋转，同时处理单元一直对编码器磁体的完整转圈进行计数，并且将所述计数永久性地存储，还无需能量供应，例如存储在FERAM或MRAM中。现在可将由此完整预组装的传感器单元放置到所述中心外壳组件的仍不具有面盖板的那侧上，其中所述外壳组件包括所述卷筒及所述张紧元件，所述弹簧马达在另一侧对所述张紧元件进行作用。通过使用从所述传感器单元起贯穿所有外壳组件的长的轴向螺栓，将所述长的轴向螺栓简单地插入到所述弹簧单元的已插入的螺母中，便可将所有三个外壳元件栓固在一起。最后，仅需将所述面盖板栓接到所述传感器单元上。如果之前已施加了所述面盖板，那么可令所述轴向螺栓延伸穿过所述面盖板。因此，用来传递这些信号的插头优选地处于所述横向外壳组件的侧壁中。因此，所述插头优选地包括插头外壳以及具有特定接触引脚的内部插头。所述内部插头包括支撑模板，所述支撑模板具有接触引脚，所述接触引脚从外部在径向上以形状锁定方式插入到所述支撑模板中，优选地所述接触引脚为用于从这些电子器件中引出的线缆的特定线股的纹状接触引脚，并且由于所述支撑模板具有已插入的接触引脚，所以仅需要在轴向上从内部插入到插头外壳中，并通过卡销封盖(bayonet closure)固定。与将每一线股焊接到常规插头配置的引脚的方法相比，此方法可大大便利插头组装。可选地，也可进行配置使得上述传感器单元显得多余，这是由于可由两个相关联的传感器来分别用于对完整转圈进行计数以及用于确定不完整转圈的旋转角度，其中所述传感器也可仅由一个相应的齿轮来负载，因而仅感测一个磁�。庋幕埃商峁�(例如)四个传感器。也就是说，完整转圈的计数由相互啮合的齿轮的速度的差来确定，这些齿轮可能具有数目不同的齿轮齿，尤其而言，齿轮齿数目依次仅相差一个齿轮齿，这样就可通过处理单元的相应计算来将所述齿轮的速度差转换成所涉及的完整转圈计数，并获得中央齿轮的额外不完整转圈的旋转角度。因此，齿轮上的永久性磁体为由可磁化材料制成的罐形物，所述罐形物朝所述齿轮的面开通，或者所述齿轮自身由可磁化材料制成，并且尤其而言也被配置为罐形。这样就可提供一种用于产生位置传感器的套件，所述套件包括大小不同的接纳单元、以不同方式配置的大小相同的印刷电路板以及齿轮齿数目不同的齿轮。除此之外，所述套件还可包括例如在轴向上具有不同长度并在径向上也具有不同直径的外壳组件。 基于相同原因，所述套件可包括线缆以及软带来作为张紧元件。因此，所述卷筒可具有不同的直径和/或不同的宽度。基于相同原因，所述套件可包括完整预组装的弹簧马达，例如所述弹簧马达包括不同长度的弹簧，或者具有不同卷绕方向的弹簧，且/或包括完整预组装的传感器单元。
下文将参阅附图以示例方式描述本发明的实施例，在附图中:图la、lb图示完整组装的第一实施例的纵向截面图和轴向图；图2a图示图1中的位置传感器，其中第一外壳组件开通；图2b图示图1中的位置传感器，其中第二外壳组件开通；图2c图示图1中的位置传感器，其中第三外壳组件开通；图3图示以不同方式配置第一外壳组件的位置传感器；图4图示图1中的位置传感器的安装状态；图5图示以不同角度安装的图1的位置传感器；以及图6图示根据本发明的位置传感器的第二实施例。
具体实施例方式图1至图5图示张紧元件位置传感器1，其中从图2a至图5的透视图中可显然看出张紧元件3所使用的为金属带。从图1a的纵向截面图可显然看出，位置传感器I的外壳包括在轴向上彼此连结的三个外壳组件8a、8b、8c，其中所述外壳组件分别具有正方形截面，并且其中旋转角度传感器6布置在第一外壳组件8a中，用于带形张紧元件的卷筒2布置在中心外壳组件Sb中，并且第三外壳组件8c包括弹簧压条4，弹簧压条4被卷绕成一个平面中的线圈，其中所述弹簧压条在绕紧方向中给卷筒2预加负荷。因此，在图2a至图2c中，在部分分解图中一个相应的外壳组件被图示为开通，这样，其设备和内部配置将更加明显，下文将予以描述。在中心外壳组件Sb中，一方面，附接有用于张紧元件3的卷筒2，张紧元件3呈金属带形式，所述金属带的一个末端通过所图示的附接销附接到卷筒2的环周表面上。带形张紧元件3通过一个开口离开中心外壳组件Sb，其中存在一个刷壳34，所述刷壳34在通孔方向中为中心外壳组件8b的独立组件，在所述刷壳34中，两个清洁刷31各从所述金属带的每一侧接合以使污染物渗入外壳组件8b的可能性降为最低。因此，刷壳34在轴向上开通，这样粘附到清洁刷31上的污染物就可以从所在刷上脱落，而无需将刷31从刷壳34中取出，实际上只有将中心外壳组件Sb打开才可能将刷31取出。在张紧带3的外部自由末端处，由弹性橡胶材料制成的缓冲器32被模制在所述末端部分中，并且所述张紧元件在所述自由末端处具有附接眼孔，所述附接眼孔用于与相应组件附接，所述相应组件相对于位置传感器I的位置将会被检测。卷筒2以可旋转的方式固定在轴杆5上，所述轴杆5在轴向上从卷筒2的两侧突出，并且延伸到两个相邻的横向外壳组件8a、8c中，且也在这两个横向外壳组件8a、8c中获得支撑。因此，在整个内腔中，中心外壳组件8b在轴向上基本上开通，而所述两个横向外壳组件8a、8c被配置为罐形,其中所述两个横向外壳组件8a、8c的基部被定向为朝向中心外壳组件8b，其中仅提供用于此轴杆5的通孔开口。在图1a所示的右侧横向外壳组件8c中收纳有螺旋弹簧压条4，其中，最佳如图2c所示，将一个中央衬套插入到轴杆5的外环周上，其中所述中央衬套在一个环周位置处具有狭槽，其中所述螺旋弹簧4的内部自由末端以形状锁定方式附接到所述狭槽中。所有三个外壳组件8a、8b、8c在其边角处均具有连续的螺栓通道9，所述连续的螺栓通道9延伸穿过所述外壳组件的整个轴向长度，其中所述螺栓通道以多边形凹槽13终止于外壳组件8c的外部面中，外壳组件Sc包括弹簧4，可将相应的插入螺母13从顶部成形的外壳组件8c的前侧插入到所述多边形凹槽13中。通过随后将盖板12放置在经配备有弹簧4的外壳组件Sc的开通面上，并且通过使用螺栓28’来将所述盖板栓固，预组装的外壳组件Sc，即使其仍未安装到中心外壳组件8b，已然形成了完整预组装的弹簧马达，其中所述弹簧以完全封闭的状态被接纳，这样，就可以将所述弹簧储存并运输，且无需担心弹簧4可能弹开的风险，这是因为弹簧4仅以有限的张力封闭在外壳组件8c中，并且还未绕紧。在图1a中，旋转角度传感器6被安置在左侧外壳组件8a中。轴杆5延伸到此外壳组件中，其中所述轴杆具有偏心末端部分，这样，可将中央罐形齿轮16a (图2a所示更明显)从外壳组件8a的开通侧以形状锁定方式插入到所述轴杆上，并且可以防扭动的方式与所述轴杆相连接。以使第二齿轮16b与第一齿轮16a相邻并与第一齿轮16a哨合的方式,将第二齿轮16b与其轴承小齿轮一起插入到外壳组件8a的基部的相应盲孔中，其中之前已给所述盲孔配备了低摩擦的塑料衬套19。所述塑料衬套被配置成使得齿轮16a、16b彼此啮合，并通过卷筒2来驱动，其中齿轮16a、16b具有不同的齿数,优选地仅相差一个齿轮齿。在所述两个齿轮16a、16b的罐形内腔中，相应的编码器磁体20a、20b呈条形磁体的形式，其中极轴与轴杆5的旋转轴10横交，编码器磁体20a、20b以防扭动的方式与相应齿轮16a、16b布置在一起，并且跟随此齿轮旋转。所述两个编码器磁体20a、20b的磁场旋转由磁场感应传感器15来检测，例如霍尔传感器，其布置在与磁体20a、20b对置的面侧。最佳如图1a所不,传感器15由此布置在电路板17上，电路板17上还布置了处理电子器件的其它器件，通过这些其它器件，可将由传感器15确定的编码器磁体20a、20b的旋转转换成带形张紧元件3的延伸长度。因此，应了解，卷筒2的旋转可对应于很不相同的拉伸长度，这些很不相同的拉伸长度取决于当前卷筒2与带形张紧元件3的卷绕的牢固程度。电路板17上的处理电子器件通过插头22与线缆29连接，插头22布置在外壳组件8a的横向表面中的一者中。为了能在组装器件期间在传感器15后面以简单方式精确地定位齿轮16a、16b的布置，初始时，将由非磁屏蔽材料(通常为塑料材料)制成且被配置为朝向前后两个面呈罐形的接纳组件11放置在已安装的齿轮16a、16b上方，并且相对于外壳组件8a的基部通过接触表面及定位销来以形状锁定方式定位所述接纳组件11，并且优选地随后相对于外壳组件8a的基部通过将接纳器组件11栓接来将接纳组件11固定。随后，将电路板17插入并定位在接纳器11的罐形部分中，所述接纳器11的罐形部分朝向相应面开通，此番插入及定位也是通过相应的接触表面及定位销来进行，所述相应接触表面及定位销被配置在接纳器组件11的此罐形开通侧中。随后，放置同为罐形的由磁屏蔽材料制成的屏蔽罩18，其中所述罐形屏蔽罩18的开通面位于所插入的电路板17的前方，这样，就在电路板17的外环周与罐形接纳器组件11的内环周之间形成了相应的圆环间隙。因此，被配置为从电路板17中引出的线缆29的信号传导器必须延伸经过在屏蔽罩18中的相应线缆开口 30。随后，在屏蔽罩18与接纳器组件11之间的布置有电路板17的内腔可用固化塑料材料完全包封，所述固化塑料材料包封并保护全部处理电子器件，包括传感器15。为此，使用了线缆开口 30，或者是在屏蔽罩18中的孤立包封开口。—旦线缆29与插头22连接，只要再接着进行盖板12的面放置及栓固，就完成了具有旋转角度传感器6的外壳组件8a的完整预组装。因此，从轴向上看，接纳器组件11可具有与接纳外壳组件8a的内腔不同的轮廓，以在接纳组件11与外壳组件8a之间提供充足的空间来使线缆29延伸到所述插头，尤其是给在外壳组件8a中安装所述插头的位置提供了充足的空间。对于外壳组件8a的环形内腔而言，例如，可将接纳器11在一侧上平坦化或者配置为椭圆形。因此，应了解，在盖板12中的螺栓开口 9以及在横向外壳组件8a、8c中布置在螺栓开口 9下方的螺纹盲孔并未精确地布置在边角中，而是与边角横向偏移，因此，在每个边角中布置了两个此类螺栓开口 9，所述两个螺栓开口 9具有布置在其下方的盲孔螺纹，下文将描述如此布置的目的。因此，所述两个外部外壳组件8a、8c分别被紧密密封；通过密封环37a将盖板12相对于外部外壳组件8a、8c密封，轴杆5探入相应的外部外壳组件8a、8c的基部，通过密封环37b将轴杆5相对于所述外壳组件密封。此外，插头22设置在具有旋转角度传感器的外壳组件8a中，因此，一方面，外部插头通过一个密封环37c相对于所述外壳组件密封，并且另一方面，所述外部插头通过另一密封环37c相对于在所述外壳组件中包含的内部插头密封。对于位置传感器I的最后组装而言，进行如下程序:在一侧上，将外壳组件Sc作为完整预组装的弹簧马达放置到中心外壳组件Sb上，中心外壳组件8b已与卷筒2和轴杆5组装，唯独需要找到恰当的旋转位置以使得可将中心衬套35放置到轴杆5的偏心末端部分上。随后，或者是之前已完成，施加另一个具有旋转角度传感器6的外壳组件8，其中所述旋转角度传感器为完整预组装的，这是因为中央齿轮16a以形状锁定方式放置在轴杆5的偏心末端部分上。现在，可通过螺栓28将三个外壳组件栓固在一起，螺栓28在所有三个外壳组件8a.8b.8c的边角部分中延伸并遍及所述三个外壳组件8a、8b、8c的全部长度。为此，从尚未配备盖板12的外壳组件8的开通面侧，将螺栓28连同旋转角度传感器6 —起插入到在边角中的螺栓开口中，但尚未插入到对置的外壳组件8c中，这是因为此外壳组件最初必须要在外壳组件8c中提供弹簧4的预加负荷，提供预加负荷是通过围绕旋转轴的旋转来完成，尤其而言是使外壳组件8c相对于中心外壳组件Sb旋转相应的旋转圈数，只有在如此预加负荷之后，螺栓28才可继续向前移动到外壳组件8c中，并相对于在外壳组件8c中接纳的插入螺母14以形状锁定方式紧固。在最后一个过程步骤中，现仅需放置盖板12，并将盖板12栓固到具有旋转角度传感器6的外壳组件8a的开通面侧上。如尤其在图4中所描绘，在每一面盖板12中存在四个在对角方向上略微偏移的螺栓开口 9,此时尚未布置任何螺栓。这些螺栓开口 9可用来将附接角接件36栓固在完整安装的传感器的面上，其中所述附接角接件通常由金属制成。因此，可将附接角接件安装为自由臂在轴向上从位置传感器I突出或者还在位置传感器I下方突出，并且归因于位置传感器I的正方形横截面表面，还可根据张紧元件和/或插头32将相对于附接角接件36延伸的方向来在四个不同的旋转位置中将附接角接件36栓固在所述位置传感器上。图3还图示了可如何利用旋转角度传感器6的不同变体来配置外壳组件8a。一方面，除了中央齿轮以外，可安装仅一个额外齿轮，或者可安装多达四个额外齿轮，这样就通过相应数目的磁场感应传感器15促成了旋转角度传感器6的冗余配置。因此，可能需要较大或较小的电路板，所述电路板接着被布置在相应较大或较小的接纳元件中，其中相同的外壳组件8a具有用于不同大小的接纳组件11的止挡表面及定位销，当然还具有用于要插入及储存的最大数目齿轮(例如齿轮16c)的止挡表面及定位销。在另一实施例中，接纳器组件11的螺栓孔9用于与外壳组件8a的基部栓固，所述螺栓孔9位于接纳器组件11的自由内腔的外部，这样就可能将接纳器组件11与电路板17及屏蔽罩18装配，并将所述自由内腔包封，然后才将由此装配的接纳器组件插入到外壳组件8a中，并栓固到外壳组件8a。图6示出位置传感器I的第二实施例，其中以不同方式来配置中心外壳组件Sb，尤其而言使用细型线缆作为张紧元件，所述张紧元件随后卷绕在卷筒2上，优选地不是在卷筒2之上的一个径向平面中，而是一层叠一层地卷绕在卷筒2的环周表面上。为此，一方面，卷筒2具有尽可能大的外环周，并在轴向上延伸以尽可能使用中心外壳组件8b的轴向长度。尤其而言，为确保卷筒的单层卷绕且不会跳圈，外壳组件Sb中用于张紧元件的出口开口应在径向上尽可能远地从卷筒2移离。因此，中心外壳组件Sb具有长的径向延伸长度，所述长的径向延伸长度在外壳组件8b的外侧中的一者的方向中延伸并且远离所述外壳组件，并且在所述长的径向延伸长度的自由末端处设置了用于张紧元件的出口开口。因此，可显然看出，通过本发明的套件，可使用小数目的不同组件来提供用于各种应用的可变张紧元件位置传感器，例如，可使用不同的中心外壳组件、不同的卷筒、用于旋转角度传感器6的外壳组件的不同配备方式等。参考元件符号和名称1张紧元件位置传感器、位置传感器2卷筒3张紧元件、张紧带元件4螺旋弹簧压条、弹簧5轴杆6旋转角度传感器8a第一外壳兀件8b中心外壳元件8c第三外壳元件9螺栓通道、螺栓开口10旋转轴11接纳器组件12盖板、面盖板13多边形接纳器、插入螺母15磁场感应传感器16a罐形齿轮16b齿轮17电路板18屏蔽罩19塑料衬套20a、20b编码器磁体
22插头28’螺栓29线缆30线缆开口31清洁刷、刷32缓冲器、插头33附接眼孔34刷壳35中央插套36 附接托架
权利要求
1.一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内环周之间保留环形间隙；并且 其中，可选地将具有罐形形状的磁绝缘屏蔽罩(18)放置为以其开通侧面向所述电路板(17)前方，并且可能的话延伸到所述环形间隙中。
8.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，所述接纳器组件(11)中的内腔中布置有所述电路板(17)，所述接纳器组件(11)中的所述内腔，尤其而言是所述接纳器(11)与所述屏蔽罩(18)之间的所述内腔，具体地通过固化塑料材料包封并且将所述电路板(17)与所述传感器(15)封装在一起。
9.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， 其中低摩擦塑料衬套(19)被按压到所述外壳组件(8a)的所述基部中以用于支撑所述齿轮。
10.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， 其中所述旋转角度传感器(Ib)被配置为冗余的，原因在于，提供了两个相似的，尤其是相同的，磁场定向感应传感器(15、15’)来用于对完整转圈进行计数并且还用于对部分转圈进行确定。
11.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， 其中在所述齿轮(16a、16b)上的所述磁体(20a、20b)被布置在由铁磁性材料制成的罐中，所述罐朝向相应面开通，并且尤其而言，使用可磁化的材料将所述齿轮(16a、16b)制成罐形。
12.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， 其中信号输出由所述磁场定向感应传感器(15)通过插头(22)来进行，所述插头(22)包括插头外壳(23)以及内部插头(24)，并且其中所述内部插头(24)与所述插头外壳(23)连接，方式是通过从内部插入并且通过所述插头外壳(23)中的卡销封盖来附接支撑模板(25)。
13.一种用于生成根据前述权利要求中任一权利要求所述的位置传感器的套件，其中所述套件包括以下器件: 接纳器(11)，其具有不同大�。缏钒�(17)附接到所述接纳器(11)且可能的话还有屏蔽罩(18)； 电路板(17)，所述电路板(17)大小相同但配备方式不同。
14.根据权利要求13所述的套件， 其包括具有不同齿数的齿轮(16a、16b),尤其而言，齿数与中央齿轮相比仅相差一个齿。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的套件，其包括外壳组件(8a、8b、8c)，所述外壳组件(8a、8b、8c)在轴向中具有不同长度，和/或大小不同的外径或内径，且/或其中所述套件包括被配置为张紧元件(3)的线缆和软带。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的套件， 其中所述套件包括直径不同且/或宽度不同的卷筒(2)。
17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的套件，其包括预组装的弹簧马达(27)，所述预组装的弹簧马达(27)包括外壳组件(Sc)、从外部插入并与插入的弹簧(4)插接在一起的插入螺母(14)，以及经栓固并覆盖所述插入螺母(14)的盖板(12)。
18.一种用于组装根据前述权利要求中任一权利要求所述的位置传感器的方法，其包括以下步骤: 将弹簧(4)插入到用于接纳所述弹簧(4)的横向外壳组件(Sc)中； 将插入螺母(14)以形状锁定方式插入到所提供的凹槽(13)中； 施加面盖板(12)，使得所述面盖板(12)覆盖所述插入螺母(14)，并且使得在远离所述插入螺母(14)的地方将所述面盖板(12)栓固； 将配备了所安装的组件的两个其它外壳组件(8a、8b)施加到具有所述弹簧(4)的所述外壳组件(8c);以及 通过将螺栓(28)螺旋插入来将所述外壳组件(8a、8b、8c)栓固在一起，所述螺栓(28)从远离弹簧外壳的侧插入并且延伸到所述外壳组件(8c)中的所述插入螺母(14)。
19.根据权利要求18所述的用于组装位置传感器的方法， 其中所述传感器外壳元件(8a)为已组装的，原因在于 用于齿轮(16a、16b)的轴承衬套(19)被插入到所述传感器外壳元件的基部中的轴承钻孔中，尤其而言是按压进入， 其中将接纳器元件(11)放置在所述齿轮(16a、16b)上方，并通过第一定位销相对于所述外壳组件(8a)的基部来定位及施加， 其中相对于外壳元件(8a)的基部来将所述接纳器元件(11)栓固，尤其而言通过沿所述钻孔推入， 其中将电路板(17)放置到所述接纳器元件(11)的罐形顶部侧中，并且置于所述接纳器元件(11)的相应定位销上，将所述电路板(17)之上的屏蔽罩(18)插入到所述接纳器元件(11)中，其中延行的线缆(29)从所述电路板通过在所述屏蔽罩(18)中的相应线缆开口(30)延伸， 通过在所述屏蔽罩(18 )中的包封开口将在所述接纳器元件(11)与所述屏蔽罩(18 )之间的内腔包封， 将所述线缆的末端与在所述外壳组件(8a)的外壁中的插头(22)相连接，并且施加所述面盖板(12)，并将所述面盖板(1 2)与所述外壳元件(8a)栓固在一起。
全文摘要
本发明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。
文档编号G01D5/12GK103175549SQ20121056346
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月21日 优先权日2011年12月23日
发明者克劳斯·曼弗雷德·施泰尼希, 贡纳尔·坎普, 彼得·沃斯 申请人:Asm自动化传感器测量技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
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