BR102012023334A2

BR102012023334A2 - Conjunto de sensor com partes de contato resilientes

Info

Publication number: BR102012023334A2
Application number: BR102012023334-7A
Authority: BR
Inventors: Leandro Westmann Prado; Ednei Lopes
Original assignee: Tyco Electronics Brasil Ltda
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-11-12
Also published as: BR102012023334B1; US20130068004A1; US8701476B2

Abstract

CONJUNTO DE SENSOR COM PARTES DE CONTATO RESILIENTES. um conjunto de sensor para uso em um veículo. O conjunto de sensor possui um alojamento para receber um substrato. Os terminais com as partes coincidentes de substrato são fornecidos no alojamento. O substrato possui componentes montados no mesmo e aberturas revestidas que se estendem através do mesmo. As aberturas revestidas são fornecidas em engate elétrico com os terminais. As aberturas são fornecidas para engatar mecanicamente e eletricamente as partes de contato resilientes dos terminais. As partes coincidentes de substrato são encaixadas por pressão de forma liberável dentro das aberturas revestidas para permitir que o substrato seja removida e substituída como necessário. As partes coincidentes de substrato mantêm a conexão elétrica e mecânica entre as partes coincidentes de substrato e as aberturas revestidas quando o conjunto de sensor é exposto à vibração.

Description

"CONJUNTO DE SENSOR COM PARTES DE CONTATO RESILIENTES"

Campo da Invenção

A presente invenção é direcionada a um conjunto de sensor que aloja um substrato, e em particular, a um conjunto de sensor que utiliza uma parte resiliente e deformável para conectar o substrato do conjunto de sensor a um conector ou outra interface coincidente.

Fundamentos da Invenção

Os conjuntos de sensor são utilizados em muitas aplicações automotivas, incluindo em compartimentos de motor. Como um exemplo, a tubulação de motor inclui tipicamente sensores para perceber a pressão da tubulação, temperatura do ar da tubulação, ou ambos, para perceber outras condições da tubulação. Por exemplo, o sensor pode ser um sensor de pressão de ar de tubulação (MAP) e o componente de sensor pode ser um elemento de sensor de pressão ou porta de pressão. Alternativamente, o sensor pode ser um sensor de pressão de ar de tubulação de temperatura (TMAP), e os componentes de sensor podem ser um elemento de sensor de temperatura e um elemento de sensor de pressão. Alternati- vãmente ainda, o sensor pode ser um sensor de temperatura, com o componente de sensor sendo um elemento de sensor de temperatura.

Tal sensor geralmente aloja os elementos de sensor em um alojamento. Fios ou terminais do sensor são posicionados em engate elétrico com elementos de sensor, de mo- do que os dados coletados pelos elementos de sensor possam ser transmitidos através dos terminais, através de uma interface coincidente e para um controlador que controla o motor.

Enquanto muitos desses conjuntos de sensores conhecidos operam adequadamen- te no ambiente no qual estão posicionados, o conjunto de vários componentes dentro do alojamento do sensor é difícil e caro, exigindo equipamento especializado. Como um exem- plo, o elemento de sensor de pressão e o elemento de sensor de temperatura de um sensor TMAP podem ser colocados em conexão elétrica com os terminais do alojamento por meio de união por fio. Isso exige um manuseio de uniões de fio e solda precisa dos fios aos ele- mentos e os terminais. Alternativamente, os elementos de sensor podem ser posicionados e presos a um painel de circuito impresso ou outro substrato e o substrato localizado em co- nexão elétrica com os terminais do alojamento por meio de união por fios. Novamente, isso exige o manuseio preciso das uniões por fio e a solda precisa dos fios ao substrato e aos terminais. Isso exige um maquinário de montagem caro. Adicionalmente, uma vez montado, o mesmo é difícil de reparar ou substituir qualquer um dos componentes se um ou mais dos elementos de sensor for considerado defeituoso. A confiabilidade dos sensores criados utili- zando-se os métodos conhecidos também é suspeita, particularmente em ambientes nos quais o sensor é exposto a vibrações extremas. Adicionalmente, a solda contém chumbo que não é ecológico.

Deveria ser, pois, desejável se fornecer um conjunto de sensor, tal como um sensor TMAP, que possa ser montado sem o uso de maquinário caro e complicado. Deve ser bené- fico também se fornecer um conjunto de sensor que possa ser facilmente reparado, ecologi- camente correto e que seja confiável com o tempo.

Sumário da Invenção

Uma modalidade ilustrativa é direcionada a um conjunto de sensor. O conjunto de

sensor possui um alojamento para o recebimento de um substrato. Os terminais com partes coincidentes de substrato são fornecidos no alojamento. O substrato possui componentes montados no mesmo e aberturas revestidas que se estende através do mesmo. As abertu- ras revestidas são fornecidas em engate elétrico com os terminais. As aberturas são forne-

cidas para engatar mecanicamente e elétrica as partes de contato resiliente dos terminais. As partes coincidentes de substrato são encaixadas por pressão de forma confiável dentro das aberturas revestidas para permitir que o substrato seja removido e substituído como necessário. As partes coincidentes do substrato mantêm a conexão elétrica e mecânica en- tre as partes coincidentes do substrato e as aberturas revestidas quando o conjunto de sen-

sor é exposto à vibração.

Outras características e vantagens da presente invenção serão aparentes a partir da descrição mais detalhada a seguir da modalidade preferida, levada em consideração em conjunto com os desenhos em anexo que ilustram, por meio de exemplo, os princípios da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista em perspectiva dianteira superior de uma modalidade ilustra- tiva de um conjunto de sensor;

A figura 2 é uma vista em perspectiva dianteira inferior da modalidade ilustrativa do conjunto de sensor da figura 1;

A figura 3 é uma vista em perspectiva do conjunto de sensor da figura 1 com o alo-

jamento removido para ilustrar os componentes elétricos;

A figura 4 é uma vista em perspectiva do conjunto de sensor da figura 1 com uma cobertura removida;

A figura 5 é uma vista em perspectiva posterior do conjunto de sensor da figura 1

com o substrato removido do recesso de recebimento de substrato;

A figura 6 é uma vista em perspectiva similar à da figura 3, ilustrando o substrato e as partes de contato de terminais antes da combinação dos mesmos;

A figura 7 é uma vista em perspectiva ampliada da parte de contato do terminal da modalidade ilustrativa;

A figura 8 é uma vista superior de uma parte de contato respectiva inserida em uma

abertura respectiva do substrato;

A figura 9 é uma vista transversal ilustrando as partes de contato inseridas em uma abertura respectiva do substrato;

A figura 10 é uma vista em perspectiva dianteira inferior de uma modalidade ilustra- tiva alternativa de um conjunto de sensor;

A figura 11 é uma vista em perspectiva superior do conjunto de sensor da figura 10 com o substrato removido do recesso de recebimento de substrato;

A figura 12 é uma vista em perspectiva similar à da figura 11, ilustrando o substrato e as partes de contato dos terminais antes da combinação dos mesmos;

A figura 13 é uma vista transversal do conjunto de sensor da figura 12, com o subs- trato combinado com as partes de contato dos terminais; A figura 14 é uma vista transversal alternativa do conjunto de sensor da figura 12,

com o substrato combinado com as partes de contato dos terminais;

A figura 15 é uma vista transversal do conjunto de sensor da figura 10 ilustrando o substrato combinado com as partes de contato dos terminais e da cobertura posicionada no mesmo.

Descrição Detalhada da Invenção

Com referência aos desenhos, onde referências numéricas similares se referem a componentes similares, a modalidade ilustrativa da invenção é direcionada a um conjunto de sensor que pode se montado sem o uso de maquinário caro e complicado e que pode ser facilmente reparado, que seja ecologicamente correto, e que seja confiável com o tempo em ambientes difíceis, tal como compartimentos de motor de um veículo.

Na modalidade ilustrativa, o conjunto de sensor 10 é configurado para medir a tem- peratura e pressão (TMAP) em uma tubulação de entrada de um conjunto de motor, apesar de outras configurações e aplicações poderem ser utilizadas sem se distanciar do escopo da invenção. Como um exemplo, o conjunto de sensor 10 pode ser um sensor de pressão de ar de tubulação (MAP), um sensor de pressão de ar de tubulação (TMAP), um sensor de tem- peratura de tubulação, ou qualquer outro tipo de sensor que perceba uma condição dentro da tubulação. Em operação, o conjunto de sensor 10 opera de uma forma conhecida reali- zando várias medições e enviando as medições para um controlador eletrônico ou módulo de controle (não ilustrado). O módulo de controle responde à informação recebida eletroni- camente a partir do conjunto de sensor 10, além de outros conjuntos de sensor e/ou senso- res, para controlar adequadamente o motor. Os módulos de controle são bem conhecidos na indústria e não serão descritos aqui em maiores detalhes.

Com referência às figuras 1, 2 e 10, os conjuntos de sensor 10 ilustrados nas mo- dalidades ilustrativas são sensores TMAP. Cada conjunto de sensor 10 possui um alojamen- to 20. O alojamento 20 é feito a partir de plástico ou qualquer material possuindo a resistên- cia adequada e características dielétricas necessárias. Adicionalmente, o material utilizado para o alojamento 20 deve ser capaz de suportar as demandas de temperatura do conjunto de motor e do compartimento de motor.

O alojamento 20 possui uma parte de montagem 22, uma parte de recebimento de substrato 24 e uma parte de recebimento de terminal 26. A parte de montagem 22 é configu- rada para montar o conjunto de sensor 10 na posição relativa à entrada. Na modalidade ilus- trativa, a parte de montagem 22 possui uma abertura 30 para o recebimento de um hardwa- re de montagem (não ilustrado) através da mesma. No entanto, outras configurações da parte de montagem 22 estão dentro do escopo da invenção.

A parte de recebimento de terminal 26 possui cavidades de recebimento de terminal 40 (como ilustrado nas figuras 14 e 15) que se estendem a partir de perto de uma extremi- dade coincidente 42 do conjunto de sensor 10 para a parte de recebimento de substrato 24. As cavidades de recebimento de terminal 40 são configuradas para receber os terminais 44 (figuras 2, 14 e 15). Os terminais 44 são retidos nas cavidades de recebimento de terminal utilizando técnicas de montagem conhecidas, incluindo, mas não limitado ao uso de farpas de montagem ou projeções ou por moldagem do material do alojamento 20 sobre os termi- nais 44.

Com referência à figura 3, os terminais 44 possuem partes coincidentes de conector 46, partes de transição 48 e partes coincidentes de substrato 50 que variam como necessá- rio pelo conector coincidente (não ilustrado) e o substrato 60.

Na modalidade ilustrativa como mais bem ilustrado nas figura 6, 7 e 8, as partes co- incidentes de substrato 50 possuem partes de contato 52. Na modalidade ilustrada nas figu- ras 7 e 8, as partes de contato 52 são partes de pino em conformidade com múltiplas molas 52 gravadas e formadas nas mesmas. No entanto, outras partes de contato resilientes e adaptáveis 52 podem ser utilizadas. Adicionalmente, as partes de contato 52 não precisam ser estampadas e formadas a partir dos terminais 44. Como ilustrado na figura 7, as partes de contato 52 possuem extensões espaçadas 54 que possuem partes de conexão 56a, 56b que se estendem entre as mesmas. Pelo menos uma primeira parte de conexão 56a é for- mada em cada parte de contato. Pelo menos uma segunda parte de conexão 56b é formada em cada parte de contato. Como ilustrado na figura 8, cada primeira parte de conexão 56a possui uma leve dobra 58a. Cada segunda parte de conexão 56b é desviada da primeira parte de conexão 56a e possui uma leve dobra 58b, a dobra 58b se estendendo em uma direção oposta à dobra 58a da primeira parte de conexão 56a.

Como ilustrado nas figuras 4, 5, 11 e 12, a parte de recebimento de substrato 24 se estende entre a parte de montagem 22 e a parte de recebimento de terminal 26. A parte de recebimento de substrato 24 possui um recesso de recebimento de substrato 62 que se es- tende a partir de uma primeira superfície 64 da parte de recebimento de substrato 24 para uma segunda superfície 66. O recesso 62 é dimensionado para receber um substrato 60 (figuras 5 e 12). As projeções de posicionamento 68 (figuras 5 e 11) são fornecidas no re- cesso 62, as projeções 68 cooperam com o substrato 60 para posicionar adequadamente o substrato 60 no recesso 62. As projeções de travamento 70 (figuras 5 e 11) também são fornecidas no recesso. As projeções de travamento 70 cooperam com o substrato para prender de forma adequada o substrato 60 no recesso 62. Com referência às figuras 3, 5, 8, 9, e 11 a 15, as partes coincidentes de substrato

50 dos terminais se estendem para dentro do recesso 62. Como ilustrado nas figuras 3, 8, 9, 13 e 14, furos vazados ou aberturas revestidas 72 são fornecidos no substrato 60 e se es- tendem através do mesmo. O espaçamento das aberturas 72 corresponde ao espaçamento das partes coincidentes de substrato 50. Como ilustrado na figura 8, os diâmetros das aber- turas 72 são dimensionados de modo a serem ligeiramente menores do que a largura das partes coincidentes de substrato 50, de modo que as partes coincidentes de substrato 50 sejam colocadas em engate por fricção com as aberturas 72 mediante combinação.

Na modalidade ilustrada, o substrato 60 é um painel de circuito impresso, mas o substrato não está limitado a isso. Como ilustrado nas figuras 3, 5, 12, 15, o substrato pos- sui componentes, tal como, mas não limitados a um sensor de pressão 74 e um sensor de temperatura 76 fixados ao mesmo. Os sensores 74, 76 são eletricamente conectados às aberturas 72 por meio de fios, traços e percursos condutores (não ilustrados) de uma forma conhecida na técnica. Outros sensores e componentes também podem ser montados no substrato 60.

À medida que o substrato 60 é montado no recesso 62, as aberturas 72 são movi-

das em engate com as partes de contato 52 das partes de combinação de substrato 50 dos terminais 44. À medida que isso ocorre, as extensões 54 são movidas na direção uma da outra, comprimindo as primeira e segunda partes de conexão 56a, 56b. Isso faz com que as primeira e segunda partes de conexão 56a, 56b exerçam uma força de mola, como repre- sentado pelas setas A da figura 8, à medida que as primeira e segunda partes de conexão 56a, 56b tentam retornar de forma resiliente para sua posição não tensionada, fazendo com que as extensões 54 exerçam uma força nas paredes laterais das aberturas 72. Isso forma um tipo de solda a frio entre os terminais 44 e o substrato 60, garantindo assim que a cone- xão mecânica e elétrica entre as partes coincidentes do substrato 50 dos terminais 44 e das aberturas 72 do substrato 60 seja realizada e mantida mesmo em condições difíceis nas quais a vibração e similares ocorrem.

Antes da adição de material de potting, como descrito abaixo, o substrato 60 e os sensores 74, 76 são testados quando inseridos nas partes de contato 52. O uso das partes de contato resilientes 52 permite que o substrato 60 seja substituído se o substrato 60 ou os sensores 74, 76 não estiverem com um desempenho adequado. Visto que as partes de con- tato resiliente 52 mantêm suas características resilientes através de mais de um ciclo, o substrato 60 pode ser removido das partes de contato 52 e um novo substrato pode ser in- serido sem danificar as partes de contato 52 ou o conjunto de sensor 10.

Com as partes de contato 52 adequadamente inseridas nas aberturas 72, o subs- trato 60 engata as projeções de posicionamento 68, impedindo o movimento adicional do substrato para dentro do recesso 60, posicionando, assim, adequadamente o substrato 60 no recesso 62. Adicionalmente, com o substrato 60 adequadamente posicionado pelas pro- jeções, partes de projeções de travamento 70 se estendem sobre uma superfície superior do substrato para impedir a remoção indesejada do substrato para travar adequadamente o substrato 60 em posição. Como ilustrado nas figuras 4, 13, 14 e 15, com o substrato 60 a- dequadamente testado, inserido e mantido no recesso 62, resina ou material de potting 81 (figuras 13, 14 e 15) pode ser aplicado ao substrato 60 e recesso 62 para isolar os vários sensores e componentes fixados ao substrato 60. No entanto, o uso de resina ou material de potting não é necessário. Como ilustrado nas figuras 1, 4 e 15, uma cobertura 80 é então posicionada sobre o recesso 62 e presa à parte de recebimento de substrato 24. Como ilus- trado nas figuras 1 e 4, a cobertura 8 pode possuir uma parte de torre 82 que é configurada para receber e proteger o sensor de temperatura 76.

As partes de contato resilientes 52 dos terminais 44 permitem que o substrato 60 seja facilmente montado sem o uso de maquinário caro e complicado ou equipamento de montagem necessário para as montagens de sensor anteriores. Adicionalmente, o conjunto de sensor 10 não exige solda ou outros tipos de assistentes de conexão, eliminando, assim, o uso de solda ou similar que posas conter substâncias prejudiciais tal como chumbo. As partes de contato resilientes 52 dos terminais 44 também permitem que o substrato 60 seja removido e substituído como necessário enquanto se fornecer força suficiente para as aber- turas 72 para manter a conexão elétrica e mecânica entre as partes de contato resilientes 52 e aberturas 72 quando o conjunto de sensor 10 é exposto à vibração ou outras condições difíceis.

Enquanto a invenção foi descrita com referência a uma modalidade preferida, será compreendido pelos versados na técnica que várias mudanças podem ser feitas e equiva- lências podem ser substituídas para elementos sem se distanciar do escopo da invenção. Adicionalmente, muitas modificações podem ser feitas para se adaptar uma situação parti- cular ou material aos ensinamentos da invenção sem se distanciar do escopo essencial da mesma. Portanto, se pretende que a invenção não seja limitada à modalidade particular descrita como o melhor modo contemplado de realização dessa invenção, mas que a inven- ção inclua todas as modalidades que se encontram dentro do escopo das reivindicações em anexo.

Claims

1. Conjunto de sensor, CARACTERIZADO pelo fato de compreender: um alojamento para o recebimento de um substrato; terminais fornecidos no alojamento, os terminais possuindo partes coincidentes de substrato; o substrato possuindo componentes montados no mesmo e aberturas revestidas se estendendo através do mesmo, as aberturas fornecidas em engate elétrico com os compo- nentes; onde as partes coincidentes de substrato são encaixadas por pressão de forma Ii- berável dentro das aberturas revestidas para permitir que o substrato seja removido e subs- tituído como necessário; onde as partes coincidentes de substrato mantêm a conexão elétrica e mecânica entre as partes coincidentes de substrato e as aberturas revestidas quando o conjunto de sensor é exposto à vibração.

2. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de as partes coincidentes de substrato possuírem partes de contato resiliente.

3. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de as partes de contato resilientes serem partes deformáveis que são estampadas e formadas a partir dos terminais.

4. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de as partes de contato resilientes serem partes de contato resilientes de múltiplas mo- las.

5. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de os componentes incluírem um sensor de pressão.

6. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de os componentes incluírem um sensor de temperatura.

7. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de um recesso de recebimento de substrato ser fornecido no alojamento, o recesso de recebimento de substrato sendo configurado para receber o substrato.

8. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de as projeções de posicionamento serem fornecidas no recesso de recebimento de substrato, as projeções e posicionamento cooperando com o substrato para posicionar ade- quadamente o substrato no recesso de recebimento de substrato.

9. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de as projeções de travamento serem fornecidas no recesso de recebimento de subs- trato, as projeções de travamento cooperando com o substrato para prender adequadamen- te o substrato no recesso de recebimento de substrato.

10. Conjunto de sensor, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o substrato ser um painel de circuito impresso.