CN103392113B - 用于车辆的传感器单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于车辆的传感器组件(1)，其包括传感器单元(10)和缆线组件(50)，其中传感器单元(10)包括基础载体(12)和与基础载体(12)相连接的带有传感器元件(34)的电子件(30)，其中电子件(30)可通过至少一个接触部(37、53、67)与包括至少一个单芯线(52、54)的缆线组件(50)电接触。根据本发明，基础载体(12)是敞开的壳体，其具有用于容纳至少一个接触部(37、53、67)的至少一个插入孔(14)和用于至少部分地容纳电子件(30)的容纳凹部(16)，其中，设置带有用于将传感器单元(10)固定在车辆中的器件(24)的弹性帽(20)，其可至少部分地被推到实施成壳体的基础载体(12)上并且密封地封闭容纳凹部(16)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的传感器组件，该传感器组件包括传感器单元和缆线组件，其中，传感器单元包括基础载体和与该基础载体相连接的带有传感器元件的电子件，其中，电子件能够通过至少一个接触部与缆线组件电接触，缆线组件包括至少一个单芯线。
背景技术
当今，在两轮车辆和四轮车辆中，布置在车轮的区域中的例如用于获取转速和/或转动方向的传感器组件利用塑料包围或封装并且通过金属的实施成固定套的插入件安装在车辆上。传感器单元作为抵抗环境影响的保护的封装通常通过包封具有至少一个传感器元件和一个用于保持该传感器元件的保持元件的传感器芯实现，其中，该传感器元件可以通过联接缆线与至少一个联接芯线电接触、确切地说与控制器相连接。通常，在硬化的状态中可抵抗温度影响和介质影响并且由此在传感器元件的上述使用寿命上起作用的塑料用作防止环境影响的保护部。这种类型的对特殊传感器元件的封装应用在静态地、动态地和/或冲击式负载的连接中，例如在机动车中的转速传感器单元中。
在公开文献DE102008005315A1中例如描述了一种用于制造传感器单元的方法和装置。所描述的传感器单元实施成磁场传感器、特别是用于获取车轮旋转的和/或用于获取在机动车的传动系统中的旋转运动的转速和/或转动方向传感器。该传感器单元包括传感器芯，其具有带有评估电子器件的传感器元件和用于保持该传感器元件的保持元件，其中，传感器元件可通过联接缆线与至少一个联接芯线电接触。传感器芯和联接缆线的端部通过注塑被塑料包围、确切地说被塑料封装，其中，塑料外罩通常由聚酰胺和玻璃纤维组成。用于将传感器单元固定在机动车上的固定板被喷铸在该塑料外罩上。在该第二注塑过程中，优选地将金属的固定套喷入所述固定压板中。通过该固定套将传感器单元固定在机动车上。
此外，在公开文献DE102006050177A1中描述了一种构造成用于车轮的转速和/或转动方向传感器的磁场传感器，在其中对磁场敏感的传感器元件与其保持元件一起被塑料包封。该塑料护罩在此也包围联接缆线的端部并且设计成使得注塑部分形成带有用于装配传感器的固定套的固定板。
发明内容
相对地，根据本发明的用于车辆的传感器组件具有的优点是，在制造该传感器组件时实现了成本降低，因为为了制造实施成壳体的基础载体仅仅需要注塑过程并且壳体由弹性帽密封地封闭并且在没有螺钉的情况下被固定在车辆中。在此，该弹性帽以有利的方式承担相对于环境密封安装部位的任务，也就是说，传感器组件在车轮或变速器或发动机处的安装部位通过该弹性帽相对于环境密封。此外，该弹性帽具有用于无螺钉地将传感器单元固定在安装位置中的器件以及传感器单元相对于车轮、变速器或发动机的内部密封。
本发明的实施方式提供了一种用于车辆的传感器组件，该传感器组件包括传感器单元和缆线组件。传感器单元包括基础载体和与该基础载体相连接的带有传感器元件的电子件。在此，该电子件可通过至少一个接触部与缆线组件电接触，该缆线组件包括至少一个单芯线。根据本发明，基础载体实施成敞开的壳体，该壳体具有用于容纳所述至少一个接触部的至少一个插入孔和用于至少部分地容纳所述电子件的容纳凹部，其中，设置带有用于将传感器单元固定在车辆中的器件的弹性帽，其可至少部分地被推到实施成壳体的基础载体上并且密封地封闭容纳凹部。
特别有利的是，基础载体实施成带有定位凸耳的塑料注塑件。这以有利的方式实现了传感器组件在车辆中的安装部位上简单的位置正确的装配。
在根据本发明的传感器组件的有利的设计方案中，所述至少一个接触部包括至少一个用于接触电子件的第一接触部位和至少一个用于接触缆线组件的第二接触部位。在此，所述至少一个第一接触部位例如实施成焊接连接部和/或所述至少一个第二接触部位实施成卡子连接部。
在根据本发明的传感器组件的另一有利的设计方案中，所述至少一个接触部与相应的单芯线的一个端部一起被插入相应的插入孔中，其中，所述相应的插入孔通过轴向地被施加到该单芯线上的单芯线密封部密封。带有护罩的导线或被注塑到传感器壳体中的单芯线面临的风险是，湿气可沿着导线或单芯线侵入传感器单元的内部，由此可导致腐蚀或功能故障。使用带有单芯线密封部的单导线以有利的方式防止了湿气如此通过导线纵向泄漏而侵入。如果尽管如此由于强度或保护要求需要金属护皮导线，那么在充分地远离传感器单元处才将护皮围绕单芯线布置和固定。
在根据本发明的传感器组件的另一有利的设计方案中，弹性帽的固定件具有止挡面，其在已安装的状态中贴靠在安装区域的安装孔的边缘上。附加地或备选地，弹性帽的固定件可具有向外敞开的容纳槽，其在已安装的状态中包围在安装区域中的安装孔的边缘。
在根据本发明的传感器组件的另一有利的设计方案中，弹性帽具有内部的密封面，其与布置在基础载体上的密封隆起部一起形成内部的密封区域，以相对于安装部位密封传感器组件并且以有利的方式防止湿气侵入基础载体的容纳凹部中。
在根据本发明的传感器组件的另一有利的设计方案中，弹性帽具有外部的密封唇，其与安装孔的对应的表面一起形成外部的密封区域，以相对于环境密封安装部位并且以有利的方式防止在传感器被装入其中的车辆设备处形成泄漏。
在根据本发明的传感器组件的另一有利的设计方案中，带有传感器元件和永磁体的电子件实施成为带有霍尔元件和/或磁阻元件和评估电路的根据应用特定的集成电路的形式的主动的传感器，或者实施成带有绕组和极性件的被动地感应的传感器，其中，设置至少一个用于接触相应的传感器元件的接触桥。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在以下描述中详细解释。在附图中相同的附图标记表示具有相同或相似功能的组件或元件。
图1示出了根据本发明的传感器组件的第一实施例的示意性剖视图，
图2示出了用于图1中的根据本发明的传感器单元的缆线组件的示意图，
图3示出了带有已装配的插头的图2中的缆线组件的示意图，
图4示出了用于根据图1的根据本发明的传感器单元的基础载体的示意性侧视图，
图5示出了图4中的基础载体的示意性前视图，
图6示出了在装配之前图1中的根据本发明的传感器组件的各个组件的示意图，
图7示出了在装配弹性帽之前根据本发明的传感器组件的示意图，
图8示出了根据本发明的传感器组件的第二实施例的示意性剖视图，
图9示出了用于图1或8中的根据本发明的传感器组件的实施例的第一安装区域的示意性剖视图，
图10示出了用于图1或8中的根据本发明的传感器组件的实施例的第二安装区域的示意性剖视图。
具体实施方式
如可从图1至7中看出的那样，所示出的根据本发明的用于车辆的传感器组件1的第一实施例包括传感器单元10、插头40和缆线组件50。该传感器单元10包括基础载体12和与该基础载体12相连接的带有传感器元件34的电子件30。该电子件30通过至少一个接触部37、53与具有至少一个单芯线52、54的缆线组件50电接触。
根据本发明，所述基础载体12实施成敞开的壳体，其具有用于容纳至少一个接触部37、53的至少一个插入孔14和用于至少部分地容纳电子件30的容纳凹部16。此外，设置带有用于将传感器单元10固定在车辆中的器件24的弹性帽20，该弹性帽20至少部分地被推到并压紧在实施成壳体的基础载体12上并且密封地封闭容纳凹部16。在所示出的实施例中，基础载体12实施成带有定位凸耳18的塑料注塑件，其使传感器组件1位置正确地装配在车辆中成为可能。
在所示出的第一实施例中，传感器组件1的电子件30实施成以根据特殊应用集成的电路(ASIC)34的形式的主动的传感器，该ASIC带有实施成霍尔元件的传感器元件，该传感器元件具有集成的用于处理测量信号并给出测量值的评估电路。用于产生测量信号的磁场由圆柱形的永磁体38提供，该永磁体38根据磁路的要求布置成直接邻近ASIC模块34。两个实施成接触桥36的导体电路通过电容器32跨接以消除信号峰值并且通过至少一个接触部37、53与缆线组件50的单芯线52、54电连接。由此，传感器组件1的第一实施例的电子件30实施成带有双导线接口37、53的ASIC模块34。该ASIC模块34的固定通过“热镀熔化过程”实现，从而热镀熔化点39使ASIC模块34固定在实施成敞开的壳体的基础载体12上。优选地，应用的永磁体38实施成NdFeB-磁体(纽达因(Neodyn)-铁-硼-磁体)。
如还可从图1中看出的那样，在所示出的实施例中接触部包括两个用于接触电子件30的第一接触部位37和两个用于接触缆线组件50的第二接触部位53，其中，两个第一接触部位37实施成焊接连接部并且两个第二接触部位53实施成卡子连接部。第二接触部位53的接触桥36和卡子端子55优选地具有相同的材料厚度，从而ASIC模块34通过该接触桥36直接焊接到卡子端子55上。拉力释放部已经被集成到卡子端子55中，从而减小了在焊点处的负载。接触部37、53分别与对应的单芯线52、54的一个端部一起被插入基础载体12的相应的插入孔14中，其中，该相应的插入孔14通过轴向地被施加到单芯线52、54上的单电芯密封部58密封。相似地，单芯线52、54的另一端部通过卡子连接部53与相应的卡子端子55相连接并且被插入并卡锁在插头40的壳体42中对应的插入孔44中。单芯线52、54也在插头侧通过轴向地被施加的单电芯密封部58在位于插头40的壳体42中的插入孔44中被密封。在所示出的实施例中，缆线组件50的单芯线52、54被扭转并且被以虚线示出的护罩56包围，该护罩具有与传感器单元10以及与插头40足够远的距离，以避免湿气侵入传感器单元10中。
如还可从图1中看出的那样，弹性帽20具有内部的密封面23，该密封面23与布置在基础载体12上的密封隆起部19一起形成内部的密封区域D1，以防止湿气侵入容纳凹部16中。
如还可从图1中看出的那样，弹性帽20的固定件24具有止挡面24.1，其在已装配的状态中贴靠在安装区域5的安装孔5.1的边缘上并且形成固定区域B，如可从图9中看出的那样。此外，弹性帽20具有外部的密封唇22，其与安装孔5.1的对应表面一起形成外部的密封区域D2。在图9中示出的安装区域5例如代表在车轮或车辆发动机上的安装部位。由此，该第二密封区域D2相对于环境密封车轮或车辆发动机。
备选地，弹性帽20的固定件24具有向外敞开的容纳槽28，其在已安装的状态中包围在安装区域5'的安装孔5.1'的边缘并且形成固定区域B'，如可从图10中看出的那样。同时，该向外敞开的容纳槽28与安装孔5.1'的对应表面一起形成外部的密封区域D2'。在图10中示出的安装区域5例如表示在车辆变速器处的安装部位。由此，第二密封区域D2'相对于环境密封变速器。
本发明的实施方式以有利的方式实现了简单的成本适宜的生产过程，下面将参考图2至7描述该生产过程。
如可从图2中看出的那样，为了组装扭转的缆线组件50，将单缆线密封部58布置在位于缆线组件50的插头侧端部上的单芯线52、54上。随后，将阳性的卡子端子55和缆线组件50的单芯线52、54的插头侧端部卡接以建立相应的卡子连接部53。相似地，在缆线组件50的传感器侧的端部上将单缆线密封部58布置在缆线组件50的单芯线52、54上。随后，将阴性的卡子端子55和缆线组件50的单芯线52、54的传感器侧的端部卡接以建立相应的卡子连接部53。
如可从图3中看出的那样，为了装配联接插头40，将阳性的卡子端子55插入并卡锁在位于插头40的壳体42中的插入孔44中。
如还可从图4和5中看出的那样，传感器单元10的实施成敞开的壳体的基础载体12具有两个插入孔14、密封隆起部19、定位凸耳18和容纳凹部16。
如还可从图6中看出的那样，永磁体38通过被压入相应的容纳部中被装配在基础载体12中。缆线组件50在基础载体12中的装配通过将单芯线52、54的缆线端部与接触部53和卡子端子55一起插入相应的在基础载体12中的插入孔14中实现，其中，缆线端部被插入所述插入孔14中的程度直至其通过单缆线密封部58密封。紧接着，将带有经整修的接触桥36的弯曲的ASIC模块34安置在对应的容纳凹部16中并且通过热压制过程(热镀熔化过程)固定ASIC模块34。此外，将ASIC模块34的接触桥36与阴性的卡子端子55焊接在一起。
如可从图7中看出的那样，通过将例如实施成橡胶帽的弹性帽20推到并压到实施成敞开的壳体的基础载体12上，传感器单元10被流体密封地封闭。
如可从图8中看出的那样，用于车辆的根据本发明的传感器组件1'的所示出的第二实施例包括传感器单元10'、插头40和缆线组件50。该传感器单元10'包括基础载体12'和与该基础载体12'相连接的带有传感器元件64的电子件60。该电子件60通过至少一个接触部67、53与具有至少一个单芯线52、54的缆线组件50电接触。在第二实施例中，基础载体12'也实施成敞开的壳体，其具有用于容纳至少一个接触部67、53的至少一个插入孔14'和用于至少部分地容纳电子件60的容纳凹部16'。与第一实施例相似地，在第二实施例中也设置有带有用于将传感器单元10'固定在车辆中的器件24'的弹性帽20'，其至少部分地被推到并压紧在实施成壳体的基础载体12'上，并且密封地封闭容纳凹口16'。在所示出的实施例中，基础载体12'同样实施成带有定位凸耳18'的塑料注塑件，其使传感器组件1'能够位置正确地装配在车辆中。
在所示出的第二实施例中，传感器组件1'的电子件60实施成被动地感应的传感器，其包括实施成带有极性件62的绕组64的传感器元件和永磁体68。在此，两个接触桥66使绕组64与缆线组件50的单芯线52、54的电连接成为可能。已安装的永磁体68同样优选地实施成NdFeB-磁体(纽达因-铁-硼-磁体)。
如可从图8中看到的那样，在所示出的第二实施例中与第一实施例相似地，接触部包括两个用于接触电子件60的第一接触部位67和两个用于接触缆线组件50的第二接触部位53，其中，两个第一接触部位67同样实施成焊接连接部并且两个第二接触部位53实施成卡子连接部。第二接触部位53的接触桥66和卡子端子55具有相同的材料厚度，从而绕组64的线通过接触桥66直接焊接到卡子端子55上。拉力释放部已经被集成到卡子端子55中，从而减小了在焊点处的负载。缆线组件50和插头40在结构、工作原理和装配基本上相应于第一实施例的实施方案，从而在此不再详细阐述。
如还可从图8中看出的那样，弹性帽20'具有内部的密封面23'，其与第一实施例相似地与布置在基础载体12'上的密封隆起部19'一起形成内部的密封区域D1，以防止湿气侵入容纳凹部16'中。此外，弹性帽20'具有内部的粘接部位26'，极性件62与弹性帽20'一起粘接在该内部的粘接部位26'上。
如还可从图8中看出的那样，弹性帽20'的固定件24'具有止挡面24.1'，其在已安装的状态中贴靠在安装区域5的安装孔5.1的边缘上并且形成固定区域B，如可从图9中看出的那样。此外，该弹性帽20'具有外部的密封唇22'，其与安装孔5.1的对应的表面一起形成外部的密封区域D2。由此，该第二密封区域D2在该第二实施例中也相对于环境密封车轮或车辆发动机。
备选地，弹性帽20'的固定件24'具有向外敞开的容纳槽28，其在已安装的状态中包围在安装区域5'的安装孔5.1'的边缘并且形成固定区域B'，如可从图10中看出的那样。同时，该向外敞开的容纳槽28与安装孔5.1'的对应表面一起形成外部的密封区域D2'。由此，第二密封区域D2'与第一实施例相似地相对于环境密封变速器。
本发明的实施方式使用简单的、已经在市场上提供的组件。即，使用仅仅需要注塑过程进行制造的壳体用于传感器单元。此外，通过直接将传感器元件的相应的接触桥焊接到卡子端子上的焊接过程实现接触。因此，例如可以有利的方式省去用于在传感器元件和缆线组件或插头之间的电连接的汇流排。通过在传感器单元之内的导线实现带有不同功能长度的变型方案的长度补偿。为了相对于传感器壳体密封导线，使用单芯线密封部，由此可避免湿气通过导线纵向泄漏侵入传感器单元中的危险。该弹性帽承担了相对于环境密封发动机、变速器或车轮的任务、在没有螺钉的情况下将传感器单元固定在安装位置中的任务以及相对于发动机、变速器或车轮内部地密封传感器任务。本发明的实施方式通过使用最简单的制造过程和连接技术使在制造传感器组件时降低成本成为可能。由此，本发明的实施方式提供了这样的传感器组件，即，其能够以有利的方式在简单的成本适宜的生产过程中制造并且在车辆制造商处可通过简单的装配过程在不需要螺丝起子的情况下装配在车辆中。此外，本发明的实施方式使用了仅仅需要注塑过程的壳体和批量生产的低成本子部件。
Claims (10)
1.一种用于车辆的传感器组件，所述传感器组件包括传感器单元(10、10')和缆线组件(50)，其中，所述传感器单元(10、10')包括基础载体(12、12')和与所述基础载体(12、12')相连接的带有传感器元件(34、64)的电子件(30、60)，其中，所述电子件(30、60)能够通过至少一个接触部(37、53、67)与所述缆线组件(50)电接触，所述缆线组件(50)包括至少一个单芯线(52、54)，其特征在于，所述基础载体(12、12')是敞开的壳体，所述壳体具有用于容纳所述至少一个接触部(37、53、67)的至少一个插入孔(14、14')和用于至少部分地容纳所述电子件(30、60)的容纳凹部(16、16')，其中，设置弹性帽(20、20')，所述弹性帽带有用于将所述传感器单元(10、10')固定在车辆中的器件(24、24')，所述弹性帽能够至少部分地被推到实施成壳体的基础载体(12、12')上并且密封地封闭所述容纳凹部(16、16')。
2.按照权利要求1所述的传感器组件，其特征在于，所述基础载体(12、12')是带有定位凸耳(18)的塑料注塑件。
3.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述至少一个接触部包括至少一个用于接触所述电子件(30、60)的第一接触部位(37、67)和至少一个用于接触所述缆线组件(50)的第二接触部位(53)。
4.按照权利要求3所述的传感器组件，其特征在于，至少一个第一接触部位(37、67)是焊接连接部和/或至少一个第二接触部位(53)是卡子连接部。
5.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述至少一个接触部(37、53、67)与相应的单芯线(52、54)的一个端部一起被插入相应的插入孔(14、14')中，其中，所述相应的插入孔(14、14')通过轴向地被施加到所述单芯线(52、54)上的单芯线密封部(58)密封。
6.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述弹性帽(20、20')的固定件(24、24')具有止挡面(24.1、24.1')，所述止挡面在已安装的状态中贴靠在安装区域(5)的安装孔(5.1)的边缘处。
7.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述弹性帽(20、20')的固定件(24、24')具有向外敞开的容纳槽(28、28')，所述容纳槽在已安装的状态中包围在安装区域(5')中的安装孔(5.1')的边缘。
8.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述弹性帽(20、20')具有内部的密封面(23、23')，所述内部的密封面与布置在所述基础载体(12、12')上的密封隆起部(19、19')一起形成内部的密封区域(D1)。
9.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，所述弹性帽(20、20')具有外部的密封唇(22、22')，所述外部的密封唇与安装孔(5.1)的对应的表面一起形成外部的密封区域(D2)。
10.按照权利要求1或2所述的传感器组件，其特征在于，带有传感器元件(34、64)和永磁体(38、69)的电子件(30、60)是带有霍尔元件和/或磁阻元件和评估电路的根据应用特定的集成电路模块(ASIC模块)的形式的主动的传感器，或者是带有绕组(64)和极性件(62)的被动地感应的传感器，其中，设置至少一个用于接触相应的传感器元件(34、64)的接触桥(36、66)。
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