CN107782352A - 用于传感器单元的电路载体、对应的传感器单元和用于装配这种传感器单元的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于传感器单元的电路载体(5)、具有这种电路载体(5)的传感器单元和用于装配传感器单元的方法，该电路载体具有电路板(10)，该电路板承载电子电路(16)和传感器构件(40)，该传感器构件具有壳体(42)和至少一个布置在壳体(42)中的传感器元件(44)。在此，电路板(10)具有凹处(12)，该凹处适于容纳传感器构件(40)，使得电路板(10)和传感器元件(44)具有共同的竖向中轴线(MA)和共同的横向中间平面(ME)。

Description

用于传感器单元的电路载体、对应的传感器单元和用于装配 这种传感器单元的方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求1的类型的用于传感器单元的电路载体。本发明还涉及具有这种电路载体的传感器单元以及用于装配这种传感器单元的方法。

背景技术

由现有技术已知多种用于传感器单元的具有电路板的电路载体，其分别具有电子电路和传感器构件。这种传感器构件分别包括壳体和至少一个布置在壳体中的传感器元件。壳体通常实施为标准壳体，例如DIL壳体(Dual in-Line，“双列式壳体”)或SMD壳体。为了探测至少一个对应的物理量，传感器元件具有优选的测量平面或优选的测量方向。传感器构件装配在电路板“上”。通常，传感器构件和测量平面或测量方向的取向通过电路板的定位实现，由此出现由于传感器构件在电路板上的定位的额外公差、焊接公差等等，其可降低传感器信号的质量。

由文献DE 10 2012 204 911 A1已知具有保护套筒的传感器单元，在保护套筒中布置有至少一个测量单元和电路载体，测量单元探测在车辆制动系统中的受电磁阀控制的流体的液压压力，并且电路载体设置有基本上垂直于测量单元的电路板。电路板优选地实施成可在两侧进行装配并且包括具有至少一个电子和/或电气构件的电子电路，电子电路例如执行测量单元的原始信号的信号放大和/或处理。测量单元将液压压力转换成至少一个电气输出信号并且具有至少一个联接点，通过该联接点可获取测量单元的至少一个电气输出信号。电路载体具有内部接口，其获取测量单元的至少一个电气输出信号并且提供给电子电路。此外，电子电路的输出信号可通过外部接口获取。在此，内部接口构造在保护套筒的第一端部处，并且外部接口构造在保护套筒的第二端部处。保护套筒防止传感器单元的内部结构的过大的机械负载。用于在传感器单元中的电路板的支撑单元包括外部接口，通过该外部接口可获取电路板的至少一个电气输出信号。在此，支撑单元包括具有外轮廓的基体，基体实施为柱体并且具有用于电路板的容纳开口，容纳开口与电路板的外轮廓匹配并且至少部分地容纳电路板。支撑单元在保护套筒的第二端部处有间隙运动地引入并且通过容纳开口推到电路板上。支撑单元通过外轮廓抵靠保护套筒的内轮廓来支撑电路板。

发明内容

相应具有独立权利要求1和5的特征的用于传感器单元的电路载体和具有这种电路载体的对应的传感器单元具有的优点是，通过得悉传感器元件的中轴线和横向中间平面的走向可简单地确定传感器元件的优选的测量方向和/或优选的测量平面，使得传感器元件或传感器单元的安装位置可与至少一个待探测的物理量匹配，并且可输出高质量的传感器信号。

此外，传感器元件和电路板的共同的中轴线和共同的横向中轴线可简单地通过将电路板定心地布置在传感器单元的保护套筒中与整体结构的中轴线和横向中间平面对齐。因此，传感器元件、电路板和传感器单元具有共同的中轴线和共同的横向中间平面，使得可以有利的方式简单地识别传感器元件的测量平面或优选的测量方向并且可在安装传感器单元时考虑到传感器元件的测量平面或优选的测量方向。通过插装到电路板上的支撑单元可实现电路板在保护套筒的上部区域中的简单的自定心。此外，电路板或传感器元件可通过传感器构件的嵌入凹处中的壳体直接通过壳体的取向得到取向。

通过传感器构件嵌入电路板的凹处中，优选地具有DIL标准壳体的传感器构件装配为所谓的“死虫(Dead Bug)”并且位于电路板的平面中。由此，有利地不需要附加的措施来用于传感器元件在保护套筒中的定心，因为传感器构件并且因此传感器元件简单地通过电路板在保护套筒中的定心得到定心。此外，通过电路板定心地布置在保护套筒中，可使用最大宽度的电路板并且可最佳地利用提供的结构空间。在传感器构件布置在电路板上的传统的电路载体中，传感器构件和传感器元件在没有附加措施的情况下不可实现这样简单地定心。因此，在这种传统的传感器单元中，必须例如不对称地装配电路板，以便使传感器元件的中轴线和横向中间平面与传感器单元的中轴线和横向中间平面一致。由此不能使用最大宽度的电路板。

本发明的实施方式提供了用于传感器单元的电路载体，电路载体具有电路板，电路板承载电子电路和传感器构件，传感器构件具有壳体和至少一个布置在壳体中的传感器元件。在此，电路板具有凹处，凹处适合于容纳传感器构件，使得电路板和传感器元件具有共同的竖向中轴线和共同的横向中间平面。

此外，提出了一种具有保护套筒的传感器单元，在保护套筒中布置有至少一个传感器构件、具有电路板的电路载体(其承载电子电路和传感器构件)、和支撑单元。电路载体形成内部接口，该内部接口获取传感器构件的至少一个电气输出信号并且施加给电子电路。支撑单元在接合的状态中在第一端部处封闭保护套筒并且形成具有至少一个外部接触部位的外部接口，可通过该外部接口获取电子电路的至少一个电气输出信号，其中，至少一个外部接触条带通过电气连接与电子电路的对应的接触部位电气连接。

此外，提出了一种用于装配这种传感器单元的方法，在其中，将封闭元件引入保护套筒的第二端部中，并且在第二端部处封闭保护套筒。支撑单元和具有传感器构件的电路载体组合为预装配部件，将其引入保护套筒的第一端部中，使得传感器构件位置正确地被封闭元件的第一接合几何结构容纳，并且支撑单元在第一端部处封闭保护套筒，并且电路板位置正确地抵靠保护套筒的内轮廓得到支撑。

在此，传感器元件理解为电气组件，其直接或间接地探测物理量或物理量的改变并且将其优选地转变成电气传感器信号。这例如可通过发出和/或接收声波和/或电磁波和/或通过磁场或磁场的改变实现。

可行的是光学传感器元件，其例如具有成像板和/或荧光面和/或半导体，它们探测所接收的波的撞击或强度、波长、频率、角度等等，例如红外线传感器元件。同样可考虑声学传感器元件，例如超声波传感器元件和/或高频传感器元件和/或雷达传感器元件和/或对磁场做出响应的传感器元件，例如霍尔传感器元件和/或磁阻传感器元件和/或感应式传感器元件，其例如通过由磁感应产生的电压记录磁场的改变。

确定的传感器信号通过集成在传感器单元中的电子电路评估并且转换成传感器数据，其包括利用相关单元由通过相应的传感器单元探测的物理量确定的物理量。在此，例如通过传感器元件确定在确定的时间窗中的位移变化，并且由电子电路从中算出速度和/或加速度。可算出的其他物理量是质量、转速、力、能量和/或其他可考虑的量，例如特定时间的进入概率。

通过在从属权利要求中提及的措施和改进方案可有利地改善在独立权利要求1中说明的用于传感器单元的电路载体、在独立权利要求5中说明的传感器单元和在独立权利要求13中说明的用于装配传感器单元的方法。

特别有利的是，电子电路可包括至少一个电气和/或电子结构元件和/或至少一个导体电路和/或至少一个接触部位。由此有利地实施任意功能，例如评估、处理、放大、滤波等等，以便处理和输出传感器信号。此外，传感器构件的接触元件可与电子电路的对应的第一接触部位电气接触，该第一接触部位可布置在电路板的边脚处的凹处的边缘处。凹处和第一接触部位例如可布置或构造在电路板的边缘处。接触元件和第一接触部位可形成内部接口，其可获取传感器构件的至少一个电气输出信号并且可将其施加给电子电路。

在传感器单元的有利的设计方案中，封闭元件可在接合的状态中在第二端部处封闭保护套筒。优选地，封闭元件和支撑单元可在两个端部处流体密封地封闭保护套筒，使得传感器单元还可用在潮湿的安装环境(例如马达舱)中。此外，封闭元件的基体可有利地形成第一接合几何结构，传感器构件的壳体可位置正确地定位在其中。第一接合几何结构例如可实施为U形的支撑和夹紧装置，其匹配到传感器构件的壳体处。由此，第一接合几何结构可无间隙地容纳传感器构件的壳体并且在接合的状态中至少部分地包围传感器构件的壳体。

在传感器单元的另一有利的设计方案中，封闭元件的基体可形成第二接合几何结构，其可匹配到保护套筒的内轮廓处，使得封闭元件定心地在保护套筒中引导。

在传感器单元的另一有利的设计方案中，支撑单元的基体可具有容纳开口，其匹配到电路板的外轮廓处并且至少部分地容纳电路板。此外，支撑单元的基体可形成第三接合几何结构，其可匹配到保护套筒的内轮廓处，使得支撑单元和电路板可定心地在保护套筒中引导。此外，封闭元件的第一接合几何结构和第二接合几何结构与支撑单元的第三接合几何结构共同作用，以用于电路板和传感器构件位置正确地定位在保护套筒中。由此，可有利地简化并且更快速地执行传感器单元的装配或组装。

在用于装配传感器单元的方法的有利的设计方案中，可在组合预装配部件时将电路载体的电路板至少部分地引入支撑单元的基体的容纳开口中。此外，可使至少一个外部接触部位与电路板上的电子电路的对应的接触部位电气连接。在支撑单元的至少一个外部接触部位和电路板上的对应的接触部位之间的电气连接优选地通过焊接工艺建立。

附图说明

在附图中示出了本发明的实施例，并且在下文的说明中对其进行进一步阐述。在附图中，相同的附图标记表示实施相同或相似功能的组件或元件。其中：

图1示出了根据本发明的传感器单元的实施例的示意性的立体图示，其中，透视地示出了传感器单元的保护套筒。

图2示出了在装配或组装传感器单元之前的图1的根据本发明的传感器单元的组件的示意性的立体图示。

图3示出了图1和2的根据本发明的传感器单元的预装配部件的实施例的示意性的立体图示。

图4示出了图3的预装配部件的示意性的立体仰视图示。

具体实施方式

如由图1至图4可见的那样，根据本发明的传感器单元1的示出的实施例包括保护套筒20，在其中至少布置有传感器构件40、具有电路板10的电路载体5和支撑单元30，电路板10承载电子电路16和传感器构件40。电路载体5形成内部接口18.1，该内部接口获取传感器构件40的至少一个电气输出信号并且提供给电子电路16。支撑单元30在接合的状态中在第一端部处封闭保护套筒20并且形成具有至少一个外部接触部位34的外部接口18.2，可通过该外部接口获取电子电路16的至少一个电气输出信号。在此，至少一个外部接触部位34通过与电子电路16的对应的接触部位16.4的电气连接进行电气连接。

如由图1至图4进一步可见的那样，在示出的实施例中，用于传感器单元1的电路载体5包括电路板10，该电路板承载电子电路16和传感器构件40。传感器构件40具有壳体42和至少一个布置在壳体42中的传感器元件44。在此，电路板10具有凹处12，其适于容纳传感器构件40，使得电路板10和传感器元件44具有共同的竖向中轴线MA和共同的横向中间平面ME。

如由图1进一步可见的那样，封闭元件50在接合的状态中在第二端部处封闭保护套筒20。优选地，支撑单元30和封闭元件50在端部处流体密封地封闭保护套筒20。为此目的，支撑单元30具有边缘36，该边缘在第一端部处伸出超过并覆盖保护套筒20的边缘。保护套筒20在第二端部处具有实施为联接阶部24的扩宽部，该扩宽部具有第二内直径，该内直径大于其余套筒的第一内直径。由此形成第一密封面26，构造在封闭元件50的基体52处的对应的第二密封面56密封地贴靠在该第一密封面处。

如由图1至图4进一步可见的那样，支撑单元30的基体32具有柱状形状并且在示出的实施例中包括两个半壳32.1、32.2，它们分别具有外部接口18.2的至少一个外部接触部位34。此外，支撑单元30的基体32具有容纳开口，该容纳开口匹配到电路板10的外轮廓处并且在一个端部至少部分地容纳电路板10。在外部接口18.2的至少一个外部接触部位34和电路板10的至少一个对应的第二接触部位16.4之间的至少一个电气连接通过至少一个构造在基体32中的贯穿接触部(Durchkontaktierung)建立，其与基体32中的至少一个相关的接触部位35处于电气连接中，该接触部位又通过至少一个焊接连接部电气且机械地与电路板40的至少一个第二接触部位16.4连接。在示出的实施例中，支撑单元30具有四个外部接触部位34，其中，在每个半壳32.1、32.2上布置两个外部接触部位34。此外，在示出的实施例中，根据本发明的传感器单元1在支撑单元30的基体32的每个半壳32.1、32.2处布置有弹簧弹性的接触元件38，使得在组合的状态中在基体32的外轮廓37处布置有两个彼此对置的弹簧弹性的接触元件38。此外，支撑单元30的基体32具有伸出的边缘33，其在接合的状态中流体密封地封闭保护套筒20。

如由图1至图4进一步可见的那样，凹处12构造在电路板10的与支撑单元30对置且靠近封闭元件50的端部处。电子电路16包括至少一个电气和/或电子结构元件16.1和/或至少一个导体线路16.2和/或至少一个接触部位16.3、16.4，其根据电路彼此电气连接。在示出的实施例中，传感器构件40的壳体42实施为DIL标准壳体并且具有八个实施为插脚的接触元件46。传感器构件40的接触元件46弯曲并且与电子电路16的对应的第一接触部位16.3电气接触，该第一接触部位布置在电路板10的边脚14处的凹处12的边缘处。因此，传感器构件40的接触元件46和电路板的第一接触部位16.3形成内部接口18.1，该内部接口获取传感器构件40的至少一个电气输出信号并且将其提供给电子电路16。

如由图1进一步可见的那样，封闭元件50的基体52形成第一接合几何结构54，传感器构件40的壳体42位置正确地定位在该第一接合几何结构中。在示出的实施例中，第一接合几何结构54实施为U形的支撑和夹紧装置，其匹配到传感器构件40的壳体42处并且在接合的状态中至少部分地包围该壳体。

如由图1和图2进一步可见的那样，封闭元件50的基体52形成第二接合几何结构58，其匹配到保护套筒20的内轮廓22处，使得封闭元件50定心地在保护套筒20中引导。如由图1进一步可见的那样，接合几何结构58包括两个与保护套筒20的圆度匹配的且彼此对置地布置的壁部段，壁部段的外轮廓58.1分别贴靠在保护套筒20的内轮廓22处。

如由图1进一步可见的那样，支撑单元30的两个弹簧弹性的接触元件38用作第三接合几何结构33，通过该第三接合几何结构使支撑单元30的基体32抵靠保护套筒20的内轮廓22得到支撑并且能够实现支撑单元30和电路板10在保护套筒20中的自动定心。如由图1进一步可见的那样，支撑单元30在保护套筒20的第一端部处以可有间隙地运动的方式被引入并且通过两个弹簧弹性的接触元件38定心地抵靠保护套筒20的内轮廓22得到支撑，为了形成接地路径该内轮廓具有导电涂层22.1或由导电材料制成。因此可通过弹簧弹性的接触元件38建立用作接地路径的、在电路板40和保护套筒20之间的导电连接。

为了执行用于装配传感器单元1的方法，将封闭元件50引入保护套筒20的第二端部中并且在第二端部处封闭保护套筒20。此外，支撑单元30和具有传感器构件40的电路载体5组合为预装配部件3。在组合预装配部件3时，将电路载体5的电路板10至少部分地引入支撑单元30的基体32的容纳开口中，并且使至少一个外部接触部位34与在电路板10上的电子电路16的对应的第二接触部位16.4电气连接。紧接着，将预装配部件3引入保护套筒20的第一端部中，使得传感器构件40位置正确地被封闭元件50的第一接合几何结构54容纳，并且支撑单元30在第一端部处封闭保护套筒20，并且电路板40位置正确地抵靠保护套筒20的内轮廓22得到支撑。

在将预装配部件3引入到保护套筒20中时，封闭元件50的第一接合几何结构54和第二接合几何结构58与支撑单元30的第三接合几何结构33共同作用，以用于将电路板10和传感器构件40位置正确地定位在保护套筒20中。

Claims (14)

1.一种用于传感器单元(1)的电路载体(5)，具有电路板(10)，该电路板承载电子电路(16)和传感器构件(40)，该传感器构件具有壳体(42)和至少一个布置在所述壳体(42)中的传感器元件(44)，其特征在于，所述电路板(10)具有凹处(12)，该凹处适于容纳所述传感器构件(40)，使得所述电路板(10)和所述传感器元件(44)具有共同的竖向中轴线(MA)和共同的横向中间平面(ME)。

2.根据权利要求1所述的电路载体，其特征在于，所述电子电路(16)包括至少一个电气和/或电子结构元件(16.1)和/或至少一个导体线路(16.2)和/或至少一个接触部位(16.3、16.4)。

3.根据权利要求2所述的电路载体，其特征在于，所述传感器构件(40)的接触元件(46)与所述电子电路(16)的对应的第一接触部位(16.3)电气接触，该第一接触部位布置在所述电路板(10)的边脚(14)处的凹处(12)的边缘处。

4.根据权利要求3所述的电路载体，其特征在于，所述接触元件(46)和所述第一接触部位(16.3)形成内部接口(18.1)，该内部接口获取所述传感器构件(40)的至少一个电气输出信号并且施加给所述电子电路(16)。

5.一种具有保护套筒(20)的传感器单元(1)，在该保护套筒中布置有至少一个传感器构件(40)、具有电路板(10)的电路载体(5)和支撑单元(30)，该电路板(10)承载电子电路(16)和所述传感器构件(40)，其中所述电路载体(5)形成内部接口(18.1)，该内部接口获取所述传感器构件(40)的至少一个电气输出信号并且施加给所述电子电路(16)，并且其中所述支撑单元(30)在接合的状态中在第一端部处封闭所述保护套筒(20)并且形成具有至少一个外部接触部位(34)的外部接口(18.2)，能通过该外部接触部位获取所述电子电路(16)的至少一个电气输出信号，其中，所述至少一个外部接触部位(34)通过电气连接与所述电子电路(16)的对应的接触部位(16.4)电气连接，其特征在于，所述电路载体(5)根据权利要求1至4中任一项来实施。

6.根据权利要求5所述的传感器单元，其特征在于，封闭元件(50)在所述接合的状态中在第二端部处封闭所述保护套筒(20)。

7.根据权利要求6所述的传感器单元，其特征在于，所述封闭元件(50)的基体(52)形成第一接合几何结构(54)，所述传感器构件(40)的壳体(42)位置正确地定位在该第一接合几何结构中。

8.根据权利要求7所述的传感器单元，其特征在于，所述第一接合几何结构(54)为U形的支撑和夹紧装置，该支撑和夹紧装置匹配到所述传感器构件(40)的壳体(42)处。

9.根据权利要求7或8所述的传感器单元，其特征在于，所述封闭元件(50)的基体(52)形成第二接合几何结构(58)，该第二接合几何结构匹配到所述保护套筒(20)的内轮廓(22)处，使得所述封闭元件(50)定心地在所述保护套筒(20)中受引导。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的传感器单元，其特征在于，所述支撑单元(30)的基体(32)具有容纳开口，该容纳开口匹配到所述电路板(10)的外轮廓处并且至少部分地容纳所述电路板(10)。

11.根据权利要求所述的传感器单元10，其特征在于，所述支撑单元(30)的基体(32)形成第三接合几何结构(33)，该第三接合几何结构匹配到所述保护套筒(20)的内轮廓(22)处，使得所述支撑单元(30)和所述电路板(10)定心地在所述保护套筒(20)中受引导。

12.根据权利要求11所述的传感器单元，其特征在于，所述封闭元件(50)的第一接合几何结构(54)、第二接合几何结构(58)和所述支撑单元(30)的第三接合几何结构(33)共同作用，以用于将所述电路板(10)和所述传感器构件(40)位置正确地定位在所述保护套筒(20)中。

13.一种用于装配传感器单元(1)的方法，该传感器单元根据权利要求5至12中至少一项来构造，其特征在于，将所述封闭元件(50)引入到所述保护套筒(20)的第二端部中，并且在所述第二端部处封闭所述保护套筒(20)，其中，将所述支撑单元(30)和具有传感器构件(40)的电路载体(5)组合为预装配部件(3)，将该预装配部件引入所述保护套筒(20)的第一端部中，使得所述传感器构件(40)位置正确地被所述封闭元件(50)的第一接合几何结构(54)容纳，并且使所述支撑单元(30)在第一端部处封闭所述保护套筒(20)，并且使所述电路板(40)位置正确地抵靠所述保护套筒(20)的内轮廓(22)得到支撑。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在组合所述预装配部件(3)时，将所述电路载体(5)的电路板(10)至少部分地引入所述支撑单元(30)的基体(32)的容纳开口中，并且使所述至少一个外部接触部位(34)与在所述电路板(10)上的电子电路(16)的对应的接触部位(16.4)电气连接。