CN111108347A - 用于传感器单元的支架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传感器单元的支架(10A)以及具有这种支架(10A)的车辆传感器单元和这种传感器单元的安装方法，其中支架具有至少两个汇流条(14A、14B)，其中与测量值发送器的内部电接口(16.1)构造在至少两个汇流条(14A、14B)的第一端部处，并且用于插头模块的外部电接口(16.2A)构造在至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部处。在此，定向构件(20)包围至少两个汇流条(14A、14B)并且布置在内部电接口(16.1)和外部电接口(16.2A)之间，其中定向构件(20)的定向确定了至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部和外部电接口(16.2A)的输出方向。

Description

用于传感器单元的支架
技术领域
本发明涉及一种根据独立权利要求1前序部分所述的用于传感器单元的支架。本发明的内容对象还包括具有这种支架的用于车辆的传感器单元和这种传感器单元的安装方法。
背景技术
已知实施为转速传感器的直插式传感器单元通过测量值发送器在至少两个汇流条处的电连接进行构造，其中测量值发送器例如包括传感器元件和实施为专用集成电路(ASIC)的传感器电路。在此，与测量值发送器的内部电接口构造在至少两个汇流条的第一端部处，并且外部电接口构造在至少两个汇流条的第二端部处。在车辆上的客户化应用以及电子部件的绝缘通常通过以热塑性塑料或热固性塑料注塑包封来实现。用于外部电接口与具有应用在车辆上的导线和部件的对应插头单独由用户或其供应商进行制造。对于注塑包封工艺，测量值发送器通常通过集成的支架固定。这也实现了插头几何形状。在支架和注塑包封部之间的密封通过较小的肋形几何形状或密封肋实现，其在填充过程中由于温度而熔化，从而确保形状配合连接和材料配合连接。在至少两个汇流条和电导体之间的电连接通常借助于终端通过将导体激光焊接、压接或直接焊接到对应的汇流条上来实现。在已知的构造中，较长的周期时间和既要构成支架又要形成插头轮廓的复杂的工具可被视为是不利的。由此导致在热塑性塑料注塑包封工艺中需要较长的冷却时间。该工艺的复杂性还在于汇流条的复杂处理、插头几何形状的多样性和固定模块根据传感器单元在车辆处的安装位置而产生的不同位置。此外，诸如收缩率差异、不同的喷注点、不同的注塑机、冷却设计等不同的应用和工具条件部分地需要成本密集的调查研究或附加措施。此外，根据传感器单元在车辆中的客户应用或安装需求，测量值发送器的呈不同几何形状的热塑性材料注塑包封在每个新的变型方案中都需要对于设计和工艺的大量的放行工作，以避免在注塑工艺中对测量值发送器产生热应力和机械应力。
例如，在DE 10 2005 012 709 A1中公开了一种磁场传感器，特别是用于车轮或车辆传动系的转速传感器和/或转向传感器。该磁场传感器具有用于传感器元件的支架，并且必要时具有其他传感器构件。该支架实施为塑料注塑件并且在其读取侧的端面区域中具有口袋状的凹槽，传感器元件在最后以塑料注塑包封时至少沿喷射压力方向支撑在该凹槽中，从而受到保护以防机械损坏。所述磁场传感器的端子组件具有端子元件，其在第一触点接通区域中具有两个端子件，其分别通过压接连接与连接电缆的剥去绝缘皮的端部电连接和机械连接。在第二触点接通区域中，端子件可与传感器元件的连接线电连接和机械连接。端子元件至少部分地由塑料注塑包封部包覆，其在第一触点接通区域和第二触点接通区域之间的过渡区域中具有窗口状的凹槽，该凹槽在注塑模具中塑料注塑包封的喷注过程中被密封。这些端子件首先为一体式，以便于简化在喷注过程之前对端子元件的定位，然后通过连接件的分离相对于彼此电绝缘。
在DE 10 2006 029 980 A1中，例如公开了一种传感器组件，特别是用于感应车轮或车辆传动系统的转速和/或转向的传感器组件。该传感器组件包括支架、至少一个布置在支架上的传感器元件，其包括至少一个端子，其中该端子在至少一个连接点通过相应的连接装置与连接电缆的至少一个导线电接通。连接电缆的剥去绝缘皮的端部例如可分别通过压接连接与连接装置电连接。连接电缆的至少一个导线的端部与连接装置至少部分地嵌入到支架中，从而产生型坯，其中至少一个连接点露出，以用于与传感器元件连接。在传感器元件接通之后，可利用塑料套将支架与传感器元件包覆成型。
发明内容
具有独立权利要求1所述特征的传感器单元支架和具有独立权利要求8所述特征的用于车辆的对应传感器单元具有如下优点，即可实现新的工艺链，其可使得将插头模块的实施与直到最终的客户应用的电接通分开。由此可针对特定应用优化热塑性塑料注射工艺。因此，例如可在对测量值发送器无影响的情况下优化插头模块的工艺数据，如插头外轮廓、插头内轮廓等。与车辆连接所需的客户特定的应用插头通过可变的连接设计实施，该连接设计可实现传感器单元的另一种模块化。通过分离成支架、测量值发送器、插头模块和注塑包封部这样的组成部分，可将热塑性塑料注塑工艺中的工艺时间有利地缩短到使得以最少的型腔数量和较小的模具尺寸可实现很短的周期时间，从而可实现高产量。由此，本发明的实施方式可有利地实现很短的用于注塑工艺周期时间并且提高传感器侧的自动化。另外还可实现较高的标准化，从而实现较少的用于支架的模具数量。此外，在插头模块和定向构件之间可插入机械标准接口，其可使得定向构件在注塑工艺之前利用至少两个汇流条的已定向的第二端部或已定向的外部接口被引入到插头模块中的相应容纳部中。由此，在插头模块和支架的注塑和密封中始终得到相同的条件。插头模块或者至少两个汇流条的第二端部或外部接口的输出方向的变型可简单地通过定向构件的定向变化来实现。在此，定向构件的定向可参考支架或至少两个汇流条的第一端部的定向借助于机器人的夹持工具通过旋转运动和/或翻转运动适配于对应的插头模块。
此外，客户特定的呈几何形状要求和/或附加要求(例如密封功能或固定功能)形式的应用变型可简单地通过可安装的或喷注的固定模块实现，其对传感器单元的内部组件没有影响。固定模块例如包括连接板和注入式衬套，固定模块可在插头模块处或注塑包封部处模制成型。此外，在制造预安装的测量值发送器期间可实现不同的ASIC封装，例如BGA(球栅阵列)，其中测量值发送器包括传感器元件和传感器电路。
本发明的实施方式提供了一种用于传感器单元的支架，其具有至少两个汇流条。与测量值发送器的内部电接口构造在至少两个汇流条的第一端部，并且用于插头模块的外部电接口构造在至少两个汇流条的第二端部。在此，定向构件包围至少两个汇流条并且布置在内部电接口和外部电接口之间，其中定向构件的定向确定了至少两个汇流条的第二端部和外部电接口的输出方向。
另外，提出了一种用于车辆的传感器单元，其具有这种支架、测量值发送器和插头模块。
此外，进一步提出了一种用于这种传感器单元的安装方法，该传感器单元包括具有至少两个汇流条的支架、测量值发送器和插头模块。与测量值发送器的内部电接口构造在至少两个汇流条的第一端部处，并且用于插头模块的外部电接口构造在至少两个汇流条的第二端部处。在此，包围至少两个汇流条并且布置在内部电接口和外部电接口之间的定向构件被定向，从而确定了至少两个汇流条的第二端部和外部电接口的输出方向。
通过在从属权利要求中列出的措施和改进方案，可有利地改进独立权利要求1中说明的用于传感器单元的支架和独立权利要求8中说明的用于车辆的传感器单元和独立权利要求14中说明的这种传感器单元的安装方法。
特别有利的是，至少两个汇流条可分别具有变形区域。至少两个汇流条可分别在变形区域中扭转和/或弯曲，使得至少两个汇流条的第二端部和外部电接口的定向可不同于至少两个汇流条的第一端部和内部电接口的定向。由此，至少两个汇流条的第二端部的输出方向可简单地适配于对应的插头模块。
在有利的支架设计方案中，至少两个汇流条的第一端部可分别实施为平面的接触元件，测量值发送器可与其电接通。此外，基体在露出接触元件的情况下在内部电接口的区域中包围至少两个汇流条并且构成测量值发送器的容纳部。此外，至少两个汇流条的变形区域可设置在定向构件和基体之间。
在另一有利的支架设计方案中，至少两个汇流条的第二端部可分别实施为插头模块的接触引脚，其可与插入模块的对应触点电接通。由此，可制造没有电触点或接触引脚的插头模块。接触引脚为传感器模块或支架的一部分。
在有利的传感器单元设计方案中，可将测量值发送器与至少两个汇流条的平面接触元件电接通。此外，测量值发送器可装入基体中的容纳部中。
在另一有利的传感器单元设计方案中，可将定向构件引入到插头模块的容纳部中。由此，可在注塑工艺之前将支架简单地与插头模块连接。
在另一有利的传感器单元设计方案中，插头模块、支架和定向构件可至少部分地由塑料注塑包封部包围。此外，固定模块可在插头模块或塑料注塑包封部模制成型。
在另一有利的安装方法设计方案中，可将定向构件和至少两个汇流条的第二端部引入到插头模块中。此外，至少两个汇流条的第二端部可构成在插头模块的容纳腔中的接触引脚，这些接触引脚与可引入到容纳腔中的插入模块的对应触点可电接通。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中得以详细阐释。在附图中，相同的附图标记表示执行相同或相似功能的部件或元件。
其中：
图1示出了根据本发明的传感器单元支架的一个实施例在初始状态下的示意性立体图。
图2示出了图1中根据本发明的支架在扭转的第一安装状态下的示意性立体图。
图3示出了图1中根据本发明的支架在弯曲的第二安装状态下的示意性立体图。
图4示出了图1中根据本发明的支架在扭转和弯曲的第三安装状态下的示意性立体图。
图5示出了用于根据本发明的车辆传感器单元的插头模块的一个实施例的示意性立体图。
图6示出了图3中根据本发明的支架和图5中已安装的插头模块的示意性立体图。
图7示出了根据本发明的传感器单元的一个实施例的示意性立体图，其具有图3中的根据本发明的支架和图5中的插头模块。
具体实施方式
如由图1至图7可见，所示出的根据本发明的用于传感器单元(1)的支架10、10A、10B、10C的实施例分别包括至少两个汇流条14A、14B。与测量值发送器3的内部电接口16.1构造在至少两个汇流条14A、14B的第一端部处。用于插头模块5的外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C构造在至少两个汇流条14A、14B的第二端部处。在此，定向构件20包围至少两个汇流条14A、14B并且布置在内部电接口16.1和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C之间。定向构件20的定向确定了至少两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C的输出方向。
在所示实施例中，支架10、10A、10B、10C分别具有两个汇流条14A、14B，其具有变形区域16.3、16.3A、16.3B、16.3C。两个汇流条14A、14B可分别在变形区域16.3、16.3A、16.3B、16.3C中扭转和/或弯曲，使得两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C的定向不同于两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1的定向。由此，两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C的输出方向可简单地适配于客户特定的与车辆连接所需的插头模块5。
所示出的支架10、10A、10B、10C的实施例在两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C的定向上相对于两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1的定向是不同的。
如由图1进一步可见，在所示初始状态中，两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2的定向与两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1的定向相同。
如由图2进一步可见，在所示第一安装状态中，两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2A围绕支架10A的纵轴线相对于两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1扭转90°。
如由图3进一步可见，在所示第二安装状态中，两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2B相对于两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1弯曲90°。
如由图4进一步可见，在所示第三安装状态中，两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2C围绕支架10A的纵轴线相对于两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1扭转45°并且相对于两个汇流条14A、14B的第一端部和内部电接口16.1弯曲45°。
如由图1至图4进一步可见，至少两个汇流条14A、14B的第一端部可分别实施为平面的接触元件14.1A、14.1B，测量值发送器3可与其电接通。此外，支架10、10A、10B、10C包括基体12，其在露出接触元件14.1A、14.1B的情况下在内部电接口16.1的区域中包围至少两个汇流条14A、14B并且构成用于测量值发送器3的容纳部。如由图1进一步可见，通过以塑料(例如PA612或PPS)对由连接桥18连接的对称的汇流条对14A、14B(例如S-CuSn6或CuSn4)进行注塑包封来制造支架10的基体12。在注塑包封之后产生具有内部电接口14.1和外部电接口14.2的支架10。在该支架10中，将设置在基体12的窗口中的连接桥18在汇流条14A、14B之间切断并且将测量值发送器3插入到对应的容纳部中。在图3、4、6和7所示的实施例中，测量值发送器3在内部接口16.1的区域中借助于焊接与汇流条14A、14B的平面接触元件14.1A、14.1B连接。
如由图1至图7进一步可见，两个汇流条14A、14B的变形区域16.3、16.3A、16.3B、16.3C设置在定向构件20和基体12之间。
如由图7进一步可见，根据本发明的车辆传感器单元1的所示实施例包括具有两个汇流条14A、14B的支架10C、测量值发送器3和插头模块5。与测量值发送器3的内部电接口16.1构造在两个汇流条14A、14B的第一端部处。用于插头模块5的外部电接口16.2C构造在两个汇流条14A、14B的第二端部处。此外，插头模块5、支架10C和定向构件20至少部分地被透明示出的塑料注塑包封部7包围。此外，固定模块9包括在连接板9.2中注入的衬套9.1，该固定模块9在塑料注塑包封部7处模制成型。通过这种灵活性，可为客户实现不同的连接板位置。在由此产生的传感器单元1中的变型可通过相对简单的工具更换套件来实现。在替代性的未示出的实施例中，具有连接板9.2和衬套9.1的固定模块9模制成型在插头模块5处。
如由图6进一步可见，在注塑包封之前，将已定向的定向构件20与两个汇流条14A、14B的实施为接触引脚14.2A、14.2B的已定向的端部和已定向的外部电接口16.2C引入到插头模块5的容纳部中。两个汇流条14A、14B的实施为插头模块5的接触引脚14.1A、14.1B的第二端部可分别与插入模块的被插入插头模块6中的对应触点电接通。
传感器单元1包括具有至少两个汇流条14A、14B的支架10、10A、10B、10C、测量值发送器3以及插头模块5，其中与测量值发送器3的内部电接口16.1构造在至少两个汇流条14A、14B的第一端部处，并且用于插头模块5的外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C构造在至少两个汇流条14A、14B的第二端部处，在根据本发明的用于该传感器单元1的安装方法中，包围至少两个汇流条14A、14B并且布置在内部电接口16.1和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C之间的定向构件20被定向，从而确定了至少两个汇流条14A、14B的第二端部和外部电接口16.2、16.2A、16.2B、16.2C的输出方向。
在定向之后，将定向构件20和至少两个汇流条14A、14B的第二端部引入到插头模块5中。如上所述，至少两个汇流条14A、14B的第二端部构造成在插头模块5的容纳腔中的接触引脚14.1A、14.1B，这些接触引脚与可引入到容纳腔中的插入模块的对应触点可电接通。然后以塑料将插头模块5、支架10、10A、10B、10C和定向构件20至少部分地注塑包封，其中在所示实施例中固定模块9可模制成型在塑料注塑包封部7处。
通过所述结构，传感器单元1也可在生产技术上在插头模块5、具有测量值发送器3或传感器模块的支架10、10A、10B、10C和注塑包封部7中不同且分开地呈现。插头模块5构造为没有触点或接触引脚，触点为支架10、10A、10B、10C或传感器模块的一部分。固定模块9的衬套9.2集成在注塑包封部7中或替代性地集成在插头模块5中。由此，固定模块的处理在主生产线之外进行。

Claims (18)

1.用于传感器单元(1)的支架(10、10A、10B、10C)，其具有至少两个汇流条(14A、14B)，其中与测量值发送器(3)的内部电接口(16.1)构造在所述至少两个汇流条(14A、14B)的第一端部处，并且用于插头模块(5)的外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)构造在所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部处，其特征在于，定向构件(20)包围所述至少两个汇流条(14A、14B)并且布置在所述内部电接口(16.1)和所述外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)之间，其中所述定向构件(20)的定向确定了所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部和所述外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)的输出方向。
2.根据权利要求1所述的支架(10、10A、10B、10C)，其特征在于，所述至少两个汇流条(14A、14B)分别具有一变形区域(16.3、16.3A、16.3B、16.3C)。
3.根据权利要求2所述的支架(10、10A、10B、10C)，其特征在于，所述至少两个汇流条(14A、14B)分别在所述变形区域(16.3、16.3A、16.3B、16.3C)中扭转和/或弯曲，使得所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部和所述外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)的定向不同于所述至少两个汇流条(14A、14B)的第一端部和所述内部电接口(16.1)的定向。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的支架(10、10A、10B、10C)，其特征在于，所述至少两个汇流条(14A、14B)的第一端部分别是平面的接触元件(14.1A、14.1B)，所述测量值发送器(3)能与所述接触元件电接通。
5.根据权利要求4所述的支架(10、10A、10B、10C)，其特征在于，基体(12)在露出所述接触元件(14.1A、14.1B)的情况下在所述内部电接口(16.1)的区域中包围所述至少两个汇流条(14A、14B)并且构成用于所述测量值发送器(3)的容纳部。
6.根据权利要求5所述的支架(10、10A、10B、10C)，其特征在于，所述至少两个汇流条(14A、14B)的变形区域(16.3、16.3A、16.3B、16.3C)设置在所述定向构件(20)和所述基体(12)之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的支架(10、10A、10B、10C)，其特征在于，所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部分别是所述插头模块(5)的接触引脚(14.1A、14.1B)，其能与插入模块的对应触点电接通。
8.用于车辆的传感器单元(1)，其具有包括至少两个汇流条(14A、14B)的支架(10、10A、10B、10C)、测量值发送器(3)和插头模块(5)，其中与所述测量值发送器(3)的内部电接口(16.1)构造在所述至少两个汇流条(14A、14B)的第一端部处，并且用于所述插头模块(5)的外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)构造在所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部处，其特征在于，所述支架(10、10A、10B、10C)根据权利要求1至7中的至少一项实施。
9.根据权利要求8所述的传感器单元(1)，其特征在于，所述测量值发送器(3)与所述至少两个汇流条(14A、14B)的平面接触元件(14.1A、14.1B)电接通。
10.根据权利要求8或9所述的传感器单元(1)，其特征在于，所述测量值发送器(3)插入到所述基体(12)中的容纳部中。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的传感器单元(1)，其特征在于，所述定向构件(20)被引入到所述插头模块(5)的容纳部中。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的传感器单元(1)，其特征在于，所述插头模块(5)、所述支架(10、10A、10B、10C)和所述定向构件(20)至少部分地被塑料注塑包封部(7)包围。
13.根据权利要求12所述的传感器单元(1)，其特征在于，固定模块(9)在所述插头模块(5)或所述塑料注塑包封部(7)处模制成型。
14.用于传感器单元(1)的安装方法，该传感器单元包括具有至少两个汇流条(14A、14B)的支架(10、10A、10B、10C)、测量值发送器(3)和插头模块(5)，其中与所述测量值发送器(3)的内部电接口(16.1)构造在所述至少两个汇流条(14A、14B)的第一端部处，并且用于所述插头模块(5)的外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)构造在所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部处，其特征在于，包围所述至少两个汇流条(14A、14B)并且布置在所述内部电接口(16.1)和所述外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)之间的定向构件(20)被定向，并且由此确定了所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部和所述外部电接口(16.2、16.2A、16.2B、16.2C)的输出方向。
15.根据权利要求14所述的安装方法，其特征在于，将所述定向构件(20)和所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部引入到所述插头模块(5)中。
16.根据权利要求15所述的安装方法，其特征在于，所述至少两个汇流条(14A、14B)的第二端部形成在所述插头模块(5)的容纳腔中的接触引脚(14.1A、14.1B)，这些接触引脚能与可引入到所述容纳腔中的插入模块的对应触点电接通。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的安装方法，其特征在于，以塑料将所述插头模块(5)、所述支架(10、10A、10B、10C)和所述定向构件(20)至少部分地注塑包封。
18.根据权利要求17所述的安装方法，其特征在于，固定模块(9)模制成型在所述插头模块(5)或所述塑料注塑包封部(7)处。
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