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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeugsteuergerät mit richtungsabhängiger Sensorvorrichtung und
ein Verfahren zum Aufbau eines solchen Kraftfahrzeugsteuergerätes, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und 12.
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Bisherige
Kraftfahrzeugsteuergeräte
mit richtungsabhängiger
Sensorvorrichtung, insbesondere Bremssteuergeräte, werden abhängig vom Fahrzeugmodell
aufgebaut. Da die richtungsabhängigen
Sensorvorrichtungen immer exakt in Fahrtrichtung zumindest vertikal
und horizontal ausgerichtet werden müssen, werden verschiedene Gehäuseformen
des Kraftfahrzeugsteuergerätes
und Leiterplattenaufbauten, auf denen die Sensoren befestigt sind, in
Abhängigkeit
von deren späteren
Einbaulage am Fahrzeug benötigt.
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Nachteilig
bei diesen Kraftfahrzeugsteuergeräten ist es, dass für verschiedene
Fahrzeugmodelle unterschiedliche Gehäuse für die Kraftfahrzeugsteuergeräte und Leiterplattenanordnungen
benötigt
werden. Für
den Hersteller von Kraftfahrzeugsteuergeräten bedeutet dies einen hohen
Aufwand hinsichtlich der Logistik, Lagerhaltung und Montage.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Aufbau von Kraftfahrzeugsteuergeräten so zu
vereinfachen, dass mit geringem Aufwand, Kraftfahrzeugsteuergeräte hergestellt
werden können,
die sich für die
unterschiedlichen Fahrzeugmodelle und Einbaulagen eignen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die richtungsabhängigen Sensoren
mit mindestens zwei Gehäusen,
die auch als Wanne ausgebildet sein können, versehen werden, so dass eine
Sensorvorrichtung entsteht, die in ihrem Gehäuse unterschiedlich – gemäß den jeweiligen
Anforderungen an die Ausrichtung – angeordnet sind. Die äußeren Gehäuseabmessungen
der Sensorvorrichtung sind immer gleich. Aus diesem Grund muss auch
der verbleibende Teil des Kraftfahrzeugsteuergerätes nicht mehr verändert werden.
Für unterschiedliche Positionen
des Kraftfahrzeugsteuergerätes
im Fahrzeug werden hinsichtlich ihrer äußeren Abmessung identische
Sensorvorrichtungen verwendet. Die Messachsen der Sensoren sind
jedoch in den identischen Gehäusen
unterschiedlich -abhängig
von der späteren
Anbringung des Kraftfahrzeugsteuergeräts im Fahrzeug- angeordnet.
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Die
Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die mechanischen Abmessungen
aller Komponenten eines richtungsabhängigen Kraftfahrzeugsteuergeräts identisch
bleiben und nur die Komponente, welche die Richtungsabhängigkeit
verursacht, zwar anwendungsspezifisch aber immer im gleichen Gehäuse aufgebaut
wird. Alle anderen Komponenten des Kraftfahrzeugsteuergerätes bleiben
identisch.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Hierbei kann das innere Gehäuse der
Sensorvorrichtung würfelförmig, quaderförmig oder
kugelförmig
aufgebaut sein. Die mechanische Verbindung zwischen dem inneren
Gehäuseteil
und dem äußeren Gehäuseteil
erfolgt über eine
Vergußmasse
und/oder über
Klebstoff. Mit einem solchen Aufbau ist es möglich, mechanisch identische
Kraftfahrzeugsteuergeräte
in unterschiedlichen Positionen im Kraftfahrzeug anzuordnen.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren
näher erläutert werden.
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1: Würfelförmiges inneres Gehäuse der Sensorvorrichtung
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2: Äußeres Gehäuse der Sensorvorrichtung
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3: Positionierung des inneren
Gehäuses im äußeren Gehäuse
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4: Sensorvorrichtung
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5: Sensorvorrichtung zur
Montage am Gehäuse
des Kraftfahrzeugsteuergeräts
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6: Sensorvorrichtung zur
Montage im Gehäuse
des Kraftfahrzeugsteuergerätes
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7: Kugelförmiges inneres
Gehäuse
der Sensorvorrichtung
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8: Positionierung der Sensorvorrichtung
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9: Querschnitt Sensorvorrichtung
mit Träger
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10: Sensorvorrichtung mit
Träger
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1 zeigt das würfelförmige Gehäuse 1 eines
Sensorclusters. Im würfelförmigen Sensorcluster 1 befinden
sich die verschiedenen Sensoren. Hierbei handelt es sich in der
Regel um Beschleunigungssensoren, deren Meßachsen senkrecht zueinander angeordnet
sind. Im Sensorcluster 1 sind die Beschleunigungssensoren
auf einer nicht abgebildeten Leiterplatte befestigt und sie befinden
sich zueinander in der richtigen Ausrichtung, in der Regel senkrecht
zueinander. Ferner kann auch ein Überrollsensor im Würfel auf
der Leiterplatte angeordnet sein. Auch dieser wird im Sensorcluster
relativ zu den anderen Sensoren in der gewünschten Richtung ausgerichtet.
Die unterschiedlichen Meßachsen 2 des
Sensorclusters sind in Relation zueinander bereits festgelegt. Sie
werden in der Regel senkrecht zueinander angeordnet. Ferner befinden
sich im bzw. am Sensorcluster elektrische, flexible Zuleitungen 3,
mit denen die Sensoren im Innern verbunden sind. Die flexiblen Zuleitungen 3 werden
in Anschlusspins 5 geführt.
Die Anschlusspins werden in einem Kontakthalter 4 fixiert,
der bedingt durch die beweglichen Zuleitungen gleichfalls beweglich
ist, aber feste Abmessungen aufweist. Dieses Sensorcluster bildet
den inneren Teil der Sensorvorrichtung. Das Sensorcluster zeichnet
sich dadurch aus, dass es mehrere feste Messachsen aufweist, in
deren Richtung die Empfindlichkeit der Sensoren am höchsten ist
und flexible Anschlüsse,
die mittels Kontakthalter zueinander fixiert sind.
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2 zeigt das äußere Gehäuse 6 der
Sensorvorrichtung. Das äußere Gehäuse 6 ist
in diesem Anwendungsbeispiel eine Wanne, die auf einer Seite offen
ist. Von der offenen Seite her, wird das innere Gehäuse 1 – das Sensorcluster – mit den
flexiblen Zuleitungen 3, der Halterung 4 und den
Anschlusspins 5 gemäß 1 in die Wanne 6 eingebracht,
wobei eine Ausrichtung der Messachsen 2 relativ zum äußeren Gehäuse 6 erfolgt.
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3 zeigt das Verfahren zur
Positionierung des Sensorclusters 1 im äußeren wannenförmigen Gehäuse 6.
Das Sensorcluster bzw. das innere Gehäuse 1 wird von einem
Halter 7 aufgenommen. Der Halter 7 kann zur Aufnahme
des Sensorclusters 1 einen Saugnapf, wie in diesem Anwendungsbeispiel dargestellt,
aufweisen. Jedoch eignen sich auch andere Halterungen, wie beispielsweise
ein Greifarm oder eine Klemme. Dieser Halter 7 positioniert
das Sensorcluster 1 in der Wanne 6 und hält es während des
Fixierungsprozesses in der gewünschten
Position. Die Fixierung erfolgt in diesem Anwendungsbeispiel durch
eine Vergussmasse 8, die beispielsweise ausgehärtet wird
und dadurch das Sensorcluster 1 fixiert. Das Sensorcluster
kann in der Wanne in jedem beliebigen Raumwinkel fixiert werden.
Die Ausrichtung der Messachsen 2 zueinander im inneren
Gehäuse 1 bleibt
jedoch immer gleich. Hierbei wird die Wanne 6 zumindest
teilweise mit der anfangs flüssigen
Vergussmasse aufgefüllt,
wobei die Vergussmasse das Sensorcluster umfließt. Dann wird die Vergussmasse
ausgehärtet.
Hierbei ist die Oberfläche 8 der
Vergussmasse 7 parallel zum Boden der Wanne 6 angeordnet.
Die Ausrichtung des Sensorclusters 1 in der Wanne 6 ist
abhängig
von der späteren
Position und Ausrichtung der kompletten Sensorvorrichtung im Kraftfahrzeug.
Der Kontakthalter 4 mit den Anschlusspins 5 wird
mit Klebstoff an der Wanne fixiert. Die kann sowohl vor dem Verguss
als auch nach dem Verguss erfolgen, je nachdem ob die elektrische
Anschlussvorrichtung, bestehend aus den flexiblen Zuleitungen 3,
den Anschlusspins 5 und der Pinhalterung 4, ganz
oder teilweise mitvergossen wird oder nicht. Bei diesem Verfahren
werden die Messachsen 2 relativ zum äußeren Gehäuse 6 angeordnet.
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4 zeigt die Sensorvorrichtung
in Schräglage.
Mit dieser Schräglage
wird die Vorrichtung später
am Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung befestigt. Das wannenförmige äußere Gehäuse 6 beinhaltet
das gehäuste
Sensorcluster 1, dessen Messachsen 2, bei dieser
Schräglage
in Fahrtrichtung, horizontal und vertikal exakt positioniert und
ausgerichtet sind. Die Oberfläche 9 der
Vergussmasse 8 ist hierbei parallel zum Wannenboden angeordnet
und fixiert das Sensorcluster 1 in Fahrtrichtung. Die Messachsen 2 sind
bereits im ersten Gehäuse
des Sensorclusters 1, wie in 1 dargestellt,
relativ zur Fahrtrichtung in der Regel horizontal und vertikal dazu
positioniert und fixiert. Um die Messsignale abzugreifen, ragen
die Anschlusspins 5, die an einem Halter 4 befestigt
sind, aus der Wanne 6. Die Anschlusspins 5 sind über elektrische
Zuleitungen 3 mit den Sensoren im Innern des Sensorclusters 1 verbunden.
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5 zeigt die am Kraftfahrzeugsteuergerät 14 montierte
Sensorvorrichtung 11. Hierbei soll die Schräglage des
Aufbaus die Ausrichtung des Kraftfahrzeugsteuergerätes 14 am
Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung darstellen. Das Kraftfahrzeugsteuergerät 14 befindet
sich in einem Kraftfahrzeugsteuergerät-Gehäuse,
das eine Kraftfahrzeugsteuergerät-Wanne 13 aufweist,
welche von einem Kraftfahrzeugsteuergerät-Deckel 12 verschlossen
wird. In der Kraftfahrzeugsteuergerät-Wanne 13 befindet
sich die Elektronik des Steuergeräts, die vorzugsweise auf einer
Leiterplatte 15 aufgebaut ist. In diesem Anwendungsbeispiel
wird die Sensorvorrichtung 11 außen auf dem Kraftfahrzeugsteuergerät-Deckel 12 montiert.
Die Montage kann durch Kleben oder einen Rastverschluss erfolgen.
Der Kraftfahrzeugsteuergerät-Deckel 12 weist
hierbei eine Öffnung
oder eine Steckvorrichtung auf, die zur Verbindung der Anschlusspins
der Sensorvorrichtung 11 mit der Leiterplatte 15 dient.
Bei diesem Aufbau muss die Sensorvorrichtung 11 zusätzlich mit
einem Deckel 10 verschlossen werden, um die außen am Kraftfahrzeugsteuergerät 14 angebrachte
Sensorvorrichtung 11 vor schädlichen Umwelteinflüssen zu
schützen.
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6 zeigt die im Kraftfahrzeugsteuergerät 14 montierte
Sensorvorrichtung 11. Hierbei soll die Schräglage des
Aufbaus die Ausrichtung des Kraftfahrzeugsteuergerätes 14 am
Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung darstellen. Das Kraftfahrzeugsteuergerät 14 befindet
sich in einem Kraftfahrzeugsteuergerät-Gehäuse,
das eine Kraftfahrzeugsteuergerät-Wanne 13 aufweist,
welche von einem Kraftfahrzeugsteuergerät-Deckel 12 verschlossen
wird. In der Kraftfahrzeugsteuergerät-Wanne 13 befindet
sich die Elektronik des Steuergeräts, die vorzugsweise auf einer
Leiterplatte 15 aufgebaut ist. In diesem Anwendungsbeispiel
wird die Sensorvorrichtung 11 innen in der Kraftfahrzeugsteuergerät-Wanne 13 auf
der Leiterplatte 15 montiert. Die Leiterplatte weist Löcher auf,
in die die Anschlusspins der Sensorvorrichtung eingeführt und
verlötet
werden. Bei diesem Aufbau wird die Sensorvorrichtung 11 durch
den Kraftfahrzeugsteuergerät-Deckel 12 verschlossen,
wodurch die im Kraftfahrzeugsteuergerät 14 angebrachte Sensorvorrichtung 11 vor
schädlichen
Umwelteinflüssen
geschützt
wird.
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7 zeigt ein kugelförmiges Sensorcluster 1.
Im kugelförmigen
Sensorcluster 1 befinden sich die verschiedenen Sensoren.
Hierbei handelt es sich in der Regel um Beschleunigungssensoren 18,
deren Messachsen senkrecht zueinander angeordnet sind. Im Sensorcluster 1 sind
die Beschleunigungssensoren 18 auf einer Leiterplatte 19 befestigt
und sie befinden sich zueinander in der richtigen Ausrichtung, in der
Regel senkrecht zueinander. Ferner kann auch ein Drehratensensor 17 in
der Kugel auf der Leiterplatte 19 angeordnet sein. Auch
dieser wird im kugelförmigen
Sensorcluster 1 relativ zu den anderen Sensoren 18 in
die gewünschte
Position ausgerichtet. Die unterschiedlichen Messachsen des Sensorclusters
sind in Relation zueinander durch den Aufbau der an der Leiterplatte 19 befestigten
Sensoren 18, 17 festgelegt. Sie sind in der Regel
senkrecht zueinander angeordnet. Ferner befinden sich im bzw. am Sensorcluster
elektrische, flexible Zuleitungen 3, mit denen die Sensoren
im Innern verbunden sind. In dieser Abbildung wurde ein Flachbandkabel 3 verwendet.
Das Flachbandkabel 3 weist außen Anschlusspins 5 auf,
die in einer Halterung 4 fixiert sind. Dieses Sensorcluster
bildet den inneren Teil der Sensorvorrichtung. Das Sensorcluster
zeichnet sich dadurch aus, dass es mehrere Messachsen aufweist,
in deren Richtung die Empfindlichkeit der Sensoren am höchsten ist.
Ferner ragen flexible, elektrische Zuleitungen 3 aus dem
kugelförmigen
Gehäuse 1.
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8 zeigt das äußere Gehäuse der
Sensorvorrichtung. Das äußere Gehäuse 6 besteht
aus einem Becher, der im Innern drei Säulen 20 aufweist. Auf
diesen Säulen 20 werden
Klebstofftropfen 16 zur Fixierung des kugelförmigen Sensorclusters 1 angebracht.
Das Sensorcluster 1 wird mittels einer Positionierungsvorrichtung 7 in
der gewünschten
Ausrichtung im Becher positioniert. Das Flachbandkabel 3 mit
der Halterung 4 und den Anschlusspins 5 ragt hierbei
aus dem Becher des äußeren Gehäuses 3. Ferner
weist das äußere Gehäuse unterhalb
des Bechers eine Montageplatte auf, die mittels der Montageplattenbohrungen
am Kraftfahrzeug befestigt wird.
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9 zeigt das im äußeren Gehäuse 6 positionierte
Sensorcluster. Das gehäuste
Sensorcluster 1 befindet sich im Becher 3. Dort
ist es auf den Säulen
positioniert und mittels einer Vergußmasse 8 fixiert.
Der Kontakthalter am Flachbandkabel 3 mit den Anschlusspins 5 wird
am äußeren Gehäuse befestigt.
Die Ausrichtung des Sensorclusters 1 im Becher ist so bemessen,
dass es bei der Montage des äußeren Gehäuses 6 am
Kraftfahrzeug in Fahrtrichtung angeordnet ist. Dadurch misst ein
Sensor die Beschleunigung in Fahrtrichtung, ein anderer die seitliche
Beschleunigung und wiederum ein anderer die Drehrate bei einem Überschlag.
Das Sensorcluster 1 kann im Becher in jedem beliebigen
Raumwinkel fixiert werden. Die Ausrichtung der Messachsen zueinander
im Sensorcluster 1 bleibt jedoch immer gleich. Die Ausrichtung
des Sensorclusters 1 im Becher des äußeren Gehäuses 6 ist abhängig von
der späteren
Position und Ausrichtung der kompletten Sensorvorrichtung im Kraftfahrzeug.
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10 zeigt dieselbe Sensorvorrichtung
wie in 9, jedoch von
der anderen Seite und ohne die Schnittdarstellung, um die Befestigung
des Flachbandkabels 3 mit den Anschlusspins 5 am äußeren Gehäuse besser
zu veranschaulichen. Die Anschlusspins wurden in diesem Anwendungsbeispiel oberflächenmontier-
und lötbar
ausgebildet. Auch hier wird das Sensorcluster 1, für die jeweilige
Anwendung in der richtigen Position im Becher mittels Vergußmasse fixiert.
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Die
in 9 und 10 dargestellten Sensorvorrichtungen
werden dann beispielsweise auf oder im Kraftfahrzeugsteuergerät angebracht.
Zum Schluss wird das Kraftfahrzeugsteuergerät am Kraftfahrzeug befestigt.
Für die
verschiedenen Befestigungsorte des Kraftfahrzeugsteuergerätes können mechanisch identische
Kraftfahrzeugsteuergeräte
bzw. Sensorvorrichtungen verwendet werden, die in unterschiedlichen
Positionen eingebaut werden können.
Die Ausrichtung der Sensoren in Fahrtrichtung erfolgt allein durch
die Positionierung des inneren Gehäuses 1 im äußeren Gehäuse 6.
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Für die Fixierung
des beliebig gehäusten Sensorclusters
im äußeren Gehäuse ist
nicht nur Vergußmasse
geeignet, sondern es können
auch andere Materialien, Halterungen und Formgebungen verwendet
werden, die bewirken, dass das innere Gehäuse, also das Gehäuse des
Sensorclusters, mechanisch fest mit dem äußeren Gehäuse verbunden ist.