DE102005005249A1

DE102005005249A1 - Gehäuse mit Sensoröffnung

Info

Publication number: DE102005005249A1
Application number: DE200510005249
Authority: DE
Inventors: Christian Huber; Michael Haug; Joachim Delfs; Herbert Klinger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2025-02-05
Also published as: DE102005005249B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (10) zur Aufnahme elektronischer Bauteile, mit einer Öffnung (12), durch die von einem Sensor (14, 30) erfasste Informationen mindestens einem Bauteil innerhalb des Gehäuses zuführbar sind, wobei die Öffnung (12) durch eine das Sensorelement (16, 32) aufnehmende Sensorverpackung (18) verschließbar ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Anbringen eines Sensors an einem Gehäuse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauteile, mit einer Öffnung, durch die von einem Sensor erfasste Informationen mindestens einem Bauteil innerhalb des Gehäuses zuführbar sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Anordnen eines Sensors an einem Gehäuse mit einer Öffnung, durch die von einem Sensor erfasste Informationen mindestens einem Bauteil innerhalb des Gehäuses zugeführt werden.

Derartige Gehäuse finden insbesondere in der Automobiltechnik vielfach Anwendung, insbesondere bei Nutzfahrzeugen. Speziell bei der Betätigung und Steuerung von Stellgliedern und der damit verbundenen Sensorik ergibt sich oftmals die Problematik, Signale, die in einer für die weiterverarbeitende Elektronik ungeeigneten Umgebung erfasst werden, durch eine Öffnung in einer Wandung des Gehäuses zu führen und der weiterverarbeitenden Elektronik zur Verfügung zu stellen. Dabei muss mehreren Randbedingungen Rechnung getragen werden: Zum einen muss der die Informationen erfassende Sensor an geeigneter Stelle gehaltert werden, wozu oftmals aufwändige konstruktive Maßnahmen erforderlich sind. Des Weiteren müssen die erzeugten Informationen auf geeignete weise durch die Gehäusewandung hindurchgeführt werden, um sie in einer geschützten Umgebung weiterzuverarbeiten. Zu diesem Zweck müssen geeignete Öffnungen in der Wandung vorgesehen werden, die Kabel oder ähnliche geeignete Informationsleiter aufnehmen. Ferner muss die sich innerhalb des Gehäuses befindende Umgebung gegenüber der Umgebung des Sensors abgedichtet werden, was wiederum oftmals einen hohen konstruktiven Aufwand erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauteile sowie ein Verfahren zur Aufnahme elektronischer Bauteile in einem Gehäuse zur Verfügung zu stellen, so dass die oben beschriebenen Probleme verringert werden und insbesondere ein geringerer konstruktiver Aufwand ausreichend ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauteile dadurch auf, dass die Öffnung durch eine das Sensorelement aufnehmende Sensorverpackung verschließbar ist. Zum einen wird auf diese Weise für den Sensor eine Befestigungsmöglichkeit geschaffen. Die Anbringung des Sensors in einer Öffnung des Gehäuses bietet die Möglichkeit, den Sensor kostengünstig, mechanisch stabil und thermisch geschützt zu befestigen. Des Weiteren entfällt durch das Einbringen der Sensorverpackung in die Gehäuseöffnung das Erfordernis, die durch den Sensor erfassten Informationen über eine zusätzliche Durchführung in das Gehäuse zu leiten. Auf diese Weise wird der erforderliche Konstruktionsaufwand deutlich reduziert. Über das Verschließen der den Sensor aufnehmenden Gehäuseöffnung lässt sich mittels der Sensorverpackung ein vorteilhafter Anbringungsort des Sensors mit dem erforderlichen Abdichten der Öffnung kombinieren. Insbesondere bei Sensorumgebungen, die eine Weiterverarbeitung und Aufbereitung der Sensorsignale direkt innerhalb der Sensorumgebung nicht erlauben, ist eine derartige Lösung vorteilhaft.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass das Gehäuse ein Guss- oder Spritzgehäuse und die Öffnung ein Gusskanal sind. Die Herstellung des Gehäuses als Guss- oder Spritzgehäuse ermöglicht die Herstellung derartiger Gehäuse in hoher Stückzahl bei hoher Genauigkeit. Eine Ausführung der Öffnung als Gusskanal stellt in dieser Hinsicht eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung dar.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse im Wesentlichen aus einem guss- oder spritzfähigen Werkstoff besteht. Die Herstellung des Gehäuses aus einem guss- oder spritzfähigen Werkstoff, wie beispielsweise Aluminium oder Kunststoff, bietet die bekannten Vorteile wie geringes Gewicht, hohe Festigkeit und weitgehende konstruktive Freiheit.

Insbesondere kann bei einer bevorzugten Ausführungsform vorteilhaft sein, dass die Öffnung durch einen Schieber hergestellt wird. Durch die Verwendung eines Schiebers und/oder eines Kerns können auch Öffnungen durch dickere Gehäusewandungen, die eine tiefere Hinterschneidung darstellen, hergestellt werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Öffnung konisch ist.

Diese Konizität erleichtert zum einen die Herstellung der Öffnung in der Gehäusewandung bei einem Gussverfahren. Zum anderen unterstützt sie eine leichte Einbringung und Befestigung der Sensorverpackung in der Öffnung.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Sensorverpackung formschlüssig und/oder kraftschlüssig in der Öffnung befestigbar ist. Eine derartige Anbringungsweise der Sensorverpackung kann den Abdichtungsaufwand zwischen Gehäusewandung und Sensorverpackung erheblich reduzieren. Des Weiteren kann so eine gegen Vibrationen oder sonstige mechanische Belastungen sichere Verbindungsart der Sensorverpackung mit dem Gehäuse hergestellt werden.

Desweiteren kann in einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Öffnung den Sensor mechanisch schützt. Dies kann den Verpackungsaufwand des Sensors durch die zusätzliche Schutzfunktion der Öffnungswandung reduzieren und/oder die Zuverlässigkeit des Sensors bei der Herstellung und im Betrieb erhöhen.

Ebenfalls kann die Erfindung derart bevorzugt ausgeführt sein, dass die Öffnung den Sensor thermisch entkoppelt. Beispielsweise kann durch eine geeignete Anbindung des Sensors an das Gehäuse eine thermische Entkopplung des Sensors von der Umgebung des Gehäuses erreicht werden.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch auf, dass eine das Sensorelement aufnehmende Sensorverpackung die Öffnung verschließt. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Gehäuses zur Aufnahme elektronischer Bauteile auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Einbringung einer Sensorverpackung direkt in eine Öffnung eines Gehäuses erhebliche Vorteile mit sich bringt. Zum einen wird dadurch der konstruktive Aufwand zur Halterung des Sensors minimiert, zum anderen kann die Verpackung des Sensors gleichzeitig zur Abdichtung der Gehäuseöffnung verwendet werden. Darüber hinaus können so die von dem Sensor gewonnenen Informationen ohne zusätzliche Kabel oder Ähnlichem in das Gehäuse hineingeführt werden.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Details einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses; und
2 eine Schnittansicht eines Details einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
Die für das Verständnis der Erfindung weniger wichtige Gesamtansicht des Gehäuses sowie darin eventuell angeordnete elektronische Bauteile wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
1 ist eine Schnittansicht eines Details einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gehäuses. Die dargestellte Schnittansicht verläuft entlang einer Ebene senkrecht zur Wandung 10 eines Gehäuses zur Aufnahme elektronischer Bauteile. Das hier dargestellte Gehäuse 10 ist z. B. in Aluminiumdruckgusstechnik hergestellt und weist eine Öffnung 12 auf. Diese Öffnung 12 bildet eine Durchführung durch die Wandung 10 des Gehäuses und verbindet die Innenseite (I) des Gehäuses mit dessen Außenseite (II). Die Öffnung 12 besitzt die Form eines stumpfen Kegels, dessen Basis sich an der Außenseite (II) und dessen stumpfe Spitze sich an der Innenseite (I) befinden. Die Form der Öffnung 12 wird im Zuge der Herstellung der Gesamtform des beispielhaft beschriebenen Aluminiumdruckgussgehäuses durch einen hier nicht abgebildeten Schieber erzeugt und bildet damit einen Gusskanal. Die dargestellte Konizität des Gusskanals ist aus Gründen der Anschaulichkeit übertrieben dargestellt. In die Öffnung 12 eingepasst befindet sich ein Sensor 14, der an seiner der Außenseite (II) zugewandten Seite ein Sensorelement 16 aufweist. Das Sensorelement 16 sitzt an exponierter Stelle und ragt deutlich aus der Wandung 10 des Gehäuses hervor. Der eigentliche Körper des Sensors 14 besteht aus der Sensorverpackung 18, die im Wesentlichen ebenfalls einen stumpfen Kegel darstellt. Die Außenform der Sensorverpackung 18 ist an die innere Oberfläche der Öffnung 12 angepasst und kann so in die Öffnung 12 eingepresst werden. Weiterhin weist der Sen sor 14 an seiner der Außenseite (II) zugewandten Seite einen zylinderförmigen Dichtungsrand 20 auf, dessen Durchmesser größer ist als der der Öffnung 12 an ihrem der Außenseite (II) zugewandten Ende. So kann beispielsweise beim Einpressen der Sensorverpackung 18 in die Öffnung 12 in den zwischen Dichtungsrand 20 und dem Außenrand der Öffnung 12 befindlichen Spalt 22 ein Dichtelement wie etwa ein O-Ring 34 zur radialen Abdichtung oder eine Dichtmasse eingebracht werden. Alternativ kann aber auch auf eine Dichtung verzichtet werden, wenn die Geometrien und die Materialien der Sensorverpackung 18 und der Innenseite der Öffnung 12 so geeignet gewählt werden, dass nach der Einpressung eine Abdichtung entsteht. Die Sensorverpackung 18 wird vorzugsweise in Kunststoff ausgeführt, kann aber auch aus anderen Materialien bestehen. Aus Gründen der elektrischen Isolation des Sensorelements 16 gegenüber der Gehäusewandung 10 sind nicht leitende Materialien bevorzugt. Weiterhin weist der Sensor 14 an der Innenseite (I) der Öffnung 12 zwei elektrische Kontakte 24, 26 auf.
Die Gehäusewandung 10, die Öffnung 12 und der Sensor 14 können beispielsweise Teil eines Stellgliedes sein. Dabei ragt die Außenseite (II) der Gehäusewandung 10 in den im Stellglied befindlichen Raum, die Innenseite (I) der Gehäusewandung 10 bildet einen Elektronikraum des Stellgliedes mit mechanischen Komponenten, beispielsweise Magnetventilen. Das Sensorelement 16 befindet sich so innerhalb des Stellgliedes und kann dort beispielsweise Positions-, Drehzahl-, Druck- oder Temperaturinformationen aufnehmen. Die Sensorverpackung 18 dichtet mittels Presspassung oder einer zusätzlichen Dichtung 22 am Dichtungsrand 20 der Sensorverpackung 18 die Außenseite (II) der Gehäusewandung 10 gegen über der empfindlichen Elektronikinnenseite (I) ab. Die elektrischen Kontakte 24, 26 stehen zur Signalweiterleitung an der Innenseite (I) für Anschlüsse zur Verfügung. Somit ist der Sensor 14 einschließlich seiner Kontaktierungen 24, 26 in einem durch einen Schieber hergestellten Gusskanal aufgenommen. Es sind keine Kabel zur Durchführung des vom Sensor 16 erzeugten Signals an der Außenseite (II) in die Innenseite (I) des Gehäuses erforderlich. Dies erhöht die Ausfallsicherheit des Bauteils. Des Weiteren ist keine Abdichtung gegen Medien erforderlich, die sich im außenliegenden Teil des Gehäuses befinden. Dies bedeutet zusätzlich eine Kostenersparnis. Darüber hinaus dient die große Masse des beispielhaft beschriebenen Aluminiumdruckgussgehäuses sowohl zur Schwingungsdämpfung als auch zur thermischen Abschirmung des Sensorelements.
2 ist eine Schnittansicht eines Details einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses. Die dargestellte alternative Ausführungsform weist ebenfalls eine Gehäusewandung 10 eines in Aluminiumdruckgusstechnik hergestellten Gehäuses auf. In dieser ist ebenfalls eine durch einen Schieber hergestellte Öffnung 12, also ein Gusskanal, angebracht. In die Öffnung 12 ist eine Sensorverpackung 36 eines Sensors 30 eingepasst. Dieser weist an seiner der Außenseite (II) des Gehäuses zugewandten Seite ein Sensorelement 32 auf. An seiner der Innenseite (I) zugewandten Seite sind elektrische Kontaktierungen 24, 26 angebracht. Der Sensor 30 ist ohne eine zusätzliche Abdichtung in die Öffnung 12 der Gehäusewandung 10 eingepasst und füllt hinsichtlich seiner Länge die Öffnung 12 nicht vollständig aus. Die Öffnung 12 sowie der Sensor 30 besitzen im Wesentlichen die Geometrie eines stumpfen Kegels.
Durch die Zurückversetzung des Sensors 30 in Bezug auf die Außenseite (II) der Gehäusewandung 10 ist er während des Einbaus des Gehäuses und während dessen Betrieb vor mechanischen Beschädigungen geschützt. Gleichzeitig befindet sich das Sensorelement 32 trotzdem in Kontakt mit der Umgebung der Außenseite (II) der Gehäusewandung 10 und kann so die erforderlichen Informationen sammeln und sie an seinen Kontaktierungen 24, 26 auf der Innenseite (I) der Gehäusewandung 10 anbieten.
Gemäß weiteren Ausführungen ist es auch möglich, dass sich der konische Gusskanal in Richtung der Innenseite des Gehäuses erweitert.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

10: Gehäusewandung
12: Öffnung
14: Sensor
16: Sensorelement
18: Sensorverpackung
20: Dichtungsrand
22: Dichtung
24, 26: Kontaktierung
30: Sensor
32: Sensorelement
34: O-Ring
36: Sensorverpackung
I: Innenseite
II: Außenseite

Claims

Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Bauteile, mit einer Öffnung (12), durch die von einem Sensor (14, 30) erfasste Informationen mindestens einem Bauteil innerhalb des Gehäuses (10) zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) durch eine das Sensorelement (16, 32) aufnehmende Sensorverpackung (18, 36) verschließbar ist.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass das Gehäuse ein Guss- oder Spritzgehäuse und die Öffnung (12) ein Gusskanal sind.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse im Wesentlichen aus einem guss- oder spritzfähigen Werkstoff besteht.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) durch einen Schieber hergestellt wird.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Öffnung (12) konisch ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorverpackung (18, 36) formschlüssig und/oder kraftschlüssig in der Öffnung (12) befestigbar ist.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) den Sensor (14, 30) mechanisch schützt.
Gehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) den Sensor (14, 30) thermisch entkoppelt.
Verfahren zum Anordnen eines Sensors an einem Gehäuse 10) mit einer Öffnung (12), durch die von dem Sensor (14, 30) erfasste Informationen mindestens einem Bauteil innerhalb des Gehäuses zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Sensorelement (16, 32) aufnehmende Sensorverpackung (18, 36) die Öffnung (12) verschließt.