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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anordnen wenigstens
eines Sensors an einer Grundleiterplatte. Des Weiteren betrifft
die Erfindung eine Sensoreinheit mit wenigstens zwei Sensoren.
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Es
ist bekannt, einen Sensor zur Erfassung von Bewegungsdaten an einer
Grundleiterplatte anzuordnen. Solche Einrichtungen finden beispielsweise
Einsatz in der Automobilindustrie, wo eine mit einem Sensor versehene
Grundleiterplatte an einem Kraftfahrzeug positioniert wird, um Bewegungen
des Kraftfahrzeugs elektronisch zu registrieren. Jedoch ist es für viele
Anwendungen erforderlich, nicht nur eindimensionale Bewegungsdaten
mittels eines einzelnen Sensors, sondern auch die Bewegungen in weiteren
Raumrichtungen zu erfassen. Ein Beispiel für eine solche Anwendung ist
ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) für Kraftfahrzeuge,
welches die Erfassung von mehrdimensionalen Drehdaten bezüglich Drehbewegungen
des Kraftfahrzeugs benötigt.
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Man
ist daher dazu übergegangen,
Halterungen für
Sensoren zu verwenden, die die Anordnung eines Sensors senkrecht
zu einer Grundleiterplatte erlauben, so dass neben dem direkt auf
der Grundleiterplatte angeordneten Sensor eine zweidimensionale
Erfassung von Bewegungsdaten erfolgen kann. Verwendet man zwei solcher
Halterungen und positioniert diese senkrecht zueinander und rechtwinklig zu
der Grundleiterplatte mit dem direkt daran angeordneten Sensor,
so ist die Erfassung von dreidimensionalen Bewegungsdaten möglich.
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Die
Herstellung derartiger Halterungen ist jedoch relativ aufwendig.
Da eine Umspritz-Technologie zum Umspritzen von Kontaktgins verwendet
wird, sind mehrere Arbeitsschritte er forderlich, um eine entsprechende
Halterung mit einem daran angeordneten Sensor zu erhalten. Zudem
erfordert die Verwendung und Anordnung mehrerer dieser Halterungen
relativ viel Raum, was meist unerwünscht ist. Die Verwendung sogenannter „Starrflex”-Leiterplatten
ist zudem teuer und daher in vielen Fällen unwirtschaftlich.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung zum Anordnen von wenigstens einem Sensor
an einer Grundleiterplatte bereitzustellen, die eine einfache und
kostengünstige
Anordnung eines Sensors an einer Grundleiterplatte ermöglicht und zudem
die Ausgestaltung der Grundleiterplatte möglichst wenig einschränkt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Danach ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie einen
flächig
ausgebildeten Basisabschnitt und zumindest eine daran angeordnete
Halteeinrichtung aufweist, wobei der Basisabschnitt und/oder die
Halteeinrichtung zur Befestigung einer einen Sensor tragenden Sensorleiterplatte
ausgebildet ist und der Sensor über
die Vorrichtung elektrisch mit der Grundleiterplatte verbindbar
ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Erfindungsgemäß wird somit
eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche in Form eines einzelnen Bauteils
eine flexible Anordnung von Sensoren an einer Grundleiterplatte
ermöglicht,
indem mehrere Bereiche der Vorrichtung zur Anordnung jeweils eines Sensors
vorhanden sind. Insbesondere kann statt der aus dem Stand der Technik
bekannten Anordnung eines Sensors unmittelbar an der Grundleiterplatte
ein solcher Sensor auf dem Basisabschnitt der Vorrichtung positioniert
werden, wodurch die Technologie der Grundleiterplatte wesentlich
unabhängiger von
der speziellen Ausgestaltung des Sensors ist. Dabei ist vorzugsweise
der Basisabschnitt bei bestimmungsgemäßer Anord nung der Vorrichtung
an einer Grundleiterplatte parallel zu dieser ausgerichtet. Wird
zudem an der Halteeinrichtung ein Sensor platziert, ist eine zweidimensionale
Erfassung von Bewegungsdaten möglich.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Vorrichtung zwei Halteeinrichtungen aufweist,
die jeweils rechtwinklig zueinander und zu dem Basisabschnitt angeordnet
sind, so dass drei Sensoren verwendet werden können, welche jeweils Bewegungsdaten
in einer Raumrichtung erfassen, wodurch dreidimensionale Bewegungsdaten
erfasst werden können.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
ist somit lediglich die Anordnung eines einzigen Bauteils an einer
Grundleiterplatte erforderlich, was einfach zu realisieren ist und
eine im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem aufwendig mehrere Halterungen
an einer Leiterplatte angeordnet werden bzw. mehrere senkrecht zueinander
angeordnete Leiterplatten benötigt
werden, eine raumsparende Ausgestaltung darstellt. Mit anderen Worten
können mit
einer einzigen Vorrichtung alle benötigten Anordnungen von Sensorleiterplatten
verwirklicht werden. Es muss daher für alle möglichen Anwendungen, beispielsweise
im Kfz-Bereich, auch nur ein einziger Vorrichtungstyp bereitgehalten
werden.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Halteeinrichtung zwei im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildete
Halteelemente aufweist, die parallel zueinander und rechtwinklig
zu dem Basisabschnitt angeordnet sind, wobei jedes Halteelement
entlang seiner Längserstreckung
eine Aufnahme aufweist und die Aufnahmen aufeinander zu weisen.
Dadurch wird zwischen zwei Halteelementen eine Aufnahme mit einer
Führung
für eine
Sensorleiterplatte bereitgestellt. Dieses stellt eine sehr einfache
Ausführungsform
der Vorrichtung dar, da hierdurch eine Steckverbindung geschaffen
wird, bei der beispielsweise eine einen Sensor tragende Sensorleiterplatte
einfach in die durch die U-förmige
Ausbildung der Halteelemente gegebenen Aufnahmen eingesteckt wird.
Durch den dadurch erreichbaren formschlüssigen Sitz der Sensorleiterplatte
an den Halteelementen und somit an der Vorrichtung ist eine kompakte
und robuste Einheit gegeben, welche den jeweiligen Anforderungen,
insbesondere bei der Verwendung in einem Kraftfahrzeug, gewachsen
ist.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
der Basisabschnitt mehrere Kontaktelemente aufweist, die den Basisabschnitt durchragend
und senkrecht zu diesem angeordnet sind. Dadurch kann beispielsweise
eine Sensorleiterplatte, die mit einem Sensor verbunden ist, auf
einfache Weise auf den Basisabschnitt gepresst werden, um zum Einen
Halt an der Vorrichtung zu haben und zum Anderen, um eine elektrische
Kontaktierung der Sensorleiterplatte und dem Basisabschnitt zu ermöglichen.
Dadurch, dass die Kontaktelemente, welche vorzugsweise aus einem
Metall gefertigt sind, den Basisabschnitt durchragend angeordnet
sind, ist über
sie gleichzeitig die Kontaktierung der an dem Basisabschnitt angeordneten
Sensorleiterplatte mit der Grundleiterplatte möglich, wobei auch diese Verbindung
vorzugsweise durch Einpressen der Vorrichtung in die Grundleiterplatte
erzeugt wird. Außer
dem Einpressen der Sensorleiterplatte an dem Basisabschnitt der
Vorrichtung, dem Einstecken der weiteren Sensorleiterplatten mit
daran angeordneten Sensoren zwischen die U-förmig ausgestalteten Halteelemente
der Halteeinrichtung der Vorrichtung und dem Einpressen der Vorrichtung
in eine Grundleiterplatte sind somit keine weiteren aufwendigen
Arbeitsschritte erforderlich.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Vorrichtung
aus Kunststoff, wodurch eine besonders einfache Herstellung der
Vorrichtung möglich
ist.
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Um
zudem eine sehr robuste Vorrichtung bereitzustellen, welche eine
sehr einfache Handhabung derselben ermöglicht, wird weiter vorgeschlagen, dass
die Vorrichtung einstückig
ausgebildet ist. Hierdurch ist zudem eine einfache Herstellung der
Vorrichtung möglich,
wobei insbesondere die Verwendung von Kunststoff von Vorteil ist,
da es dieses Material ermöglicht,
eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Vorrichtung in geeigneter
räumlicher Ausgestaltung
bereitzustellen.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe wird mit der Erfindung des Weiteren eine Sensoreinheit
vorgeschlagen, welche durch eine Vorrichtung gemäß einer beliebigen vorbeschriebenen
Ausgestaltung sowie wenigstens einen Sensor gekennzeichnet ist. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Sensoreinheit sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorzugsweise kommen danach wenigstens zwei Sensoren zur Anwendung.
Die Sensoren sind dabei vorzugsweise derart angeordnet, dass sie
Daten bezüglich
unterschiedlicher, vorzugsweise rechtwinkelig zueinander angeordneter
Raumachse aufnehmen können.
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Eine
solche Sensoreinheit ist, wie aus dem oben Beschriebenen deutlich
wird, sehr einfach herstell- und handhabbar, wobei zudem eine Raum
sparende Baueinheit herstellbar ist, welche eine Erfassung von dreidimensionalen
Bewegungsdaten ermöglicht.
Dieses ist insbesondere der Fall, wenn die Sensoreinheit mit drei
Sensoren für
Bewegungen in den drei Raumachsen ausgestattet ist, welche jeweils
an Teilen der Vorrichtung angeordnet sind.
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Mit
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die Sensoren jeweils an einer Sensorleiterplatte angeordnet
sind, wobei eine erste Sensorleiterplatte an dem Basisabschnitt
und eine zweite Sensorleiterplatte an der Halteeinrichtung angeordnet
ist. Dieses ermöglicht
die oben beschriebene einfache Anordnung der Sensoren an der Vorrichtung
und somit die einfache Herstellung der Sensoreinheit. Die Herstellung erfolgt
vorzugsweise derart, dass die erste Sensorleiterplatte auf den mit
Kontaktelementen versehenen Basisabschnitt gepresst wird, während die
zweite Sensorplatte zwischen zwei parallel zueinander angeordnete,
im Querschnitt im Wesentlichen U-förmig ausgebildete Halteelemente
der Halteeinrichtung eingesteckt wird und über die formschlüssige Verbindung
zwischen zweiter Sensorleiterplatte und Halteelementen sicher an
der Vorrichtung gehalten wird, so dass eine robuste Sensoreinheit
bereitgestellt werden kann.
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Um
die Herstellung des Sensorelementes weiter zu vereinfachen wird
vorgeschlagen, dass die Sensorleiterplatten leitend über einen
flexibel ausgebildeten Abschnitt miteinander verbunden sind. Hierdurch
ist es möglich,
beispielsweise im Rahmen einer Massenproduktion, zusammenhängende Sensorleiterplatten
zu schaffen, beispielsweise bestehend aus einer ersten Sensorleiterplatte
und zwei über
flexible Verbindungsabschnitte elektrisch kontaktierte zweite Sensorleiterplatten.
Diese zusammenhängenden Sensorleiterplatten
sind als Sensorplatteneinheit zunächst in einer Ebene angeordnet,
wobei in diesem Zustand die Bestückung
der Sensorleiterplatten mit benötigten
Bauteilen, wie insbesondere auch mit den Sensoren, erfolgen kann.
Anschließend
kann dann die beschriebene Verbindung der so geschaffenen Sensorplatteneinheit
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erfolgen. Die Verwendung teurer „Starrflex”-Leiterplatten für die gesamte Grundleiterplatte, wie
aus dem Stand der Technik bekannt, wird damit unnötig.
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Gemäß einem
weiteren Vorschlag sind die verwendeten Sensoren je nach dem gewünschten Einsatz
einer entsprechenden Sensoreinheit zur Erfassung von Beschleunigungs-
und/oder Drehdaten ausgebildet.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unterschiedlichste Kombinationen
der vorgenannten Ausgestaltungen denkbar.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im Folgenden an der in
der Figur gezeigten Ausführungsvariante
der Erfindung beschrieben. Dabei zeigt:
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1 eine
erste perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Vorrichtung
und die erfindungsgemäße Sensoreinheit,
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2 eine
zweite perspektivische Darstellung des Ausführungsbeispiels.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 sowie
der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 2.
Die rahmenförmige Vorrichtung 1 weist
einen Basisabschnitt 3 auf, durch den eine Vielzahl von
Kontaktelementen 4 in Form von Einpresskontakten ragt,
die somit auf beiden Seiten des Basisabschnitts 3 hervorstehen,
vgl. auch 2.
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An
dem Basisabschnitt 3 sind zwei Halteeinrichtungen 15 angeordnet.
Jede Halteeinrichtung 15 ist durch zwei parallel zueinander
und rechtwinklig zum Basisabschnitt 3 angeordnete Halteelemente 5 gebildet.
Die beiden in 1 mittig angeordneten Halteelemente 5 der
beiden zueinander benachbarter Halteeinrichtungen 15 sind
zur Erhöhung
der Stabilität
der Vorrichtung 1 beziehungsweise der Sensoreinheit 2 miteinander
verbunden. Zur weiteren Verbesserung der Stabilität ist an
den äußeren Halteelementen 5 jeweils
die Innenseite des Halteelements 5 mit dem Basisabschnitt 3 verbindender
Verstärkungsabschnitt 6 angeordnet.
Zur Stabilisierung der rahmenförmigen
Vorrichtung 1 dienen auch die Verbindungsstreben 18,
welche die beiden Halteelemente 5 einer Halteeinrichtung 15 in
ihren unteren, dem Basisabschnitt 3 zugewandten Bereichen
miteinander verbindend.
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Die
Halteelemente 5 sind im Querschnitt im Wesentlichen jeweils
U-förmig
ausgebildet, wodurch jedes Halteelement 5 eine Aufnahme 16 aufweist,
in die ein seitlicher Rand einer zweiten Sensorleiterplatte 7 formschlüssig einfügbar ist.
Dadurch wird eine sehr einfache Steckverbindung gebildet, bei der
die zweiten Sensorleiterplatten 7 in die Halteeinrichtungen 15 eingesteckt
werden.
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Auf
jeder zweiten Sensorleiterplatte 7 ist ein Sensor 8 befestigt,
wobei die Pfeile 9 verdeutlichen sollen, dass die Sensoren 8 zur
Erfassung von Bewegungsdaten in einer bestimmten Raumrichtung vorgesehen
ist. Bei den gezeigten Sensoren 8 soll es sich zudem um
solche handeln, mit denen man Drehbewegungen erfassen kann, was
durch die Pfeile 10 angedeutet ist.
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Die
zweiten Sensorleiterplatten 7 weisen an ihren Oberseiten
beiderseits einen Vorsprung 11 auf. Diese Vorsprünge 11 wirken
beim Einstecken der zweiten Sensorleiterplatten 7 zwischen
jeweils zwei Halteelemente 5 zur Begrenzung der Einstecktiefe, damit
die jeweilige, einen Sensor 8 tragende zweite Sensorleiterplatte 7 an
einer vordefinierten Position an der Vorrichtung 1 angeordnet
ist.
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Die
zweiten Sensorleiterplatten 7 sind über flexibel ausgebildete Verbindungsabschnitte 12,
beispielsweise in Form von Flachbandkabeln, elektrisch leitend mit
der rechtwinkelig davon angeordneten ersten Sensorleiterplatte 13 verbunden.
Die Art und Weise des Anschlusses der Verbindungsabschnitte 12 an
die erste bzw. die zweite Sensorleiterplatte ist dem Fachmann bekannt,
so dass an dieser Stelle nicht darauf eingegangen werden braucht.
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Die
erste Sensorleiterplatte 13 weist mehrere Bohrungen 14 auf,
in denen die Kontaktelemente 4 nach dem Einpressen der
ersten Sensorleiterplatte 13 in den Basisabschnitt 3 einliegen,
wodurch die erste Sensorleiterplatte 13 ihren Halt an der
Vorrichtung 1 erhält.
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Eine
elektrische Verbindung zwischen der ersten Sensorleiterplatte 13 und
einer nicht dargestellten Grundleiterplatte wird hergestellt, indem
die Vorrichtung 1 mit den Kontaktelementen 4 an
einer dafür
vorgesehenen Stelle in eine derartige Grundleiterplatte in Kontaktierungsrichtung 17 eingepresst wird.
Bei der in 1 abgebildeten Vorrichtung 1 ist das
Einpressen der ersten Sensorleiterplatte 13 noch nicht
er folgt. Ebenso sind auch die zweiten Sensorleiterplatten 7 noch
nicht vollständig
zwischen jeweils zwei Halteelemente 5 eingesteckt. 2 zeigt
hingegen eine vollständig
montierte Sensoreinheit 2, bei der die Kontaktelemente 4 die
erste Sensorleiterplatte 13 bereits kontaktieren. Hierdurch
wird anschaulich, wie einfach eine Sensoreinheit 2 herstellbar
ist.
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Sowohl
mit der Vorrichtung 1, als auch mit der Sensoreinheit 2 wird
ein kompaktes und robustes Bauteil bereitgestellt, welches zur Erfassung
von ein- bis dreidimensionalen Bewegungsdaten geeignet ist und eine
Verwendung von Sensortypen weitestgehend unabhängig von der Technologie einer
Grundleiterplatte erlaubt.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Sensoreinheit
- 3
- Basisabschnitt
- 4
- Kontaktelement
- 5
- Halteelement
- 6
- Verstärkungsabschnitt
- 7
- zweite
Sensorleiterplatte
- 8
- Sensor
- 9
- Pfeil
- 10
- Pfeil
- 11
- Vorsprung
- 12
- Abschnitt
- 13
- erste
Sensorleiterplatte
- 14
- Bohrung
- 15
- Halteeinrichtung
- 16
- Aufnahme
- 17
- Kontaktierungsrichtung
- 18
- Verbindungsstrebe