-
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Baueinheit mit einer eine Leiterplatte umfassenden Elektronik sowie mit einem Leiter, der mit einem Anschlussende mit der Elektronik kontaktiert ist. Bei der Baueinheit handelt es sich insbesondere um einen kapazitiven Näherungssensor für ein (Kraft-)Fahrzeug, wobei der Leiter als Sensorelektrode des kapazitiven Näherungssensors dient.
-
Moderne Fahrzeuge sind häufig mit Sensoren ausgestattet, die ein berührungsloses Verstellen von Fahrzeugteilen ermöglichen. Beispielsweise wird einem Fahrzeugnutzer durch einen solchen Sensor das berührungslose Betätigen (also Öffnen und/oder Schließen) einer Fahrzeugtür, z. B. mittels einer Hand- oder Fußbewegung ermöglicht. Ein solcher berührungsloser Heckklappenschalter ist beispielsweise aus der
DE 10 2010 049 400 A1 bekannt.
-
Als Sensoren zur Detektion eines Betätigungsbefehls sind häufig kapazitiv arbeitende Näherungssensoren eingesetzt. Typischerweise umfasst ein solcher kapazitiver Näherungssensor eine Sensorelektrode oder mehrere Sensorelektroden sowie eine Steuereinheit.
-
Die Steuereinheit umfasst üblicherweise eine in einem Gehäuse aufgenommene Elektronik. Die Elektronik ist regelmäßig durch eine Leiterplatte gebildet, auf der ein Mikrocontroller und/oder andere Elektronikkomponenten montiert sind.
-
Als Sensorelektroden werden häufig Flachleiter verwendet, die eine flache, streifenförmige Leiterbahn mit einer diese umgebenden Isolierung aufweisen. Solche Flachleiterelektroden sind in der Regel über elektrische Zuleitungen in Form herkömmlicher Draht- oder Litzenleitungen mit der Steuereinheit verbunden. Die Zuleitungen sind hierbei meist über Steck- oder Lötverbindungen mit der Flachleiterelektrode einerseits und der Elektronikeinheit andererseits verbunden. Oft sind die Zuleitungen einerseits mit der zugehörigen Flachleiterelektrode verlötet und andererseits mittels einer an dem Gehäuse der Steuereinheit angeformten Steckverbindung (ZIF-Stecker) mit der Elektronikeinheit kontaktiert.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rationelle Herstellung einer Baueinheit der oben genannten Art zu ermöglichen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektronische Baueinheit, insbesondere einen kapazitiven Näherungssensor, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.
-
Die elektronische Baueinheit umfasst eine eine Leiterplatte umfassende Elektronik, ein die Elektronik aufnehmendes (Elektronik-)Gehäuse sowie einen elektrischen Leiter. Der (ansonsten außerhalb des Gehäuses angeordnete) Leiter ist mit einem Anschlussende in das Gehäuse eingeführt und dort elektrisch an die Elektronik angeschlossen.
-
Das Anschlussende ist hierbei vorzugsweise flach ausgebildet und direkt (d. h. ohne die üblicherweise zwischengeschaltete Zuleitung aus einem Draht- oder Litzenleiter oder einem Blechteil) mit einer Kontaktfläche der Leiterplatte verlötet. Im Rahmen der Erfindung kann das Anschlussende grundsätzlich aber auch auf andere Weise, z. B. mittels Klemm-, Schraub- oder Schneidkontaktierung oder durch kapazitive oder induktive Kopplung mit der Elektronik elektrisch verbunden sein.
-
Grundsätzlich kann der Leiter im Rahmen der Erfindung einen beliebigen Leiterquerschnitt aufweisen. Bei dem zu kontaktierenden elektrischen Leiter handelt es sich vorzugsweise aber um einen Flachleiter, der über seine gesamte Länge eine flache, streifenförmige Leiterbahn aufweist. In alternativer Ausführung der Erfindung ist der Leiter nur im Bereich des Anschlussendes abgeflacht und weist fernab des Anschlussendes einen abweichenden Leiterquerschnitt auf. Insbesondere kann der Leiter in diesem Sinne durch ein Koaxialkabel (oder einen entsprechenden zylindermantelförmigen Leiter ohne koaxialen Innenleiter) gebildet sein, der zur Bildung des Anschlussendes in einem Endbereich flachgedrückt ist. Vorzugsweise umfasst der Leiter eine (elektrische) Isolierung, die die eigentliche Leiterbahn des Leiters umgibt.
-
Das Gehäuse ist erfindungsgemäß aus mindestens zwei zusammensetzbaren (und im Montagezustand zusammengesetzten) Gehäuseteilen gebildet. Die beiden Gehäuseteile können prinzipiell bereits im Vormontagezustand beweglich miteinander verbunden sein. Vorzugsweise liegen die beiden Gehäuseteile im Vormontagezustand jedoch als voneinander losgelöste, separate Bauteile vor.
-
Im zusammengesetzten Zustand der beiden Gehäuseteile treffen ein Rand des ersten Gehäuseteils und ein Rand des zweiten Gehäuseteils aufeinander, wobei das Anschlussende des Leiters zwischen diesen beiden Rändern in das Gehäuse hineingeführt ist. Im Montagezustand ist das Anschlussende des Leiters zwischen den beiden Gehäuseteilen geklemmt und somit bezüglich des Gehäuses lagefixiert.
-
Erfindungsgemäß bildet zumindest jeweils ein Abschnitt des ersten und zweiten Gehäuseteils eine Begrenzung für eine Vergussmasse, welche im Herstellungsprozess der Baueinheit in fließfähigem Zustand in das Gehäuse eingefüllt wird. Mit anderen Worten steht also zumindest jeweils ein Abschnitt sowohl des ersten als auch des zweiten Gehäuseteils im fertiggestellten Zustand der Baueinheit mit der erstarrten Vergussmasse in Kontakt. Die beiden Gehäuseteile bilden dabei im Montagezustand insbesondere gemeinsam eine mit Vergussmasse ganz oder teilweise gefüllte wannenförmige Struktur. Die in das Gehäuse eingefüllte Vergussmasse bedeckt dabei die Elektronik sowie das Anschlussende des Leiters.
-
Die erfindungsgemäße Baueinheit zeichnet sich zum einen dadurch aus, dass das (insbesondere flache) Anschlussende des Leiters im Gehäuseinnenraum direkt (ohne zwischengeschaltete elektrische Verbindungselemente) an die Elektronik angeschlossen ist. Vorteilhafterweise ist somit am Gehäuse ein Anschlussstecker oder dergleichen für den Leiter weder erforderlich noch vorgesehen. Hierdurch kann das Gehäuse vergleichsweise unaufwändig gestaltet werden. Die beiden Gehäuseteile wirken synergetisch sowohl als Zugentlastung und Positionierungsmittel für das Anschlussende sowie als Auslaufschutz für die Vergussmasse, wodurch das Gehäuse besonders rationell gestaltet und einfach montierbar ist. Durch die Zugentlastung ist das Anschlussende des Leiters vorteilhaft vor mechanischer Beanspruchung geschützt.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil mit einer Ausnehmung (Öffnung) versehen, durch welche das Anschlussende des Leiters in das Gehäuse hineingeführt ist. Das zweite Gehäuseteil bildet in diesem Fall einen Wandeinsatz, welcher derart gestaltet ist, dass er in die Ausnehmung einsetzbar ist. In bevorzugter Dimensionierung stellt dabei das erste Gehäuseteil den größeren Teil des Gehäuses dar, während der Wandeinsatz einen vergleichsweise kleineren Anteil am Gehäuse hat.
-
Prinzipiell ist es im Rahmen der Erfindung denkbar, dass die Ausnehmung in Form einer vollumfänglich geschlossenen Durchführung in das erste Gehäuseteil eingebracht ist. Vorzugsweise ist jedoch die Ausnehmung als in einen Außenrand des ersten Gehäuseteils eingeformte Einbuchtung (Einschnitt) ausgeführt. Als Außenrand ist dabei ein Rand des Gehäuseteils bezeichnet, der – zumindest in einem Vormontagezustand des Gehäuses – an keine andere Gehäusewand angrenzt. Hierdurch lässt sich das Anschlussende des Leiters von der offenen Seite der Ausnehmung her vorteilhafterweise besonders einfach eingelegen. Zudem wird durch die einseitig offene Ausnehmung vorteilhafterweise ermöglicht, die Elektronik gemeinsam mit dem bereits angeschlossenen Leiter in das Gehäuse einzusetzen. Der eingesetzte Wandeinsatz schließt vorzugsweise mit seinem Außenrand bündig mit dem umgebenden Außenrand des ersten Gehäuseteils ab.
-
In bevorzugter Ausführungsform ist der Wandeinsatz mit Hilfe einer Nut-und-Feder-Verbindung von der offenen Seite der Ausnehmung her in diese einschiebbar. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass der Wandeinsatz derart an einen auf den Außenrand des Gehäuseteils aufsetzbaren oder aufgesetzten Gehäuse-Deckel angeformt ist, dass der Wandeinsatz beim Aufsetzen des Deckels in die Ausnehmung eingesetzt wird. In dem Gehäuse-Deckel ist dann eine Vergussöffnung zum Einfüllen der Vergussmasse in das Gehäuse vorgesehen.
-
Im Sinne einer rationellen Montage ist das zweite Gehäuseteil im Montagezustand vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig an dem ersten Gehäuseteil gehaltert. Insbesondere sind hierfür korrespondierende Rastelemente an den beiden Gehäuseteilen vorgesehen. Bevorzugt ist an einem der Gehäuseteile eine Rastnase angeformt, die in eine korrespondierende Öffnung des anderen Gehäuseteils – insbesondere unter Spannung – einrastet.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den beiden Gehäuseteilen ein schmaler Spalt gebildet, wobei dieser Spalt im Querschnitt durch die beiden Gehäuseteile gesehen zumindest in dem Bereich, in dem das Anschlussende des Leiters zwischen den Gehäuseteilen hindurchgeführt ist, mindestens in einem Winkel (Knick) oder in einer Biegung verläuft. Mit anderen Worten ist der Spalt zumindest in Ansätzen mäanderartig ausgebildet. Zum einem wirkt der gewinkelte oder kurvige Verlauf als effektive Lagefixierung und Zugentlastung für den hindurchgeführten Leiter. Ferner wird durch den Spalt vorteilhaft eine Labyrinth-Dichtung für die Vergussmasse realisiert. Zur Erzeugung des vorstehend beschriebenen Spaltverlaufs ist insbesondere vorgesehen, dass eines der Gehäuseteile einen Überstand aufweist, welcher mit einem angrenzenden Bereich des anderen Gehäuseteils überlappt.
-
Vorzugsweise liegt das Anschlussende des Leiters exakt oder zumindest näherungsweise plan auf einer Flächenseite der Leiterplatte auf, wobei der Leiter entsprechende Kontaktflächen der Leiterplatte kontaktiert, beispielsweise mit diesen verlötet oder verschweißt ist. Die Ränder der beiden Gehäuseteile, zwischen denen das Anschlussende des Leiters in das Gehäuse eingeführt ist, liegen dabei zumindest annähernd mit der Leiterplatte in einer Ebene. Hierdurch ist der Leiter innerhalb des Gehäuses exakt oder zumindest näherungsweise eben (d. h. ohne nennenswerten Knick oder nennenswerte Biegung) geführt.
-
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Gehäuseteil etwa wannenartig durch einen von Seitenwänden eingefassten Gehäuseboden gebildet, wobei die Ausnehmung in einer dieser Seitenwände angeordnet ist. Die aus dem ersten Gehäuseteil und dem Wandeinsatz gebildete Wannenform kann in optionaler Ausführung der Erfindung durch einen auf die Seitenwände aufsetzbaren Gehäusedeckel verschließbar bzw. verschlossen sein. Vorzugsweise ist jedoch das Gehäuse ausschließlich durch das wannenartige Gehäuseteil und den Wandeinsatz gebildet, da die Elektronik durch die Vergussmasse ausreichend gegen Umwelteinflüsse geschützt ist. In bevorzugter Montagesituation des derart gestalteten Gehäuses wird dieses mit der offenen, aber vergossenen Seite auf einen fahrzeugseitigen Träger oder dergleichen montiert.
-
In einer bevorzugten Anwendung handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Baueinheit um eine Vorrichtung zur berührungslosen Betätigung eines verstellbaren Fahrzeugteils, insbesondere zur Betätigung (Öffnen und/oder Schließen) einer Heckklappe, eines (Kraft-)Fahrzeugs eingesetzt. Alternativ kann es sich bei einem mittels des kapazitiven Sensors zu verstellenden Fahrzeugteil auch um eine andere Fahrzeugtür, z. B. eine Seitenschiebetür oder einen Motorraumdeckel handeln. Ferner kann die Baueinheit im Rahmen der Erfindung z. B. auch zur Betätigung eines Fahrzeugfensters, eines Schiebedachs, eines Klappverdecks oder eines Verstellteils im Fahrzeuginnenraum eingesetzt werden.
-
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in perspektivischer Darstellung mit Blick auf eine Oberseite einen kapazitiven Näherungssensor mit einer eine Elektronik beinhaltenden Steuereinheit und einer daran angebundenen Flachleiterelektrode, wobei ein Anschlussende der Flachleiterelektrode zur Kontaktierung mit der Elektronik in ein Gehäuse der Steuereinheit hineingeführt ist, und wobei die Elektronik und das damit kontaktierte Anschlussende mit einer Vergussmasse vergossen sind,
-
2 in perspektivischer Darstellung den Näherungssensor gemäß 1 mit Blick auf eine Unterseite,
-
3 in gegenüber 1 gedrehter Darstellung mit Blick auf die Oberseite den dortigen Näherungssensor in unvergossenem Zustand,
-
4 in perspektivischer Darstellung das aus einem wannenartigen ersten Gehäuseteil und einem als Wandeinsatz ausgeführten zweiten Gehäuseteil gebildete Gehäuse der Steuereinheit,
-
5 in perspektivischer Darstellung das erste Gehäuseteil des Gehäuses, und
-
6 in einem schematisch vereinfachten Schnitt VI-VI gemäß 3 den Näherungssensor in einem Vormontagezustand.
-
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt einen kapazitiven (Näherungs-)Sensor 1 für ein Kraftfahrzeug. Der Sensor 1 wird in beispielsweise zum berührungslosen Öffnen einer Heckklappe eingesetzt.
-
Der Sensor 1 umfasst eine Steuereinheit 2 sowie eine damit verbundene Flachleiterelektrode 3. Die Flachleiterelektrode 3 ist durch eine als elektrischer Leiter wirkende Kupferfolie gebildet, welche allseitig (und somit insbesondere auf beiden Flächenseiten) jeweils mit einer als Isolier- und Trägermaterial wirkenden Kunststoffschicht beschichtet ist.
-
Die Steuereinheit 2 umfasst ein Gehäuse 4 aus Kunststoff. Das wannenartig aufgebaute Gehäuse 4 ist durch einen Gehäuseboden 5 (2) sowie vier etwa rechtwinklig davon abragende Wände gebildet. Diejenige Gehäuseseite, an der die Flachleiterelektrode 3 in das Gehäuse 4 eingeführt ist, ist nachfolgend als Frontseite bezeichnet. Die an dieser Frontseite angeordnete Wand des Gehäuses 4 ist als (Front-)Wand 6 bezeichnet. Die dazu gegenüberliegende Wand des Gehäuses 4 ist als (Rück-)Wand 7 bezeichnet. Die beiden übrigen, einander gegenüberliegenden Wände des Gehäuses 4, die jeweils die Frontwand 6 mit der Rückwand 7 verbinden, sind (Seiten-)Wände 8 bezeichnet.
-
Der Gehäuseboden 5 ist an einer Unterseite des Gehäuses 4 angeordnet. Mit einem unteren Rand schließen die Wände 6, 7, 8 jeweils an den Gehäuseboden 5 an. Die oberen Ränder der Wände 6, 7, 8 ergänzen sich zu einem in einer Ebene umlaufenden oberen Außenrand 9 des Gehäuses 4. Zu der von dem Gehäuseboden 5 abgewandten Oberseite hin ist das Gehäuse 4 vorzugsweise offen. Auf den Außenrand 9 kann allerdings in (nicht dargestellter) alternativer Ausgestaltung auch ein Deckel aufgesetzt sein.
-
Von jeder der Seitenwände 8 ragt eine Lasche 10 ab, in welche eine Durchführung zur mittelbaren oder unmittelbaren Verschraubung des Gehäuses 4 bzw. der Steuereinheit 2 an einem Fahrzeug eingebracht ist. Die Laschen 10 sind mit dem Außenrand 9 bündig angeordnet.
-
An die Rückwand 7 sind zwei Buchsen 11 einer elektrischen Steckverbindung angeformt. Eine der Buchsen 11 (in der Darstellung links) dient hierbei zum Anschluss einer Signal- und Versorgungsleitung für die Steuereinheit 2. Die zweite Buchse 11 (in der Darstellung rechts) dient zum Anschluss einer (nicht dargestellten Rundleiterelektrode des Sensors 1.
-
Gemäß 1 ist ein von dem Gehäuse 4 eingefasster Gehäuseinnenraum 15 mit einer Vergussmasse 16, z. B. einem Epoxydharz, ausgefüllt. Die Vergussmasse 16 grenzt an jede der Wände 6, 7, 8 an und schließt mit einer planen Oberfläche 17 knapp unterhalb des Außenrands 9 des Gehäuses 4 ab. Die Vergussmasse 16 dient als Schutz für eine im Gehäuseinnenraum 15 angeordnete Elektronik 20 (3) sowie ein in das Gehäuse 4 eingeführtes Anschlussende 21 (3) der Flachleiterelektrode 3 (3), indem sie den Gehäuseinnenraum 15 und die darin angeordneten Komponenten nach außen hin elektrisch isoliert sowie luft- und wasserdicht abschließt.
-
Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, hat der Gehäuseboden 5 einen rechteckigen Umriss. Entlang seiner Flächenausdehnung ist der Gehäuseboden 5 allerdings profiliert (insbesondere gestuft) ausgeführt. Ferner sind außenseitig an den Gehäuseboden 5 drei nach unten hin abragende Vorsprünge 22 angeformt, die insbesondere als Schraubdome wirken und an denen die Elektronik 20 in montiertem Zustand mit dem Gehäuseboden 5 verschraubt ist. In alternativer Ausführung ist Leiterplatte 25 nicht verschraubt, sondern ausschließlich über Pressfit-Kontakte und die Vergussmasse 16 an dem Gehäuse 4 fixiert. Die mit den Vorsprüngen 22 korrespondierenden Öffnungen in der Leiterplatte 25 dienen hierbei lediglich zur Positionierung beim Einsetzen der Leiterplatte 25 in das Gehäuse 4.
-
3 zeigt den Sensor 1 in unvergossenem Zustand in Blickrichtung auf die Oberseite. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Elektronik 20 durch eine Leiterplatte 25 gebildet ist, welche mit hier nicht näher erläuterten Elektronikbauteilen 26 (insbesondere einem Mikrocontroller) bestückt ist. Die Leiterplatte 25 liegt planparallel zu dem Außenrand 9 in dem Gehäuse 4 ein, wobei sie sich nahezu bis zu den Wänden 6, 7, 8 erstreckt. Durch die Vorsprünge 22, sowie zwei innenseitig an dem Gehäuseboden 5 angeformte Passstifte 30 ist die Leiterplatte 25 positioniert und fixiert.
-
An einem frontseitigen Rand der Leiterplatte 25 ist das Anschlussende 21 der Flachleiterelektrode 3 elektrisch angeschlossen und mechanisch fixiert. Die Flachleiterelektrode 3 liegt hierbei mit dem flachen Anschlussende 21 plan auf einer nach oben gewandten Flachseite der Leiterplatte 25 auf.
-
Die Flachleiterelektrode 3 ist an diesem Anschlussende 21 in Querrichtung in drei voneinander durch Schlitze abgegrenzte Abschnitte 31 untergliedert. Im Bereich der beiden randseitigen Abschnitte 31 ist jeweils ein Loch 32 in die Flachleiterelektrode 3 eingebracht, mit dem die Flachleiterelektrode 3 auf dem jeweils zugeordneten Passstift 30 aufgesetzt ist. Die Löcher 32 sind hierzu vorzugsweise mit Untermaß gegenüber den korrespondierenden Passstiften 30 gefertigt, so dass die Flachleiterelektrode 3 an den Passstiften 30 sowohl gegenüber dem Gehäuse 4 als auch gegenüber der Leiterplatte 25 positioniert und kraftschlüssig lagefixiert ist.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Flachleiterelektrode 3 (bzw. deren Leiterbahn) im Bereich des mittleren Abschnitts 31 mit einer entsprechenden Leiterbahn auf der Leiterplatte 25 verlötet. Der mittlere Abschnitt 31 ist daher auch als Kontaktabschnitt 33 bezeichnet.
-
Durch die zwischen den Abschnitten 31 eingebrachten Schlitze wird der Kontaktabschnitt 33 von den – primär der mechanischen Halterung der Flachleiterelektrode 3 dienenden – randseitigen Abschnitten 31 in gewissem Umfang mechanisch entkoppelt. Der Kontaktabschnitt 33 und die diesen mit der Leiterplatte 25 verbindende Lötstelle wird hierdurch zugentlastet.
-
4 zeigt das leere Gehäuse 4 mit Blick in den von dem Gehäuseboden 5 sowie den Wänden 6, 7, 8 begrenzten Gehäuseinnenraum 15. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass das Gehäuse 4 aus zwei Teilen, nämlich einem ersten Gehäuseteil 40 sowie einem frontseitig angeordneten, zweiten Gehäuseteil gebildet ist. Das zweite Gehäuseteil nimmt einen Teil der Frontwand 6 ein und ist daher nachfolgend als Wandeinsatz 41 bezeichnet.
-
Eine gehäuseaußenseitig angeordnete Fläche 42 des Wandeinsatzes 41 weist eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt auf. Am unteren Rand 43 der Fläche 42 ist beidseitig jeweils eine Öse 44 angeformt. In der Nähe des oberen Rands der Fläche 42 ist eine längliche Griffmulde 45 in den Wandeinsatz 41 eingeformt.
-
Das erste Gehäuseteil 40 ist in 5 in einer Einzeldarstellung gezeigt. Dieser Darstellung ist zu entnehmen, dass im rückwärtigen Bereich des Gehäuseteils 40 eine Anzahl von Kontaktelementen 50 (Pressfitkontakte) von dem Gehäuseboden 5 in den Gehäuseinnenraum 15 abragen, welche den Buchsen 11 zugeordnet sind, und im Einbauzustand der Elektronik 20 entsprechende Kontaktöffnungen der Leiterplatte 25 durchdringen (siehe 3). Nahe der Frontwand 6 ragen die zwei Passstifte 30 von dem Gehäuseboden 5 in den Gehäuseinnenraum 15, die – wie in 3 erkennbar – als Positionierungsmittel für die Flachleiterelektrode 3 und die Leiterplatte 25 dienen. Weiterhin ist ein Auflagesteg 51 für die Leiterplatte 25 erkennbar, der ebenfalls von dem Gehäuseboden 5 abragt.
-
Das erste Gehäuseteil 40 bildet den Gehäuseboden 5, die Wände 7 und 8 sowie einen randseitigen Teil der Frontwand 6 aus. In die Frontwand 6 ist vom Außenrand 9 her eine etwa rechteckige Ausnehmung 55 eingebracht, die als Durchführung für die Flachleiterelektrode 3 aus dem Gehäuse 4 dient. In dem Endmontagezustand der Steuereinheit 2 wird diese Ausnehmung 55 von dem Wandeinsatz 41 ausgefüllt.
-
Zur Befestigung des Wandeinsatzes 41 an dem Gehäuseteil 40 ist entlang beider gegenüberliegender Seitenränder 56 der Ausnehmung 55 jeweils ein Steg 57 angeformt. Die Stege 57 wirken hierbei mit einer zugeordneten Nut 58 (3) des Wandeinsatzes 41 zur Bildung einer Nut-und-Feder-Verbindung zusammen. Mittels dieser Nut-und-Feder-Verbindung ist der Wandeinsatz 41 in die Ausnehmung 55 einschiebbar. Der untere Rand 60 der Ausnehmung 55 ist ohne Steg ausgeführt.
-
Am unteren Ende der Frontwand 6 sind zwei Rastnasen 61 an das Gehäuseteil 40 angeformt. Die Rastnasen 61 wirken mit den Ösen 44 des Wandeinsatzes 41 zur Ausbildung einer Rastverbindung zusammen und dienen somit zur Verrastung des Wandeinsatzes 41 in der Ausnehmung 55 (4).
-
Die Ausnehmung 55 erstreckt sich in beispielhafter Ausführung über etwa 40% der Höhe der Frontwand 6 und über etwa 65% der Breite der Frontwand 6. Die Breite der Ausnehmung entspricht dabei in etwa der Breite der Flachleiterelektrode 3. Der untere Rand 60 der Ausnehmung 55 liegt etwa auf Höhe der bestimmungsgemäß eingesetzten Leiterplatte 25.
-
Mit Blick auf die 1 und 3 ist zu erkennen, dass die im Herstellungsprozess der Baueinheit 1 in fließfähigem Zustand eingefüllte Vergussmasse 16 ohne den Wandeinsatz 41 durch die Ausnehmung 55 aus dem Gehäuse 4 herausfließen würde. Der Wandeinsatz 41 dient somit als Barriere für die Vergussmasse 16.
-
6 zeigt einen (nicht maßstabsgetreu dargestellten) Ausschnitt der Baueinheit 1 in einem Querschnitt VI-VI gemäß 3. Hier wird ersichtlich, dass die Flachleiterelektrode 3 zwischen dem unteren Rand 60 der Ausnehmung 55 und einem innenseitigen unteren Rand 70 des Wandeinsatzes 41 in das Gehäuse 4 eingeführt ist. Zudem ist erkennbar, dass der Wandeinsatz 41 eine Wandstärke aufweist, die die Wandstärke der umgebenden Frontwand 6 übersteigt. Der Wandeinsatz 41 ist unterteilt in einen Absatz 71, der im Wesentlichen komplementär zu der Ausnehmung 55 ausgeführt ist, sowie die Fläche 42, die gehäuseaußenseitig an den Absatz 71 angeformt ist. Der Absatz 71 hat insbesondere etwa die Stärke des umgebenden Bereichs des Gehäuseteils 40 und schließt innenseitig bündig mit der umgebenden Wand 6 ab. Die Fläche 42 überragt in ihrer Flächenausdehnung sowohl seitlich als auch nach unten hin die Ausnehmung 55 (siehe auch 4).
-
Hierdurch entsteht am unteren Rand 60 der Ausnehmung 55 zwischen dem Wandeinsatz 41 und dem Gehäuseteil 40 ein gestufter (im Querschnitt „L”-förmiger) Spalt 80, durch welchen die Flachleiterelektrode 3 geführt ist, so dass die Flachleiterelektrode 3 zwischen dem Wandeinsatz 41 und dem Gehäuseteil 40 eingeklemmt ist. Durch die beschriebene Gehäusedurchführung ist somit eine effektive Zugentlastung für die Flachleiterelektrode 3 gegeben.
-
In optionaler Ausbildung unterstützt der Wandeinsatz 41 den Lötprozess zur elektrischen Verbindung der Flachleiterelektrode 3 an der Elektronik 20.
-
Zur Erläuterung dieses Lötprozesses ist die Baueinheit 1 in 6 in einem Vormontagezustand gezeigt. In diesem Vormontagezustand ist die – zuvor außerhalb des Gehäuses 4 mit den Elektronikbauteilen 26 bestückte – Leiterplatte 25 bereits in dem Gehäuseteil 40 eingesetzt und dort fixiert. Des Weiteren ist die Flachleiterelektrode 3 mit dem Anschlussende 21 in das Gehäuse 4 eingeführt und durch Verrastung des Wandeinsatzes 41 an dem Gehäuseteil 40 fixiert. In dem Vormontagezustand gemäß 6 ist die Leiterplatte 25 allerdings noch nicht mit der Leiterplatte 25 verlötet.
-
Wie 6 zu entnehmen ist, ist auf der Leiterplatte 25 eine elektrisch leitende Kontaktfläche 90 aufgebracht, deren Fläche etwa dem Kontaktabschnitt 33 der Flachleiterelektrode 3 entspricht. Die Flachleiterelektrode 3 ist derart in das Gehäuse 4 eingelegt, dass der Kontaktabschnitt 33 mit dieser Kontaktfläche 90 fluchtet. Zur Verlötung des Kontaktabschnitts 33 ist hierbei auf der Kontaktfläche 90 im Zuge der Bestückung der Leiterplatte 25 ein Lotdepot 91 aufgebracht worden.
-
Zur Fixierung des Kontaktabschnitts 33 ist an der Innenseite des Wandeinsatzes 41 optional ein (nachfolgend als Niederhalter 92 bezeichnetes) Federelement einstückig angeformt (siehe auch 3). Der Niederhalter 92 ist gemäß 6 durch einen von dem Wandeinsatz 41 abragenden, federelastischen Arm 93 gebildet, an den ein von dem Arm 93 nach unten abragender Stempel 94 angeformt ist. Ein Freiende 95 des Stempels 94 stößt auf den zugeordneten Kontaktabschnitt 33 und drückt diesen gegen die Kontaktfläche 90 und das darauf aufgebrachte Lotdepot 91.
-
Für den Lötprozess wird nun das Lotdepot 91 durch ortsselektive Wärmezufuhr aufgeschmolzen, so dass nach erneutem Erhärten des Lots eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen der Flachleiterelektrode 3 und der Kontaktfläche 90 der Leiterplatte 25 hergestellt ist.
-
Die für den Lötprozess erforderliche Wärme wird vorzugsweise mittels eines heißen Lötwerkzeugs (Lötspitze) zugeführt, das fluchtend mit der Kontaktfläche 90 auf eine Unterseite der Leiterplatte 25 aufgesetzt wird. Die Wärme wird also von der von der Kontaktfläche 90 abgewandten Seite der Leiterplatte 25 aufgebracht. Durch den Niederhalter 92 wird Kontaktabschnitt 33 während des Lötprozesses relativ zu der Kontaktfläche 90 fixiert. Externe Mittel zur Fixierung des Kontaktabschnitts 33 sind daher vorteilhafterweise weder notwendig noch vorgesehen.
-
Um das Lötwerkzeug von unten an die in dem Gehäuse 4 eingebaute Leiterplatte 25 heranführen zu können, ist der Gehäuseboden 5 im Bereich des Auflagestegs 51 mit einer Zugangsöffnung 96 versehen. Um die von unten zugeführte Wärme innerhalb der Leiterplatte 25 gezielt der Kontaktfläche 90 und dem darauf aufgebrachten Lötdepot 91 zuzuleiten, ist in die Leiterplatte 25 fluchtend mit der Kontaktfläche 90 vorzugsweise ein als Wärmeleitbrücke wirkender Metalleinsatz 97 eingelassen.
-
Nach der Herstellung der Lötverbindung wird das (zusammengesetzte) Gehäuse 4 mit der fließfähigen Vergussmasse 16 gefüllt, welche anschließend erstarrt und somit das Gehäuse 4 hermetisch verschließt. In demselben Vergussvorgang oder anschließend wird auch die Zugangsöffnung 96 mit Vergussmasse verschlossen.
-
Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann das flache Anschlussende des Leiters im Rahmen der Erfindung auch auf andere Weise mit der Elektronik verbunden sein, z. B. mittels einer Klemmverbindung, Schraubverbindung oder mittels eines Schneidkontakts.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- (Näherungs-)Sensor
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Flachleiterelektrode
- 4
- Gehäuse
- 5
- Gehäuseboden
- 6
- (Front-)Wand
- 7
- (Rück-)Wand
- 8
- (Seiten-)Wand
- 9
- Außenrand
- 10
- Lasche
- 11
- Buchse
- 15
- Gehäuseinnenraum
- 16
- Vergussmasse
- 17
- Oberfläche
- 20
- Elektronik
- 21
- Elektronik
- 22
- Vorsprung
- 25
- Leiterplatte
- 26
- Elektronikbauteil
- 30
- Passstift
- 31
- Abschnitt
- 32
- Loch
- 33
- Kontaktabschnitt
- 40
- Gehäuseteil
- 41
- Wandeinsatz
- 42
- Fläche
- 43
- Rand
- 44
- Öse
- 45
- Griffmulde
- 50
- Kontaktelement
- 51
- Auflagesteg
- 55
- Ausnehmung
- 56
- Seitenrand
- 57
- Steg
- 58
- Nut
- 60
- Rand
- 61
- Rastnase
- 70
- Rand
- 71
- Absatz
- 80
- Spalt
- 90
- Kontaktfläche
- 91
- Lotdepot
- 92
- Niederhalter
- 93
- Arm
- 94
- Stempel
- 95
- Freiende
- 96
- Zugangsöffnung
- 97
- Metalleinsatz
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010049400 A1 [0002]
