DE102014223356A1

DE102014223356A1 - Anordnung mit einem Sensor und mit einem elektrischen Kabel

Info

Publication number: DE102014223356A1
Application number: DE102014223356.9A
Authority: DE
Inventors: Conrad Haeussermann; Juergen Kurle; Matthias Ludwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2016-05-19
Also published as: US9851370B2; FR3028680B1; FR3028680A1; SE1551478A1; US20160139167A1; CN105611774A; CN105611774B; SE541647C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Sensor (4) und mit einem elektrischen Kabel (2) mit elektrischen Leitern (10, 12), die mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung (6) versehen sind, wobei der Sensor (4) in einem Gehäuse (18) aufgenommen ist, wobei die Leiter (10, 12) des Kabels (2) an bestimmten Stellen (50) von der Ummantelung (6) freigelegt sind und das Gehäuse (18) an den freigelegten Stellen der Ummantelung (6) stoff- oder formschlüssig an den Leitern (10, 12) des Kabels (2) befestigt ist, und dass eine elektrisch isolierende Umhüllung (20) vorgesehen ist, die das Gehäuse (18) formschlüssig umgibt und wenigstens das Kabel (2) im Bereich des Gehäuses (18) bedeckt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zum mechanischen Verbinden und elektrischen Kontaktieren eines Sensors mit einem elektrischen Kabel.
Aus dem Stand der Technik sind niederpolige, elektronische Komponenten, wie z.B. Intertialsensoren für Sicherheitssysteme, wie z.B. ABS oder ESP bekannt, die durch den Fahrzeughersteller bei der Endmontage oder alternativ beim Lieferanten im Anschluss an die Verlegung des Kabelbaumes von Hand montiert werden. Die Montage erfolgt dabei in der Regel durch eine Verschraubung des Sensors direkt an der Fahrzeugkarosserie, oder alternativ mit einer Vormontagegruppe. Die elektrische Kontaktierung des Sensors erfolgt im Anschluss an seine mechanische Fixierung in einem weiteren Arbeitsschritt über ein Stecksystem.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die o.g. Fertigungsschritte zu vereinfachen und eine einfache Integration des Sensors in die elektrischen Kabel bzw. den Kabelbaum zu ermöglichen. Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Sensor und mit einem elektrischen Kabel, wobei der Sensor in einem Gehäuse aufgenommen ist. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Leiter des Kabels an bestimmten Stellen freigelegt und das Gehäuse mit dem Sensor an diesen freigelegten Stellen des Kabels stoff- und/oder formschlüssig an den Leitern des Kabels befestigt ist. Zudem ist eine elektrisch isolierende Umhüllung vorgesehen ist, die das Gehäuse formschlüssig umgibt und das Kabel im Bereich des Gehäuses wenigstens bedeckt.
Durch die damit erzielte Integration des Sensors im Kabel bzw. Kabelbaum kann auf vorteilhafte Art und Weise die Stecker-Kontaktierungsklammer im Sensorgehäuse und das Gegenstecker-Gehäuse im Kabelbaum entfallen. Der Sensor kann dabei an einer beliebigen Stelle im Kabel platziert werden, alternativ auch als Abschluss des elektrischen Kabels.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Anordnung aufgeführt.
In einer Ausführungsform umgibt die Umhüllung das Kabel im Bereich des Gehäuses formschlüssig, so dass das Kabel in die Umhüllung eingebettet ist.
Die stoffschlüssige Verbindung des Sensors mit dem Kabel erfolgt vorzugsweise durch Löten, z.B. durch Reflowlöten, einem Weichlötverfahren, wie es bevorzugt zum Löten von sogenannten SMD-(„Surface Mounted Devices“)Bauteilen verwendet wird.
Eine dazu alternative formschlüssige Verbindung bzw. Integration des Sensors mit dem Kabel besteht darin, dass die Leiter des Kabels mit Kontakten, vorzugsweise mit sogenannten Krimp-Kontakten versehen sind, in denen das Gehäuse bzw. das sogenannte Package eingeschoben, mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist.
In einer Ausführungsform sind die elektrischen Kontakte der Leiter an diesen Verbindungsstellen als elektro-magnetische Abschirmung ausgeführt, wodurch gleichzeitig ein effektiver EMV-Schutz realisiert werden kann.
Das Gehäuse des Sensors ist mit einer einer Umhüllung versehen, die vorzugsweise aus einem thermo-mechanisch angepassten Duroplast besteht. Damit ist einerseits eine dauerhaft haltbare und temperaturbeständige und vorzugsweise eine dichte Umhüllung hergestellt. Zudem kann bei der Verwendung der Duroplastumspritzung eine aufwändige Thermoplastumspritzung entfallen.
In einer Ausführungsform werden gleichzeitig mit der Herstellung der Umhüllung mit Öffnungen versehene Laschen herausgebildet, die zur Aufnahme von Befestigungselementen dienen. Letztere können beispielsweise als Spreiznieten ausgebildet sein, mit deren Hilfe das Gehäuse mit Sensor bzw. das Kabel an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt wird.
Zeichnung
1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Explosionsdarstellung des Aufbaus gemäß 1
3 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4 eine Explosionsdarstellung des Aufbaus gemäß 3, und
5 einen Querschnitt durch die Kontakte und das Gehäuse mit Sensor der 3.
Ausführungsbeispiele
1 zeigt schematisch den mit einem elektrischen Kabel 2 mechanisch und elektrisch verbundenen Sensor 4. Der Sensor 4 ist in einem Gehäuse 18 eingebettet. Das Gehäuse 18 ist mit einer Umhüllung 20 umgeben. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der 1. Das mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung 6 versehene Kabel 2 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Leiter 8, 10, 12, 14 auf. Das Kabel 2 kann z.B. Teil eines Kabelbaums eines Fahrzeuges sein. Die beiden mittleren Leiter 10 und 12 sind dabei stoffschlüssig, z.B. durch ein Weichlötverfahren, dem o.g. Reflowlöten, mit dem Gehäuse 18 des Sensors 4 elektrisch und mechanisch verbunden. Dafür wird auf kabelseitig geöffnete Leiterflächen 50 der beiden mittleren Leiter 10, 12 Lötpaste 16 aufgebracht und danach der in dem Gehäuse 18 integrierte Sensor 4 mit den beiden Leitern 10, 12 verbunden. Dieser gesamte Verbund ist wiederum dicht mit der Umhüllung 20 umschlossen, die durch ein Umspritzen des Kabels 2 und des Gehäuses 18 vorzugsweise mit einem Duroplastmaterial hergestellt ist. Anstelle von Duroplast können auch andere elektrisch isolierende Materialien zur Herstellung der Umhüllung 20 verwendet werden. Die Umhüllung 20 bedeckt wenigstens das Kabel 2 im Bereich des Gehäuses 18, so dass der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse 18 und der Oberseite des Kabels 2 abgedichtet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist das Kabel 2 und mit dem Gehäuse 18 mit dem Sensor 4 in die Umhüllung 20 eingebettet. Dabei wird sowohl die Oberseite des Kabels 2 als auch die Unterseite des Kabels 2 im Bereich des Gehäuses 18 von der Umhüllung 20 bedeckt Vorzugsweise ist die Umhüllung 20 in der Weise ausgebildet, dass wenigstens die elektrischen Kontakte 51 und die Kontakte 34, 36, vorzugsweise das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4 und die Kontakte 34, 36 dicht umschlossen sind.
Der Sensor 4 kann im Gehäuse 18 zusätzlich eine Auswerteschaltung, insbesondere eine ASIC-Schaltung aufweisen. Zudem kann das Gehäuse mit dem Sensor 4 als LGA-Sensor ausgebildet sein, wobei auf der Unterseite des Gehäuses 18 elektrische Kontakte 51 (5) zum elektrischen Kontaktieren des Sensors bzw. der Auswerteschaltung vorgesehen sind. Somit kann das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4 und der Auswerteschaltung einen Sensorchipsatz darstellen. Die Lötpasten 16 können in Form von Lötpastenpads ausgebildet sein.
Bei der Herstellung der Umhüllung 20 mittels einer entsprechenden Spritzgussform werden in dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig einteilig an der Umhüllung 20 herausgebildete Laschen 22 und 24 hergestellt, in denen entsprechende Öffnungen für die Aufnahme von Befestigungselementen 26 und 28 vorgesehen sind. Bei der Befestigung des Kabels 2 an der Karosserie des Fahrzeuges greifen die als Spreizniete ausgebildeten Befestigungselemente 26, 28 in entsprechende Öffnungen der Karosserie ein.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend anhand der 3 und 4 beschrieben ist, wird ebenfalls ein in einem Gehäuse 18 integrierter Sensor 4 an einem elektrischen Kabel 32 fixiert, wobei in diesem Fall an dem einen Ende des vieradrigen Kabels 32 die beiden mittleren elektrischen Leiter 33 und 35 mit Kontakten 34, 36 versehen sind, in denen das Gehäuse 18 des Sensors eingeschoben, mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist. Die Kontakte 34, 36 können als Krimpkontakte ausgebildet sein.
Das Gehäuse 18 ist wiederum mit einer Umhüllung 20 versehen, die vorzugsweise durch Umspritzen mit einem Duroplastmaterial hergestellt wird. Anstelle von Duroplast können auch andere elektrisch isolierende Materialien zur Herstellung der Umhüllung 20 verwendet werden. Die Umhüllung 20 umgibt das Kabel 2 und das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4. Dabei kann die Umhüllung 20 auch die Oberseite und die Unterseite des Kabels 2 einhüllen. Die Umhüllung 20 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Laschen 40 und 42 auf, die beim Spritzgießen zusammen mit der Umhüllung 20 hergestellt werden. Die Laschen 40, 42 weisen zwei Öffnungen auf, in denen wieder Befestigungselemente in Form von zwei Spreiznieten 44 und 46 aufgenommen sind, mit deren Hilfe der Sensor bzw. das Kabel 32 an der Karosserie des Fahrzeuges befestigt ist. Der Sensor 4 kann im Gehäuse 18 zusätzlich eine Auswerteschaltung, insbesondere eine ASIC-Schaltung aufweisen. Zudem kann das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4 als LGA-Sensor ausgebildet sein, wobei auf der Unterseite des Gehäuses 18 elektrische Kontakte 51 (5) zum elektrischen Kontaktieren des Sensors bzw. der Auswerteschaltung vorgesehen sind. Somit kann das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4 und der Auswerteschaltung einen Sensorchipsatz darstellen
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4, wobei abhängig von der gewählten Ausführungsform auch eine Auswerteschaltung, insbesondere eine ASIC-Schaltung, im Gehäuse 18 vorgesehen sein kann. Das Gehäuse 18 ist mechanisch von den Kontakten 34, 36 fixiert und der Sensor 4 ist über elektrische Kontakte 51, die auf der Unterseite des Gehäuses 18 vorgesehen sind, mit den Kontakten 34, 36 elektrisch verbunden. Zudem wird nach der Montage des Gehäuses 18 die Umhüllung 20 vorzugsweise aus einem Duroplastmaterial angespritzt. Dabei werden die Kontakte 34, 36 und vorzugsweise das Gehäuse 18 dicht umschlossen. Anstelle von Duroplast können auch andere elektrisch isolierende Materialien zur Herstellung der Umhüllung 20 verwendet werden.
Vorzugsweise ist die Umhüllung 20 in der Weise ausgebildet, dass wenigstens die elektrischen Kontakte 51 und die Kontakte 34, 36, vorzugsweise das Gehäuse 18 mit dem Sensor 4 und die Kontakte 34, 36, 51 dicht umschlossen sind.
In der dargestellten Ausführungsform weisen sie Kontakte 34, 36 jeweils eine Bodenwand 54, eine Seitenwand 52 und eine Deckenwand 53 auf. Die Seitenwände 52 sind senkrecht zu der Bodenwand 54 der Leiter 33, 35 ausgebildet. Die Deckenwände 53 sind parallel zu der Bodenwand 54 der Leiter 33, 35 angeordnet und einander zugewandt. Jedoch verbleibt zwischen den zwei gegenüber auf einer Ebene angeordneten Deckenwänden 53 ein Abstand. Die Kontakte 34, 36 bilden mit den Bodenwänden, den Seitenwänden 52 und den Deckenwänden 53 einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des Gehäuses 18. Mithilfe des Aufnahmeraums kann das Gehäuse 18 vor dem Umspritzen mit der Umhüllung 20 mechanisch gehalten und die elektrischen Kontakte 51 mit den Bodenwänden 54 elektrisch kontaktiert werden. Mithilfe der Umhüllung 20 werden insbesondere die Kontakte 51 und die Kontakte 34, 36 elektrisch isoliert und vorzugsweise gegenüber Feuchtigkeit abgedichtet. Die Kontakte 34, 36 der Leiter können als Krimpkontakte 34, 36 ausgebildet sein, wobei die Krimpkontakte über eine entsprechende Krimpmontage an dem Kabel bzw. an den entsprechenden Leitern 33, 35 mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert werden.
Der Aufnahmeraum bietet zudem einen EMV-Schutz, da das Gehäuse 18 und damit auch der Sensor 4 und vorzugsweise auch eine vorgesehene Auswerteschaltung (ASIC) durch die Bodenwände 54, die Seitenwände 52 und die Deckenwände 53 großflächig abgeschirmt sind.
Der Sensor kann beispielsweise als Bewegungssensor, Beschleunigungssensor oder als Inertialsensor zur Messung einer Beschleunigung und einer Drehrate z.B. für Sicherheitssysteme wie ABS/ESP oder Airbagsysteme ausgebildet sein.

Claims

Anordnung mit einem Sensor (4) und mit einem elektrischen Kabel (2) mit elektrischen Leitern (10, 12), die mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung (6) versehen sind, wobei der Sensor (4) in einem Gehäuse (18) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 12) des Kabels (2) an bestimmten Stellen (50) von der Ummantelung (6) freigelegt sind und das Gehäuse (18) an den freigelegten Stellen der Ummantelung (6) stoff- oder formschlüssig an den Leitern (10, 12) des Kabels (2) befestigt ist, und dass eine elektrisch isolierende Umhüllung (20) vorgesehen ist, die das Gehäuse (18) formschlüssig umgibt und wenigstens das Kabel (2) im Bereich des Gehäuses (18) bedeckt.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Umhüllung (20) das Kabel (2) im Bereich des Gehäuses (18) formschlüssig umgibt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) mit dem Sensor (4) durch eine Lötverbindung (16), insbesondere durch Reflowlöten, stoffschlüssig mit den Leitern (10, 12) des Kabels (2) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (10, 12) des Kabels (2) Kontakte (34, 36) aufweisen, wobei das Gehäuse mit dem Sensor (4) durch die Kontakte (34, 36) mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (34, 36) als elektro-mechanische Abschirmung ausgebildet sind, wodurch eine EMV-Abschirmung des Sensors erreicht wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (20) aus einem thermo-mechanisch Duroplast besteht.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (20) aus Duroplast durch Spritzgießen hergestellt wird.
Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (20) Öffnungen zur Aufnahme von Befestigungselementen aufweist (26, 28).
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente als Spreiznieten (26, 28) ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (18) mit dem Sensor (4) und die freigelegten Stellen (50) des Kabels (2) flüssigkeitsdicht von der Umhüllung (20) umschlossen sind.