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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine elektronische Baueinheit, insbesondere eine Sensoreinrichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2015 208 561 A1 ist eine elektronische Baueinheit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Form eines Ultraschallsensors bekannt. Die bekannte Baueinheit weist ein Gehäuse zur Aufnahme von auf einem Schaltungsträger angeordneten elektronischen Bauteilen des Ultraschallsensors auf, wobei der Innenraum des Gehäuses mit einer Füllmasse in Form eines wasserfesten Klebstoffs ausgefüllt ist, der gleichzeitig den Innenraum gegenüber dem Eintritt von Medien abdichtet, sodass auf einen separaten Gehäusedeckel zum Verschließen des Innenraums des Gehäuses verzichtet werden kann. Als Alternative zu einer derartigen gattungsgemäßen Ausgestaltung der elektronischen Baueinheit ist es in der gleichen Schrift erwähnt, anstelle einer den Innenraum ausfüllenden Masse einen Gehäusedeckel zu verwenden, der den Innenraum abdichtet. Nachteilig bei einer Ausbildung, bei der durch die Verwendung eines Gehäusedeckels auf eine im Innenraum angeordnete Füllmasse verzichtet werden kann ist, dass es durch das in dem Innenraum eingeschlossene Luftvolumen bei Temperaturschwankungen zu Luftdruckänderungen kommt, die bewirken können, dass es zu Ausgleichsströmungen durch ungenügend abgedichtete Stellen des Gehäuses kommen kann, insbesondere durch Litzen von Anschlussleitungen zur elektrischen Kontaktierung der elektronischen Baueinheit. Bei Anwesenheit von Wasser bzw. Feuchtigkeit kann sogar Wasser bzw. Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses gesogen werden, was zu Korrosion oder Funktionsausfällen der Baueinheit führen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße elektronische Baueinheit, insbesondere Sensoreinrichtung, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass diese bei Verwendung eines den Innenraum des Gehäuses dichtend verschließenden Gehäusedeckels den Eintritt von Medien in den Innenraum bei Temperaturwechseln bzw. Luftdruckschwankungen verhindert.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, durch eine Minimierung des in dem Gehäuse eingeschlossenen Luftvolumens die Auswirkungen von Temperatur- bzw. Druckschwankungen zu minimieren. Hierzu sieht es die Erfindung vor, dass das Gehäuse der elektronischen Baueinheit einen den Innenraum verschließenden Gehäusedeckel aufweist, wobei der Gehäusedeckel gegen den Eintritt von Medien in den Innenraum Gehäuses dichtend mit einem Gehäuseelement des Gehäuses verbunden ist, und dass ein Füllelement durch wenigstens einen vom Gehäusedeckel separaten Formkörper gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich wird das Füllelement durch den Gehäusedeckel selbst gebildet. Das Füllelement weist auf der den elektronischen Bauteilen zugewandten Seite eine der Form der elektronischen Bauteile angepasste Form auf, sodass das Füllelement zumindest nahezu in Anlagekontakt zu den elektronischen Bauteilen angeordnet ist.
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Eine derartig ausgebildete elektronische Baueinheit hat zusätzlich auch den Vorteil, dass auf das gegenüber dem Stand der Technik bei Verwendung einer Füllmasse notwendige Ausfüllen des Innenraums mit einem flüssigen Medium verzichtet werden kann, sodass beispielsweise durch nicht erforderliche Aushärtzeiten der Herstellungsprozess schneller bzw. kostengünstiger gestaltet werden kann.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der elektronischen Baueinheit sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Um alleine durch eine entsprechende Formgebung des Gehäusedeckels bereits eine Minimierung des in dem Innenraum des Gehäuses befindlichen Luftvolumens zu erzielen, wobei der Gehäusedeckel relativ einfach bzw. kostengünstig herstellbar sein soll, ist es vorgesehen, dass der Gehäusedeckel als Spritzgussteil ausgebildet ist und auf der den elektronischen Bauteilen zugewandten Seite Aufnahmebereiche für die elektronischen Bauteile ausbildet, in denen die Bauteile mit vorzugsweise lediglich geringem Spalt oder in Anlagekontakt angeordnet sind.
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Zur Minimierung des Gewichts des Gehäusedeckels bzw. zur Materialeinsparung ist es vorgesehen, dass der Gehäusedeckel auf der den elektronischen Bauteilen abgewandten Seite ebenfalls eine der Form bzw. Anordnung der elektronischen Bauteile zumindest teilweise angepasste Form aufweist, sodass die Wandstärke des Gehäusedeckels nahezu konstant ist. Eine derartige Ausgestaltung hat darüber hinaus je nach Anwendungsfall auch den Vorteil, dass der Spritzgussprozess zur Herstellung des Gehäusedeckels besonders gut bei hoher Qualität der Gehäusedeckel und geringer Ausschussrate angewandt werden kann.
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In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass bei der Ausbildung des Füllelements durch wenigstens einen Formkörper dieser aus Kunststoff besteht. Ein derartiger, insbesondere starr ausgebildeter Formkörper kann beispielweise als Einlegeteil in den Innenraum des Gehäuses ausgebildet sein, d.h. als ein von dem Gehäusedeckel separates Bauteil. Es kann auch vorgesehen sein, dieses separate Element mit dem Gehäusedeckel beispielsweise zu verkleben, um so ein gemeinsames Bauteil auszubilden. Dies hat ggf. den Vorteil eines vereinfachten Herstell- bzw. Montageprozesses, da das Einbringen des Formkörpers in das Gehäuse und das Abdichten bzw. Verkleben des Gehäusedeckels mit dem Gehäuse in einem einzigen Fertigungsschritt erfolgen kann.
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Eine weitere Alternative bei der Ausbildung des Füllelements durch wenigstens einen Formkörper sieht vor, dass der wenigstens eine Formkörper aus einem flexiblen Material, insbesondere aus einem Schaummaterial besteht. Eine derartige Ausbildung des Formkörpers hat insbesondere den Vorteil, dass durch eine entsprechende Dimensionierung des Formkörpers dieser im direkten Anlagekontakt zu den elektronischen Bauelementen angeordnet ist, sodass eine Minimierung des in dem Innenraum eingeschlossenen Luftvolumens erzielbar ist. Darüber hinaus ermöglicht es die Verwendung eines flexiblen Materials, hinsichtlich der Anordnung der elektronischen Bauteile in dem Innenraum größere Toleranzen zuzulassen, da das flexible Material beispielsweise bei Anlagekontakt mit den elektronischen Bauteilen elastisch deformiert wird. Die Verwendung eines Formkörpers aus einem Schaummaterial hat weiterhin den Vorteil, dass bei elastischer Deformation des Schaummaterials eine zusätzliche mechanische Fixierung bzw. Vibrationsdämpfung der elektronischen Bauteile in dem Innenraum des Gehäuses erzielbar ist, und dass durch die elastische Deformation des Schaummaterials das in dem Schaummaterial befindliche Luftvolumen minimiert wird.
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Um eine besonders einfache und wirkungsvolle Abdichtung des Innenraums des Gehäuses durch den Gehäusedeckel zu erzielen, ist es vorgesehen, dass der Gehäusedeckel mit dem Gehäuseelement zur Ausbildung des Gehäuses verklebt ist.
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Besonders bevorzugt ist die Anwendung einer soweit beschriebenen elektronischen Baueinheit in Form eines Ultraschallwandlers als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Diese zeigt in:
- 1 einen Längsschnitt durch eine elektronische Baueinheit in Form eines Ultraschallsensors bei Verwendung von aus Kunststoff bestehenden Formkörpern zur Minimierung des in dem Innenraum der elektronischen Baueinheit eingeschlossenen Luftvolumens und
- 2 einen Teillängsschnitt durch eine Baueinheit bei Verwendung eines Gehäusedeckels, dessen Form zur Minimierung des in dem Innenraum befindlichen Luftvolumens angepasst ist.
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Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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In der 1 ist im Längsschnitt eine elektronische Baueinheit 10 in Form eines Ultraschallsensors bzw. Ultraschallwandlers 100 dargestellt, wie er als Bestandteil eines Fahrerassistenzsystems in einem Fahrzeug zur Ermittlung von Abständen eingesetzt wird und insbesondere im Bereich eines Stoßfängers des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Die elektronische Baueinheit 10 bzw. der Ultraschallwandler 100 weist in bekannter Art und Weise ein mehrteilig ausgebildetes Gehäuse 12 auf, das beispielsweise ein im Spritzgussverfahren hergestelltes Gehäuseelement 13 zur Ausbildung eines Innenraums 14 umfasst. Das Gehäuseelement 13 ist mit einem Gehäusedeckel 15 verschließbar, wobei der Gehäusedeckel 15 bevorzugt ebenfalls als Spritzgussteil aus Kunststoff hergestellt ist. Der Gehäusedeckel 15 weist auf der dem Gehäuseelement 13 zugewandten Seite in einem Randbereich eine umlaufende Aufnahmenut 16 auf, in der ein gegengleich ausgebildeter Aufnahmesteg 17 des Gehäuseelements 13 hineinragt. Zur Ausbildung einer mediendichten Verbindung zwischen dem Gehäuseelement 13 und dem Gehäusedeckel 15 ist darüber hinaus beispielhaft im Bereich der Aufnahmenut 16 Klebstoff 18 zur Verklebung des Gehäusedeckels 15 mit dem Gehäuseelement 13 angeordnet, so dass der Innenraum 14 des Gehäuses 12 gegenüber den Eintritt von Medien abgedichtet ist.
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Auf der dem Gehäusedeckel 15 abgewandten Seite des Gehäuseelements 13 ist das Gehäuseelement 13 mittels eines Ausgleichselements 21 und eines Befestigungsrings 22 mit einem metallischen Membrantopf 25 verbunden, in dessen Bereich, in an sich bekannter Art und Weise, eine Piezokeramik 26 in Form einer Piezoscheibe angeordnet ist. Der Bereich des Membrantopfs 25 ist mit nicht dargestelltem Dämpfungsschaum ausgefüllt.
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Die Piezokeramik 26 ist über (Bond-) Drähte 27 mit Anschlusspins 28 elektrisch kontaktiert, wobei in der Darstellung der 1 lediglich ein Draht 27 und ein Anschlusspin 28 erkennbar ist, da die Drähte 27 bzw. Anschlusspins 28 senkrecht zur Zeichenebene der 1 angeordnet sind. Die Anschlusspins 28 sind wiederum mit einem im Innenraum 14 des Gehäuses 12 angeordneten Schaltungsträger 30 in Form einer Leiterplatte elektrisch kontaktiert. Der Schaltungsträger 30 weist eine elektronische Schaltung mit mehreren, unterschiedlichen elektronischen Bauelementen 31, 32 auf, wobei in der Darstellung der Figur lediglich einige der Bauelemente 31, 32 mit den entsprechenden Bezugsziffern versehen sind. Der Schaltungsträger 30 ist über weitere Anschlusspins 34, die im Bereich eines Anschlußsteckers 33 münden, mit einem nicht dargestellten Kabelbaum des Fahrzeugs kontaktierbar.
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Zur Minimierung des in dem Innenraum 14 zwischen dem Schaltungsträger 30 bzw. den Bauelementen 31, 32 und dem Gehäusedeckel 15 vorhandenen Luftvolumens ist es vorgesehen, dass in dem Innenraum 14 des Gehäuses 12 ein Füllelement 35 angeordnet ist.
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Das Füllelement 35 besteht bei dem in der 1 dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Formkörpern 36, 37 aus Kunststoff, die einerseits auf der dem Gehäusedeckel 15 zugewandten Seite vorzugsweise in Anlagekontakt mit diesem angeordnet sind, und die andererseits auf der den Bauelementen 31, 32 zugewandten Seite der Form der Bauelemente 31, 32 derart angepasst sind, dass das zwischen dem Gehäuseelement 13, dem Gehäusedeckel 15 und den Bauelementen 31, 32 vorhandene Volumen minimiert ist. Hierzu weist beispielsweise der Formkörper 37 einen napfartigen Aufnahmebereich 38 für das Bauelement 32 auf, wobei der Aufnahmebereich 38 der Form des Bauelements 32 angepasst ist.
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Ergänzend wird erwähnt, dass es vorgesehen sein kann, die beiden Formkörper 36, 37 mit dem Gehäusedeckel 15 zu verkleben oder zu verschweißen, beispielswiese durch Ultraschallschweißen..
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Alternativ ist es denkbar, dass die aus Kunststoff bestehenden Formkörper 36, 37 bzw. das Füllelement 35 aus einem (elastische deformierbaren) Schaummaterial besteht, sodass es insbesondere dazu kommen kann, dass das Füllelement 35 bzw. die Formkörper 36, 37 unter elastischer Deformation an den Bauelementen 31, 32 anliegt.
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In der 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei der der Gehäusedeckel 15a selbst das Füllelement 35a zur Minimierung des Luftvolumens im Innenraum 14a ausgebildet ist. Hierzu weist der Gehäusedeckel 15a auf der den Bauelementen 31, 32 zugewandten Seite eine Form bzw. Dimensionierung auf, derart, dass der Gehäusedeckel 15a nahezu bis an die Bauelemente 31, 32 heranreicht bzw. Aufnahmebereiche 38 für die Bauelemente 31, 32 ausbildet. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass der Gehäusedeckel 15a auch auf der dem Innenraum 14 abgewandten Außenseite 40 eine der Form bzw. der Anordnung der Bauelemente 31, 32 angepasste Form aufweist, sodass das Deckelelement 15a überall eine zumindest näherungsweise konstante Wandstärke s aufweist.
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Die soweit beschriebene elektronische Baueinheit 10 bzw. der Ultraschallwandler 100 können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass das Füllelement 35 das in dem Innenraum 14 befindliche Volumen nicht vollständig ausfüllt, sondern lediglich bereichsweise. Auch muss das Füllelement 35 nicht im Bereich jedes Bauelements 31, 32 angeordnet sein bzw. kann unterschiedliche Abstände zu den Bauelementen 31, 32 aufweisen. Auch ist die Verwendung eines speziell geformten Gehäusedeckels 15a wie bei der 2 in Kombination mit zusätzlichen Formkörpern 36, 37, sei es aus Kunststoff oder aber aus Schaummaterial, denkbar. Zuletzt sei erwähnt, dass die Erfindung nicht auf Ultraschallwandler 100 beschränkt sein soll, sondern grundsätzlich auf beliebige elektronische Baueinheiten 10 übertragbar ist, bei denen durch ein von einem Gehäuse 12 eingeschlossenes Luftvolumen die Gefahr des Eintritts von Medien den Innenraum 14 bei Luftdruck- bzw. Temperaturschwankungen besteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015208561 A1 [0002]
