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Die Erfindung geht aus von einer Sensoreinheit für ein Fahrzeug nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeugbremssysteme bekannt, in welchen mehrere Sensoreinheiten, beispielweise während einer individuelle Bremsdruckmodulation in einzelnen Radbremsen des Fahrzeugbremssystems, zur Druckermittlung eingesetzt werden. Während einer solchen individuellen Bremsdruckmodulation können beispielsweise verschiedene Regelfunktionen, wie beispielsweise eine Blockierschutzregelung ABS, eine Antriebsschlupfregelung ASR, eine Fahrdynamikregelung FDR bzw. ESP zur Längs- und Querstabilisierung des Fahrzeugs umgesetzt werden.
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Aus der
DE 10 2012 204 904 A1 ist eine gattungsgemäße Sensoreinheit mit einer Schutzhülse bekannt, in welcher mindestens eine Messzelle, welche insbesondere einen Druck eines Hydraulikblocks erfasst, und ein Schaltungsträger mit einer senkrecht zum Schaltungsträger gestellten Leiterplatte angeordnet sind, welche eine elektronische Schaltung mit mindestens einem elektronischen und/oder elektrischen Bauteil wie beispielsweise ein ASIC-Bauteil (ASIC: Anwendungsspezifische integrierte Schaltung) umfasst. Die Messzelle weist mindestens einen Anschlusspunkt auf, über welchen mindestens ein elektrisches Ausgangssignal der Messzelle abgreifbar ist. Der Schaltungsträger bildet eine interne Schnittstelle aus, welche das mindestens eine elektrische Ausgangssignal der Messzelle abgreift und an die elektronische Schaltung anlegt. Über eine externe Schnittstelle ist ein Ausgangssignal der elektronischen Schaltung abgreifbar. Hierbei ist die interne Schnittstelle an einem ersten Ende der Schutzhülse und die externe Schnittstelle an einem zweiten Ende der Schutzhülse ausgebildet ist.
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Zudem umfasst die senkrecht gestellte Leiterplatte einen Grundträger, welcher an einer ersten Stirnseite eine erste Fügegeometrie aufweist, welche mit einer äußeren Fügegeometrie an einem Grundkörper des Schaltungsträgers gefügt ist, wobei der Grundträger der Leiterplatte an einer zweiten Stirnseite eine zweite Fügegeometrie aufweist, welche mit einer Fügegeometrie an einem Grundkörper einer am zweiten Ende der Schutzhülse angeordneten Stützeinheit gefügt ist, welche die Leiterplatte gegen die Schutzhülse abstützt. Das ASIC-Bauteil ist auf der Leiterplatte angeordnet, so dass ein Gehäuse des ASIC-Bauteils senkrecht zur Messzelle angeordnet ist. Hierbei sind die Kontaktpunkte der Messzelle über Bonddrähte mit korrespondierenden Bondflächen des Schaltungsträgers kontaktiert. Die Bondflächen sind über Leiterbahnen elektrisch mit Kontaktflächen des Schaltungsträgers verbunden, welche wiederum über eine Steckverbindung mit korrespondierenden Kontaktflächen der Leiterplatte verbunden sind. Die Kontaktflächen der Leiterplatte sind über Leiterbahnen elektrisch mit Anschlussstellen des ASIC-Bauteils verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Sensoreinheit für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch einen Entfall der Leiterplatte und einem Teilentfall von passiven Bauelemente Kosten eingespart werden können sowie eine Miniaturisierung des Designs ermöglicht wird. Durch die neue Anordnung der Auswerte- und Steuereinheit auf einem Schaltungsträger in unmittelbarer Nähe zum Sensorelement, kann die Distanz von der Auswerte- und Steuereinheit zum Sensorelement verkürzt werden und direkt gebondet werden. Vorzugsweise wird die Auswerte- und Steuereinheit direkt über dem Sensorelement angeordnet. Die sehr kurze zu überbrückende Distanz von der Auswerte- und Steuereinheit zur Messzelle ermöglicht ein verbessertes EMV-Verhalten (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) an einer externen Schnittstelle der Sensoreinheit. Durch das verbesserte EMV-Verhalten kann auf dafür vorgesehen passive Bauteile verzichtet werden. Zusätzliche passive elektrische/elektronische Bauelemente können innerhalb der Schutzhülse an Kontaktelementen zwischen der Auswerte- und Steuereinheit und einer Kontaktiereinheit mit externen Kontaktstellen angeordnet werden. Alternativ können zusätzliche passive elektrische/elektronische Bauelemente außerhalb der Schutzhülse auf einer Leiterplatte in einem Steuergerät angeordnet werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoreinheit für ein Fahrzeug, mit einer Schutzhülse zur Verfügung, in welcher mindestens ein Sensorelement und ein Schaltungsträger für eine Auswerte- und Steuereinheit angeordnet sind. Das Sensorelement weist mindestens eine Kontaktstelle auf, welche elektrisch mit der Auswerte- und Steuereinheit verbunden ist. Hierbei ist die Auswerte- und Steuereinheit in unmittelbarer Nähe zum Sensorelement angeordnet, so dass die mindestens eine Kontaktstelle des Sensorelements über einen Bonddraht elektrisch direkt mit einer korrespondierenden ersten Anschlussstelle der Auswerte- und Steuereinheit kontaktiert ist.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend eine integrierte elektrische Schaltung, wie beispielsweise ein ASIC-Baustein (ASIC: Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet und ein korrespondierendes Auswerteergebnis ausgibt. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit beispielsweise einen Mikrocontroller umfassen, welcher bei der Auswertung der Sensorsignale Softwaremodule bzw. Programme ausführt bzw. abarbeitet.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoreinheit für ein Fahrzeug möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der Schaltungsträger über dem Sensorelement angeordnet werden kann, wobei die Auswerte- und Steuereinheit auf einer dem Sensorelement abgewandten Oberfläche des Schaltungsträgers angeordnet werden kann.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann der Schaltungsträger mindestens eine Öffnung aufweisen, welche über der mindestens einen Kontaktstelle des Sensorelements angeordnet ist. Hierbei kann der korrespondierende Bonddraht die Öffnung durchgreifen, um die Kontaktstelle des Sensorelements mit der ersten Anschlussstelle der Auswerte- und Steuereinheit zu verbinden. Dadurch ist ein zusätzliches Kontaktierungsstück zur Umsetzung der Ausrichtung der Bondflächen nicht mehr erforderlich.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann die Auswerte- und Steuereinheit als ASIC-Bauteil ausgeführt werden. Zudem kann das Sensorelement als Druckmesszelle mit einer Messmembran ausgeführt werden, welche auf einem Sensorträger mit einem Befestigungsflansch angeordnet ist. Hierbei kann ein Gehäuse der Auswerte- und Steuereinheit parallel zur Messmembran ausgerichtet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit können sich der Schaltungsträger und die Schutzhülse am Befestigungsflansch des Sensorträgers abstützen. Zu diesem Zweck kann der Schaltungsträger auf einer dem Sensorelement zugewandten Oberfläche mindestens ein Stützelement aufweisen. Des Weiteren kann der Sensorträger ein erstes offenes Ende der Schutzhülse abschließen.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann der Schaltungsträger an der dem Sensorelement abgewandten Oberfläche mindestens eine interne Kontaktstelle aufweisen, welche über einen Bonddraht direkt mit einer korrespondierenden zweiten Anschlussstelle der Auswerte- und Steuereinheit elektrisch kontaktiert werden kann. Hierbei kann mindestens ein Kontaktelement die mindestens eine interne Kontaktstelle mit einer korrespondierenden externen Kontaktstelle elektrisch verbinden. Vorzugsweise kann das mindestens eine Kontaktelement eine von einem Kunststoffmantel umschlossene Stanzgitterleitung umfassen, welche mit der korrespondierenden internen Kontaktstelle und der korrespondierenden externen Kontaktstelle elektrisch kontaktiert werden kann. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige und einfache Herstellung des mindestens einen Kontaktelements. Zudem kann der Kunststoffmantel mindestens eine Aussparung umfassen, an welcher ein elektrisches/elektronisches Bauelement mit der umschlossenen Stanzgitterleitung kontaktierbar ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann die mindestens eine externe Kontaktstelle an einer Kontaktiereinheit ausgebildet werden, welche mit dem mindestens einen Kontaktelement verbunden werden und die Schutzhülse an einem zweiten Ende abschließen kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit für ein Fahrzeug.
- 2 zeigt eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit für ein Fahrzeug.
- 3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie III - III in 1 oder 2.
- 4 zeigt eine Darstellung eines Detailbereichs IV in 1 oder 2.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit 1, 1A, 1B für ein Fahrzeug jeweils eine Schutzhülse 3, 3A, 3B, in welcher mindestens ein Sensorelement 10 und ein Schaltungsträger 20 für eine Auswerte- und Steuereinheit 22 angeordnet sind. Das Sensorelement 10 weist mindestens eine Kontaktstelle 14 auf, welche elektrisch mit der Auswerte- und Steuereinheit 22 verbunden ist. Hierbei ist die Auswerte- und Steuereinheit 22 in unmittelbarer Nähe zum Sensorelement 10 angeordnet, so dass die mindestens eine Kontaktstelle 14 des Sensorelements 10 über einen Bonddraht 16 direkt mit einer korrespondierenden ersten Anschlussstelle 22.1 der Auswerte- und Steuereinheit 22 elektrisch kontaktiert ist.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, ist der Schaltungsträger 20 in den dargestellten Ausführungsbeispielen direkt über dem Sensorelement 10 angeordnet. Die Auswerte- und Steuereinheit 22 ist auf einer dem Sensorelement 10 abgewandten Oberfläche des Schaltungsträgers 20 angeordnet. Zudem weist der Schaltungsträger 20 mindestens eine Öffnung 21 auf, welche über der mindestens einen Kontaktstelle 14 des Sensorelements 10 angeordnet ist, wobei der korrespondierende Bonddraht 16 die Öffnung 21 durchgreift, um die Kontaktstelle 14 des Sensorelements 10 mit der ersten Anschlussstelle 22.1 der Auswerte- und Steuereinheit 22 zu verbinden. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, umfasst die Sensoreinheit 22 im dargestellten Ausführungsbeispiel vier Kontaktstellen 14, welche jeweils über einen Bonddraht 16 mit vier ersten Anschlussstellen 22.1 der Auswerte- und Steuereinheit 22 elektrische verbunden sind. Somit weist der Schaltungsträger vier Öffnungen 21 auf, welche die vier einzelnen Bonddrähte 16 jeweils durchgreifen.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen der Sensoreinheit 1, 1A, 1B ist die Auswerte- und Steuereinheit 22 jeweils als ASIC-Bauteil 22A ausgeführt. Das Sensorelement 10 ist als Druckmesszelle 10A mit einer Messmembran 12 ausgeführt, welche auf einem Sensorträger 30 mit einem Befestigungsflansch 34 angeordnet. Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, ist ein Gehäuse der Auswerte- und Steuereinheit 22 parallel zur Messmembran 12 ausgerichtet. Die Schutzhülse 3, 3A, 3B ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Hohlzylinder mit zwei offenen Enden ausgeführt.
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Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, stützen sich der Schaltungsträger 20 und die Schutzhülse 3, 3A, 3B am Befestigungsflansch 34 des Sensorträgers 30 ab. Hierzu weist der Befestigungsflansch 34 eine an die Abmessungen der Schutzhülse 3, 3A, 3B angepasste Stufe 34.1 auf, auf welche die Schutzhülse 3, 3A, 3B vorzugsweise aufgepresst ist, so dass der Sensorträger 30 ein erstes offenes Ende der Schutzhülse 3 abschließt. Der Schaltungsträger 20 weist in den dargestellten Ausführungsbeispielen an einer dem Sensorelement 10 zugewandten Oberfläche vier als Füße ausgeführte Stützelemente 29 auf, welche sich auf einer Flanschoberfläche 36 abstützen. Zusätzlich können die Schutzhülse 3, 3A, 3B und die Stützelemente 29 mit dem Befestigungsflansch 14 verbunden, vorzugsweise verklebt werden. Wie aus 1, 2 und 4 weiter ersichtlich ist, weist die Messzelle 10 eine Hutform auf und ist fluiddicht auf einen rohrförmigen Träger 32 aufgesteckt, so dass die Messmembran 12 einen im Inneren des Sensorträgers 30 ausgebildeten Messkanal 37 abschließt. An einem dem rohrförmigen Träger 32 gegenüberliegenden Ende weist der Sensorträger 30 einen Messanschluss 38, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel als Selfclinch-Anschluss ausgeführt ist. Über diesen Messanschluss 38 ist die Sensoreinheit 1, 1A, 1B mit einem nicht dargestellten Aggregateblock verbindbar, in welchem ein korrespondierender über den Messkanal 37 übertragener Fluiddruck ermittelt werden soll.
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Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, weist der Schaltungsträger 20 auf der dem Sensorelement 10 abgewandten Oberfläche im dargestellten Ausführungsbeispiel vier interne Kontaktstellen 24 auf, welche eine interne Schnittstelle der Sensoreinheit 1, 1A, 1B ausbilden und jeweils über einen Bonddraht 26 direkt mit einer korrespondierenden zweiten Anschlussstelle 22.2 der Auswerte- und Steuereinheit 22 elektrisch kontaktiert sind. Zudem verbinden vier Kontaktelemente 9, 9A, 9B jeweils eine der vier internen Kontaktstellen 24 mit einer korrespondierenden externen Kontaktstelle 7. Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, umfassen die Kontaktelemente 9, 9A, 9B jeweils eine von einem Kunststoffmantel 9.2 umschlossene Stanzgitterleitung 9.1, welche mit der korrespondierenden internen Kontaktstelle 24 und der korrespondierenden externen Kontaktstelle 7 elektrisch kontaktiert ist. Die vier Kontaktelements 9, 9A, 9B sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Schaltungsträger 20 verbunden. Alternativ können die Kontaktelemente 9, 9A, 9B und der Schaltungsträger 20 als einstückiges Kunststoffspritzteil ausgeführt werden. Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, sind die externen Kontaktstellen 7 an einer Kontaktiereinheit 5 ausgebildet, welche mit den Kontaktelementen 9, 9A, 9B verbunden ist und die Schutzhülse 3, 3A, 3B an einem zweiten Ende abschließt. Somit bilden die vier externen Kontaktstellen 7 der Kontaktiereinheit 5 eine externe Schnittstelle der Sensoreinheit 1, 1A, 1B aus, über welche die Sensoreinheit 1, 1A, 1B mit einem nicht dargestellten Steuergerät elektrisch verbunden werden kann.
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Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, weist der Kunststoffmantel 9.2 der Kontaktelemente 9A im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1A mehrere Aussparungen 9.3 auf, an welcher ein passives elektrisches/elektronisches Bauelement 28 mit der umschlossenen Stanzgitterleitung 9.1 kontaktierbar ist. Daher sind im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel zusätzliche passive elektrische/elektronische Bauelemente 28 innerhalb der Schutzhülse 3A an Kontaktelementen 9A zwischen der Auswerte- und Steuereinheit 22 und der Kontaktiereinheit 5 angeordnet.
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Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist das dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1B im Vergleich mit dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1A eine kürzere Bauform mit einer kleineren Bauhöhe auf. Zur Umsetzung dieser kürzeren Bauform weisen auch die Schutzhülse 3B und die Kontaktelemente 9B eine kürzere Bauform auf. Im zweiten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1B sind zusätzliche passive elektrische/elektronische Bauelemente außerhalb der Schutzhülse 3B auf einer nicht dargestellten Leiterplatte in einem nicht dargestellten Steuergerät angeordnet.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoreinheit für ein Fahrzeug zur Verfügung, welche eine sehr kurze Distanz zwischen der Auswerte- und Steuereinheit und dem Sensorelement aufweisen. Dadurch kann das Sensorelement über Bonddrähte direkt mit der Auswerte- und Steuereinheit kontaktiert werden, so dass an der externen Schnittstelle der Sensoreinheit ein verbessertes EMV-Verhalten erreicht werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012204904 A1 [0003]
