-
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensoreinheit. Die Sensoreinheit kann beispielsweise als Drehzahlsensor für ein Fahrzeugrad oder für eine drehbare Welle im Fahrzeug eingesetzt werden.
-
Aus der
DE 102 22 204 A1 sind eine Halterung für eine Sensoreinheit und ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit bekannt. Hierbei werden in einem ersten Arbeitsgang ein Sensorelement und eine Auswerteelektronik durch Schweißen, Löten, Crimpen oder Kleben elektrisch und mechanisch an Stromschienen befestigt, welche über Verbindungsstege miteinander verbunden sind. In einem zweiten Arbeitsgang werden die Stromschienen mit den an ihnen gehaltenen Elementen in ein Spritzwerkzeug eingelegt und in einem ersten Spritzvorgang mit Kunststoff umspritzt. In einem dritten Arbeitsgang werden die Verbindungsstege entfernt. In einem vierten Arbeitsgang werden an den aus dem Gehäuse herausragenden Enden der Stromschienen, welche einen externen Anschluss ausbilden, jeweils eine elektrische Leitung oder auch Steckerkontakte durch Schweißen, Löten, Crimpen, oder Kleben angeschlossen. In einem abschließenden Arbeitsgang, dem sogenannten Endumspritzen wird die endgültige Außengeometrie der Sensoreinheit erzeugt und gleichzeitig werden die inneren elektronischen Bauteile vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit geschützt.
-
Aus der
DE 10 2005 012 709 A1 ist ein Magnetfeldsensor, insbesondere ein Drehzahl- und/oder Drehrichtungssensor für ein Fahrzeugrad oder für den Triebstrang eines Fahrzeugs bekannt. Der Magnetfeldsensor ist insgesamt mit einer Umhüllung aus thermoplastischem Kunststoff umspritzt. Im Inneren sitzt ein ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff gespritzter Halter, welcher Anschmelzrippen zur sicheren Einbindung des Halters in die Umhüllung aufweist. Als thermoplastischer Kunststoff sowohl für die Umhüllung wie auch für den Halter dient jeweils der gleiche Polyamid-Werkstoff. In ein anschlussseitige Ende des Halters ist sind zwei Adern eines Anschlusskabels eingespritzt, deren abisolierte Enden mittels jeweils einer Crimpverbindung mit Stromschienen verbunden sind. Diese Stromschienen sind zunächst zur Erleichterung der Positionierung der elektrischen Anschlussteile einteilig und werden anschließend durch das Trennen der Verbindungsteile elektrisch gegeneinander isoliert. Die freien Enden der Stromschienen sind im Bereich einer fensterartigen Öffnung im Halter durch Schweißen oder Löten mit Anschlussleitungen eines IC-Sensorelementes verbunden. Zudem weist der Halter eine taschenartige Aussparung im Bereich seiner leseseitigen Stirnfläche auf, in welcher das Sensorelement eingesetzt ist und bei der abschließenden Umspritzung mit Kunststoff zumindest in Spritzdruckrichtung abgestützt und somit gegen mechanische Beschädigung geschützt ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die redundante Sensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und das Verfahren zur Herstellung einer redundanten Sensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentansprüche 11 oder 12 haben jeweils den Vorteil, dass die eigentliche Dichtfunktion von der Konstruktionsvarianz des Gehäuses entkoppelt ist. Dadurch ergibt sich eine funktionelle Aufteilung zwischen der Abdichtung und der Gehäuseform, so dass der Abdichtungsvorgang im zweiten Spritzvorgang getrennt von der Formgebung des Gehäuses optimiert werden kann. Zudem kann die Gehäuseform unabhängig von der Abdichtung an unterschiedliche Anwendungen und Einbausituationen angepasst werden. Des Weiteren kann auf die bekannten Dichtungsrippengeometrien und die im Stand der Technik verwendeten Halter verzichtet werden. Die Verbindung zwischen der Vergussmasse und dem Gehäuse kann beispielsweise auf der Ausnutzung von Adhäsion, bipolaren Kräften oder Kovalenzbindungen oder auf einer Kombination der genannten Effekte basieren.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine redundante Sensoreinheit zur Verfügung, welche zwei Sensoren und eine Leiterplatte umfasst.
-
Hierbei sind jedem Sensor mindestens zwei erste Kontaktmittel auf der Leiterplatte zugeordnet, welche an einem ersten Endbereich der Leiterplatte angeordnet sind und jeweils eine interne elektrische Schnittstelle zur Kontaktierung der beiden Sensoren ausbilden. Zudem sind für jeden der beiden Sensoren an einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich der Leiterplatte jeweils mindestens zwei zweite Kontaktmittel angeordnet, welche jeweils eine externe elektrische Schnittstelle für mindestens ein Anschlusskabel oder mindestens eine Steckeraufnahme ausbilden. Ein spritztechnisch hergestelltes Gehäuse aus einem Kunststoffmaterial gibt eine äußere Form der Sensoreinheit vor und bildet eine Sensoraufnahme mit mindestens einer Durchgangsöffnung aus. Das Gehäuse umhüllt teilweise die Leiterplatte so, dass die internen elektrischen Schnittstellen im Bereich der Sensoraufnahme zumindest teilweise frei und zugänglich sind und die externen elektrischen Schnittstellen für das mindestens eine Anschlusskabel oder die mindestens eine Steckeraufnahme innerhalb des Gehäuses ausgebildet sind. Die beiden Sensoren sind von der Sensoraufnahme gehalten und jeweils mit einer der internen elektrischen Schnittstellen kontaktiert, wobei die internen elektrischen Schnittstellen und die positionierten und kontaktierten Sensoren durch eine Vergussmasse mediendicht umschlossen sind und einen gegen das Gehäuse abgedichteten Sensorkopf ausbilden. Die Vergussmasse des Sensorkopfs besteht aus einem Material, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses verarbeitet werden kann.
-
Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer redundanten Sensoreinheit vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer Leiterplatte, welche an einem ersten Endbereich für jeden Sensor mindestens zwei erste Kontaktmittel, welche jeweils eine interne elektrische Schnittstelle zur Kontaktierung der beiden Sensoren ausbilden, und an einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich für jeden der beiden Sensoren jeweils mindestens zwei zweite Kontaktmittel umfasst, welche eine externe elektrische Schnittstelle für mindestens ein Anschlusskabel oder mindestens eine Steckeraufnahme ausbilden. Verbinden von Adern des mindestens einen Anschlusskabels oder von Kontaktelementen der mindestens einen Steckeraufnahme mit den zweiten Kontaktmitteln der Leiterplatte, welche die externen Schnittstellen ausbilden. Einlegen der Leiterplatte mit dem mindestens einen Anschlusskabel oder mit den Kontaktelementen der mindestens einen Steckeraufnahme in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs, welche eine Form eines Gehäuses mit einer Sensoraufnahme für zwei Sensoren vorgibt. Ausführen eines ersten Spritzvorgangs mit einem Kunststoffmaterial und Aushärten des spritztechnisch hergestellten Gehäuses. Einsetzen und Positionieren eines ersten Sensors in die Sensoraufnahme des Gehäuses und Kontaktieren des ersten Sensors mit den korrespondierenden mindestens zwei ersten Kontaktmitteln der Leiterplatte, welche eine erste interne elektrische Schnittstelle ausbilden. Einsetzen und Positionieren eines zweiten Sensors in die Sensoraufnahme und Kontaktieren des zweiten Sensors mit den korrespondierenden mindestens zwei ersten Kontaktmitteln der Leiterplatte, welche eine zweite interne elektrische Schnittstelle ausbilden. Einlegen des Gehäuses in ein zweites Spritzgusswerkzeug und Ausführen eines zweiten Spritzvorgangs mit einer Vergussmasse derart, dass die Vergussmasse im ausgehärteten Zustand die internen elektrischen Schnittstellen und die positionierten und kontaktierten Sensoren mediendicht umschließt und einen gegen das Gehäuse abgedichteten Sensorkopf ausbildet. Hierbei besteht die Vergussmasse des Sensorkopfs aus einem Material, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses in das korrespondierende zweite Spritzwerkzeug eingebracht wird.
-
Vorzugsweise werden die beiden Sensoren aufeinandergestapelt in der Sensoraufnahme angeordnet, dass bedeutet, dass der zweite Sensor auf den auf die Sensoraufnahme aufgelegten ersten Sensor aufgelegt wird.
-
Durch die Verwendung einer Leiterplatte ist es möglich, zusätzliche integrierte Schaltkreise (ICs) bzw. elektronische Bauteile auf der Leiterplatte anzuordnen, so dass zusätzliche Funktionen ausgeführt werden können, welche beispielsweise zur Signalaufbereitung, Signalauswertung oder zum Schutz der Sensoren eingesetzt werden können. Die zusätzlichen integrierten Schaltkreise und elektronischen Bauteile können beispielsweise auf Oberflächen der Leiterplatte angeordnet sein oder in die Leiterplatte integriert oder eingebettet werden.
-
Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen eine modulare Fertigung der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit. So kann beispielsweise das Gehäuse mit einem Anschlussbereich und einer Sensoraufnahme als Zulieferteil in verschiedenen Ausführungsformen gefertigt werden. Die Bestückung des Gehäuses mit den beiden Sensoren und der abschließende zweite Spritzvorgang zur Abdichtung der Sensoren und der internen Schnittstellen kann dann für die verschiedenen Ausführungsformen des Gehäuses standardisiert werden. Durch die Standardisierung des Bestückungsvorgangs und des zweiten Spritzvorgangs können Varianz bzw. Ausführungsvielfalt bzw. Ausführungsvarianten reduziert werden. Zudem können bei der Gehäusefertigung Sensoren mit verschiedenen Formen und Abmessungen in einem grundlegenden Sensordesign durch Austausch eines Formwerkzeugeinsatzes realisiert werden. So kann beispielsweise ein modulares Werkzeugdesign mit standardisierten Einsätzen für verschiedene Sensoren umgesetzt werden, und Werkzeugkosten für die Positionierung von verschiedenen Sensoren können eingespart werden. Durch das Einsetzen und Kontaktieren der Sensoren nach dem ersten Spritzvorgang des Gehäuses kann auf Halterungen bzw. besondere Haltewerkzeuge für die Sensoren während des zweiten Spritzvorgangs verzichtet werden. Zudem ist durch die im zweiten Spritzvorgang realisierte Abdichtung nur eine einmalige Dichtigkeitsüberprüfung nach dem zweiten Spritzvorgang erforderlich. Zudem ermöglicht der standardisierte zweite Spritzvorgang und das damit erzielte standardisierte Abdichtungskonzept eine gemeinsame Produktionslinie für die verschiedenen Ausführungsformen der redundanten Sensoreinheit. Durch die mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses in das korrespondierende zweite Spritzwerkzeug eingebrachte Vergussmasse, kann eine zu hohe mechanische und/oder thermische Belastung der beiden Sensoren während des zweiten Spritzvorgangs in vorteilhafter Weise verhindert werden.
-
Unter einer redundanten Sensoreinheit wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche zwei Sensoren umfasst, welche unabhängig voneinander jeweils eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfassen und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandeln. Dies kann beispielsweise über das Aussenden und/oder das Empfangen von Schallwellen und/oder elektromagnetischen Wellen und/oder über ein Magnetfeld bzw. die Änderung eine Magnetfeldes erfolgen. Die Sensoren können beispielsweise auf ein wechselndes Magnetfeld reagieren und diese Magnetfeldänderungen dann direkt in korrespondierende elektrische Signale umwandeln und ein Hallsensorelement oder ein magnetoresistives Sensorelement oder ein induktives Sensorelement umfassen, welches die Änderung eines Magnetfeldes beispielsweise über die durch magnetische Induktion entstehende Spannung registriert. Dadurch stehen zwei voneinander unabhängige elektrische Sensorsignale zur weiteren Auswertung zur Verfügung. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit können beispielsweise zur Messung von Drehzahlen und/oder Drehrichtungen im Fahrzeug eingesetzt werden. Je nach Anwendungsfall kann die Sensoreinheit als Drehzahlfühler an den Rädern für ein Antiblockierbremssystem (ABS), als Drehzahl- und Phasengeber für eine Motorsteuerung oder als Lenkwinkelsensor für sogenannte Fahrdynamikregelsysteme und für elektrische Lenkhilfen eingesetzt werden. Die Sensoren sind üblicherweise als integrierte Elektronikschaltkreise (IC) mit mindestens einem integrierten Sensorelement aufgebaut und können auch als Sensorchips bezeichnet werden. Diese Magnetfeldänderungen können beispielsweise durch ein relativ zu den Sensoren bewegtes Impulsrad oder Linearelement erzeugt werden. Dadurch können die Sensoren daraus jeweils ein elektrisches Signal zur Ermittlung eines relativ zum jeweiligen Sensor zurückgelegten Wegs, einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, eines Beschleunigungsgradienten und/oder eines Drehwinkels erzeugen und ausgeben.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen redundanten Sensoreinheit und des im unabhängigen Patentanspruch 13 angegebenen Verfahrens möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass die beiden Sensoren aufeinandergestapelt von der Sensoraufnahme gehalten werden können. Durch das Aufeinanderstapeln der beiden Sensoren ist es möglich, einen Sensorkopf mit einem kleineren Durchmesser zu realisieren.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit kann im Bereich der internen elektrischen Schnittstellen eine erste Durchgangsöffnung in die Sensoraufnahme eingebracht sein. Die erste Durchgangsöffnung in der Sensoraufnahme erleichtert die elektrische Kontaktierung der beiden Sensoren mit den ersten Kontaktelementen der Leiterplatte.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit kann in Richtung freies Ende der Sensoraufnahme in Verlängerung zur Leiterplatte eine zweite Durchgangsöffnung in die Sensoraufnahme eingebracht werden, in welcher die beiden Sensoren angeordnet sind. Durch das Einsetzen der beiden Sensoren in die zweite Durchgangsöffnung kann die Bauhöhe des Sensorkopfes weiter reduziert werden. Zudem kann der Einbau der beiden Sensoren in das Gehäuse gleichzeitig erfolgen, da ein erster Sensor aus einer ersten Einbaurichtung, vorzugsweise von „oben“, und ein zweiter Sensor aus einer zweiten Einbaurichtung, vorzugsweise von „unten“ in die zweite Durchgangsöffnung der Sensoraufnahme eingesetzt werden können.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit kann die Sensoraufnahme eine an das Gehäuse angeformte Aufnahmewanne umfassen. Hierbei kann die Vergussmasse eine Auffüllung ausbilden, welche die an das Gehäuse angeformte Aufnahmewanne mediendicht auffüllt und die in die Aufnahmewanne eingelegten Sensoren und die internen elektrischen Schnittstellen mediendicht umhüllt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausführung des zweiten Spritzwerkzeugs, da zum Auffüllen der Aufnahmewanne und der Durchgangsöffnung mit der Vergussmasse nur der Rand der Aufnahmewanne und der Durchgangsöffnung abgedeckt wird.
-
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit kann die Sensoraufnahme einen an das Gehäuse angeformten Haltesteg umfassen. Hierbei kann die Vergussmasse eine Umhüllung ausbilden, welche den an das Gehäuse angeformten Haltesteg und die auf dem Haltesteg angeordneten Sensoren und die internen elektrischen Schnittstellen mediendicht umhüllt. Die Ausführung der Sensoraufnahme als Haltesteg ermöglicht eine besonders dünne Umhüllung und damit eine besonders flache Ausführung des Sensorkopfes. Zudem erleichtert der Haltesteg die Kontaktierung der beiden Sensoren.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit können die ersten Kontaktmittel für eine erste interne Schnittstelle für einen ersten Sensor und die ersten Kontaktmittel für eine zweite interne Schnittstelle für einen zweiten Sensor nebeneinander oder in Längsrichtung der Leiterplatte versetzt zueinander auf einer Oberseite oder einer Unterseite der Leiterplatte oder getrennt voneinander auf verschiedenen Seiten der Leiterplatte angeordnet werden. Zudem können die zweiten Kontaktmittel für eine erste externe Schnittstelle für einen ersten Sensor und die zweiten Kontaktmittel für eine zweite externe Schnittstelle für einen zweiten Sensor nebeneinander oder in Längsrichtung der Leiterplatte versetzt zueinander auf einer Oberseite oder einer Unterseite der Leiterplatte oder getrennt voneinander auf verschiedenen Seiten der Leiterplatte angeordnet werden. Dadurch kann die Leiterplatte an verschiedene Einbauräume angepasst werden, da Breite und Länge der Leiterplatte durch die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten der ersten und zweiten Kontaktmittel variiert werden kann.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit können die am ersten Endbereich der Leiterplatte angeordneten ersten Kontaktmittel beispielsweise als Kontaktflächen ausgebildet sein. Dadurch können Anschlusskontakte der beiden Sensoren einfach durch Löten mit den Kontaktflächen elektrisch kontaktiert werden. Die am gegenüberliegenden zweiten Endbereich der Leiterplatte angeordneten zweiten Kontaktmittel können beispielsweise als Kontaktflächen oder als Kontaktstege ausgebildet sein. Bei der Ausführung der zweiten Kontaktelemente als Kontaktflächen können die abisolierten Enden der Adern des mindestens einen Anschlusskabels oder die Kontaktelemente der mindestens einen Steckeraufnahme einfach durch Löten oder durch Widerstandsschweißen mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden. Bei der Ausführung der zweiten Kontaktelemente als Kontaktstege können die abisolierten Enden der Adern des mindestens einen Anschlusskabels oder die Kontaktelemente der mindestens einen Steckeraufnahme mittels durch Crimphülsen hergestellte Crimpverbindungen oder mittels durch Spleißhüllen hergestellte Spleißverbindungen mit der Leiterplatte elektrisch kontaktiert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit kann eine Befestigungsvorrichtung an das Gehäuse angeformt sein und eine Befestigungslasche oder Rastmittel umfassen. Umfasst die an das Gehäuse angeformte Befestigungsvorrichtung eine Befestigungslasche, dann kann die korrespondierende redundante Sensoreinheit am Einbauort, wie beispielsweise einem Achsschenkel, verschraubt werden. Umfasst die an das Gehäuse angeformte Befestigungsvorrichtung Rastmittel, so kann die redundante Sensoreinheit beispielsweise in eine Aufnahmebohrung eingeführt und verrastet werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der redundanten Sensoreinheit kann das Kunststoffmaterial für das Gehäuse beispielsweise ein Polybutylenterephthalat (PBT) oder ein Polyamid (PA) sein. Als Vergussmasse kann beispielsweise ein Schmelzklebstoff (Hotmelt) oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder ein Silikon verwendet werden. Zur Verbesserung der Verbindungsfähigkeit können reaktive Bindungsstoffe in das Kunststoffmaterial für das Gehäuse und/oder in das Material der Vergussmasse beigemischt werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Vergussmasse beispielsweise eine Auffüllung ausbilden, welche im ausgehärteten Zustand eine Aufnahmewanne der Sensoraufnahme auffüllt und die beiden Sensoren und die internen elektrischen Schnittstellen mediendicht umschließt und mediendicht mit dem Gehäuse verbunden ist. Alternativ kann die Vergussmasse eine Umhüllung ausbilden, welche im ausgehärteten Zustand einen Haltesteg der Sensoraufnahme mit den beiden Sensoren und den internen elektrischen Schnittstellen umschließt und mediendicht mit dem Gehäuse verbunden ist.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann mindestens ein Dichtbereich an Kontaktbereichen des Gehäuses mit der Vergussmasse vor dem Einlegen des Gehäuses in das zweite Spritzgusswerkzeug zur Steigerung einer Verbindung zwischen Gehäuse, Einlegeteile, Sensor und Vergussmasse in Abhängigkeit von der verwendeten Vergussmasse vorbehandelt werden. So kann zur Verbesserung der Verbindungsfähigkeit bei der Verwendung eines Schmelzklebstoffs (Hotmelt) als Vergussmasse der mindestens eine Dichtbereich des Gehäuses beispielsweise poliert werden, um eine sehr glatt ausgeführte Oberfläche zu erzielen, da dies für die Verbindung zwischen Schmelzklebstoff und Gehäuse vorteilhaft ist. Zudem können das Gehäuses sowie die Einlegeteile und die Sensoren vorgewärmt werden, um die Verbindung zu verbessern. Für andere Vergusswerkstoffe, wie die oben angeführten thermoplastischen Elastomere (TPE) oder thermoplastische Polyurethan (TPU) oder Silikone TPE/TPU oder Silikone ist eine rauere Oberfläche des Gehäuses vorteilhaft. Daher kann der mindestens eine Dichtbereich des Gehäuses beispielweise durch Sandstrahlen oder Fräsen oder durch Laserstrukturierung aufgeraut und/oder gezielt strukturiert werden. Dadurch kann die auf der Ausnutzung von Adhäsion, bipolaren Kräften und/oder Kovalenzbindungen basierende Verbindung zwischen der Vergussmasse und dem Gehäuse verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Dichtbereich des Gehäuses beispielsweise plasmagereinigt und/oder plasmaaktiviert werden. Durch die Aktivierung der Oberfläche des mindestens einen Dichtbereichs des Gehäuses kann die Benetzbarkeit und damit die Verbindungsfähigkeit des mindestens einen Dichtbereichs mit der Vergussmasse deutlich verbessert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der mindestens eine Dichtbereich des Gehäuses beispielsweise mit einem Haftvermittler bzw. Primer beschichtet werden, welcher die Adhäsionseigenschaften von Oberflächen verbessern kann. Zusammenfassend können durch eine Erhöhung der Haftfestigkeit die Verbindung zwischen dem Dichtbereich des Gehäuses und der Vergussmasse und somit auch die Beständigkeit gegen Wasser und Chemikalien erhöht werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine schematische perspektivische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit.
- 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatte mit internen und externen Schnittstellen und einem kontaktierten Anschlusskabel für die erfindungsgemäße redundante Sensoreinheit aus 1.
- 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatte mit internen und externen Schnittstellen und einem kontaktierten Anschlusskabel für die erfindungsgemäße redundante Sensoreinheit aus 1.
- 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Gehäuses der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit aus 1.
- 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Sensoraufnahme mit eingelegten und kontaktierten Sensoren der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit aus 1.
- 6 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit.
- 7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Leiterplatte mit internen und externen Schnittstellen und kontaktierten Kontaktelemente einer Steckeraufnahme für die erfindungsgemäße redundante Sensoreinheit aus 6.
- 8 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Sensoraufnahme der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit aus 6.
- 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Sensorkopfes der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit aus 6.
- 10 zeigt ein schematische Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheiten aus 1 oder 6.
- 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Spritzwerkzeugs zur Herstellung der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit aus 1.
- 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Spritzwerkzeugs zur Herstellung der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit aus 5.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie aus 1 bis 9 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit 1, 1A, 1B jeweils zwei Sensoren 26A, 26B und eine Leiterplatte 12, 12A, 12B, 12C. Jedem Sensor 26A, 26B sind mindestens zwei erste Kontaktmittel 13 auf der Leiterplatte 12, 12A, 12B, 12C zugeordnet, welche an einem ersten Endbereich der Leiterplatte 12, 12A, 12B, 12C angeordnet sind und jeweils eine interne elektrische Schnittstelle 9A1, 9A2 zur Kontaktierung der beiden Sensoren 26A, 26B ausbilden, wobei für jeden der beiden Sensoren 26A, 26B an einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich der Leiterplatte 12, 12A, 12B, 12C jeweils mindestens zwei zweite Kontaktmittel 14 angeordnet sind, welche jeweils eine externe elektrische Schnittstelle 9B1, 9B2 für mindestens ein Anschlusskabel 3 oder mindestens eine Steckeraufnahme 7B ausbilden. Ein spritztechnisch hergestelltes Gehäuse 10, 10A, 10B aus einem Kunststoffmaterial gibt eine äußere Form der redundanten Sensoreinheit 1, 1A, 1B vor und bildet eine Sensoraufnahme 16, 16A, 16B mit mindestens einer Durchgangsöffnung 16.1, 16.2 aus. Das Gehäuse 10, 10A, 10B umhüllt teilweise die Leiterplatte 12, 12A, 12B so, dass die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 im Bereich der Sensoraufnahme 16, 16A, 16B zumindest teilweise frei und zugänglich sind und die externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 für das mindestens eine Anschlusskabel 3 oder die mindestens eine Steckeraufnahme 7B innerhalb des Gehäuses 10, 10A, 10B ausgebildet sind. Die beiden Sensoren 26A, 26B sind von der Sensoraufnahme 16, 16A, 16B gehalten und jeweils mit einer der internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 kontaktiert. Die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 und die positionierten und kontaktierten Sensoren 26A, 26B sind durch eine Vergussmasse 22 mediendicht umschlossen und bilden einen gegen das Gehäuse 10, 10A, 10B abgedichteten Sensorkopf 20, 20A, 20B aus, wobei die Vergussmasse 22 des Sensorkopfs 20, 20A, 20B aus einem Material besteht, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses 10, 10A, 10B verarbeitbar ist.
-
In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird als Kunststoffmaterial für das Gehäuse 10, 10A, 10B ein Polybutylenterephthalat (PBT) oder ein Polyamid (PA) verwendet. Für die Vergussmasse 22 wird ein Schmelzklebstoff (Hotmelt) oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder ein Silikon verwendet. Zur Verbesserung der Verbindungsfähigkeit können reaktive Bindungsstoffe in das Kunststoffmaterial für das Gehäuse 10, 10A, 10B und/oder in das Material der Vergussmasse 22 beigemischt werden.
-
In den dargestellten Ausführungsbeispielen der redundanten Sensoreinheiten 1, 1A, 1B sind die beiden Sensoren 26A, 26B jeweils als Sensorchip ausgeführt, welcher beispielsweise ein Hallsensorelement oder ein magnetoresistives Sensorelement umfasst. Die redundanten Sensoreinheiten 1, 1A, 1B werden vorzugsweise als Drehzahlsensoren zur Erfassung von Drehbewegungen eines Fahrzeugrads oder einer Welle eingesetzt. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die beiden Sensoren 26A, 26B aufeinandergestapelt von der Sensoraufnahme 16, 16A, 16B gehalten.
-
Wie aus 1, 4 und 6 weiter ersichtlich ist, ist eine Befestigungsvorrichtung 17 an das Gehäuse 10, 10A, 10B angeformt, welche eine Befestigungslasche 17A und eine in die Befestigungslasche 17A integrierte Buchse 18 umfasst. Zur Befestigung der redundanten Sensoreinheit 1, 1A, 1B kann eine nicht dargestellte Schraube durch die Buchse 18 geführt werden und die Sensoreinheit 1, 1A, 1B am Einbauort, beispielsweise an einem Achsschenkel verschraubt werden. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Sensoreinheit 1 können anstelle der Befestigungslasche 17A beispielsweise Rastmittel als Befestigungsvorrichtung 17 an das Gehäuse 10 angeformt werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann die Sensoreinheit 1 beispielsweise in eine Aufnahmebohrung eingeführt und verrastet werden.
-
Wie aus 4, 5, 8 und 9 weiter ersichtlich ist, weisen die Sensoraufnahmen 16, 16A, 16B in den dargestellten Ausführungsbeispielen im Bereich der internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 jeweils eine erste Durchgangsöffnung 16.1 auf. Zudem ist in Richtung freies Ende der Sensoraufnahmen 16, 16A, 16B in Verlängerung zur Leiterplatte 12, 12A, 12B, 12C jeweils eine zweite Durchgangsöffnung 16.2 in die Sensoraufnahmen 16, 16A, 16B 16 eingebracht, in welcher die beiden Sensoren 26A, 26B aufeinandergestapelt angeordnet sind.
-
Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, umfasst die an einem ersten Ende des Gehäuses 10A ausgebildete Sensoraufnahme 16 des dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit 1A eine an das Gehäuse 10A angeformte Aufnahmewanne 16A. Hierbei bildet die Vergussmasse 22 eine Auffüllung 22A aus, welche die an das Gehäuse 10A angeformte Aufnahmewanne 16A und die Durchgangsöffnungen 16.1, 16.2 mediendicht auffüllt und die gestapelt in zweite Durchgangsöffnung 16.2 der Aufnahmewanne 16A eingelegten Sensoren 26A, 26B und die internen elektrische Schnittstellen 9A1, 9A2 auf der Leiterplatte 12A umhüllt. Wie insbesondere aus 5 weiter ersichtlich ist, ist ein erster Sensor 26A von oben und ein zweiter Sensor 26B von unten in die zweite Durchgangsöffnung 16.2 eingebracht, so dass die beiden Sensoren 26A, 26B aufeinandergestapelt in der zweiten Durchgangsöffnung 16.2 angeordnet sind.
-
Wie aus 2 und 3 weiter ersichtlich ist, sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen der Leiterplatte 12A, 12B die ersten Kontaktmittel 13 für eine erste interne Schnittstelle 9A1 für den ersten Sensor 26A auf einer Oberseite der Leiterplatte 12A, 12B angeordnet, und die ersten Kontaktmittel 13 für eine zweite interne Schnittstelle 9A2 für den zweiten Sensor 26B sind auf einer Unterseite der Leiterplatte 12A, 12B angeordnet. Das bedeutet, dass die ersten Kontaktmittel 13 für die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 der beiden Sensoren 26A, 26B getrennt voneinander auf verschiedenen Seiten der Leiterplatte 12A, 12B angeordnet sind. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Leiterplatte 12 können die ersten Kontaktmittel 13 für die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 der beiden Sensoren 26A, 26B nebeneinander oder in Längsrichtung der Leiterplatte versetzt zueinander auf der Oberseite oder der Unterseite der Leiterplatte 12 angeordnet werden.
-
Wie aus 2 weiter ersichtlich, sind bei dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 12A die zweiten Kontaktmittel 14 für eine erste externe Schnittstelle 9B1 für den ersten Sensor 26A und die zweiten Kontaktmittel 14 für eine zweite externe Schnittstelle 9B2 für den zweiten Sensor 26B nebeneinander auf einer Oberseite der Leiterplatte 12A angeordnet. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, sind die beiden zweiten Kontaktmittel 14 für den ersten Sensor 26A innen und die beiden zweiten Kontaktmittel 14 für den zweiten Sensor 26B außen angeordnet.
-
Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, sind bei dem dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 12B die zweiten Kontaktmittel 14 für die erste externe Schnittstelle 9B1 für den ersten Sensor 26A und die zweiten Kontaktmittel 14 für die zweite externe Schnittstelle 9B2 für den zweiten Sensor 26B in Längsrichtung der Leiterplatte 12B versetzt zueinander auf der Oberseite der Leiterplatte 12B angeordnet. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, sind die beiden zweiten Kontaktmittel 14 für den ersten Sensor 26A innen und die beiden zweiten Kontaktmittel 14 für den zweiten Sensor 26B außen angeordnet. Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Leiterplatte 12 können die zweiten Kontaktmittel 14 für die externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 der beiden Sensoren 26A, 26B nebeneinander oder in Längsrichtung der Leiterplatte versetzt zueinander auf der Unterseite der Leiterplatte 12 angeordnet werden.
-
Wie aus 1 bis 5 weiter ersichtlich ist, sind die am ersten Endbereich der Leiterplatte 12A, 12B angeordneten ersten Kontaktmittel 13 als Kontaktflächen 13A, 13B ausgebildet, welche jeweils mit Anschlusskontakten 28A, 28B der Sensoren 26A, 26B kontaktiert sind. Die am gegenüberliegenden zweiten Endbereich der Leiterplatte 12A, 12B angeordneten zweiten Kontaktmittel 14 sind als Kontaktstege 14A, 14B ausgebildet. Die als Kontaktstege 14A, 14B ausgeführten zweiten Kontaktmittel 14 sind jeweils mittels einer Crimphülse 15A durch eine Crimpverbindung mit abisolierten Enden der korrespondierenden Adern 5 des mindestens einen Anschlusskabels 3 verbunden. Hierzu werden die abisolierten Enden der Adern 5 auf die Kontaktstege 14A, 14B der Leiterplatte aufgelegt und die offene Crimphülse 16A jeweils über die Adern 5 und die Kontaktstege 14A geschoben und anschließend gequetscht. Alternativ können die als Kontaktstege 14A, 14B ausgeführten zweiten Kontaktmittel 14 bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen mittels einer Spleißverbindung mit den abisolierten Enden der korrespondierenden Adern 5 des mindestens einen Anschlusskabels 3 verbunden werden. Zudem können die zweiten Kontaktmittel 14 alternativ als Kontaktflächen ausgeführt werden, welche über Löt- oder Schweißverbindungen mit den abisolierten Enden der korrespondierenden Adern 5 des mindestens einen Anschlusskabels 3 verbunden werden.
-
Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1A wird zur Kontaktierung der externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 ein gemeinsames Anschlusskabel 3 verwendet. Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 jeweils mit einem eigenen Anschlusskabel 3 zu kontaktieren. Durch die erste Durchgangsöffnung 16.1 sind beiden Seiten der Leiterplatte 12A im Bereich der internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 zugänglich. Dadurch wird die Herstellung der elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte 28A, 28B der beiden Sensoren 26A, 26B mit den Kontaktflächen 13A, 13B Leiterplatte 12A, beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder Löten erleichtert. Selbstverständlich können auch andere Verbindungstechniken eingesetzt werden, um die beiden Sensoren 26A, 26B mit der korrespondierenden internen Schnittstelle 9A1, 9A2 bzw. das Anschlusskabel 3 mit den externen Schnittstellen 9B1, 9B2 elektrisch zu verbinden. An einem zweiten dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 10A ist ein Anschlussbereich 7 ausgebildet, welcher im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eine Kabelaufnahme 7A für das Anschlusskabel 3 umfasst. An der Kabelaufnahme 7A tritt das Anschlusskabel 3 in das Gehäuse 10A ein. Zudem ist am Gehäuse 10A am Übergang zum Sensorkopf 20A eine umlaufende Vertiefung 19A als Haltebereich 19 ausgebildet, an welchem das Gehäuse 10A während des Einbringens der Vergussmasse 22 in die Aufnahmewanne 16A gehalten wird.
-
Wie aus 6 bis 9 weiter ersichtlich ist, umfasst die an einem ersten Ende des Gehäuses 10B ausgebildete Sensoraufnahme 16 des dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen redundanten Sensoreinheit 1B einen an das Gehäuse 10B angeformten Haltesteg 16B. Im Bereich der internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 ist die erste Durchgangsöffnung 16.1 in den Haltesteg 16B eingebracht. Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1B bildet die Vergussmasse 22 eine Umhüllung 22B aus, welche die erste Durchgangsöffnung 16.1 und die zweite Durchgangsöffnung 16.2 auffüllt und den an das Gehäuse 10B angeformten Haltesteg 16B und die auf dem Haltesteg 16B angeordneten Sensoren 26A, 26B und die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 umhüllt. Wie insbesondere aus 9 weiter ersichtlich ist, ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1A ein erster Sensor 26A von oben und ein zweiter Sensor 26B von unten in die zweite Durchgangsöffnung 16.2 eingebracht, so dass die beiden Sensoren 26A, 26B aufeinandergestapelt in der zweiten Durchgangsöffnung 16.2 angeordnet sind.
-
Wie aus 7 weiter ersichtlich ist, sind bei dem dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 12C die ersten Kontaktmittel 13 für eine erste interne Schnittstelle 9A1 für den ersten Sensor 26A auf einer Oberseite der Leiterplatte 12C angeordnet, und die ersten Kontaktmittel 13 für eine zweite interne Schnittstelle 9A2 für den zweiten Sensor 26B sind auf einer Unterseite der Leiterplatte 12C angeordnet. Das bedeutet, dass die ersten Kontaktmittel 13 für die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 der beiden Sensoren 26A, 26B getrennt voneinander auf verschiedenen Seiten der Leiterplatte 12C angeordnet sind.
-
Wie aus 7 weiter ersichtlich, sind bei dem dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Leiterplatte 12C die zweiten Kontaktmittel 14 für die erste externe Schnittstelle 9B1 für den ersten Sensor 26A auf der Oberseite der Leiterplatte 12C angeordnet, und die zweiten Kontaktmittel 14 für die zweite externe Schnittstelle 9B2 für den zweiten Sensor 26B sind auf der Unterseite der Leiterplatte 12C angeordnet. Das bedeutet, dass die zweiten Kontaktmittel 13 für die externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 der beiden Sensoren 26A, 26B getrennt voneinander auf verschiedenen Seiten der Leiterplatte 12C angeordnet sind. Zusätzlich sind die zweiten Kontaktmittel 14 für die externen Schnittstellen 9B1, 9B2 Längsrichtung der Leiterplatte 12C versetzt zueinander angeordnet. Wie aus 7 weiter ersichtlich ist, sind die beiden zweiten Kontaktmittel 14 für den ersten Sensor 26A innen und die beiden zweiten Kontaktmittel 14 für den zweiten Sensor 26B außen angeordnet.
-
Wie aus 7 bis 9 weiter ersichtlich ist, sind die am ersten Endbereich der Leiterplatte 12C angeordneten ersten Kontaktmittel 13 analog zu den anderen Ausführungsbeispielen als Kontaktflächen 13A, 13B ausgebildet, welche jeweils mit Anschlusskontakten 28A, 28B der Sensoren 26A, 26B kontaktiert sind. Die am gegenüberliegenden zweiten Endbereich der Leiterplatte 12C angeordneten zweiten Kontaktmittel 14 sind als Kontaktstege 14A, 14B ausgebildet. Die als Kontaktstege 14A, 14B ausgeführten zweiten Kontaktmittel 14 sind jeweils mittels einer Spleißhülle 15B durch eine Spleißverbindung mit den Kontaktelementen 8 der mindestens einen Steckeraufnahme 7B verbunden. Hierzu werden die Kontaktelemente 8 auf die Kontaktstege 14A , 14B der Leiterplatte 12C aufgelegt. Anschließend wird dieser Verbund mit der abgelängten Spleißhülle 15B umwickelt und dann gequetscht. Alternativ können die als Kontaktstege 14A, 14B ausgeführten zweiten Kontaktmittel 14 bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen mittels einer Crimphülse durch eine Crimpverbindung mit den Kontaktelementen 8 der mindestens einen Steckeraufnahme 7B verbunden werden. Zudem können die zweiten Kontaktmittel 14 alternativ als Kontaktflächen ausgeführt werden, welche über Löt- oder Schweißverbindungen mit den Kontaktelementen 8 der mindestens einen Steckeraufnahme 7B verbunden werden.
-
Im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1B wird zu Kontaktierung der externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 eine gemeinsame Steckeraufnahme 7B verwendet. Selbstverständlich ist es auch möglich, die beiden externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 jeweils mit einer Steckeraufnahme 7B zu kontaktieren. Durch die erste Durchgangsöffnung 16.1 sind beiden Seiten der Leiterplatte 12A im Bereich der internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 zugänglich. Dadurch wird die Herstellung der elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte 28A, 28B der beiden Sensoren 26A, 26B mit den Kontaktflächen 13A, 13B Leiterplatte 12A, beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder Löten erleichtert. Selbstverständlich können auch andere Verbindungstechniken eingesetzt werden, um die beiden Sensoren 26A, 26B mit der korrespondierenden internen Schnittstelle 9A1, 9A2 bzw. die Kontaktelemente 8 der mindestens einen Steckeraufnahme 7B mit den externen Schnittstellen 9B1, 9B2 elektrisch zu verbinden. An einem zweiten dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 10B ist ein Anschlussbereich 7 ausgebildet, welcher im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel die gemeinsame redundanten Steckeraufnahme 7B umfasst, in welche ein nicht dargestellter Stecker zum Anschließen der Sensoreinheit 1B eingesteckt werden kann. Die Kontaktelemente 8 der gemeinsamen Steckeraufnahme 7B sind im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1B jeweils als Stromschienen 8A ausgeführt, welche an einem Ende die Steckkontakte 8.2A, 8.2B der Steckeraufnahme 7B ausbilden und am anderen Ende als Kontaktstege 8.1A, 8.1B ausgeführt sind. Hierbei sind die Kontaktstege 8.1A der Steckkontakte 8 elektrisch über die Spleißhüllen 15B mit den als Kontaktstege 14A, 14B ausgeführten zweiten Kontaktmitteln 14 der externen elektrischen Schnittstellen 9B1, 9B2 der Sensoreinheit 1C verbunden. Die Stromschienen 8A werden vorzugsweise als Stanzbiegeteile hergestellt. Hierbei können mehrere Stromschienen 8 in Form von Stanzgittern von einer Rolle oder als einzelne gestanzte Gitterblätter zur Verfügung gestellt werden. Zudem sind am Gehäuse 10B am Übergang zum Sensorkopf 20B zwei Halteöffnungen 19B als Haltebereiche 19 ausgebildet, an welchen das Gehäuse 10B während des Umspritzvorgangs des Haltestegs 15B mit der Vergussmasse 22 gehalten wird.
-
Wie aus 10 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 100 zur Herstellung einer redundanten Sensoreinheit 1A, 1B, einen Schritt S100, durch welchen eine Leiterplatte 12A, 12B bereitgestellt wird, welche an einem ersten Endbereich für jeden Sensor 26A, 26B mindestens zwei erste Kontaktmittel 13, welche jeweils eine interne elektrische Schnittstelle 9A1, 9A2 zur Kontaktierung der beiden Sensoren 26A, 26B ausbilden, und an einem dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich für jeden der beiden Sensoren 26A, 26B jeweils mindestens zwei zweite Kontaktmittel 14 umfasst, welche jeweils eine externe elektrische Schnittstelle 9B1, 9B2 für mindestens ein Anschlusskabel 3 oder mindestens eine Steckeraufnahme 7Bausbilden. Bei der Herstellung einer kabelgebundenen redundanten Sensoreinheit 1A, werden in einem Schritt S110 die Adern 5 von mindestens einem Anschlusskabel 3 mit den zweiten Kontaktmitteln 14 der Leiterplatte 12A, 12B verbunden, welche der externen Schnittstellen 9B1, 9B2 ausbilden. Alternativ werden bei der Herstellung einer redundanten Sensoreinheit 1B mit einer Steckeraufnahme 7B im Schritt S110 die Kontaktelemente 8 der mindestens einen Steckeraufnahme 7B mit den zweiten Kontaktmitteln 14 der Leiterplatte 12C verbunden, welche die externen Schnittstellen 9B1, 9B2 ausbilden. In einem Schritt S120 wird bei der Herstellung der kabelgebundenen redundanten Sensoreinheit 1A die Leiterplatte 12A, 12B mit dem mindestens einen Anschlusskabel 3 in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs eingelegt, welche eine Form eines Gehäuses 10A mit einer Sensoraufnahme 16A, 16B für zwei Sensoren 26A, 26B vorgibt. Alternativ wird bei der Herstellung der redundanten Sensoreinheit 1B mit einer Steckeraufnahme 7B im Schritt S120 die Leiterplatte 12C mit den Kontaktelementen 8 der mindestens einen Steckeraufnahme 7B in die Kavität des ersten Spritzwerkzeugs eingelegt, welche eine Form eines Gehäuses 10B mit einer Sensoraufnahme 16A, 16B für zwei Sensoren 26A, 26B vorgibt. In einem Schritt S130 wird ein erster Spritzvorgang mit einem Kunststoffmaterial ausgeführt und das spritztechnisch hergestellte Gehäuses 10A, 10B ausgehärtet. In einem Schritt S140 wird ein erster Sensor 26A in die Sensoraufnahme 16A, 16B des Gehäuses 10A, 10B eingesetzt und positioniert. In einem Schritt S150 wird der erste Sensor 26A mit den korrespondierenden mindestens zwei ersten Kontaktmitteln 13 der Leiterplatte 12A, 12B, 12C kontaktiert, welche eine erste interne elektrische Schnittstelle 9A1 ausbilden. In einem Schritt S160 wird ein zweiter Sensors 26B in die Sensoraufnahme 16A, 16B eingesetzt und positioniert. In einem Schritt S170 wird der zweite Sensor 26B mit den korrespondierenden mindestens zwei ersten Kontaktmitteln 13 der Leiterplatte 12 kontaktiert, welche eine zweite interne elektrische Schnittstelle 9A2 ausbilden. In einem Schritt S180 wird das Gehäuses 10A, 10B in ein zweites Spritzgusswerkzeug 30, 30A, 30B eingelegt und im Schritt S190 wird ein zweiter Spritzvorgang mit einer Vergussmasse 22 derart ausgeführt, dass die Vergussmasse 22 im ausgehärteten Zustand die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 und die positionierten und kontaktierten Sensoren 26A, 26B mediendicht umschließt und einen gegen das Gehäuse 10A, 10B abgedichteten Sensorkopf 20A, 20B ausbildet. Hierbei besteht die Vergussmasse 22 des Sensorkopfs 20A, 20B aus einem Material, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses 10A, 10B in das korrespondierende zweite Spritzwerkzeug 30, 30A, 30B eingebracht wird.
-
Um die Positionierung der Leiterplatte 12A, 12B, 12C zu vereinfachen, ist in der Leiterplatte 12A, 12B, 12C zwischen den ersten Kontaktmitteln 13 der internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 und den zweiten Kontaktmitteln 14 der externen Schnittstellen 9B1, 9B2 eine durchgängige Positionierungsöffnung 12.1 ausgebildet.
-
Für Ausführungsbeispiele der redundanten Sensoreinheit 1 mit einer Aufnahmewanne 16A, wie das in 1 bis 6 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1A, bildet die Vergussmasse 22 nach dem Schritt S190 eine Auffüllung 22A aus, welche im ausgehärteten Zustand die Aufnahmewanne 16A der Sensoraufnahme 16 und die Durchgangsöffnungen 16.1, 16.2 auffüllt und die beiden aufeinandergestapelten Sensoren 26A, 26B und die internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 mediendicht umschließt und mediendicht mit dem Gehäuse 10A verbunden ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinheit 1 eine Aufnahmewanne 16A und eine Steckeraufnahme 7B auf.
-
Für Ausführungsbeispiele der Sensoreinheit 1 mit einem Haltesteg 16B, wie das in 6 bis 9 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1B bildet die Vergussmasse 22 eine Umhüllung 22B aus, welche im ausgehärteten Zustand den Haltesteg 16B der Sensoraufnahme 16 mit den beiden aufeinandergestapelten Sensoren 26A, 26B und den internen elektrischen Schnittstellen 9A1, 9A2 umschließt und die beiden Durchgangsöffnungen 16.1, 16.2 auffüllt und mediendicht mit dem Gehäuse 10B verbunden ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinheit 1 einen einem Haltesteg 16B und ein Anschlusskabel 3 auf.
-
Optional kann nach dem Aushärten des Gehäuses 10A, 10B im Schritt S130 des Verfahrens 100 ein zusätzlicher Verfahrensschritt vorgesehen werden, in welchem mindestens ein Dichtbereich 24, 24A, 24B an Kontaktbereichen des Gehäuses 10A, 10B mit der Vergussmasse 22 vor dem Einlegen des Gehäuses 10A, 10B in das zweite Spritzgusswerkzeug 30, 30A, 30B zur Steigerung einer Verbindung zwischen Gehäuse 10A, 10B und Vergussmasse 22 vorbehandelt wird.
-
Im ersten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1A entspricht der mindestens eine Dichtbereich 24 einer Wandung 24A der Aufnahmewanne und einem Rand der Durchgangsöffnungen 16.1, 16.2. Im zweiten Ausführungsbeispiel der redundanten Sensoreinheit 1B entspricht der mindestens eine Dichtbereich 24 einem Überlappungsbereich 24B, an welchem die Umhüllung 22B das Gehäuse 10B überlappt und an welchem im dargestellten Ausführungsbeispiel am Gehäuse 10B eine Dichtkontur 16.3 mit Hinterschnitt ausgebildet ist.
-
In dem optionalen Verfahrensschritt kann der mindestens eine Dichtbereich 24 des Gehäuses 10A, 10B poliert und/oder aufgeraut und/oder gezielt strukturiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Dichtbereich 24 des Gehäuses 10A, 10B plasmagereinigt und/oder plasmaaktiviert werden. Des Weiteren kann der mindestens eine Dichtbereich 24 des Gehäuses 10A, 10B mit einer einem Haftvermittler bzw. Primer beschichtet werden. Selbstverständlich kann auch eine beliebige Kombination der Maßnahmen durchgeführt werden, um eine optimale Verbindung zwischen dem Gehäuse 10A, 10B und der Vergussmasse 22 zu erzielen.
-
Wie aus 11 und 12 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele des zweiten Spritzwerkzeugs 30, 30A, 30B jeweils ein erstes, in der Darstellung oberes Werkzeugteil 32, 32A, 32B und ein zweites, in der Darstellung unteres Werkzeugteil 34, 34A, 34B sowie eine Haltvorrichtung 36, welche das Gehäuse 10A, 10B, 10C während des zweiten Spritzvorgangs hält.
-
Wie aus 11 weiter ersichtlich ist, umfasst die Haltvorrichtung 36 im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des zweiten Spritzwerkzeugs 30A Haltebacken 36A, welche in den als umlaufende Vertiefung 19A ausgeführten Haltebereich 19 des Gehäuses 10A der in 1 dargestellten redundanten Sensoreinheit 1A eingreifen. Wie aus 11 weiter ersichtlich ist, sind die beiden Werkzeugteile 32A, 34A sehr einfach ausgeführt und decken die Aufnahmewanne 15A und die Durchgangsöffnung 15.1 der Sensoraufnahme 15 nur ab, wobei zumindest innerhalb eines der beiden Werkzeugteile 32A, 34A nicht dargestellte Kanäle ausgebildet sind, durch welche die flüssige Vergussmasse 22 eingespritzt werden kann.
-
Wie aus 12 weiter ersichtlich ist, bilden die beiden Werkzeugteile 32B, 34B im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des zweiten Spritzwerkzeugs 30B eine Kavität 38, welche die äußere Form der Umspritzung 22B vorgibt. Zudem umfasst die Haltevorrichtung 36 im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel zwei Haltekolben 36B, welche in die Haltöffnungen 19B des Haltebereichs 19 des Gehäuses 10B der in 6 dargestellten redundanten Sensoreinheit 1B einfahren. Zumindest innerhalb eines der beiden Werkzeugteile 32B, 34B sind nicht dargestellte Kanäle ausgebildet, durch welche die flüssige Vergussmasse 22 in die Kavität 38 eingespritzt werden kann.
-
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 10222204 A1 [0002]
- DE 102005012709 A1 [0003]
