DE102021108660A1 - Sensoreinheit und Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit - Google Patents

Sensoreinheit und Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit Download PDF

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Bernd Lutz
Heiko Rausch
Joerg Siedentopf
Peter Huendorf
Robert Remus
Thomas Breinlinger
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit (1) mit mindestens einem Sensor (26) und mindestens zwei Stromschienen (12) sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Sensoreinheit (1), wobei eine interne elektrische Schnittstelle (9A) zur Kontaktierung des mindestens einen Sensors (26) an ersten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12) ausgebildet ist und eine externe elektrische Schnittstelle (9B) für ein Anschlusskabel (3) oder eine Steckeraufnahme an zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12) ausgebildet ist, wobei ein spritztechnisch hergestelltes Gehäuse (10) aus einem Kunststoffmaterial eine äußere Form der Sensoreinheit (1) vorgibt und eine Sensoraufnahme (15) mit einer Durchgangsöffnung (15.1) ausbildet, wobei das Gehäuse (10) die mindestens zwei Stromschienen (12) teilweise so umhüllt, dass die interne elektrische Schnittstelle (9A) im Bereich der Sensoraufnahme (15) zumindest teilweise frei und zugänglich ist und die externe elektrische Schnittstelle (9B) für das Anschlusskabel (3) oder die Steckeraufnahme (7B) innerhalb des Gehäuses (10) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Sensor (26) von der Sensoraufnahme (15) gehalten und mit der internen elektrischen Schnittstelle (9A) kontaktiert ist, wobei die interne elektrische Schnittstelle (9A) und der positionierte und kontaktierte mindestens eine Sensor (26) durch eine Vergussmasse (22) mediendicht umschlossen sind und einen gegen das Gehäuse (10) abgedichteten Sensorkopf (20) ausbilden, wobei die Vergussmasse (22) des Sensorkopfs (20) aus einem Material besteht, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses (10) verarbeitbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit sowie 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 Sensoreinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 10 oder 11 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 Sensoreinheit zur Verfügung, welche mindestens einen Sensor und mindestens zwei Stromschienen umfasst. Hierbei ist eine interne elektrische Schnittstelle zur Kontaktierung des mindestens einen Sensors an ersten Enden der mindestens zwei Stromschienen ausgebildet, und eine externe elektrische Schnittstelle für ein Anschlusskabel oder eine Steckeraufnahme ist an zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen ausgebildet. Ein spritztechnisch hergestelltes Gehäuse aus einem Kunststoffmaterial gibt eine äußere Form der Sensoreinheit vor und bildet eine Sensoraufnahme mit einer Durchgangsöffnung aus. Das Gehäuse umhüllt teilweise die mindestens zwei Stromschienen so, dass die interne elektrische Schnittstelle im Bereich der Sensoraufnahme zumindest teilweise frei und zugänglich ist und die externe elektrische Schnittstelle für das Anschlusskabel oder die Steckeraufnahme innerhalb des Gehäuses ausgebildet ist. Der mindestens eine Sensor ist von der Sensoraufnahme gehalten und mit der internen elektrischen Schnittstelle kontaktiert, wobei die interne elektrische Schnittstelle und der positionierte und kontaktierte mindestens eine Sensor 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 Sensoreinheit vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen von mindestens zwei Stromschienen, welche über mindestens einen Verbindungssteg miteinander verbunden sind. Verbinden von Adern eines Anschlusskabels oder von Kontaktelementen einer Steckeraufnahme mit zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen, welche eine externe Schnittstelle ausbilden. Einlegen der Stromschienen mit dem Anschlusskabel oder den Kontaktelementen der Steckeraufnahme in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs, welche eine Form eines Gehäuses mit einer Sensoraufnahme für mindestens einen Sensor vorgibt. Ausführen eines ersten Spritzvorgangs mit einem Kunststoffmaterial und Aushärten des spritztechnisch hergestellten Gehäuse. Einsetzen und Positionieren des mindestens einen Sensors in die Sensoraufnahme des Gehäuses und Kontaktieren des mindestens einen Sensors mit einer internen elektrischen Schnittstelle der mindestens zwei Stromschienen. Einlegen des Gehäuses in ein zweites Spritzgusswerkzeug und Ausführen eines zweiten Spritzvorgangs mit einer Vergussmasse derart, dass die Vergussmasse im ausgehärteten Zustand die interne elektrische Schnittstelle und den positionierten und kontaktierten mindestens einen Sensor 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.
  • Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Sensoreinheit mit einer Steckeraufnahme vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen von mindestens zwei Stromschienen, welche über mindestens einen Verbindungssteg miteinander verbunden sind und deren zweite Enden eine externe Schnittstelle und Kontaktelemente der Steckeraufnahme ausbilden. Einlegen der Stromschienen in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs, welche eine Form eines Gehäuses mit der Steckeraufnahme und einer Sensoraufnahme für mindestens einen Sensor vorgibt. Ausführen eines ersten Spritzvorgangs mit einem Kunststoffmaterial und Aushärten des spritztechnisch hergestellten Gehäuses. Einsetzen und Positionieren des mindestens einen Sensors in die Sensoraufnahme und Kontaktieren des mindestens einen Sensors mit einer internen elektrischen Schnittstelle der mindestens zwei Stromschienen. Einlegen des Gehäuses in ein zweites Spritzgusswerkzeug und Ausführen eines zweiten Spritzvorgangs derart, dass die Vergussmasse im ausgehärteten Zustand die interne elektrische Schnittstelle und den positionierten und kontaktierten mindestens einen Sensor 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 Spritzwerkzeug eingebracht wird.
  • Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen eine modulare Fertigung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit. So kann beispielsweise das Gehäuse mit einem Anschlussbereich und einer Sensoraufnahme als Zulieferteil in verschiedenen Ausführungsformen gefertigt werden. Die Bestückung des Gehäuses mit dem mindestens einen Sensor und der abschließende zweite Spritzvorgang zur Abdichtung des Sensors und einer internen Schnittstelle 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 des Sensors nach dem ersten Spritzvorgang des Gehäuses kann auf Halterungen bzw. besondere Haltewerkzeuge für den Sensor 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 kabelgebundene oder direkt angeschlossene Ausführungsformen der 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 des mindestens einen Sensors während des zweiten Spritzvorgangs in vorteilhafter Weise verhindert werden.
  • Unter einer Sensoreinheit wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche mindestens einen Sensor umfasst, welcher eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt. 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. Der mindestens eine Sensor kann beispielsweise auf ein wechselndes Magnetfeld reagieren und diese Magnetfeldänderungen dann direkt in ein elektrisches Signal 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. Ausführungsformen der erfindungsgemäßen 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. Der Sensor ist üblicherweise als integrierter Elektronikschaltkreis (IC) mit mindestens einem integrierten Sensorelement aufgebaut und kann auch als Sensorchip bezeichnet werden. Diese Magnetfeldänderungen können beispielsweise durch ein relativ zu dem mindestens einen Sensor bewegtes Impulsrad oder Linearelement erzeugt werden. Dadurch kann der mindestens eine Sensor daraus ein elektrisches Signal zur Ermittlung eines relativ zum Sensor zurückgelegten Wegs, einer Geschwindigkeit, einer Beschleunigung, eines Beschleunigungsgradienten und/oder eines Drehwinkels erzeugen.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoreinheit und der in den unabhängigen Patentansprüchen 10 und 11 angegebenen Verfahren möglich.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit kann die Sensoraufnahme eine an das Gehäuse angeformte Aufnahmewanne umfassen, in welche im Bereich der internen elektrischen Schnittstelle die Durchgangsöffnung eingebracht ist. Hierbei kann die Vergussmasse eine Auffüllung ausbilden, welche die an das Gehäuse angeformte Aufnahmewanne und die Durchgangsöffnung mediendicht auffüllt und den in die Aufnahmewanne eingelegten mindestens einen Sensor und die interne elektrische Schnittstelle 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.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass die Sensoraufnahme einen an das Gehäuse angeformten Haltesteg umfassen kann, in welchen im Bereich der internen elektrischen Schnittstelle die Durchgangsöffnung eingebracht ist. Hierbei kann die Vergussmasse eine Umhüllung ausbilden, welche die Durchgangsöffnung auffüllt und den an das Gehäuse angeformten Haltesteg und den auf dem Haltesteg angeordneten mindestens einen Sensor und die interne elektrische Schnittstelle 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 des mindestens einen Sensors.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit können an den ersten Enden der mindestens zwei Stromschienen als Kontaktflächen ausgeführte erste Kontaktmittel ausgebildet sein. Dadurch können Anschlusskontakte des mindestens einen Sensors einfach durch Löten oder Widerstandsschweißen mit den Kontaktflächen elektrisch kontaktiert werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoreinheit können an den zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen als Kontaktflächen oder als Crimphülsen oder als Kontaktstege oder als Steckkontakte ausgeführte zweite Kontaktmittel angeordnet sein. Bei der Ausführung der zweiten Enden als Kontaktflächen können die abisolierten Enden der Adern des Anschlusskabels oder die Kontaktelemente der Steckeraufnahme einfach durch Löten oder Widerstandsschwei-ßen mit den mindestens zwei Stromschienen elektrisch kontaktiert werden. Bei der Ausführung der zweiten Enden als Crimphülsen können die abisolierten Enden der Adern des Anschlusskabels oder die Kontaktelemente der Steckeraufnahme durch Crimpverbindungen mit den mindestens zwei Stromschienen elektrisch kontaktiert werden. Bei der Ausführung der zweiten Enden als Kontaktstege können die abisolierten Enden der Adern des mindestens einen Anschlusskabels oder die Kontaktelemente der Steckeraufnahme durch Spleißverbindungen oder durch Crimpverbindungen mit den Stromschienen elektrisch kontaktiert werden. Bei der Ausführung der zweiten Enden als Steckkontakte können diese direkt als Kontaktelemente für die Steckeraufnahme verwendet werden. Alternativ können die Kontaktelemente der Steckeraufnahme beispielsweise als Stromschienen ausgeführt sein, welche an einem Ende die Steckkontakte der Steckeraufnahme ausbilden und am anderen Ende beispielsweise als Kontaktstege ausgeführt sein können. Die Kontaktstege der Kontaktelemente können dann an der externen elektrischen Schnittstelle über Spleißverbindungen oder Crimpverbindungen mit den als Kontaktstege ausgeführten zweiten Kontaktmitteln der mindestens zwei Stromschienen verbunden werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der 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 Sensoreinheit am Einbauort, wie beispielsweise einem Achsschenkel, verschraubt werden. Umfasst die an das Gehäuse angeformte Befestigungsvorrichtung Rastmittel, so kann die Sensoreinheit beispielsweise in eine Aufnahmebohrung eingeführt und verrastet werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der 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 vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann der mindestens eine Verbindungssteg zwischen den mindestens zwei Stromschienen vor dem zweiten Spritzvorgang durchtrennt werden.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Verfahren kann die Vergussmasse beispielsweise eine Auffüllung ausbilden, welche im ausgehärteten Zustand eine Aufnahmewanne der Sensoraufnahme und die Durchgangsöffnung auffüllt und den mindestens einen Sensor und die interne elektrische Schnittstelle 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 dem mindestens einen Sensor und der internen elektrischen Schnittstelle umschließt und die Durchgangsöffnung auffüllt und mediendicht mit dem Gehäuse verbunden ist.
  • In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Verfahren kann mindestens ein Dichtbereich an Kontaktbereichen des Gehäuse mit der Vergussmasse vor dem Einlegen des Gehäuses in das zweite Spritzgusswerkzeug zur Steigerung einer Verbindung zwischen Gehäuse, Einlegeteile, Sensor und 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. Zusätzlich oder alternativ können das Gehäuses sowie die Einlegeteile und der mindestens eine Sensor 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 Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
    • 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
    • 3 zeigt eine schematische Darstellung von Stromschienen mit einer internen und einer externen Schnittstelle für die erfindungsgemäße Sensoreinheit aus 2.
    • 4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Sensoreinheit aus 2.
    • 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
    • 6 zeigt eine schematische Darstellung von Stromschienen mit einer internen und einer externen Schnittstelle für die erfindungsgemäße Sensoreinheit aus 5.
    • 7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Sensoreinheit aus 5.
    • 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Sensorkopfes der erfindungsgemäßen Sensoreinheit aus 2 oder 5.
    • 9 zeigt ein schematische Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sensoreinheiten aus 1 oder 2.
    • 10 zeigt ein schematische Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit aus 5.
    • 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Spritzwerkzeugs zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sensoreinheit aus 1.
    • 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines Spritzwerkzeugs zur Herstellung der erfindungsgemäßen Sensoreinheiten aus 2 oder 5.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Wie aus 1 bis 8 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit 1, 1A, 1B, 1C jeweils mindestens einen Sensor 26 und mindestens zwei Stromschienen 12. Eine interne elektrische Schnittstelle 9A zur Kontaktierung des mindestens einen Sensors 26 ist an ersten Enden der mindestens zwei Stromschienen 12 ausgebildet. Eine externe elektrische Schnittstelle 9B für ein Anschlusskabel 3 oder eine Steckeraufnahme 7B ist an zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen 12 ausgebildet. Ein spritztechnisch hergestelltes Gehäuse 10, 10A, 10B, 10C aus einem Kunststoffmaterial gibt eine äußere Form der Sensoreinheit 1, 1A, 1B, 1C vor und bildet eine Sensoraufnahme 15 mit einer Durchgangsöffnung 15.1 aus. Das Gehäuse 10, 10A, 10B, 10C umhüllt die mindestens zwei Stromschienen 12 teilweise so, dass die interne elektrische Schnittstelle 9A im Bereich der Sensoraufnahme 15 zumindest teilweise frei und zugänglich ist und die externe elektrische Schnittstelle 9B für das Anschlusskabel 3 oder die Steckeraufnahme 7B innerhalb des Gehäuses 10, 10A, 10B, 10C ausgebildet ist. Der mindestens eine Sensor 26 ist von der Sensoraufnahme 15 gehalten und mit der internen elektrischen Schnittstelle 9A kontaktiert. Hierbei sind die interne elektrische Schnittstelle 9A und der positionierte und kontaktierte mindestens eine Sensor 26 durch eine Vergussmassel 22 mediendicht umschlossen und bilden einen gegen das Gehäuse 10, 10A, 10B, 10C abgedichteten Sensorkopf 20, 20A, 20B aus, wobei die Vergussmasse 22 des Sensorkopfs 20 mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses 10 verarbeitbar ist.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen wird als Kunststoffmaterial für das Gehäuse 10, 10A, 10B, 10C 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, 10C und/oder in das Material der Vergussmasse 22 beigemischt werden.
  • In den dargestellten Ausführungsbeispielen umfassen die Sensoreinheiten 1, 1A, 1B, 1C jeweils einen Sensor 26, welcher als Sensorchip 26A ausgeführt ist und beispielsweise ein Hallsensorelement oder ein magnetoresistives Sensorelement umfasst. Die Sensoreinheiten 1, 1A, 1B, 1C werden vorzugsweise als Drehzahlsensoren zur Erfassung von Drehbewegungen eines Fahrzeugrads oder einer Welle eingesetzt.
  • Wie aus 1, 2, 4, 5 und 7 weiter ersichtlich ist, ist eine Befestigungsvorrichtung 17 an das Gehäuse 10, 10A, 10B, 10C angeformt, welche eine Befestigungslasche 17A und eine in die Befestigungslasche 17A integrierte Buchse 18 umfasst. Zur Befestigung der Sensoreinheit 1, 1A, 1B, 1C kann eine nicht dargestellte Schraube durch die Buchse 18 geführt werden und die Sensoreinheit 1, 1A, 1B, 1C am Einbauort, beispielsweise mit 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 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die an einem ersten Ende des Gehäuses 10A ausgebildete Sensoraufnahme 15 des dargestellten ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 1A eine an das Gehäuse 10A angeformte Aufnahmewanne 15A. Im Bereich der internen elektrischen Schnittstelle 9A ist die Durchgangsöffnung 15.1 in die Aufnahmewanne 15A eingebracht. Hierbei bildet die Vergussmasse 22 eine Auffüllung 22A aus, welche die an das Gehäuse 10A angeformte Aufnahmewanne 15A und die Durchgangsöffnung 15.1 mediendicht auffüllt und den in die Aufnahmewanne 15A eingelegten Sensor 26 und die interne elektrische Schnittstelle 9A umhüllt.
  • Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, liegt der Sensor 26 in einer Vertiefung 15.2 eines Bodens der Aufnahmewanne 15A auf. An ersten Enden der beiden Stromschienen 12 sind als Kontaktflächen 13A ausgeführte erste Kontaktmittel 13 ausgebildet. An den zweiten Enden der beiden Stromschienen 12 sind als Crimphülsen 14A ausgeführte zweite Kontaktmittel 14 ausgebildet, welche jeweils mit einem abisolierten Ende einer Ader 5 eines Anschlusskabels 3 verbunden sind. Durch die Durchgangsöffnung 15.1 sind beiden Seiten der ersten Enden der beiden Stromschienen 12 zugänglich. Dadurch wird die Herstellung der elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte 28 des Sensors 26 mit den Kontaktflächen 13A der Stromschienen 12, beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder Löten erleichtert. Selbstverständlich können auch andere Verbindungstechniken eingesetzt werden, um den Sensor 26 mit der internen Schnittstelle 9A bzw. das Anschlusskabel 3 mit der externen Schnittstelle 9B 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 15A gehalten wird.
  • Wie aus 2 und 5 weiter ersichtlich ist, umfasst die an einem ersten Ende des jeweiligen Gehäuses 10B, 10C ausgebildete Sensoraufnahme 15 des dargestellten zweiten und dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinheit 1B, 1C einen an das Gehäuse 10B, 10C angeformten Haltesteg 15B. Im Bereich der internen elektrischen Schnittstelle 9A ist die Durchgangsöffnung 15.1 in den Haltesteg 15B eingebracht. Hierbei bildet die Vergussmasse 22 eine Umhüllung 22B aus, welche die Durchgangsöffnung 15.1 auffüllt und den an das Gehäuse 10B, 10C angeformten Haltesteg 15B und den auf dem Haltesteg 15B angeordneten Sensor 26 und die interne elektrische Schnittstelle 9A mediendicht umhüllt. Wie aus 8 weiter ersichtlich ist, liegt der Sensor 26 in einer Vertiefung 15.2 des Haltestegs 15B auf.
  • Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, sind an den ersten Enden der beiden Stromschienen 12 im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1B analog zum ersten Ausführungsbeispiel als Kontaktflächen 13A ausgeführte erste Kontaktmittel 13 ausgebildet. Zudem sind an den zweiten Enden der beiden Stromschienen 12 als Crimphülsen 14A ausgeführte zweite Kontaktmittel 14 ausgebildet, welche jeweils mit einem abisolierten Ende einer Ader 5 eines Anschlusskabels 3 verbunden sind. Durch die Durchgangsöffnung 15.1 sind beiden Seiten der ersten Enden der beiden Stromschienen 12 zugänglich. Dadurch wird die Herstellung der elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte 28 des Sensors 26 mit den Kontaktflächen 13A der Stromschienen 12, beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder Löten erleichtert. Selbstverständlich können auch andere Verbindungstechniken eingesetzt werden, um den Sensor 26 mit der internen Schnittstelle 9A bzw. das Anschlusskabel 3 mit der externen Schnittstelle 9B elektrisch zu verbinden. Analog zum ersten Ausführungsbeispiel ist am zweiten dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 10B ein Anschlussbereich 7 ausgebildet, welcher eine Kabelaufnahme 7A für das Anschlusskabel 3 umfasst. An der Kabelaufnahme 7A tritt das Anschlusskabel 3 in das Gehäuse 10B ein. Zudem sind am Gehäuse 10B am Übergang zum Sensorkopf 20B zwei Halteöffnungen 19B als Haltebereiche 19 ausgebildet, an welchem das Gehäuse 10B während des Umspritzvorgangs des Haltestegs 15B mit der Vergussmasse 22 gehalten wird.
  • Wie aus 6 und 7 weiter ersichtlich ist, sind an den ersten Enden der beiden Stromschienen 12 im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1C analog zu den anderen Ausführungsbeispielen als Kontaktflächen 13A ausgeführte erste Kontaktmittel 13 ausgebildet. Im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen sind an den zweiten Enden der beiden Stromschienen 12 als Steckkontakte 14B ausgeführte zweite Kontaktmittel 14 ausgebildet. Zudem ist am zweiten dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 10C ein Anschlussbereich 7 ausgebildet, welcher im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel eine Steckeraufnahme 7B umfasst, in welche ein nicht dargestellter Stecker zum Anschließen der Sensoreinheit 1C eingesteckt werden kann. Hierbei bilden die an den zweiten Enden der Stromschienen 12 angeordneten Steckkontakte 14B die Kontaktelemente der Steckeraufnahme 7B. Bei einem nicht dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1C können die Kontaktelemente der Steckeraufnahme 7B als Stromschienen ausgeführt sein, welche an einem Ende die Steckkontakte der Steckeraufnahme 7B ausbilden und am anderen Ende beispielsweise als Kontaktstege ausgeführt sein können. Die Kontaktstege der Kontaktelemente können dann an der externen elektrischen Schnittstelle 9B der Sensoreinheit 1C über Spleißhülsen mit den zweiten Kontaktmitteln 14 der mindestens zwei Stromschienen12 verbunden werden. Zudem können die Spleißhülsen selbst die zweiten Kontaktmittel 14 der mindestens zwei Stromschienen 12 ausbilden. Selbstverständlich können auch andere Verbindungstechniken, wie beispielsweise Widerstandsschweißen oder Löten eingesetzt werden, um die als Stromschienen ausgeführten Kontaktelemente der Steckeraufnahme 7B mit der externen elektrischen Schnittstelle 9B elektrisch zu verbinden. Durch die Durchgangsöffnung 15.1 sind beide Seiten der ersten Enden der beiden Stromschienen 12 zugänglich. Dadurch wird die Herstellung der elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte 28 des Sensors 26 mit den Kontaktflächen 13A der Stromschienen 12, beispielsweise durch Widerstandsschweißen oder Löten erleichtert. Selbstverständlich können auch andere Verbindungstechniken eingesetzt werden, um den Sensor 26 mit der internen Schnittstelle 9A elektrisch zu verbinden. Zudem sind analog zum zweiten Ausführungsbeispiel am Gehäuse 10C am Übergang zum Sensorkopf 20B zwei Halteöffnungen 19B als Haltebereiche 19 ausgebildet, an welchem das Gehäuse 10C während des Umspritzvorgangs des Haltestegs 15B mit der Vergussmasse 22 gehalten wird.
  • Wie aus 9 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte erste Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 100 zur Herstellung einer kabelgebundenen Sensoreinheit 1A, 1B, einen Schritt S100, durch welchen mindestens zwei Stromschienen 12 bereitgestellt werden, welche über mindestens einen Verbindungssteg 12.1 miteinander verbunden sind. In einem Schritt S110 werden die Adern 5 des Anschlusskabels 3 mit den zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen 12 verbunden, welche die externe Schnittstelle 9Bausbilden. Im Schritt S120 werden die Stromschienen 12 mit dem Anschlusskabel 5 in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs eingelegt, welche eine Form des Gehäuses 10A, 10B mit einer Sensoraufnahme 15 für mindestens einen Sensor 26 vorgibt. Im Schritt S130 wird ein erster Spritzvorgang mit einem Kunststoffmaterial ausgeführt und das spritztechnisch hergestellte Gehäuse 10A, 10B ausgehärtet. Im Schritt S140 wird der mindestens eine Sensor 26 in die Sensoraufnahme 15 des Gehäuses 10A, 10B eingesetzt und positioniert, und im Schritt S150 wird der mindestens eine Sensor 26 mit der internen elektrischen Schnittstelle 9A der mindestens zwei Stromschienen 12 kontaktiert. Im Schritt S160 wird das Gehäuse 10A, 10B in ein zweites Spritzgusswerkzeugs 30, 30A, 30B eingelegt und ein zweiter Spritzvorgang mit einer Vergussmasse 22 derart ausgeführt, dass die Vergussmasse 22 im ausgehärteten Zustand die interne elektrische Schnittstelle 9A und den positionierten und kontaktierten mindestens einen Sensor 26 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 Spritzwerkzeug 30, 30A, 30B eingebracht wird.
  • Wie aus 10 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte zweite Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 200 zur Herstellung einer Sensoreinheit 1C mit einer Steckeraufnahme 7B einen Schritt S200, durch welchen mindestens zwei Stromschienen 12 bereitgestellt werden, welche über mindestens einen Verbindungssteg 12.1 miteinander verbunden sind und deren zweite Enden eine externe Schnittstelle 9B und Kontaktelemente der Steckeraufnahme 7B ausbilden. In einem Schritt S210 werden die Stromschienen 12 in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs eingelegt, welche eine Form eines Gehäuses 10C mit der Steckeraufnahme 7B und einer Sensoraufnahme 15 für mindestens einen Sensor 26 vorgibt. In einem Schritt S220 wird ein erster Spritzvorgang mit einem Kunststoffmaterial ausgeführt und das spritztechnisch hergestellte Gehäuse 10C ausgehärtet. In einem Schritt S230 wird der mindestens eine Sensor 26 in die Sensoraufnahme 15 eingesetzt und positioniert, und im Schritt S240 wird der mindestens eine Sensor 26 mit der internen elektrischen Schnittstelle 9A der mindestens zwei Stromschienen 12 kontaktiert. Im Schritt S250 wird das Gehäuse 10C in ein zweites Spritzgusswerkzeug 30, 30A, 30B eingelegt und ein zweiter Spritzvorgangs derart ausgeführt, dass die Vergussmasse 22 im ausgehärteten Zustand die interne elektrische Schnittstelle 9A und den positionierten und kontaktierten mindestens einen Sensor 26 mediendicht umschließt und einen gegen das Gehäuse 10 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 10C in das korrespondierende Spritzwerkzeug 30, 30A, 30B eingebracht wird.
  • Die Stromschienen 12 werden vorzugsweise als Stanzbiegeteile hergestellt. Hierbei können mehrere Stromschienen 12 in Form von Stanzgittern von einer Rolle oder als einzelne gestanzte Gitterblätter zur Verfügung gestellt werden.
  • Bei der Ausführung der Kontaktelemente der Steckeraufnahme 7B als Stromschienen werden diese bei der Herstellung der Sensoreinheit 1 mit dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 im Schritt S110 mit den zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen 12 verbunden, welche die externe Schnittstelle 9B ausbilden. Im Schritt S120 werden dann die Stromschienen 12 mit den Kontaktelementen der Steckeraufnahme 7B in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs eingelegt, welche eine Form des Gehäuses 10 mit einer Sensoraufnahme 15 für mindestens einen Sensor 26 und mit der Steckeraufnahme 7B vorgibt. Alternativ können bei der Ausführung der Kontaktelemente der Steckeraufnahme 7B als Stromschienen diese bei der Herstellung der Sensoreinheit 1 mit dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 200 in einem nicht dargestellten zusätzlichen Kontaktierungsschritt vor Ausführung des Verfahrensschritts S210 mit den zweiten Kontaktmitteln 14 der externen Schnittstelle 9B der mindestens zwei Stromschienen 12 verbunden werden, bevor diese im Schritt S210 in das erste Spritzwerkzeug eingelegt werden und der erste Spritzvorgang zur Herstellung des Gehäuses 10 der Sensoreinheit 1 im Schritt S220 ausgeführt wird.
  • Des Weiteren wird der mindestens eine Verbindungssteg 12.1 zwischen den mindestens zwei Stromschienen 12 vor dem zweiten Spritzvorgang im Schritt S160 des Verfahrens 100 oder im Schritt S250 des Verfahrens 200 durchtrennt.
  • Für Ausführungsbeispiele der Sensoreinheit 1 mit einer Aufnahmewanne 15A, wie das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1A, bildet die Vergussmasse 22 nach dem Schritt S160 eine Auffüllung 22A aus, welche im ausgehärteten Zustand die Aufnahmewanne 15A der Sensoraufnahme 15 und die Durchgangsöffnung 15.1 auffüllt und den mindestens einen Sensor 26 und die interne elektrische Schnittstelle 9A mediendicht umschließt und mediendicht mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinheit 1 eine Aufnahmewanne 15A und eine Steckeraufnahme 7B auf und wird mit dem Verfahren 200 hergestellt. Daher bildet die Vergussmasse 22 nach dem Schritt S250 ebenfalls eine Auffüllung 22A aus, welche im ausgehärteten Zustand die Aufnahmewanne 15A der Sensoraufnahme 15 und die Durchgangsöffnung 15.1 auffüllt und den mindestens einen Sensor 26 und die interne elektrische Schnittstelle 9A mediendicht umschließt und mediendicht mit dem Gehäuse 10 verbunden ist.
  • Für die in 2 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele der Sensoreinheit 1B, 1C bildet die Vergussmasse 22 eine Umhüllung 22B aus, welche im ausgehärteten Zustand einen Haltesteg 15B der Sensoraufnahme 15 mit dem mindestens einen Sensor 26 und der internen elektrischen Schnittstelle 9A umschließt und die Durchgangsöffnung 15.1 auffüllt und mediendicht mit dem Gehäuse 10B, 10C verbunden ist.
  • Optional kann nach dem Aushärten des Gehäuses 10A, 10B, 10C im Schritt S130 des ersten Verfahrens 100 bzw. im Schritt S220 des zweiten Verfahrens 200 ein zusätzlicher Verfahrensschritt vorgesehen werden, in welchem mindestens ein Dichtbereich 24, 24A, 24B an Kontaktbereichen des Gehäuses 10A, 10B, 10C mit der Vergussmasse 22 vor dem Einlegen des Gehäuses 10A, 10B, 10C in das zweite Spritzgusswerkzeug 30, 30A, 30B zur Steigerung einer Verbindung zwischen Gehäuse 10A, 10B, 10C und Vergussmasse 22 vorbehandelt wird.
  • Im ersten Ausführungsbeispiel der Sensoreinheit 1A entspricht der mindestens eine Dichtbereich 24 einer Wandung 24A der Aufnahmewanne und einem Rand der Durchgangsöffnung 15.1. In den zweiten und dritten Ausführungsbeispielen der Sensoreinheiten 1B, 1C entspricht der mindestens eine Dichtbereich 24 einem Überlappungsbereich 24B, an welchem die Umhüllung 22B das Gehäuse 10B, 10C überlappt und an welchem im dargestellten Ausführungsbeispiel am Gehäuse 10B, 10C eine Dichtkontur 16 mit Hinterschnitt ausgebildet ist.
  • In dem optionalen Verfahrensschritt kann der mindestens eine Dichtbereich 24 des Gehäuses 10A, 10B, 10C poliert und/oder aufgeraut und/oder gezielt strukturiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Dichtbereich 24 des Gehäuses 10A, 10B, 10C plasmagereinigt und/oder plasmaaktiviert werden. Des Weiteren kann der mindestens eine Dichtbereich 24 des Gehäuses 10 mit 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, 10C 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 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 der Gehäuse 10B, 10C der in 2 und 5 dargestellten Sensoreinheiten 1B, 1C 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
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10222204 A1 [0002]
    • DE 102005012709 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Sensoreinheit (1) mit mindestens einem Sensor (26) und mindestens zwei Stromschienen (12), wobei eine interne elektrische Schnittstelle (9A) zur Kontaktierung des mindestens einen Sensors (26) an ersten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12) ausgebildet ist und eine externe elektrische Schnittstelle (9B) für ein Anschlusskabel (3) oder eine Steckeraufnahme (7B) an zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12) ausgebildet ist, wobei ein spritztechnisch hergestelltes Gehäuse (10) aus einem Kunststoffmaterial eine äußere Form der Sensoreinheit (1) vorgibt und eine Sensoraufnahme (15) mit einer Durchgangsöffnung (15.1) ausbildet, wobei das Gehäuse (10) die mindestens zwei Stromschienen (12) teilweise so umhüllt, dass die interne elektrische Schnittstelle (9A) im Bereich der Sensoraufnahme (15) zumindest teilweise frei und zugänglich ist und die externe elektrische Schnittstelle (9B) für das Anschlusskabel (3) oder die Steckeraufnahme (7B) innerhalb des Gehäuses (10) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Sensor (26) von der Sensoraufnahme (15) gehalten und mit der internen elektrischen Schnittstelle (9A) kontaktiert ist, wobei die interne elektrische Schnittstelle (9A) und der positionierte und kontaktierte mindestens eine Sensor (26) durch eine Vergussmasse (22) mediendicht umschlossen sind und einen gegen das Gehäuse (10) abgedichteten Sensorkopf (20) ausbilden, wobei die Vergussmasse (22) des Sensorkopfs (20) aus einem Material besteht, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses (10) verarbeitbar ist.
  2. Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (15) eine an das Gehäuse (10) angeformte Aufnahmewanne (15A) umfasst, in welche im Bereich der internen elektrischen Schnittstelle (9A) die Durchgangsöffnung (15.1) eingebracht ist.
  3. Sensoreinheit (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (22) eine Auffüllung (22A) ausbildet, welche die an das Gehäuse (10) angeformte Aufnahmewanne (15A) und die Durchgangsöffnung (15.1) mediendicht auffüllt und den in die Aufnahmewanne (15A) eingelegten mindestens einen Sensor (26) und die interne elektrische Schnittstelle (9A) umhüllt.
  4. Sensoreinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoraufnahme (15) einen an das Gehäuse (10) angeformten Haltesteg (15B) umfasst, in welchen im Bereich der internen elektrischen Schnittstelle (9A) die Durchgangsöffnung (15.1) eingebracht ist.
  5. Sensoreinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (22) eine Umhüllung (22B) ausbildet, welche die Durchgangsöffnung (15.1) auffüllt und den an das Gehäuse (10) angeformten Haltesteg (15B) und den auf dem Haltesteg (15B) angeordneten mindestens einen Sensor (26) und die interne elektrische Schnittstelle (9A) mediendicht umhüllt.
  6. Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an den ersten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12) als Kontaktflächen (13A) ausgeführte erste Kontaktmittel (13) ausgebildet sind.
  7. Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12) als Kontaktflächen oder als Crimphülsen (14A) oder als Steckkontakte (14B) oder als Kontaktstege ausgeführte zweite Kontaktmittel (14) ausgebildet sind.
  8. Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigungsvorrichtung (17) an das Gehäuse (10) angeformt ist und eine Befestigungslasche (17A) oder Rastmittel umfasst.
  9. Sensoreinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial für das Gehäuse (10) ein Polybutylenterephthalat (PBT) oder ein Polyamid (PA) ist und die Vergussmasse ein Schmelzklebstoff (Hotmelt) oder ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) oder ein Silikon ist.
  10. Verfahren (100) zur Herstellung einer Sensoreinheit (1), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist, mit den Schritten: Bereitstellen von mindestens zwei Stromschienen (12), welche über mindestens einen Verbindungssteg (12.1) miteinander verbunden sind, Verbinden von Adern (5) eines Anschlusskabels (3) oder von Kontaktelementen einer Steckeraufnahme (7B) mit zweiten Enden der mindestens zwei Stromschienen (12), welche eine externe elektrische Schnittstelle (9B) ausbilden, Einlegen der Stromschienen (12) mit dem Anschlusskabel (5) oder mit den Kontaktelementen der Steckeraufnahme (7B) in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs, welche eine Form eines Gehäuses (10) mit einer Sensoraufnahme (15) für mindestens einen Sensor (26) vorgibt, Ausführen eines ersten Spritzvorgangs mit einem Kunststoffmaterial und Aushärten des spritztechnisch hergestellten Gehäuses (10), Einsetzen und Positionieren des mindestens einen Sensors (26) in die Sensoraufnahme (15) des Gehäuses (10) und Kontaktieren des mindestens einen Sensors (26) mit der internen elektrischen Schnittstelle (9A) der mindestens zwei Stromschienen (12), Einlegen des Gehäuses (10) in ein zweites Spritzgusswerkzeug (30) und Ausführen eines zweiten Spritzvorgangs mit einer Vergussmasse (22) derart, dass die Vergussmasse (22) im ausgehärteten Zustand die interne elektrische Schnittstelle (9A) und den positionierten und kontaktierten mindestens einen Sensor (26) mediendicht umschließt und einen gegen das Gehäuse (10) abgedichteten Sensorkopf (20) ausbildet, wobei die Vergussmasse (22) des Sensorkopfs (20) aus einem Material besteht, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses (10) in das korrespondierende Spritzwerkzeug (30) eingebracht wird.
  11. Verfahren (200) zur Herstellung einer Sensoreinheit (1), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist, mit den Schritten: Bereitstellen von mindestens zwei Stromschienen (12), welche über mindestens einen Verbindungssteg (12.1) miteinander verbunden sind und deren zweite Enden eine externe Schnittstelle (9B) und Kontaktelemente für eine Steckeraufnahme (7B) ausbilden, Einlegen der Stromschienen (12) in eine Kavität eines ersten Spritzwerkzeugs, welche eine Form eines Gehäuses (10) mit der Steckeraufnahme (7B) und einer Sensoraufnahme (15) für mindestens einen Sensor (26) vorgibt, Ausführen eines ersten Spritzvorgangs mit einem Kunststoffmaterial und Aushärten des spritztechnisch hergestellten Gehäuses (10), Einsetzen und Positionieren des mindestens einen Sensors (26) in die Sensoraufnahme (15) und Kontaktieren des mindestens einen Sensors (26) mit einer internen elektrischen Schnittstelle (9A) der mindestens zwei Stromschienen (12), Einlegen des Gehäuses (10) in ein zweites Spritzgusswerkzeug (30) und Ausführen eines zweiten Spritzvorgangs derart, dass die Vergussmasse (22) im ausgehärteten Zustand die interne elektrische Schnittstelle (9A) und den positionierten und kontaktierten mindestens einen Sensor (26) mediendicht umschließt und einen gegen das Gehäuse (10) abgedichteten Sensorkopf (20) ausbildet, wobei die Vergussmasse (22) des Sensorkopfs (20) aus einem Material besteht, welches mit niedrigeren Drücken und/oder Temperaturen als das Kunststoffmaterial des Gehäuses (10) in das korrespondierende Spritzwerkzeug (30) eingebracht wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbindungssteg (12.1) zwischen den mindestens zwei Stromschienen (12) vor dem zweiten Spritzvorgang durchtrennt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (22) eine Auffüllung (22A) ausbildet, welche im ausgehärteten Zustand eine Aufnahmewanne (15A) der Sensoraufnahme (15) und die Durchgangsöffnung (15.1) auffüllt und den mindestens einen Sensor (26) und die interne elektrische Schnittstelle (9A) mediendicht umschließt und mediendicht mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (22) eine Umhüllung (22B) ausbildet, welche im ausgehärteten Zustand einen Haltesteg (15B) der Sensoraufnahme (15) mit dem mindestens einen Sensor (26) und der internen elektrischen Schnittstelle (9A) umschließt und die Durchgangsöffnung (15.1) auffüllt und mediendicht mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtbereich (24) an Kontaktbereichen des Gehäuses (10) mit der Vergussmasse (22) vor dem Einlegen des Gehäuses (10) in das zweite Spritzgusswerkzeug (30) zur Steigerung einer Verbindung zwischen Gehäuse (10) und Vergussmasse (22) vorbehandelt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222204A1 (de) 2002-05-18 2003-11-27 Bosch Gmbh Robert Halterung für ein elektrisches Bauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005012709A1 (de) 2005-03-22 2006-09-28 Robert Bosch Gmbh Magnetfeldsensor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3671563B2 (ja) * 1996-12-09 2005-07-13 株式会社デンソー モールドicをケースに固定した構造の半導体装置
DE102009028963A1 (de) * 2009-08-28 2011-03-03 Robert Bosch Gmbh Anschlussanordnung für eine Sensoranordnung und Sensoranordnung
US10690524B2 (en) * 2017-10-19 2020-06-23 Veoneer Us, Inc. Lock clip for electrical sensor connection
DE102017222681A1 (de) * 2017-12-13 2019-06-13 Robert Bosch Gmbh Sensorkopf und Verfahren zur Herstellung eines Sensorkopfes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222204A1 (de) 2002-05-18 2003-11-27 Bosch Gmbh Robert Halterung für ein elektrisches Bauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005012709A1 (de) 2005-03-22 2006-09-28 Robert Bosch Gmbh Magnetfeldsensor

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